1、化工原理化工原理n主讲：赵海萍主讲：赵海萍电子课件电子课件电子课件电子课件化工原理教程化工原理教程化工原理实验教学化工原理实验教学化工原理课程设计化工原理课程设计化工原理例题与习题化工原理例题与习题化工原理试题库化工原理试题库化工原理教程化工原理教程化工原理教程化工原理教程绪论绪论第一章流体流动第一章流体流动第二章流体输送机械第二章流体输送机械第三章非均相物系分离第三章非均相物系分离第四章传热第四章传热第五章蒸发操作第五章蒸发操作第六章气体吸收第六章气体吸收第七章液体蒸馏第七章液体蒸馏第八章干燥第八章干燥绪论绪论绪论绪论 一、化工生产过程一、化工生产过程一、化工生产过程一、化工生产过程化工生产是将其原料经过化工手段加工生成产品的加工过程。化化工生产是将其原料经过化工手段加工生成产品的加工过程。化化工生产是将其原料经过化工手段加工生成产品的加工过程。化化工生产是将其原料经过化工手段加工生成产品的加工过程。化工生产过程，不论其生产规模大小，其核心是化学反应过程及其设备工生产过程，不论其生产规模大小，其核心是化学反应过程及其设备工生产过程，不论其生产规模大小，其核心是化学反应过程及其设备工生
2、产过程，不论其生产规模大小，其核心是化学反应过程及其设备反应器（发生化学变化的主要场所）。为了使生产过程得以有效反应器（发生化学变化的主要场所）。为了使生产过程得以有效反应器（发生化学变化的主要场所）。为了使生产过程得以有效反应器（发生化学变化的主要场所）。为了使生产过程得以有效的进行，反应器内必须保持一个比较适合的反应条件，如：一定的温的进行，反应器内必须保持一个比较适合的反应条件，如：一定的温的进行，反应器内必须保持一个比较适合的反应条件，如：一定的温的进行，反应器内必须保持一个比较适合的反应条件，如：一定的温度、压力和物料的组成等。因此，原料在进入反应器之前必须进行一度、压力和物料的组成等。因此，原料在进入反应器之前必须进行一度、压力和物料的组成等。因此，原料在进入反应器之前必须进行一度、压力和物料的组成等。因此，原料在进入反应器之前必须进行一定的处理，使其具备一定的温度、纯度和压力等（统称为前处理）。定的处理，使其具备一定的温度、纯度和压力等（统称为前处理）。定的处理，使其具备一定的温度、纯度和压力等（统称为前处理）。定的处理，使其具备一定的温度、纯度和压力等（统称为前处理）。
3、化学反应结束以后，为了得到一定纯度的产品，从反应器出来的混合化学反应结束以后，为了得到一定纯度的产品，从反应器出来的混合化学反应结束以后，为了得到一定纯度的产品，从反应器出来的混合化学反应结束以后，为了得到一定纯度的产品，从反应器出来的混合物必须经过一定的处理，如：冷却、过滤、精制等（统称为后处理）。物必须经过一定的处理，如：冷却、过滤、精制等（统称为后处理）。物必须经过一定的处理，如：冷却、过滤、精制等（统称为后处理）。物必须经过一定的处理，如：冷却、过滤、精制等（统称为后处理）。从上述可以看出：化工生产是将原料通过化学、物理的加工手段，从上述可以看出：化工生产是将原料通过化学、物理的加工手段，从上述可以看出：化工生产是将原料通过化学、物理的加工手段，从上述可以看出：化工生产是将原料通过化学、物理的加工手段，加工成产品的过程。加工成产品的过程。加工成产品的过程。加工成产品的过程。1 1、化学加工手段：也就是使原料在一定条件下发生化学反应，得到、化学加工手段：也就是使原料在一定条件下发生化学反应，得到、化学加工手段：也就是使原料在一定条件下发生化学反应，得到、化学加工手段：也就是使原料
4、在一定条件下发生化学反应，得到产物的加工手段。（化学工艺课程的范畴）产物的加工手段。（化学工艺课程的范畴）产物的加工手段。（化学工艺课程的范畴）产物的加工手段。（化学工艺课程的范畴）2 2、物理加工手段：物料输送、提纯、混合、加热（冷却）等过程。物理加工手段：物料输送、提纯、混合、加热（冷却）等过程。物理加工手段：物料输送、提纯、混合、加热（冷却）等过程。物理加工手段：物料输送、提纯、混合、加热（冷却）等过程。（化工原理课程的范畴）。（化工原理课程的范畴）。（化工原理课程的范畴）。（化工原理课程的范畴）。二、化工单元操作的概念二、化工单元操作的概念二、化工单元操作的概念二、化工单元操作的概念上述的前后处理过程，绝大部分都是进行的是纯粹物理过程，但却上述的前后处理过程，绝大部分都是进行的是纯粹物理过程，但却上述的前后处理过程，绝大部分都是进行的是纯粹物理过程，但却上述的前后处理过程，绝大部分都是进行的是纯粹物理过程，但却是化工生产中所不能缺少的步骤，各种化工产品的生产过程中所涉及的是化工生产中所不能缺少的步骤，各种化工产品的生产过程中所涉及的是化工生产中所不能缺少的步骤，各种化工产品的生
5、产过程中所涉及的是化工生产中所不能缺少的步骤，各种化工产品的生产过程中所涉及的各种物理变化过程均可归纳为若干个称之为化工原理单元操作。各种物理变化过程均可归纳为若干个称之为化工原理单元操作。各种物理变化过程均可归纳为若干个称之为化工原理单元操作。各种物理变化过程均可归纳为若干个称之为化工原理单元操作。 由于化工生产的多样性（包括产品、原料、过程的多样性），但是由于化工生产的多样性（包括产品、原料、过程的多样性），但是由于化工生产的多样性（包括产品、原料、过程的多样性），但是由于化工生产的多样性（包括产品、原料、过程的多样性），但是对物理加工的过程进行深入研究发现，物理加工主要包括三个大的方面：对物理加工的过程进行深入研究发现，物理加工主要包括三个大的方面：对物理加工的过程进行深入研究发现，物理加工主要包括三个大的方面：对物理加工的过程进行深入研究发现，物理加工主要包括三个大的方面：流体力学过程、传热过程和传质（物质传输过程）。即三大类单元操作。流体力学过程、传热过程和传质（物质传输过程）。即三大类单元操作。流体力学过程、传热过程和传质（物质传输过程）。即三大类单元操作。流体力学过程、传
6、热过程和传质（物质传输过程）。即三大类单元操作。类别类别单单元操作元操作流体流体动动力力过过程程 流体流体输输送送沉降沉降过滤过滤流流态态化化传热过传热过程程加加热热冷却冷却传质过传质过程程蒸蒸发发吸收吸收蒸蒸馏馏萃取萃取干燥干燥具体见下表：具体见下表：具体见下表：具体见下表：举例：举例：举例：举例：电解食盐水生产电解食盐水生产电解食盐水生产电解食盐水生产NaOHNaOH的过程（略）。的过程（略）。的过程（略）。的过程（略）。化工原理就是研究这些实现物理变化的单元操作的，研究化工单元化工原理就是研究这些实现物理变化的单元操作的，研究化工单元化工原理就是研究这些实现物理变化的单元操作的，研究化工单元化工原理就是研究这些实现物理变化的单元操作的，研究化工单元操作不仅对化工生产有用，而且对石油、冶金、食品、制药等工业的生操作不仅对化工生产有用，而且对石油、冶金、食品、制药等工业的生操作不仅对化工生产有用，而且对石油、冶金、食品、制药等工业的生操作不仅对化工生产有用，而且对石油、冶金、食品、制药等工业的生产都起到重要作用。产都起到重要作用。产都起到重要作用。产都起到重要作用。三、本课程性质、任
7、务和内容三、本课程性质、任务和内容三、本课程性质、任务和内容三、本课程性质、任务和内容1 1、课程性质、课程性质、课程性质、课程性质本课程属于工程技术基础课程。本课程属于工程技术基础课程。本课程属于工程技术基础课程。本课程属于工程技术基础课程。2 2、课程任务课程任务课程任务课程任务通过本课程的学习，掌握各单元操作的基本原理和有关典型设备的通过本课程的学习，掌握各单元操作的基本原理和有关典型设备的通过本课程的学习，掌握各单元操作的基本原理和有关典型设备的通过本课程的学习，掌握各单元操作的基本原理和有关典型设备的工艺尺寸的设计或选型，并熟悉其结构、性能。通过本课程的学习，培工艺尺寸的设计或选型，并熟悉其结构、性能。通过本课程的学习，培工艺尺寸的设计或选型，并熟悉其结构、性能。通过本课程的学习，培工艺尺寸的设计或选型，并熟悉其结构、性能。通过本课程的学习，培养学生从工程观点分析和处理有关化工单元操作中各种问题的能力，以养学生从工程观点分析和处理有关化工单元操作中各种问题的能力，以养学生从工程观点分析和处理有关化工单元操作中各种问题的能力，以养学生从工程观点分析和处理有关化工单元操作中各种问
8、题的能力，以使学生在生产实践中能对生产设备具备操作、管理和设计的能力。使学生在生产实践中能对生产设备具备操作、管理和设计的能力。使学生在生产实践中能对生产设备具备操作、管理和设计的能力。使学生在生产实践中能对生产设备具备操作、管理和设计的能力。 3 3、课程内容、课程内容、课程内容、课程内容主要讨论三大类单元操作：主要讨论三大类单元操作：主要讨论三大类单元操作：主要讨论三大类单元操作：A A、流体动力过程、流体动力过程、流体动力过程、流体动力过程B B、传热过程、传热过程、传热过程、传热过程C C、传质过程、传质过程、传质过程、传质过程根据操作方式，单元操作可以分为连续操作（定态操作）和间歇根据操作方式，单元操作可以分为连续操作（定态操作）和间歇根据操作方式，单元操作可以分为连续操作（定态操作）和间歇根据操作方式，单元操作可以分为连续操作（定态操作）和间歇操作（非定态操作）两大类。操作（非定态操作）两大类。操作（非定态操作）两大类。操作（非定态操作）两大类。四、四个基本概念四、四个基本概念四、四个基本概念四、四个基本概念1 1、物料衡算、物料衡算、物料衡算、物料衡算以物质守衡定律为基础
9、，分析和计算一定衡算范围内进、出物料以物质守衡定律为基础，分析和计算一定衡算范围内进、出物料以物质守衡定律为基础，分析和计算一定衡算范围内进、出物料以物质守衡定律为基础，分析和计算一定衡算范围内进、出物料和组成之间的数量关系。和组成之间的数量关系。和组成之间的数量关系。和组成之间的数量关系。进行物料衡算，首先定出衡算进行物料衡算，首先定出衡算进行物料衡算，首先定出衡算进行物料衡算，首先定出衡算基准，一般以一定时间内的物料为基准，一般以一定时间内的物料为基准，一般以一定时间内的物料为基准，一般以一定时间内的物料为基准（时间基准）。根据质量守恒定律，输入衡算范围的各段物基准（时间基准）。根据质量守恒定律，输入衡算范围的各段物基准（时间基准）。根据质量守恒定律，输入衡算范围的各段物基准（时间基准）。根据质量守恒定律，输入衡算范围的各段物流量必须等于输出衡算范围的各段物流量与积累于衡算范围的物料量流量必须等于输出衡算范围的各段物流量与积累于衡算范围的物料量流量必须等于输出衡算范围的各段物流量与积累于衡算范围的物料量流量必须等于输出衡算范围的各段物流量与积累于衡算范围的物料量之和。之和。之和。之
10、和。即即即即:G:G1 1=G=G0 0+G+GAA式中式中式中式中:G:G1 1输入物料的总和输入物料的总和输入物料的总和输入物料的总和; ;GG0 0输出物料的总和输出物料的总和输出物料的总和输出物料的总和; ;GGAA累积物料的总和。累积物料的总和。累积物料的总和。累积物料的总和。2 2、热量衡算、热量衡算、热量衡算、热量衡算以能量守衡定律为基础，分析和计算一定衡算范围内进、出能量和各以能量守衡定律为基础，分析和计算一定衡算范围内进、出能量和各以能量守衡定律为基础，分析和计算一定衡算范围内进、出能量和各以能量守衡定律为基础，分析和计算一定衡算范围内进、出能量和各项能量之间的数量关系。项能量之间的数量关系。项能量之间的数量关系。项能量之间的数量关系。与物料衡算不同，除时间基准外，还要选定物流焓的基准态。物流焓与物料衡算不同，除时间基准外，还要选定物流焓的基准态。物流焓与物料衡算不同，除时间基准外，还要选定物流焓的基准态。物流焓与物料衡算不同，除时间基准外，还要选定物流焓的基准态。物流焓的基准态包括：基准压强的基准态包括：基准压强的基准态包括：基准压强的基准态包括：基准压强p p0
11、0、基准温度、基准温度、基准温度、基准温度t t0 0、基准相态、基准相态、基准相态、基准相态 。QQ1 1=Q=Q0 0+Q+QL LQQ1 1随物料进入衡算范围的总热量（随物料进入衡算范围的总热量（随物料进入衡算范围的总热量（随物料进入衡算范围的总热量（KJKJ或或或或KWKW）; ;QQ0 0随物料流出衡算范围的总热量（随物料流出衡算范围的总热量（随物料流出衡算范围的总热量（随物料流出衡算范围的总热量（KJKJ或或或或KWKW）; ;QQL L向衡算范围以外损失的总热量（向衡算范围以外损失的总热量（向衡算范围以外损失的总热量（向衡算范围以外损失的总热量（KJKJ或或或或KWKW）。）。）。）。3 3、平衡关系、平衡关系、平衡关系、平衡关系物系在自然发生变化时，其变化必然趋向一定方向，如任其发展，结果物系在自然发生变化时，其变化必然趋向一定方向，如任其发展，结果物系在自然发生变化时，其变化必然趋向一定方向，如任其发展，结果物系在自然发生变化时，其变化必然趋向一定方向，如任其发展，结果必然达到一定的平衡状态。必然达到一定的平衡状态。必然达到一定的平衡状态。必然达到一定的平衡状态。在平
12、衡状态下，物系的温度、组成、压强等均到了宏观的停止。在平衡状态下，物系的温度、组成、压强等均到了宏观的停止。在平衡状态下，物系的温度、组成、压强等均到了宏观的停止。在平衡状态下，物系的温度、组成、压强等均到了宏观的停止。在平衡状态被人为打破后，物系将从新趋向新的平衡。在平衡状态被人为打破后，物系将从新趋向新的平衡。在平衡状态被人为打破后，物系将从新趋向新的平衡。在平衡状态被人为打破后，物系将从新趋向新的平衡。平衡状态是物系变化的极限，是实际操作所追求的理想条件。是我们推平衡状态是物系变化的极限，是实际操作所追求的理想条件。是我们推平衡状态是物系变化的极限，是实际操作所追求的理想条件。是我们推平衡状态是物系变化的极限，是实际操作所追求的理想条件。是我们推知单元操作能否进行和能进行到何中程度的依据，也是我们进行设备工艺知单元操作能否进行和能进行到何中程度的依据，也是我们进行设备工艺知单元操作能否进行和能进行到何中程度的依据，也是我们进行设备工艺知单元操作能否进行和能进行到何中程度的依据，也是我们进行设备工艺尺寸设计的理论依据。尺寸设计的理论依据。尺寸设计的理论依据。尺寸设计的理论依据。 4
13、 4、过程速率、过程速率、过程速率、过程速率物系处于非平衡状态，就必然发生使物系趋向于平衡的过程。但是以物系处于非平衡状态，就必然发生使物系趋向于平衡的过程。但是以物系处于非平衡状态，就必然发生使物系趋向于平衡的过程。但是以物系处于非平衡状态，就必然发生使物系趋向于平衡的过程。但是以什么样的速度趋向于平衡，这并不决定于平衡关系。而是决定于多种因素。什么样的速度趋向于平衡，这并不决定于平衡关系。而是决定于多种因素。什么样的速度趋向于平衡，这并不决定于平衡关系。而是决定于多种因素。什么样的速度趋向于平衡，这并不决定于平衡关系。而是决定于多种因素。一般我们用过程速率来表示：一般我们用过程速率来表示：一般我们用过程速率来表示：一般我们用过程速率来表示：过程速率过程速率过程速率过程速率=（过程推动力）（过程推动力）（过程推动力）（过程推动力）/ /（过程阻力）（过程阻力）（过程阻力）（过程阻力）对上述公式中的各因素对于不獤的过程有不同的理解。对上述公式中的各因素对于不獤的过程有不同的理解。对上述公式中的各因素对于不獤的过程有不同的理解。对上述公式中的各因素对于不獤的过程有不同的理解。如：传热的过
14、程推动力是温度差；过程阻力则主要是物质的传热能力。如：传热的过程推动力是温度差；过程阻力则主要是物质的传热能力。如：传热的过程推动力是温度差；过程阻力则主要是物质的传热能力。如：传热的过程推动力是温度差；过程阻力则主要是物质的传热能力。五、量纲一致性、单位一致性五、量纲一致性、单位一致性五、量纲一致性、单位一致性五、量纲一致性、单位一致性量纲就是物理量通过几个基本物理量的幂次方的乘积来表示量纲就是物理量通过几个基本物理量的幂次方的乘积来表示量纲就是物理量通过几个基本物理量的幂次方的乘积来表示量纲就是物理量通过几个基本物理量的幂次方的乘积来表示的关系。根据物理规律建立的理论公式，公式中的每一个符号都的关系。根据物理规律建立的理论公式，公式中的每一个符号都的关系。根据物理规律建立的理论公式，公式中的每一个符号都的关系。根据物理规律建立的理论公式，公式中的每一个符号都代表一个物理量，此方程式中各项的量纲必须一致（即量纲一致代表一个物理量，此方程式中各项的量纲必须一致（即量纲一致代表一个物理量，此方程式中各项的量纲必须一致（即量纲一致代表一个物理量，此方程式中各项的量纲必须一致（即量纲一致性）
15、。性）。性）。性）。单位一致性就是要求公式中使用各个物理量的单位必须是同单位一致性就是要求公式中使用各个物理量的单位必须是同单位一致性就是要求公式中使用各个物理量的单位必须是同单位一致性就是要求公式中使用各个物理量的单位必须是同一套单位制中的单位（要求使用国际单位制中的各个基本单位）。一套单位制中的单位（要求使用国际单位制中的各个基本单位）。一套单位制中的单位（要求使用国际单位制中的各个基本单位）。一套单位制中的单位（要求使用国际单位制中的各个基本单位）。1 1 流体流动流体流动流体流动流体流动处在液体和气体状态下的物体统称为流体。具有流动性、抗剪性和抗张处在液体和气体状态下的物体统称为流体。具有流动性、抗剪性和抗张处在液体和气体状态下的物体统称为流体。具有流动性、抗剪性和抗张处在液体和气体状态下的物体统称为流体。具有流动性、抗剪性和抗张能力很小，无固定形状，变形很容易。能力很小，无固定形状，变形很容易。能力很小，无固定形状，变形很容易。能力很小，无固定形状，变形很容易。流体是有大量彼此之间有一定间隙的分子组成，是个进行着杂乱无章运流体是有大量彼此之间有一定间隙的分子组成，是个进行着杂
16、乱无章运流体是有大量彼此之间有一定间隙的分子组成，是个进行着杂乱无章运流体是有大量彼此之间有一定间隙的分子组成，是个进行着杂乱无章运动的体系。动的体系。动的体系。动的体系。对一般工程问题我们不需要讨论单个分子的运动。而是将流体看成由无对一般工程问题我们不需要讨论单个分子的运动。而是将流体看成由无对一般工程问题我们不需要讨论单个分子的运动。而是将流体看成由无对一般工程问题我们不需要讨论单个分子的运动。而是将流体看成由无数个质点（或微团）所组成的一个连续介质。这就是我们所谓的连续性假设。数个质点（或微团）所组成的一个连续介质。这就是我们所谓的连续性假设。数个质点（或微团）所组成的一个连续介质。这就是我们所谓的连续性假设。数个质点（或微团）所组成的一个连续介质。这就是我们所谓的连续性假设。实践证明，在绝大部分情况下是成立的。实践证明，在绝大部分情况下是成立的。实践证明，在绝大部分情况下是成立的。实践证明，在绝大部分情况下是成立的。1.11.1流体的基本性质流体的基本性质流体的基本性质流体的基本性质一、流体的密度一、流体的密度一、流体的密度一、流体的密度单位体积的流体所具有的质量。单位体积的流
17、体所具有的质量。单位体积的流体所具有的质量。单位体积的流体所具有的质量。表达式：表达式：表达式：表达式：式中式中式中式中： mm流体的质量（流体的质量（流体的质量（流体的质量（kgkg）流体的体积（流体的体积（流体的体积（流体的体积（mm） 流体的密度（流体的密度（流体的密度（流体的密度（kgmkgm） 单位质量的流体所具有的体积称为比容。单位质量的流体所具有的体积称为比容。单位质量的流体所具有的体积称为比容。单位质量的流体所具有的体积称为比容。表达式：表达式：表达式：表达式：其单位为其单位为其单位为其单位为mmkgkg，数值上等于密度的倒数。，数值上等于密度的倒数。，数值上等于密度的倒数。，数值上等于密度的倒数。、液体的密度、液体的密度、液体的密度、液体的密度液体的密度随体积变化很小，一般忽略不计。液体的密度随体积变化很小，一般忽略不计。液体的密度随体积变化很小，一般忽略不计。液体的密度随体积变化很小，一般忽略不计。、气体的密度、气体的密度、气体的密度、气体的密度理想气体的密度医科根据理想气体方程得出：理想气体的密度医科根据理想气体方程得出：理想气体的密度医科根据理想气体方程得出：理
18、想气体的密度医科根据理想气体方程得出：、混合物的密度、混合物的密度、混合物的密度、混合物的密度液体混合物的平均密度：液体混合物的平均密度：液体混合物的平均密度：液体混合物的平均密度：混合气体的密度：混合气体的密度：混合气体的密度：混合气体的密度：二、流体的粘度二、流体的粘度二、流体的粘度二、流体的粘度在外力的作用下，流体内部各层之间产生相对运动。有相对运动在外力的作用下，流体内部各层之间产生相对运动。有相对运动在外力的作用下，流体内部各层之间产生相对运动。有相对运动在外力的作用下，流体内部各层之间产生相对运动。有相对运动则就有相互作用力，该作用力起到则就有相互作用力，该作用力起到则就有相互作用力，该作用力起到则就有相互作用力，该作用力起到“ “抗拒抗拒抗拒抗拒” ”相对运动的作用，此特性相对运动的作用，此特性相对运动的作用，此特性相对运动的作用，此特性就是流体的粘性。就是流体的粘性。就是流体的粘性。就是流体的粘性。衡量粘性大小的物理量是粘度，粘度越大，则流体的流动性就越衡量粘性大小的物理量是粘度，粘度越大，则流体的流动性就越衡量粘性大小的物理量是粘度，粘度越大，则流体的流动性就越衡量粘
19、性大小的物理量是粘度，粘度越大，则流体的流动性就越差。差。差。差。1 1）、牛顿粘性定律）、牛顿粘性定律）、牛顿粘性定律）、牛顿粘性定律如图所示：如图所示：如图所示：如图所示：实验证明：实验证明：实验证明：实验证明：F F引入比例系数引入比例系数引入比例系数引入比例系数 F=F=就是流体的粘度。就是流体的粘度。就是流体的粘度。就是流体的粘度。单位面积上的内摩擦力：单位面积上的内摩擦力：单位面积上的内摩擦力：单位面积上的内摩擦力：=22）、流体的粘度）、流体的粘度）、流体的粘度）、流体的粘度根据上式可以看出：流体粘度的物理含义是：使流体产生单位根据上式可以看出：流体粘度的物理含义是：使流体产生单位根据上式可以看出：流体粘度的物理含义是：使流体产生单位根据上式可以看出：流体粘度的物理含义是：使流体产生单位速度梯度所需要的内摩擦力（剪应力）。单位：速度梯度所需要的内摩擦力（剪应力）。单位：速度梯度所需要的内摩擦力（剪应力）。单位：速度梯度所需要的内摩擦力（剪应力）。单位：PaSPaS（SISI制）制）制）制）1 1厘泊（厘泊（厘泊（厘泊（CPCP）=10=102 2泊（泊（泊（泊（P P）=
20、10=10-3-3PasPas运动粘度的概念运动粘度的概念运动粘度的概念运动粘度的概念一般使用的是动力粘度。一般使用的是动力粘度。一般使用的是动力粘度。一般使用的是动力粘度。1.21.2流体静力学流体静力学流体静力学流体静力学流体静力学主要是研究流体在外力（重力和压力）的作用流体静力学主要是研究流体在外力（重力和压力）的作用流体静力学主要是研究流体在外力（重力和压力）的作用流体静力学主要是研究流体在外力（重力和压力）的作用 下，下，下，下，流流流流 体处于平衡状态的规律。体处于平衡状态的规律。体处于平衡状态的规律。体处于平衡状态的规律。垂直作用于单位面积上的压力称为流体的静压强，简称为压强。垂直作用于单位面积上的压力称为流体的静压强，简称为压强。垂直作用于单位面积上的压力称为流体的静压强，简称为压强。垂直作用于单位面积上的压力称为流体的静压强，简称为压强。表达式：表达式：表达式：表达式：式中：式中：式中：式中：p p流体的静电压（流体的静电压（流体的静电压（流体的静电压（NmNm即即即即PaPa）；）；）；）；P P垂直作用于流体表面的压力（垂直作用于流体表面的压力（垂直作用于流体表面
21、的压力（垂直作用于流体表面的压力（N N）；）；）；）；A A作用的面积（作用的面积（作用的面积（作用的面积（mm）。）。）。）。常用的压强单位一般还有常用的压强单位一般还有常用的压强单位一般还有常用的压强单位一般还有atmatm（标准大气压）、（标准大气压）、（标准大气压）、（标准大气压）、mmHgmmHg（毫米（毫米（毫米（毫米汞柱）、汞柱）、汞柱）、汞柱）、atat（工程大气压）等。（工程大气压）等。（工程大气压）等。（工程大气压）等。1atm=760mmHg=10.33mH1atm=760mmHg=10.33mH2 2OO；1at=735.6mmHg=10mH1at=735.6mmHg=10mH2 2OO。2 2、压强的表达基准、压强的表达基准、压强的表达基准、压强的表达基准1 1）、表压）、表压）、表压）、表压2 2）、绝对压强）、绝对压强）、绝对压强）、绝对压强3 3）、真空度）、真空度）、真空度）、真空度三者的关系如下图：三者的关系如下图：三者的关系如下图：三者的关系如下图：二、流体静力学基本方程二、流体静力学基本方程二、流体静力学基本方程二、流体静力学基本方程1 1、基
22、本方程的推导、基本方程的推导、基本方程的推导、基本方程的推导如图所示：如图所示：如图所示：如图所示：平面平面平面平面A A的面积为的面积为的面积为的面积为A A离液面的深度为离液面的深度为离液面的深度为离液面的深度为Z Z外压为外压为外压为外压为P P0 0则则则则A A上的压强上的压强上的压强上的压强P PA A为：为：为：为：P PA A=P=P0 0+gZ+gZ具体推导过程略。具体推导过程略。具体推导过程略。具体推导过程略。2 2、基本方程的应用、基本方程的应用、基本方程的应用、基本方程的应用P=PP=PA A-P-P0 0= =gg Z Z三、基本方程的应用三、基本方程的应用三、基本方程的应用三、基本方程的应用1 1、测量压强与压强差、测量压强与压强差、测量压强与压强差、测量压强与压强差2 2、液位的测量、液位的测量、液位的测量、液位的测量3 3、液封高度的计算、液封高度的计算、液封高度的计算、液封高度的计算1.31.3管内流动的守恒原理管内流动的守恒原理管内流动的守恒原理管内流动的守恒原理流体流动是化工生产的普遍现象，它应当遵守质量守恒、机械能流体流动是化工生产的普遍现象，它
23、应当遵守质量守恒、机械能流体流动是化工生产的普遍现象，它应当遵守质量守恒、机械能流体流动是化工生产的普遍现象，它应当遵守质量守恒、机械能守恒原理。守恒原理。守恒原理。守恒原理。一、流量和流速一、流量和流速一、流量和流速一、流量和流速1 1、流量、流量、流量、流量单位时间内通过管道任一截面的流体的量为流体的流量。单位时间内通过管道任一截面的流体的量为流体的流量。单位时间内通过管道任一截面的流体的量为流体的流量。单位时间内通过管道任一截面的流体的量为流体的流量。按照按照按照按照“ “量量量量” ”的单位不同，可分为：体积流量和质量流量。的单位不同，可分为：体积流量和质量流量。的单位不同，可分为：体积流量和质量流量。的单位不同，可分为：体积流量和质量流量。体积流量：体积流量：体积流量：体积流量：V VS S（mm3 3/S/S或或或或mm3 3/h/h）质量流量：质量流量：质量流量：质量流量：w ws s（kg/skg/s或或或或kg/hkg/h）V VS S= =w ws s22、流速、流速、流速、流速单位时间内流体在流动方向上通过的距离，为流速。用单位时间内流体在流动方向上通过的距离，为
24、流速。用单位时间内流体在流动方向上通过的距离，为流速。用单位时间内流体在流动方向上通过的距离，为流速。用u u表示。表示。表示。表示。uAuA=Vs=VsuAuA=w ws s例题例题例题例题 ：见课本：见课本：见课本：见课本P29P29 二、质量守恒与连续性方程二、质量守恒与连续性方程二、质量守恒与连续性方程二、质量守恒与连续性方程在流动系统中，若流体在各个截面上的流速、密度、压强等只随位置改变，在流动系统中，若流体在各个截面上的流速、密度、压强等只随位置改变，在流动系统中，若流体在各个截面上的流速、密度、压强等只随位置改变，在流动系统中，若流体在各个截面上的流速、密度、压强等只随位置改变，而不随时间改变，则我们称为定态流动。而不随时间改变，则我们称为定态流动。而不随时间改变，则我们称为定态流动。而不随时间改变，则我们称为定态流动。流体在定态流动时，遵循连续性方程。流体在定态流动时，遵循连续性方程。流体在定态流动时，遵循连续性方程。流体在定态流动时，遵循连续性方程。2-22-21-11-1WsWs11WsWs2 2如上图所示：如上图所示：如上图所示：如上图所示：根据质量守恒定律，有：
25、根据质量守恒定律，有：根据质量守恒定律，有：根据质量守恒定律，有：WsWs1 1=Ws=Ws2 2而而而而WsWs1 1=u=u1 1AA1 111WsWs2 2=u=u2 2AA2 22 2AA1 1=d=d1 12 2/4A/4A2 2=d=d2 22 2/4/4 代入有：代入有：代入有：代入有： u u1 1/u/u2 2=d=d2 22 2/d/d1 12 2 ， 此式即为连续性方程。此式即为连续性方程。此式即为连续性方程。此式即为连续性方程。三、能量守恒与柏努利方程三、能量守恒与柏努利方程三、能量守恒与柏努利方程三、能量守恒与柏努利方程流体在做定态流动时，根据能量守恒定律，对任意截面进行能量衡算。流体在做定态流动时，根据能量守恒定律，对任意截面进行能量衡算。流体在做定态流动时，根据能量守恒定律，对任意截面进行能量衡算。流体在做定态流动时，根据能量守恒定律，对任意截面进行能量衡算。1 1、定态流动时的总能量衡算、定态流动时的总能量衡算、定态流动时的总能量衡算、定态流动时的总能量衡算A A、内能、内能、内能、内能物质内部能量的总和，用物质内部能量的总和，用物质内部能量的总和，用物
26、质内部能量的总和，用U U表示。单位是表示。单位是表示。单位是表示。单位是:kJ/kg:kJ/kgB B、位能、位能、位能、位能物体因受重力作用，在不同的高度所具有的能量。物体因受重力作用，在不同的高度所具有的能量。物体因受重力作用，在不同的高度所具有的能量。物体因受重力作用，在不同的高度所具有的能量。m.g.z(kJm.g.z(kJ/kg)/kg)C C、动能、动能、动能、动能物体因运动而具有的能量。物体因运动而具有的能量。物体因运动而具有的能量。物体因运动而具有的能量。mumu2 2/2/2D D、静压能、静压能、静压能、静压能流体的静压强是推动流体流动的动力，即静压强对流体做功。流体的静压强是推动流体流动的动力，即静压强对流体做功。流体的静压强是推动流体流动的动力，即静压强对流体做功。流体的静压强是推动流体流动的动力，即静压强对流体做功。pVspVs（kJ/kgkJ/kg）E E、热、热、热、热流体温度变化，而带来的热能的变化，被加热则为为正，被冷却则为负。流体温度变化，而带来的热能的变化，被加热则为为正，被冷却则为负。流体温度变化，而带来的热能的变化，被加热则为为正，被冷却则为
27、负。流体温度变化，而带来的热能的变化，被加热则为为正，被冷却则为负。用用用用QQ来表示。（来表示。（来表示。（来表示。（kJ/kgkJ/kg）F F、功、功、功、功流体流动获得机械能为正（用流体流动获得机械能为正（用流体流动获得机械能为正（用流体流动获得机械能为正（用WWe e来表示）；流体损失机械能为负来表示）；流体损失机械能为负来表示）；流体损失机械能为负来表示）；流体损失机械能为负( (用用用用HHf f表示表示表示表示) )。 2 2、定态流动时的机械能衡算和柏努利方程、定态流动时的机械能衡算和柏努利方程、定态流动时的机械能衡算和柏努利方程、定态流动时的机械能衡算和柏努利方程如前图：对如前图：对如前图：对如前图：对1-11-1和和和和2-22-2截面进行能量衡算。截面进行能量衡算。截面进行能量衡算。截面进行能量衡算。上式中：若物质的内能无变化，则上式中：若物质的内能无变化，则上式中：若物质的内能无变化，则上式中：若物质的内能无变化，则U U1 1=U=U2 2pVpVs s= =pwpws s/上式若以上式若以上式若以上式若以1kg1kg流体为衡算对象，则有：流体为衡算对象，则
28、有：流体为衡算对象，则有：流体为衡算对象，则有：3 3、关于柏努利方程的讨论、关于柏努利方程的讨论、关于柏努利方程的讨论、关于柏努利方程的讨论见课本见课本见课本见课本P36P36（略）（略）（略）（略）4 4、柏努利方程的应用、柏努利方程的应用、柏努利方程的应用、柏努利方程的应用 例例例例11：见课本：见课本：见课本：见课本P37P37例例例例22：见课本：见课本：见课本：见课本P38P38例例例例33：见课本：见课本：见课本：见课本P39P391.41.4流体流动现象流体流动现象流体流动现象流体流动现象一、流体流动类型一、流体流动类型一、流体流动类型一、流体流动类型1 1、雷诺实验、雷诺实验、雷诺实验、雷诺实验18831883年雷诺通过实验揭示了流体流动有两中不同的流动类型：年雷诺通过实验揭示了流体流动有两中不同的流动类型：年雷诺通过实验揭示了流体流动有两中不同的流动类型：年雷诺通过实验揭示了流体流动有两中不同的流动类型：层流和湍流。层流和湍流。层流和湍流。层流和湍流。2 2、两种流动形态、两种流动形态、两种流动形态、两种流动形态层流和湍流层流和湍流层流和湍流层流和湍流3 3、雷诺准
29、数、雷诺准数、雷诺准数、雷诺准数在雷诺实验中，还发现流体以何种流动形态流动，与管道直径在雷诺实验中，还发现流体以何种流动形态流动，与管道直径在雷诺实验中，还发现流体以何种流动形态流动，与管道直径在雷诺实验中，还发现流体以何种流动形态流动，与管道直径d d、流体密度、流体密度、流体密度、流体密度 、流体粘度、流体粘度、流体粘度、流体粘度 和流速和流速和流速和流速u u有关。有关。有关。有关。将四个参数构成数群：将四个参数构成数群：将四个参数构成数群：将四个参数构成数群：式中式中式中式中ReRe为雷诺准数（简称雷诺数）。为雷诺准数（简称雷诺数）。为雷诺准数（简称雷诺数）。为雷诺准数（简称雷诺数）。实验证明：实验证明：实验证明：实验证明：Re2000Re2000为层流；为层流；为层流；为层流；2000Re40002000Re4000为过渡流态；为过渡流态；为过渡流态；为过渡流态；Re4000Re4000为湍流。为湍流。为湍流。为湍流。二、层流与湍流二、层流与湍流二、层流与湍流二、层流与湍流1 1、流体质点的区别、流体质点的区别、流体质点的区别、流体质点的区别层流时，流体的质点是沿着管轴进行规
30、则平行分层运动、质点层流时，流体的质点是沿着管轴进行规则平行分层运动、质点层流时，流体的质点是沿着管轴进行规则平行分层运动、质点层流时，流体的质点是沿着管轴进行规则平行分层运动、质点之间既不碰撞，也不相互混合。之间既不碰撞，也不相互混合。之间既不碰撞，也不相互混合。之间既不碰撞，也不相互混合。湍流时，流体的质点是作不规则的杂乱的运动、质点之间有碰湍流时，流体的质点是作不规则的杂乱的运动、质点之间有碰湍流时，流体的质点是作不规则的杂乱的运动、质点之间有碰湍流时，流体的质点是作不规则的杂乱的运动、质点之间有碰撞，也相互混合，从而产生大大小小的旋涡。撞，也相互混合，从而产生大大小小的旋涡。撞，也相互混合，从而产生大大小小的旋涡。撞，也相互混合，从而产生大大小小的旋涡。2 2、速度分布、速度分布、速度分布、速度分布A A、层流时的速度分布、层流时的速度分布、层流时的速度分布、层流时的速度分布式中：式中：式中：式中：u u为平均流速为平均流速为平均流速为平均流速umaxumax为最大流速为最大流速为最大流速为最大流速流速分布如图。流速分布如图。流速分布如图。流速分布如图。2 2、湍流时的速度分布
31、、湍流时的速度分布、湍流时的速度分布、湍流时的速度分布湍流时的速度分布与湍流时的速度分布与湍流时的速度分布与湍流时的速度分布与ReRe数的大小有关。数的大小有关。数的大小有关。数的大小有关。如图。如图。如图。如图。的值与的值与的值与的值与ReRe数有关。数有关。数有关。数有关。具体见课本具体见课本具体见课本具体见课本P45P45页关联图。页关联图。页关联图。页关联图。三、流体边界层三、流体边界层三、流体边界层三、流体边界层板面附近流速变化大（存在较大的速度梯度）的区域称为板面附近流速变化大（存在较大的速度梯度）的区域称为板面附近流速变化大（存在较大的速度梯度）的区域称为板面附近流速变化大（存在较大的速度梯度）的区域称为流动边界层。从平板前流动边界层。从平板前流动边界层。从平板前流动边界层。从平板前缘开始一段长度内，边缘开始一段长度内，边缘开始一段长度内，边缘开始一段长度内，边界层界层界层界层总是处于滞流状态，总是处于滞流状态，总是处于滞流状态，总是处于滞流状态，称为滞流边界层。称为滞流边界层。称为滞流边界层。称为滞流边界层。 1.51.5阻力损失阻力损失阻力损失阻力损失流体在管道中流动
32、，由于受到阻力的作用，必然要克服阻力而做功，流体在管道中流动，由于受到阻力的作用，必然要克服阻力而做功，流体在管道中流动，由于受到阻力的作用，必然要克服阻力而做功，流体在管道中流动，由于受到阻力的作用，必然要克服阻力而做功，对流体而言就是能量损失。根据阻力产生部位的不同，可以分为直管阻力对流体而言就是能量损失。根据阻力产生部位的不同，可以分为直管阻力对流体而言就是能量损失。根据阻力产生部位的不同，可以分为直管阻力对流体而言就是能量损失。根据阻力产生部位的不同，可以分为直管阻力和局部阻力。直管阻力是流体流经一定管径的直管时，由于流体的内摩擦和局部阻力。直管阻力是流体流经一定管径的直管时，由于流体的内摩擦和局部阻力。直管阻力是流体流经一定管径的直管时，由于流体的内摩擦和局部阻力。直管阻力是流体流经一定管径的直管时，由于流体的内摩擦力（即粘性力）而产生的阻力。局部阻力主要是由于体流经管路中管件、力（即粘性力）而产生的阻力。局部阻力主要是由于体流经管路中管件、力（即粘性力）而产生的阻力。局部阻力主要是由于体流经管路中管件、力（即粘性力）而产生的阻力。局部阻力主要是由于体流经管路中管件、阀门及管
33、截面形状和尺寸突然扩大和缩小等局部地方引起流体边界层分离阀门及管截面形状和尺寸突然扩大和缩小等局部地方引起流体边界层分离阀门及管截面形状和尺寸突然扩大和缩小等局部地方引起流体边界层分离阀门及管截面形状和尺寸突然扩大和缩小等局部地方引起流体边界层分离造成的阻力。造成的阻力。造成的阻力。造成的阻力。一、化工管路一、化工管路一、化工管路一、化工管路化工管路设计是化工设计的重点工作之一，而化工管路由两部分组成：化工管路设计是化工设计的重点工作之一，而化工管路由两部分组成：化工管路设计是化工设计的重点工作之一，而化工管路由两部分组成：化工管路设计是化工设计的重点工作之一，而化工管路由两部分组成：直管和管件。直管和管件。直管和管件。直管和管件。1 1、直管（管子）、直管（管子）、直管（管子）、直管（管子）直管有以下几种材料的：直管有以下几种材料的：直管有以下几种材料的：直管有以下几种材料的：A A、钢管（包括无缝钢管、有缝钢管）、钢管（包括无缝钢管、有缝钢管）、钢管（包括无缝钢管、有缝钢管）、钢管（包括无缝钢管、有缝钢管）B B、铸铁管、铸铁管、铸铁管、铸铁管C C、有色金属管（包括铜管、铝管、铅
34、管等）、有色金属管（包括铜管、铝管、铅管等）、有色金属管（包括铜管、铝管、铅管等）、有色金属管（包括铜管、铝管、铅管等）D D、非金属材料、非金属材料、非金属材料、非金属材料管（包括陶瓷管、玻璃管、橡胶管、塑料管等）管（包括陶瓷管、玻璃管、橡胶管、塑料管等）管（包括陶瓷管、玻璃管、橡胶管、塑料管等）管（包括陶瓷管、玻璃管、橡胶管、塑料管等） 2 2、管件、管件、管件、管件要将管子连接成管路，必须使用各种管件，是管路延长、转向或要将管子连接成管路，必须使用各种管件，是管路延长、转向或要将管子连接成管路，必须使用各种管件，是管路延长、转向或要将管子连接成管路，必须使用各种管件，是管路延长、转向或分（合流）等。分（合流）等。分（合流）等。分（合流）等。A A、改变管路流向的、改变管路流向的、改变管路流向的、改变管路流向的B B、形成支路的、形成支路的、形成支路的、形成支路的C C、改变管路直径的、改变管路直径的、改变管路直径的、改变管路直径的D D、连接管路的、连接管路的、连接管路的、连接管路的E E、控制流体流量的、控制流体流量的、控制流体流量的、控制流体流量的3 3、阀门、阀门、阀门、阀
35、门A A、截止阀、截止阀、截止阀、截止阀B B、闸阀、闸阀、闸阀、闸阀C C、节流阀、节流阀、节流阀、节流阀D D、止回阀、止回阀、止回阀、止回阀E E、旋塞（考克）、旋塞（考克）、旋塞（考克）、旋塞（考克）二、流体在直管中的阻力损失计算二、流体在直管中的阻力损失计算二、流体在直管中的阻力损失计算二、流体在直管中的阻力损失计算流体的阻力损失包含了两项：流体的阻力损失包含了两项：流体的阻力损失包含了两项：流体的阻力损失包含了两项：h hf f和和和和hhf f。其中：其中：其中：其中：h hf f为直管阻力损失。为直管阻力损失。为直管阻力损失。为直管阻力损失。1 1、直管阻力计算的通式、直管阻力计算的通式、直管阻力计算的通式、直管阻力计算的通式如图：所示为一水平直管如图：所示为一水平直管如图：所示为一水平直管如图：所示为一水平直管内流体作定态流动。在内流体作定态流动。在内流体作定态流动。在内流体作定态流动。在1-11-1和和和和2-22-2截面间进行衡算。截面间进行衡算。截面间进行衡算。截面间进行衡算。因为管路中无局部阻力产生的管件。同时因为管路中无局部阻力产生的管件。同时因为管路中无局
36、部阻力产生的管件。同时因为管路中无局部阻力产生的管件。同时Z Z1 1=Z=Z2 2；u u1 1=u=u2 2则可以列出柏努利方程如下：则可以列出柏努利方程如下：则可以列出柏努利方程如下：则可以列出柏努利方程如下：可以简化成：可以简化成：可以简化成：可以简化成：分析在直径为分析在直径为分析在直径为分析在直径为d d、长度为、长度为、长度为、长度为l l的直管中的阻力大小：的直管中的阻力大小：的直管中的阻力大小：的直管中的阻力大小：推动力推动力推动力推动力P=PP=P1 1-P-P2 2= =（p p1 1-p-p2 2）A A而而而而阻力阻力阻力阻力由于处于力的平衡状态：由于处于力的平衡状态：由于处于力的平衡状态：由于处于力的平衡状态： P=FP=F有：有：有：有：有：有：有：有： 在式两边分别乘以有：在式两边分别乘以有：在式两边分别乘以有：在式两边分别乘以有：令，则：令，则：令，则：令，则：上式为计算直管阻力的范宁公式。上式为计算直管阻力的范宁公式。上式为计算直管阻力的范宁公式。上式为计算直管阻力的范宁公式。上式中上式中上式中上式中 称为摩擦系数，摩擦应力称为摩擦系数，摩擦应力称为
37、摩擦系数，摩擦应力称为摩擦系数，摩擦应力 与流体流动类型有关，因此与流体流动类型有关，因此与流体流动类型有关，因此与流体流动类型有关，因此 也因流体也因流体也因流体也因流体不同的流动类型而变化。不同的流动类型而变化。不同的流动类型而变化。不同的流动类型而变化。（1 1）层流时：）层流时：）层流时：）层流时： ； 只与只与只与只与ReRe值有关，和管壁粗糙度无关；值有关，和管壁粗糙度无关；值有关，和管壁粗糙度无关；值有关，和管壁粗糙度无关；（2 2）湍流时的）湍流时的）湍流时的）湍流时的 与与与与ReRe值和相对粗糙度（值和相对粗糙度（值和相对粗糙度（值和相对粗糙度（/d/d）有关，具体数据在关联）有关，具体数据在关联）有关，具体数据在关联）有关，具体数据在关联图中查取（图见图中查取（图见图中查取（图见图中查取（图见P62P62，粗糙度，粗糙度，粗糙度，粗糙度 见见见见P55P55表格）。表格）。表格）。表格）。2 2、非圆形管道的当量直径、非圆形管道的当量直径、非圆形管道的当量直径、非圆形管道的当量直径在化工生产中经常会遇到非圆形管道或者设备。在化工生产中经常会遇到非圆形管道或者设备。
38、在化工生产中经常会遇到非圆形管道或者设备。在化工生产中经常会遇到非圆形管道或者设备。当量直径当量直径当量直径当量直径dede是水力半径的是水力半径的是水力半径的是水力半径的4 4倍。倍。倍。倍。de=4rHde=4rH三、流体流动的局部阻力损失计算三、流体流动的局部阻力损失计算三、流体流动的局部阻力损失计算三、流体流动的局部阻力损失计算流体在管路中流动，在管件处由于流速、方向的改变，使流体受到的阻流体在管路中流动，在管件处由于流速、方向的改变，使流体受到的阻流体在管路中流动，在管件处由于流速、方向的改变，使流体受到的阻流体在管路中流动，在管件处由于流速、方向的改变，使流体受到的阻力损失，为局部阻力损失。表示为力损失，为局部阻力损失。表示为力损失，为局部阻力损失。表示为力损失，为局部阻力损失。表示为hfhf1 1、阻力系数法、阻力系数法、阻力系数法、阻力系数法克服局部阻力所引起的能量损失，可以表示为动能的倍数，克服局部阻力所引起的能量损失，可以表示为动能的倍数，克服局部阻力所引起的能量损失，可以表示为动能的倍数，克服局部阻力所引起的能量损失，可以表示为动能的倍数，即：即：即：即：或：或：
39、或：或：式中式中式中式中 称为局部阻力系数。称为局部阻力系数。称为局部阻力系数。称为局部阻力系数。关于关于关于关于 的讨论：的讨论：的讨论：的讨论：（1 1）、突然扩大或突然缩小，式中的流速）、突然扩大或突然缩小，式中的流速）、突然扩大或突然缩小，式中的流速）、突然扩大或突然缩小，式中的流速u u应该以小截面处的流速为准，根应该以小截面处的流速为准，根应该以小截面处的流速为准，根应该以小截面处的流速为准，根据小管与大管的截面积之比，在图中查取（图见据小管与大管的截面积之比，在图中查取（图见据小管与大管的截面积之比，在图中查取（图见据小管与大管的截面积之比，在图中查取（图见P67P67）。）。）。）。（2 2）、进口与出口，流体从容器中流出，或流入容器中，可按照大截面积与）、进口与出口，流体从容器中流出，或流入容器中，可按照大截面积与）、进口与出口，流体从容器中流出，或流入容器中，可按照大截面积与）、进口与出口，流体从容器中流出，或流入容器中，可按照大截面积与小截面积之比为小截面积之比为小截面积之比为小截面积之比为1 1或为或为或为或为0 0来计算（流速来计算（流速来计算（流速来计算（流
40、速u u与前面相同，与前面相同，与前面相同，与前面相同，P67P67图）。图）。图）。图）。（3 3）流体从管子直接排入管外空间时，管口内侧截面上的压强应取与管外压）流体从管子直接排入管外空间时，管口内侧截面上的压强应取与管外压）流体从管子直接排入管外空间时，管口内侧截面上的压强应取与管外压）流体从管子直接排入管外空间时，管口内侧截面上的压强应取与管外压强相等，同时此处流体还具有动能，故出口阻力损失不应该计算在内！强相等，同时此处流体还具有动能，故出口阻力损失不应该计算在内！强相等，同时此处流体还具有动能，故出口阻力损失不应该计算在内！强相等，同时此处流体还具有动能，故出口阻力损失不应该计算在内！（4 4）其他）其他）其他）其他 数据可以在数据可以在数据可以在数据可以在P68P68的表中查取。的表中查取。的表中查取。的表中查取。2 2、当量长度法、当量长度法、当量长度法、当量长度法流体流经管件或阀门时造成的阻力损失可以折合成相当于流体流过相同流体流经管件或阀门时造成的阻力损失可以折合成相当于流体流过相同流体流经管件或阀门时造成的阻力损失可以折合成相当于流体流过相同流体流经管件或阀门时造
41、成的阻力损失可以折合成相当于流体流过相同直径、长度为直径、长度为直径、长度为直径、长度为le le的直管阻力损失，即可以采用直管阻力计算公式计算：的直管阻力损失，即可以采用直管阻力计算公式计算：的直管阻力损失，即可以采用直管阻力计算公式计算：的直管阻力损失，即可以采用直管阻力计算公式计算：式中式中式中式中le le为当量长度，由实验测得，单位为为当量长度，由实验测得，单位为为当量长度，由实验测得，单位为为当量长度，由实验测得，单位为mm。我们在常见的数据手册中查。我们在常见的数据手册中查。我们在常见的数据手册中查。我们在常见的数据手册中查到的通常是到的通常是到的通常是到的通常是le/dle/d，表示管道直径的多少倍，常见管件的数据见表（，表示管道直径的多少倍，常见管件的数据见表（，表示管道直径的多少倍，常见管件的数据见表（，表示管道直径的多少倍，常见管件的数据见表（P68P68）3 3、总的阻力损失、总的阻力损失、总的阻力损失、总的阻力损失管路的总能量损失，又称为总阻力损失，包括所有直管阻力和所有局部管路的总能量损失，又称为总阻力损失，包括所有直管阻力和所有局部管路的总能量损失，又称为
42、总阻力损失，包括所有直管阻力和所有局部管路的总能量损失，又称为总阻力损失，包括所有直管阻力和所有局部阻力。等径管路的总阻力损失计算式为：阻力。等径管路的总阻力损失计算式为：阻力。等径管路的总阻力损失计算式为：阻力。等径管路的总阻力损失计算式为：或者：或者：或者：或者： （式中：；）（式中：；）（式中：；）（式中：；）1.61.6、管路计算、管路计算、管路计算、管路计算一、简单管路和复杂管路一、简单管路和复杂管路一、简单管路和复杂管路一、简单管路和复杂管路1 1、简单管路、简单管路、简单管路、简单管路全部流体从入口到出口在一根管道中，并无分支的连续流动。全部流体从入口到出口在一根管道中，并无分支的连续流动。全部流体从入口到出口在一根管道中，并无分支的连续流动。全部流体从入口到出口在一根管道中，并无分支的连续流动。为简单管路。为简单管路。为简单管路。为简单管路。（1 1）等径管路）等径管路）等径管路）等径管路是最简单的一种管路，它的阻力损失的计算也是最简单的。是最简单的一种管路，它的阻力损失的计算也是最简单的。是最简单的一种管路，它的阻力损失的计算也是最简单的。是最简单的一种管路，它的阻力
43、损失的计算也是最简单的。（2 2）串联管路）串联管路）串联管路）串联管路总阻力损失是各直管总阻力损失是各直管总阻力损失是各直管总阻力损失是各直管阻力损失和各局部阻力损失的总和。（如图）阻力损失和各局部阻力损失的总和。（如图）阻力损失和各局部阻力损失的总和。（如图）阻力损失和各局部阻力损失的总和。（如图）2 2、复杂管路、复杂管路、复杂管路、复杂管路（1 1）并联管路）并联管路）并联管路）并联管路如图所示：为并联管路。如图所示：为并联管路。如图所示：为并联管路。如图所示：为并联管路。Vs=VsVs=Vs1 1+Vs+Vs2 2+Vs+Vs3 3（2 2）分支管路）分支管路）分支管路）分支管路如图所示：为分支管路。如图所示：为分支管路。如图所示：为分支管路。如图所示：为分支管路。注意：流量关系、主管的阻力损失关系注意：流量关系、主管的阻力损失关系注意：流量关系、主管的阻力损失关系注意：流量关系、主管的阻力损失关系（3 3）汇总管路）汇总管路）汇总管路）汇总管路如图所示为汇总管路。如图所示为汇总管路。如图所示为汇总管路。如图所示为汇总管路。二、简单管路计算二、简单管路计算二、简单管路计算二、
44、简单管路计算此类管路计算机中常遇到的问题归纳起来，主要有以下三种情此类管路计算机中常遇到的问题归纳起来，主要有以下三种情此类管路计算机中常遇到的问题归纳起来，主要有以下三种情此类管路计算机中常遇到的问题归纳起来，主要有以下三种情况：况：况：况：1 1、已经规定出管径、管长、管件和流体的流速，求流体流过、已经规定出管径、管长、管件和流体的流速，求流体流过、已经规定出管径、管长、管件和流体的流速，求流体流过、已经规定出管径、管长、管件和流体的流速，求流体流过此管路的阻力损失。依据计算结果选择流体输送机械。此管路的阻力损失。依据计算结果选择流体输送机械。此管路的阻力损失。依据计算结果选择流体输送机械。此管路的阻力损失。依据计算结果选择流体输送机械。根据：根据：根据：根据：计算出：计算出：计算出：计算出：再计算输送机械的功率消耗。（注意：的单位是再计算输送机械的功率消耗。（注意：的单位是再计算输送机械的功率消耗。（注意：的单位是再计算输送机械的功率消耗。（注意：的单位是J/kgJ/kg，功，功，功，功率消耗的单位是率消耗的单位是率消耗的单位是率消耗的单位是J/sJ/s）。）。）。）。2 2、已
45、经规定出管径、管长、管件和允许的阻力损失，求管路、已经规定出管径、管长、管件和允许的阻力损失，求管路、已经规定出管径、管长、管件和允许的阻力损失，求管路、已经规定出管径、管长、管件和允许的阻力损失，求管路的输送能力。的输送能力。的输送能力。的输送能力。3 3、已经管长、管件、允许的阻力损失和需要的流量，求管径。、已经管长、管件、允许的阻力损失和需要的流量，求管径。、已经管长、管件、允许的阻力损失和需要的流量，求管径。、已经管长、管件、允许的阻力损失和需要的流量，求管径。本计算机一般采用试差的办法进行计算！即先假设一个本计算机一般采用试差的办法进行计算！即先假设一个本计算机一般采用试差的办法进行计算！即先假设一个本计算机一般采用试差的办法进行计算！即先假设一个 ，根，根，根，根据这个管径进行计算。据这个管径进行计算。据这个管径进行计算。据这个管径进行计算。 例：管路的总长度（例：管路的总长度（例：管路的总长度（例：管路的总长度（）为）为）为）为100m100m，要求水在钢管中的流量，要求水在钢管中的流量，要求水在钢管中的流量，要求水在钢管中的流量为为为为27m27m3 3/h/h，输送过
46、程允许的压头损失为，输送过程允许的压头损失为，输送过程允许的压头损失为，输送过程允许的压头损失为4mH4mH2 2OO，试确定管路直径。，试确定管路直径。，试确定管路直径。，试确定管路直径。及及及及 所以有：所以有：所以有：所以有：1.71.7流量测量流量测量流量测量流量测量测量流体的流量和流速，无论是在化工生产的操作还是在化工实测量流体的流量和流速，无论是在化工生产的操作还是在化工实测量流体的流量和流速，无论是在化工生产的操作还是在化工实测量流体的流量和流速，无论是在化工生产的操作还是在化工实验中都有很重要的作用。验中都有很重要的作用。验中都有很重要的作用。验中都有很重要的作用。测量原理：本节讲述的几种都是基于流体动力学原理的。测量原理：本节讲述的几种都是基于流体动力学原理的。测量原理：本节讲述的几种都是基于流体动力学原理的。测量原理：本节讲述的几种都是基于流体动力学原理的。一、毕托管测速计一、毕托管测速计一、毕托管测速计一、毕托管测速计1 1、结构、结构、结构、结构如图所示为毕托管的结如图所示为毕托管的结如图所示为毕托管的结如图所示为毕托管的结构示意图。构示意图。构示意图。构示意图
47、。毕托管是由内外两层套毕托管是由内外两层套毕托管是由内外两层套毕托管是由内外两层套管组成。其中内管和外管在管组成。其中内管和外管在管组成。其中内管和外管在管组成。其中内管和外管在图示图示图示图示A A、B B点处开两个测量孔，点处开两个测量孔，点处开两个测量孔，点处开两个测量孔，下接下接下接下接U U形压差计。形压差计。形压差计。形压差计。 2 2、原理、原理、原理、原理A A、B B两点的冲压：两点的冲压：两点的冲压：两点的冲压：A A、B B两点之间的压差（冲压）两点之间的压差（冲压）两点之间的压差（冲压）两点之间的压差（冲压）则：则：则：则：3 3、毕托管的安装、毕托管的安装、毕托管的安装、毕托管的安装（1 1）直管长度要达到）直管长度要达到）直管长度要达到）直管长度要达到100d100d。（2 2）毕托管与直管的轴线要重合。）毕托管与直管的轴线要重合。）毕托管与直管的轴线要重合。）毕托管与直管的轴线要重合。（3 3）毕托管的直径要）毕托管的直径要）毕托管的直径要）毕托管的直径要d/50d/50。二、孔板流量计二、孔板流量计二、孔板流量计二、孔板流量计1 1、结构、结构、结构、结
48、构如图：所示为孔板流量计如图：所示为孔板流量计如图：所示为孔板流量计如图：所示为孔板流量计的结构示意图。的结构示意图。的结构示意图。的结构示意图。主要是一个标准孔板和一主要是一个标准孔板和一主要是一个标准孔板和一主要是一个标准孔板和一个个个个U U形压差计组成。形压差计组成。形压差计组成。形压差计组成。2 2、工作原理、工作原理、工作原理、工作原理通过孔板将流体的流速改变，不考虑阻力损失，列出动力学方程：通过孔板将流体的流速改变，不考虑阻力损失，列出动力学方程：通过孔板将流体的流速改变，不考虑阻力损失，列出动力学方程：通过孔板将流体的流速改变，不考虑阻力损失，列出动力学方程：根据连续性方程有：根据连续性方程有：根据连续性方程有：根据连续性方程有：有：有：有：有：考虑到阻力损失和考虑到阻力损失和考虑到阻力损失和考虑到阻力损失和U U形压差计测量点位置的因素，引入校正系形压差计测量点位置的因素，引入校正系形压差计测量点位置的因素，引入校正系形压差计测量点位置的因素，引入校正系数。数。数。数。C C1 1和和和和C C2 2，有：，有：，有：，有：令：令：令：令：C C0 0= =则有：则有
49、：则有：则有：三、文丘利管三、文丘利管三、文丘利管三、文丘利管略（原理与孔板相同）略（原理与孔板相同）略（原理与孔板相同）略（原理与孔板相同）四、转子流量计四、转子流量计四、转子流量计四、转子流量计1 1、结构、结构、结构、结构如图：所示为转子流量计的结构示意图。如图：所示为转子流量计的结构示意图。如图：所示为转子流量计的结构示意图。如图：所示为转子流量计的结构示意图。2 2、工作原理、工作原理、工作原理、工作原理主要是靠转子的上下移动实现对流量的读数的。主要是靠转子的上下移动实现对流量的读数的。主要是靠转子的上下移动实现对流量的读数的。主要是靠转子的上下移动实现对流量的读数的。2 2 流体输送机械流体输送机械流体输送机械流体输送机械在化工生产中，为了满足工艺要求，常需要将流体从一地方输在化工生产中，为了满足工艺要求，常需要将流体从一地方输在化工生产中，为了满足工艺要求，常需要将流体从一地方输在化工生产中，为了满足工艺要求，常需要将流体从一地方输送到另一个地方，或从低压输送到高压。流体输送机械就是对流体送到另一个地方，或从低压输送到高压。流体输送机械就是对流体送到另一个地方，或从低压输
50、送到高压。流体输送机械就是对流体送到另一个地方，或从低压输送到高压。流体输送机械就是对流体做功，以完成输送任务的机械。本章主要介绍化工中常用的流体输做功，以完成输送任务的机械。本章主要介绍化工中常用的流体输做功，以完成输送任务的机械。本章主要介绍化工中常用的流体输做功，以完成输送任务的机械。本章主要介绍化工中常用的流体输送设备的基本结构、工作原理和特性。送设备的基本结构、工作原理和特性。送设备的基本结构、工作原理和特性。送设备的基本结构、工作原理和特性。2.12.1流体输送机械流体输送机械流体输送机械流体输送机械流体输送机械的种类很多，主要有两大类：离心泵和正位移泵。流体输送机械的种类很多，主要有两大类：离心泵和正位移泵。流体输送机械的种类很多，主要有两大类：离心泵和正位移泵。流体输送机械的种类很多，主要有两大类：离心泵和正位移泵。一、离心泵一、离心泵一、离心泵一、离心泵1 1、离心泵的工作原理、离心泵的工作原理、离心泵的工作原理、离心泵的工作原理离心泵是一种叶片式泵。如图所示。离心泵是一种叶片式泵。如图所示。离心泵是一种叶片式泵。如图所示。离心泵是一种叶片式泵。如图所示。流体在泵内，
51、在叶轮的带动下，高流体在泵内，在叶轮的带动下，高流体在泵内，在叶轮的带动下，高流体在泵内，在叶轮的带动下，高速旋转，旋转的流体的离心力的作用下，速旋转，旋转的流体的离心力的作用下，速旋转，旋转的流体的离心力的作用下，速旋转，旋转的流体的离心力的作用下，被高速被高速被高速被高速“ “甩甩甩甩” ”出叶轮，从而获得能量（动出叶轮，从而获得能量（动出叶轮，从而获得能量（动出叶轮，从而获得能量（动能）。同时在叶轮的中心部位，产生负能）。同时在叶轮的中心部位，产生负能）。同时在叶轮的中心部位，产生负能）。同时在叶轮的中心部位，产生负压。流体在此负压作用下，从吸入口处压。流体在此负压作用下，从吸入口处压。流体在此负压作用下，从吸入口处压。流体在此负压作用下，从吸入口处被吸入泵内。被吸入泵内。被吸入泵内。被吸入泵内。2 2、离心泵的主要部件、离心泵的主要部件、离心泵的主要部件、离心泵的主要部件A A、泵壳（蜗壳）、泵壳（蜗壳）、泵壳（蜗壳）、泵壳（蜗壳）采用渐开线形的泵壳。有利于流体在叶轮和泵壳之间的通道流采用渐开线形的泵壳。有利于流体在叶轮和泵壳之间的通道流采用渐开线形的泵壳。有利于流体在叶轮和泵
52、壳之间的通道流采用渐开线形的泵壳。有利于流体在叶轮和泵壳之间的通道流动时将动能转化为静压能。动时将动能转化为静压能。动时将动能转化为静压能。动时将动能转化为静压能。B B、叶轮、叶轮、叶轮、叶轮叶轮是泵对流体做功的部件，也是泵内高速旋转的部件，叶轮的叶轮是泵对流体做功的部件，也是泵内高速旋转的部件，叶轮的叶轮是泵对流体做功的部件，也是泵内高速旋转的部件，叶轮的叶轮是泵对流体做功的部件，也是泵内高速旋转的部件，叶轮的好坏直接关系到泵的性能好坏。好坏直接关系到泵的性能好坏。好坏直接关系到泵的性能好坏。好坏直接关系到泵的性能好坏。叶轮一般有三种类型的：开式、半开式、封闭式叶轮。叶轮一般有三种类型的：开式、半开式、封闭式叶轮。叶轮一般有三种类型的：开式、半开式、封闭式叶轮。叶轮一般有三种类型的：开式、半开式、封闭式叶轮。C C、吸入管、吸入管、吸入管、吸入管吸入管是离心泵吸入流体的部位，在叶轮的中心和吸入管的入口吸入管是离心泵吸入流体的部位，在叶轮的中心和吸入管的入口吸入管是离心泵吸入流体的部位，在叶轮的中心和吸入管的入口吸入管是离心泵吸入流体的部位，在叶轮的中心和吸入管的入口处的负压的大小对
53、泵的性能的影响要特别注意。处的负压的大小对泵的性能的影响要特别注意。处的负压的大小对泵的性能的影响要特别注意。处的负压的大小对泵的性能的影响要特别注意。DD、密封装置、密封装置、密封装置、密封装置密封装置有：动密封和静密封两类。此处主要是动密封。密封装置有：动密封和静密封两类。此处主要是动密封。密封装置有：动密封和静密封两类。此处主要是动密封。密封装置有：动密封和静密封两类。此处主要是动密封。离心泵上的密封主要是填料函密封。离心泵上的密封主要是填料函密封。离心泵上的密封主要是填料函密封。离心泵上的密封主要是填料函密封。E E、电机、电机、电机、电机电机是离心泵的动力装置，我们选择离心泵的动力装置要按照泵电机是离心泵的动力装置，我们选择离心泵的动力装置要按照泵电机是离心泵的动力装置，我们选择离心泵的动力装置要按照泵电机是离心泵的动力装置，我们选择离心泵的动力装置要按照泵的铭牌上的要求选择。的铭牌上的要求选择。的铭牌上的要求选择。的铭牌上的要求选择。注意电机的类型：注意电机的类型：注意电机的类型：注意电机的类型：Y Y型是异步电机；型是异步电机；型是异步电机；型是异步电机；B B表示防爆电
54、机。表示防爆电机。表示防爆电机。表示防爆电机。4 4、离心泵的性能曲线、离心泵的性能曲线、离心泵的性能曲线、离心泵的性能曲线离心泵的生产厂家，通过实验测定的方法，将泵的离心泵的生产厂家，通过实验测定的方法，将泵的离心泵的生产厂家，通过实验测定的方法，将泵的离心泵的生产厂家，通过实验测定的方法，将泵的H-QH-Q、N-QN-Q、-Q-Q关系曲线绘制在一张图上，并附在说明书上。关系曲线绘制在一张图上，并附在说明书上。关系曲线绘制在一张图上，并附在说明书上。关系曲线绘制在一张图上，并附在说明书上。一般是在一定转速和常压下以常温的清水为实验流体测定。一般是在一定转速和常压下以常温的清水为实验流体测定。一般是在一定转速和常压下以常温的清水为实验流体测定。一般是在一定转速和常压下以常温的清水为实验流体测定。A A、H-QH-Q表示泵的流量和扬程的关系，一般离心泵的扬程随流量表示泵的流量和扬程的关系，一般离心泵的扬程随流量表示泵的流量和扬程的关系，一般离心泵的扬程随流量表示泵的流量和扬程的关系，一般离心泵的扬程随流量的增加而下降。的增加而下降。的增加而下降。的增加而下降。B B、N-QN-Q表示泵的
55、流量与轴功率的关系，一般离心泵的轴功率随表示泵的流量与轴功率的关系，一般离心泵的轴功率随表示泵的流量与轴功率的关系，一般离心泵的轴功率随表示泵的流量与轴功率的关系，一般离心泵的轴功率随流量的增加而增加。流量的增加而增加。流量的增加而增加。流量的增加而增加。C C、-Q-Q表示泵的效率与流量的关系，一般情况下，离心泵的效表示泵的效率与流量的关系，一般情况下，离心泵的效表示泵的效率与流量的关系，一般情况下，离心泵的效表示泵的效率与流量的关系，一般情况下，离心泵的效率随流量的增加而增加到一个极高值，而后又下降。率随流量的增加而增加到一个极高值，而后又下降。率随流量的增加而增加到一个极高值，而后又下降。率随流量的增加而增加到一个极高值，而后又下降。5 5、离心泵的类型、离心泵的类型、离心泵的类型、离心泵的类型A A、清水泵、清水泵、清水泵、清水泵该类流体主要是针对输送清水设计的，原型号用该类流体主要是针对输送清水设计的，原型号用该类流体主要是针对输送清水设计的，原型号用该类流体主要是针对输送清水设计的，原型号用B B表示，新的使表示，新的使表示，新的使表示，新的使用用用用SHSH表示。是一类使
56、用广泛的泵，既应用于工业生产，还使用于农表示。是一类使用广泛的泵，既应用于工业生产，还使用于农表示。是一类使用广泛的泵，既应用于工业生产，还使用于农表示。是一类使用广泛的泵，既应用于工业生产，还使用于农业生产、水利、灌溉。业生产、水利、灌溉。业生产、水利、灌溉。业生产、水利、灌溉。B B、耐腐蚀泵、耐腐蚀泵、耐腐蚀泵、耐腐蚀泵原型号原型号原型号原型号F F，新型号为，新型号为，新型号为，新型号为IHIH，是一类输送腐蚀性液体的泵。可以通过，是一类输送腐蚀性液体的泵。可以通过，是一类输送腐蚀性液体的泵。可以通过，是一类输送腐蚀性液体的泵。可以通过更换耐腐蚀元件，达到适应不同液体的目的。更换耐腐蚀元件，达到适应不同液体的目的。更换耐腐蚀元件，达到适应不同液体的目的。更换耐腐蚀元件，达到适应不同液体的目的。C C、油泵、油泵、油泵、油泵型号代码为型号代码为型号代码为型号代码为Y Y，是一类广泛使用于输送有机液体的泵。，是一类广泛使用于输送有机液体的泵。，是一类广泛使用于输送有机液体的泵。，是一类广泛使用于输送有机液体的泵。D D、杂质泵、杂质泵、杂质泵、杂质泵主要是输送含有固体杂质的混合液体
57、的泵，型号代码：主要是输送含有固体杂质的混合液体的泵，型号代码：主要是输送含有固体杂质的混合液体的泵，型号代码：主要是输送含有固体杂质的混合液体的泵，型号代码：P P二、其他类型的泵简介二、其他类型的泵简介二、其他类型的泵简介二、其他类型的泵简介（略）（略）（略）（略）2.22.2气体输送机械气体输送机械气体输送机械气体输送机械气体输送机械的基本原理及其操作原理，与液体输送机械类似，气体输送机械的基本原理及其操作原理，与液体输送机械类似，气体输送机械的基本原理及其操作原理，与液体输送机械类似，气体输送机械的基本原理及其操作原理，与液体输送机械类似，也可以分为离心式、往复式等几类。但由于气体具有可压缩性，在气也可以分为离心式、往复式等几类。但由于气体具有可压缩性，在气也可以分为离心式、往复式等几类。但由于气体具有可压缩性，在气也可以分为离心式、往复式等几类。但由于气体具有可压缩性，在气体在被压送的同时，气体的体积、压强、温度也随之变化，这些导致体在被压送的同时，气体的体积、压强、温度也随之变化，这些导致体在被压送的同时，气体的体积、压强、温度也随之变化，这些导致体在被压送的同时，气体的体
58、积、压强、温度也随之变化，这些导致气体输送机械在结构、形状有很大的不同。气体输送机械在结构、形状有很大的不同。气体输送机械在结构、形状有很大的不同。气体输送机械在结构、形状有很大的不同。 一般根据气体压强的变化将气体输送机械分为以下几类：一般根据气体压强的变化将气体输送机械分为以下几类：一般根据气体压强的变化将气体输送机械分为以下几类：一般根据气体压强的变化将气体输送机械分为以下几类：1 1、通风机：出口压强在、通风机：出口压强在、通风机：出口压强在、通风机：出口压强在15Kpa15Kpa以下（表压，下同）压缩比以下（表压，下同）压缩比以下（表压，下同）压缩比以下（表压，下同）压缩比11.511.5。2 2、鼓风机：出口压强在、鼓风机：出口压强在、鼓风机：出口压强在、鼓风机：出口压强在15300Kpa15300Kpa，压缩比小于，压缩比小于，压缩比小于，压缩比小于4 4。3 3、压缩机：出口压强在、压缩机：出口压强在、压缩机：出口压强在、压缩机：出口压强在300Kpa300Kpa以上，压缩比在以上，压缩比在以上，压缩比在以上，压缩比在4 4以上。以上。以上。以上。4 4、真空泵：出口压
59、强在当地的大气压，但入口压强小于大气压。、真空泵：出口压强在当地的大气压，但入口压强小于大气压。、真空泵：出口压强在当地的大气压，但入口压强小于大气压。、真空泵：出口压强在当地的大气压，但入口压强小于大气压。一、离心通风机一、离心通风机一、离心通风机一、离心通风机1 1、工作原理、工作原理、工作原理、工作原理与离心泵相同（略）与离心泵相同（略）与离心泵相同（略）与离心泵相同（略）2 2、结构、结构、结构、结构同样具有：机壳、叶轮、吸入口和排出口组成。同样具有：机壳、叶轮、吸入口和排出口组成。同样具有：机壳、叶轮、吸入口和排出口组成。同样具有：机壳、叶轮、吸入口和排出口组成。3 3、特性参数、特性参数、特性参数、特性参数A A、风量：是指出口处排出的风的体积（以进口处的状态计算）。、风量：是指出口处排出的风的体积（以进口处的状态计算）。、风量：是指出口处排出的风的体积（以进口处的状态计算）。、风量：是指出口处排出的风的体积（以进口处的状态计算）。B B、风压：是指单位体积的气体流过风机时获得的能量，由于、风压：是指单位体积的气体流过风机时获得的能量，由于、风压：是指单位体积的气体流过风机
60、时获得的能量，由于、风压：是指单位体积的气体流过风机时获得的能量，由于单位与压强单位一直，故称为风压。单位与压强单位一直，故称为风压。单位与压强单位一直，故称为风压。单位与压强单位一直，故称为风压。D D、轴功率：传动轴所需要的功率。、轴功率：传动轴所需要的功率。、轴功率：传动轴所需要的功率。、轴功率：传动轴所需要的功率。E E、效率：传动轴的功率不是完全用来对气体做功，气体获得、效率：传动轴的功率不是完全用来对气体做功，气体获得、效率：传动轴的功率不是完全用来对气体做功，气体获得、效率：传动轴的功率不是完全用来对气体做功，气体获得的功与轴功率之比。的功与轴功率之比。的功与轴功率之比。的功与轴功率之比。 二、离心鼓风机和压缩机二、离心鼓风机和压缩机二、离心鼓风机和压缩机二、离心鼓风机和压缩机离心鼓风机与压缩机的结构和操作原理与离心通风机相似。有离心鼓风机与压缩机的结构和操作原理与离心通风机相似。有离心鼓风机与压缩机的结构和操作原理与离心通风机相似。有离心鼓风机与压缩机的结构和操作原理与离心通风机相似。有单级和多级之分。多级鼓风机其实就是下一级以上一级的出口为入单级和多级之分。多级鼓风机
61、其实就是下一级以上一级的出口为入单级和多级之分。多级鼓风机其实就是下一级以上一级的出口为入单级和多级之分。多级鼓风机其实就是下一级以上一级的出口为入口，进行进一步加压。口，进行进一步加压。口，进行进一步加压。口，进行进一步加压。三、往复压缩机和真空泵三、往复压缩机和真空泵三、往复压缩机和真空泵三、往复压缩机和真空泵1 1、往复压缩机、往复压缩机、往复压缩机、往复压缩机结构如图：结构如图：结构如图：结构如图：由于气体是可以被压缩的，故行程与由于气体是可以被压缩的，故行程与由于气体是可以被压缩的，故行程与由于气体是可以被压缩的，故行程与压强的关系曲线，压强的关系曲线，压强的关系曲线，压强的关系曲线，与往复泵的曲线有点不同。与往复泵的曲线有点不同。与往复泵的曲线有点不同。与往复泵的曲线有点不同。特点：具有很高的压缩比，输出压强可以达到很高的值。特点：具有很高的压缩比，输出压强可以达到很高的值。特点：具有很高的压缩比，输出压强可以达到很高的值。特点：具有很高的压缩比，输出压强可以达到很高的值。 3.03.0 非均相物系的分离非均相物系的分离非均相物系的分离非均相物系的分离非均相物系的概念：是指
62、物系中含有两个或以上的相。例如：非均相物系的概念：是指物系中含有两个或以上的相。例如：非均相物系的概念：是指物系中含有两个或以上的相。例如：非均相物系的概念：是指物系中含有两个或以上的相。例如：气气气气- -液混合物系，液液混合物系，液液混合物系，液液混合物系，液- -固混合物系，液固混合物系，液固混合物系，液固混合物系，液- -液混合物系等。液混合物系等。液混合物系等。液混合物系等。对非均相物系而言，被分散的为分散相（或分散内相，是不对非均相物系而言，被分散的为分散相（或分散内相，是不对非均相物系而言，被分散的为分散相（或分散内相，是不对非均相物系而言，被分散的为分散相（或分散内相，是不连续的），另一相则为分散外相（是连续的，又称为连续相）。连续的），另一相则为分散外相（是连续的，又称为连续相）。连续的），另一相则为分散外相（是连续的，又称为连续相）。连续的），另一相则为分散外相（是连续的，又称为连续相）。非均相物系的分离，就是将混合物系分离开。非均相物系的分离，就是将混合物系分离开。非均相物系的分离，就是将混合物系分离开。非均相物系的分离，就是将混合物系分离开。分离的目的有：分离的
63、目的有：分离的目的有：分离的目的有：1 1、净化分散介质以获得纯净的气体或液体。、净化分散介质以获得纯净的气体或液体。、净化分散介质以获得纯净的气体或液体。、净化分散介质以获得纯净的气体或液体。2 2、收取分散物质，以获得成品。、收取分散物质，以获得成品。、收取分散物质，以获得成品。、收取分散物质，以获得成品。3 3、保护环境、保护环境、保护环境、保护环境。 3.13.1过滤操作过滤操作过滤操作过滤操作一、过滤操作的基本概念一、过滤操作的基本概念一、过滤操作的基本概念一、过滤操作的基本概念1 1、过滤、过滤、过滤、过滤过滤操作是利用外力是悬浮液通过多孔性介质，固体颗粒被截过滤操作是利用外力是悬浮液通过多孔性介质，固体颗粒被截过滤操作是利用外力是悬浮液通过多孔性介质，固体颗粒被截过滤操作是利用外力是悬浮液通过多孔性介质，固体颗粒被截留，滤液通过介质，而实现固体颗粒与液体分离的操作。留，滤液通过介质，而实现固体颗粒与液体分离的操作。留，滤液通过介质，而实现固体颗粒与液体分离的操作。留，滤液通过介质，而实现固体颗粒与液体分离的操作。2 2、滤液、滤液、滤液、滤液通过多孔性介质后的液体。通过多
64、孔性介质后的液体。通过多孔性介质后的液体。通过多孔性介质后的液体。3 3、滤饼、滤饼、滤饼、滤饼被截留在多孔性介质上的固体颗粒。被截留在多孔性介质上的固体颗粒。被截留在多孔性介质上的固体颗粒。被截留在多孔性介质上的固体颗粒。4 4、滤浆、滤浆、滤浆、滤浆过滤之前的固体与液体的混合物。过滤之前的固体与液体的混合物。过滤之前的固体与液体的混合物。过滤之前的固体与液体的混合物。5 5、过滤介质、过滤介质、过滤介质、过滤介质过滤操作中使用的多孔性介质。有：过滤操作中使用的多孔性介质。有：过滤操作中使用的多孔性介质。有：过滤操作中使用的多孔性介质。有：A A、织物介质（滤布）；、织物介质（滤布）；、织物介质（滤布）；、织物介质（滤布）；B B、堆积性介质；、堆积性介质；、堆积性介质；、堆积性介质；C C、多孔性固体介质、多孔性固体介质、多孔性固体介质、多孔性固体介质二、过滤操作的原理二、过滤操作的原理二、过滤操作的原理二、过滤操作的原理1 1、过滤压强差过滤压强差过滤压强差过滤压强差如图所示：如图所示：如图所示：如图所示：过滤压强差就是滤液和滤浆之间的静压强差。该压强差是过滤得以过滤压强差就是滤
65、液和滤浆之间的静压强差。该压强差是过滤得以过滤压强差就是滤液和滤浆之间的静压强差。该压强差是过滤得以过滤压强差就是滤液和滤浆之间的静压强差。该压强差是过滤得以进行的推动力，要提高过滤速度就要提高这个静压强差。进行的推动力，要提高过滤速度就要提高这个静压强差。进行的推动力，要提高过滤速度就要提高这个静压强差。进行的推动力，要提高过滤速度就要提高这个静压强差。提高静压强差的方法；加大滤浆侧的静压强或者降低滤液侧的静压强。提高静压强差的方法；加大滤浆侧的静压强或者降低滤液侧的静压强。提高静压强差的方法；加大滤浆侧的静压强或者降低滤液侧的静压强。提高静压强差的方法；加大滤浆侧的静压强或者降低滤液侧的静压强。由此而得到两类过滤操作：压滤和抽滤。由此而得到两类过滤操作：压滤和抽滤。由此而得到两类过滤操作：压滤和抽滤。由此而得到两类过滤操作：压滤和抽滤。 三、典型过滤设备三、典型过滤设备三、典型过滤设备三、典型过滤设备（一）、叶滤机（一）、叶滤机（一）、叶滤机（一）、叶滤机1 1、结构、结构、结构、结构如图所示：如图所示：如图所示：如图所示：由一个一端封闭侧面开由一个一端封闭侧面开由一个一端封闭侧面
66、开由一个一端封闭侧面开小孔的管外罩滤布，组成滤小孔的管外罩滤布，组成滤小孔的管外罩滤布，组成滤小孔的管外罩滤布，组成滤叶。若干个滤叶连接在一个叶。若干个滤叶连接在一个叶。若干个滤叶连接在一个叶。若干个滤叶连接在一个总管上，并封闭于密闭容器总管上，并封闭于密闭容器总管上，并封闭于密闭容器总管上，并封闭于密闭容器内形成叶滤机。内形成叶滤机。内形成叶滤机。内形成叶滤机。2 2、工作原理、工作原理、工作原理、工作原理滤浆在密闭容器内压强的作用下，滤液通过滤布流入总滤浆在密闭容器内压强的作用下，滤液通过滤布流入总滤浆在密闭容器内压强的作用下，滤液通过滤布流入总滤浆在密闭容器内压强的作用下，滤液通过滤布流入总管。滤饼附着与滤叶的外表面。管。滤饼附着与滤叶的外表面。管。滤饼附着与滤叶的外表面。管。滤饼附着与滤叶的外表面。 （二）、板框式压滤机（二）、板框式压滤机（二）、板框式压滤机（二）、板框式压滤机1 1、结构、结构、结构、结构如图所示；如图所示；如图所示；如图所示；由滤板和滤框交替叠合构成，由滤板和滤框交替叠合构成，由滤板和滤框交替叠合构成，由滤板和滤框交替叠合构成，在板和框之间压滤布。板和框在
67、在板和框之间压滤布。板和框在在板和框之间压滤布。板和框在在板和框之间压滤布。板和框在相同位置打孔，形成滤浆的入口相同位置打孔，形成滤浆的入口相同位置打孔，形成滤浆的入口相同位置打孔，形成滤浆的入口和滤液的出口。和滤液的出口。和滤液的出口。和滤液的出口。2 2、原理、原理、原理、原理（略）（略）（略）（略）上述两种压滤机，存在的缺点：滤饼的卸除比较麻烦。适用上述两种压滤机，存在的缺点：滤饼的卸除比较麻烦。适用上述两种压滤机，存在的缺点：滤饼的卸除比较麻烦。适用上述两种压滤机，存在的缺点：滤饼的卸除比较麻烦。适用于固体颗粒含量比较低的滤浆的过滤。于固体颗粒含量比较低的滤浆的过滤。于固体颗粒含量比较低的滤浆的过滤。于固体颗粒含量比较低的滤浆的过滤。（三）、滚筒式真空抽滤机（三）、滚筒式真空抽滤机（三）、滚筒式真空抽滤机（三）、滚筒式真空抽滤机1 1、结构、结构、结构、结构如图所示：如图所示：如图所示：如图所示：由滚筒、滤浆槽、洗涤喷头、由滚筒、滤浆槽、洗涤喷头、由滚筒、滤浆槽、洗涤喷头、由滚筒、滤浆槽、洗涤喷头、刮刀和分配板组成。刮刀和分配板组成。刮刀和分配板组成。刮刀和分配板组成。2 2、
68、工作原理、工作原理、工作原理、工作原理滚筒上任意一个单元，在滚筒滚动一周，要经历：抽滤、滚筒上任意一个单元，在滚筒滚动一周，要经历：抽滤、滚筒上任意一个单元，在滚筒滚动一周，要经历：抽滤、滚筒上任意一个单元，在滚筒滚动一周，要经历：抽滤、洗涤、吹松和刮除几个阶段。洗涤、吹松和刮除几个阶段。洗涤、吹松和刮除几个阶段。洗涤、吹松和刮除几个阶段。 3.23.2沉降沉降沉降沉降沉降操作是利用将悬浮在流体中的固形物和流体的密度不同，在外沉降操作是利用将悬浮在流体中的固形物和流体的密度不同，在外沉降操作是利用将悬浮在流体中的固形物和流体的密度不同，在外沉降操作是利用将悬浮在流体中的固形物和流体的密度不同，在外力的作用下，实现分离的目的操作。力的作用下，实现分离的目的操作。力的作用下，实现分离的目的操作。力的作用下，实现分离的目的操作。根据外力的不同，可以分为：沉降和离心分离两类。根据外力的不同，可以分为：沉降和离心分离两类。根据外力的不同，可以分为：沉降和离心分离两类。根据外力的不同，可以分为：沉降和离心分离两类。一、降尘室一、降尘室一、降尘室一、降尘室1 1、结构、结构、结构、结构是在流体通道上
69、增加一个截面很大的容器。如下图。是在流体通道上增加一个截面很大的容器。如下图。是在流体通道上增加一个截面很大的容器。如下图。是在流体通道上增加一个截面很大的容器。如下图。2 2、原理、原理、原理、原理由于降低了流体的流速，使流动的由于降低了流体的流速，使流动的由于降低了流体的流速，使流动的由于降低了流体的流速，使流动的ReRe数变小，固体颗粒在重力的数变小，固体颗粒在重力的数变小，固体颗粒在重力的数变小，固体颗粒在重力的作用下，发生沉降分离。作用下，发生沉降分离。作用下，发生沉降分离。作用下，发生沉降分离。固体颗粒大的沉降速度快，颗粒小的沉降速度慢。因此固体颗固体颗粒大的沉降速度快，颗粒小的沉降速度慢。因此固体颗固体颗粒大的沉降速度快，颗粒小的沉降速度慢。因此固体颗固体颗粒大的沉降速度快，颗粒小的沉降速度慢。因此固体颗粒在沉降室内的分布是先大后小。粒在沉降室内的分布是先大后小。粒在沉降室内的分布是先大后小。粒在沉降室内的分布是先大后小。实践证明：沉降室对气实践证明：沉降室对气实践证明：沉降室对气实践证明：沉降室对气固混合物的分离效果与沉降室的底板固混合物的分离效果与沉降室的底板固混合物
70、的分离效果与沉降室的底板固混合物的分离效果与沉降室的底板面积大小有关，而与沉降室的高度无关。面积大小有关，而与沉降室的高度无关。面积大小有关，而与沉降室的高度无关。面积大小有关，而与沉降室的高度无关。 二、沉降槽（增稠器）二、沉降槽（增稠器）二、沉降槽（增稠器）二、沉降槽（增稠器）1 1、结构、结构、结构、结构如图所示：由圆桶和锥形容器构如图所示：由圆桶和锥形容器构如图所示：由圆桶和锥形容器构如图所示：由圆桶和锥形容器构成，其中混合物的入口在中间位成，其中混合物的入口在中间位成，其中混合物的入口在中间位成，其中混合物的入口在中间位置，清液由四周的溢流槽溢出，置，清液由四周的溢流槽溢出，置，清液由四周的溢流槽溢出，置，清液由四周的溢流槽溢出，泥浆从底部由泥浆泵抽出。泥浆从底部由泥浆泵抽出。泥浆从底部由泥浆泵抽出。泥浆从底部由泥浆泵抽出。2 2、原理（略）、原理（略）、原理（略）、原理（略）该设备只能对混合物中的固体颗粒进行增稠，而不能实现完全该设备只能对混合物中的固体颗粒进行增稠，而不能实现完全该设备只能对混合物中的固体颗粒进行增稠，而不能实现完全该设备只能对混合物中的固体颗粒进行增稠，
71、而不能实现完全的分离。的分离。的分离。的分离。 三、旋风分离器三、旋风分离器三、旋风分离器三、旋风分离器1 1、结构、结构、结构、结构结构如图所示：结构如图所示：结构如图所示：结构如图所示：2 2、工作、工作、工作、工作原理原理原理原理气体在入口管的导引下，在圆桶内气体在入口管的导引下，在圆桶内气体在入口管的导引下，在圆桶内气体在入口管的导引下，在圆桶内形成旋风，离心力是固体颗粒和气体分形成旋风，离心力是固体颗粒和气体分形成旋风，离心力是固体颗粒和气体分形成旋风，离心力是固体颗粒和气体分离，气体从中心的管道流出分离器。离，气体从中心的管道流出分离器。离，气体从中心的管道流出分离器。离，气体从中心的管道流出分离器。该分离装置，不需要动力，无运动该分离装置，不需要动力，无运动该分离装置，不需要动力，无运动该分离装置，不需要动力，无运动部件，工作可靠。提高分离效果的关键部件，工作可靠。提高分离效果的关键部件，工作可靠。提高分离效果的关键部件，工作可靠。提高分离效果的关键是各部分的尺寸比例关系。因此国家标是各部分的尺寸比例关系。因此国家标是各部分的尺寸比例关系。因此国家标是各部分的尺寸比例关系
72、。因此国家标准中有准中有准中有准中有“ “标准标准标准标准” ”分离器一说。分离器一说。分离器一说。分离器一说。4.04.0 传热传热传热传热4.14.1概述概述概述概述一、传热的目的及应用一、传热的目的及应用一、传热的目的及应用一、传热的目的及应用1 1、传热的概念、传热的概念、传热的概念、传热的概念无论是固体、液体、气体，凡是存在温度差，就必然导致热自发的无论是固体、液体、气体，凡是存在温度差，就必然导致热自发的无论是固体、液体、气体，凡是存在温度差，就必然导致热自发的无论是固体、液体、气体，凡是存在温度差，就必然导致热自发的从高温处向低温处传递，这一过程就是热量传递过程，简称传热。从高温处向低温处传递，这一过程就是热量传递过程，简称传热。从高温处向低温处传递，这一过程就是热量传递过程，简称传热。从高温处向低温处传递，这一过程就是热量传递过程，简称传热。2 2、传热的目的、传热的目的、传热的目的、传热的目的传热过程广泛的存在于化工生产过程，且在其中具有极其重要的地传热过程广泛的存在于化工生产过程，且在其中具有极其重要的地传热过程广泛的存在于化工生产过程，且在其中具有极其重要的地传热
73、过程广泛的存在于化工生产过程，且在其中具有极其重要的地位和作用。位和作用。位和作用。位和作用。3 3、研究传热的目的、研究传热的目的、研究传热的目的、研究传热的目的A A、强化传热过程；、强化传热过程；、强化传热过程；、强化传热过程；B B、弱化传热过程；、弱化传热过程；、弱化传热过程；、弱化传热过程； 二、热量传递的基本方式二、热量传递的基本方式二、热量传递的基本方式二、热量传递的基本方式1 1、热传导、热传导、热传导、热传导热传导简称导热，它是物质各部分之间不发生宏观的相对位移热传导简称导热，它是物质各部分之间不发生宏观的相对位移热传导简称导热，它是物质各部分之间不发生宏观的相对位移热传导简称导热，它是物质各部分之间不发生宏观的相对位移的情况下，物质分子热运动的传递。的情况下，物质分子热运动的传递。的情况下，物质分子热运动的传递。的情况下，物质分子热运动的传递。2 2、对流传热、对流传热、对流传热、对流传热由于流体的流动，将热量由一个地方带到另一个地方。由于流体的流动，将热量由一个地方带到另一个地方。由于流体的流动，将热量由一个地方带到另一个地方。由于流体的流动，将热量由一个地方带
74、到另一个地方。A A、自然对流：流体温度发生变化时，密度也相应发生变化，、自然对流：流体温度发生变化时，密度也相应发生变化，、自然对流：流体温度发生变化时，密度也相应发生变化，、自然对流：流体温度发生变化时，密度也相应发生变化，密度小的流体向上流动，密度大的向下流动。密度小的流体向上流动，密度大的向下流动。密度小的流体向上流动，密度大的向下流动。密度小的流体向上流动，密度大的向下流动。B B、强制对流：由于外力的作用使流体发生流动的对流传热。、强制对流：由于外力的作用使流体发生流动的对流传热。、强制对流：由于外力的作用使流体发生流动的对流传热。、强制对流：由于外力的作用使流体发生流动的对流传热。3 3、辐射传热、辐射传热、辐射传热、辐射传热凡是温度高于绝对凡是温度高于绝对凡是温度高于绝对凡是温度高于绝对0 0度的物质，都有向外发射电磁波的能力，度的物质，都有向外发射电磁波的能力，度的物质，都有向外发射电磁波的能力，度的物质，都有向外发射电磁波的能力，波所具有的能量为辐射能。热量以辐射能的形式向外传递的传热方波所具有的能量为辐射能。热量以辐射能的形式向外传递的传热方波所具有的能量为辐射能
75、。热量以辐射能的形式向外传递的传热方波所具有的能量为辐射能。热量以辐射能的形式向外传递的传热方式称为辐射传热。式称为辐射传热。式称为辐射传热。式称为辐射传热。 三、工业生产中流体常用换热方式三、工业生产中流体常用换热方式三、工业生产中流体常用换热方式三、工业生产中流体常用换热方式1 1、间壁式换热、间壁式换热、间壁式换热、间壁式换热冷、热流体之间隔着一个固体的间壁，在换热的过程中相互不冷、热流体之间隔着一个固体的间壁，在换热的过程中相互不冷、热流体之间隔着一个固体的间壁，在换热的过程中相互不冷、热流体之间隔着一个固体的间壁，在换热的过程中相互不接触。接触。接触。接触。如图：为单管程列管式换热器如图：为单管程列管式换热器如图：为单管程列管式换热器如图：为单管程列管式换热器2 2、混合式换热器、混合式换热器、混合式换热器、混合式换热器冷、热流体直接接触完成热量的传递；冷、热流体直接接触完成热量的传递；冷、热流体直接接触完成热量的传递；冷、热流体直接接触完成热量的传递；如图：为机械通风式凉水塔如图：为机械通风式凉水塔如图：为机械通风式凉水塔如图：为机械通风式凉水塔该类换热器具有结构简单、该类
76、换热器具有结构简单、该类换热器具有结构简单、该类换热器具有结构简单、效率高的特点；但是也具有显效率高的特点；但是也具有显效率高的特点；但是也具有显效率高的特点；但是也具有显著的缺点：适用范围很狭窄。著的缺点：适用范围很狭窄。著的缺点：适用范围很狭窄。著的缺点：适用范围很狭窄。3 3、蓄热式换热器、蓄热式换热器、蓄热式换热器、蓄热式换热器冷、热流体周期性的通过换热器，轮流对蓄热体进行加热、冷、热流体周期性的通过换热器，轮流对蓄热体进行加热、冷、热流体周期性的通过换热器，轮流对蓄热体进行加热、冷、热流体周期性的通过换热器，轮流对蓄热体进行加热、冷却，从而完成换热。冷却，从而完成换热。冷却，从而完成换热。冷却，从而完成换热。如图：为蓄热式换热器。如图：为蓄热式换热器。如图：为蓄热式换热器。如图：为蓄热式换热器。四、定态传热和非定态传热四、定态传热和非定态传热四、定态传热和非定态传热四、定态传热和非定态传热连续进行的传热过程为定态传热；间歇性进行的传热为非定连续进行的传热过程为定态传热；间歇性进行的传热为非定连续进行的传热过程为定态传热；间歇性进行的传热为非定连续进行的传热过程为定态传热；间歇
77、性进行的传热为非定态传热。态传热。态传热。态传热。定态传热的特点：输入系统的热量等于输出系统的热量；定态传热的特点：输入系统的热量等于输出系统的热量；定态传热的特点：输入系统的热量等于输出系统的热量；定态传热的特点：输入系统的热量等于输出系统的热量；对于系统内任意一点，温度不随时间而变化，温度仅仅是位置对于系统内任意一点，温度不随时间而变化，温度仅仅是位置对于系统内任意一点，温度不随时间而变化，温度仅仅是位置对于系统内任意一点，温度不随时间而变化，温度仅仅是位置的函数，而与时间无关。的函数，而与时间无关。的函数，而与时间无关。的函数，而与时间无关。五、传热速度与热通量五、传热速度与热通量五、传热速度与热通量五、传热速度与热通量1 1、传热速度、传热速度、传热速度、传热速度单位时间内通过传热面所传递的热量，用单位时间内通过传热面所传递的热量，用单位时间内通过传热面所传递的热量，用单位时间内通过传热面所传递的热量，用QQ表示，其单位为表示，其单位为表示，其单位为表示，其单位为WW（瓦）。（瓦）。（瓦）。（瓦）。2 2、热通量、热通量、热通量、热通量单位时间内通过单位传热面面积的热量，用单位
78、时间内通过单位传热面面积的热量，用单位时间内通过单位传热面面积的热量，用单位时间内通过单位传热面面积的热量，用q q表示，其单位表示，其单位表示，其单位表示，其单位为为为为W/mW/m2 2。上述两者的关系是：上述两者的关系是：上述两者的关系是：上述两者的关系是：（W/mW/m2 2）4.24.2热传导热传导热传导热传导一、热传导的基本概念一、热传导的基本概念一、热传导的基本概念一、热传导的基本概念1 1、温度场、温度场、温度场、温度场某一瞬间物体内温度的分布称为温度场。一般情况下温度场是某一瞬间物体内温度的分布称为温度场。一般情况下温度场是某一瞬间物体内温度的分布称为温度场。一般情况下温度场是某一瞬间物体内温度的分布称为温度场。一般情况下温度场是空间和时间的函数：空间和时间的函数：空间和时间的函数：空间和时间的函数：若温度随时间变化，则为非定态传热。若温度随时间变化，则为非定态传热。若温度随时间变化，则为非定态传热。若温度随时间变化，则为非定态传热。2 2、等温面和温度梯度、等温面和温度梯度、等温面和温度梯度、等温面和温度梯度A A、等温面、等温面、等温面、等温面温度场内温度相等各点
79、组成的曲面，称为等温面。可能是平面温度场内温度相等各点组成的曲面，称为等温面。可能是平面温度场内温度相等各点组成的曲面，称为等温面。可能是平面温度场内温度相等各点组成的曲面，称为等温面。可能是平面也可能是曲面。也可能是曲面。也可能是曲面。也可能是曲面。B B、温度梯度、温度梯度、温度梯度、温度梯度等温面的各点温度都是相等的，因此在等温面上没有热量传递等温面的各点温度都是相等的，因此在等温面上没有热量传递等温面的各点温度都是相等的，因此在等温面上没有热量传递等温面的各点温度都是相等的，因此在等温面上没有热量传递的，热量传递只发生在温度不同的等温面之间。的，热量传递只发生在温度不同的等温面之间。的，热量传递只发生在温度不同的等温面之间。的，热量传递只发生在温度不同的等温面之间。若两个等温面之间的温度差为若两个等温面之间的温度差为若两个等温面之间的温度差为若两个等温面之间的温度差为t t，在法线上的距离为，在法线上的距离为，在法线上的距离为，在法线上的距离为n n，则，则，则，则温度梯度表示为：温度梯度表示为：温度梯度表示为：温度梯度表示为：2 2、傅立叶定律、傅立叶定律、傅立叶定律、傅立叶
80、定律傅立叶定律表明：传热速率傅立叶定律表明：传热速率傅立叶定律表明：传热速率傅立叶定律表明：传热速率QQ与温度梯度与温度梯度与温度梯度与温度梯度gradtgradt、垂直于导热方、垂直于导热方、垂直于导热方、垂直于导热方向的传热面积向的传热面积向的传热面积向的传热面积S S成正比。成正比。成正比。成正比。对一维定态传热可以写成：对一维定态传热可以写成：对一维定态传热可以写成：对一维定态传热可以写成： 或或或或 3 3、导热系数、导热系数、导热系数、导热系数上述各式中的上述各式中的上述各式中的上述各式中的 作为比例系数为导热系数。作为比例系数为导热系数。作为比例系数为导热系数。作为比例系数为导热系数。 的大小表示物质的大小表示物质的大小表示物质的大小表示物质导热能力的大小。导热能力的大小。导热能力的大小。导热能力的大小。它的物理意义可以表述为：单位温度梯度下的热通量。数学它的物理意义可以表述为：单位温度梯度下的热通量。数学它的物理意义可以表述为：单位温度梯度下的热通量。数学它的物理意义可以表述为：单位温度梯度下的热通量。数学式可以表示为：式可以表示为：式可以表示为：式可以表示为：二、平壁
81、定态热传导二、平壁定态热传导二、平壁定态热传导二、平壁定态热传导1 1、单层平壁热传导、单层平壁热传导、单层平壁热传导、单层平壁热传导如图：所示单层平壁，建立坐如图：所示单层平壁，建立坐如图：所示单层平壁，建立坐如图：所示单层平壁，建立坐标系，并在其中取厚度为标系，并在其中取厚度为标系，并在其中取厚度为标系，并在其中取厚度为dxdx的微元。的微元。的微元。的微元。传热速率有：传热速率有：传热速率有：传热速率有：由于由于由于由于x=0x=0时，时，时，时，t=twt=tw1 1；x=x=时，时，时，时，t=twt=tw2 2；对上式进行积分有：对上式进行积分有：对上式进行积分有：对上式进行积分有：或者写成：或者写成：或者写成：或者写成：式中：式中：式中：式中：（热阻）（热阻）（热阻）（热阻）2 2、多层平壁热传导、多层平壁热传导、多层平壁热传导、多层平壁热传导如图：所示为三层平壁定态热传导示意图。如图：所示为三层平壁定态热传导示意图。如图：所示为三层平壁定态热传导示意图。如图：所示为三层平壁定态热传导示意图。因为是定态热传导，因此有：因为是定态热传导，因此有：因为是定态热传导，因此有：因
82、为是定态热传导，因此有：而：而：而：而： （1 1）（2 2）（3 3）将上述三式相加，且将上述三式相加，且将上述三式相加，且将上述三式相加，且，有：，有：，有：，有：= =t t或者写成：或者写成：或者写成：或者写成：三、圆筒壁定态热传导三、圆筒壁定态热传导三、圆筒壁定态热传导三、圆筒壁定态热传导1 1、单层圆筒壁定态热传导、单层圆筒壁定态热传导、单层圆筒壁定态热传导、单层圆筒壁定态热传导如图：在内直径和外直径之间，如图：在内直径和外直径之间，如图：在内直径和外直径之间，如图：在内直径和外直径之间，取半径为取半径为取半径为取半径为r r的微层，厚度为的微层，厚度为的微层，厚度为的微层，厚度为drdr，温差为，温差为，温差为，温差为dtdt，则有：则有：则有：则有：对上式进行积分有：对上式进行积分有：对上式进行积分有：对上式进行积分有：令：令：令：令：有：式中：有：式中：有：式中：有：式中：（热阻）（热阻）（热阻）（热阻） 2 2、多层圆筒壁定态热传导、多层圆筒壁定态热传导、多层圆筒壁定态热传导、多层圆筒壁定态热传导如图：定态传热时：如图：定态传热时：如图：定态传热时：如图：定态传热时
83、： 将将将将相加，有：相加，有：相加，有：相加，有：4.34.3对流传热对流传热对流传热对流传热一、牛顿冷却定律一、牛顿冷却定律一、牛顿冷却定律一、牛顿冷却定律1 1、对流传热过程、对流传热过程、对流传热过程、对流传热过程如图：为间壁对流传热如图：为间壁对流传热如图：为间壁对流传热如图：为间壁对流传热热流体将热量传递给间壁，热量在热流体将热量传递给间壁，热量在热流体将热量传递给间壁，热量在热流体将热量传递给间壁，热量在间壁内做热传导，再传递给冷流体。间壁内做热传导，再传递给冷流体。间壁内做热传导，再传递给冷流体。间壁内做热传导，再传递给冷流体。冷、热流体与间壁接触处，均存冷、热流体与间壁接触处，均存冷、热流体与间壁接触处，均存冷、热流体与间壁接触处，均存在层流内层，层流内层的存在是在层流内层，层流内层的存在是在层流内层，层流内层的存在是在层流内层，层流内层的存在是对流传热的热阻主要集中处。对流传热的热阻主要集中处。对流传热的热阻主要集中处。对流传热的热阻主要集中处。2 2、牛顿冷却定律、牛顿冷却定律、牛顿冷却定律、牛顿冷却定律流体被壁面加热时：流体被壁面加热时：流体被壁面加热时：流体被
84、壁面加热时：流体被壁面冷却时：流体被壁面冷却时：流体被壁面冷却时：流体被壁面冷却时：对于整个对流传热过程来说，由于流体温度是变化的，因此对于整个对流传热过程来说，由于流体温度是变化的，因此对于整个对流传热过程来说，由于流体温度是变化的，因此对于整个对流传热过程来说，由于流体温度是变化的，因此 值也是在变化值也是在变化值也是在变化值也是在变化的，引入平均对流给热系数的概念后有：的，引入平均对流给热系数的概念后有：的，引入平均对流给热系数的概念后有：的，引入平均对流给热系数的概念后有：二、影响对流给热系数的因素二、影响对流给热系数的因素二、影响对流给热系数的因素二、影响对流给热系数的因素1 1、流体流动产生的原因、流体流动产生的原因、流体流动产生的原因、流体流动产生的原因流体流动产生的原因有：自然对流和强制对流。强制对流的给热系数要比自流体流动产生的原因有：自然对流和强制对流。强制对流的给热系数要比自流体流动产生的原因有：自然对流和强制对流。强制对流的给热系数要比自流体流动产生的原因有：自然对流和强制对流。强制对流的给热系数要比自然对流的给热系数大。然对流的给热系数大。然对流的给热系数大。
85、然对流的给热系数大。2 2、流动型态及流速的影响、流动型态及流速的影响、流动型态及流速的影响、流动型态及流速的影响由于流动型态的不同，影响层流内层的厚度，由于流动型态的不同，影响层流内层的厚度，由于流动型态的不同，影响层流内层的厚度，由于流动型态的不同，影响层流内层的厚度，ReRe数大则，层流内层薄，对数大则，层流内层薄，对数大则，层流内层薄，对数大则，层流内层薄，对流给热系数就大。流给热系数就大。流给热系数就大。流给热系数就大。3 3、流体物理性质的影响、流体物理性质的影响、流体物理性质的影响、流体物理性质的影响影响流体对流给热系数的物理性质有：粘度、比热、体积膨胀系数等。影响流体对流给热系数的物理性质有：粘度、比热、体积膨胀系数等。影响流体对流给热系数的物理性质有：粘度、比热、体积膨胀系数等。影响流体对流给热系数的物理性质有：粘度、比热、体积膨胀系数等。4 4、流体温度的影响、流体温度的影响、流体温度的影响、流体温度的影响5 5、流体相变、流体相变、流体相变、流体相变6 6、换热面的几何形状、换热面的几何形状、换热面的几何形状、换热面的几何形状4.44.4传热计算传热计算传热计算传
86、热计算工业生产中的换热大多数是通过间壁式换热器来实现的，在所工业生产中的换热大多数是通过间壁式换热器来实现的，在所工业生产中的换热大多数是通过间壁式换热器来实现的，在所工业生产中的换热大多数是通过间壁式换热器来实现的，在所传热量中辐射传热所占比例很小，故在传热计算中辐射传热部分忽传热量中辐射传热所占比例很小，故在传热计算中辐射传热部分忽传热量中辐射传热所占比例很小，故在传热计算中辐射传热部分忽传热量中辐射传热所占比例很小，故在传热计算中辐射传热部分忽略。略。略。略。一、热量衡算一、热量衡算一、热量衡算一、热量衡算1 1、热负荷的计算、热负荷的计算、热负荷的计算、热负荷的计算换热器中冷热流体单位时间内交换的热量，称为换热器的热负换热器中冷热流体单位时间内交换的热量，称为换热器的热负换热器中冷热流体单位时间内交换的热量，称为换热器的热负换热器中冷热流体单位时间内交换的热量，称为换热器的热负荷表示为荷表示为荷表示为荷表示为QQ。一个能满足要求的换热器必须使其传热速率等于（或略大于）一个能满足要求的换热器必须使其传热速率等于（或略大于）一个能满足要求的换热器必须使其传热速率等于（或略大于）一个
87、能满足要求的换热器必须使其传热速率等于（或略大于）热负荷。热负荷。热负荷。热负荷。热流体放出的热量热流体放出的热量热流体放出的热量热流体放出的热量QQh h，冷流体吸收的热量，冷流体吸收的热量，冷流体吸收的热量，冷流体吸收的热量QQc c，热量损失，热量损失，热量损失，热量损失QQf f。若热量损失能忽略时：若热量损失能忽略时：若热量损失能忽略时：若热量损失能忽略时：Q=Q=QQh h=Q=Qc c若热量损失不能忽略时：若热量损失不能忽略时：若热量损失不能忽略时：若热量损失不能忽略时：QQh h= =QQc c+Q+Qf f如图中所示。如图中所示。如图中所示。如图中所示。其中：其中：其中：其中：QQh h=Q=Q1 1-Q-Q2 2;QQc c=Q=Q4 4-Q-Q3 3。2 2、载热体换热量计算、载热体换热量计算、载热体换热量计算、载热体换热量计算A A、显热法、显热法、显热法、显热法适用于流体没有发生相变化的。适用于流体没有发生相变化的。适用于流体没有发生相变化的。适用于流体没有发生相变化的。B B、潜热法、潜热法、潜热法、潜热法此适用于有相变。此适用于有相变。此适用于有相变。此适
88、用于有相变。C C、焓差法、焓差法、焓差法、焓差法此法在有无相变均可采用。此法在有无相变均可采用。此法在有无相变均可采用。此法在有无相变均可采用。二、传热基本方程二、传热基本方程二、传热基本方程二、传热基本方程改写成：改写成：改写成：改写成：三、传热系数三、传热系数三、传热系数三、传热系数1 1、传热系数、传热系数、传热系数、传热系数KK值的计算值的计算值的计算值的计算在定态传热时：在定态传热时：在定态传热时：在定态传热时：总传热量总传热量总传热量总传热量热流体对间壁的给热热流体对间壁的给热热流体对间壁的给热热流体对间壁的给热间壁的热传导间壁的热传导间壁的热传导间壁的热传导间壁对冷流体的给热间壁对冷流体的给热间壁对冷流体的给热间壁对冷流体的给热而：而：而：而：有：有：有：有：或：或：或：或： 或：或：或：或：上述上述上述上述KK1 1；KKi i；KKmm分别表示对应于内表面积、管的平均表面积、分别表示对应于内表面积、管的平均表面积、分别表示对应于内表面积、管的平均表面积、分别表示对应于内表面积、管的平均表面积、外表面积的传热系数。外表面积的传热系数。外表面积的传热系数。外表面积的传热
89、系数。四、传热计算的两类问题四、传热计算的两类问题四、传热计算的两类问题四、传热计算的两类问题1 1、设计性计算、设计性计算、设计性计算、设计性计算根据工艺要求（热负荷）计算换热器的传热面积，从而设计换热根据工艺要求（热负荷）计算换热器的传热面积，从而设计换热根据工艺要求（热负荷）计算换热器的传热面积，从而设计换热根据工艺要求（热负荷）计算换热器的传热面积，从而设计换热器的结构。器的结构。器的结构。器的结构。2 2、验证性计算、验证性计算、验证性计算、验证性计算已知换热器的换热面积和换热器的结构，计算它所能达到的换热已知换热器的换热面积和换热器的结构，计算它所能达到的换热已知换热器的换热面积和换热器的结构，计算它所能达到的换热已知换热器的换热面积和换热器的结构，计算它所能达到的换热量。验证是否符合工艺要求。量。验证是否符合工艺要求。量。验证是否符合工艺要求。量。验证是否符合工艺要求。 5.05.0蒸发蒸发蒸发蒸发 5.15.1蒸发操作概述蒸发操作概述蒸发操作概述蒸发操作概述一、蒸发操作的概念一、蒸发操作的概念一、蒸发操作的概念一、蒸发操作的概念1 1、概念、概念、概念、概念是将含有不挥
90、发溶质的溶液加热，使溶剂不断挥发并移去是将含有不挥发溶质的溶液加热，使溶剂不断挥发并移去是将含有不挥发溶质的溶液加热，使溶剂不断挥发并移去是将含有不挥发溶质的溶液加热，使溶剂不断挥发并移去以提高溶液浓度的操作。以提高溶液浓度的操作。以提高溶液浓度的操作。以提高溶液浓度的操作。2 2、蒸发操作的特点、蒸发操作的特点、蒸发操作的特点、蒸发操作的特点A A、溶质不挥发、溶质不挥发、溶质不挥发、溶质不挥发B B、伴随传热过程、伴随传热过程、伴随传热过程、伴随传热过程C C、溶液性质对蒸发操作的影响、溶液性质对蒸发操作的影响、溶液性质对蒸发操作的影响、溶液性质对蒸发操作的影响D D、溶液费点的改变、溶液费点的改变、溶液费点的改变、溶液费点的改变3 3、溶液浓度的表示、溶液浓度的表示、溶液浓度的表示、溶液浓度的表示质量百分比：质量百分比：质量百分比：质量百分比：二、蒸发设备二、蒸发设备二、蒸发设备二、蒸发设备1 1、自然循环蒸发器的结构和特点、自然循环蒸发器的结构和特点、自然循环蒸发器的结构和特点、自然循环蒸发器的结构和特点如右图：为典型自然循环蒸发器。如右图：为典型自然循环蒸发器。如右图：为典型
91、自然循环蒸发器。如右图：为典型自然循环蒸发器。结构特点：流体在加热器的列管结构特点：流体在加热器的列管结构特点：流体在加热器的列管结构特点：流体在加热器的列管内被加热、汽化，同时进行如图内被加热、汽化，同时进行如图内被加热、汽化，同时进行如图内被加热、汽化，同时进行如图中箭头所示的自然循环（由于密中箭头所示的自然循环（由于密中箭头所示的自然循环（由于密中箭头所示的自然循环（由于密度差，形成的自然流动）。由于度差，形成的自然流动）。由于度差，形成的自然流动）。由于度差，形成的自然流动）。由于溶液在加热器内就开始汽化，溶溶液在加热器内就开始汽化，溶溶液在加热器内就开始汽化，溶溶液在加热器内就开始汽化，溶液夹带着大量汽泡，影响溶液和液夹带着大量汽泡，影响溶液和液夹带着大量汽泡，影响溶液和液夹带着大量汽泡，影响溶液和列管之间的传热，同时溶质也可列管之间的传热，同时溶质也可列管之间的传热，同时溶质也可列管之间的传热，同时溶质也可能在管内结晶，形成垢层。能在管内结晶，形成垢层。能在管内结晶，形成垢层。能在管内结晶，形成垢层。 2 2、强制循环蒸发器的结构和特点、强制循环蒸发器的结构和特点、强制循环
92、蒸发器的结构和特点、强制循环蒸发器的结构和特点如右图：为典型强制循环蒸发器的如右图：为典型强制循环蒸发器的如右图：为典型强制循环蒸发器的如右图：为典型强制循环蒸发器的结构示意图结构示意图结构示意图结构示意图通过外加循环泵和除沫器的方式，通过外加循环泵和除沫器的方式，通过外加循环泵和除沫器的方式，通过外加循环泵和除沫器的方式，来提高溶液在蒸发器中的循环，同时由来提高溶液在蒸发器中的循环，同时由来提高溶液在蒸发器中的循环，同时由来提高溶液在蒸发器中的循环，同时由于外加了一个除沫器，提高了列管内的于外加了一个除沫器，提高了列管内的于外加了一个除沫器，提高了列管内的于外加了一个除沫器，提高了列管内的静压强，使溶液在管内不沸腾（或少沸静压强，使溶液在管内不沸腾（或少沸静压强，使溶液在管内不沸腾（或少沸静压强，使溶液在管内不沸腾（或少沸腾），提高管壁与溶液的传热效率。腾），提高管壁与溶液的传热效率。腾），提高管壁与溶液的传热效率。腾），提高管壁与溶液的传热效率。三、蒸发操作流程三、蒸发操作流程三、蒸发操作流程三、蒸发操作流程（一）、间歇性蒸发操作（一）、间歇性蒸发操作（一）、间歇性蒸发操作（一）、
93、间歇性蒸发操作如图为间歇性蒸发操作流程。如图为间歇性蒸发操作流程。如图为间歇性蒸发操作流程。如图为间歇性蒸发操作流程。特点：稀溶液一次性加入，加热特点：稀溶液一次性加入，加热特点：稀溶液一次性加入，加热特点：稀溶液一次性加入，加热蒸发产生二次蒸汽，由于溶液浓蒸发产生二次蒸汽，由于溶液浓蒸发产生二次蒸汽，由于溶液浓蒸发产生二次蒸汽，由于溶液浓度的逐步提高，蒸发操作体系的度的逐步提高，蒸发操作体系的度的逐步提高，蒸发操作体系的度的逐步提高，蒸发操作体系的温度是逐步提高的。等一个周期温度是逐步提高的。等一个周期温度是逐步提高的。等一个周期温度是逐步提高的。等一个周期完成以后，再次加料进行下一批完成以后，再次加料进行下一批完成以后，再次加料进行下一批完成以后，再次加料进行下一批次的蒸发操作。次的蒸发操作。次的蒸发操作。次的蒸发操作。（二）、连续性蒸发操作（二）、连续性蒸发操作（二）、连续性蒸发操作（二）、连续性蒸发操作1 1、单级蒸发操作、单级蒸发操作、单级蒸发操作、单级蒸发操作如图所示：如图所示：如图所示：如图所示：单级蒸发是原料液连续不断单级蒸发是原料液连续不断单级蒸发是原料液连续不断单级
94、蒸发是原料液连续不断加入蒸发器，经加热蒸发形成二加入蒸发器，经加热蒸发形成二加入蒸发器，经加热蒸发形成二加入蒸发器，经加热蒸发形成二次蒸汽和完成液，二次蒸汽和完次蒸汽和完成液，二次蒸汽和完次蒸汽和完成液，二次蒸汽和完次蒸汽和完成液，二次蒸汽和完成液也是连续不断的产生。成液也是连续不断的产生。成液也是连续不断的产生。成液也是连续不断的产生。主要适用于蒸发溶剂量（或主要适用于蒸发溶剂量（或主要适用于蒸发溶剂量（或主要适用于蒸发溶剂量（或蒸发量）不大的溶液。蒸发量）不大的溶液。蒸发量）不大的溶液。蒸发量）不大的溶液。缺点：二次蒸汽所含热量没充分利用。缺点：二次蒸汽所含热量没充分利用。缺点：二次蒸汽所含热量没充分利用。缺点：二次蒸汽所含热量没充分利用。2 2、多级蒸发操作、多级蒸发操作、多级蒸发操作、多级蒸发操作为充分利用二次蒸汽所含热量，可以将上级蒸发操作产生的为充分利用二次蒸汽所含热量，可以将上级蒸发操作产生的为充分利用二次蒸汽所含热量，可以将上级蒸发操作产生的为充分利用二次蒸汽所含热量，可以将上级蒸发操作产生的二次蒸汽作为下一级的加热蒸汽。二次蒸汽作为下一级的加热蒸汽。二次蒸汽作为下一级
95、的加热蒸汽。二次蒸汽作为下一级的加热蒸汽。如图所示：如图所示：如图所示：如图所示： 多级蒸发操作的特点：溶液的流向和热量的流向逆向。对热多级蒸发操作的特点：溶液的流向和热量的流向逆向。对热多级蒸发操作的特点：溶液的流向和热量的流向逆向。对热多级蒸发操作的特点：溶液的流向和热量的流向逆向。对热量能充分利用。量能充分利用。量能充分利用。量能充分利用。 四、物质和能量衡算四、物质和能量衡算四、物质和能量衡算四、物质和能量衡算1 1、物质计算、物质计算、物质计算、物质计算如图所示：如图所示：如图所示：如图所示：对溶液而言，有：对溶液而言，有：对溶液而言，有：对溶液而言，有：对加热蒸汽而言，有：对加热蒸汽而言，有：对加热蒸汽而言，有：对加热蒸汽而言，有：物质的总量不变。物质的总量不变。物质的总量不变。物质的总量不变。2 2、热量衡算、热量衡算、热量衡算、热量衡算或者：或者：或者：或者：当溶液浓缩热忽略不计，且：当溶液浓缩热忽略不计，且：当溶液浓缩热忽略不计，且：当溶液浓缩热忽略不计，且：及及及及则有：则有：则有：则有：从上述，可以看出，对蒸发操作进行热量衡算的根本目的是为计从上述，可以看出，对蒸
96、发操作进行热量衡算的根本目的是为计从上述，可以看出，对蒸发操作进行热量衡算的根本目的是为计从上述，可以看出，对蒸发操作进行热量衡算的根本目的是为计算加热蒸汽的用量。算加热蒸汽的用量。算加热蒸汽的用量。算加热蒸汽的用量。6.06.0气体吸收气体吸收气体吸收气体吸收6.16.1概述概述概述概述一、吸收：气体吸收是用液体吸收剂吸收气体的单元操作。一、吸收：气体吸收是用液体吸收剂吸收气体的单元操作。一、吸收：气体吸收是用液体吸收剂吸收气体的单元操作。一、吸收：气体吸收是用液体吸收剂吸收气体的单元操作。二、吸收基本原理二、吸收基本原理二、吸收基本原理二、吸收基本原理利用气体混合物中各组分在某一利用气体混合物中各组分在某一利用气体混合物中各组分在某一利用气体混合物中各组分在某一液体吸收剂中溶解度的不同，从而将液体吸收剂中溶解度的不同，从而将液体吸收剂中溶解度的不同，从而将液体吸收剂中溶解度的不同，从而将其中溶解度最大的组分分离出来。其中溶解度最大的组分分离出来。其中溶解度最大的组分分离出来。其中溶解度最大的组分分离出来。三、吸收的特点三、吸收的特点三、吸收的特点三、吸收的特点吸收是一种组分从气相传
97、入夜相吸收是一种组分从气相传入夜相吸收是一种组分从气相传入夜相吸收是一种组分从气相传入夜相的单向扩散传质过程。的单向扩散传质过程。的单向扩散传质过程。的单向扩散传质过程。四、传质过程四、传质过程四、传质过程四、传质过程借扩散进行物质传递的过程称为借扩散进行物质传递的过程称为借扩散进行物质传递的过程称为借扩散进行物质传递的过程称为传质过程。除吸收外，蒸馏传质过程。除吸收外，蒸馏传质过程。除吸收外，蒸馏传质过程。除吸收外，蒸馏. .萃取萃取萃取萃取. .吸吸吸吸收收收收. .干燥等过程，也都属于传质过程。干燥等过程，也都属于传质过程。干燥等过程，也都属于传质过程。干燥等过程，也都属于传质过程。五、吸收剂的选择五、吸收剂的选择五、吸收剂的选择五、吸收剂的选择11吸收剂应对被分离组分有较大的溶解度，以减少吸收剂用量，吸收剂应对被分离组分有较大的溶解度，以减少吸收剂用量，吸收剂应对被分离组分有较大的溶解度，以减少吸收剂用量，吸收剂应对被分离组分有较大的溶解度，以减少吸收剂用量，从而降低回收吸收剂的能量消耗；从而降低回收吸收剂的能量消耗；从而降低回收吸收剂的能量消耗；从而降低回收吸收剂的能量消耗；
98、22吸收剂应有较高的选择性，即对于溶质能选择性溶解，而对吸收剂应有较高的选择性，即对于溶质能选择性溶解，而对吸收剂应有较高的选择性，即对于溶质能选择性溶解，而对吸收剂应有较高的选择性，即对于溶质能选择性溶解，而对其余组分则基本不吸收或吸收较少；其余组分则基本不吸收或吸收较少；其余组分则基本不吸收或吸收较少；其余组分则基本不吸收或吸收较少；33吸收剂应易于再生，以减少吸收剂应易于再生，以减少吸收剂应易于再生，以减少吸收剂应易于再生，以减少“ “解吸解吸解吸解吸” ”的设备费用和操作费用；的设备费用和操作费用；的设备费用和操作费用；的设备费用和操作费用；44吸收剂的蒸汽压要低，以减少吸收过程中的挥发损失；吸收剂的蒸汽压要低，以减少吸收过程中的挥发损失；吸收剂的蒸汽压要低，以减少吸收过程中的挥发损失；吸收剂的蒸汽压要低，以减少吸收过程中的挥发损失；55吸收剂应有较低的粘度、较高的化学稳定性；吸收剂应有较低的粘度、较高的化学稳定性；吸收剂应有较低的粘度、较高的化学稳定性；吸收剂应有较低的粘度、较高的化学稳定性；66吸收剂应尽可能价廉易得、无毒、不易燃、腐蚀性小。吸收剂应尽可能价廉易得、无毒、不
99、易燃、腐蚀性小。吸收剂应尽可能价廉易得、无毒、不易燃、腐蚀性小。吸收剂应尽可能价廉易得、无毒、不易燃、腐蚀性小。 6.26.2吸收过程中的相平衡关系吸收过程中的相平衡关系吸收过程中的相平衡关系吸收过程中的相平衡关系6.2.16.2.1相组成的表示方法相组成的表示方法相组成的表示方法相组成的表示方法1 1质量分率质量分率质量分率质量分率2 2摩尔分率摩尔分率摩尔分率摩尔分率3 3比质量分率比质量分率比质量分率比质量分率4 4比摩尔分率比摩尔分率比摩尔分率比摩尔分率5 5质量浓度质量浓度质量浓度质量浓度6 6摩尔浓度摩尔浓度摩尔浓度摩尔浓度7 7气体混合物的组成气体混合物的组成气体混合物的组成气体混合物的组成 6.2.26.2.2气体在液体中的溶解度气体在液体中的溶解度气体在液体中的溶解度气体在液体中的溶解度1 1气体的溶解度：正逆扩散速率达到相等，于是就出现了平衡。气体的溶解度：正逆扩散速率达到相等，于是就出现了平衡。气体的溶解度：正逆扩散速率达到相等，于是就出现了平衡。气体的溶解度：正逆扩散速率达到相等，于是就出现了平衡。相平衡时，气体吸收质在溶液中的浓度，就是吸收质在该条件下的相平衡
100、时，气体吸收质在溶液中的浓度，就是吸收质在该条件下的相平衡时，气体吸收质在溶液中的浓度，就是吸收质在该条件下的相平衡时，气体吸收质在溶液中的浓度，就是吸收质在该条件下的溶解度。气体的溶解度是在一定条件下吸收可能达到的最高限度，溶解度。气体的溶解度是在一定条件下吸收可能达到的最高限度，溶解度。气体的溶解度是在一定条件下吸收可能达到的最高限度，溶解度。气体的溶解度是在一定条件下吸收可能达到的最高限度，它与气体和溶剂的性质有关，并受温度和压力的影响。此时的溶液它与气体和溶剂的性质有关，并受温度和压力的影响。此时的溶液它与气体和溶剂的性质有关，并受温度和压力的影响。此时的溶液它与气体和溶剂的性质有关，并受温度和压力的影响。此时的溶液已被吸收质所饱和，被称为饱和溶液，溶液的浓度被称为平衡浓度已被吸收质所饱和，被称为饱和溶液，溶液的浓度被称为平衡浓度已被吸收质所饱和，被称为饱和溶液，溶液的浓度被称为平衡浓度已被吸收质所饱和，被称为饱和溶液，溶液的浓度被称为平衡浓度或饱和浓度。相平衡时，气相和液相中吸收质的组成不再变化，此或饱和浓度。相平衡时，气相和液相中吸收质的组成不再变化，此或饱和浓度。相平衡时
101、，气相和液相中吸收质的组成不再变化，此或饱和浓度。相平衡时，气相和液相中吸收质的组成不再变化，此时溶液上方溶解气体的分压，成为平衡分压。时溶液上方溶解气体的分压，成为平衡分压。时溶液上方溶解气体的分压，成为平衡分压。时溶液上方溶解气体的分压，成为平衡分压。 2 2溶解度曲线溶解度曲线溶解度曲线溶解度曲线a a在同一种溶剂中，不同气体的溶解度有很大差异；在同一种溶剂中，不同气体的溶解度有很大差异；在同一种溶剂中，不同气体的溶解度有很大差异；在同一种溶剂中，不同气体的溶解度有很大差异；b b同一溶质在相同的温度下，随着溶质气体分压的提高，在液相中同一溶质在相同的温度下，随着溶质气体分压的提高，在液相中同一溶质在相同的温度下，随着溶质气体分压的提高，在液相中同一溶质在相同的温度下，随着溶质气体分压的提高，在液相中的溶解度加大；的溶解度加大；的溶解度加大；的溶解度加大；c c同一溶质在相同的分压下，溶解度随温度降低而增大。同一溶质在相同的分压下，溶解度随温度降低而增大。同一溶质在相同的分压下，溶解度随温度降低而增大。同一溶质在相同的分压下，溶解度随温度降低而增大。6.2.36.2.3亨利定律亨
102、利定律亨利定律亨利定律亨利定律是描述互成平衡的气、液两相间组成关系的数学表达式。亨利定律是描述互成平衡的气、液两相间组成关系的数学表达式。亨利定律是描述互成平衡的气、液两相间组成关系的数学表达式。亨利定律是描述互成平衡的气、液两相间组成关系的数学表达式。它适用于溶解度曲线中低浓度的直线部分。由于相组成有多种表达方式，它适用于溶解度曲线中低浓度的直线部分。由于相组成有多种表达方式，它适用于溶解度曲线中低浓度的直线部分。由于相组成有多种表达方式，它适用于溶解度曲线中低浓度的直线部分。由于相组成有多种表达方式，致使亨利定律有多种形式。致使亨利定律有多种形式。致使亨利定律有多种形式。致使亨利定律有多种形式。1.1.式中：式中：式中：式中：液相中吸收质的浓度液相中吸收质的浓度液相中吸收质的浓度液相中吸收质的浓度；与液相平衡的气相吸收质的分压与液相平衡的气相吸收质的分压与液相平衡的气相吸收质的分压与液相平衡的气相吸收质的分压或或或或；HH溶解度系数溶解度系数溶解度系数溶解度系数或或或或。2.2.式中：式中：式中：式中：液相中吸收质的摩尔分率；液相中吸收质的摩尔分率；液相中吸收质的摩尔分率；液相中吸
103、收质的摩尔分率； 亨利系数亨利系数亨利系数亨利系数。 3.3.即即即即式中：式中：式中：式中：与液相平衡的气相中吸收质的摩尔分率；与液相平衡的气相中吸收质的摩尔分率；与液相平衡的气相中吸收质的摩尔分率；与液相平衡的气相中吸收质的摩尔分率；xx与液相平衡的气相中吸收质的摩尔分率；与液相平衡的气相中吸收质的摩尔分率；与液相平衡的气相中吸收质的摩尔分率；与液相平衡的气相中吸收质的摩尔分率；相平衡常数（无量纲）；相平衡常数（无量纲）；相平衡常数（无量纲）；相平衡常数（无量纲）；混合气体总压混合气体总压混合气体总压混合气体总压。 4.4.式中：式中：式中：式中：Y*Y*溶质在气相中的比摩尔分率；溶质在气相中的比摩尔分率；溶质在气相中的比摩尔分率；溶质在气相中的比摩尔分率；XX溶质在液相中的比摩尔分率；溶质在液相中的比摩尔分率；溶质在液相中的比摩尔分率；溶质在液相中的比摩尔分率；相平衡常数（无量纲）。相平衡常数（无量纲）。相平衡常数（无量纲）。相平衡常数（无量纲）。 6.36.3吸收机理和吸收速率吸收机理和吸收速率吸收机理和吸收速率吸收机理和吸收速率6.3.16.3.1传质的基本方式传质的基本方式
104、传质的基本方式传质的基本方式吸收过程是溶剂从气相转移到液相的过程。由于溶剂从气相转吸收过程是溶剂从气相转移到液相的过程。由于溶剂从气相转吸收过程是溶剂从气相转移到液相的过程。由于溶剂从气相转吸收过程是溶剂从气相转移到液相的过程。由于溶剂从气相转移到液相是通过扩散进行的，因此传质过程也称为扩散过程。扩散移到液相是通过扩散进行的，因此传质过程也称为扩散过程。扩散移到液相是通过扩散进行的，因此传质过程也称为扩散过程。扩散移到液相是通过扩散进行的，因此传质过程也称为扩散过程。扩散有两种基本方式：有两种基本方式：有两种基本方式：有两种基本方式：（1 1）分子扩散：由于分子受热运动造成质量迁移的现象。）分子扩散：由于分子受热运动造成质量迁移的现象。）分子扩散：由于分子受热运动造成质量迁移的现象。）分子扩散：由于分子受热运动造成质量迁移的现象。在静止或滞流的流体中，某一组分由浓度高的部位向浓度低的部位在静止或滞流的流体中，某一组分由浓度高的部位向浓度低的部位在静止或滞流的流体中，某一组分由浓度高的部位向浓度低的部位在静止或滞流的流体中，某一组分由浓度高的部位向浓度低的部位的移动、是通过分子扩散进行的
105、，（如一滴墨水滴入水中的扩散就的移动、是通过分子扩散进行的，（如一滴墨水滴入水中的扩散就的移动、是通过分子扩散进行的，（如一滴墨水滴入水中的扩散就的移动、是通过分子扩散进行的，（如一滴墨水滴入水中的扩散就是分子扩散）；当组分垂直于层流流动的薄层时，由于组分的移动是分子扩散）；当组分垂直于层流流动的薄层时，由于组分的移动是分子扩散）；当组分垂直于层流流动的薄层时，由于组分的移动是分子扩散）；当组分垂直于层流流动的薄层时，由于组分的移动方向垂直于流体的流动方向。因此可以断定，在这种情况下物质垂方向垂直于流体的流动方向。因此可以断定，在这种情况下物质垂方向垂直于流体的流动方向。因此可以断定，在这种情况下物质垂方向垂直于流体的流动方向。因此可以断定，在这种情况下物质垂直穿过层流薄膜也只有分子扩散才可完成。直穿过层流薄膜也只有分子扩散才可完成。直穿过层流薄膜也只有分子扩散才可完成。直穿过层流薄膜也只有分子扩散才可完成。 根据费克（根据费克（根据费克（根据费克（FickFick）定律即单位时间传递的物质量与传质面积和沿传）定律即单位时间传递的物质量与传质面积和沿传）定律即单位时间传递的物质量与传质
106、面积和沿传）定律即单位时间传递的物质量与传质面积和沿传质方向的浓度梯度成正比，在稳定条件下质方向的浓度梯度成正比，在稳定条件下质方向的浓度梯度成正比，在稳定条件下质方向的浓度梯度成正比，在稳定条件下 式中式中式中式中扩散速率扩散速率扩散速率扩散速率； 式中式中式中式中分子扩散通量分子扩散通量分子扩散通量分子扩散通量；传质面积传质面积传质面积传质面积；浓度梯度浓度梯度浓度梯度浓度梯度；浓度差浓度差浓度差浓度差；扩散系数扩散系数扩散系数扩散系数。 扩散距离扩散距离扩散距离扩散距离。 当式中当式中当式中当式中；（2 2）涡流扩散）涡流扩散）涡流扩散）涡流扩散由于流体质点湍流、脉动、造成大量漩涡将物质由于流体质点湍流、脉动、造成大量漩涡将物质由于流体质点湍流、脉动、造成大量漩涡将物质由于流体质点湍流、脉动、造成大量漩涡将物质从高浓度传递到低浓度的扩散。与给热相似。从高浓度传递到低浓度的扩散。与给热相似。从高浓度传递到低浓度的扩散。与给热相似。从高浓度传递到低浓度的扩散。与给热相似。质点移动与混合质点移动与混合质点移动与混合质点移动与混合共同点共同点共同点共同点方向从高到低方向从高到低方向从高到
107、低方向从高到低阻力小阻力小阻力小阻力小分子扩散和涡流扩散总称对流扩散吸收同时存在分子扩散与涡分子扩散和涡流扩散总称对流扩散吸收同时存在分子扩散与涡分子扩散和涡流扩散总称对流扩散吸收同时存在分子扩散与涡分子扩散和涡流扩散总称对流扩散吸收同时存在分子扩散与涡流扩散即真正的层流膜内是分子扩散，膜外是涡流扩散，而涡流扩流扩散即真正的层流膜内是分子扩散，膜外是涡流扩散，而涡流扩流扩散即真正的层流膜内是分子扩散，膜外是涡流扩散，而涡流扩流扩散即真正的层流膜内是分子扩散，膜外是涡流扩散，而涡流扩散比较复杂，不能定量计算，故把膜外（气相主体与气膜外缘与液散比较复杂，不能定量计算，故把膜外（气相主体与气膜外缘与液散比较复杂，不能定量计算，故把膜外（气相主体与气膜外缘与液散比较复杂，不能定量计算，故把膜外（气相主体与气膜外缘与液相主体与液膜外缘）的涡流扩散阻力折合成相当分子扩散的一定厚相主体与液膜外缘）的涡流扩散阻力折合成相当分子扩散的一定厚相主体与液膜外缘）的涡流扩散阻力折合成相当分子扩散的一定厚相主体与液膜外缘）的涡流扩散阻力折合成相当分子扩散的一定厚度虚拟膜加在真正的层流膜上，形成气液相界面两侧的双
108、膜，通过度虚拟膜加在真正的层流膜上，形成气液相界面两侧的双膜，通过度虚拟膜加在真正的层流膜上，形成气液相界面两侧的双膜，通过度虚拟膜加在真正的层流膜上，形成气液相界面两侧的双膜，通过费克定律表示出来。费克定律表示出来。费克定律表示出来。费克定律表示出来。 6.3.26.3.2吸收过程的机理吸收过程的机理吸收过程的机理吸收过程的机理1 1双膜理论双膜理论双膜理论双膜理论双膜理论的基本点：双膜理论的基本点：双膜理论的基本点：双膜理论的基本点：（1 1）当气液两相作相对运动时，在两相接触面（界面）的两侧存）当气液两相作相对运动时，在两相接触面（界面）的两侧存）当气液两相作相对运动时，在两相接触面（界面）的两侧存）当气液两相作相对运动时，在两相接触面（界面）的两侧存在着作层流流动的稳定的气膜和液膜。吸收质通过双膜由气相传在着作层流流动的稳定的气膜和液膜。吸收质通过双膜由气相传在着作层流流动的稳定的气膜和液膜。吸收质通过双膜由气相传在着作层流流动的稳定的气膜和液膜。吸收质通过双膜由气相传入液相。入液相。入液相。入液相。（2 2）界面上气液两相平衡。）界面上气液两相平衡。）界面上气液两相平衡。）界
109、面上气液两相平衡。（3 3）吸收过程的阻力主要集中在界面两侧的气膜和液膜上，吸收）吸收过程的阻力主要集中在界面两侧的气膜和液膜上，吸收）吸收过程的阻力主要集中在界面两侧的气膜和液膜上，吸收）吸收过程的阻力主要集中在界面两侧的气膜和液膜上，吸收速率主要决定于通过此双膜的扩散速率。因此提高气液两流体的速率主要决定于通过此双膜的扩散速率。因此提高气液两流体的速率主要决定于通过此双膜的扩散速率。因此提高气液两流体的速率主要决定于通过此双膜的扩散速率。因此提高气液两流体的相对运动速度，可以减少气膜和液膜的厚度，增大吸收速率。相对运动速度，可以减少气膜和液膜的厚度，增大吸收速率。相对运动速度，可以减少气膜和液膜的厚度，增大吸收速率。相对运动速度，可以减少气膜和液膜的厚度，增大吸收速率。 6.3.36.3.3吸收速率方程吸收速率方程吸收速率方程吸收速率方程一、在吸收操作中，单位时间内单位相际传质面积上吸收的溶质量一、在吸收操作中，单位时间内单位相际传质面积上吸收的溶质量一、在吸收操作中，单位时间内单位相际传质面积上吸收的溶质量一、在吸收操作中，单位时间内单位相际传质面积上吸收的溶质量为吸收速率。表示
110、吸收速率与吸收推动力之间的关系式即为吸为吸收速率。表示吸收速率与吸收推动力之间的关系式即为吸为吸收速率。表示吸收速率与吸收推动力之间的关系式即为吸为吸收速率。表示吸收速率与吸收推动力之间的关系式即为吸收速率方程式。收速率方程式。收速率方程式。收速率方程式。1. 1.气膜吸收速率方程式气膜吸收速率方程式气膜吸收速率方程式气膜吸收速率方程式亦即亦即亦即亦即(1)(1)式中：式中：式中：式中：吸收质吸收质吸收质吸收质A A的分子扩散速率的分子扩散速率的分子扩散速率的分子扩散速率；气膜吸收系数气膜吸收系数气膜吸收系数气膜吸收系数；Y Y、Y Yi i吸收质吸收质吸收质吸收质A A在气相主体与相界面处的比摩尔分率。在气相主体与相界面处的比摩尔分率。在气相主体与相界面处的比摩尔分率。在气相主体与相界面处的比摩尔分率。式中式中式中式中1/k1/kY Y为吸收质通过气膜的扩散阻力，这个阻力的表达形式为吸收质通过气膜的扩散阻力，这个阻力的表达形式为吸收质通过气膜的扩散阻力，这个阻力的表达形式为吸收质通过气膜的扩散阻力，这个阻力的表达形式是与气膜推动力是与气膜推动力是与气膜推动力是与气膜推动力( (Y-Y
111、iY-Yi) )相对应的相对应的相对应的相对应的。2. 2.液膜吸收速率方程式液膜吸收速率方程式液膜吸收速率方程式液膜吸收速率方程式亦即亦即亦即亦即(2)(2)式中：式中：式中：式中：吸收质吸收质吸收质吸收质A A的分子扩散速率的分子扩散速率的分子扩散速率的分子扩散速率；液膜吸收系数液膜吸收系数液膜吸收系数液膜吸收系数；Y Y、Y Yi i吸收质吸收质吸收质吸收质A A在相界面与液相主体处的比摩尔分率。在相界面与液相主体处的比摩尔分率。在相界面与液相主体处的比摩尔分率。在相界面与液相主体处的比摩尔分率。式中式中式中式中1/k1/kX X为吸收质通过液膜的扩散阻力，这个阻力的表达形为吸收质通过液膜的扩散阻力，这个阻力的表达形为吸收质通过液膜的扩散阻力，这个阻力的表达形为吸收质通过液膜的扩散阻力，这个阻力的表达形式是与液膜推动力式是与液膜推动力式是与液膜推动力式是与液膜推动力(X(Xi i-X)-X)相对应的。相对应的。相对应的。相对应的。3. 3.吸收速率总方程吸收速率总方程吸收速率总方程吸收速率总方程界面上气液两相处于平衡状态，故在亨利定律适用的范围内界面上气液两相处于平衡状态，故在亨
112、利定律适用的范围内界面上气液两相处于平衡状态，故在亨利定律适用的范围内界面上气液两相处于平衡状态，故在亨利定律适用的范围内 即即即即另外，设与浓度另外，设与浓度另外，设与浓度另外，设与浓度（摩尔分率）溶液平衡的气相中吸收质的摩尔分（摩尔分率）溶液平衡的气相中吸收质的摩尔分（摩尔分率）溶液平衡的气相中吸收质的摩尔分（摩尔分率）溶液平衡的气相中吸收质的摩尔分率率率率为为为为则：则：则：则： 将将将将、代入（代入（代入（代入（2 2）式）式）式）式（3 3）令令令令则：则：则：则：（4 4）总阻力总阻力总阻力总阻力= =气膜阻力气膜阻力气膜阻力气膜阻力+ +液膜阻力液膜阻力液膜阻力液膜阻力（4 4）式是用气相浓度差）式是用气相浓度差）式是用气相浓度差）式是用气相浓度差表示的总推动力的吸收速率方表示的总推动力的吸收速率方表示的总推动力的吸收速率方表示的总推动力的吸收速率方程，简称为气相总吸收速率方程式，程，简称为气相总吸收速率方程式，程，简称为气相总吸收速率方程式，程，简称为气相总吸收速率方程式，是以气相浓度差是以气相浓度差是以气相浓度差是以气相浓度差表示表示表示表示总推动力时的吸收传质系数，
113、简称为气相吸收传质总系数。单位总推动力时的吸收传质系数，简称为气相吸收传质总系数。单位总推动力时的吸收传质系数，简称为气相吸收传质总系数。单位总推动力时的吸收传质系数，简称为气相吸收传质总系数。单位用同样的方法也可以推导得用同样的方法也可以推导得用同样的方法也可以推导得用同样的方法也可以推导得令令令令 则则则则（6 6）式（式（式（式（6 6）是用液相总浓度差）是用液相总浓度差）是用液相总浓度差）是用液相总浓度差表示推动力的吸收表示推动力的吸收表示推动力的吸收表示推动力的吸收速率方程式，速率方程式，速率方程式，速率方程式，简称液相总吸收速率方程。简称液相总吸收速率方程。简称液相总吸收速率方程。简称液相总吸收速率方程。是以总浓度差是以总浓度差是以总浓度差是以总浓度差表示推动力时的表示推动力时的表示推动力时的表示推动力时的吸收传质系数，称为液相吸收传质总系数。吸收传质系数，称为液相吸收传质总系数。吸收传质系数，称为液相吸收传质总系数。吸收传质系数，称为液相吸收传质总系数。单位单位单位单位6.3.46.3.4吸收总系数吸收总系数吸收总系数吸收总系数1 1吸收系数的确定吸收系数的确定吸收系数的
114、确定吸收系数的确定吸收系数往往是通过实验直接测得的，也可以用经验公式或用准数吸收系数往往是通过实验直接测得的，也可以用经验公式或用准数吸收系数往往是通过实验直接测得的，也可以用经验公式或用准数吸收系数往往是通过实验直接测得的，也可以用经验公式或用准数关联式的方法求算。关联式的方法求算。关联式的方法求算。关联式的方法求算。2 2吸收总系数与吸收膜系数的关系吸收总系数与吸收膜系数的关系吸收总系数与吸收膜系数的关系吸收总系数与吸收膜系数的关系式中：式中：式中：式中：mm相平衡常数，由求相平衡常数，由求相平衡常数，由求相平衡常数，由求出；出；出；出；1/K1/KY Y、1/K1/KX X与推动力（与推动力（与推动力（与推动力（ Y Y、 X X）对应的总阻力。）对应的总阻力。）对应的总阻力。）对应的总阻力。式中：式中：式中：式中：PP气相总压（气相总压（气相总压（气相总压（kPakPa）；）；）；）；CC液相总浓度（液相总浓度（液相总浓度（液相总浓度（kmolkmol( (溶液溶液溶液溶液+ +吸收剂吸收剂吸收剂吸收剂)/m)/m3 3）；）；）；）；k kGG以分压差（以分压差（以分压差（以
115、分压差（ p p）为推动力的气膜吸收系数（）为推动力的气膜吸收系数（）为推动力的气膜吸收系数（）为推动力的气膜吸收系数（kmolkmol吸收质吸收质吸收质吸收质/m/m2 2skPaskPa）；）；）；）；KKGG以分压差（以分压差（以分压差（以分压差（ p p）为推动力的气相吸收系数（）为推动力的气相吸收系数（）为推动力的气相吸收系数（）为推动力的气相吸收系数（kmolkmol吸收质吸收质吸收质吸收质/m/m2 2skPaskPa）；）；）；）；k kL L以浓度差（以浓度差（以浓度差（以浓度差（ C C）为推动力的液膜吸收系数（）为推动力的液膜吸收系数（）为推动力的液膜吸收系数（）为推动力的液膜吸收系数（kmolkmol吸收质吸收质吸收质吸收质/ /（mm2 2skmolskmol吸收质吸收质吸收质吸收质/m/m3 3）KKL L以浓度差（以浓度差（以浓度差（以浓度差（ C C）为推动力的液相吸收系数（）为推动力的液相吸收系数（）为推动力的液相吸收系数（）为推动力的液相吸收系数（kmolkmol吸收吸收吸收吸收质质质质/ /（mm2 2skmolskmol吸收质吸收质吸收质吸收质/
116、m/m3 3）6.46.4吸收过程的计算吸收过程的计算吸收过程的计算吸收过程的计算6.4.16.4.1物料衡算与操作线方程物料衡算与操作线方程物料衡算与操作线方程物料衡算与操作线方程一、吸收塔的物料衡算一、吸收塔的物料衡算一、吸收塔的物料衡算一、吸收塔的物料衡算根据质量守恒原则：入方物料根据质量守恒原则：入方物料根据质量守恒原则：入方物料根据质量守恒原则：入方物料= =出方物料出方物料出方物料出方物料将上式整理可得：将上式整理可得：将上式整理可得：将上式整理可得：式中：式中：式中：式中： 单位时间通过吸收塔的惰气量单位时间通过吸收塔的惰气量单位时间通过吸收塔的惰气量单位时间通过吸收塔的惰气量；单位时间通过吸收塔的吸收剂量单位时间通过吸收塔的吸收剂量单位时间通过吸收塔的吸收剂量单位时间通过吸收塔的吸收剂量；、 、 、 分别表示进塔、出塔气相中和出塔、进塔液相分别表示进塔、出塔气相中和出塔、进塔液相分别表示进塔、出塔气相中和出塔、进塔液相分别表示进塔、出塔气相中和出塔、进塔液相中吸收质的比摩尔分率中吸收质的比摩尔分率中吸收质的比摩尔分率中吸收质的比摩尔分率；二二二二 . .吸收塔的操作线方
117、程吸收塔的操作线方程吸收塔的操作线方程吸收塔的操作线方程将将将将（1 1）可整理为：）可整理为：）可整理为：）可整理为：（2 2） 全塔操作线方程全塔操作线方程全塔操作线方程全塔操作线方程溶质吸收率或回收率溶质吸收率或回收率溶质吸收率或回收率溶质吸收率或回收率 用（用（用（用（2 2）式可求得塔底吸收液浓度）式可求得塔底吸收液浓度）式可求得塔底吸收液浓度）式可求得塔底吸收液浓度。我们可以在塔截面任意高度取一截面我们可以在塔截面任意高度取一截面我们可以在塔截面任意高度取一截面我们可以在塔截面任意高度取一截面与塔底端面之间作与塔底端面之间作与塔底端面之间作与塔底端面之间作吸收质的物料衡算，如前图：吸收质的物料衡算，如前图：吸收质的物料衡算，如前图：吸收质的物料衡算，如前图：整理得：整理得：整理得：整理得： 上式称为逆流吸收塔的操作线方程。上式称为逆流吸收塔的操作线方程。上式称为逆流吸收塔的操作线方程。上式称为逆流吸收塔的操作线方程。 、是工艺上确定的，是工艺上确定的，是工艺上确定的，是工艺上确定的，与精馏操作线方程一样是斜与精馏操作线方程一样是斜与精馏操作线方程一样是斜与精馏操作线方程一样
118、是斜截式方程直线的斜率。截式方程直线的斜率。截式方程直线的斜率。截式方程直线的斜率。逆流吸收塔的操作线方程逆流吸收塔的操作线方程逆流吸收塔的操作线方程逆流吸收塔的操作线方程表示在吸收塔任一截面上，气表示在吸收塔任一截面上，气表示在吸收塔任一截面上，气表示在吸收塔任一截面上，气液两相中吸收质的浓度关系，液两相中吸收质的浓度关系，液两相中吸收质的浓度关系，液两相中吸收质的浓度关系，它在坐标图上为一条它在坐标图上为一条它在坐标图上为一条它在坐标图上为一条直线直线直线直线ATAT，直线端点直线端点直线端点直线端点A A表示塔顶的液相浓度表示塔顶的液相浓度表示塔顶的液相浓度表示塔顶的液相浓度和气相浓度（稀端），端点和气相浓度（稀端），端点和气相浓度（稀端），端点和气相浓度（稀端），端点B B表表表表示塔底的液相浓度和气相浓度示塔底的液相浓度和气相浓度示塔底的液相浓度和气相浓度示塔底的液相浓度和气相浓度（浓端）。直线上的任一点（浓端）。直线上的任一点（浓端）。直线上的任一点（浓端）。直线上的任一点（X X、Y Y）则表示塔中任一截面）则表示塔中任一截面）则表示塔中任一截面）则表示塔中任一截面液相气
119、相的浓度。液相气相的浓度。液相气相的浓度。液相气相的浓度。ATAT线为任一塔截面的操作线，线为任一塔截面的操作线，线为任一塔截面的操作线，线为任一塔截面的操作线，ABAB线为全塔线为全塔线为全塔线为全塔操作线操作线操作线操作线。6.4.26.4.2吸收剂用量的确定吸收剂用量的确定吸收剂用量的确定吸收剂用量的确定1 1液气比液气比液气比液气比由全塔操作线方程改写，得：由全塔操作线方程改写，得：由全塔操作线方程改写，得：由全塔操作线方程改写，得：L/VL/V称为吸收剂单位耗用量或液气比。即处理单位惰性气体所称为吸收剂单位耗用量或液气比。即处理单位惰性气体所称为吸收剂单位耗用量或液气比。即处理单位惰性气体所称为吸收剂单位耗用量或液气比。即处理单位惰性气体所需要的吸收剂量。而也就是操作线的斜率。需要的吸收剂量。而也就是操作线的斜率。需要的吸收剂量。而也就是操作线的斜率。需要的吸收剂量。而也就是操作线的斜率。2 2最小液气比最小液气比最小液气比最小液气比吸收剂的单位耗用量吸收剂的单位耗用量吸收剂的单位耗用量吸收剂的单位耗用量L/VL/V，在理论上其值不能低于一定的最小，在理论上其值不能低于一定的
120、最小，在理论上其值不能低于一定的最小，在理论上其值不能低于一定的最小值值值值(L/(L/V)minV)min。(L/(L/V)minV)min称为最小液气比。相应的吸收剂用量成为最称为最小液气比。相应的吸收剂用量成为最称为最小液气比。相应的吸收剂用量成为最称为最小液气比。相应的吸收剂用量成为最小的吸收剂用量。若平衡关系服从亨利定律，即小的吸收剂用量。若平衡关系服从亨利定律，即小的吸收剂用量。若平衡关系服从亨利定律，即小的吸收剂用量。若平衡关系服从亨利定律，即，则最小，则最小，则最小，则最小液气比亦可按下式计算：液气比亦可按下式计算：液气比亦可按下式计算：液气比亦可按下式计算：当操作线端点当操作线端点当操作线端点当操作线端点B B与平衡线相交或相切时的液气比为最小液与平衡线相交或相切时的液气比为最小液与平衡线相交或相切时的液气比为最小液与平衡线相交或相切时的液气比为最小液气比，此时塔底的推动力等于零，所需要的接触面积和吸收塔气比，此时塔底的推动力等于零，所需要的接触面积和吸收塔气比，此时塔底的推动力等于零，所需要的接触面积和吸收塔气比，此时塔底的推动力等于零，所需要的接触面积和吸收塔的尺
121、寸为无限大。的尺寸为无限大。的尺寸为无限大。的尺寸为无限大。 3. 3.操作液气比的确定操作液气比的确定操作液气比的确定操作液气比的确定吸收操作时选用的液气比必须较上述的理论最小值大。但是如果吸收操作时选用的液气比必须较上述的理论最小值大。但是如果吸收操作时选用的液气比必须较上述的理论最小值大。但是如果吸收操作时选用的液气比必须较上述的理论最小值大。但是如果L/VL/V过大，则吸收剂单位耗氧量太大，操作费用增加；而若过大，则吸收剂单位耗氧量太大，操作费用增加；而若过大，则吸收剂单位耗氧量太大，操作费用增加；而若过大，则吸收剂单位耗氧量太大，操作费用增加；而若L/VL/V过小，过小，过小，过小，则为达一定的吸收效果，吸收塔必须增高，设备费用就增大。根据生则为达一定的吸收效果，吸收塔必须增高，设备费用就增大。根据生则为达一定的吸收效果，吸收塔必须增高，设备费用就增大。根据生则为达一定的吸收效果，吸收塔必须增高，设备费用就增大。根据生产实践经验，一般选择实际液气比为最小液气比的产实践经验，一般选择实际液气比为最小液气比的产实践经验，一般选择实际液气比为最小液气比的产实践经验，一般选择实际液气
122、比为最小液气比的1.21.22 2倍。倍。倍。倍。6.56.5填料塔的工艺设计填料塔的工艺设计填料塔的工艺设计填料塔的工艺设计一、塔径的计算一、塔径的计算一、塔径的计算一、塔径的计算 式中式中式中式中塔径塔径塔径塔径；uu空塔速度空塔速度空塔速度空塔速度；操作条件下混合气、体积流量操作条件下混合气、体积流量操作条件下混合气、体积流量操作条件下混合气、体积流量有波动时取最大值。有波动时取最大值。有波动时取最大值。有波动时取最大值。一般以进塔底流量为准而其它的也相应取塔底下的值。一般以进塔底流量为准而其它的也相应取塔底下的值。一般以进塔底流量为准而其它的也相应取塔底下的值。一般以进塔底流量为准而其它的也相应取塔底下的值。二、填料层高度的计算二、填料层高度的计算二、填料层高度的计算二、填料层高度的计算1.1.填料层高度的基本计算式：填料层高度的基本计算式：填料层高度的基本计算式：填料层高度的基本计算式：式中：式中：式中：式中：ZZ填料层的高度填料层的高度填料层的高度填料层的高度(m)(m)；V VP P填料层的体积填料层的体积填料层的体积填料层的体积(m(m3 3) )； FF吸收所需的传质
123、界面吸收所需的传质界面吸收所需的传质界面吸收所需的传质界面(m(m2 2) )；aa单位体积填料的有效吸收面积单位体积填料的有效吸收面积单位体积填料的有效吸收面积单位体积填料的有效吸收面积(1/m)(1/m)；塔的截面积塔的截面积塔的截面积塔的截面积(m(m2 2) )，等于，等于，等于，等于DD2 2/4/4，其中，其中，其中，其中D D为塔径为塔径为塔径为塔径(m)(m)。在吸收操作中，填料塔不同横截面上的传质推动力是变化的。因在吸收操作中，填料塔不同横截面上的传质推动力是变化的。因在吸收操作中，填料塔不同横截面上的传质推动力是变化的。因在吸收操作中，填料塔不同横截面上的传质推动力是变化的。因此，对于全塔吸收速率方程而言，应该用全塔的平均推动力作为此，对于全塔吸收速率方程而言，应该用全塔的平均推动力作为此，对于全塔吸收速率方程而言，应该用全塔的平均推动力作为此，对于全塔吸收速率方程而言，应该用全塔的平均推动力作为 Y Ymm（或（或（或（或 X Xmm）吸收速率方程式中的推动力。这样，以比摩尔分率差为推）吸收速率方程式中的推动力。这样，以比摩尔分率差为推）吸收速率方程式中的推动力。
124、这样，以比摩尔分率差为推）吸收速率方程式中的推动力。这样，以比摩尔分率差为推动力的吸收速率方程式可以写成：动力的吸收速率方程式可以写成：动力的吸收速率方程式可以写成：动力的吸收速率方程式可以写成：则则则则或或或或式中：式中：式中：式中：GGA A单位时间内吸收的物质量（单位时间内吸收的物质量（单位时间内吸收的物质量（单位时间内吸收的物质量（kmol/skmol/s）；）；）；）；FF吸收所需传质面积（吸收所需传质面积（吸收所需传质面积（吸收所需传质面积（mm2 2）；）；）；）； Y Ymm、 X Xmm全塔范围内以比摩尔分率表示的平均推动力。全塔范围内以比摩尔分率表示的平均推动力。全塔范围内以比摩尔分率表示的平均推动力。全塔范围内以比摩尔分率表示的平均推动力。吸收的物质量吸收的物质量吸收的物质量吸收的物质量GGA A可由全塔物料衡算式，可由全塔物料衡算式，可由全塔物料衡算式，可由全塔物料衡算式，即即即即求出。求出。求出。求出。 2 2用对数平均推动力法计算填料层的高度。用对数平均推动力法计算填料层的高度。用对数平均推动力法计算填料层的高度。用对数平均推动力法计算填料层的高度。由填料层
125、高度的基本计算式、吸收速率方程和全塔总物料衡由填料层高度的基本计算式、吸收速率方程和全塔总物料衡由填料层高度的基本计算式、吸收速率方程和全塔总物料衡由填料层高度的基本计算式、吸收速率方程和全塔总物料衡算式，可得填料吸收塔所需填料层高度的具体计算式如下：算式，可得填料吸收塔所需填料层高度的具体计算式如下：算式，可得填料吸收塔所需填料层高度的具体计算式如下：算式，可得填料吸收塔所需填料层高度的具体计算式如下： 或或或或 当吸收操作达到稳定时，式中当吸收操作达到稳定时，式中当吸收操作达到稳定时，式中当吸收操作达到稳定时，式中a a、V V、L L均为定值，若吸均为定值，若吸均为定值，若吸均为定值，若吸收总系数收总系数收总系数收总系数KKY Y或或或或KKX X也可取为定值或取全塔平均值，则填料层高度也可取为定值或取全塔平均值，则填料层高度也可取为定值或取全塔平均值，则填料层高度也可取为定值或取全塔平均值，则填料层高度的计算便取决于吸收过程平均推动力的计算便取决于吸收过程平均推动力的计算便取决于吸收过程平均推动力的计算便取决于吸收过程平均推动力 Y Ymm或或或或 X Xmm的计算。的计算。的
126、计算。的计算。对于气相：对于气相：对于气相：对于气相：当当当当 同理同理同理同理, ,对于液相：对于液相：对于液相：对于液相：当当当当3 3理论板层数的计算理论板层数的计算理论板层数的计算理论板层数的计算理论板：离开该板的气液两相互相成平衡，而且塔板上的液相组理论板：离开该板的气液两相互相成平衡，而且塔板上的液相组理论板：离开该板的气液两相互相成平衡，而且塔板上的液相组理论板：离开该板的气液两相互相成平衡，而且塔板上的液相组成是均匀的。成是均匀的。成是均匀的。成是均匀的。梯级图解法求理论板层数示意图表示一个逆流操作的板式吸收塔梯级图解法求理论板层数示意图表示一个逆流操作的板式吸收塔梯级图解法求理论板层数示意图表示一个逆流操作的板式吸收塔梯级图解法求理论板层数示意图表示一个逆流操作的板式吸收塔实际工作状况，为简化推导，假定每层塔板都为理论板。实际工作状况，为简化推导，假定每层塔板都为理论板。实际工作状况，为简化推导，假定每层塔板都为理论板。实际工作状况，为简化推导，假定每层塔板都为理论板。一、梯级图解法求理论板层数一、梯级图解法求理论板层数一、梯级图解法求理论板层数一、梯级图解法求理论板
127、层数以以以以X X为横坐标，为横坐标，为横坐标，为横坐标，Y Y为纵坐标，在为纵坐标，在为纵坐标，在为纵坐标，在相图上画出平衡线相图上画出平衡线相图上画出平衡线相图上画出平衡线OEOE，操，操，操，操作线作线作线作线BTBT。由。由。由。由T T点开始画梯级直到点开始画梯级直到点开始画梯级直到点开始画梯级直到B B为止，梯级数即为理论板层数。上为止，梯级数即为理论板层数。上为止，梯级数即为理论板层数。上为止，梯级数即为理论板层数。上下两层板气液关系在操作线上，同一层理论板气液关系在平衡线上；下两层板气液关系在操作线上，同一层理论板气液关系在平衡线上；下两层板气液关系在操作线上，同一层理论板气液关系在平衡线上；下两层板气液关系在操作线上，同一层理论板气液关系在平衡线上；即实际板上即实际板上即实际板上即实际板上XYXY操作关系都在操作线上，理论板上操作关系都在操作线上，理论板上操作关系都在操作线上，理论板上操作关系都在操作线上，理论板上XYXY平衡关系都在平衡关系都在平衡关系都在平衡关系都在平衡线上，平衡线上，平衡线上，平衡线上，适用范围：气液相任意浓度（高浓度、低浓度）、任意表示方法适用
128、范围：气液相任意浓度（高浓度、低浓度）、任意表示方法适用范围：气液相任意浓度（高浓度、低浓度）、任意表示方法适用范围：气液相任意浓度（高浓度、低浓度）、任意表示方法（摩尔分率、比摩尔分率）的气体吸收或脱吸过程。（摩尔分率、比摩尔分率）的气体吸收或脱吸过程。（摩尔分率、比摩尔分率）的气体吸收或脱吸过程。（摩尔分率、比摩尔分率）的气体吸收或脱吸过程。二、解析法求理论板层数二、解析法求理论板层数二、解析法求理论板层数二、解析法求理论板层数 （略）（略）（略）（略）6.66.6脱吸及其它条件下的吸收脱吸及其它条件下的吸收脱吸及其它条件下的吸收脱吸及其它条件下的吸收一一一一 . .脱吸：使溶解于液相中的气体释放出来的操作称为脱吸（解脱吸：使溶解于液相中的气体释放出来的操作称为脱吸（解脱吸：使溶解于液相中的气体释放出来的操作称为脱吸（解脱吸：使溶解于液相中的气体释放出来的操作称为脱吸（解吸）。吸）。吸）。吸）。二二二二. .脱吸的方法：使溶液与惰性气体或蒸汽逆流接触。脱吸的方法：使溶液与惰性气体或蒸汽逆流接触。脱吸的方法：使溶液与惰性气体或蒸汽逆流接触。脱吸的方法：使溶液与惰性气体或蒸汽逆流接触。
129、三三三三. .其它条件下的吸收其它条件下的吸收其它条件下的吸收其它条件下的吸收高浓度气体吸收高浓度气体吸收高浓度气体吸收高浓度气体吸收/ /低浓度吸收低浓度吸收低浓度吸收低浓度吸收非等温吸收非等温吸收非等温吸收非等温吸收多组分吸收多组分吸收多组分吸收多组分吸收化学吸收化学吸收化学吸收化学吸收 7.07.0液体的蒸馏液体的蒸馏液体的蒸馏液体的蒸馏7.17.1概述概述概述概述一、蒸馏操作的应用一、蒸馏操作的应用一、蒸馏操作的应用一、蒸馏操作的应用蒸发操作主要应用于分离（或浓缩）溶质不挥发的溶液，而蒸发操作主要应用于分离（或浓缩）溶质不挥发的溶液，而蒸发操作主要应用于分离（或浓缩）溶质不挥发的溶液，而蒸发操作主要应用于分离（或浓缩）溶质不挥发的溶液，而对于溶质和溶剂均挥发的溶液要用蒸馏操作来完成。对于溶质和溶剂均挥发的溶液要用蒸馏操作来完成。对于溶质和溶剂均挥发的溶液要用蒸馏操作来完成。对于溶质和溶剂均挥发的溶液要用蒸馏操作来完成。我们通常将容易挥发的组分称为轻组分；不太容易挥发的组分称我们通常将容易挥发的组分称为轻组分；不太容易挥发的组分称我们通常将容易挥发的组分称为轻组分；不太容易挥发的
130、组分称我们通常将容易挥发的组分称为轻组分；不太容易挥发的组分称为重组分。为重组分。为重组分。为重组分。二、蒸馏操作的分类二、蒸馏操作的分类二、蒸馏操作的分类二、蒸馏操作的分类按照操作是否连续可以分为：按照操作是否连续可以分为：按照操作是否连续可以分为：按照操作是否连续可以分为：1 1、间歇性蒸馏、间歇性蒸馏、间歇性蒸馏、间歇性蒸馏2 2、连续性蒸馏、连续性蒸馏、连续性蒸馏、连续性蒸馏按照操作压强可以分为：按照操作压强可以分为：按照操作压强可以分为：按照操作压强可以分为：1 1、常压蒸馏、常压蒸馏、常压蒸馏、常压蒸馏2 2、减压蒸馏、减压蒸馏、减压蒸馏、减压蒸馏3 3、加压蒸馏、加压蒸馏、加压蒸馏、加压蒸馏 按照蒸馏操作的级数可分为按照蒸馏操作的级数可分为按照蒸馏操作的级数可分为按照蒸馏操作的级数可分为1 1、单级蒸馏、单级蒸馏、单级蒸馏、单级蒸馏2 2、多级蒸馏、多级蒸馏、多级蒸馏、多级蒸馏3 3、精馏（含一般精馏和特殊精馏）、精馏（含一般精馏和特殊精馏）、精馏（含一般精馏和特殊精馏）、精馏（含一般精馏和特殊精馏） 7.27.2双组分溶液的气液相平衡双组分溶液的气液相平衡双组分溶液的气
131、液相平衡双组分溶液的气液相平衡一、拉乌尔定律一、拉乌尔定律一、拉乌尔定律一、拉乌尔定律蒸馏操作的物系各组分之间均存在挥发性的差异，对理想物蒸馏操作的物系各组分之间均存在挥发性的差异，对理想物蒸馏操作的物系各组分之间均存在挥发性的差异，对理想物蒸馏操作的物系各组分之间均存在挥发性的差异，对理想物系而言，将混合物（系而言，将混合物（系而言，将混合物（系而言，将混合物（A A、B B双组分混合物系）放置到一个密闭容器双组分混合物系）放置到一个密闭容器双组分混合物系）放置到一个密闭容器双组分混合物系）放置到一个密闭容器中去（如图），经足够的时间，气相组成和液相组成达到平衡，中去（如图），经足够的时间，气相组成和液相组成达到平衡，中去（如图），经足够的时间，气相组成和液相组成达到平衡，中去（如图），经足够的时间，气相组成和液相组成达到平衡，气相总压强为气相总压强为气相总压强为气相总压强为P P，有：，有：，有：，有： ( (道尔顿分压定律）道尔顿分压定律）道尔顿分压定律）道尔顿分压定律）而式中而式中而式中而式中PAPA、PBPB与该温度下的与该温度下的与该温度下的与该温度下的饱和蒸汽压的关系是：
132、饱和蒸汽压的关系是：饱和蒸汽压的关系是：饱和蒸汽压的关系是： 和和和和 而：而：而：而：蒸汽若为理想气体，则气相组成：蒸汽若为理想气体，则气相组成：蒸汽若为理想气体，则气相组成：蒸汽若为理想气体，则气相组成：二、挥发度和相对挥发度二、挥发度和相对挥发度二、挥发度和相对挥发度二、挥发度和相对挥发度1 1、挥发度、挥发度、挥发度、挥发度对与纯物质而言，挥发度是它的饱和蒸汽压，但当它与其它对与纯物质而言，挥发度是它的饱和蒸汽压，但当它与其它对与纯物质而言，挥发度是它的饱和蒸汽压，但当它与其它对与纯物质而言，挥发度是它的饱和蒸汽压，但当它与其它物质相称均相溶液后，挥发度物质相称均相溶液后，挥发度物质相称均相溶液后，挥发度物质相称均相溶液后，挥发度 i i=P=Pi i/x/xi i对于双组分混合物系：对于双组分混合物系：对于双组分混合物系：对于双组分混合物系：2 2、相对挥发度相对挥发度相对挥发度相对挥发度即两组分挥发度的相对值。即两组分挥发度的相对值。即两组分挥发度的相对值。即两组分挥发度的相对值。因为对于双组分混合物系达到气液相平衡时：因为对于双组分混合物系达到气液相平衡时：因为对于双组分
133、混合物系达到气液相平衡时：因为对于双组分混合物系达到气液相平衡时：引入相对挥发度后，有：引入相对挥发度后，有：引入相对挥发度后，有：引入相对挥发度后，有：由于：由于：由于：由于：则有：则有：则有：则有：上式为气液相平衡方程。上式为气液相平衡方程。上式为气液相平衡方程。上式为气液相平衡方程。三、气液相平衡相图三、气液相平衡相图三、气液相平衡相图三、气液相平衡相图1 1、相图（、相图（、相图（、相图（t-x-yt-x-y）的绘制）的绘制）的绘制）的绘制将组成为将组成为将组成为将组成为x x的混合溶液逐步提高温度，当溶液中出现第一个的混合溶液逐步提高温度，当溶液中出现第一个的混合溶液逐步提高温度，当溶液中出现第一个的混合溶液逐步提高温度，当溶液中出现第一个气泡时，记下温度气泡时，记下温度气泡时，记下温度气泡时，记下温度t1t1（泡点温（泡点温（泡点温（泡点温度），继续加热，直到溶液只度），继续加热，直到溶液只度），继续加热，直到溶液只度），继续加热，直到溶液只剩最后一滴液体时记下温度剩最后一滴液体时记下温度剩最后一滴液体时记下温度剩最后一滴液体时记下温度t2t2（露点温度）。（露点温度）。（
134、露点温度）。（露点温度）。将不同组成的溶液分别测将不同组成的溶液分别测将不同组成的溶液分别测将不同组成的溶液分别测定泡点温度和露点温度，并绘定泡点温度和露点温度，并绘定泡点温度和露点温度，并绘定泡点温度和露点温度，并绘制图形，得到如图所示的相图。制图形，得到如图所示的相图。制图形，得到如图所示的相图。制图形，得到如图所示的相图。图中两条曲线分别是露点线和泡点线。图中两条曲线分别是露点线和泡点线。图中两条曲线分别是露点线和泡点线。图中两条曲线分别是露点线和泡点线。当当当当x=0x=0时，实际是纯净的重组分，温度时，实际是纯净的重组分，温度时，实际是纯净的重组分，温度时，实际是纯净的重组分，温度TBTB实际就是实际就是实际就是实际就是B B组分的沸组分的沸组分的沸组分的沸点。当点。当点。当点。当x=1x=1时，实际是纯净的轻组分时，实际是纯净的轻组分时，实际是纯净的轻组分时，实际是纯净的轻组分A A，温度，温度，温度，温度TATA是是是是A A的沸点。的沸点。的沸点。的沸点。露点线和泡点线将整个相图分成了三个区域：露点线和泡点线将整个相图分成了三个区域：露点线和泡点线将整个相图分成了三个区
135、域：露点线和泡点线将整个相图分成了三个区域：泡点线以下，为液相区，此时混合液体还没有沸腾；泡点线以下，为液相区，此时混合液体还没有沸腾；泡点线以下，为液相区，此时混合液体还没有沸腾；泡点线以下，为液相区，此时混合液体还没有沸腾；泡点线和露点线之间，为汽液共存区，混合物处于沸腾状泡点线和露点线之间，为汽液共存区，混合物处于沸腾状泡点线和露点线之间，为汽液共存区，混合物处于沸腾状泡点线和露点线之间，为汽液共存区，混合物处于沸腾状态；态；态；态；露点线以上，为汽相区，混合物已经全部汽化。露点线以上，为汽相区，混合物已经全部汽化。露点线以上，为汽相区，混合物已经全部汽化。露点线以上，为汽相区，混合物已经全部汽化。 2 2、蒸馏操作在相图（、蒸馏操作在相图（、蒸馏操作在相图（、蒸馏操作在相图（t-x-yt-x-y）上的分析）上的分析）上的分析）上的分析蒸馏操作的实际操作温度是介于蒸馏操作的实际操作温度是介于蒸馏操作的实际操作温度是介于蒸馏操作的实际操作温度是介于泡点温度和露点温度之间的，如图中泡点温度和露点温度之间的，如图中泡点温度和露点温度之间的，如图中泡点温度和露点温度之间的，如图中所示的温
136、度所示的温度所示的温度所示的温度t t，沿，沿，沿，沿t t作一水平线，该水作一水平线，该水作一水平线，该水作一水平线，该水平线与泡点线和露点线的交点分别对平线与泡点线和露点线的交点分别对平线与泡点线和露点线的交点分别对平线与泡点线和露点线的交点分别对应组成为应组成为应组成为应组成为x x1 1和和和和y y1 1，x x1 1和和和和y y1 1分别是液相分别是液相分别是液相分别是液相组成和气相组成。组成和气相组成。组成和气相组成。组成和气相组成。3 3、气、气、气、气- -液相平衡曲线液相平衡曲线液相平衡曲线液相平衡曲线在压强恒定的条件下，气液相平衡关系满足：在压强恒定的条件下，气液相平衡关系满足：在压强恒定的条件下，气液相平衡关系满足：在压强恒定的条件下，气液相平衡关系满足：根据此方程绘制出根据此方程绘制出根据此方程绘制出根据此方程绘制出x-yx-y关系图关系图关系图关系图（由于（由于（由于（由于 的实际值随温度变化，的实际值随温度变化，的实际值随温度变化，的实际值随温度变化，故曲线并不是完整意义上的二次故曲线并不是完整意义上的二次故曲线并不是完整意义上的二次故曲线并不是完整意义
137、上的二次曲线）。如图。曲线）。如图。曲线）。如图。曲线）。如图。7.37.3蒸馏操作蒸馏操作蒸馏操作蒸馏操作一、间歇性蒸馏操作一、间歇性蒸馏操作一、间歇性蒸馏操作一、间歇性蒸馏操作1 1、单级间歇性蒸馏操作、单级间歇性蒸馏操作、单级间歇性蒸馏操作、单级间歇性蒸馏操作如图所示：如图所示：如图所示：如图所示：由于溶液中的组成随蒸馏的由于溶液中的组成随蒸馏的由于溶液中的组成随蒸馏的由于溶液中的组成随蒸馏的进行是变化的，混合液的沸点也进行是变化的，混合液的沸点也进行是变化的，混合液的沸点也进行是变化的，混合液的沸点也是变化的，故一般采用分段收集是变化的，故一般采用分段收集是变化的，故一般采用分段收集是变化的，故一般采用分段收集不同温度范围的馏出液。不同温度范围的馏出液。不同温度范围的馏出液。不同温度范围的馏出液。2 2、间歇性精馏间歇性精馏间歇性精馏间歇性精馏与间歇性单级蒸馏类似与间歇性单级蒸馏类似与间歇性单级蒸馏类似与间歇性单级蒸馏类似. .由于由于由于由于溶液中的组成随蒸馏的进行是变溶液中的组成随蒸馏的进行是变溶液中的组成随蒸馏的进行是变溶液中的组成随蒸馏的进行是变化的，混合液的沸点也是变
138、化的，化的，混合液的沸点也是变化的，化的，混合液的沸点也是变化的，化的，混合液的沸点也是变化的，故一般采用分段收集不同温度范故一般采用分段收集不同温度范故一般采用分段收集不同温度范故一般采用分段收集不同温度范围的馏出液。围的馏出液。围的馏出液。围的馏出液。二、连续性蒸馏操作二、连续性蒸馏操作二、连续性蒸馏操作二、连续性蒸馏操作1 1、单级蒸馏操作单级蒸馏操作单级蒸馏操作单级蒸馏操作如图所示：为单级连续蒸馏操作。如图所示：为单级连续蒸馏操作。如图所示：为单级连续蒸馏操作。如图所示：为单级连续蒸馏操作。原料液连续进入蒸馏装置中，馏出原料液连续进入蒸馏装置中，馏出原料液连续进入蒸馏装置中，馏出原料液连续进入蒸馏装置中，馏出液、残液连续流出蒸馏装置（保持液、残液连续流出蒸馏装置（保持液、残液连续流出蒸馏装置（保持液、残液连续流出蒸馏装置（保持定态）。定态）。定态）。定态）。主要适用于，轻重组分之间的主要适用于，轻重组分之间的主要适用于，轻重组分之间的主要适用于，轻重组分之间的相对挥发度相差较大的或对分离要相对挥发度相差较大的或对分离要相对挥发度相差较大的或对分离要相对挥发度相差较大的或对分离要
139、求不高的蒸馏操作。求不高的蒸馏操作。求不高的蒸馏操作。求不高的蒸馏操作。2 2、多级蒸馏操作、多级蒸馏操作、多级蒸馏操作、多级蒸馏操作如图所示为三级蒸馏操作流程图。如图所示为三级蒸馏操作流程图。如图所示为三级蒸馏操作流程图。如图所示为三级蒸馏操作流程图。图中每一级都有加热装置和冷凝装置。对热量的利用是不够图中每一级都有加热装置和冷凝装置。对热量的利用是不够图中每一级都有加热装置和冷凝装置。对热量的利用是不够图中每一级都有加热装置和冷凝装置。对热量的利用是不够充分的，故可以简化。简化为图中所示。充分的，故可以简化。简化为图中所示。充分的，故可以简化。简化为图中所示。充分的，故可以简化。简化为图中所示。3 3、精馏操作、精馏操作、精馏操作、精馏操作上述多级蒸馏还可以进一步简上述多级蒸馏还可以进一步简上述多级蒸馏还可以进一步简上述多级蒸馏还可以进一步简化到一个容器中进行。实现汽相的化到一个容器中进行。实现汽相的化到一个容器中进行。实现汽相的化到一个容器中进行。实现汽相的多次部分冷凝和液相的多次部分汽多次部分冷凝和液相的多次部分汽多次部分冷凝和液相的多次部分汽多次部分冷凝和液相的多次部分汽化。
140、化。化。化。如图所示。精馏操作在下节中如图所示。精馏操作在下节中如图所示。精馏操作在下节中如图所示。精馏操作在下节中详细介绍。详细介绍。详细介绍。详细介绍。7.47.4精馏操作精馏操作精馏操作精馏操作一、精馏操作在相图上的图示一、精馏操作在相图上的图示一、精馏操作在相图上的图示一、精馏操作在相图上的图示精馏操作与蒸馏操作其实质不精馏操作与蒸馏操作其实质不精馏操作与蒸馏操作其实质不精馏操作与蒸馏操作其实质不同，就是：汽相的多次部分汽化和同，就是：汽相的多次部分汽化和同，就是：汽相的多次部分汽化和同，就是：汽相的多次部分汽化和液相的多次部分冷凝。液相的多次部分冷凝。液相的多次部分冷凝。液相的多次部分冷凝。在相图上的体现如图所示。在相图上的体现如图所示。在相图上的体现如图所示。在相图上的体现如图所示。二、精馏操作流程及物质衡算二、精馏操作流程及物质衡算二、精馏操作流程及物质衡算二、精馏操作流程及物质衡算1 1、操作流程、操作流程、操作流程、操作流程如图所示为一个精馏操作的流如图所示为一个精馏操作的流如图所示为一个精馏操作的流如图所示为一个精馏操作的流程示意图。程示意图。程示意图。程示意图。加
141、料口以上部分为精馏段；加加料口以上部分为精馏段；加加料口以上部分为精馏段；加加料口以上部分为精馏段；加料口以下部分为提馏段。料口以下部分为提馏段。料口以下部分为提馏段。料口以下部分为提馏段。2 2、物质衡算物质衡算物质衡算物质衡算联立上两式，解方程组即可。联立上两式，解方程组即可。联立上两式，解方程组即可。联立上两式，解方程组即可。三、操作线方程三、操作线方程三、操作线方程三、操作线方程1 1、理论塔板的概念、理论塔板的概念、理论塔板的概念、理论塔板的概念所谓理论塔板就是汽相和液相在塔板上能充分接触，且达到所谓理论塔板就是汽相和液相在塔板上能充分接触，且达到所谓理论塔板就是汽相和液相在塔板上能充分接触，且达到所谓理论塔板就是汽相和液相在塔板上能充分接触，且达到汽汽汽汽液相平衡，这样的塔板为理论塔板。要达到分离目的所需要液相平衡，这样的塔板为理论塔板。要达到分离目的所需要液相平衡，这样的塔板为理论塔板。要达到分离目的所需要液相平衡，这样的塔板为理论塔板。要达到分离目的所需要的理论塔板的数量为理论塔板数。的理论塔板的数量为理论塔板数。的理论塔板的数量为理论塔板数。的理论塔板的数量为理论塔板
142、数。2 2、精馏段操作线方程、精馏段操作线方程、精馏段操作线方程、精馏段操作线方程推论过程省略。推论过程省略。推论过程省略。推论过程省略。若定义回流比：若定义回流比：若定义回流比：若定义回流比：则有：则有：则有：则有：式中：式中：式中：式中：y yn+1n+1离开第离开第离开第离开第n+1n+1块塔板的汽相组成。块塔板的汽相组成。块塔板的汽相组成。块塔板的汽相组成。x xn n离开第离开第离开第离开第n n块塔板的液相组成。块塔板的液相组成。块塔板的液相组成。块塔板的液相组成。3 3、提馏段的操作线方程、提馏段的操作线方程、提馏段的操作线方程、提馏段的操作线方程式中：式中：式中：式中：y ym+1m+1离开第离开第离开第离开第m+1m+1块塔板的汽相组成。块塔板的汽相组成。块塔板的汽相组成。块塔板的汽相组成。X Xmm离开第离开第离开第离开第mm块塔板的液相组成。块塔板的液相组成。块塔板的液相组成。块塔板的液相组成。四、理论塔板数的计算四、理论塔板数的计算四、理论塔板数的计算四、理论塔板数的计算1 1、逐板计算、逐板计算、逐板计算、逐板计算利用下面两式分别计算：利用下面两式分别计算：利
143、用下面两式分别计算：利用下面两式分别计算：x xn n和和和和y yn+1n+1。2 2、图示法、图示法、图示法、图示法将两条操作线在将两条操作线在将两条操作线在将两条操作线在xyxy图中作出。如图。图中作出。如图。图中作出。如图。图中作出。如图。找出找出找出找出x xD D、x xF F、x xWW等点。等点。等点。等点。操作线的交点是加料点。过操作线的交点是加料点。过操作线的交点是加料点。过操作线的交点是加料点。过a a点做水平线，交相平衡线于一点做水平线，交相平衡线于一点做水平线，交相平衡线于一点做水平线，交相平衡线于一点，在作竖直线交操作线于一点，点，在作竖直线交操作线于一点，点，在作竖直线交操作线于一点，点，在作竖直线交操作线于一点，重复上述过程，在图中可得到若重复上述过程，在图中可得到若重复上述过程，在图中可得到若重复上述过程，在图中可得到若干个干个干个干个“ “阶梯阶梯阶梯阶梯” ”，当最后一个，当最后一个，当最后一个，当最后一个“ “阶梯阶梯阶梯阶梯” ”跨过跨过跨过跨过b b点时结束。其中最后一个为点时结束。其中最后一个为点时结束。其中最后一个为点时结束。其中最后一个
144、为塔釜。跨塔釜。跨塔釜。跨塔釜。跨q q点的为加料板。点的为加料板。点的为加料板。点的为加料板。8.08.0干燥干燥干燥干燥建设中建设中第二节第二节 对流干燥的物料与干燥介质对流干燥的物料与干燥介质第三节第三节 干燥过程的物料衡算与热量衡算干燥过程的物料衡算与热量衡算第四节第四节 干燥速率与干燥时间干燥速率与干燥时间第五节第五节 干燥操作条件的确定干燥操作条件的确定第一节第一节概述概述第六节第六节 干燥器干燥器8.08.0干燥干燥干燥干燥第一节概述第一节概述n n干燥是利用热能除去固体物料中湿分（水分或其它液体）的单元操作。干燥是利用热能去湿的操作，能量消耗较多，所以工业生产中湿物料一般都采用先沉降、过滤或离心分离等机械方法去湿，然后再用干燥法去湿而制得合格的产品。去湿的方法可分为以下三类：去湿的方法可分为以下三类：机械去湿：用于去除固体物料中大部分湿分。吸附去湿：用于去除少量湿分。热能去湿（干燥干燥）：向物料供热以汽化其中 的湿分的单元操作。干燥过程的分类：干燥过程的分类：常压干燥真空干燥连续式间歇式传导干燥（间接加热干燥）对流干燥（直接加热干燥）辐射干燥介电加热干燥按操作压力分按操
145、作方式分按供热方式分根据供热方式不同，干燥可分为以下四种情况：根据供热方式不同，干燥可分为以下四种情况：传导干燥（间接加热干燥）：传导干燥（间接加热干燥）： 热能通过壁面以传导方式加热物料。对流干燥（直接加热干燥）：对流干燥（直接加热干燥）： 干燥介质与湿物料直接接触，并以对流 方式加热湿物料。辐射干燥：辐射干燥： 热能以电磁波的形式射到湿物料表面。介电加热干燥：介电加热干燥： 将湿物料置于高频电场内，使其被加热。 本章主要讨论对流干燥，干燥介质是热干燥介质是热空气，除去的湿分是水分空气，除去的湿分是水分。 对流干燥是传热、传质同时进行的过程，但传递方向不同，是热、质反向传递过程：传热传质方向推动力气固固气温度差水汽分压差干燥过程进行的必要条件必要条件：*物料表面的水气的压强必须大于干燥介质中水气的分压* 干燥介质要将汽化的水分及时带走。第二节第二节 对流干燥的物料与干燥介质对流干燥的物料与干燥介质湿空气的性质湿空气的性质空气的湿度图及其应用空气的湿度图及其应用物料中所含水分性质物料中所含水分性质湿空气的性质湿空气的性质湿空气湿空气是由水蒸汽水蒸汽和绝干空气绝干空气构成。通常用两个参数
146、来表征空气中所含水分的大小：湿湿度度H 及相对湿度及相对湿度一、湿度（湿含量）一、湿度（湿含量）H定义：湿空气中所含水蒸汽的质量与绝干空气定义：湿空气中所含水蒸汽的质量与绝干空气质量之比。质量之比。H =Kg水汽Kg绝干空气=nwMwng Mg=18.02nw28.95ngnw：湿空气中水汽的摩尔数，kmol； ng：湿空气中绝干空气的摩尔数，kmol；Mw：水汽的分子量，kg/kmol；Mg：空气的平均分子量， kg/kmol。当湿空气可视为理想气体时，则有：式中：pw为空气中水蒸汽分压。即：当总压P为一定值， 当湿空气中水蒸汽分压 pw恰好等于同温度下同温度下水蒸汽的饱和蒸汽压 ps时，则表明湿空气达到饱和，此时的湿度H为饱和湿度饱和湿度Hs。二、相对湿度二、相对湿度 定义：在一定温度及总压下，湿空气的水汽分压定义：在一定温度及总压下，湿空气的水汽分压pw与与同温度下水的饱和蒸汽压同温度下水的饱和蒸汽压ps之比的百分数。之比的百分数。即：即：即：即：结论：结论： 湿度湿度 H 只能表示出水汽含量的绝对值，而只能表示出水汽含量的绝对值，而相对湿度却能反映出湿空气吸收水汽的能力。相对湿
147、度却能反映出湿空气吸收水汽的能力。当 =1=1时： pw w = = ps s，湿空气达饱和，不可作为干燥介质不可作为干燥介质；当 11时： pw w ps s，湿空气未达饱和，可作为干燥介质可作为干燥介质。越小越小，湿空气偏离饱和程度越远，干燥能力越大干燥能力越大。【例8-1】 湿空气中水的蒸汽分压 pw=23mmHg，总压 P=760mmHg，求20 时的相对湿度 ；若空气分别被加热到40和100，求值 。相对湿度 与湿度 H 的关系：三、湿空气的比热与焓三、湿空气的比热与焓 1、湿比热（湿热）c cH HkJ/kg干气 定义：定义：在常压下，将1kg干空气和其所带有的Hkg水 汽升高温度1所需的热量。：干空气比热 = 1.01 kJ/kg干气 ：水汽比热 = 1.88 kJ/kg水汽 式中2、焓（热含量）I kJ/kg干气干气 定义：定义：湿空气的焓为干空气的焓与水汽的焓之和。计算基准：计算基准： 以0干空气及0液态水的焓值为0作基准。 因此，对于温度为t、湿度为H 的湿空气，其焓值包括由0的水变为0水汽所需的潜热及湿空气由0生温至t所需的显热之和。即：式中：I：温度为t、湿度为
148、H的湿空气的焓值。kJ/kg干气；Ig：干空气的焓值。 kJ/kg干气；Iv：水汽的焓值。 kJ/kg水汽；r0：0时水的汽化潜热。r0=2492 kJ/kg水汽。四、湿空气的比容（湿容积）四、湿空气的比容（湿容积）Hm3湿空气湿空气/kg干气干气定义：定义：每单位质量绝干空气中所具有的湿空气（绝干 空气和水蒸汽）的总体积。式中：压力P 、温度t下湿空气比容。 m3湿气/kg干气：压力P 、温度t下干空气比容。 m3干气/kg干气：压力P 、温度t下水汽比容。 m3水/kg水、的数值为：所以：定义：定义：一定压力下，将不饱和空气等湿等湿降温至 饱和，出现第一滴露珠时的温度。湿度H与露点 td 的关系：五、露点五、露点tdpd：td下的饱和蒸汽压。干球温度t是用普通温度计测得的湿空气的真实温度。湿球温度计在空气中所达到的平衡或稳定的温度。湿球温度计：温度计的感温球用纱布包裹，纱布用水 保持湿润，这支温度计为湿球温度计。不饱和空气的湿球温度不饱和空气的湿球温度tw低于干球温度低于干球温度t。六、干球温度六、干球温度t七、湿球温度七、湿球温度tw湿球温度计工作原理分析七、绝热饱和温度七、绝热
149、饱和温度tas定义：空气绝热增湿至饱和时的温度。定义：空气绝热增湿至饱和时的温度。绝热饱和器工作原理分析：湿球温度 tw 与绝热饱和温度 tas 的关系：tw ：大量空气与少量水接触，空气t、H的不变；tas ：大量水与一定量空气接触，空气降温、增湿。tw ：是传热与传质速率均衡的结果，属于动平衡；tas ：是由热量横算与物料衡算导出的，属于静平衡。 tw 与 tas 数值上的差异取决于/kH 与cH两者之间的差别。 当空气为不饱和状态：t tw (tas) td；当空气为饱和状态： t = tw (tas) = td。空气的湿度图及其应用空气的湿度图及其应用一、湿度图一、湿度图五条线：五条线：1.等 H 线；2.等 I 线；3.等 t 线；4.等 线；5.水蒸气分压线。结论： 因此，提高湿空气温度 t，不仅提高了湿空气的焓值，使其作为载热体外，也降低了相对湿度使其作为载湿体。物料中所含水分性质物料中所含水分性质一、物料与水分结合方式一、物料与水分结合方式吸附水分：湿物料的粗糙外表面附着的水分。毛细管水分：多孔性物料的孔隙中所含的水分。溶胀水分：是物料组成的一部分，可透入物料细胞 壁内
150、，使物料的体积为之增大。二、平衡水分与自由水分二、平衡水分与自由水分1. 平衡水分（X*）不能用干燥方法除去的水分。2. 自由水分（XX*）可用干燥方法除去的水分。X*=f（物料种类、空气性质）（物料种类、空气性质）三、结合水分与非结合水分三、结合水分与非结合水分1.结合水分 水与物料结合力强，pw212有几个数量级的情况下有几个数量级的情况下有几个数量级的情况下有几个数量级的情况下) )。e e、必须说明传热系数、必须说明传热系数、必须说明传热系数、必须说明传热系数K K与传絷膜系数与传絷膜系数与传絷膜系数与传絷膜系数 间的关系。间的关系。间的关系。间的关系。化工原理课程设计化工原理课程设计一、本课程设计的地位、作用和任务：一、本课程设计的地位、作用和任务：一、本课程设计的地位、作用和任务：一、本课程设计的地位、作用和任务：化工原理课程设计是化工原理教学的一个重要环节，是综合应用本门化工原理课程设计是化工原理教学的一个重要环节，是综合应用本门化工原理课程设计是化工原理教学的一个重要环节，是综合应用本门化工原理课程设计是化工原理教学的一个重要环节，是综合应用本门课程和有关先修课程所学知
151、识，完成以某一单元操作为主的一次设计实践。课程和有关先修课程所学知识，完成以某一单元操作为主的一次设计实践。课程和有关先修课程所学知识，完成以某一单元操作为主的一次设计实践。课程和有关先修课程所学知识，完成以某一单元操作为主的一次设计实践。通过课程设计，应培养学生的独立工作能力，培养学生树立正确的设计思通过课程设计，应培养学生的独立工作能力，培养学生树立正确的设计思通过课程设计，应培养学生的独立工作能力，培养学生树立正确的设计思通过课程设计，应培养学生的独立工作能力，培养学生树立正确的设计思想和实事求是、严肃认真的工作作风。想和实事求是、严肃认真的工作作风。想和实事求是、严肃认真的工作作风。想和实事求是、严肃认真的工作作风。二、教学基本要求：二、教学基本要求：二、教学基本要求：二、教学基本要求：通过课程设计应使学生在下列几个方面能力上得到较好的培养和训练：通过课程设计应使学生在下列几个方面能力上得到较好的培养和训练：1 1查阅资料，使用有关手册、图表和收集合适的数据及正确选用计查阅资料，使用有关手册、图表和收集合适的数据及正确选用计算公式的能力；算公式的能力；2 2正确选择设计参数，具
152、有从技术上可行和经济上合理两方面分析正确选择设计参数，具有从技术上可行和经济上合理两方面分析问题的工程观点和能力；问题的工程观点和能力；3 3正确、迅速地进行主要设备及某些辅助设备计算的能力；正确、迅速地进行主要设备及某些辅助设备计算的能力； 4 4掌握化工设计的基本程序和方法，具有用简洁的文字和适当的图掌握化工设计的基本程序和方法，具有用简洁的文字和适当的图表来表达自己设计思想的能力。表来表达自己设计思想的能力。三、教学基本内容：三、教学基本内容：三、教学基本内容：三、教学基本内容：1 1设计方案的选定设计方案的选定设计方案的选定设计方案的选定对给定或选定的工艺流程、主要设备的型式进行简要的论述；对给定或选定的工艺流程、主要设备的型式进行简要的论述；2 2工艺设计工艺设计工艺设计工艺设计选定工艺参数，物料衡算，热量衡算，单元操作的工艺计算并绘制选定工艺参数，物料衡算，热量衡算，单元操作的工艺计算并绘制相应的工艺流程图，标出物流量及主要测量点；相应的工艺流程图，标出物流量及主要测量点；3 3设备设计设备设计设备设计设备设计设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算，并绘制设备的工艺条件图。设备
153、的结构设计和工艺尺寸的设计计算，并绘制设备的工艺条件图。图面应包括设备的主要工艺尺寸、技术特性和接管表；图面应包括设备的主要工艺尺寸、技术特性和接管表；4 4辅助设备选型辅助设备选型辅助设备选型辅助设备选型典型辅助设备主要工艺尺寸的计算，设备规格、型号的选定；典型辅助设备主要工艺尺寸的计算，设备规格、型号的选定；5 5设计说明书的编写设计说明书的编写设计说明书的编写设计说明书的编写设计说明书的内容应包括：设计任务书；目录；设计方案简介；工设计说明书的内容应包括：设计任务书；目录；设计方案简介；工艺计算及主要设备设计；工艺流程图和主要设备的工艺条件图；辅艺计算及主要设备设计；工艺流程图和主要设备的工艺条件图；辅助设备的计算和选型；设计结果汇总；设计评述；参考文献。助设备的计算和选型；设计结果汇总；设计评述；参考文献。四、设计项目及主要内容：四、设计项目及主要内容：四、设计项目及主要内容：四、设计项目及主要内容：1 1列管式换热器的选型设计列管式换热器的选型设计列管式换热器的选型设计列管式换热器的选型设计(6(6学时学时学时学时) )设计方案的选定：冷却介质及出口温度的确定；冷、热流体通道
154、设计方案的选定：冷却介质及出口温度的确定；冷、热流体通道的选择；流向的选择。的选择；流向的选择。工艺计算：物料及热量衡算；管程、壳程给热系数及总传热系数工艺计算：物料及热量衡算；管程、壳程给热系数及总传热系数的计算；管程、壳程阻力的计算；对数平均温差的修正。的计算；管程、壳程阻力的计算；对数平均温差的修正。设备计算：列管式换热器的选型及校核。设备计算：列管式换热器的选型及校核。2 2蒸发器的设计蒸发器的设计蒸发器的设计蒸发器的设计(30(30学时学时学时学时) )设计方案的选定：蒸发器类型、效数及流程的确定。设计方案的选定：蒸发器类型、效数及流程的确定。工艺计算：物料及热量衡算；各效浓度及温度分布的确定。工艺计算：物料及热量衡算；各效浓度及温度分布的确定。设备计算：蒸发室和加热室工艺尺寸的计算。设备计算：蒸发室和加热室工艺尺寸的计算。辅助设备的计算与选型：冷凝器、真空泵选型，接管尺寸的确定。辅助设备的计算与选型：冷凝器、真空泵选型，接管尺寸的确定。3 3填料吸收塔的设计填料吸收塔的设计填料吸收塔的设计填料吸收塔的设计(30(30学时学时学时学时) )设计方案的选定：气液相平衡关系设计方
155、案的选定：气液相平衡关系( (温度、总压对平衡的影响及非温度、总压对平衡的影响及非等温吸收的平衡线等温吸收的平衡线) )、吸收操作流程的确定；填料的类型、性能与选、吸收操作流程的确定；填料的类型、性能与选型。型。工艺计算：液气比的选择；物料及热量衡算；液泛速度和压降的工艺计算：液气比的选择；物料及热量衡算；液泛速度和压降的计算。计算。 设备计算：塔径的确定；填料层高度的计算设备计算：塔径的确定；填料层高度的计算( (传质系数、传质单传质系数、传质单元数及传质单元高度元数及传质单元高度) )；液体分布与再分布装置；填料层支撑结构；液体分布与再分布装置；填料层支撑结构及接管口的确定。及接管口的确定。辅助设备的计算与选型。辅助设备的计算与选型。4 4板式精馏塔的设计板式精馏塔的设计板式精馏塔的设计板式精馏塔的设计(30(30学时学时学时学时) )设计方案的选定：操作压力、进料状态及加热方式的确定。设计方案的选定：操作压力、进料状态及加热方式的确定。工艺计算：物料衡算；回流比的确定；理论板数及实际塔板数工艺计算：物料衡算；回流比的确定；理论板数及实际塔板数的确定；热量衡算。的确定；热量衡算。设
156、备计算：塔板的型式、结构及主要尺寸的选取；流体力学计设备计算：塔板的型式、结构及主要尺寸的选取；流体力学计算和校核；负荷性能图；塔体总高度的计算。算和校核；负荷性能图；塔体总高度的计算。辅助设备的计算与选型：回流冷凝器、再沸器的选型；接管尺辅助设备的计算与选型：回流冷凝器、再沸器的选型；接管尺寸的确定。寸的确定。5 5喷雾干燥塔的设计喷雾干燥塔的设计(30(30学时学时) ) 设计方案的选定：干燥装置流程；干燥器内热空气和雾滴的流动设计方案的选定：干燥装置流程；干燥器内热空气和雾滴的流动方向；操作条件；雾化器的选型。方向；操作条件；雾化器的选型。 工艺计算：物料衡算；热量衡算。工艺计算：物料衡算；热量衡算。 设备计算：雾化器主要尺寸的计算；雾滴干燥时间；塔径计算；设备计算：雾化器主要尺寸的计算；雾滴干燥时间；塔径计算；塔高计算。塔高计算。 辅助设备的计算与选型：空气加热器；风机；气固分离器；热风辅助设备的计算与选型：空气加热器；风机；气固分离器；热风进口分布装置；排料装置。进口分布装置；排料装置。 6 6流化床干燥器的设计流化床干燥器的设计(30(30学时学时) ) 设计方案的选定：流
157、化床干燥器的类型、特性和选型。设计方案的选定：流化床干燥器的类型、特性和选型。 工艺计算：多层流化床干燥过程的数学描述；计算模型；颗粒群工艺计算：多层流化床干燥过程的数学描述；计算模型；颗粒群的平均直径与带出速度；物料衡算和热量衡算；物料的流化床压降；的平均直径与带出速度；物料衡算和热量衡算；物料的流化床压降；热容系数和流化床的层数。热容系数和流化床的层数。设备计算：干燥器塔径、塔高的计算；塔板结构设计设备计算：干燥器塔径、塔高的计算；塔板结构设计( (多孔板结构多孔板结构) )。辅助设备的计算与选型：物料供给器、空气预热器、旋风分离器及辅助设备的计算与选型：物料供给器、空气预热器、旋风分离器及排风机的计算与选型。排风机的计算与选型。五、学时安排与组织实施：五、学时安排与组织实施：五、学时安排与组织实施：五、学时安排与组织实施：1 1总的课内学时为总的课内学时为3636学时。学时。2 2在全部在全部8 8个设计项目中，个设计项目中，“ “列管式换热器的选型设计列管式换热器的选型设计” ”(6(6学时学时) )为为每位学生必做，其余项目为每位学生选做每位学生必做，其余项目为每位学生选做1 1项项(30(30学时学时) )。3 3设计报告与图纸要求规范化。设计报告与图纸要求规范化。化工原理例题与习题化工原理例题与习题化工原理例题与习题化工原理例题与习题建设中建设中化工原理试题库化工原理试题库化工原理试题库化工原理试题库建设中建设中
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