化工原理 下册 ppt第二版天津大学出版社
(完整版)化工原理第二版(下册)夏清贾绍义课后习题解答带图
化工原理第二版夏清，贾绍义课后习题解答（夏清、贾绍义主编.化工原理第二版（下册）.天津大学出版）社,2011.8.）第1章蒸馏1.已知含苯0.5（摩尔分率）的苯-甲苯混合液，若外压为99kPa，试求该溶液的饱和温度。
苯和甲苯的饱和蒸汽压数据见例1-1附表。
t（℃） 80.1 85 90 95 100 105x 0.962 0.748 0.552 0.386 0.236 0.11解：利用拉乌尔定律计算气液平衡数据查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压PB *，PA*，由于总压P = 99kPa，则由x = (P-PB *)/(PA*-PB*)可得出液相组成，这样就可以得到一组绘平衡t-x图数据。
以t = 80.1℃为例 x =（99-40）/（101.33-40）= 0.962 同理得到其他温度下液相组成如下表根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线由图可得出当x = 0.5时，相应的温度为92℃2.正戊烷（C5H12）和正己烷（C6H14）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P = 13.3kPa下该溶液的平衡数据。
温度 C5H12223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3K C6H14248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8 322.8 341.9饱和蒸汽压(kPa) 1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.6 53.2 101.3解：根据附表数据得出相同温度下C5H12（A）和C6H14（B）的饱和蒸汽压以t = 248.2℃时为例，当t = 248.2℃时 PB* = 1.3kPa查得PA*= 6.843kPa得到其他温度下A¸B的饱和蒸汽压如下表t(℃) 248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289 291.7 304.8 309.3PA*(kPa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.200 89.000101.300PB*(kPa) 1.300 1.634 2.600 2.826 5.027 5.300 8.000 13.300 15.694 26.600 33.250 利用拉乌尔定律计算平衡数据平衡液相组成以260.6℃时为例当t= 260.6℃时 x = (P-PB *)/(PA*-PB*)=（13.3-2.826）/（13.3-2.826）= 1 平衡气相组成以260.6℃为例当t= 260.6℃时 y = PA*x/P = 13.3×1/13.3 = 1同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下t(℃) 260.6 275.1 276.9 279 289x 1 0.3835 0.3308 0.0285 0y 1 0.767 0.733 0.524 0 根据平衡数据绘出t-x-y曲线3.利用习题2的数据，计算：⑴相对挥发度；⑵在平均相对挥发度下的x-y数据，并与习题2 的结果相比较。
化工原理(第二版)第二章ppt
r22
r12
u22 u12 2
w2
c2
2
2
2
u2
w1 c1
1 1 u1
三．离心泵的理论压头和实际压头
原因二：液体由 1 流到 2 时，由于流动通道逐渐扩大，故 w 逐渐 变小，这部分能量将转化为静压能
p2 p1
g
2
w12
w
2 2
2g
w2
2
2
c2 2
u2
w1 c1
1 1 u1
于是：
三．离心泵的理论压头和实际压头
w2
c2
2
u2
2
u2
后弯叶片
径向叶片 叶轮出口速度三角形
前弯叶片
三．离心泵的理论压头和实际压头
H
u22
Qu2
2r2b2
g
ctg 2
r2 2
Q 2b2
g
ctg 2
（4）理论压头与液体密度无关。 这就是说，同一台泵无论输送何种液体，所
能提供的理论压头是相同的。
注意：泵对单位体积流体所加的能量=gH 与密度呈正比。
问 1： 流体在泵内都获得了什么能量？ 其中那种能量占主导地位？
问 2： 泵启动前为什么要灌满液体？
泵轴
气缚现象
压出导管
泵壳
叶轮
吸入导管 底阀
二．离心泵主要构件的结构及功能
1．叶轮
闭式叶轮 敞式叶轮 半闭式叶轮
二．离心泵主要构件的结构及功能
2．泵壳
思考3：泵壳的主要作用是什么？
①汇集液体，并导出液体； ②能量转换装置
H
q-H
q
设计 流量
四．离心泵的主要性能参数和特性曲线
化工原理下册PPT课件
xe
y m
0.1 0.94
0.106
即 x < xe，表明液相未饱和 发生吸收 致使气相被吸收为液相。
第14页/共50页
反之，若 y = 0.05 的含氨混合气 与液相 x = 0.1 的氨水接触，
则 y<ye , 或 x>xe ,
发生解
此时液相中部分氨将转入气相 吸过程
注意点：要搞清实际浓度与平衡浓度，二者不能混淆
第2页/共50页
第一节 概述
一、吸收过程
目的：气体混合物分离 依据：溶解度差异 应用： （1）制取液体产品 如三酸制备
（2）回收有价值的物质 如煤气中取苯 （3）除去有害成分以净化气体 环保中废气治理
二、过程实施与经济性
1、过程实施——吸收与解吸流程： 煤气脱苯
第3页/共50页
①一个完整的吸收分离过程一般包括吸收和解吸两个部分
吸收操作费用 溶剂损失——溶剂的挥发和变质 溶剂再生费用—是吸收操作经济性的体现
第7页/共50页
三、本章讨论要点 1、 单组分物理吸收 2、 微分接触设备——填料塔 3、填料吸收塔的设计与操作
本章重点：填料吸收塔的塔高计算 难点：传质过程有关概念
第8页/共50页
比较：
第二节 气液相平
衡传热
吸收
冷热流体间的热量传递、 气液两相间的物质传递 推动力是两流体间的温度差 两相间的浓度差?
推动力为实际浓度与平衡浓度的偏离程度
实际浓度
气相浓度 y
塔内某一截面处
液相浓度 x
平衡浓度
ye = mx y
xe m
（y,x） y-ye
xe-x
由图可见吸收推动力并非（y-x） 而是 y-ye 或 xe-x 即实际浓度与平衡浓度的偏离程度
(完整word版)化工原理第二版(下册)夏清贾绍义课后习题解答带图资料
化工原理第二版夏清，贾绍义课后习题解答（夏清、贾绍义主编.化工原理第二版（下册）.天津大学出版）社,2011.8.）第1章蒸馏1.已知含苯0.5（摩尔分率）的苯-甲苯混合液，若外压为99kPa，试求该溶液的饱和温度。
苯和甲苯的饱和蒸汽压数据见例1-1附表。
t（℃） 80.1 85 90 95 100 105x 0.962 0.748 0.552 0.386 0.236 0.11解：利用拉乌尔定律计算气液平衡数据查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压PB *，PA*，由于总压P = 99kPa，则由x = (P-PB *)/(PA*-PB*)可得出液相组成，这样就可以得到一组绘平衡t-x图数据。
以t = 80.1℃为例 x =（99-40）/（101.33-40）= 0.962 同理得到其他温度下液相组成如下表根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线由图可得出当x = 0.5时，相应的温度为92℃2.正戊烷（C5H12）和正己烷（C6H14）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P = 13.3kPa下该溶液的平衡数据。
温度 C5H12223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3K C6H14248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8 322.8 341.9饱和蒸汽压(kPa) 1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.6 53.2 101.3解：根据附表数据得出相同温度下C5H12（A）和C6H14（B）的饱和蒸汽压以t = 248.2℃时为例，当t = 248.2℃时 PB* = 1.3kPa查得PA*= 6.843kPa得到其他温度下A¸B的饱和蒸汽压如下表t(℃) 248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289 291.7 304.8 309.3PA*(kPa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.200 89.000101.300PB*(kPa) 1.300 1.634 2.600 2.826 5.027 5.300 8.000 13.300 15.694 26.600 33.250 利用拉乌尔定律计算平衡数据平衡液相组成以260.6℃时为例当t= 260.6℃时 x = (P-PB *)/(PA*-PB*)=（13.3-2.826）/（13.3-2.826）= 1 平衡气相组成以260.6℃为例当t= 260.6℃时 y = PA*x/P = 13.3×1/13.3 = 1同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下t(℃) 260.6 275.1 276.9 279 289x 1 0.3835 0.3308 0.0285 0y 1 0.767 0.733 0.524 0 根据平衡数据绘出t-x-y曲线3.利用习题2的数据，计算：⑴相对挥发度；⑵在平均相对挥发度下的x-y数据，并与习题2 的结果相比较。
化工原理_上下册_修订版_(夏清__陈常贵_着)_天津大学出版社 绪论.ppt(改)
本课程的研究方法
1.试验研究方法 试验研究方法 2.数学模型法 数学模型法
化工过程计算的基础: 化工过程计算的基础
四川理工学院材化系 化学工程教研室
绪论
8/13
单位制与单位换算
1、单位制： 、单位制： 单位制 基本物理量及单位 cgs制 长度 制 长度(L) cm Kms 制 长度(L) 长度 m 质量(M) 质量 g 质量(M) 质量 kg 时间(θ) 时间 s 时间(θ) 时间 s 别称 绝对单 位制
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绪论
13/13
几个基本概念
3、过程速率 、 过程速率=过程推动力 过程推动力/过程阻力 过程速率 过程推动力 过程阻力 4、平衡关系 、 过程所能进行到的极限状态的数学描述
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四川理工学院材化系 化学工程教研室
绪论14/13四川理工院材化系 化学工程教研室绪论
9/13
单位制与单位换算
➣重力单位制：长度(L)、时间 重力单位制：长度 重力单位制 、时间(θ)、力(F) 、 的规定单位分别为m、 、 的规定单位分别为 、s、kg(f)，又称 ， 工程单位制。 工程单位制。 单位制中规定的基本物理量： ➣ SI单位制中规定的基本物理量：质量 单位制中规定的基本物理量 ）、长度 ）、时间 ）、物质 （kg）、长度（m）、时间（s）、物质 ）、长度（ ）、时间（ ）、 ）、热力学温度 ）、电流强 量（mol）、热力学温度（K）、电流强 ）、热力学温度（ ）、 ）、发光强度 度（A）、发光强度（cd） ）、发光强度（ ） 辅助量：平面角（ ）、立体角 辅助量：平面角（rad）、立体角（sr） ）、立体角（ ）
四川理工学院材化系 化学工程教研室 绪论 4/13
化工原理(下册)吸收
(
kmol吸收质A kmol吸收剂S
)
摩尔比与摩尔分数的关系
气相：
YA＝1
y
A
y
A
或
y
＝ A1
YA YA
液相：
X
＝ A1
xA xA
或
xA＝1
XA X
A
将上式代入亨利定律相平衡表达式 yA mxA 得：
YA 1 YA
m XA 1 XA
整理得：
YA
1
mX A (1 m) X
A
--------亨利定律的摩尔比表达式
ExA2 pT
PA2 pT
例2、在总压1000kPa,温度25℃下，含CO20.06（摩尔分数）的 CO2 ---空气混合气与含 CO2 为0.1g/L的水溶液逆流接触，试问：
（1）、将发生吸收还是解吸？ (2)、以气压差表示的吸收推动力为多少？ （3）、尾气中的的含量最低可能降到多少？
PA PA
yA yA
x x YA YA
A
A
yA
y
A
x YA YA
A
xA
例题1、在101.3kPa,20℃下，稀氨水的气液相平衡关系为
y
* A
0.94 x A
若有含氨0.094（摩尔分数，下同）的混合气和组成为
xA 0.05 的氨水接触，试确定过程的方向。
解： 与 xA 0.05 的液相平衡的气相组成为
溶质和溶剂的摩尔质量分别为 M 和 MOkg / kmol ，
以 V 1m3 溶液为基准，则溶液中含溶质A的物
质的量为: nA cAV cA 1 cA (kmol)
含吸收剂S的物质的量为:
nS
T
化工原理第二版(夏清,贾绍义)课后习题解答带图资料
化工原理第二版夏清，贾绍义课后习题解答（夏清、贾绍义主编.化工原理第二版（下册）.天津大学出版）社,2011.8.）第1章蒸馏1.已知含苯0.5（摩尔分率）的苯-甲苯混合液，若外压为99kPa，试求该溶液的饱和温度。
苯和甲苯的饱和蒸汽压数据见例1-1附表。
t（℃） 80.1 85 90 95 100 105x 0.962 0.748 0.552 0.386 0.236 0.11解：利用拉乌尔定律计算气液平衡数据查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压PB *，PA*，由于总压P = 99kPa，则由x = (P-PB *)/(PA*-PB*)可得出液相组成，这样就可以得到一组绘平衡t-x图数据。
以t = 80.1℃为例 x =（99-40）/（101.33-40）= 0.962 同理得到其他温度下液相组成如下表根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线由图可得出当x = 0.5时，相应的温度为92℃2.正戊烷（C5H12）和正己烷（C6H14）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P = 13.3kPa下该溶液的平衡数据。
温度 C5H12223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3K C6H14248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8 322.8 341.9饱和蒸汽压(kPa) 1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.6 53.2 101.3解：根据附表数据得出相同温度下C5H12（A）和C6H14（B）的饱和蒸汽压以t = 248.2℃时为例，当t = 248.2℃时 PB* = 1.3kPa查得PA*= 6.843kPa得到其他温度下A¸B的饱和蒸汽压如下表t(℃) 248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289 291.7 304.8 309.3PA*(kPa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.200 89.000101.300PB*(kPa) 1.300 1.634 2.600 2.826 5.027 5.300 8.000 13.300 15.694 26.600 33.250 利用拉乌尔定律计算平衡数据平衡液相组成以260.6℃时为例当t= 260.6℃时 x = (P-PB *)/(PA*-PB*)=（13.3-2.826）/（13.3-2.826）= 1平衡气相组成以260.6℃为例当t= 260.6℃时 y = PA*x/P = 13.3×1/13.3 = 1同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下t(℃) 260.6 275.1 276.9 279 289x 1 0.3835 0.3308 0.0285 0y 1 0.767 0.733 0.524 0 根据平衡数据绘出t-x-y曲线3.利用习题2的数据，计算：⑴相对挥发度；⑵在平均相对挥发度下的x-y数据，并与习题2 的结果相比较。
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2.再沸器的热负荷
QB V IVW WI LW LI Lm QL
ILW ILW， V L W
QB V IVW ILW QL
Wh
QB I B1 I B2
精馏过程的节能：
热泵精馏 多效精馏
间歇精馏
特点：①非稳态过程。釜液随时间变 化，塔内操作参数也随位置和时间变 化。②只有精馏段。
CD cSml
(Re
L
)0.67
(
ScL
)0.33
(Ga
)0.33
式中：特征尺寸l为填料直径m。
㈣ 经验公式
⑴ 用水吸收氨：主要阻力在气膜，气膜吸收经验式为：
kG a 6.07 10 4 G 0.9W 0.39
( kmol /(m3 h kPa) )
式中：G__气相空塔质量速度，kg /(m2 h)
基本操作方式：①馏出液组成恒定， 回流比不断加大。②回流比恒定，馏 出液浓度不断变小。
回流比恒定时的间歇精馏计算
1.理论板层数
①先计算最小回流比，最确定R
Rm in
xD1 yF yF xF
R 1.1 ~ 2Rmin
②图解理论板层数
2.操作每一瞬间如下图所示 3.各参数关系式
ln F xF dxW
kLa cW 0.82
1/ h
kmol /(m3 h kPa)
式中：c为常数，
温度 10℃ 15℃ 20℃ 25℃ 30℃
c
0.0093 0.0102 0.0116 0.0128 0.0143
适用条伴：①气体的空塔质量速率G为320-4150kg/(m2.h) ，液体的 空塔质量速率W为4400-58500kg/(m2.h) ；②直径为25mm的环形 填料。
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返回 30 03:06:50
4. 流体的特征
具有流动性； 无固定形状，随容器形状而变化； 受外力作用时内部产生相对运动。
不可压缩流体：流体的体积不随压力变化而变化， 如液体；
可压缩性流体：流体的体积随压力发生变化， 如气体。 返回 31
13.7
QL 13.7kW
热损失：
100% 6.54%
257.3 47.8
返回 23 03:06:50
例4 非稳定热量衡算举例
罐内盛有20t重油，初温
T1=20℃，用外循环加热法 水蒸气
进行加热，重油循环量
W=8t/h。循环重油经加热
冷 凝
器升温至恒定的100℃后又 水
W=8t/h T3=100℃
基本单位：7个，化工中常用有5 个，即长度（米），质量（千 克），时间（秒），温度（K）， 物质的量（摩尔）
➢ 物理单位 基本单位：长度（厘米cm），质 制（CGS制） 量（克g），时间（秒s）
➢ 工程单 位制
基本单位：长度（米），重量或力 （千克力kgf），时间（秒）
我国法定单位制为国际单位制（即SI制） 返回 11
化工生产过程中，流体（液体、气体）的流动 是各种单元操作中普遍存在的现象。如：
传热 — 冷、热两流体间的热量传递； 传质 — 物料流间的质量传递。 流体流动的强度对热和质的传递影响很大。 强化设备的传热和传质过程需要首先研究流体的流动 条件和规律。 因此，流体流动成为各章都要研究的内容。流体 流动的基本原理和规律是“化工原理” 的重要基础。
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会，包括增大相界面积和增强湍动程度。
两相在接触后能分离完全。
结构简单、紧凑，操作便利，稳定，运转可
靠，周期长，能量消耗小等。
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2. 填料塔和板式塔：
填料塔： 在填料塔内气液两相沿着塔高连续接触、传质，因而两 相的浓度也沿塔高连续变化。
连续接触式传质设备
板式塔： 在板式塔内气流与液流依次在各层塔板上接触、传质， 其浓度沿塔高呈阶跃式变化。 逐级接触式传质设备
4．气体总压与理想气体中组分的分压
总压与某组分的分压之间的关系:
pA = PyA
摩尔比与分压之间的关系:
pA YA p pA
摩尔浓度与分压之间的关系:
nA pA cA V RT
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三、传质设备简介
1. 对传质设备的要求（设计原则）：
给传质的两相（或多相）提供良好的接触机
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均相物系分离的特点
引入第二个相，并使两组分在第二
个相中存在不均匀分配。 相际传质（物质从一相通过相界面 进入另一相）
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分离的目的：
浓缩：除去溶剂；
纯化：除去杂质；
分离：将混合物分成两种或多种目的产物；
反应促进：把化学反应或生化反应的产物连
分离非均相混合物
传热：
传质：吸收、脱吸、精馏、萃取、干燥、 吸附、结晶等 非均相混合物
分离操作 均相混合物 传质设备 返回
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一、化工生产中的传质过程
均相混合物的分离过程 1. 均相物系的分离
推荐-天津大学化工原理下课件 精品
一、分子扩散现象与费克定律
相界面
气相（A＋B） 液相 S
JA
主体 NyA um
流动 NyB
NA NB 0
JB
NA
J
A
Ny
A
NB
J
B
Ny
B
0
J Ny
B
B
二、气体中的稳态分子扩散
1.等分子反方向扩散
设由A、B两组分组成的二元混合物中，组 分A、B进行反方向扩散，若二者扩散的通量相 等，则称为等分子反方向扩散。
由于扩散过程中总压不变
pB1
p
总
p A1
pB2
p
总
pA2
pB2 pB1 p A1 p A2
Dp
NA
AB 总
RTz
pA1 pA2 ln pB2 pB2 pB1 pB1
二、气体中的稳态分子扩散
令
pBM
pB2 pB1 ln pB2
pB1
据此得
组分 B的对 数平均分压
Dp
NA
AB 总
RTzpBM
副产物
示例：炼油过程。
二、相际传质过程与分离
分离 过程
非均相物系分离
可通过机械方法分离，易实现分离。
例 气－固分离：沉降 液－固分离：过滤
均相物系分离
不能通过简单的机械方法分离，需通过 某种物理（或化学）过程实现分离，难 实现分离。
二、相际传质过程与分离
均相物系的分离方法
某种过程
均相物系
两相物系
蒸馏操作
气相 难挥发组分 N
相界面－－－－－－－－A－－－
液相
NB 易挥发组分
二、气体中的稳态分子扩散
化工原理下2
化工原理下2化工原理下册《第二版》天津大学出版社,,这是我们学习化工原理时,部分参考资料,有兴趣的可以看一下!!吸收过程用液体吸收剂吸收气体中某一组分，是该组分从气相转移到液相的传质过程。
它包括三个过程骤：1)该组分从气相主体传递到气、液两相的界面；2)在相界面上溶解而进入液相；3)再从液相一侧界面向液相主体传递；化工原理下册《第二版》天津大学出版社,,这是我们学习化工原理时,部分参考资料,有兴趣的可以看一下!!2.2.6 吸收过程机理一、双膜理论 1.气液两相间存在稳定的相界面，界面两侧各有一层有效膜，溶质以分子扩散的传质方式由气相主体进入液相主体。
2.在相界面处，气液两相达到平衡。
3.在气液两相主体中，溶质浓度均匀。
二、溶质渗透理论三、表面更新理论化工原理下册《第二版》天津大学出版社,,这是我们学习化工原理时,部分参考资料,有兴趣的可以看一下!!2.2.7 吸收速率方程一、膜吸收速率方程式1.气膜分吸收速率方程令则仿效上式，得D P kG RTzG pBm气膜分传质(吸收)系数，kmol/(m2 s kPa)。
N A k y ( y A y Ai )N A kY (YA YAi )化工原理下册《第二版》天津大学出版社,,这是我们学习化工原理时,部分参考资料,有兴趣的可以看一下!!N A kG ( pA pAi )NA k y yA yAi yA yAi NA 1/ ky1/ kG1/ k ypA pAi NA 1/ kG气膜阻力由道尔顿分压定律pA pyApAi pyAiN A kG ( pA pAi ) kG ( pyA pyAi ) kG p ( yA yAi )比较得4k y pkG化工原理下册《第二版》天津大学出版社,,这是我们学习化工原理时,部分参考资料,有兴趣的可以看一下!!1.液膜分吸收速率方程令D' C kL z L CSm液膜分传质(吸收)系数，kmol/(m2 s kmol/m3)。
化工原理完整(天大版)PPT课件
.
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F=1000 20%
W, 0.0%
蒸发器 422K
S 50%
冷却结晶器 311K
R, 37.5%
P 1-0.04
解题思路：题求三个量，如何列物料衡算式。
首先考虑划定适宜的物衡范围以利于解题。
1．求KNO3结晶产品量P
按虚线框作为物料衡算范围，只涉及两个未知量。
GI=GO+GA .
返回 17 2020/5/23
KNO3 组分的物料衡算： F20% = W 0% + P (100 － 4) % 1000 20% = 0 + P 96 % 则：P = 208.3 kg/h
2．水分蒸发量W (物衡范围同1.) 总物料衡算式： F = W + P 则：W = F－P = 1000－208.3 = 791.7 kg/h
.
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0.3 物料衡算与能量衡算
☆ 稳定操作
以单位时间为基准， 如 ： h ， min ， s 。 参数=f(x,y,z)
非稳定操作
以每批生产周期所用 的时间为基准。参数 =f(x,y,z,)
=0
=
uA恒定
.
uB 返回 13
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dy
dz
三维
微分衡算(非稳态)
.
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例1(清华版，P6)：稳态时的总物料衡算及组分物料衡算
生产KNO3的过程中，质量分率为0.2的KNO3水溶液， 以 F = 1000 kg/h 的流量送入蒸发器，在422K下蒸发 出部分水得到50%的浓KNO3溶液。然后送入冷却结晶器， 在311K下结晶，得到含水0.04 的KNO3结晶和含KNO3 0.375的饱和溶液。前者作为产品取出, 后者循环回到 蒸发器。过程为稳定操作，试计算KNO3结晶产品量P、 水分蒸发量W和循环的饱和溶液量R。
化工原理(下册)第二版天津大学出版社课件ppt
（多为多孔性固体的内表面）逆过程 脱附
气相或液相
B+A
A 吸附
A 脱附
固相
C
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❖干燥 液体（水）经过汽化，从固体表面或
内部转入气相，属多相系分离。
固相
B+A
气相
C+A
A －－－－－
干燥
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阶梯环
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环
填料塔
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5.2 蒸馏概述
1. 蒸馏原理：
蒸馏是利用液体混合物中各组分挥发度 的不同实现分离的单元操作.
沸点低的组分称为易挥发组分或轻组分， 高的为难挥发组分或重组分。
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逆过程
增湿
气相
B+A
液相（水相）
A（水）
A 减湿
A 增湿
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❖液－液萃取（萃取） 混合液的分离，
物质从一液相转入另一液相 逆过程 萃取
液相
B+A
A
液相
S+A
萃取
A 萃取
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❖ 固－液萃取（浸沥或浸取）
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二、相组成的表示法
１.质量分率和摩尔分率 质量分率ai：均相混合物中某组分质量占总质量的分
化工原理第二版夏清贾绍义课后习题解答带图
化工原理第二版夏清，贾绍义课后习题解答（夏清、贾绍义主编.化工原理第二版（下册）.天津大学出版）社,.）第1章蒸馏1.已知含苯（摩尔分率）的苯-甲苯混合液，若外压为99kPa，试求该溶液的饱和温度。
苯和甲苯的饱和蒸汽压数据见例1-1附表。
t（℃） 85 90 95 100 105x解：利用拉乌尔定律计算气液平衡数据**，由于总压，P1-1查例附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压P AB***t-x可得出液相组成，这样就可以得到一组绘平衡)/(P，则由P = 99kPax= (P-P-P)BAB．图数据。
以t = ℃为例 x =（99-40）/（）=同理得到其他温度下液相组成如下表根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线由图可得出当x = 时，相应的温度为92℃2.正戊烷（CH）和正己烷（CH）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P = 下该溶液的145612平衡数据。
温度 CH 125K CH14 6饱和蒸汽压(kPa)解：根据附表数据得出相同温度下CH（A）和CH（B）的饱和蒸汽压141256*= ℃时 P 以t = ℃时为例，当t = B*= 查得P A得到其他温度下A?B的饱和蒸汽压如下表t(℃) 248 251 279 289*(kPa) P A利用拉乌尔定律计算平衡数据平衡液相组成以℃时为例***)-Pt= ℃时 x = (P-P)/(P 当BAB=（）/（）= 1平衡气相组成以℃为例*x/P = ×1/ = 1 ℃时当 t= y = P A同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下t(℃) 279 289x 1 0y 1 0根据平衡数据绘出t-x-y曲线3.利用习题2的数据，计算：⑴相对挥发度；⑵在平均相对挥发度下的x-y数据，并与习题2的结果相比较。
解：①计算平均相对挥发度**计算出各温度下的相对挥发度理想溶液相对挥发度α= P：/P BA t(℃) α - - - - - - - -取℃和279℃时的α值做平均α= （+）/2 = m②按习题2的x数据计算平衡气相组成y的值当x = 时，y = ×[1+×]=同理得到其他y值列表如下t(℃) 279 289αx 1 0y 1 0'曲线和原先的t-x-y曲线如图③作出新的t-x-y4.在常压下将某原料液组成为（易挥发组分的摩尔）的两组溶液分别进行简单蒸馏和平衡蒸馏，若汽化率为1/3，试求两种情况下的斧液和馏出液组成。
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第五章 蒸 馏
Distillation
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5.1 概 述
化工过程中步骤很多,这些步骤可分为两 类:
❖ 以进行化学反应为主,通常在反应器中进 行.
❖ 物理性操作
单元操作
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单元操作
流体力学：沉降、过滤、离心分离等
传热：
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逆过程
增湿
气相
B+A
液相（水相）
A（水）
A 减湿
A 增湿
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❖液－液萃取（萃取） 混合液的分离，
物质从一液相转入另一液相 逆过程 萃取
液相
B+A
A
液相
S+A
萃取
A 萃取
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❖ 固－液萃取（浸沥或浸取）
属多相系的分离 物质固相表面或内部转入液相。
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2、具有负偏差的非理想溶液
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产生负偏差的原因： 不同分子间的吸引力aAB大于相同分子间的吸引力aAA和aBB。
共沸： 当负偏差达到一定程度时，也会出现“共沸”现象，就会出现最低蒸气压和相应的最 高恒沸点
如：硝酸水溶液在P=1atm下，当x=0.383时，点M为最高恒沸点121.9℃
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5.1 双组分溶液的气液平衡
5.1.1 双组分理想物系的气液平衡 一、相律
在物理化学中，我们学习过相律，即：
F C 2 5 1
式中 F――自由度数； C ――独立组分数； Φ ――相数。
对双组分的气液相平衡，由相律知其自由度数为2。
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四、挥发度和相对挥发度
1、挥发度：
对于纯液体：用其蒸气压表示挥发度。
对于二元溶液：
vA
pA xA
vB
pB xB
59
对于理想溶液： vA = pAo 对于非理想溶液： vi ≠ pio
vB = pBo
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2. 相对挥发度：
pA
yA
v A
靠，周期长，能量消耗小等。
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2. 填料塔和板式塔：
❖ 填料塔： 在填料塔内气液两相沿着塔高连续接触、传质，因而两
相的浓度也沿塔高连续变化。 连续接触式传质设备
❖ 板式塔： 在板式塔内气流与液流依次在各层塔板上接触、传质，
其浓度沿塔高呈阶跃式变化。 逐级接触式传质设备
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1、具有正偏差的非理想溶液
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产生正偏差的原因：
不同分子间的吸引力aAB小于相同分子间的吸 引力aAA和aBB。
“共沸”现象：
当不同分子间的排斥倾向达到一定的程度时， 就会出现最高蒸气压和相应的最低恒沸点，这 就是所谓的“共沸”现象
如：乙醇水溶液在P=1atm下，当 x=0.894时，点M为最低恒沸点78.15℃
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2. 蒸馏分离的特点
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蒸馏操作需要消耗大量的能量，流程简单 蒸馏操作既可用于气体混合物的分离，也可用于液体混合物甚至
是固体混合物的分离 蒸馏操作有时需要高压、高真空、高温或低温条件
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3. 蒸馏过程的分类
3 kg/m
摩尔浓度：
nA
CA= V
(体积浓度）
3 kmol/m
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质量浓度与质量分率的关系：
cA aA
摩尔浓度与摩尔分率的关系：
CA xAC
C—混合物在液相中的总摩尔浓度， —混合物液相的密度，kg/m3。
kmol/m3；
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4．气体总压与理想气体中组分的分压
图5-1 苯—甲苯混合液的t-x-y图
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1）t-x-y相图的说明
2）液体的加热过程
泡点
3）过热蒸汽的冷凝过程
露点
4）液体混合物的分离条件：
部分汽化或部分冷凝
5）二元理想溶液与纯液体的不同：
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t（℃）
分析：含40%A和B的混合液体逐渐升温时各点、线 的意义
A 吸附
A 脱附
固相
C
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❖干燥 液体（水）经过汽化，从固体表面或
内部转入气相，属多相系分离。
固相
B+A
气相
C+A
A －－－－－
干燥
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❖精馏 液体混合物的分离
不同物质在汽液两相间相互转移。
液相
A+B
A
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pA0、 pB0为溶液温度下纯组分A和B的饱和蒸气压, 可查有关手册或由下面安托因方程求得：
lgp0A B 53
CT
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当溶液沸腾时，溶液上方的总压等于各组分的蒸气压之和：
P p A p B 5 4
由式5-2和5-4得：
xApPA 0ppB 0B 0
55
yAp P ApA 0P xAp P A 0p P A 0 p p B 0 B 0
3.相际传质与传热的相似和区别
相似： 区别：
传递量
极限 （最终的平衡状态）
传热
热量Q
热平衡 T=t
传质
质量m
相平衡
推动力
⊿t=T-t ⊿C
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二、相组成的表示法
１.质量分率和摩尔分率 质量分率ai：均相混合物中某组分质量占总质量的分
率或百分率。 ∑ ai ＝１
摩尔分率xi 、yi：某组分摩尔数占总摩尔数的分率或百 分率。 ∑ xi ＝１ ∑ yi ＝１
xA
xA
v pB
yB
B
xB
xB
510
对双组分溶液，气相遵循道尔顿分压定律，则：
y1x1x 511
上式称为气液相平衡方程。α越大，分离越容易。
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5.1.2 双组分非理想物系的气液平衡
一、非理想物系
化工生产中遇到的物系大多为非理想物系。
非理想物系可能有以下几种情况： 液相为非理想溶液，气相为理想气体； 液相为理想溶液，气相为非理想气体； 液相为非理想溶液，气相为非理想气体。
设A-B是一对理想溶液体系，若在纯液体A中逐渐加入较难挥发 的液体B形成A、B溶液，A的平衡分压（蒸汽压）pA仅仅由于被 B的稀释而降低，则：
pA pA0·xA
同理： pB pB0·xB
拉乌尔（Raoult）定律
p=pA+pB
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拉乌尔定律：
p A p A 0 x Ap B p B 0 x B p B 0 1 x A 5 2
分离非均相混合物
传质：吸收、脱吸、精馏、萃取、干燥、 吸附、结晶等
分离操作
传质设备
非均相混合物 均相混合物
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一、化工生产中的传质过程
均相混合物的分离过程 1. 均相物系的分离 混合物可分为非均相物系和均相物系。
非均相物系的分离前面已经讲过； 均相物系的分离条件是必须造成一个两相物系，然后依据物系中不同组分间某种物性 的差异，使其中某个组分或某些组分从一相向另一相转移，以达到分离的目的。
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板式塔
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拉西环
鲍尔环
阶梯环
环
填料塔
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5.2 蒸馏概述
1. 蒸馏原理：
蒸馏是利用液体混合物中各组分挥发度 的不同实现分离的单元操作.
沸点低的组分称为易挥发组分或轻组分， 高的为难挥发组分或重组分。
根据被蒸馏的混合物的组分数，可分为：
二 多
元 元
蒸馏 蒸馏
根据操作过程是否连续，可分为：
连 续 蒸 馏 间 歇 蒸 馏
常压蒸馏 根据操作压力，可分为 加压蒸馏
减压蒸馏
简单蒸馏 根据操作方式，可分为： 平衡蒸馏
精馏
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5.1双组分溶液的气液相平衡
5.1.1 双组分理想物系的气液平衡 5.1.2 双组分非理想物系的气液平衡
二、双组分理想物系的气液平衡函数关系
所谓理想物系，即指液相为理想溶液，遵循拉乌尔定律；气相为理想气 体，遵循道尔顿分压定律。
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理想溶液
理想溶液是指溶液中不同组分的分子间作用力和相同分子间的作用力完全相等的溶液。 拉乌尔（Raoult）定律：理想溶液各分子之间的牵制力相等，各组分的挥发性不受 其他组分存在的影响，它们在平衡气相中的分压仅由纯组分的饱和蒸气压及其在溶液 中的摩尔分率决定。
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2.质量比和摩尔比：常用于双组分物系
质量比：a= m A/mB
摩尔比：X= n A/nB
换算
Y= n A/nB
a
a= 1-a
a=