化工原理基本知識點(diǎn)(整理版)-10472

./流體流動知識點(diǎn)流體靜力學(xué)基本方程式或注意：1、應(yīng)用條件：靜止的連通著的同一種連續(xù)的流體。2、壓強(qiáng)的表示方法：絕壓—大氣壓=表壓表壓常由壓強(qiáng)表來測量；大氣壓—絕壓=真空度真空度常由真空表來測量。3、壓強(qiáng)單位的換算：1atm=760mmHg=10.33mH2O=101.33kPa=1.033kgf/cm2=1.033at4、應(yīng)用：水平管路上兩點(diǎn)間壓強(qiáng)差與U型管壓差計讀數(shù)R的關(guān)系：處于同一水平面的液體,維持等壓面的條件必須時靜止、連續(xù)和同一種液體二、定態(tài)流動系統(tǒng)的連續(xù)性方程式––––物料衡算式定態(tài)流動的柏努利方程式––––能量衡算式以單位質(zhì)量流體〔1kg流體為基準(zhǔn)的伯努利方程：討論點(diǎn)：1、流體的流動滿足連續(xù)性假設(shè)。2、理想流體,無外功輸入時,機(jī)械能守恒式：3、可壓縮流體,當(dāng)Δp/p1<20%,仍可用上式,且ρ=ρm。4、注意運(yùn)用柏努利方程式解題時的一般步驟,截面與基準(zhǔn)面選取的原則。5、流體密度ρ的計算：理想氣體ρ=PM/RT混合氣體混合液體上式中：xvi––––體積分率；xwi––––質(zhì)量分率。6、gz、u2/2、p/ρ三項表示流體本身具有的能量,即位能、動能和靜壓能?！苃f為流經(jīng)系統(tǒng)的能量損失。We為流體在兩截面間所獲得的有效功,是決定流體輸送設(shè)備重要參數(shù)。輸送設(shè)備有效功率Ne=We·ws,軸功率N=Ne/η〔W7、以單位重量流體為基準(zhǔn)的伯努利方程,各項的單位為m：[m]以單位體積流體為基準(zhǔn)的伯努利方程,各項的單位為Pa：3、流型的比較：①質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動方式；②速度分布,層流：拋物線型,平均速度為最大速度的0.5倍；湍流：碰撞和混和使速度平均化。③阻力層流：粘度摩擦力,湍流：粘度摩擦力+湍流切應(yīng)力。四、柏努利式中的∑hf〔一流動類型：1、雷諾準(zhǔn)數(shù)Re及流型Re=duρ/μ=du/ν,μ為動力粘度,單位為[Pa·S]；ν=μ/ρ為運(yùn)動粘度,單位[m2/s]。層流：Re≤2000,湍流：Re≥4000；2000<Re<4000為不穩(wěn)定過渡區(qū)。2、牛頓粘性定律τ=μ<du/dy>氣體的粘度隨溫度升高而增加,液體的粘度隨溫度升高而降低?！捕黧w在管流動時的阻力損失[J/kg]1、直管阻力損失hf寧公式<層流、湍流均適用>.層流：哈根—泊稷葉公式。湍流區(qū)〔非阻力平方區(qū)：高度湍流區(qū)〔阻力平方區(qū)：具體的定性關(guān)系參見摩擦因數(shù)圖,并定量分析hf與u之間的關(guān)系推廣到非圓型管注：不能用de來計算截面積、流速等物理量。2、局部阻力損失①阻力系數(shù)法,②當(dāng)量長度法,注意：截面取管出口外側(cè),對動能項及出口阻力損失項的計算有所不同。當(dāng)管徑不變時,在變徑管中作穩(wěn)定流動時,不同管徑的管路加和,流體在水平變徑管中作穩(wěn)定流動,在管徑縮小的地方其靜壓能減小。流體在水平等徑管中作穩(wěn)定流動流體由于流動而有摩擦阻力損失,流體的流速沿管長不變。流體流動時的摩擦阻力損失hf所損失的是機(jī)械能中的靜壓能項。完全湍流〔阻力平方區(qū)時,粗糙管的摩擦系數(shù)數(shù)值只取決于相對粗糙度。水由敞口恒液位的高位槽通過一管道流向壓力恒定的反應(yīng)器,當(dāng)管道上的閥門開度減小時,水流量將減小,摩擦系數(shù)增大,管道總阻力不變。五、管路計算并聯(lián)管路：1、2、各支路阻力損失相等。即并聯(lián)管路的特點(diǎn)是：〔1并聯(lián)管段的壓強(qiáng)降相等；〔2主管流量等于并聯(lián)的各管段流量之和；〔3并聯(lián)各管段中管子長、直徑小的管段通過的流量小。II．分支管路：1、2、分支點(diǎn)處至各支管終了時的總機(jī)械能和能量損失之和相等。六、柏努利方程式在流量測量中的運(yùn)用1、畢托管用來測量管道中流體的點(diǎn)速度。2、孔板流量計為定截面變壓差流量計,用來測量管道中流體的流量。隨著Re增大其孔流系數(shù)C0先減小,后保持為定值。3、轉(zhuǎn)子流量計為定壓差變截面流量計。注意：轉(zhuǎn)子流量計的校正。測流體流量時,隨流量增加孔板流量計兩側(cè)壓差值將增加,若改用轉(zhuǎn)子流量計,隨流量增加轉(zhuǎn)子兩側(cè)壓差值將不變。習(xí)題一、填空1、邊長為a的正方形管道,其當(dāng)量直徑de為。〔a2、在定態(tài)流動系統(tǒng)中,水連續(xù)地從粗圓管流入細(xì)圓管,粗管徑為細(xì)管的2倍。則細(xì)管水的流速為粗管流速的___________倍?！?3、流體在圓管流動時的摩擦阻力可分為__和___兩種。局部阻力的計算方法有___________法和_________法?！仓惫茏枇?局部阻力,阻力系數(shù),當(dāng)量長度4、在靜止的同一種連續(xù)流體的部,各截面上___能與____能之和為常數(shù)?！参?靜壓5、開口U型管壓差計是基于____原理的測壓裝置,它可以測量管路中________上的_________或__________?！擦黧w靜力學(xué)任意截面表壓強(qiáng)真空度6、流體在管作湍流流動時,在緊貼管壁處速度為______,鄰近管壁處存在____層,且Re值越大,則該層厚度越____。〔零,滯流〔或?qū)恿鞅　不蛐?、實(shí)際流體在直管流過時,各截面上的總機(jī)械能___守恒。因?qū)嶋H流體流動時有_________。〔不,摩擦阻力8、流體在一段裝有若干個管件的等徑直管中流過的總能量損失的通式為________,它的單位為______?！?J/kg9、定態(tài)流動時,不可壓縮理想流體在管道中流過時各截面上____相等。它們是_____________之和,每一種能量____________,但可以互相轉(zhuǎn)換。〔總機(jī)械能；位能、動能和靜壓能、不一定相等10、某設(shè)備的真空表讀數(shù)為500mmHg,設(shè)備外環(huán)境大氣壓強(qiáng)為640mmHg,則它的絕對壓強(qiáng)為_________Pa?！?40-500=140mmHg＝140×133.32＝1.866×104Pa。11、流體在圓形直管作滯流〔層流流動時,其速度分布呈_________形曲線,中心最大速度為平均速度的_____倍。此時摩擦系數(shù)λ與_____無關(guān),只隨________加大而____。〔拋物線,2,ε/d,Re,減小12、流體在圓形直管流動時,在湍流區(qū)則摩擦系數(shù)λ與__及___有關(guān)。在完全湍流區(qū)則λ與雷諾系數(shù)的關(guān)系線趨近于_____線?！睷e,ε/d,水平二、選擇題1、判斷流體流動類型的是〔B〔AEu準(zhǔn)數(shù)〔BRe準(zhǔn)數(shù)〔Cε/d〔DΔpf2、流體在圓形直管作定態(tài)流動,雷諾準(zhǔn)數(shù)Re=1500,則其摩擦系數(shù)應(yīng)為〔B〔A0.032<B>0.0427<C>0.0267<D>無法確定3、在法定單位制中,粘度的單位為〔D〔Acp〔Bp〔Cg/<cm.s>〔D4、在靜止流體部各點(diǎn)的靜壓強(qiáng)相等的必要條件是〔D〔A同一種流體部〔B連通著的兩種流體〔C同一種連續(xù)流體〔D同一水平面上,同一種連續(xù)的流體5、在一水平變徑管道,細(xì)管截面A及粗管截面B與U管壓差計相連,當(dāng)流體流過時,U管壓差計測量的是〔C〔AA、B兩截面間的總能量損失〔BA、B兩截面間的動能差〔CA、B兩截面間的壓強(qiáng)差〔DA、B兩截面間的局部阻力5、管路由直徑為Φ57×3.5mm的細(xì)管,逐漸擴(kuò)大到Φ108×4mm的粗管,若流體在細(xì)管的流速為4m/s。則在粗管的流速為〔B〔A2m/s〔B1m/s〔C0.5m/s〔D0.25m/s6、氣體在直徑不變的圓形管道作等溫定態(tài)流動,則各截面上的〔D〔A速度相等〔B體積流量相等〔C速度逐漸減小〔D質(zhì)量流速相等7、湍流與滯流的本質(zhì)區(qū)別是〔C<A>湍流的流速大于滯流的<B>湍流的Re值大于滯流的<C>滯流無徑向脈動,湍流有徑向脈動<D>湍流時邊界層較薄8、在阻力平方區(qū),摩擦系數(shù)λ〔C〔A為常數(shù),與Re,ε/d均無關(guān)〔B隨Re值加大而減小〔C與Re值無關(guān),是ε/d的函數(shù)〔D是Re值與ε/d的函數(shù)9、流體在圓形直管中作滯流流動時,其直管阻力損失與流速u的關(guān)系為〔BA、與u2成正比B、與u成正比C、與u1.75成正比D、與u0.55成正比三、判斷題1、在計算突然擴(kuò)大及突然縮小的局部阻力時,公式中的流速應(yīng)該用小管中的流速?！病?、不可壓縮的理想流體在管道作定態(tài)流動,若無外功加入時,則流體在任一截面上的總壓頭為一常數(shù)?！病?、流體在管道任意截面徑向上各點(diǎn)的速度都是相同的,我們把它稱為平均流速?！病?、在同一種連續(xù)流體,處于同一水平面上各點(diǎn)的壓強(qiáng)都相等?！病?、某定態(tài)流動系統(tǒng)中,若管路上安裝有若干個管件、閥門和若干臺泵,則此管路就不能運(yùn)用連續(xù)性方程式進(jìn)行計算?！病?、用U管壓力計測量管路中兩點(diǎn)的壓強(qiáng)差,其壓差值只與讀數(shù)R和兩流體的密度差有關(guān),而與U管的粗細(xì)、長短無關(guān)?！病塘黧w輸送機(jī)械知識點(diǎn)一、工作原理基本部件：葉輪〔6~12片后彎葉片；泵殼〔蝸殼〔集液和能量轉(zhuǎn)換裝置；軸封裝置〔填料函、機(jī)械端面密封。原理：借助高速旋轉(zhuǎn)的葉輪不斷吸入、排出液體。注意：離心泵無自吸能力,因此在啟動前必須先灌泵,且吸入管路必須有底閥,否則將發(fā)生"氣縛"現(xiàn)象。某離心泵運(yùn)行一年后如發(fā)現(xiàn)有氣縛現(xiàn)象,則應(yīng)檢查進(jìn)口管路是否有泄漏現(xiàn)象。1、壓頭H,又稱揚(yáng)程2、有效功率3、離心泵的特性曲線通常包括H-Q,N-Q,η-Q曲線,這些曲線表示在一定轉(zhuǎn)速下輸送某種定的液體時泵的性能。由N-Q線上可看出：Q=0時,N=Nmin所以啟動泵和停泵都應(yīng)關(guān)閉泵的出口閥。離心泵特性曲線測定實(shí)驗,泵啟動后,開啟離心泵出口閥,出水管不出水,而泵進(jìn)口處真空表指示真空度很高,可能出現(xiàn)的故障原因是吸入管路堵塞。若被輸送的流體粘度增高,則離心泵的壓頭減少,流量減少,效率減少,軸功率增大。三、離心泵的工作點(diǎn)1、泵在管路中的工作點(diǎn)為離心泵特性曲線〔H-Q與管路特性曲線〔He-Qe的交點(diǎn)。管路特性曲線為：He=K+BQe22、工作點(diǎn)的調(diào)節(jié)：既可改變He-Qe來實(shí)現(xiàn)〔改變閥門的開度,又可通過改變H-Q來實(shí)現(xiàn)〔改變泵的轉(zhuǎn)速,葉輪的直徑及泵的串、并聯(lián)操作。具體措施有改變閥門的開度,改變泵的轉(zhuǎn)速,葉輪的直徑及泵的串、并聯(lián)操作。兩臺同樣的離心泵并聯(lián)壓頭不變而流量加倍,串聯(lián)則流量不變壓頭加倍。四、離心泵的安裝高度Hg為避免氣蝕現(xiàn)象的發(fā)生,離心泵的安裝高度小于等于允許按安裝高度Hg,注意氣蝕現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。離心泵的安裝高度超過允許安裝高度時會發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。習(xí)題一、填空1、離心泵的主要部件有葉輪、泵殼和軸封裝置。2、離心泵的泵殼制成蝸殼形,其作用有二：A、匯集液體；B、轉(zhuǎn)能裝置,即是使部分動能轉(zhuǎn)換為靜壓能。3、離心泵的主要性能參數(shù)有流量、軸功率、壓頭、效率、氣蝕余量等。4、離心泵特性曲線包括H-Q、N-Q、和η-Q三條曲線。它們是在一定轉(zhuǎn)速下,用常溫清水為介質(zhì),通過實(shí)驗測得的。5、離心泵的壓頭〔又稱揚(yáng)程指是泵對單位重量〔1N液體所提供的有效能量,它的單位是m。6、離心泵安裝在一定管路上,其工作點(diǎn)是泵的特性曲線和管路特性曲線的交點(diǎn)。7、若被輸送的粘度大于常溫下清水的粘度時,則離心泵的壓頭減少,流量減少,效率下降,軸功率增大。8、離心泵將低位敝口水池的水送到高位敝口水槽中,若改送密度為1200Kg/m3,而其他性質(zhì)與水相同的液體,則泵的流量不變,壓頭不變,軸功率增大。10、離心泵通常采用出口閥門調(diào)節(jié)流量：二、選擇14、當(dāng)其他條件不變,僅液體的密度改變時,離心泵的壓頭H和軸功率N的變化為〔BA、H、N均不變B、H不變,N改變C、H改變,N不變D、H、N均改變15、離心泵的軸功率是〔CA、在流量為零時最大B、在壓頭最大時最大C、在流量為零時最小D、在工作點(diǎn)處最小18、離心泵的效率η與流量Q的關(guān)系為〔BA、Q增大則η增大B、Q增大,η先增大后減小C、Q增大則η減小D、Q增大,η先減小后增大19、離心泵的軸功率N與流量Q的關(guān)系為〔AA、Q增大,N增大B、Q增大,N先增大后減小C、Q增大,N減小D、Q增大,N先減小后增大21、離心泵停止操作時,應(yīng)〔AA、先關(guān)出口閥后停電B、先停電后關(guān)出口閥C、先關(guān)出口閥或先停電均可D、單機(jī)泵先停電,多級泵先關(guān)出口閥22、離心泵的工作點(diǎn)是指〔DA、與泵最高效率時對應(yīng)的點(diǎn)B、由泵的特性曲線所決定的點(diǎn)C、由管路特性所決定的點(diǎn)D、泵的特性曲線與管路特性曲線的交點(diǎn)三、判斷1、離心泵的效率不隨所輸送液體的密度變化而變化?！病?、離心泵啟動前需要向泵充滿被輸送的液體,否則將可能發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。〔×3、離心泵的安裝高度超過允許吸上高度時,將可能發(fā)生氣縛現(xiàn)象?！病?、離心泵的銘牌上標(biāo)出的性能參數(shù)是指該泵在運(yùn)行時效率最高點(diǎn)的性能參數(shù)。〔√5、離心泵的工作點(diǎn)是泵的特性曲線H-Q與其所在的管路特性曲線He-Qe的交點(diǎn)?！病?、離心泵通常采用改變泵的轉(zhuǎn)速方法來調(diào)節(jié)流量?！病了?、計算題1、如圖所示,某車間要將地面敞口貯槽密度為1120Kg/m3的溶液送至高位槽,槽表壓強(qiáng)為3.92×104Pa,需要的送液量為120m3/h,輸送管路為φ140×4.5mm的鋼管,其計算總長度為140m〔包括直管長度和所有局部阻力的當(dāng)量長度,兩液面高度差Δz＝11m,摩擦系數(shù)λ為0.03。試問能否送用n＝2900r/min、Q＝132m3/h、H＝30m的離心水泵？〔溶液性質(zhì)與水相近解：〔1〔必須計算出輸送系統(tǒng)所需的流量、壓頭與離心泵的Q、H進(jìn)行比較后才能確定能否選用該泵。在圖中兩液面間列伯努利方程得式：Δz＝11m,Δu＝0,Pa管流速：把以上各值代入,可得：〔確定能否選用輸送系統(tǒng)所需的流量Qe＝120m3/h,壓頭He＝24.54m,而離心泵能提供的流量Q＝132m3/h>Qe,提供的壓頭30m>He；且溶液的性質(zhì)與水相近,故能選用該水泵。2、離心泵在一定輸送流量圍和轉(zhuǎn)速下,壓頭和流量間關(guān)系可表示為H＝25－2.0Q2〔式中H單位為m,Q單位為m3/min。若將該泵安裝在特定管路,該管路特性方程可表示為〔式中He單位為m,Qe為m3/min。試求：〔1輸送常溫下清水時,該泵的流量、壓頭和軸功率?！?輸送密度為1200Kg/m3的水溶液時,該泵的流量、壓頭和軸功率。假設(shè)該泵的效率為60％。解：根據(jù)離心泵的工作點(diǎn)定義可得：Q=QeH=He1、求輸送常溫下清水時,該泵的性能。由H=He可得：解出Q＝1.138m3/min=68.3m3/h=0.019m3/s2、求輸送密度為1200Kg/m3的水溶液時,該泵的性能。當(dāng)輸送液體的密度改變時,泵的流量和壓頭不變。故而軸功率發(fā)生變化非均相分離知識點(diǎn)四、重力沉降設(shè)備降塵室的生產(chǎn)能力：含塵氣體的最大處理量為降塵室底面積bl與沉降速度ut的乘積,與降塵室的高度無關(guān)。五、恒壓過濾基本方程式或或或六、濾餅的洗滌1、洗滌速率洗滌速率指單位時間消耗的洗水體積即①橫穿洗法：②置換洗法：2、洗滌時間以的洗水洗滌濾餅,洗滌時間:七、間隙過濾機(jī)的生產(chǎn)能力操作周期：生產(chǎn)能力：習(xí)題一、填空在規(guī)定的沉降速度條件下,降塵室的生產(chǎn)能力只取決于_____________而與其__________________無關(guān)?！步祲m室底面積；高度過濾常數(shù)是K由__________及___________決定的常數(shù)；而介質(zhì)常數(shù)與是反映________________的常數(shù)。〔物料特性過濾壓強(qiáng)差或過濾介質(zhì)阻力大小6、過濾操作有_____和______兩種典型方式。〔恒壓過濾恒速過濾9、沉降操作是指在某種中利用分散相和連續(xù)相之間的差異,使之發(fā)生相對運(yùn)動而實(shí)現(xiàn)分離的操作過程。沉降過程有沉降和沉降兩種方式。〔力場；密度；重力；離心13、實(shí)現(xiàn)過濾操作的外力可以是、或?！仓亓Γ粔簭?qiáng)差；慣性離心力17、用板框式過濾機(jī)進(jìn)行恒壓過濾操作,隨著過濾時間的增加,濾液量,生產(chǎn)能力。<增加；不變>分析：由恒壓過濾方程可知濾液量隨過濾時間的增大而增加。而間歇過濾機(jī)的生產(chǎn)能力。可知生產(chǎn)能力只與操作周期有關(guān)。二、選擇題3、某粒徑的顆粒在降塵室中沉降,若降塵室的高度增加一倍,則該降塵室的生產(chǎn)能力將〔C?！睞增加一倍〔B為原來的1/2〔C不變〔D不確定5、以下表達(dá)式中正確的是〔A。A、過濾速率與過濾面積的平方成正比B、過濾速率與過濾面積成正比C、過濾速率與所得濾液體積成正比D、過濾速率與虛擬濾液體積成正比判斷題2、過濾操作屬于定態(tài)操作?！病?、連續(xù)過濾機(jī)中進(jìn)行的過濾都是恒壓過濾,間歇過濾機(jī)中也多為恒壓過濾。〔√傳熱基本知識一、傳熱速率Δt為傳熱溫差,R為整個傳熱面的熱阻平壁導(dǎo)熱的熱阻：圓筒壁導(dǎo)熱熱阻：為圓筒壁的厚度；為圓筒壁的對數(shù)平均面積；為圓筒壁的對數(shù)平均半徑。對流傳熱熱阻：二、熱量衡算若忽略熱損失時,熱流體放出的熱量等于冷流體吸收的熱量流體無相變：c三、總傳熱速率方程傳熱面積：〔我國以外表面積為準(zhǔn)總傳熱系數(shù)：總熱阻由熱阻大的那一側(cè)的對流傳熱所控制,當(dāng)兩個流體的對流傳熱系數(shù)相差較大時,要提高k,關(guān)鍵在于提高對流傳熱系數(shù)較小一側(cè)的α。平均溫差：逆流有利于增大傳熱溫差、減小傳熱面積、節(jié)省加熱劑或冷卻劑用量、減小傳熱面積；并流有利于控制流體的出口溫度。蒸餾基本概念和基本原理利用各組分揮發(fā)度不同將液體混合物部分汽化而使混合物得到分離的單元操作稱為蒸餾。這種分離操作是通過液相和氣相之間的質(zhì)量傳遞過程來實(shí)現(xiàn)的。兩組分溶液的氣液平衡拉烏爾定律理想溶液的氣液平衡關(guān)系遵循拉烏爾定律：pA=pA0xApB=pB0xB=pB0〔1-xA根據(jù)道爾頓分壓定律：pA=PyA而P=pA+pB則兩組分理想物系的氣液相平衡關(guān)系：xA=〔P-pB0/〔pA0—pB0———泡點(diǎn)方程yA=pA0xA/P———露點(diǎn)方程對于任一理想溶液,利用一定溫度下純組分飽和蒸汽壓數(shù)據(jù)可求得平衡的氣液相組成；反之,已知一相組成,可求得與之平衡的另一相組成和溫度〔試差法。用相對揮發(fā)度表示氣液平衡關(guān)系溶液中各組分的揮發(fā)度v可用它在蒸汽中的分壓和與之平衡的液相中的摩爾分率來表示,即vA=pA/xAvB=pB/xB溶液中易揮發(fā)組分的揮發(fā)度對難揮發(fā)組分的揮發(fā)度之比為相對揮發(fā)度。其表達(dá)式有：α=vA/vB=〔pA/xA/〔pB/xB=yAxB/yBxA對于理想溶液：α=pA0/pB0氣液平衡方程：y=αx/[1+〔α—1x]α值的大小可用來判斷蒸餾分離的難易程度。α愈大,揮發(fā)度差異愈大,分離愈易；α=1時不能用普通精餾方法分離。氣液平衡相圖溫度—組成〔t-x-y圖該圖由飽和蒸汽線〔露點(diǎn)線、飽和液體線〔泡點(diǎn)線組成,飽和液體線以下區(qū)域為液相區(qū),飽和蒸汽線上方區(qū)域為過熱蒸汽區(qū),兩曲線之間區(qū)域為氣液共存區(qū)。氣液兩相呈平衡狀態(tài)時,氣液兩相溫度相同,但氣相組成大于液相組成；若氣液兩相組成相同,則氣相露點(diǎn)溫度大于液相泡點(diǎn)溫度。X-y圖精餾原理精餾過程是利用多次部分汽化和多次部分冷凝的原理進(jìn)行的,精餾操作的依據(jù)是混合物中各組分揮發(fā)度的差異,實(shí)現(xiàn)精餾操作的必要條件包括塔頂液相回流和塔底產(chǎn)生上升蒸汽。精餾塔中各級易揮發(fā)組分濃度由上至下逐級降低；精餾塔的塔頂溫度總是低于塔底溫度,原因之一是：塔頂易揮發(fā)組分濃度高于塔底,相應(yīng)沸點(diǎn)較低；原因之二是：存在壓降使塔底壓力高于塔頂,塔底沸點(diǎn)較高。當(dāng)塔板中離開的氣相與液相之間達(dá)到相平衡時,該塔板稱為理論板。精餾過程中,再沸器的作用是提供一定量的上升蒸汽流,冷凝器的作用是提供是提供塔頂液相產(chǎn)品及保證由適宜的液相回流。兩組分連續(xù)精餾的計算全塔物料衡算總物料衡算：F=D+W易揮發(fā)組分：FxF=DxD+WxW塔頂易揮發(fā)組分回收率：ηD=〔DxD/FxF×100%塔底難揮發(fā)組分回收率：ηW=[W〔1-xW/F〔1-xF]×100%精餾段物料衡算和操作線方程總物料衡算：V=L+D易揮發(fā)組分：Vyn+1=Lxn+DxD操作線方程：yn+1=<L/V>xn+<D/V>xD=[R/<R+1>]xn+[1/<R+1>]xD其中：R=L/D——回流比上式表示在一定操作條件下,精餾段自任意第n層板下降的液相組成xn與其相鄰的下一層板〔第n+1層板上升蒸汽相組成yn+1之間的關(guān)系。在x—y坐標(biāo)上為直線,斜率為R/R+1,截距為xD/R+1。提餾段物料衡算和操作線方程總物料衡算：L’=V’+W易揮發(fā)組分：L’xm’=V’ym+1’+WxW操作線方程：ym+1`=〔L’/V’xm’—〔W/V’xW上式表示在一定操作條件下,提餾段自任意第m層板下降的液相組成xm’與其相鄰的下一層板〔第m+1層板上升蒸汽相組成ym+1’之間的關(guān)系。L’除與L有關(guān)外,還受進(jìn)料量和進(jìn)料熱狀況的影響。進(jìn)料熱狀況參數(shù)實(shí)際操作中,加入精餾塔的原料液可能有五種熱狀況：〔1溫度低于泡點(diǎn)的冷液體；〔2泡點(diǎn)下的飽和液體；〔3溫度介于泡點(diǎn)和露點(diǎn)的氣液混合物；〔4露點(diǎn)下的飽和蒸汽；〔5溫度高于露點(diǎn)的過熱蒸汽。不同進(jìn)料熱狀況下的q值進(jìn)料熱狀況冷液體飽和液體氣液混合物飽和蒸汽過熱蒸汽q值>110~10<0對于飽和液體、氣液混合物和飽和蒸汽進(jìn)料而言,q值等于進(jìn)料中的液相分率。L’=L+qFV=V’-〔q-1Fq線方程〔進(jìn)料方程為：y=[q/〔q-1]x-xF/〔q-1上式表示兩操作線交點(diǎn)的軌跡方程。塔底再沸器相當(dāng)于一層理論板〔氣液兩相平衡,塔頂采用分凝器時,分凝器相當(dāng)于一層理論板。由于冷液進(jìn)料時提餾段循環(huán)量增大,分離程度提高,冷液進(jìn)料較氣液混合物進(jìn)料所需理論板數(shù)為少?；亓鞅燃捌溥x擇全回流R=L/D=∞,操作線與對角線重合,操作線方程yn+1=xn,達(dá)到給定分離程度所需理論板層數(shù)最少為Nmin。最小回流比當(dāng)回流比逐漸減小時,精餾段操作線截距隨之逐漸增大,兩操作線位置將向平衡線靠近,為達(dá)到相同分離程度所需理論板層數(shù)亦逐漸增多。達(dá)到恒濃區(qū)〔夾緊區(qū)回流比最小,所需理論板無窮多。正常平衡線Rmin=〔xD—yq/〔yq—xq飽和液體進(jìn)料時：xq=xF飽和蒸汽進(jìn)料時：yq=yF不正常平衡線由a〔xD,yD或c〔xW,yW點(diǎn)向平衡線作切線,由切線斜率或截距求Rmin。適宜回流比R=〔1.1~2Rmin精餾設(shè)計中,當(dāng)回流比增大時所需理論板數(shù)減少,同時蒸餾釜中所需加熱蒸汽消耗量增加,塔頂冷凝器中冷卻介質(zhì)消耗量增加,操作費(fèi)用相應(yīng)增加,所需塔徑增大。精餾操作時,若F、D、xF、q、R、加料板位置都不變,將塔頂泡點(diǎn)回流改為冷回流,則塔頂產(chǎn)品組成xD變大。精餾設(shè)計中,回流比愈大,操作能耗愈大,隨著回流比逐漸增大,操作費(fèi)和設(shè)備費(fèi)的總和將呈現(xiàn)先減小后增大的過程。板效率和實(shí)際塔板數(shù)單板效率〔默弗里效率EmV=〔yn-yn+1/〔yn*-yn+1EmL=〔xn-1-xn/〔xn-1—xn*全塔效率E=〔NT/NPx100%精餾塔中第n-1,n,n+1塊理論板,yn+1<yn,tn-1<tn,yn>xn-1。精餾塔中第n-1,n,n+1塊實(shí)際板,xn*<xn,yn*>yn。蒸餾一、全塔物料衡算總物料衡算：F=D+W易揮發(fā)組分質(zhì)量衡算：FxF=DxD+WxW塔頂易揮發(fā)組分回收率：DxD/FxF塔底難揮發(fā)組分回收率：W<1-xW>/F<1-xF>二、理想體系的汽液平衡方程相對揮發(fā)度α愈大,表示A較B愈易揮發(fā),愈有利于分離,α=1時y=x,混合液不能用一般的蒸餾方法進(jìn)行分離。三、操作線方程1、精餾段的操作線方程〔稱為回流比表示在一定操作條件下,由第n板下降的液相組成xn與相鄰的n+1板的上升蒸汽組成yn+1間的關(guān)系。2、提餾段操作線方程：表示在一定操作條件下,提餾段第m板下降的液相組成與第m+1板上升的蒸汽組成間的關(guān)系。四、進(jìn)料方程1、進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)q表示進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)即1kmol原料液變?yōu)轱柡驼魵馑璧臒崃?原料液的kmol汽化潛熱。2、q與V、V'及L、L'的關(guān)系3、進(jìn)料方程〔q線方程為兩操作線交點(diǎn)的軌跡五、回流比1、全回流精餾塔塔頂上升的蒸汽經(jīng)全凝器冷凝后,冷凝液全部回流至塔,在全回流下,D、W、F均為02、最小回流比正常平衡曲線時最小回流比為q線與平衡線交點(diǎn)的坐標(biāo)六、塔高和塔徑塔高：〔NP為實(shí)際塔板數(shù),E全塔效率,Ht板間距塔徑：D：塔徑,u:空塔氣速,Vs:塔上升蒸汽的體積流量。一、填空題1、蒸餾是分離均相液體混合物的一種方法,其分離依據(jù)是混合物中各組分的揮發(fā)性差異,分離的條件是造成氣液兩相系統(tǒng)。2、雙組分溶液的相對揮發(fā)度α是溶液中易揮發(fā)組分的揮發(fā)度對難揮發(fā)組分的揮發(fā)度之比,若α=1表示不能用普通蒸餾方法分離。物系的α值愈大,在x-y圖中的平衡曲線愈遠(yuǎn)離對角線。3、工業(yè)生產(chǎn)中在精餾塔將多次部分氣化過程和多次部分冷凝過程有機(jī)結(jié)合起來而實(shí)現(xiàn)操作的。而回流是精餾與普通蒸餾的本質(zhì)區(qū)別。4、精餾塔的作用是提供氣液接觸進(jìn)行傳熱和傳質(zhì)的場所。5、在連續(xù)精餾塔,加料板以上的塔段稱為精餾段,其作用是提濃上升蒸汽中易揮發(fā)組分；加料板以下的塔段〔包括加料板稱為提餾段,其作用是提濃下降液體中難揮發(fā)組分6、離開理論板時,氣液兩相達(dá)到平衡狀態(tài),即兩相溫度相等,組成互成平衡。7、精餾塔的塔頂溫度總是低于塔底溫度,其原因有〔1塔頂易揮發(fā)組分含量高和〔2塔底壓力高于塔頂。8、精餾過程回流比R的定義式為R=L/D；對于一定的分離任務(wù)來說,當(dāng)R=∞時,所需理論板數(shù)為最少,此種操作稱為全回流；而R=Rmin時,所需理論板數(shù)為∞。9、精餾塔有五種進(jìn)料熱狀況,其中以冷液進(jìn)料q值最大,進(jìn)料溫度小于泡點(diǎn)溫度。10、某連續(xù)精餾塔中,若精餾段操作線方程的截距等于零,則回流比等于∞,餾出液流量等于零,操作線方程為yn+1=xn選擇題1、精餾操作時,增大回流比R,其他操作條件不變,則精餾段液氣比L/V〔A,餾出液組成xD<A>,釜?dú)堃航M成xW<D>.A增加B不變C不確定D減小2、精餾塔的設(shè)計中,若進(jìn)料熱狀況由原來的飽和蒸汽進(jìn)料改為飽和液體進(jìn)料,其他條件維持不變,則所需的理論塔板數(shù)NT〔A,提餾段下降液體流量L’<C>。A、減少B、不變C、增加D、不確定3、對于飽和蒸汽進(jìn)料,則有L’〔AL,V’〔BV。A等于B小于C大于D不確定4、精餾塔中由塔頂向下的第n-1,n,n+1層塔板,其氣相組成關(guān)系為〔CAyn+1>yn>yn-1Byn+1=yn=yn-1Cyn+1<yn<yn-1D不確定5、完成某分離任務(wù)需理論板數(shù)為NT=7〔包括再沸器,若ET=50%,則塔需實(shí)際板數(shù)〔不包括再沸器為〔C。A、14層B、10層C、12層D、無法確定6、若進(jìn)料量、進(jìn)料組成、進(jìn)料熱狀況都不變,要提高xD,可采用〔C。A、減少回流比B、增加提餾段理論板數(shù)C、增加精餾段理論板數(shù)D、塔釜保溫良好7、精餾塔采用全回流時,其兩操作線〔AA與對角線重合B距平衡線最近C斜率為零D在y軸上的截距為18、精餾的兩操作線都是直線,主要是基于〔A理論板的概念B理想溶液C服從拉烏爾定律D恒摩爾流假設(shè)9、當(dāng)xF、xD、xW和q一定時,若減小回流比R,其他條件不變,則〔BA精餾段操作線的斜率變小,兩操作線遠(yuǎn)離平衡線B精餾段操作線的斜率變小,兩操作線靠近平衡線C精餾段操作線的斜率變大,兩操作線遠(yuǎn)離平衡線D精餾段操作線的斜率變大,兩操作線靠近平衡線判斷題1、理想溶液中組分的相對揮發(fā)度等于同溫度下兩純組分的飽和蒸汽壓之比〔√2、從相平衡x-y圖中可以看出,平衡曲線距離對角線越近,則表示該溶液越容易分離〔×3、用于精餾計算的恒摩爾液流假定,就是指從塔兩段每一層塔板下降的液體摩爾流量都相等〔×4、精餾段操作線的斜率隨回流比的增大而增大,所以當(dāng)全回流時精餾段操作線斜率為無窮大〔×5、用圖解法求理論塔板數(shù)時,適宜的進(jìn)料位置應(yīng)該在跨過兩操作線交點(diǎn)的梯級上〔√6、當(dāng)進(jìn)料量、進(jìn)料組成及分離要求都一定時,兩組分連續(xù)精餾塔所需理論塔板數(shù)的多少與〔1操作回流比有關(guān)〔√〔2原料液的溫度有關(guān)〔√7、對于精餾塔的任何一層理論板來說,其上升蒸汽的溫度必然等于其下降液體的溫度〔√8、當(dāng)F、xF一定時,只要規(guī)定了分離程度xD和xW,則D和W也就被確定了?！病?、當(dāng)精餾操作的回流比減少至最小回流比時,所需理論板數(shù)為最小?！病?0、在精餾操作中,若進(jìn)料的熱狀況不同,則提餾段操作線的位置不會發(fā)生變化?！病廖找弧⒑嗬?、以pi~xi表示的平衡關(guān)系E：亨利系數(shù)〔Pa,kpa；難溶氣體E很大,易溶氣體E很??；對一定的氣體和一定的溶劑,E隨溫度升高而加大,體現(xiàn)出氣體的溶解度隨溫度升高而減小的趨勢。2、以pi~ci表示的平衡關(guān)系ci：摩爾濃度〔kmol/m3；H：溶解度系數(shù)〔kmol/m3*kpa易溶氣體H很大,難溶氣體的H很??；H隨溫度升