【課件】化工設(shè)計(jì)專(zhuān)題(編輯修改稿)
2025-01-04 06:50 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 出口節(jié)流的方法，也可使用旁路調(diào)節(jié)法，旁路調(diào)節(jié)耗費(fèi)能量，但調(diào)節(jié)閥的尺寸比直接節(jié)流的小是它的優(yōu)點(diǎn)。 在離心泵設(shè)有分支路時(shí)，即一臺(tái)泵要分送幾支并聯(lián)管路時(shí)，可采用分支調(diào)節(jié)方案。 2．容積式泵（往復(fù)泵、齒輪泵、螺桿泵和旋渦泵等） 當(dāng)流量減小時(shí)容積式泵的壓力急劇上升，因此不能在容積式泵的出口管道上直接安裝節(jié)流裝置來(lái)調(diào)節(jié)流量，通常采用旁路調(diào)節(jié)或改變轉(zhuǎn)速、改變沖程大小來(lái)調(diào)節(jié)流程。 3．真空泵 真空泵可采用吸入支路調(diào)節(jié)和吸入管阻力調(diào)節(jié)的方案。 二、換熱器的溫度控制方案 (1)調(diào)節(jié)換熱介質(zhì)流量 。 (2)調(diào)節(jié)傳熱面積 。 (3)分流調(diào)節(jié) 三、反應(yīng)釜 1．進(jìn)出料管道 2. 軸封系統(tǒng) 3．溫度控制 四、蒸餾塔 （一）蒸餾塔的基本控制方案 基本形式通常只有兩種。 (1)按精餾段指標(biāo)控制 (2)按提餾段指標(biāo)控制 （二）塔頂?shù)牧鞒膛c調(diào)節(jié)方案 塔頂方案的基本要求是：把出塔蒸氣的絕大部分冷凝下來(lái)，把不凝性氣體排走；調(diào)節(jié) LR和 D的流量和保持塔內(nèi)壓力穩(wěn)定。 （三）塔底的流程與調(diào)節(jié)方案 第三章 化工計(jì)算 第一節(jié) 化工過(guò)程及過(guò)程參數(shù) 主要內(nèi)容包括： 化工過(guò)程 化工工藝流程； 化工過(guò)程開(kāi)發(fā)； 化工過(guò)程基本參數(shù) —— 溫度、壓力、流量、化學(xué)組成等基本概念。 1－ 1 化工過(guò)程 指由原料經(jīng)化學(xué)處理和物理處理加工成化學(xué)產(chǎn)品或中間產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程。它包括許多工序，每個(gè)工序又由若干個(gè)或若干組設(shè)備（如反應(yīng)器、蒸餾塔、吸收塔、干燥塔，分離器、換熱器及輸送設(shè)備等等）組合而成。物料通過(guò)各設(shè)備時(shí)，完成某種化學(xué)或物理處理，最終成為合格的產(chǎn)品。 化工過(guò)程中的各種設(shè)備所進(jìn)行的主要操作可歸納為下列幾類(lèi)： ； ， ， ， 。 1－ 2 化工工藝流程 1－ 3 化工過(guò)程開(kāi)發(fā) 指一個(gè)化學(xué)反應(yīng)從實(shí)驗(yàn)室過(guò)渡到第一套生產(chǎn)裝置的全部過(guò)程。 1－ 4 過(guò)程參數(shù) 在化工生產(chǎn)過(guò)程中，能影響過(guò)程運(yùn)行和狀態(tài)的物理量，如溫度、壓力、流量及物料的百分組成或濃度等，在指定條件下它的數(shù)值恒定，條件改變其數(shù)值也隨之變化，這些物理量稱(chēng)為過(guò)程參數(shù)。這些參數(shù)常作為控制生產(chǎn)過(guò)程的主要指標(biāo)。 進(jìn)行化工計(jì)算時(shí)，上述參數(shù)是基本數(shù)據(jù)，可以直接測(cè)定。對(duì)一些不易直接測(cè)定的參數(shù)，可找出與容易測(cè)定的參數(shù)之間的關(guān)系，通過(guò)計(jì)算求得，有時(shí)也可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選定。 第二節(jié) 化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù) (1) 基本物性數(shù)據(jù) — 如臨界常數(shù)（臨界壓力、臨界溫度、臨界體積）、密度或比容、狀態(tài)方程參數(shù)、壓縮系數(shù)、蒸氣壓、氣一液平衡關(guān)系等。 (2 )熱力學(xué)物性數(shù)據(jù) — 如內(nèi)能、焓、熵、熱容、相變熱、自由能、自由焓等。 (3) 化學(xué)反應(yīng)和熱化學(xué)數(shù)據(jù) — 如反應(yīng)熱、生成熱、燃燒熱、反應(yīng)速度常數(shù)、活化能，化學(xué)平衡常數(shù)等。 (4) 傳遞參數(shù) — 如粘度、擴(kuò)散系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)等。 通常這些數(shù)據(jù)可用下列方法得到： 查手冊(cè)或文獻(xiàn)資料 估算?？梢詰?yīng)用物理和化學(xué)的一些基本定律計(jì)算各種物質(zhì)的性質(zhì)參數(shù)。 用實(shí)驗(yàn)直接測(cè)定。 第三節(jié) 物料衡算 3－ 1 物料衡算式 化工過(guò)程的類(lèi)型 根據(jù)其操作方式可以分成間歇操作、連續(xù)操作以及半連續(xù)操作三類(lèi)。 或者將其分為穩(wěn)定狀態(tài)操作和不穩(wěn)定狀態(tài)操作兩類(lèi)。 物料衡算式 物料衡算是研究某一個(gè)體系內(nèi)進(jìn)、出物料量及組成的變化。 ????????????????????????物料量積累的＋物料量輸出的＝物料量輸入的?????????????????????????????????物料量積累的＋物料量輸出的＝消耗的物料量反應(yīng)生成或物料量輸入的如圖，表示 無(wú)化學(xué)反應(yīng) 的連續(xù)過(guò)程物料流程。圖中方框表示一個(gè)體系，虛線表示體系邊界。共有三個(gè)流股，進(jìn)料 F及出料 P和 W。有兩個(gè)組分。每個(gè)流股的流量及組成如圖所示。圖中 x為質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 1 23FPWf1f2p1p2w1w2xxxxxx無(wú)化學(xué)反應(yīng)的連續(xù)過(guò)程物料衡算過(guò) 程可列出物料衡算式： 總物料衡算式 F = P + W 每種組分衡算式 Fxf1 = Pxp1 + Wxw1 Fxf2 = Pxp2 + Wxw2 對(duì)于連續(xù)不穩(wěn)定過(guò)程，由于該過(guò)程內(nèi)物料量及組成等隨時(shí)間而變化，因此，物料衡算式須寫(xiě)成以時(shí)間為自變量的微分方程，表示體系內(nèi)在某一瞬時(shí)的平衡。 3－ 2 物料衡算的基本方法 畫(huà)物料流程簡(jiǎn)圖。 計(jì)算基準(zhǔn)及其選擇。 物料衡算的步驟 (1) 搜集計(jì)算數(shù)據(jù)。 (2) 畫(huà)出物料流程簡(jiǎn)圖。 (3) 確定衡算體系。 (4) 寫(xiě)出化學(xué)反應(yīng)方程式，包括主反應(yīng)和副反應(yīng)，標(biāo)出有用的分子量。 (5) 選擇合適的計(jì)算基準(zhǔn)，并在流程圖上注明所選的基準(zhǔn)值。 (6) 列出物料衡算式，然后用數(shù)學(xué)方法求解。 (7) 將計(jì)算結(jié)果列成輸入－輸出物料表 (物料平衡表 )。 (8) 校核計(jì)算結(jié)果 第四節(jié) 能量衡算 4－ 1 能量衡算的基本概念 一、能量的形式 要分清不同的能量形式和表示的方法 動(dòng)能（ Ek） 運(yùn)動(dòng)著的流體具有動(dòng)能； 位能（ EP） 物體自某一基準(zhǔn)面移高到一定距離，由于這種位移而具有 的能量。 靜壓能（ Ez）流體由于一定的靜壓強(qiáng)而具有的能量。 內(nèi)能（ U） 內(nèi)能是指物體除了宏觀的動(dòng)能和位能外所具有的能量。 二、幾個(gè)與能量衡算有關(guān)的重要物理量 熱量（ Q） 功（ W） 焓 (H) H＝ U＋ PV 對(duì)于純物質(zhì)，焓可表示成溫度和壓力的函數(shù)： H=H(T， P) 對(duì) H全微分： 焓差 : dPPHdTTHdHTP?????? ????????? ??? ??? 2112TT p dTCHH熱容 熱容是一定量的物質(zhì)改變一定的溫度所需要的熱量，可以看作是溫度差?T和引起溫度
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