化工原理總結(jié)

第1章流體流動(dòng)●本章主要內(nèi)容：

(1)靜力學(xué)方程及其應(yīng)用；

(2)柏努力方程及其應(yīng)用；(3)流動(dòng)阻力及管路的計(jì)算；

(4)流速及流量的測(cè)量。

●本章重點(diǎn)：流體流動(dòng)中的連續(xù)性方程及柏努力方程。并運(yùn)用這些基本理論去分析和解決流體的輸送問(wèn)題。

混合液體的密度：公式應(yīng)用條件：混合前后體積不變，則1kg混合液的體積等于各組分單獨(dú)存在時(shí)的體積之和。（3）氣體密度的計(jì)算氣體的密度隨溫度和壓強(qiáng)而變化

——液體混合物中各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

當(dāng)氣體的壓強(qiáng)不太高、溫度不太低時(shí)，氣體密度可按理想氣體狀態(tài)方程來(lái)計(jì)算。

上式中的ρ0為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體的密度，T0、p0分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體的絕對(duì)溫度和絕對(duì)壓強(qiáng)?；旌蠚怏w的密度：（2）流體的粘度液體的粘度隨溫度升高而減小，氣體的粘度則隨溫度升高而增大。壓強(qiáng)變化時(shí)，液體的粘度基本不變；氣體的粘度隨壓強(qiáng)增加而增加的很少，在一般工程計(jì)算中可忽略不計(jì)。國(guó)際單位制中粘度的單位為Pa?s物理單位制的粘度單位為P（泊）和cP（厘泊），它們的換算關(guān)系如下：

1Pa?s=10P=1000cP（重點(diǎn)）粘度與密度之比稱為運(yùn)動(dòng)粘度，以ν表示混合氣體和液體的黏度用P141-8、1-9計(jì)算（1）壓力的單位在SI制中，壓力的單位是N/m2，稱為帕斯卡，以Pa表示。也可用其它單位表示：atm（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）、at（工程大氣壓），某流體柱高度或kgf/cm2等。（2）單位換算1at=9.81×104Pa=1.0kgf/cm2=10.0mH2O=735.6mmHg1atm=1.013×105Pa=1.033kgf/cm2=10.33mH2O=760mmHg（3）壓力的基準(zhǔn)

壓力可以有不同的計(jì)量基準(zhǔn)絕對(duì)壓力:以絕對(duì)真空(即零大氣壓）為基準(zhǔn)。表壓：以當(dāng)?shù)卮髿鈮簽榛鶞?zhǔn)。表壓＝絕對(duì)壓力－大氣壓力真空度＝大氣壓力－絕對(duì)壓力（1）U形壓差計(jì)在正U形管中要求指示劑密度大于工作介質(zhì)密度一、壓強(qiáng)與壓強(qiáng)差的測(cè)量1.3流體流動(dòng)的基本方程1.3.1流量與流速

(一)流量（1）體積流量：

單位時(shí)間內(nèi)流體流經(jīng)管道任一截面的流體的體積，稱為體積流量，以表示，其單位為m3/s或m3/h。（2）質(zhì)量流量

:

單位時(shí)間內(nèi)流體流經(jīng)管道任一截面的流體的質(zhì)量，稱為質(zhì)量流量，以表示，其單位為kg/s或kg/h。體積流量與質(zhì)量流量之間的關(guān)系為

（二）流速(1)平均流速：流速是指單位時(shí)間內(nèi)液體質(zhì)點(diǎn)在流動(dòng)方向上所流經(jīng)的距離。流量與流速關(guān)系為：u＝Vs/A（重點(diǎn)）

(2)質(zhì)量流速：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流體流經(jīng)管道單位截面的質(zhì)量稱為質(zhì)量流速（massvelocity），以G表示，單位為kg/m2·s。G＝Ws/A=ρAu/A=ρu（重點(diǎn)）例1-3用內(nèi)徑105mm的鋼管輸送壓力為2atm、溫度為120℃的空氣。已知空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量為630m3/h，試求此空氣在管內(nèi)的流速和質(zhì)量流速（取空氣的平均分子量為Mm=28.9）。

1.3.3連續(xù)性方程式根據(jù)質(zhì)量守恒定律，從截面1-1進(jìn)入的流體質(zhì)量流量應(yīng)等于從截面2-2流出的流體質(zhì)量流量，即Ws1＝Ws2

ρ1A1u1＝ρ2A2u2此關(guān)系可推廣到管道的任一截面，即ρAu＝常數(shù)。若液體不可壓縮，ρ＝常數(shù)，則上式可簡(jiǎn)化為Au＝常數(shù)。對(duì)于圓形管道，可得

（重點(diǎn)）H稱為壓頭頭或揚(yáng)程，，其物理意意義為單位位重量流體體流經(jīng)泵所所獲得的能能量，單位位為m。。We為單位位質(zhì)量流體體流經(jīng)泵所所獲得的能能量，也稱稱為有效功功，單位為為J/kg。（非常重要要）實(shí)際流體的的柏努利方方程式（單單位質(zhì)量））有效功率：：?jiǎn)挝粫r(shí)間間輸送設(shè)備備所作的有有效功。以以Ne表示示：（重點(diǎn)）離心泵的軸軸功率用N表示：實(shí)際流體的的柏努利方方程式（單單位體積））,單位為為Pa1.3.5柏努力方程程式的應(yīng)用用（1）流量量、流速；；（2）容器器的相對(duì)位位置；（3）管路路中的流體體壓強(qiáng)；（4）管路路中所需的的外加能量量。Ws的單位位必須是kg/s層流特點(diǎn)：：質(zhì)點(diǎn)始終終沿著與管管軸平行的的方向作直直線運(yùn)動(dòng)，，質(zhì)點(diǎn)之間間互不混合合。圓管中的流流體就如一一層一層的的同心圓筒筒在平行地地流動(dòng)。（滯流））湍流特點(diǎn)：：流體質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)除了沿著著管道向前前流動(dòng)外，，各質(zhì)點(diǎn)還還作劇烈的的徑向脈動(dòng)動(dòng)。（紊流流）層流與湍流流的區(qū)別：：層流只有有軸向運(yùn)動(dòng)動(dòng)，而湍流流不僅有軸軸向運(yùn)動(dòng)，，而且還有有徑向運(yùn)動(dòng)動(dòng)。Re≤2000時(shí)，流流動(dòng)類型型為層流流；Re≥4000時(shí)，流流動(dòng)類型型為湍流流；2000＜Re＜4000，，過(guò)渡區(qū)區(qū)，流動(dòng)動(dòng)類型不不穩(wěn)定。。1.4.2流體在圓圓管內(nèi)流流動(dòng)時(shí)的的速度分分布層流流動(dòng)動(dòng)時(shí)的速速度分布布為拋物物線形狀狀。管中心的的流速最最大，向向管壁的的方向漸漸減，靠靠管壁的的流速為為零。平均速度度為最大大速度的的一半。。湍流速度度分布：：類似拋拋物線，，頂部寬寬闊而平平坦，管管壁較陡陡。Re↑，頂頂部越平平坦，管管壁越陡陡。（近似））u=0.82umax層流底層層：δ，，在靠近近管壁的的區(qū)域，，仍有一一極薄的的流體作作層流流流動(dòng)，稱稱為層流流內(nèi)層或或?qū)恿鞯椎讓?。流體的湍湍流程度度越大，，層流底底層越薄薄。層流流底層的的存在，，對(duì)傳質(zhì)質(zhì)、傳熱熱有重要要影響。。u↑,湍湍動(dòng)程度度↑，δδ↓。。1.5流體在管管內(nèi)的流流動(dòng)阻力力流動(dòng)阻力力產(chǎn)生的的內(nèi)因是是流體的的粘性，，外因是是流動(dòng)。。流體在管管內(nèi)流動(dòng)動(dòng)的總阻阻力=直直管阻力力+局部部阻力直管阻力力：指流流體流經(jīng)經(jīng)直管時(shí)時(shí)，由于于流體流流動(dòng)產(chǎn)生生的內(nèi)摩摩擦力而而產(chǎn)生的的阻力。。局部阻力力：指流流體流經(jīng)經(jīng)管件、、閥門(mén)等等由于改改變方向向產(chǎn)生旋旋渦而產(chǎn)產(chǎn)生的阻阻力。1.5.1流流體體在直直管中中的流流動(dòng)阻阻力（1））計(jì)算算圓形形直管管阻力力的通通式（（范寧寧公式式）λ—摩擦擦系數(shù)數(shù)，λλ與流流體流流動(dòng)狀狀況、、管路路粗糙糙度有有關(guān)或（2））管壁壁粗糙糙度對(duì)對(duì)摩擦擦系數(shù)數(shù)的影影響化工所所用管管道分分為光光滑管管和粗粗糙管管。管徑常常以ΦA(chǔ)*B表示，，其中中A指管外外徑，，B指管壁壁厚度度（3））層層流流時(shí)的的摩擦擦系數(shù)數(shù)層流時(shí)時(shí)的哈哈根-波謖謖葉方方程（重點(diǎn)點(diǎn)）（4））湍流流時(shí)的的摩擦擦系數(shù)數(shù)湍流時(shí)時(shí)摩擦擦系數(shù)數(shù)是通通過(guò)因因次分分析（（量綱綱分析析）和和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)得到與Re和相相對(duì)粗粗糙度度的關(guān)關(guān)系。。并繪繪在圖圖上，，P44，該圖可可分為為四個(gè)個(gè)區(qū)域域：①層流流區(qū)：：Re≤2000，λ與與Re為直直線關(guān)關(guān)系，，而與與ε/d無(wú)無(wú)關(guān)。。阻力損損失與與速度度的一一次方方成正正比。λ可可計(jì)算算，也也可以以查圖圖。λ=64/Reλ=f(Re)②過(guò)渡渡區(qū)：：2000<Re<4000，，流動(dòng)動(dòng)類型型不穩(wěn)穩(wěn)定，為安安全起起見(jiàn)，，一般按按湍流流計(jì)算算λ。③湍流流區(qū)：：Re≥4000及及虛線線以下下的區(qū)區(qū)域λλ=f(Re,ε/d)。Re較小，，λ集集中；；Re較大大，λλ分散散ε/d=const：Re↑↑，λλ↓；；Re=const：εε/d↑，，λ↑↑④完全全湍流流區(qū)：：λ僅僅與εε/d有關(guān)關(guān)，而而與Re無(wú)無(wú)關(guān)。。Re一一定時(shí)時(shí)，λλ隨εε/d增大大而增增大，，阻力損損失與與速度度的平平方成成正比比，稱稱為阻力平平方區(qū)區(qū)。（5））流體體在非非圓形形直管管內(nèi)的的流動(dòng)動(dòng)阻力力當(dāng)流體體在非非圓型型管內(nèi)內(nèi)湍流流流動(dòng)動(dòng)時(shí)，，計(jì)算算阻力力時(shí)d用當(dāng)當(dāng)量直直徑de代代替。。當(dāng)量直直徑：：4倍倍的流流通截截面積積除以以流體體潤(rùn)濕濕周邊邊長(zhǎng)度度de——當(dāng)當(dāng)量直直徑，，m；；rH——水水力半半徑，，m。。對(duì)于矩矩形管管長(zhǎng)為為a,寬為為b（1））阻力力系數(shù)數(shù)法u為管管中流流體流流速，，ξ為為局部部阻力力系數(shù)數(shù)管件不不同ξξ也不不同，，其值值由實(shí)實(shí)驗(yàn)測(cè)測(cè)定突然擴(kuò)擴(kuò)大時(shí)時(shí)，突然縮縮小時(shí)時(shí)，注意：：計(jì)算突突然擴(kuò)擴(kuò)大或或突然然縮小小的局局部阻阻力損損失時(shí)時(shí)，流流速u均為細(xì)細(xì)管中中的流流速。。當(dāng)流體體從管管道中中流入入截面面較大大的容容器，或氣氣體從從管道道排放放到大大氣中中，ξ=1流體自自容器器進(jìn)入入管的的入口口，相當(dāng)于于自很很大的的截面面突然然縮小小到很很小的的截面面，ξ=0.52、當(dāng)當(dāng)量長(zhǎng)長(zhǎng)度法法此法是是將流流體流流過(guò)管管件或或閥門(mén)門(mén)所產(chǎn)產(chǎn)生的的局部部阻力力損失失，折折合成成流體體流過(guò)過(guò)長(zhǎng)度度為L(zhǎng)e的的直管管的阻阻力損損失。。Le由由實(shí)驗(yàn)驗(yàn)測(cè)定定。P481.5.3管路系系統(tǒng)的的總能能量損損失管路系系統(tǒng)的的總阻力力損失失包括括直管管阻力力損失失和所所有管管件、、閥門(mén)門(mén)等的的局部部阻力力損失失。若管路路系統(tǒng)統(tǒng)中的的管徑徑d不不變，，則總總阻力力損失失計(jì)算算式為為：(2)已知知d、、l和和∑hf及及管路路設(shè)置置，求求管路路的輸輸送量量Vs。。(3)已知知l、、∑hf、、Vs及及管路路設(shè)置置，確確定輸輸送管管路的的管徑徑。（1））簡(jiǎn)簡(jiǎn)單管管路（2））復(fù)復(fù)雜管管路①并聯(lián)管管路并聯(lián)管管路特特點(diǎn)：：總流量量等于于各支支管流流量之之和；；a)V＝V1＋V2＋V3單位質(zhì)質(zhì)量流流體流流經(jīng)各各支管管的阻阻力損損失相相等。。b)hf1=hf2=hf3=hfAB123AB根據(jù)據(jù)hf1=hf2=hf3各支支管管的的流流量量比比即d增增大大，，l下下降降，，流流量量越越大大。②分支支管管路路：流體體在在主主管管處處有有分分支支，，但但最最終終不不再再匯匯合合的的管管路路稱稱分分支支管管路路。。P55例例1-25V＝＝V1＋V2＋V3＋…………可在在分分支支處處將將其其分分為為若若干干簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單管管路路，，然然后后按按一一般般的的簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單管管路路計(jì)計(jì)算算，，在在計(jì)計(jì)算算分分支支管管路路所所需需的的能能量量時(shí)時(shí)，，須須按按耗耗用用量量最最大大的的那那支支管管路路計(jì)計(jì)算算。。測(cè)量量流流量量的的原原理理：：管管道道中中流流體體的的流流量量愈愈大大，，在在孔孔板板前前后后產(chǎn)產(chǎn)生生的的壓壓差差ΔΔP=P1-P2也越越大大，，Vs與與ΔΔP互互為為一一一一對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)的的關(guān)關(guān)系系。。所所以以只只要要用用差差壓壓計(jì)計(jì)測(cè)測(cè)出出孔孔板板前前后后的的差差ΔΔP，，就就能能知知道道流流量量Vs。。C0:流流量量系系數(shù)數(shù)或或孔孔流流系系數(shù)數(shù)，，無(wú)無(wú)因因次次，，其其數(shù)數(shù)值值在在0.6左左右右，，可可通通過(guò)過(guò)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)測(cè)測(cè)得得。。P71（重重點(diǎn)點(diǎn)））第2章流流體體輸輸送送機(jī)機(jī)械械概述述流體體從從低低處處→→高高處處；；低壓壓處處→→高高壓壓處處；；所在在地地→→較較遠(yuǎn)遠(yuǎn)處處；；需要要對(duì)對(duì)流流體體做做功功，，增增加加流流體體的的機(jī)機(jī)械械能能。。流體體輸輸送送設(shè)設(shè)備備（（通通用用機(jī)機(jī)械械））：：液體體輸輸送送設(shè)設(shè)備備————泵泵；；氣體體輸輸送送設(shè)設(shè)備備————通風(fēng)風(fēng)機(jī)機(jī)、、鼓鼓風(fēng)風(fēng)機(jī)機(jī)、、壓壓縮縮機(jī)機(jī)或或真真空空泵泵。。作用用：向系系統(tǒng)統(tǒng)輸輸入入能能量量，，補(bǔ)補(bǔ)充充所所需需機(jī)機(jī)械械能能；；用于于流流體體的的輸輸送送或或加加壓壓。。（3））效率率泵的的效效率率就就是是反反映映能能量量損損失失的的大大小小。。能量量損損失失的的原原因因①容容積損損失失：：泵泵的的泄泄漏漏造造成成的的。。容積積效效率率ηη1。②水力力損損失失：：由由于于流流體體流流過(guò)過(guò)葉葉輪輪、、泵泵殼殼時(shí)時(shí)產(chǎn)產(chǎn)生生的的能能量量損損失失。。水力力效效率率ηη2。③機(jī)械械損損失失：：泵泵在在運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時(shí)時(shí)，，在在軸軸承承、、軸軸封封裝裝置置等等機(jī)機(jī)械械部部件件接接觸觸處處由由于于機(jī)機(jī)械械磨磨擦擦而而消消耗耗部部分分能能量量，，機(jī)械械效效率率ηη3。泵的的總總效效率率ηη（（又又稱稱效效率率））η＝＝ηη1×ηη2×ηη3對(duì)離離心心泵泵來(lái)來(lái)說(shuō)說(shuō)，，一一般般0.6~0.85左左右右，，大大型型泵泵可可達(dá)達(dá)0.90。。（4））軸功功率率離心心泵泵的的軸軸功功率率是是指指泵泵軸軸所所需需的的功功率率。當(dāng)當(dāng)泵泵直直接接由由電電動(dòng)機(jī)機(jī)帶帶動(dòng)動(dòng)時(shí)時(shí)，，它它即即是是電電機(jī)機(jī)傳傳給給泵泵軸軸的功功率率，，以以N表表示，，其其單單位位為為W或或KW。。泵的的有有效效功功率率可可寫(xiě)寫(xiě)成成由于于有有容容積積損損失失、、水水力力損損失失與與機(jī)機(jī)械械損損失失，，所所以以泵泵的的軸功功率率N要要大大于于液液體體實(shí)實(shí)際際得得到到的的有有效效功功率率，即泵在運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時(shí)可能能發(fā)生超超負(fù)荷，，所配電電動(dòng)機(jī)的的功率應(yīng)應(yīng)比泵的的軸功率率大。在機(jī)電產(chǎn)產(chǎn)品樣本本中所列列出的泵泵的軸功功率，除除非特殊殊說(shuō)明以以外，均均系指輸輸送清水水時(shí)的數(shù)數(shù)值。2離心心泵的特特性曲線線一、離心心泵的特特征曲線線（1）H--Q曲線（2）N--Q（3）ηη--QQ↑,H↓↓Q↑,N↑↑Q=0,ηη=0注意：特特性曲線線是在一一定轉(zhuǎn)速速下測(cè)定定。最高效率率點(diǎn)稱為為設(shè)計(jì)點(diǎn)點(diǎn)。離心泵的的銘牌上上標(biāo)出的的性能參參數(shù)就是是指該泵泵在運(yùn)行行時(shí)效率率最高點(diǎn)點(diǎn)的性能能參數(shù)。。啟動(dòng)離心心泵時(shí)，，為了減減小啟動(dòng)動(dòng)功率，，應(yīng)將出出口閥關(guān)關(guān)閉。高效率區(qū)區(qū)：ηηmax×92%3、離心泵的的性能的的改變和和換算1）液體物物性對(duì)離離心泵特特性的影影響(1)密度的影影響離心泵的的壓頭、、流量、、效率均均與液體體的密度度無(wú)關(guān)。。但泵的的軸功率率與輸送送液體的的密度有有關(guān)，隨隨液體密密度而改改變。因此，當(dāng)當(dāng)被輸送送液體與與水不同同時(shí)，原原離心泵泵特性曲曲線中的的N—Q曲線不再再適用。。(2)粘粘度的的影響若被輸送送液體的的粘度大大于常溫溫下清水水的粘度度，則泵體內(nèi)內(nèi)部液體體的能量量損失增增大，因因此泵的壓頭頭、流量量都要減減小，效效率下降降，而軸軸功率增增大，亦即泵的的特性曲曲線發(fā)生生改變。。2）離心心泵的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速對(duì)特特性曲線線的影響響當(dāng)轉(zhuǎn)速n改變時(shí)，，泵的流流量Q、、壓頭H及功率N也相應(yīng)應(yīng)改變。對(duì)同一型型號(hào)泵、、同一種種液體，，在效率率η不變的條條件下，Q、H、N隨n的變化關(guān)關(guān)系如下下式表示示。適用條件：：同一型號(hào)泵泵、同一種種液體，在在效率η不不變的前提提下。3）葉輪直直徑對(duì)離心心泵特性的的影響當(dāng)離心泵的的轉(zhuǎn)速一定定時(shí)，通過(guò)過(guò)切割葉輪輪直徑D，，使其變小小，也能改改變特性曲曲線。(稱為切切割定律)適用條件：：同一型號(hào)泵泵、同一液液體、同一一轉(zhuǎn)速下直徑D的切割量小小于5-10％。比例定律汽蝕原因：：當(dāng)離心泵泵入口處壓壓力p1≤飽和蒸汽汽壓汽蝕危害：：噪音、震震動(dòng)，流量量、揚(yáng)程明明顯下降汽蝕避免：：最低點(diǎn)壓壓強(qiáng)＞飽和和蒸汽壓造成泵入口口處壓力過(guò)過(guò)低的原因因：①離心泵的的安裝高度度Hg高；；②泵吸入管管路局部阻阻力過(guò)大；；③液體溫度度高。2離心心泵的抗氣氣蝕性能離心泵的抗抗氣蝕性能能可用氣蝕蝕余量和允允許吸上真真空度表示示。1）離心泵泵的氣蝕余余量油泵用Δh----氣蝕余余量2）離心泵泵的允許吸吸上真空度度——稱之為允許許吸上真空空度由泵的制造造廠家在98.1KPa（10mH2O）大氣壓壓下，用20℃清水水實(shí)驗(yàn)測(cè)得得。若操作條件件與上述實(shí)實(shí)驗(yàn)條件不不一致或輸輸送其它液液體時(shí)，可可按P882-28的公式式換算。工作點(diǎn)：泵的特性曲曲線H-Qv與管路的特性性曲線H-Q的交交點(diǎn)。適宜工作點(diǎn)點(diǎn)：工作點(diǎn)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)效效率在最高高效率區(qū)。。2離心泵的流流量調(diào)節(jié)1)改改變泵出口口閥門(mén)開(kāi)度度實(shí)質(zhì)：改變變管路特性性曲線，泵特性曲線線不變。優(yōu)點(diǎn)：迅速方便，，連續(xù)調(diào)節(jié)節(jié)。代價(jià)：閥門(mén)阻力損損失↑。適用場(chǎng)合：：流量調(diào)節(jié)幅幅度不大，，需經(jīng)經(jīng)常調(diào)節(jié)的的地方。泵出口閥：：兩套(手動(dòng)動(dòng)閥和自動(dòng)動(dòng)閥)閥門(mén)開(kāi)?。海築↑曲曲線變變陡Q↓↓H↑閥門(mén)開(kāi)大：：B↓曲曲線變平平坦Q↑↑H↓2)改改變泵的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速或切削削葉輪的直直徑實(shí)質(zhì)：改變變泵特性曲曲線，管管路特性不變變。轉(zhuǎn)速n增增大，泵特特性曲線上移，則：Q↑H↑轉(zhuǎn)速n減減小，泵特特性曲線下下移，則：Q↓↓H↓3離心心泵的并聯(lián)聯(lián)和串聯(lián)(1)離心泵的并并聯(lián)并聯(lián)后的總總流量必低低于單臺(tái)泵泵流量的兩兩倍，而且且并聯(lián)壓頭頭略高于單單臺(tái)泵的壓壓頭。(2)．串串聯(lián)操作泵型號(hào)相同同，首尾相相連。兩臺(tái)泵串聯(lián)聯(lián)操作的總總壓頭必低低于單臺(tái)泵泵壓頭的兩兩倍。（3）離心心泵組合方方式的選擇擇對(duì)于管路特特性曲線較較平坦的低低阻力型管管路，采用用并聯(lián)組合合方式可獲獲得較串聯(lián)聯(lián)組合方式式為高的流流量和壓頭頭反之，對(duì)于于管路特性性曲線較陡陡的高阻力力型管路，，則宜采用用串聯(lián)組合合方式。第4章傳傳熱4.1概概述傳熱在化工工生產(chǎn)中的的應(yīng)用熱力學(xué)第二二定律：只要存在溫溫度差，熱熱量會(huì)自發(fā)發(fā)從高溫傳傳遞向低溫溫，直至溫溫度相等。。傳熱方向：傳熱極限：傳熱推動(dòng)力力：高溫→低溫溫溫度相等溫度差傳熱應(yīng)用：：科研、生生產(chǎn)、生活活4.1.1傳熱的基本本方式1.熱傳導(dǎo)：固體主要傳傳熱方式分子無(wú)規(guī)則則熱運(yùn)動(dòng)，，使相鄰分分子間傳熱熱。傳熱速率相相對(duì)較慢。。單純的導(dǎo)熱熱，物體各各部分之間間無(wú)宏觀運(yùn)運(yùn)動(dòng)。2.熱對(duì)流：流體主要傳傳熱方式流動(dòng)中，流流體質(zhì)點(diǎn)相相互碰撞，，傳熱。傳熱速率與與流動(dòng)狀態(tài)態(tài)密切相關(guān)關(guān)。對(duì)流類型：①?gòu)?qiáng)制對(duì)流流：流體的的運(yùn)動(dòng)受到到外力的作作用。②自然對(duì)流流：流體的的運(yùn)動(dòng)是由由于流體內(nèi)內(nèi)部冷、熱熱部分的密密度不同而而引起。工程中通常常將流體和和固體壁面面之間的傳傳熱稱為對(duì)對(duì)流傳熱。。物體溫度↑↑，熱輻射射能力↑。。實(shí)際傳熱過(guò)過(guò)程：幾種傳熱方方式可同時(shí)時(shí)存在。3．熱輻射射熱輻射：因因熱的原因因而產(chǎn)生的的電磁波在在空間的傳傳遞。輻射傳熱：：物體間相相互輻射和和吸收能量量的總結(jié)果果。方向：高溫溫→低低溫?zé)彷椛涞碾婋姶挪úㄩL(zhǎng)長(zhǎng)范圍0.38～100μm，可見(jiàn)光光和紅外線線范圍。特點(diǎn)：兩物物體不相接接觸，也不不需任何介介質(zhì)。1.固體的的導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)金屬是最好好的導(dǎo)熱體體。λ純金屬＞λ合金t↑,λ↓非金屬：t↑,λ↑2.液體的的導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)金屬液體：：t↑,λ↓非金屬液體體：t↑,λ↑。λ金屬液體＞λ非金屬液體體λ純液體＞λ溶液溶液的λ：經(jīng)驗(yàn)公公式，查手手冊(cè)。3.氣體的的導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)λ=f(T），t↑,λ↑氣體的導(dǎo)熱熱系數(shù)很小小，故對(duì)導(dǎo)導(dǎo)熱不利，，但對(duì)保溫溫有利。4.2.3通過(guò)平壁的的穩(wěn)態(tài)熱傳傳導(dǎo)（1）單層層平壁的穩(wěn)穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)導(dǎo)①導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)λ=const;②溫度只沿著著垂直于壁面面的x軸方向向變化，，等溫面皆為垂垂直于x軸的的平行平面。。一維穩(wěn)態(tài)的熱熱傳導(dǎo)x/mt2t1t/℃t2t3t4多層平壁穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱溫度分布Q（2）多層平壁的穩(wěn)穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)條件：多層平壁一維維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱(x方向)。則：（1）單層圓筒壁的的穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)導(dǎo)問(wèn)題：與平壁壁穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的的異同點(diǎn)相同點(diǎn)：一維維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱，，Q=常數(shù)不同點(diǎn)：1、、熱流方向不不同2、傳熱面積積沿徑向不同同（2）多層圓圓筒壁的穩(wěn)態(tài)態(tài)熱傳導(dǎo)各層厚分別為為b1=r2-r1；b2=r3-r2，b3=r4-r3；各層材料的導(dǎo)導(dǎo)熱系數(shù)λ1、λ2、λ3r1r2r3r4t1t2t3t4λ1λ2λ3（2）有相變變傳熱例4-4試試計(jì)算壓力為為147.1kPa，流流量為1500kg/h的飽和水蒸蒸汽冷凝后并并降溫至50℃時(shí)所放出出的熱量。4.4.2總總傳熱速率率方程和總傳傳熱系數(shù)（1）總傳傳熱速率方程程K：總傳熱系數(shù)，，W/（m2.k）注意：K與S相對(duì)應(yīng)應(yīng)，同選Si、Sm或So（2）總傳熱熱系數(shù)獲取方法：①選取經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)值P177②實(shí)驗(yàn)測(cè)定K值；QSΔΔtm→K③計(jì)算重點(diǎn)如果考慮污垢垢熱阻工程上規(guī)定，，以傳熱管外外表面積So為基準(zhǔn)若傳熱面為平平壁或薄管壁壁時(shí)：（忽略管壁熱熱阻和污垢熱熱阻）結(jié)論：K值總總是接近熱阻阻大的一側(cè)流流體的a值（（a小），總熱阻由由熱阻較大一一側(cè)流體控制制，如果要提提高K，首先先要提高a小。ai、ao相差不太大時(shí)時(shí)，兩者必須須同時(shí)提高。。圓筒壁：So≠Si≠Sm，SO=πdOL，Si=πdiL，Sm=πdmL。4.5.3流體無(wú)相變時(shí)時(shí)對(duì)流傳熱系系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)關(guān)聯(lián)式強(qiáng)制對(duì)流傳熱熱和自然對(duì)流流。強(qiáng)制對(duì)流自自然然對(duì)流1流體在管管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流流時(shí)的對(duì)流傳傳熱系數(shù)(1)流體在圓形直管內(nèi)強(qiáng)強(qiáng)制湍流時(shí)的的對(duì)流傳熱系系數(shù)①低粘度的流流體Nu=0.023Re0.8Prn當(dāng)流體被加熱時(shí)，式中中n=0.4；流體被冷卻時(shí)，n=0.3適用范圍：Re＞104，0.7＜Pr＜120，管長(zhǎng)與管管徑之比L/d≥60，，μ＜2×10-3Pa·s；特性尺寸：管管內(nèi)徑di；定性溫度：：tm=（t1+t2）/2②高粘度液體體適用范圍：Re＞104，0.7＜Pr＜120，長(zhǎng)徑比L/d≥60；特性尺寸：管管內(nèi)徑di；定性溫度：除除粘度μw取壁溫外，tm=（t1+t2）/2當(dāng)液體被加熱熱時(shí)當(dāng)當(dāng)液體體被冷卻時(shí)對(duì)于氣體，不不管是加熱或或冷卻，皆皆取1③短管對(duì)于L/d＜＜60的短管管，管子入口口處攏動(dòng)較大大，所以a較較高，需要修修正，乘以短短管修正系數(shù)數(shù)④彎管式中：R———彎管的曲率率半徑Rdi4.5.4流流體有相相變時(shí)的對(duì)流流傳熱蒸汽冷凝和液液體沸騰α相變＞＞α無(wú)相變1．蒸汽冷凝時(shí)的的對(duì)流傳熱蒸汽冷凝傳熱熱：當(dāng)飽和蒸蒸汽與低于飽飽和溫度的壁壁面接觸時(shí)，，將冷凝成液滴并釋放放出氣化潛熱熱。(1)蒸汽冷凝的兩兩種方式①膜狀冷凝：冷凝液能夠潤(rùn)潤(rùn)濕壁面，在在壁面上形成成一層完整的的液膜。②滴狀冷凝：冷凝液不能夠夠潤(rùn)濕壁面，在壁面面上形成許多多的小液滴。。α膜狀冷凝小于α滴狀冷凝工業(yè)冷凝器的的設(shè)計(jì)都按膜膜狀冷凝考慮慮。大容器飽和沸沸騰曲線AB段，自然對(duì)流流區(qū)，Δt較小時(shí)，傳熱熱以自然對(duì)流流為主。BC段，核狀狀沸騰區(qū)，汽泡產(chǎn)生速度度大，α上升升很快。CDE段，膜膜狀沸騰區(qū)，當(dāng)Δt增大大到一定程度度，汽泡產(chǎn)生生速度大于脫脫離的速度，，使傳熱困難難，對(duì)流傳熱熱系數(shù)α下降降。工業(yè)一般控制制在核狀沸騰區(qū)控制Δt＜ΔΔtc核狀沸騰也稱稱為泡狀沸騰騰吸收率反反射率率透透射率率黑體：能全部吸收輻輻射能的物體體A=1。。白體：能全部部反射輻射能能的物體R=1。（鏡鏡體）透熱體：能全全部透過(guò)輻射射能的物體D=1?；殷w：能以相同的吸吸收率A，吸吸收全部波長(zhǎng)長(zhǎng)輻射能的物物體。（工業(yè)上，多數(shù)數(shù)物體都可近近似視為灰體體）4.7換換熱器換熱器的種類類很多，但根根據(jù)冷、熱流流體熱量交換換的原理和方方式基本上可可分為三大類類：●●間壁式式●●直接接觸觸式（混合式式）●●蓄熱式式二、列管式換換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的的問(wèn)題（一）流體流流徑的選擇P279管程和殼程選選擇原則：（1）不潔凈或易結(jié)結(jié)垢的液體宜宜在管程，因管內(nèi)清洗洗方便；（2）腐蝕性流體宜宜在管程，以免管束和和殼體同時(shí)受受到腐蝕；（（3）壓力高的流體體宜在管內(nèi)，以免殼體承承受壓力；（4）飽和蒸汽宜走走殼程，因飽和蒸汽汽比較清潔，，表面?zhèn)鳠嵯迪禂?shù)數(shù)與流速無(wú)無(wú)關(guān)，而且冷冷凝液容易排排出；（5）流量小而粘度度大的流體一一般以殼程為為宜，因在殼程Re>100即可達(dá)到湍湍流；（6）需要被冷卻物物料一般選殼殼程，便于散熱。。4-7-3換換熱器的傳傳熱強(qiáng)化途徑徑總傳熱速率方方程：強(qiáng)強(qiáng)化方法：：（一）增大傳傳熱面積S關(guān)于傳熱面積積S的改變，，不以增加換換熱器臺(tái)數(shù)，，改變換熱器器的尺寸來(lái)加加大傳熱面積積S，而是通通過(guò)對(duì)傳熱面面的改造，如如開(kāi)槽及加翅翅片、以不同同異形管代替替光滑圓管等等措施來(lái)加大大傳熱面積以以強(qiáng)化傳熱過(guò)過(guò)程。(二）增大傳傳熱平均溫度度差（三）增大總總傳熱系數(shù)K（設(shè)法減小對(duì)對(duì)K值影響較較大的熱阻））減小熱阻的主主要方法有(1)加加大流速；（（2）防止結(jié)結(jié)垢和及時(shí)地地清除垢層。。5.1濕空氣的性質(zhì)質(zhì)及濕度圖5-1-1濕空氣的性質(zhì)質(zhì)一、濕度又稱為濕含量量。它以濕空空氣中所含水水蒸氣的質(zhì)量量與絕對(duì)干空空氣的質(zhì)量之之比表示，用符號(hào)Ｈ表示示，其單位為為kg水氣氣/kg干空空氣第5章干干燥燥二、相對(duì)濕度度百分?jǐn)?shù)濕空氣為飽和和空氣濕空氣為絕干干空氣三、比容（濕容積）在p總=101.3kPa時(shí)重點(diǎn)六、干球溫度度和濕球溫度度對(duì)于某一定干干球溫度的濕濕空氣，其相相應(yīng)的溫度越越低，濕球溫溫度值越低，，并且干球溫溫度大于濕球球溫度，而而對(duì)于飽和濕濕空氣而言，，其濕球溫度度與干球溫度度相等。八、露點(diǎn)不飽和的濕空空氣在濕含量量Ｈ不變的情情況下冷卻，，達(dá)到飽和狀狀態(tài)時(shí)的溫度度，稱為該濕濕空氣的露點(diǎn)點(diǎn)，用符號(hào)表表示。露點(diǎn)是濕空氣氣的一個(gè)物理理性質(zhì)，當(dāng)達(dá)達(dá)到露點(diǎn)時(shí)，，空氣的濕度度為飽和濕度度。當(dāng)空氣從從露點(diǎn)繼續(xù)冷冷卻時(shí)，其中中部分水蒸氣氣便會(huì)以水的的形式凝結(jié)出出來(lái)。對(duì)于不飽和濕濕空氣為對(duì)于飽和的濕濕空氣則有5.2干干燥過(guò)程程的物料衡算算與熱量衡算算（本章重點(diǎn)點(diǎn)）5-2-1濕濕物料中含含水量的表示示方法一、濕基含水水量是以濕物料為計(jì)計(jì)算基準(zhǔn)的水水分的質(zhì)量百百分?jǐn)?shù)，即二、干基含水水量Ｘ是以濕物料中中絕對(duì)干物料料為計(jì)算基準(zhǔn)準(zhǔn)的水分的質(zhì)質(zhì)量比，即濕物料中水分分質(zhì)量與絕對(duì)對(duì)干料的質(zhì)量量之比。第一章蒸餾餾本章重點(diǎn)：二二組分連續(xù)精精餾塔的計(jì)算算2）用相對(duì)揮揮發(fā)度表示的的氣液平衡關(guān)關(guān)系蒸餾的依據(jù)是是混合液中各各組分揮發(fā)度度的不同。在一定條件下下純組分的揮揮發(fā)度由該組組分在給定條條件下的飽和和蒸氣壓表示示。在混合溶溶液中，其揮揮發(fā)度用它在在氣相中的分分壓與其液相相中摩爾分率率的比表示。。習(xí)慣上將易揮揮發(fā)組分的揮揮發(fā)度與難揮揮發(fā)組分的揮揮發(fā)度之比稱稱為相對(duì)揮發(fā)發(fā)度，以表表示示。用相對(duì)揮發(fā)度度表示的易揮揮發(fā)組分A的的氣液相平衡衡方程式在一定溫度范范圍內(nèi)，αα可近似為常常數(shù)。α值的的大小反映了了混合液分離離的難易程度度。若α=1，則表明這這種混合液不不能用普通方方法分離。α越大,分分離越容易。。3兩組分理理想溶液的氣氣液平衡相圖圖蒸餾中常用的的相圖有恒壓壓下的溫度-組成圖和氣氣液平衡相圖圖。1）溫度-組組成圖（t-x-y圖））蒸餾通常在一一定外壓下進(jìn)進(jìn)行，溶液的的溫度隨組成成而變，故恒恒壓下的溫度度組成圖（t-x-y圖圖）對(duì)蒸餾過(guò)過(guò)程的分析具具有重要意義義。重點(diǎn)1.4精餾原理和流流程1.4.1精精餾過(guò)過(guò)程原理和條條件精餾：利用混合物中中各組分揮發(fā)發(fā)能力的差異異，通過(guò)液相相和氣相的回回流，使氣、、液兩相逆向向多級(jí)接觸，，在熱能驅(qū)動(dòng)動(dòng)和相平衡關(guān)關(guān)系的約束下下，使得易揮揮發(fā)組分不斷斷從液相往氣氣相中轉(zhuǎn)移，，而難揮發(fā)組組分卻由氣相相向液相中遷遷移，使混合合物得到不斷斷分離，稱該該過(guò)程為精餾餾。精餾的原理:多次部分汽汽化、多次的的部分冷凝。。精餾過(guò)程既傳傳熱又傳質(zhì)，，屬傳質(zhì)過(guò)程程控制。1.5兩組分連續(xù)精精餾的計(jì)算計(jì)算內(nèi)容：餾出液及釜液液的流量、塔塔板數(shù)或填料高度、、進(jìn)料口的位位置、塔高、、塔徑等。1.5.1理論板的概念念及恒摩爾流流假定1、理論板的的概念理論板指離開(kāi)開(kāi)該板的氣相相組成與離開(kāi)開(kāi)該板的液相相組成之間互互成平衡的理理想化塔板。。2、恒摩爾爾流假定（1）恒摩爾爾氣流精餾段：V1=V2=…=Vn=V提餾段：V1’=V2’’=…=Vn’=V’（除飽和液體體進(jìn)料外,其其余V≠V‘））（2）恒摩爾爾液流精餾段：L1=L2=…=Ln=L提餾段：恒摩爾流假定定成立的條件件：(1)各組分分的摩爾汽化化潛熱相等；；（主要條件件）(2)氣液接接觸時(shí)因溫度度不同而交換換的顯熱可以以忽略；(3)塔設(shè)備備保溫良好，，熱損失可以以忽略不計(jì)。。1.5.2物物料衡衡算和操作線線方程1、全塔物料衡算算（重點(diǎn)）塔頂易揮發(fā)組組分的回收率率塔底難揮發(fā)組組分的回收率率2、精餾段操操作線方程（重點(diǎn)）例用連續(xù)續(xù)精餾方法分分離乙烯、乙乙烷混合物。。已知進(jìn)料中中含乙烯0.88（摩爾爾分?jǐn)?shù)，下同同），流量為為200kmol/h。。今要求餾出出液中乙烯的的回收率為99.5%，，釜液中乙烷烷的回收率為為99.4%，試求所得得餾出液、釜釜液的流量和和組成。3、提餾餾段段操操作作線線方方程程1.5.3進(jìn)進(jìn)料料熱熱狀狀況況的的影影響響（1））過(guò)過(guò)冷冷液液體體（（溫溫度度低低于于泡泡點(diǎn)點(diǎn)））；；q>1（2））飽飽和和液液體體（（溫溫度度等等于于泡泡點(diǎn)點(diǎn)））；；q=1（3））氣氣液液混混合合物物（（溫溫度度在在泡泡點(diǎn)點(diǎn)和和露露點(diǎn)點(diǎn)之之間間））；；0<q<1（4））飽飽和和蒸蒸氣氣（（溫溫度度等等于于露露點(diǎn)點(diǎn)））；；q=0（5））過(guò)過(guò)熱熱蒸蒸氣氣（（溫溫度度高高于于露露點(diǎn)點(diǎn)））。。q<0（重重點(diǎn)點(diǎn)））進(jìn)料料熱熱狀狀況況參參數(shù)數(shù)q精餾餾段段與與提提餾餾段段物物流流之之間間的的關(guān)關(guān)系系為為：：（重重點(diǎn)點(diǎn)））q>1q=1q=0～～1q=0q<0過(guò)冷冷液液體體進(jìn)進(jìn)料料飽和和液液體體進(jìn)進(jìn)料料氣液液混混合合物物進(jìn)進(jìn)料料飽和和蒸蒸氣氣進(jìn)進(jìn)料料過(guò)熱熱蒸蒸氣氣進(jìn)進(jìn)料料1.5.4理論論板板層層數(shù)數(shù)的的求求法法相平平衡衡關(guān)關(guān)系系精餾餾操操作作方方程程提餾餾段段操操作作線線方方程程1、、逐逐板板計(jì)計(jì)算算法法逐板板計(jì)計(jì)算算法法是是利利用用相相平平衡衡方方程程和和操操作作線線方方程程，，根根據(jù)據(jù)塔塔頂頂餾餾出出液液或或塔塔釜釜液液的的組組成成，，從從塔塔頂頂或或塔塔底底開(kāi)開(kāi)始始向向塔塔的的進(jìn)進(jìn)料料板板方方向向計(jì)計(jì)算算。。計(jì)算算精精餾餾段段理理論論板板數(shù)數(shù)，，利利用用精精餾餾段段操操作作線線方方程程和和相相平平衡衡方方程程；；計(jì)計(jì)算算提提餾餾段段理理論論板板數(shù)數(shù)，，利利用用提提餾餾段段操操作作線線方方程程和和相相平平衡衡方方程程。。精餾餾段段理理論論板板數(shù)數(shù)與與提提餾餾段段理理論論板板數(shù)數(shù)之之和和，，即即為為全全塔塔理理論論板板數(shù)數(shù)。。2、、q線線方方程程在進(jìn)進(jìn)料料板板上上，，同同時(shí)時(shí)滿滿足足精精餾餾段段和和提提餾餾段段的的物物料料衡衡算算，，故故兩兩操操作作線線的的交交點(diǎn)點(diǎn)落落在在進(jìn)進(jìn)料料板板上上。。當(dāng)當(dāng)q為為定定值值，，改改變變塔塔操操作作的的回回流流比比時(shí)時(shí)，，兩兩操操作作線線交交點(diǎn)點(diǎn)軌軌跡跡即即q線線。。當(dāng)一定操操作回流流比條件件下，不不同熱狀狀態(tài)對(duì)提提餾段存存在顯著著的影響響（重點(diǎn)））3圖解解法（1）在直角角坐標(biāo)系系中繪出出物系的的相平衡衡曲線和和對(duì)角線線。（2）繪繪出精餾餾段操作作線（精餾段段操作線線通過(guò)D、C兩兩點(diǎn)）。。（3）繪繪出q線線（q線與精餾餾段操作作線相交交于Q點(diǎn)）（4）連連接W點(diǎn)點(diǎn)與q線線與精餾餾段操作作線的交交點(diǎn)Q，，得到提提餾段操操作線。。（5）在在平衡線線與精餾餾段操作作線之間間作梯級(jí)級(jí)，當(dāng)梯級(jí)級(jí)跨過(guò)兩兩操作線線的交點(diǎn)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)應(yīng)改在提提餾段操操作線與與平衡線線之間作作梯級(jí)，，直至梯梯級(jí)達(dá)到到或跨過(guò)過(guò)點(diǎn)w為為止。此此時(shí)，梯級(jí)數(shù)N（含再沸沸器）為所求的的理論塔塔板數(shù)N，跨過(guò)兩操操作線交交點(diǎn)的板板為進(jìn)料料板。（重點(diǎn)））3、適適宜回流流比以獲得精精餾總成成本最低低的回流流比為最最優(yōu)回流流比?？偪偝杀緸闉橥顿Y費(fèi)費(fèi)用和操操作費(fèi)用用之和。。操作費(fèi)用用和投資資費(fèi)用之之和最小小的回流流比為最最適宜的的回流比比。這一回流流比R通通常選最最小回流流比倍數(shù)數(shù)經(jīng)驗(yàn)范范圍：大大多數(shù)文文獻(xiàn)建議議R=（1.1～～2.0）Rmin1.7恒恒沸沸精餾和和萃取精精餾恒沸精餾餾和萃取取精餾方方法的應(yīng)應(yīng)用條件件：（1）一一些具有有恒沸點(diǎn)點(diǎn)的非理理想溶液液；（2）有有些相對(duì)對(duì)揮發(fā)度度接近1的體系系。1.7.1恒沸精餾餾在雙組分分混合液液中加入入第三組組分（稱稱為夾帶帶劑），，該組分分能與原原溶液中中的一個(gè)個(gè)或兩個(gè)個(gè)組分形形成一新新的最低低恒沸物物，恒沸沸物從塔塔頂蒸出出，塔底底引出較較純產(chǎn)品品，這種種精餾稱稱之為恒恒沸精餾餾。乙醇-水水常壓下下恒沸點(diǎn)點(diǎn)為78.15℃，其其恒沸點(diǎn)點(diǎn)組成是是，乙醇醇0.894，，水0.006（摩爾爾分?jǐn)?shù)））。當(dāng)加加入夾帶帶劑苯時(shí)時(shí)，即可可形成更更低沸點(diǎn)點(diǎn)的三元元恒沸物物。其組組成是：：苯0.544，乙醇醇0.23，水水0.226，，沸點(diǎn)為為64.6℃。。在較低低溫度下下，苯與與乙醇、、水不互互溶而分分層，從從而苯被被分離出出來(lái)。對(duì)夾帶劑劑的要求求是：①夾帶劑應(yīng)應(yīng)能與被被分離組組分形成成新的恒恒沸物，，且該恒恒沸物易易于和塔塔底組分分分離；；②新恒沸物物中夾帶帶劑的含含量要少少；③新恒沸物物最好為為非均相相混合物物；④價(jià)格低廉廉、安全全可靠。。1.7.2萃萃取取精餾萃取精餾餾是向原原料液中中加入第第三組分分（稱為為萃取劑劑或溶劑劑），以以改變?cè)M分間間的相對(duì)對(duì)揮發(fā)度度而達(dá)到到分離要要求的特特殊精餾餾方法。。萃取劑本本身?yè)]發(fā)發(fā)性很小小，不與與混合物物形成共共沸物，，卻能顯顯著地增增大原混混合物組組分間的的相對(duì)揮揮發(fā)度，，以便采采用精餾餾方法加加以分離離。常壓下環(huán)環(huán)己烷與與苯相對(duì)對(duì)揮發(fā)度度接近１１，若以以糠醛作作為萃取取劑，則則苯由易易揮發(fā)組組分變?yōu)闉殡y揮發(fā)發(fā)組分，，且相對(duì)對(duì)揮發(fā)度度發(fā)生顯顯著改變變。苯的沸點(diǎn)點(diǎn)80.1℃，環(huán)己烷的的沸點(diǎn)80.73℃選擇萃取取劑的原原則：①萃取劑劑應(yīng)使原原組分間間相對(duì)揮揮發(fā)度發(fā)發(fā)生顯著著的變化化；②萃取劑劑本身的的揮發(fā)性性小，且且不與原原組分形形成恒沸沸物；③無(wú)毒、、無(wú)腐蝕蝕性，熱熱穩(wěn)定性性高；④來(lái)源方方便，價(jià)格低廉廉。與恒沸精精餾相比比，萃取精餾餾具有以以下特點(diǎn)點(diǎn)：①可可以作為為萃取劑劑的物質(zhì)質(zhì)較多，，故萃取取劑比夾夾帶劑易易于選擇擇；②萃萃取劑以以液態(tài)從從塔頂加加入，從從塔底流流出，不不像夾帶帶劑以氣氣態(tài)形式式夾帶組組分從塔塔頂流出出，故萃萃取精餾餾的能耗耗較少；；③萃取取劑的加加入量可可以在較較大范圍圍內(nèi)變動(dòng)動(dòng)，而適適宜夾帶帶劑的量量多為一一定，故故萃取精精餾的操操作方式式靈活，，易控制制；④萃萃取精餾餾不宜采采用間歇歇操作，，而恒沸沸精餾則則可采用用間歇操操作方式式。本章重點(diǎn)點(diǎn)：填料料吸收塔塔的工藝藝計(jì)算第2章吸吸收2-1-1氣體的溶溶解度在一定溫溫度和壓壓力下，，氣液兩兩相接觸觸時(shí)將發(fā)發(fā)生溶質(zhì)質(zhì)氣體向向液相轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移，使使其在液液相中的的濃度增增加，當(dāng)當(dāng)長(zhǎng)期充充分接觸觸后，液液相中溶溶質(zhì)濃度度不再增增加達(dá)到到飽和，，這時(shí)兩兩相達(dá)到到相平衡衡。此時(shí)時(shí)，溶質(zhì)在液液相中的的濃度稱稱為平衡衡溶解度度。簡(jiǎn)稱稱為溶解解度。溶解度隨隨溫度和和溶質(zhì)氣氣體的分分壓不同同而不同同，平衡時(shí)溶溶質(zhì)在氣氣相中的的分壓稱稱為平衡衡分壓。溶質(zhì)組分分在兩相相中的組組成服從從相平衡衡關(guān)系。。加壓和降降溫有利利于吸收收操作，，反之，，升溫和和減壓對(duì)對(duì)解吸有有利。但加壓、、減壓費(fèi)費(fèi)用太高高一般不不采用。2.1氣體吸收收的相平平衡關(guān)系系2-1-2亨利定律律（適用于于稀溶液液）當(dāng)總壓不不高（一一般小于于500KPa）時(shí)，，在一定定溫度下下，稀溶溶液上方方氣相中中溶質(zhì)的的平衡分分壓與其其在液相相中的濃濃度之間間存在著著如下的的關(guān)系：：式中:Pi*--溶質(zhì)A在氣相相中的平平衡分壓壓,kPaxi--溶質(zhì)在在液相中中的摩爾爾分率,E—亨利系數(shù)，，kPa說(shuō)明：同同一溶劑劑中，易易溶氣體體的E值很小小，難溶溶的很大大。亨利定律律其它幾幾種表達(dá)達(dá)形式:亨利定律律各系數(shù)數(shù)之間的的關(guān)系:（重點(diǎn)））H值隨溫溫度升高高而減小小，易溶溶氣體H值大，，難溶則則小2.1.3吸吸收劑劑的選擇擇：P48（１）對(duì)被被吸收的的組分要要有較大大的溶解解度，且且有較好好的選擇擇性。（２）要要有較低低的蒸氣氣壓，以減少吸吸收過(guò)程程中溶劑劑的揮發(fā)發(fā)損失。（３）要要有較較好的化化學(xué)穩(wěn)定定性，以免使使用過(guò)程程中變質(zhì)質(zhì)。（４）腐腐蝕性性要小,以減小小設(shè)備費(fèi)費(fèi)用和維維修費(fèi)。。（5）吸吸收收后的溶溶劑應(yīng)易易于再生生。2.1.4相平衡關(guān)關(guān)系在吸吸收過(guò)程程中的應(yīng)應(yīng)用P531．判斷斷傳質(zhì)進(jìn)進(jìn)行的方方向不平衡的的氣液兩兩相接觸觸后所發(fā)發(fā)生的傳傳質(zhì)過(guò)程程是吸收收還是解解吸，取取決于相相平衡關(guān)關(guān)系。吸收過(guò)程程平衡過(guò)程程解吸過(guò)程程2．確定傳質(zhì)質(zhì)的推動(dòng)動(dòng)力在吸收過(guò)過(guò)程中，，通常以實(shí)際的的氣、液液相組成成與其平平衡組成成的偏離離程度來(lái)來(lái)表示吸吸收過(guò)程程推動(dòng)力力。實(shí)際組成成偏離平平衡組成成越遠(yuǎn)，，過(guò)程推推動(dòng)力越越大，過(guò)過(guò)程速率率也越快快。以氣相表表示的吸吸收過(guò)程程推動(dòng)力力以液相表表示的吸吸收過(guò)程程推動(dòng)力力2.3吸收塔的的計(jì)算（（本章重重點(diǎn)）已知：V-----惰性氣體體的摩爾爾流量,kmol/hY1-----進(jìn)塔塔氣體中中溶質(zhì)摩摩爾比Y2-----離離塔氣氣體中溶溶質(zhì)摩爾爾比X2-----進(jìn)進(jìn)塔吸吸收液中中溶質(zhì)的的摩爾比比求：(1)完成分離離任務(wù)所所需吸收收劑的用用量L(2)出出塔液體體中溶質(zhì)質(zhì)的摩爾爾比X1(3)所所需的填填料層高高度Z(4)填填料塔塔塔徑D2.3.1吸收塔的的物料衡衡算與操操作線方方程出塔氣體體摩爾比比Y2的給出形形式:（1）如如果溶質(zhì)質(zhì)是有害害氣體，，一般直直接規(guī)定定Y2的值。。（2））如果果吸收收的目目的是是回收收有用用物質(zhì)質(zhì)，則則以回回收率率的形形式給給出。。（重要要）2.3.2吸收劑劑的用用量的的決定定（重要要）若平衡衡關(guān)系系可用用（重點(diǎn)點(diǎn)）吸收劑劑用量量的大大小從從設(shè)備備費(fèi)和和操作作費(fèi)兩兩方面面影響響生產(chǎn)產(chǎn)過(guò)程程的經(jīng)經(jīng)濟(jì)效效益，應(yīng)權(quán)權(quán)衡利利弊，，選擇擇適宜宜液氣氣比，，使總總費(fèi)用用為最最小。。一般般情況況下P74例2-82-3-3塔徑的的計(jì)算算Vs---在操作作條件件下混混合氣氣體的的體積流量量，m3/su----混混合氣氣體的的空塔塔速度度，m/s在吸收收過(guò)程程中，，由于于溶質(zhì)質(zhì)不斷斷進(jìn)入入液相相，故故混合合氣體體流量量由塔塔底至至塔頂頂逐漸漸漸小小。在計(jì)算算塔徑徑時(shí)，，一般般應(yīng)以以塔底底的氣氣體流流量為為依據(jù)據(jù)。2.3.4填料層層高度度的計(jì)計(jì)算1、填填料層層高度度的基基本計(jì)計(jì)算式式2）脫吸因因數(shù)(S)法（吸收收因數(shù)法A)應(yīng)用前提是是：在吸收收過(guò)程涉及及的濃度范范圍內(nèi)平衡衡關(guān)系可以以用線性方方程Y*=mX+b(注注：b可以以＝0或≠≠0)表示示的情況。。吸收因數(shù)脫吸因數(shù)X=X2+V/L（Y-Y2）（重點(diǎn)）P1183）對(duì)數(shù)平平均推動(dòng)力力法應(yīng)用前提：：在吸收過(guò)過(guò)程涉及的的濃度范圍圍內(nèi)平衡關(guān)關(guān)系可以用用線性方程程Y*=mX+b(注：b可以＝0或≠0)表示的情情況。（重點(diǎn)）（重點(diǎn)）——?dú)庀鄬?duì)對(duì)數(shù)平均推推動(dòng)力。同理，液相相總傳質(zhì)單單元數(shù)為：：或可用算術(shù)平平均值代替替對(duì)數(shù)平均均值?！合鄬?duì)對(duì)數(shù)平均推推動(dòng)力第3章蒸蒸餾和吸收收塔設(shè)備3.1概概述1、塔設(shè)備備基本功能能（1）是為為混合物的的氣、液兩兩相提供多多級(jí)的充分分、有效的的接觸與及及時(shí)、完全全分離的條條件；（2）在塔塔內(nèi)使氣、、液兩相最最大限度接接近逆流，，以提供最最大的傳質(zhì)質(zhì)推動(dòng)力。。2、塔設(shè)備性能評(píng)評(píng)價(jià)指標(biāo)生產(chǎn)能力、、分離效率率、操作彈彈性。3、塔設(shè)備備的分類板式塔和填填料塔3.2板板式塔板式塔性能能要求：①生產(chǎn)能能力大；②塔板效效率高；③具有適適當(dāng)?shù)牟僮髯鲝椥?；④塔板阻力力小；⑤塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，易于于加工制造造，維修保保養(yǎng)。液相總流向向—重力，，頂?shù)?，板上上橫向流過(guò)過(guò)；氣相總流向向—壓差，，底頂，，穿過(guò)每層層板?？傮w上—?dú)鈿庖簝上嗄婺媪鹘佑|；；塔板上—?dú)鈿庖簝上噱e(cuò)錯(cuò)流接觸。。六、負(fù)荷性性能圖第4章液液-液液萃取4.1概概述液-液萃取?。ǔ樘幔豪靡阂后w混合物物中各組分分對(duì)溶劑溶溶解度的差差異來(lái)分離或提純純物質(zhì)的傳質(zhì)過(guò)程程。目的:分分離液-液混合物物。依據(jù):利利用混混合物中各各組分在某某一溶劑中中的溶解度之間間的差異。（1）幾個(gè)個(gè)基本概念念①萃取劑劑(溶劑)