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1、绪 论,1/第一章,YANTAI UNIVERSITY,为研究单元操作过程始末和过程中各 股物料的数量、组成之间的关系及吸收和 释放的能量，必须作出物料衡算和能量衡 算,常用基本概念与方法,传热的三种基本方式,传热以温差（压）为推动力，凡是有温 差的地方就有热量的传递。没有外功输入 时，高温低温。物体内部和物体之间。,1. 热传导（导热）：Conduction,2. 对流传热（热对流）：Convection,3. 热辐射：Radiation,热源与冷源,用于加热或冷却的物料或手段。,冷却剂（介质）：水 加热剂（介质）：饱和蒸汽,YANTAI UNIVERSITY,化工原理课件 导热系数（热导率
2、）：,dq t n,= ,dQ t dS n, = ,数值上等于单位温度降度下的热通量。 标志物质的导热性能，是物性之一； = f (组成，结构，形态，T， p，湿度 ) ； 一般，金属导热系数最大，非金属固体 次之，液体较小，气体最小； 来源：实验测定 ，查有关手册。,通过平壁的稳态热传导,通过平壁的稳态热传导,四、通过圆筒壁的稳态热传导,思考： 气温下降，应添加衣服，应把保暖性好的衣服穿在里面好，还是穿在外面好？,b,b,1,2,Q,b,b,2,1,Q,8,对流传热速率方程,讨论：,牛顿冷却定律只是一种推论,一个实验定律，即假设 Qt，并非从理论上推导的结果。,复杂问题简单化表示,牛顿冷却
3、定律只是给出了计算传热速率简单的数学表达式，并未简化问题本身，只是把诸多影响过程的因素都归结到了当中,如何确定及增强换热的措施是对流换热的核心问题,对流传热系数(给热系数)，W/m2K,9,2.6 传热过程分析与计算,2.6 间壁式换热器的传热过程计算 2.6.1 总传热速率方程 2.6.2 Q的计算 2.6.3 K的计算 2.6.4 tm的计算,10,2.6 间壁式换热器的传热过程计算,2.6.1 总传热速率方程,11,2.6 间壁式换热器的传热过程计算,-称为总传热热阻,2.6.2 Q的计算,dA,12,2.6 间壁式换热器的传热过程计算,2.6.3 K的计算,13,考虑到实际传热时间壁两
4、侧还有污垢热阻，则上式变为：,14,-对数平均温差,2.6.4 tm的计算,（逆、并流）,（逆、并流）,15,16,LMTD法-对数平均温差法,小 结,（逆、并流）,17,3.2 单效蒸发器的计算,已知：F、x0、t0、x 计算内容： L、 W、加热蒸汽量D、加热面积,一、物料衡算,18,由于溶液沸点升高，则 与蒸发纯水相比 t 必然会降低，故沸点升高又叫温差损失。, t纯溶剂 - t溶液 = (T T ) - (T - t) = t - T = ,有效的传热温差： t溶液 = t纯溶剂 -,稀溶液或有机胶体溶液的较小，无机,盐溶液的较大。,影响因素：浓度、蒸发器中液柱高度 、蒸汽流动阻力 。
5、,3.3 单效蒸发器的有效传热温差,加入溶质，蒸汽压降低，沸点升高。,第四章 质量传递基础,传质概述,相组成的表示方法,第四章 质量传递基础,传质方式,第四章 质量传递基础,一费克定律,4.2 分子扩散,费克定律的其它表达形式：,第四章 质量传递基础,三双组分、一维、稳态分子扩散过程举例,1等分子反向扩散,第四章 质量传递基础,2单向扩散,三双组分、一维、稳态分子扩散过程举例,传递过程与单元操作,第五章 气体吸收,24/43,5.2 气液相平衡,一溶解度,一定操作温度和压力下，平衡状态溶质在气 相中的分压称为平衡分压或饱和分压，相应的液相浓度称为平衡浓度,传递过程与单元操作,第五章 气体吸收,
6、25/43,5.2 气液相平衡,传递过程与单元操作,第五章 气体吸收,26/43,条件：,（1）不同气体的溶解度差异很大,（2）对于稀溶液，有,是物性，通常由实验测定。可从有关手册中查得。,H越大，表明溶解度越大，越易溶,H随温度变化而变化，一般地，T，H,5.2 气液相平衡,亨利定律：,传递过程与单元操作,第五章 气体吸收,27/43,亨利定律的其他形式：,E，,m随温度、总压变化而变化，,5.2 气液相平衡,思考：,E越大，表明溶解度越,小；,E 随温度变化而变化， T，,m越大，表明溶解度越,小；,T，,P，,m,m，,传递过程与单元操作,第五章 气体吸收,28/43,5.2 气液相平衡
7、,思考：,传递过程与单元操作,第六章 蒸馏,29/22,6.1 概述,利用各组分挥发度的差异将液体混合物加以分离的单元操作称为蒸馏。,汽相中有B等组分吗？,A组分易挥发，称之为易挥发组分， 也叫做轻组分； B为难挥发组分，也叫重组分。,思考:,液相中有A组分吗？,有，因为轻、重组分都具挥发性，只是A较B易挥发罢了,有，因此，蒸馏操作组分是在汽、液相中重新分配。,yAxA,xByB,传递过程与单元操作,第六章 蒸馏,30/22,4、双组分理想溶液的汽液平衡相图（txy图),两条线：气相线（露点线） yAt 关系曲线 液相线（泡点线） xAt 关系曲线,三个区域：液相区 气、液共存区 气相区,t/
8、C,x(y),0,1.0,露点线,泡点线,露点,泡点,xA,yA,xf,气相区,液相区,两相区,L1,L2,6.2 二元物系的汽液相平衡,混合液体的泡点随组成的变化而变化； 同组成下，露点高于泡点。,传递过程与单元操作,第六章 蒸馏,31/22,5、xy图,对角线 y=x 为辅助线； xy曲线上各点具有不同的温度； 对于大多数溶液，平衡时yx ，故平衡曲线在对角线的上方； 平衡线离对角线越远，挥发性差异越大，物系越易分离。,6.2 二元物系的汽液相平衡,注意：曲线上各点对应的温度是不同的。,传递过程与单元操作,第六章 蒸馏,32/22,的物理意义,气相中两组分组成之比是液相中两组分组成之 比的
9、倍数； 标志着分离的难易程度； 若1,则 yx ,可用蒸馏方法分离，且愈大， x-y图中平衡线愈远离对角线，物系愈易分离； =1, 无法用普通蒸馏方法分离。,6.2 二元物系的汽液相平衡,传递过程与单元操作,第六章 蒸馏,33/22,6.2 二元物系的汽液相平衡,讨论：,（3） 越远离1，也就愈有利于蒸馏操作越大 ，相平衡曲线偏离对角线愈远，表示达到汽液相平衡时汽、液两相组成的差异愈大,（1）相平衡曲线必落在对角线的上方；,x-y 相图 （P 一定）,（2）平衡线上各点，既表不同平衡时的组成，又对应不同温度点；,tA,tB, 1,tA,2,传递过程与单元操作,第六章 蒸馏,34/43,6.4
10、二元连续精馏的分析与计算,一、全塔物料衡算,传递过程与单元操作,第六章 蒸馏,35/43,D, xD,F, xF,6.4 二元连续精馏的分析与计算,二、精、提馏段物料衡算,n,1,传递过程与单元操作,第六章 蒸馏,36/43,二、精、提馏段物料衡算,传递过程与单元操作,第六章 蒸馏,37/43,二、精、提馏段物料衡算,2提馏段操作线方程,传递过程与单元操作,第六章 蒸馏,38/43,将精馏段与提馏段关联起来,传递过程与单元操作,第六章 蒸馏,39/43,6.4 二元连续精馏的分析与计算,传递过程与单元操作,第六章 蒸馏,41/43,进料方程（q线方程）,意义：精馏段与提馏段交点轨迹方程,传递过程与单元操作,第六章 蒸馏,42/43,思考：为什么一个梯级代表一个理论板？,公式：,操作条件包括：进料状况（F、xF、q）、R 操作压力P、操作温度T 冷凝器热负荷V、再沸器热负荷V D、W。,
