传质重点回顾Key Points of Mass Transfer

学习提纲和重点 Outline and Emphases

质量守恒和传质微分方程

费克第一扩散定律

jAB

d a A DAB dy

费克第一定律普遍表达式： 组分总传质通量=分子扩散通量+主体流动通量

nA jA aAn jA aA u Au jA 无化学反应的常物性、稳态、一维分子扩散体系，扩散

过程的传质微分方程

dc A dc A N A DAB xA ( N A NB ) DAB xACum dz dz

等摩尔反方向分子扩散N A N B JA CDAB

( x A0 x A )

组分 A 通过静止组分 B 的分子扩散d N A DAB c A xA ( N A NB ) dzd NB xB N A DBA c B xB N A J B 0 dz

NA

cDAB

ln

c cA c cA0

漂流因子： c/cBm反映了主体流动对传质速率的影响，其值 总是大于1。T / M r T 3/ 2 1/ M r 气相扩散系数 DAB v nS pS 7 1.8583 10 1 1 DAB T 3/ 2 2 p AB D M rA M rB 赫希范特公式

固体扩散：分子扩散，努森扩散，过渡扩散，表面扩散

第九章 气体吸收掌握内容： 1 气液相平衡关系：气体溶解度，相平衡关系的四种表达 形式，相平衡系数及其影响因素，相际传质方向判断以及 相际传质推动力计算； CA mX * * * * pA Y p Ex y mx H 1 (1 m) X 温度、压强对E、H、m的影响: T↑:E ↑, H ↑, m ↑; 总P ↑: E不变，H不变，m↓

气、液相浓度(y,x)在平衡线上方，则体系将发生从气相到液 相的传质，即吸收过程，推动力为(y-y*)或(x*-x);在平衡线下 方，则体系将发生从液相到气相的传质，即解吸过程，推动 力为(y*-y) 或(x-x*)。

第九章 气体吸收掌握内容：

质系数间的换算，相际传质速率方程，相际传质系数和相 内传质系数间的关系，相际传质系数间的换算，气相扩散 控制和液相扩散控制 ； 双膜理论：两流体间存在着稳定相界面，界面两侧各存在 一个很薄的流体膜层。相界面没有传质阻力；相际的传质 阻力集中在两个膜层内。 气相传质速率方程： N A kY Y Yi NA kg p pi N A k y y yi k y PkgkY ky (1 Y )(1 Yi )

2 相际传质步骤，双膜理论，相内传质速率方程，相内传

第九章 气体吸收液相传质速率方程：

N A kc (ci c)k X cmkc

N A kx ( xi x)kX

相际传质速率方程：

kx (1 X )(1 X i )

N A kX ( X i X )

1 1 m y y* * NA Ky y y K y k y kx 1 Ky 1 1 1 x* x * NA Kx x x K x k x mk y 1 Kx 1 m 气膜控制过程： k k or K y k y y x 液膜控制过程： 1 1 or K k x x kx mk y

第九章 气体吸收

3 吸收塔的物料衡算及操作线方程，吸

收塔的最小液气比，

吸收剂用量的确定，低浓度吸收填料层高度的计算方法， 传质单元高度传质单元数的概念，平衡线为直线时传质单 元数的计算。 吸收塔物料衡算： 吸收塔操作线方程：VY LX1 VY1 LXL L Y X Y1 X 1 V V

L L Y X Y2 X 2 V V Y1 Y2 V X1,max X 2L L 1.1 ~ 2.0 V V min

最小液气比：Y1 Y2 L V min X1,max X 2Lmin

第九章 气体吸收填料层高度的计算 Z HOL NOL Z HOG NOG对数平均推动力法NOG Y1 Y2 Ym1HG V kY a

Ym

Y Y Y 1 * 1

Y2* 2

吸收因子法NOG

Y1* Y1* ln Y2 Y2*

1 Y1 Y2* 1 ln 1 * 1 A Y2 Y2 A 1 A

A=L/(MV)

第九章 气体吸收理解内容 ：

1 影响填料塔吸收效能的主要因素，填料吸收塔的操作与

调节，操作型计算； 2 解吸塔的最小气液比，解吸气体用量的确定，解吸塔填 料层高度计算； 3 传质系数的测定。 4 化学吸收的特点及计算。

第十章 蒸馏掌握内容： 1 液体蒸馏分离原理； 利用液体混合物中各组分挥发性的差异， 以热能为媒介使其部分汽化，从而在汽 相富集轻组分，液相富集重组分，使液 体混合物得以分离的方法。 2 理想溶液汽液相平衡关系，汽液相平 衡图，汽液相平衡关系式，挥发度和相 对挥发度； pA p xA p B p B xB 拉乌尔定律 Ayi f i L i Ki xi P i

A

A pA xA K A B pB xB K B

pA p B B xA xB

第十章 蒸馏

3 平衡蒸馏及其计算，简单蒸馏及其计算； 平衡蒸馏是液体的一次部分汽化或蒸汽的一次部分冷凝的 蒸馏操作。

简单蒸馏也称微分蒸馏，加入蒸馏釜的原料液持续吸热沸 腾汽化，产生的蒸汽由釜顶连续引入冷凝器得馏出液产品。

D xF xW F yD xW

yD

xW 1 1 xW

4 精馏操作原理，过程特点； 由塔釜上升的蒸汽与塔顶下流的回流液(包括塔中部的进 料)构成了沿塔高逆流接触的汽、液两相。精馏段汽相中 的重组分向液相(回流液)传递，而液相中的轻组分向汽 相传递，从而完成上升蒸气的精制；提馏段：下降液体 (包括回流液和料液中的液体部分)中的轻组分向汽相 (回流)传递，而汽相中的重组分向液相传递，从而完成 下降液体重组分的提浓。

D W2 W1

DxD W2 x2 W1 x1

5 理论板的概念，塔板效率定义及计算，等板高度的概念，

恒摩尔流模型及成立的条件；

理论板： 汽、液两相在板上充分接触混合，塔板上不存在 温度差和浓度差；

离开塔板的汽、液两相达平衡，即离开 理论板的两相温度相等，组成互成平衡。 塔板效率表征的是实际塔板的分离效果接近理论板的程度。等板高度：分离效果相当于一块理论板填料层高度，即从 HETP 高的填料层流出的汽相与液相组成互为平衡。 恒摩尔流假定：每层板上升的蒸汽摩尔流率和下降的液体 摩尔流率相等。恒摩尔流假设只适用于被分离组分的沸点 和汽化潜热相差不大的情况。

6 精馏塔的物料衡算，精馏段和提馏段操作线方程及操作

线；

总物料衡算F D W

y1.0

a

易挥发组分物料衡算FzF DxD WxWbxD R 10

d

精馏段操作线方程yn 1 R x xn D R 1 R 1

c

提馏段操作线方程WxW L yn 1 xn V V

Wx W V

xWe

xD

x1.0

第十章 蒸馏

7 五种进料热状态，进料热状态对塔内摩尔流率的影响，

进料热状态参数和进料线；q

IV I F 进料热状态参数 IV I L q zF x q 线方程或进料方程 y q 1 q 1

1.0

q=1 q>1

0<q<1 dq=0 q<0 b c0

a

(1) 冷液体 (2) 饱和液体 (4) 饱和蒸汽 (5) 过热蒸汽

q>1, L’>L+F, V<V’ q=1, L’=L+F, V=V’ q=0, L’=L, V=F+V’ q<0, L’<L, V>F+V’

y

e

(3) 汽液混合物 0<q<1, L’>L, V>V’

xW

zF x

xD 1.0

不同加料热状态下的 q 线

第十章 蒸馏

8 求解理论塔板数的逐板计算法和图解法；y n K n xn R xD yn 1 xn R 1 R 1 Wx L yn 1 xn W V V q z y x F q 1 q 1

逐板计算法

1.0

y1 y2 y3 yq y67

1 2 3 q线 4 5 6 d e a

y

8

9 适宜进料位置；10

9

0 xW

zF xq

x2 x1 xD 1.0

x

第十章 蒸馏 10 最小回流比和适宜回流比的确定，全回流操作最少理论

板数的确定； 最小回流比：两操作线交点 d 落在平衡线上。Rmin

实际操作的回流比应介于全回 流与最小回流比两者之间。芬斯克方程Ropt 1.2 2 Rmin

xD yd yd xd

吉利兰图

N min

xD 1 xW log 1 x x D W log m

N N min N 1

11 理论塔板数的简捷计算法。R Rmin R 1

第十章 蒸馏理解内容 ： 1 提馏塔型式及适用场合，物料衡算，操作线方程，理论 塔板数的确定； 2 直接水蒸汽加热精馏塔型式及适用场合，物料衡算，操 作线方程，理论塔板数的确定； 3 多股进料和侧线出料精馏塔型式及适用场合，物料衡算， 操作线方程，理论塔板数的确定； 4 精馏塔分离效能及其影响因素，精馏塔的操作与调节， 操作型计算，精馏塔灵敏板的概念。

掌握内容： 1 气液传质设备的性能指标； 生产能力，分离效率，操作弹性，压强降，结构繁简及 制造成本。 2 各种塔

板的结构形式和作用原理； 溢流塔板，逆流塔板，泡罩塔板，筛孔塔板，浮阀塔板， 舌形塔板，浮舌塔板 ，斜孔塔板，网孔塔板，垂直筛板 3 浮阀塔的结构、气液流程和塔板压降，不正常操作的 现象、原因和防止措施； 2 鼓泡区，降液管区，受液盘区， 5 液体安定区，边缘区，溢流堰 3 气液流程：塔板上气液主体流向 正常操作范围 4 为错流流动 塔板压降： h f hd hl 1 不正常操作现象：漏液，液沫夹 0 Ls (m3/h) 带，气泡夹带，液泛Vs (m3/h)

第十一章 气液传质设备

第十一章 气液传质设备

4填料的性能参数； 比表面积，空隙率，填料 因子，堆积密度 ， 5填料塔流体力学性能， 载点和泛点。 流体力学性能：压降、液 泛气速、持液量及气液分 布。

L2lg p液泛气速 载点气速 B’ C’

L1C

L=0

BA’ A

载液区

lg u

载点：填料层持液量和压降显著增加的转折点。 泛点：液泛开始发生，是填料塔的操作极限。

第十一章 气液传质设备理解内容 ： 1浮阀塔工艺尺寸的设计方法； 2浮阀塔的流体力学校核及负荷性能图，操作弹性的确定； 3 填料层塔高和塔径的计算。