化工分析第二版课件 教学课件 作者 郭小容 李乐 主编第三章.pptx

《化工分析第二版课件 教学课件 作者 郭小容 李乐 主编第三章.pptx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第三章传质原理及应用化工原理第三章传质原理及应用传质基本概念33.1蒸馏吸收萃取33.233.433.3传质设备31.6计算33.5CompanyLogo分子扩散3.1.1对流传质3.1.23.1传质基本概念3.1.1分子扩散1.分子扩散与费克定律（1）费克定律（3-1）3.1.1分子扩散（2）分子对称面（3-5）组分A和组分B等量反方向扩散通过的截面叫分子对称面。其特征是，仅对分子扩散而言，该截面上净通量等于零，且该截面既可以是固定的截面，也可以是运动的截面。3.1.1分子扩散2.一维稳态分子扩散（1）单向扩散3.1.1分子扩散（2）等分子反向扩散3.1.1分子扩散（3）扩散方向上的

2、浓度分布当发生等分子反向扩散时，组分A的分压的关系为直线关系；而当发生单向扩散时，的关系为对数关系。3.1.1分子扩散3.分子扩散系数（1）气体中的扩散系数（3-16）（2）液体中的扩散系数（3-17）3.1.2对流传质1.涡流扩散由于涡流的存在，使流体内部的质点强烈地混合，其结果不仅使流体的质点产生动量、热量传递，而且产生了质量传递。这种由于涡流产生的质量传递过程，称为涡流扩散。3.1.2对流传质2.对流传质（1）膜模型3.1.2对流传质（2）对流传质速率方程应用膜模型，可分别得到气相和液相的对流传质速率方程：对于气膜：（3-18）对于液膜：（3-19）3.1.2对流传质（3）其它传

3、质理论简介膜模型为传质过程的分析提供了一个简化的物理模型。对于具有固定相界面的系统或相界面无明显扰动的相间传质过程，如湿壁塔的吸收操作，按膜模型推导出的传质结果与实际情况基本符合。但是，对于具有自由界面的系统，尤其是剧烈湍动的相间传质过程，如填料塔的吸收操作，则膜模型与实际情况不符。因此，随之出现了新的传质理论，如溶质渗透理论和表面更新理论。CompanyLogo气液相平衡原理3.2.1蒸馏方式3.2.23.2蒸馏精馏原理3.2.3物料衡算与操作线方程3.2.4热量衡算3.2.5精馏设计计算3.2.6CompanyLogo回流比的选择及影响3.2.7特殊精馏3.2.83.2蒸馏间歇精馏

4、3.2.93.2.1气液相平衡原理1．理想物系气液相平衡关系（1）自由度分析F=C–Ф+2（3-28）（2）相平衡组成计算（3-29）（3-29a）（3-30）3.2.1气液相平衡原理（3）t~x(y)相图3.2.1气液相平衡原理（4）x~y相图3.2.1气液相平衡原理（5）挥发度和相对挥发度1）挥发度ν对于纯液体而言，其挥发度指该液体在一定温度下的饱和蒸汽压，而溶液中各组分的挥发度可用它在蒸汽压中的分压和与之平衡的液相中的摩尔分率之比表示。（3-35）（3-36）3.2.1气液相平衡原理2）相对挥发度α习惯上将溶液中易挥发组分A的挥发度与难挥发组分B的挥发度之比，称为相对挥发度α（3

5、-37）3.2.1气液相平衡原理（6）非理想溶液1）正偏差系统3.2.1气液相平衡原理2）负偏差系统3.2.2蒸馏方式1.简单蒸馏3.2.2蒸馏方式2.平衡蒸馏3.2.3精馏原理1.连续精馏操作流程3.2.3精馏原理2.板式塔简介3.2.3精馏原理3.精馏原理精馏原理可以板式塔操作为例来说明。如图3-12所示。4．精馏操作的必要条件回流是精馏操作能否顺利进行的必要条件，包括塔顶的液相回流与塔底的汽相回流。回流能提供汽液两相的正常流动，使两相在每块塔板上密切接触，进行传质和传热。精馏区别于蒸馏就在于回流，回流使精馏塔内气液两相充分接触，最终可达到高纯度的分离要求。3.2.4物料衡算与操作

6、线方程1.理想传质型塔板—理论塔板3.2.4物料衡算与操作线方程2．恒摩尔流假定一般情况下，若被分离的A、B两种组分的摩尔汽化潜热相近，且能够忽略显热变化和热损失的影响，则精馏段的汽、液摩尔流率分别保持不变，提馏段的汽、液摩尔流率也分别保持不变，称为恒摩尔流假定。3.2.4物料衡算与操作线方程3．物料衡算和操作线方程（1）全塔物料衡算3.2.4物料衡算与操作线方程（2）操作线方程1）精馏段操作线方程3.2.4物料衡算与操作线方程2）提馏段操作线方程3.2.4物料衡算与操作线方程3）进料方程①进料热状况②理论进料板③精馏段与提馏段气液流率的关系3.2.4物料衡算与操作线方程④q线方程的导

7、出⑤进料热状况的特点3.2.5热量衡算1．全凝器热量衡算3.2.5热量衡算2．再沸器热量衡算3.2.5热量衡算（1）热节减型（2）热能的综合利用3.2.6精馏设计计算1．逐板计算法3.2.6精馏设计计算2．图解法（1）操作线方程、q线方程在x-y相图上的标绘1）精馏段操作线：①定点斜率法：②定点截距法：2）提馏段操作线：①定点斜率法：②定点截距法：③q线法：3）q线3.2.6精馏设计计算（2）M-T图解法基本步骤3.2.6精馏设计计算（3）梯级