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1、傳質(zhì)重點(diǎn)回顧Key Points of Mass Transfer,任課教師:蔣 煒,學(xué)習(xí)提綱和重點(diǎn)Outline and Emphases,質(zhì)量守恒和傳質(zhì)微分方程,費(fèi)克第一擴(kuò)散定律 費(fèi)克第一定律普遍表達(dá)式: 組分總傳質(zhì)通量=分子擴(kuò)散通量+主體流動(dòng)通量,無(wú)化學(xué)反應(yīng)的常物性、穩(wěn)態(tài)、一維分子擴(kuò)散體系,擴(kuò)散過(guò)程的傳質(zhì)微分方程,等摩爾反方向分子擴(kuò)散 組分 A 通過(guò)靜止組分 B 的分子擴(kuò)散,漂流因子: c/cBm反映了主體流動(dòng)對(duì)傳質(zhì)速率的影響,其值總是大于1。,氣相擴(kuò)散系數(shù),赫希范特公式,固體擴(kuò)散:分子擴(kuò)散,努森擴(kuò)散,過(guò)渡擴(kuò)散,表面擴(kuò)散,第九章氣體吸收,掌握內(nèi)容: 1 氣液相平衡關(guān)系:氣體溶解度,相平衡

2、關(guān)系的四種表達(dá)形式,相平衡系數(shù)及其影響因素,相際傳質(zhì)方向判斷以及相際傳質(zhì)推動(dòng)力計(jì)算;,溫度、壓強(qiáng)對(duì)E、H、m的影響: T:E , H , m ; 總P : E不變,H不變,m,氣、液相濃度(y,x)在平衡線上方,則體系將發(fā)生從氣相到液相的傳質(zhì),即吸收過(guò)程,推動(dòng)力為(y-y*)或(x*-x);在平衡線下方,則體系將發(fā)生從液相到氣相的傳質(zhì),即解吸過(guò)程,推動(dòng)力為(y*-y) 或(x-x*)。,第九章氣體吸收,掌握內(nèi)容: 2 相際傳質(zhì)步驟,雙膜理論,相內(nèi)傳質(zhì)速率方程,相內(nèi)傳質(zhì)系數(shù)間的換算,相際傳質(zhì)速率方程,相際傳質(zhì)系數(shù)和相內(nèi)傳質(zhì)系數(shù)間的關(guān)系,相際傳質(zhì)系數(shù)間的換算,氣相擴(kuò)散控制和液相擴(kuò)散控制 ;,雙膜理

3、論:兩流體間存在著穩(wěn)定相界面,界面兩側(cè)各存在一個(gè)很薄的流體膜層。相界面沒(méi)有傳質(zhì)阻力;相際的傳質(zhì)阻力集中在兩個(gè)膜層內(nèi)。 氣相傳質(zhì)速率方程:,第九章氣體吸收,液相傳質(zhì)速率方程:,相際傳質(zhì)速率方程:,氣膜控制過(guò)程:,液膜控制過(guò)程:,第九章氣體吸收,3 吸收塔的物料衡算及操作線方程,吸收塔的最小液氣比,吸收劑用量的確定,低濃度吸收填料層高度的計(jì)算方法,傳質(zhì)單元高度傳質(zhì)單元數(shù)的概念,平衡線為直線時(shí)傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算。 吸收塔物料衡算: 吸收塔操作線方程:,最小液氣比:,第九章氣體吸收,填料層高度的計(jì)算,對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法,吸收因子法,A=L/(MV),第九章氣體吸收,理解內(nèi)容 : 1 影響填料塔吸收效能的主

4、要因素,填料吸收塔的操作與調(diào)節(jié),操作型計(jì)算; 2 解吸塔的最小氣液比,解吸氣體用量的確定,解吸塔填料層高度計(jì)算; 3 傳質(zhì)系數(shù)的測(cè)定。 4 化學(xué)吸收的特點(diǎn)及計(jì)算。,第十章蒸餾,掌握內(nèi)容: 1 液體蒸餾分離原理; 利用液體混合物中各組分揮發(fā)性的差異,以熱能為媒介使其部分汽化,從而在汽相富集輕組分,液相富集重組分,使液體混合物得以分離的方法。 2 理想溶液汽液相平衡關(guān)系,汽液相平衡圖,汽液相平衡關(guān)系式,揮發(fā)度和相對(duì)揮發(fā)度;,拉烏爾定律,第十章蒸餾,3 平衡蒸餾及其計(jì)算,簡(jiǎn)單蒸餾及其計(jì)算; 平衡蒸餾是液體的一次部分汽化或蒸汽的一次部分冷凝的蒸餾操作。 簡(jiǎn)單蒸餾也稱微分蒸餾,加入蒸餾釜的原料液持續(xù)吸熱

5、沸騰汽化,產(chǎn)生的蒸汽由釜頂連續(xù)引入冷凝器得餾出液產(chǎn)品。 4 精餾操作原理,過(guò)程特點(diǎn); 由塔釜上升的蒸汽與塔頂下流的回流液(包括塔中部的進(jìn)料)構(gòu)成了沿塔高逆流接觸的汽、液兩相。精餾段汽相中的重組分向液相(回流液)傳遞,而液相中的輕組分向汽相傳遞,從而完成上升蒸氣的精制;提餾段:下降液體(包括回流液和料液中的液體部分)中的輕組分向汽相(回流)傳遞,而汽相中的重組分向液相傳遞,從而完成下降液體重組分的提濃。,5 理論板的概念,塔板效率定義及計(jì)算,等板高度的概念,恒摩爾流模型及成立的條件; 理論板: 汽、液兩相在板上充分接觸混合,塔板上不存在溫度差和濃度差;離開(kāi)塔板的汽、液兩相達(dá)平衡,即離開(kāi)理論板的兩

6、相溫度相等,組成互成平衡。 塔板效率表征的是實(shí)際塔板的分離效果接近理論板的程度。 等板高度:分離效果相當(dāng)于一塊理論板填料層高度,即從 HETP 高的填料層流出的汽相與液相組成互為平衡。 恒摩爾流假定:每層板上升的蒸汽摩爾流率和下降的液體摩爾流率相等。恒摩爾流假設(shè)只適用于被分離組分的沸點(diǎn)和汽化潛熱相差不大的情況。,6 精餾塔的物料衡算,精餾段和提餾段操作線方程及操作線;,總物料衡算,易揮發(fā)組分物料衡算,精餾段操作線方程,提餾段操作線方程,x,y,0,1.0,1.0,xD,a,b,xW,c,d,e,第十章蒸餾,7 五種進(jìn)料熱狀態(tài),進(jìn)料熱狀態(tài)對(duì)塔內(nèi)摩爾流率的影響,進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)和進(jìn)料線;,(1) 冷

7、液體 q1, LL+F, VV,(2) 飽和液體 q=1, L=L+F, V=V,(3) 汽液混合物 0L, VV,(4) 飽和蒸汽 q=0, L=L, V=F+V,(5) 過(guò)熱蒸汽 qF+V,進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù),q 線方程或進(jìn)料方程,第十章蒸餾,8 求解理論塔板數(shù)的逐板計(jì)算法和圖解法; 9 適宜進(jìn)料位置;,逐板計(jì)算法,第十章蒸餾,實(shí)際操作的回流比應(yīng)介于全回流與最小回流比兩者之間。 芬斯克方程 11 理論塔板數(shù)的簡(jiǎn)捷計(jì)算法。,吉利蘭圖,10 最小回流比和適宜回流比的確定,全回流操作最少理論板數(shù)的確定; 最小回流比:兩操作線交點(diǎn) d 落在平衡線上。,第十章蒸餾,理解內(nèi)容 : 1 提餾塔型式及適用場(chǎng)合

8、,物料衡算,操作線方程,理論塔板數(shù)的確定; 2 直接水蒸汽加熱精餾塔型式及適用場(chǎng)合,物料衡算,操作線方程,理論塔板數(shù)的確定; 3 多股進(jìn)料和側(cè)線出料精餾塔型式及適用場(chǎng)合,物料衡算,操作線方程,理論塔板數(shù)的確定; 4 精餾塔分離效能及其影響因素,精餾塔的操作與調(diào)節(jié),操作型計(jì)算,精餾塔靈敏板的概念。,第十一章氣液傳質(zhì)設(shè)備,掌握內(nèi)容: 1 氣液傳質(zhì)設(shè)備的性能指標(biāo); 生產(chǎn)能力,分離效率,操作彈性,壓強(qiáng)降,結(jié)構(gòu)繁簡(jiǎn)及制造成本。 2 各種塔板的結(jié)構(gòu)形式和作用原理; 溢流塔板,逆流塔板,泡罩塔板,篩孔塔板,浮閥塔板,舌形塔板,浮舌塔板,斜孔塔板,網(wǎng)孔塔板,垂直篩板 3 浮閥塔的結(jié)構(gòu)、氣液流程和塔板壓降,不正

9、常操作的現(xiàn)象、原因和防止措施; 鼓泡區(qū),降液管區(qū),受液盤區(qū), 液體安定區(qū),邊緣區(qū),溢流堰 氣液流程:塔板上氣液主體流向 為錯(cuò)流流動(dòng) 塔板壓降: 不正常操作現(xiàn)象:漏液,液沫夾 帶,氣泡夾帶,液泛,第十一章氣液傳質(zhì)設(shè)備,4填料的性能參數(shù); 比表面積,空隙率,填料因子,堆積密度 , 5填料塔流體力學(xué)性能,載點(diǎn)和泛點(diǎn)。 流體力學(xué)性能:壓降、液泛氣速、持液量及氣液分布。,載點(diǎn):填料層持液量和壓降顯著增加的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。 泛點(diǎn):液泛開(kāi)始發(fā)生,是填料塔的操作極限。,第十一章氣液傳質(zhì)設(shè)備,理解內(nèi)容 : 1浮閥塔工藝尺寸的設(shè)計(jì)方法; 2浮閥塔的流體力學(xué)校核及負(fù)荷性能圖,操作彈性的確定; 3 填料層塔高和塔徑的計(jì)算。,

10、第十二章干燥,掌握內(nèi)容: 1 對(duì)流干燥的特點(diǎn),加熱干燥的類別; 加熱干燥的類別:傳導(dǎo)干燥、對(duì)流干燥和輻射干燥 對(duì)流干燥特點(diǎn):溫度為 t、濕份分壓為 p 的濕熱氣體流過(guò)濕物料的表面,物料表面溫度 ti 低于氣體溫度 t。由于溫差的存在,氣體以對(duì)流方式向固體物料傳熱,使?jié)穹萜?;在分壓差的作用下,濕份由物料表面向氣流主體擴(kuò)散,并被氣流帶走。該過(guò)程是熱、質(zhì)同時(shí)傳遞的過(guò)程,氣體充當(dāng)了載熱體和載濕體的角色,被稱為干燥介質(zhì)。,第十二章干燥,2 濕氣體的九個(gè)性質(zhì):干球溫度,濕球溫度,露點(diǎn)溫度,絕熱飽和溫度,濕度,相對(duì)濕度,濕比熱,濕比容,濕焓,它們的定義、計(jì)算式和影響因素,濕度圖的用法;,絕對(duì)濕度,相對(duì)濕度

11、,濕比熱,濕比容,濕焓,第十二章干燥,干球溫度:濕氣體的真實(shí)溫度,濕球溫度:,露點(diǎn)溫度,絕熱飽和溫度,不飽和濕空氣: t tw = tas td 飽和濕空氣: ttw = tas td,第十二章干燥,第十二章干燥,掌握內(nèi)容: 3 物料濕分的表示方法及其換算,濕分在氣體和固體間的平衡關(guān)系,結(jié)合水分、非結(jié)合水分、自由水分和平衡水分的概念;,結(jié)合水分:與物料存在某種形式的結(jié)合,其汽化能力比獨(dú)立存在的水要低,蒸汽壓或汽化能力與水分和物料結(jié)合力的強(qiáng)弱有關(guān)。,非結(jié)合水分:與物料沒(méi)有任何形式的結(jié)合,具有和獨(dú)立存在的水相同的蒸汽壓和汽化能力。,平衡水分:低于平衡濕含量 X* 的水分。自由水分:高于平衡濕含量 X* 的水分。,第十二章干燥,4 干燥速率和干燥通量,干燥曲線和速率曲線,恒速干燥段和降速干燥段的特點(diǎn)及理論解釋,臨界濕含量,影響干燥過(guò)程的主要因素;,干燥速度,干燥速率,第十二章干燥,恒速干燥段特點(diǎn):物料表面濕潤(rùn),X Xc,汽化的是非結(jié)合水分。 降速干燥段特點(diǎn):X Xc 臨界濕含量: Xc 是恒速段和降速段的分界濕含量,與物料的厚度、大小以及干燥速率有關(guān),所以不是物料本身的性質(zhì)。 影響干燥過(guò)程

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