《化工原理》
（B）在列管换热器中饱和蒸气加热空气，有：甲）传热管的壁稳接近加热蒸气温度； 乙）换热器总传热系数K将接近空气侧的对流传热系数。则：
A．甲乙均合理； B．甲乙均无理； C．甲合理，乙无理； D．甲无理，乙合理。
间壁式换热器有夹套式、蛇管式、套管式、列管式、板式、螺旋板式、板翅式等。提高间壁式换热器传热系数的主要途径是提高流体流速、增强人工扰动；防止结垢，及时清除污垢。消除列管换热器温差应力常用的方法有三种，即在壳体上加膨胀节，采用浮头式结构或采用U型管式结构。翅片式换热器安装翅片的目的是增加传热面积；增强流体的湍动程度以提高α。为提高冷凝器的冷凝效果，操作时要及时排除不凝气和冷凝水。
间壁换热器管壁温度tw接近α大的一侧的流体温度；总传热系数K的数值接近热阻大的一侧的α值。如在传热实验中用饱和水蒸气加热空气，总传热系数接近于空气侧的对流传热膜系数，而壁温接近于水蒸气侧的温度。
练习：
（A）一套管换热器，环隙为120℃蒸汽冷凝，管内空气从20℃被加热到50℃，则管壁温度应接近于（ ）。
A：35℃ B：120℃ C：77.5℃ D：50℃ (B)若利用冷水冷却热空气，此时欲提高K值，关键在于提高___________一侧的对流传热系数。 列管换热器，在壳程设置折流挡板的目的是增大壳程流体的湍动程度，强化对流传热，提高α值，支撑管子。
在确定列管换热器冷热流体的流径时，一般来说，蒸汽走管外；易结垢的流体走管内；高压流体走管内；有腐蚀性的流体走管内；粘度大或流量小的流体走管外。
吸 收––––基本概念和基本原理
1. 吸收分离操作的相平衡关系 1)亨利定律
由液相组成求与之平衡的气相平衡组成: p*?Exc*?pHy*?mxY*?mX（气相真实组成＞与之接触的液相对应的气相平衡）
cyYp由气相组成求与之平衡的液相平衡组成:
p*?x*?X*?x*? HmmE（液相真实组成＜与之接触的气相对应的液相平衡） 2)相接处由气相与液相传质过程的方向?
例：在总压为101.3kPa，温度为30℃的条件下，含有15%（体积%）SO2的 混合空气与含有0.2%（体积%）SO2的水溶液接触，试判断SO2的传递方向。已知操作条件下相平衡常数m=47.9。（吸收）
y15%*y*?mx?47.9?0.2%?9.58%??0.3%y=15% ＞ x=0.2% ＜ x?m47.9
练习：（A）吸收操作的原理是__________________。
（A） 对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当总压增大时，亨利系数将___ __，相平衡常数将_ _，溶解度系数将_ _。
2.传质理论––––传质速率=传质推动力/传质阻力
膜传质速率方程→ 总传质速率方程
N=kG(p–pi)=kL(ci–c)=ky(y-yi)=kx(xi–x) N=KG(p–p*)=KL(c*–c)=KY(Y-Y*)=KX(X*–X)
注意传质系数与推动力相对应，即传质系数与推动力的范围一致，传质系数的单位与推动力的
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《化工原理》
单位一致。
气膜控制与液膜控制的概念
对于易溶气体，H很大，传质阻力绝大部分存在于气膜之中，液膜阻力可以忽略，此时KG≈kG，这种情况称为“ 控制”；反之，对于难溶气体，H很小，传质阻力绝大部分存在于液膜之中，气膜阻力可以忽略，此时KL≈kL，这种情况称为“ 控制”。
练习：p191 p205 膜传质速率方程→ 总传质速率方程 推动力
(A)在吸收操作中，以液相浓度差表示的吸收塔某一截面上的总推动力为___ __。 (B)推动力c*-c 与吸收系数_____相对应。 3.如何得吸收塔操作线 ？
设计型 L 、 Z
1） 物料衡算→操作线方程
操作型? 、X1
LL??GA?G(Y1?Y2)?L(X1?X2)Y?X??Y1?X1? GG??吸收操作时塔内任一截面上溶质在气相中的实际分压总是高于与其接触的液相平衡分压，所以吸收操作线总是位于平衡线的上方。
某气体用水吸收时，在一定浓度范围内，其气液平衡线和操作线均为直线，其平衡线的斜率可用 常数表示，而操作线的斜率可用 表示。
2）最小液气比(L/G)min
LY1?Y2?L??L? ??1.1~2.0???液气比即操作线的斜率 ???GX1,max?X2?G?min ?G?min如何确定适宜液气比？液气比的大小对吸收操作有何影响？
在气体流量，气相进出口组成和液相进口组成不变时，若减少吸收剂用量，则传质推动力将 ，操作线将 平衡线。
增加吸收剂用量，操作线的斜率______，吸收推动力_____________。 若平衡关系符合亨利定律，则 （L/G）min=(Y1–Y2)/(Y1/m–X2) 推动力
增加吸收剂用量，操作线斜率 ，操作线向 平衡线的方向偏移，吸收过程推动力 ，设备费用 。
4. 填料层高度计算
气液相平衡、传质速率和物料衡算相结合取微元物料衡算求得填料层高度。 填料层高度=传质单元高度×传质单元数 即 z=HOG×NOG=HOL×NOL
NOG–––气相总传质单元数（气体流经一段填料后其组成变化等于该段填料的总的平均推动力则为一个传质单元）
HOG–––气相总传质单元高度（一个传质单元所对应的填料高度）
在逆流吸收塔中，吸收过程为气膜控制，若进塔液体组成增大，其它条件不变，则气相总传质单元高度将_____。
A. 不变； B. 不确定； C. 减小； D. 增大。
1)平均推动力法（适合平衡线为直线）：
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《化工原理》
z=HOG×NOG=(G/KyaΩ)·(Y1–Y2)/ΔYm=(L/KxaΩ)·(X1–X2)/ΔXm 对数平均推动力ΔYm=(ΔY1–ΔY2)/ln(ΔY1/ΔY2)
当ΔY1/ΔY2<2时，可用算术平均推动力ΔYm=(ΔY1+ΔY2)/2
2)脱吸因数法（平衡线为直线）：
脱吸因数的定义式为__________，它表示___________之比。 NOG=(1/S)·ln[(1–S)·(Y1–Y2*)/(Y2–Y2*)+S]
S––––脱吸因数，平衡线与操作线斜率之比（mG/L），反映吸收推动力的大小。S增大，液气比减小，吸收推动力变小，NOG增大 A=?
气体吸收中，表示设备（填料）效能高低的一个量是传质单元高度，表示传质任务难易程度的一个量是传质单元数。
P253 作业5-16 5- 17
练习：在30℃、常压操作的填料吸收塔中，用清水吸收焦炉气中的氨。焦炉气处理量为6000m
3
（标）/h。进塔气体中氨的含量为3%（体积%），要求氨的吸收率不低于98%。水的用量为最小用量的1.6倍，空塔气速取1.0m/s。已知操作条件下的平衡关系为Y=1.2X，气相体积吸收总系数KYa=0.06kmol/(m.s)。试求：（1）分别用对数平均推动力法及吸收因数法求气相总传质单元数；（2）填料层高度。（8.1； 5.2m）
3
G?解：惰性气体摩尔流量： X2?0Y1?6000273??(1?0.03)?234kmol/h22.4273?300.03?0.03091-0.03Y2?0.0309?（1-0.98）?0.00062**
Y=1.6X X1max?X1?Y10.0309??0.0193m1.6 )?G(Lmin
Y1?Y20.0309?0.00062?234??234?1.57?367.38kmol/hX1,max?X20.0193?0L?1.6Lmin?367.38?1.6?587.8kmol/h Y1?Y2L0.0309?0.00062587.8G*
?X1?X2?X1*
?234?2.5X1?0.0121Y1=1.6X1=0.0121×1.6=0.0194 Y2=0
?Ym?Y?Y11?Y1*?Y2?Y2*?0.0037*Y?Yln11*Y2?Y2??? NOG??
Y1?Y20.0309?0.00062dY???8.18Y2Y?Y*?Ym0.0037L2.5A???1.56
mG1.6??1?Y1?Y2*1?NOG?ln?1????*1?AA?Y?Y?22??1?A第 11 页 共 16 页
??11?0.030911??ln??1???8.13??1??1.56?0.000621.56?1?1.561《化工原理》
HOG?G234/3600??0.649mKYa?0.06?1.67??6000/3600?1.67m21.0Z?HOG?NOG?0.649?8.18?5.31m蒸 馏––––基本概念和基本原理
1.蒸馏与精馏原理 1）蒸馏：利用各组分 将液体混合物部分汽化而使混合物得到分离的单元操作称为蒸馏。该分离操作是通过液相和气相之间的 传递过程来实现的。（方向？）
精馏：用精馏操作依据是_____________，操作的必要条件是_______________。 精馏与普通蒸馏的本质区别_______。 2）蒸馏与吸收区别
对于均相物系，必须造成一个两相物系才能将均相混合物分离。蒸馏操作采用改变状态参数的办法（如加热和冷却）使混合物系内部产生出第二个物相（气相）；吸收操作中则采用从外界引入另一相物质（吸收剂）的办法形成两相系统。
2.双组份溶液的汽液相平衡
?x1）
y?X1?0.0121 1?(??1)xα愈大，挥发度差异愈大，分离愈易；α=1时不能用普通精馏方法分离。 2）气液平衡相图
A．温度—组成（t-x-y）图 该图由饱和蒸汽线（ 线）、饱和液体线（ 线）组成，饱和液体线以下区域为 ，饱和蒸汽线上方区域为 ，两曲线之间区域为 。
气液两相呈平衡状态时，气液两相温度 ，但气相组成 液相组成；若气液两相组成相同，则气相露点温度 液相泡点温度。
B．x-y图
x-y图表示液相组成x与之平衡的气相组成y之间的关系曲线图，平衡线位于对角线的上方。平衡线偏离对角线愈远，表示该溶液愈 分离。总压对平衡曲线影响不大。 3.
总物料衡算： F=D+W
易挥发组分： FxF=DxD+WxW
塔顶易挥发组分回收率： ηD=（DxD/FxF）x100%
塔底难挥发组分回收率： ηW=[W（1-xW）/F（1-xF）]x100% 4. 平衡关系和操作关系
xn yn
yn?1 xn当塔板中离开的气相与液相之间达到相平衡时，该塔板称为理论板。 精馏塔中第n-1,n,n+1块理论板，yn+1
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