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化工原理之有關(guān)吸收的基本理論-展示頁

2025-07-02 23:54本頁面
  

【正文】 力的形式也很多,對應(yīng)的傳質(zhì)系數(shù)(1/阻力)的形式也很多;⑵ 推動力的大小與起始范圍有關(guān),一般指相內(nèi),也有指相際間的;則對應(yīng)的傳質(zhì)系數(shù)(1/阻力)也是在對應(yīng)范圍內(nèi)的值,兩者從形式上、范圍上是一一對應(yīng)的。它反映出吸收(傳質(zhì))過程進行的快慢或強度。四.傳質(zhì)速率方程在設(shè)計設(shè)備時,計算執(zhí)行指定的吸收任務(wù)所需的設(shè)備尺寸,要計算傳質(zhì)速率;在核算混合氣體通過指定設(shè)備所達到的吸收程度時,也要計算傳質(zhì)速率;所以傳質(zhì)速率的計算對吸收過程是十分重要的。3.計算過程的推動力只有不平衡的兩相接觸后才會發(fā)生傳質(zhì),過程的推動力可用實際濃度與平衡濃度的偏離程度來表示(但不是兩相的濃度直接相加減,而要先換算成同一種濃度而后計算),如吸收的推動力可用、來表示,而解吸的推動力則用其相反數(shù)來表示。2.指明過程的極限當某一相的濃度 = 另一相的平衡濃度時,兩相達到平衡,即為傳質(zhì)過程達到了極限。若氣相濃度>液相的平衡濃度,則發(fā)生解吸;反之,則發(fā)生吸收。另外,因為氣體的溶解度隨溫度的升高而降低,所以隨溫度的升高而升高。因為(1)式中,將其代入(2)可以得到:所以 式中對于稀溶液:可以取溶劑的分子量,如對稀NH3溶液,3.氣液濃度均用摩爾分率表示 或者 —相平衡常數(shù) 由等式兩邊同時除以總壓,可以得到: 即 令,則有和:氣相溶質(zhì)的摩爾分率和與之平衡的液相飽和摩爾分率;和:溶質(zhì)的液相摩爾分率和與之平衡的氣相飽和摩爾分率。另外,因為氣體的溶解度隨溫度的升高而降低,所以隨溫度的升高而降低。2.亨利定律還有另一種表達形式: 或者 (2)其中:溶解度系數(shù),[]/[]。二.亨利定律1.當總壓不高,在一定溫度下,稀溶液上方溶質(zhì)的平衡分壓與其在液相中的濃度之間存在如下關(guān)系: (1)式中: ——溶質(zhì)氣體在溶液面上方的平衡分壓;單位;    ——溶質(zhì)在液相中的摩爾分率     ——亨利系數(shù);單位越大,說明在相同的液相摩爾分率下,氣相的飽和分壓越大,即氣體的溶解度越小,所以有:易溶氣體的<能溶氣體的<難溶氣體的。通常用溶解度曲線表示相平衡關(guān)系。對單組分吸收(),組分數(shù),包括、和,相數(shù),氣液兩相,故自由度=3,即平衡時,不太高時影響小,可以忽略。此時溶質(zhì)組分在兩相中的濃度服從某種確定的關(guān)系,即相平衡關(guān)系。本章主要涉及設(shè)計型問題的計算以及操作型問題的分析,要注意掌握學習方法,活學活用。4. 脫吸(解吸)過程:吸收的逆過程。三.吸收的流程流程說明:1. 氣液流向: ——逆流(推動力大)2. 多塔吸收:單塔所需太高時,可分解成幾個塔串聯(lián)使用。 化學吸收:溶質(zhì)與溶劑或溶液中其它物質(zhì)進行化學反應(yīng)。(3) 某些產(chǎn)品的制?。簩怏w中需要的成份以指定的溶劑吸收出來,成為液態(tài)的產(chǎn)品或半成品,如:從含HCl氣體中鹽酸(4) 廢氣的治理:如含SO2,NO,NO2等廢氣中,要除去這些有害成份。一.工業(yè)生產(chǎn)中的吸收過程1.工業(yè)上的應(yīng)用(1) 原料氣的凈化:如煤氣中的H2S除去?;ぴ碇嘘P(guān)吸收的基本理論作者:日期:利用不同組分在溶劑中溶解度的差異,分離氣體混合物的過程,稱為吸收;能被溶解的組分——溶質(zhì); 不能被溶解的組分——惰性組分(載體);所用溶劑——吸收劑。吸收液。(2) 有用組分的回收:如合成氨廠的放空氣中用水回收氨。2.吸收的分類(1) 按性質(zhì)劃分物理吸收:溶質(zhì)不發(fā)生明顯的化學反應(yīng),如水吸收CO2,SO2等。(如用NaOH吸收 CO2)(2) 溫度是否變化等溫吸收:當溶劑用量很大,溫升不明顯時 非等溫吸收:(3) 被吸收組分數(shù)目分單組分吸收:只吸收一種組分 多組分吸收二.吸收過程的極限及方向極限:氣液兩相呈平衡狀態(tài);方向或推動力:一相濃度與同另一相濃度呈平衡的該相濃度之差;比如:溶質(zhì)在氣相中的分壓為,液相中溶質(zhì)濃度為,與呈平衡的氣相分壓為,則推動力為()。3. 加壓吸收: 提高總壓,可以提高傳質(zhì)推動力,同時提高溶解度,有利于吸收。原料氣()尾氣(少量)溶劑吸收塔解吸塔油水分離器油()水富液蒸氣(空氣) 四.吸收劑選擇及要求1.具有選擇性:對溶質(zhì)A的溶解度應(yīng)盡可能大2.不易揮發(fā)性:減少溶劑的損失及避免在氣體中引入新的雜質(zhì)3.腐蝕性?。簻p少設(shè)備費和維修費4.粘度低:以利于傳質(zhì)及輸送5.毒性小,不易燃,以利于保證安全生產(chǎn)6.來源豐富,價格低廉,易于再生五.本章重點及學習方法本章主要討論單組分、等溫、常壓、物理吸收,以掌握基本原理和方法。一.平衡溶解度 在一定溫度下氣液兩相長期或充分接觸后,兩相趨于平衡。氣相溶質(zhì)分壓稱平衡分壓(飽和分壓);液相溶質(zhì)濃度稱平衡濃度(飽和濃度),又稱溶解度或極限濃度。因此,一定,或者。NH3SO2CO2O210℃40℃0℃從以上溶解度曲線可以看出:在相同壓力下 ;隨著溫度的升高,氧氣的溶解度下降,由此可見,加壓、降溫有利于吸收;升溫、減壓有利于解析。另外,因為氣體的溶解度隨溫度的升高而降低,所以隨溫度的升高而升高。越大,說明在相同的氣相分壓下,液相的飽和濃度越大,即氣體的溶解度越大,所以有:難溶氣體的<能溶氣體的<易溶氣體的。和: 氣相溶質(zhì)的分壓和與之平衡的液相飽和濃度;和:液相溶質(zhì)的摩爾濃度和與之平衡的氣相飽和分壓。越大,說明在相同的液相摩爾分率下,氣相的飽和摩爾分率越大,即氣體的溶解度越小,所以有:易溶氣體的<能溶氣體的<難溶氣體的。三. 相平衡關(guān)系的應(yīng)用:1.判別過程的方向?qū)庀嗟臐舛扰c液相的濃度換算成同一種濃度的表示方法(利用相平衡關(guān)系換算),再比較一下大小。如比較和、和、和、和的大小。在實際操作中,相平衡限制了溶劑離塔時的最高濃度和氣體離塔時的最低濃度。值得注意的是:濃度在相內(nèi)或相間是連續(xù)變化的,所以不同的起始點,濃度差值也不同,所以推動力的大小要與傳質(zhì)的距離或范圍(起始點)一一對應(yīng),是某相內(nèi)的推動力,還是相內(nèi)某一段的推動力,還是相間的總推動力,要標明范圍。吸收速率:單位時間、單位相際傳質(zhì)面積上吸收的溶質(zhì)的量。吸收(傳質(zhì))速率 = 推動力/阻力 = 傳質(zhì)系數(shù)推動力,其中傳質(zhì)系數(shù)= 1/阻力,推動力= 濃度差。zcL 傳質(zhì)方向ci pi pG p或c 氣相主體液相主體距離 1. 吸收過程的簡化描述——雙膜理論(膜模型或停滯膜理論)這個理論是惠特曼(Whiteman)于1923年提出的,是最早的傳質(zhì)模型。⑵ 每相的傳質(zhì)阻力集中在這兩側(cè)假設(shè)的膜層內(nèi),推動力也集中在其中,湍流主體的阻力相對而言可忽略不計,流體的強烈湍動使各處的濃度趨于一致,也無推動力,這樣,復(fù)雜的相際間的傳質(zhì)可簡化為兩停滯膜內(nèi)的分子擴散。根據(jù)以上假設(shè),
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