化工原理復習總結考點(編輯修改稿)
2025-05-13 22:28 本頁面
【文章內容簡介】 =KSΔtm式中K為總傳熱系數，單位為：W/（m2℃）；Δtm為兩流體的平均溫度差，對兩流體作并流或逆流時的換熱器而言，當Δt1/Δt2 2時，Δtm可取算術平均值，即：Δtm=（Δt1+Δt2）/2基于管外表面積So的總傳熱系數Ko四、換熱器間壁式換熱器有夾套式、蛇管式、套管式、列管式、板式、螺旋板式、板翅式等。提高間壁式換熱器傳熱系數的主要途徑是提高流體流速、增強人工擾動；防止結垢，及時清除污垢。消除列管換熱器溫差應力常用的方法有三種，即在殼體上加膨脹節(jié)，采用浮頭式結構或采用U型管式結構。翅片式換熱器安裝翅片的目的是增加傳熱面積；增強流體的湍動程度以提高α。為提高冷凝器的冷凝效果，操作時要及時排除不凝氣和冷凝水。間壁換熱器管壁溫度tw接近α大的一側的流體溫度；總傳熱系數K的數值接近熱阻大的一側的α值。如在傳熱實驗中用飽和水蒸氣加熱空氣，總傳熱系數接近于空氣側的對流傳熱膜系數，而壁溫接近于水蒸氣側的溫度。對于間壁換熱器m1Cp1(T1T2)=m2Cp2(t1t2)=KSΔtm等式成立的條件是穩(wěn)定傳熱、無熱損失、無相變化。列管換熱器，在殼程設置折流擋板的目的是增大殼程流體的湍動程度，強化對流傳熱，提高α值，支撐管子。在確定列管換熱器冷熱流體的流徑時，一般來說，蒸汽走管外；易結垢的流體走管內；高壓流體走管內；有腐蝕性的流體走管內；粘度大或流量小的流體走管外。 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量傳遞過程來實現的。對于均相物系，必須造成一個兩相物系才能將均相混合物分離。蒸餾操作采用改變狀態(tài)參數的辦法（如加熱和冷卻）使混合物系內部產生出第二個物相（氣相）；吸收操作中則采用從外界引入另一相物質（吸收劑）的辦法形成兩相系統。一、 兩組分溶液的氣液平衡1． 拉烏爾定律理想溶液的氣液平衡關系遵循拉烏爾定律：pA=pA0xA pB=pB0xB=pB0（1—xA）根據道爾頓分壓定律：pA=PyA 而P=pA+pB 則兩組分理想物系的氣液相平衡關系：xA=（P—pB0）/（pA0—pB0）———泡點方程yA=pA0xA/P———露點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據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）。2． 用相對揮發(fā)度表示氣液平衡關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/xA vB=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—1）x]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。3． 氣液平衡相圖（1） 溫度—組成（txy）圖該圖由飽和蒸汽線（露點線）、飽和液體線（泡點線）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，則氣相露點溫度大于液相泡點溫度。（2）xy圖xy圖表示液相組成x與之平衡的氣相組成y之間的關系曲線圖，平衡線位于對角線的上方。平衡線偏離對角線愈遠，表示該溶液愈易分離。總壓對平衡曲線影響不大。二、 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行的，精餾操作的依據是混合物中各組分揮發(fā)度的差異，實現精餾操作的必要條件包括塔頂液相回流和塔底產生上升蒸汽。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，相應沸點較低；原因之二是：存在壓降使塔底壓力高于塔頂，塔底沸點較高。當塔板中離開的氣相與液相之間達到相平衡時，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塔頂液相產品及保證由適宜的液相回流。三、 兩組分連續(xù)精餾的計算1． 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）x100%塔底難揮發(fā)組分回收率： ηW=[W（1xW）/F（1xF）]x100%2． 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，精餾段內自任意第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之間的關系。在x—y坐標上為直線，斜率為R/R+1，截距為xD/R+1。3． 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，
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