注冊化工10第十講

1、熱質(zhì)同時傳遞熱質(zhì)同時傳遞1概述概述過程目的：過程目的： 傳熱，伴有傳質(zhì)傳熱，伴有傳質(zhì) 如熱水直接空氣冷卻如熱水直接空氣冷卻 傳質(zhì)，伴有傳熱傳質(zhì)，伴有傳熱 如氣體增減濕如氣體增減濕原理：溫度差、分壓差原理：溫度差、分壓差(判據(jù)沒變判據(jù)沒變)實施方法：氣液直接接觸實施方法：氣液直接接觸操作費用：熱量操作費用：熱量(汽化、冷凝汽化、冷凝) 輸送機械能輸送機械能工業(yè)實例：工業(yè)實例： 熱氣體直接水冷熱氣體直接水冷工業(yè)實例：工業(yè)實例： 涼水塔涼水塔過程新特點：過程新特點： 傳熱方向或傳質(zhì)方向可能發(fā)生逆轉(zhuǎn)傳熱方向或傳質(zhì)方向可能發(fā)生逆轉(zhuǎn) 極限不一定是極限不一定是=t, p水汽水汽=pe傳遞方向會逆轉(zhuǎn)的原因：傳

2、遞方向會逆轉(zhuǎn)的原因： 氣相雙組分，有兩個獨立變量氣相雙組分，有兩個獨立變量 t, p水汽水汽 液相單組分，只有一個獨立變量液相單組分，只有一個獨立變量 pe=f()傳熱傳質(zhì)相互牽制，傳熱傳質(zhì)相互牽制，一個過程的繼續(xù)可打破另一過程的平衡一個過程的繼續(xù)可打破另一過程的平衡條件：大量氣體，少量液體條件：大量氣體，少量液體2 濕空氣狀態(tài)的描述濕空氣狀態(tài)的描述水汽分壓水汽分壓p水汽水汽或露點溫度或露點溫度td濕度濕度 H kg水汽水汽/kg干氣干氣水汽水汽水汽水汽水汽水汽水汽水汽氣氣水水ppppppMMH 622. 0相對濕度相對濕度 (當當pSp) pS為為t溫度下的飽和蒸汽壓溫度下的飽和蒸汽壓 (當

3、當pSp)濕空氣的焓濕空氣的焓 I kJ/kg干氣干氣濕空氣的比容濕空氣的比容 vH m3/kg干氣干氣 常壓下，常壓下，Spp水水汽汽 pp水水汽汽 HrtHccIpVpg0)( HtHI2500)88. 101. 1( 273273)4 .224 .22( tHMMvH水水氣氣極限溫度極限溫度濕球溫度濕球溫度tW 傳熱速率傳熱速率 汽化潛熱汽化潛熱WWHWrHHAkttA)()( WWHWrHHktt)( 空氣空氣-水系統(tǒng)，流動時水系統(tǒng)，流動時 kJ/kgK絕熱飽和溫度絕熱飽和溫度氣體在絕熱條件下，氣體在絕熱條件下，增濕至飽和增濕至飽和(等焓過程等焓過程) 氣溫下降放熱氣溫下降放熱 氣體增

4、濕帶熱氣體增濕帶熱路易斯規(guī)則：空氣路易斯規(guī)則：空氣-水系統(tǒng)：水系統(tǒng)： , tastW09. 1 Hk asasaspHrHHVttVc)()( )(HHcrttaspHasas pHHck 濕球溫度的物理含義是什么？濕球溫度的物理含義是什么？絕熱飽和溫度的物理含義是什么？絕熱飽和溫度的物理含義是什么？兩者有什么異同點？兩者有什么異同點？焓焓-濕圖濕圖(總壓一定，兩個獨立變量總壓一定，兩個獨立變量)注意：注意：td, p水汽水汽, H 相互不獨立相互不獨立例：已知：例：已知：100kPa, t=50, p水汽水汽=4kPa求：求： (查表查表50，pS=12.4kPa)計算：計算： =0.026

5、kg水水/kg干氣干氣 =118kJ/kg查表查表p水汽水汽=4kPa的飽和溫度的飽和溫度29 td=29查圖查圖dtIH, %3 .324 .124 Spp水水汽汽 41004622. 0622. 0 水水汽汽水水汽汽pppHHtHI2500)88. 101. 1( 查圖查圖例：已知：例：已知： td=20, =30%查：查：H, t, p, I例例2 常壓下，現(xiàn)需調(diào)節(jié)氣溫及濕度，新鮮空氣經(jīng)常壓下，現(xiàn)需調(diào)節(jié)氣溫及濕度，新鮮空氣經(jīng)噴水室與水充分接觸，被冷卻后排去冷凝水，再噴水室與水充分接觸，被冷卻后排去冷凝水，再經(jīng)加熱器升溫至所需溫度。試求：經(jīng)加熱器升溫至所需溫度。試求： H1 t1 整個過程

6、前后濕度變化整個過程前后濕度變化設離開噴水室的氣、液溫度相同設離開噴水室的氣、液溫度相同解：解：H1=H2，出噴水室，出噴水室1=100% 先算先算H2，查，查20，pS=2.27kPa =0.007水水/kg干氣干氣 p水水=0.52.27=1.14 kPa 由由1=100 %，查表得，查表得t1=9查查tW=25, rW=2441kJ/kg, pW=3.186 kPa 水水/kg干氣干氣SSpppHH 622. 02127. 25 . 03 .10127. 25 . 0622. 0 )()(00HHrkttWWHW )(00WWHWttrkHH kgttrpppWWWW0178. 0)(0

7、9. 1622. 00 干干氣氣水水 kgkgHHH/0108. 00178. 0007. 002 3 焓濕圖中表示過程變化焓濕圖中表示過程變化加熱與冷卻的過程加熱與冷卻的過程絕熱增濕過程絕熱增濕過程(等焓過程等焓過程)CprI 濃差極化濃差極化 溶質(zhì)在膜表面截留，溶質(zhì)在膜表面截留，形成高濃度區(qū)形成高濃度區(qū)控制體物料衡算：控制體物料衡算：積分積分z:0L, x:x1x3,當當x20， 02 JxdzdxDCJxMkCJDCJLxxxxMM 2123ln)exp(13kCJxxM 透過速率透過速率反滲透推動力反滲透推動力溶劑：溶劑： A溶劑透過系數(shù)溶劑透過系數(shù)反滲透的工業(yè)應用反滲透的工業(yè)應用如如

8、海水脫鹽海水脫鹽: 3.5%0.05%膜組件：螺旋卷式膜組件：螺旋卷式,中空纖維式中空纖維式脫鹽率脫鹽率(鹽截留率鹽截留率)：98%透過速率：透過速率：4.1710-6m/s )()(23xxp p)( pAJV34 電滲析電滲析原理原理 電位差為推動力，電位差為推動力， 離子交換膜使離子選擇透過離子交換膜使離子選擇透過離子交換膜：離子交換膜： 高分子材料基體，鏈接可電離的活性基團高分子材料基體，鏈接可電離的活性基團陽膜：活性基團常為磺酸基陽膜：活性基團常為磺酸基 電離后固定基團帶負電電離后固定基團帶負電陰膜：活性基團常為季胺陰膜：活性基團常為季胺 電離后固定基團帶正電電離后固定基團帶正電 H

9、SOR3 OHCHNCHR332)(電滲析的應用電滲析的應用從溶液中除去各種鹽從溶液中除去各種鹽鹽水淡化制飲用水鹽水淡化制飲用水電鍍廢水中回收銅、鎳、鉻電鍍廢水中回收銅、鎳、鉻人工腎人工腎3.5 氣體滲透分離氣體滲透分離原理原理多孔膜多孔膜(孔徑孔徑50nm)：努森流分離：努森流分離均質(zhì)膜：溶解均質(zhì)膜：溶解-分子擴散分子擴散-解吸解吸 透過率和分離系數(shù)透過率和分離系數(shù)均質(zhì)膜：均質(zhì)膜：A組分擴散速率：組分擴散速率：膜中溶解度：膜中溶解度：pA=HcA 滲透率滲透率 氣體滲透分離的應用氣體滲透分離的應用合成氨尾氣中回收氫：合成氨尾氣中回收氫：60%90%60%90%從油田氣中回收從油田氣中回收CO

10、CO2 2： 70%93%70%93%空氣制取空氣制取60%60%富氧富氧天然氣中提取氦天然氣中提取氦 )(21AAAAccDJ )(21AAAAppQJ HDQAA 3.6 膜分離設備膜分離設備平板式膜分離器平板式膜分離器優(yōu)點：不易堵塞，壓降較小，優(yōu)點：不易堵塞，壓降較小， 160500m2/m3，容易換膜，容易換膜缺點：安裝、密封要求高缺點：安裝、密封要求高 平板式膜分離器平板式膜分離器管式膜分離器管式膜分離器優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，安裝、操作方便，優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，安裝、操作方便，缺點：膜面積少缺點：膜面積少, , 33330 m2/m3毛細管膜分離器毛細管膜分離器人工腎人工腎管式膜分離器管式膜分離器螺旋卷式膜分離器螺旋卷式膜分離器 優(yōu)點