化工原理（下）复习提要

《化工原理》复习

《化工原理》（下）复习提要

四类题型：

填空题（10X2分）、选择题（10X2分）、简答题（3X5分）计算题（45分）。

一、各章要点 （一）精馏 基本概念：

两组分物系的汽液平衡关系

t-x-y图, x-y图，拉乌尔定律，泡点与露点，泡点方程与露点方程 挥发度与相对挥发度α及其影响因素； 精馏原理；

双组分连续精馏塔的物料衡算，恒摩尔流假设，理论板的概念，操作线方程 进料热状况q的意义及计算

最小回流比Rmin的概念及确定，回流比R对精馏过程的影响， 理论板数NT的确定（图解法，逐板计算法及简捷法）； 板效率和塔效率的概念、测定方法，实际塔板数的确定； 了解平衡蒸馏、水蒸汽蒸馏和间歇蒸馏、恒沸精溜和萃取精馏

了解提馏塔、多侧线塔、蒸汽直接加热、冷液回流、分凝器等的特点与计算。

基本公式：

ss?P?pB?pA?pAxA?xA?s理想物系的汽液平衡：? ssp?p?AB?pB?pB(1?xA)yA?KAxAt~x(y)图和x~y图

y??x 1?(??1)x恒摩尔流假设

V=L+D=（R+1）D L’=L+qF

F?D?W物料衡算：FxF?DxD?WxWW(1?xW) 重组分的回收率?F(1?xF)DxD轻组分的回收率?FxF 1

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xRxn?DR?1R?1WxWRD?qF操作线：提馏段：ym?1? xm?(R?1)D?(1?q)F(R?1)D?(1?q)FI?IFxqq线：y?x?Fq?Vq?1q?1IV?IL精馏段：yn?1?q?IV?IF每千摩尔进料从进料状态变为饱和蒸气所需热量?

IV?IL进料的千摩尔气化潜热冷液、饱和液体、气液混合、饱和蒸汽、过热蒸汽 回流比：R?1.1~2RminRmin?xD?yqyq?xq 最少理论板数：Nmin单板效率：Emv??x1?xW?lg?D?1?xxDW??1 ??lg?mEmL?xn?1?xnNTE? 全塔效率： T*NPxn?1?xnyn?yn?1*yn?yn?1利用逐板法、图解法、捷算法计算理论板。

逐板法

从塔顶（也可从塔底）开始逐板计算，即从y1开始交替运用相平衡方程和操作线方程，求出各板上气液两相的组成。当xN1?1?xF时精馏段计算结束，数一数所用的相平衡关系次数，即为精馏段板数N1块。然后改用提馏段方程和相平衡方程计算当xN?xW时，表明已经能够满足分离要求，整个精馏所需的总理论板数为N-1块（因第N块为塔釜，所以要扣除）。提馏段板数=（N-1-N1）块。

具体步骤如下：

xD?y1?相平衡???x1?精馏段操作线?????y2?相平衡???x2?精馏段操作线???????相平衡???xN1?1?xFxN1?1?提馏段操作线?????yN1?2?相平衡?????相平衡???xN?1?提馏段操作线?????yN?相平衡???xN?xW 逐板计算方法虽较繁琐，但得到的结果较为准确，且能获得各板上气液两相的组成，当塔板数很多时可采用计算机求解。 见例题

操作型问题是指设备给定的条件下，计算或分析某操作条件改变后分离效果的变化，或者提出为获得合格产品需采用的调节措施等。

操作型问题定性分析前提：为简化分析，通常忽略塔板效率的变化，按理论板数不变进行分析。

（1）首先判断出精馏段、提馏段操作线斜率的变化。精馏段操作线斜率越大，

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操作线越远离平衡线，精馏段内塔板的分离能力越高；提馏段操作线斜率越小，操作线越远离平衡线，提馏段内塔板的分离能力越高。反之亦然。或者，在y-x相图中画出新旧操作线，并用M-T法作出梯级，并与理论板数不变这一前提以及物料衡算相比较，最终确定馏出液和釜液浓度的变化趋势。 q R 加料板位置 Qc QB……

（二）吸收 基本概念：

吸收过程依据、分类和应用，

吸收剂的选择原则。 气液相平衡关系：

亨利定律的几种表示方式及平衡系数的换算，溶解度 相平衡与吸收/脱吸过程的关系。

传质速率方程：

菲克定律 等分子反向扩散，单向扩散，总体流动、漂流因素 双膜理论；气膜控制、液膜控制 相际传质速率方程

传质总系数与传质分系数

吸收塔的计算：

物料衡算及操作线方程 最小液气比和适宜液气比

低浓度气体吸收填料层高度的计算 传质单元数与传质单元高度 吸收塔操作型计算

基本公式：

y*?mx对稀溶液：Y*?mX 气液平衡：p*?Ex?cHm=E/P H≈?/EMs

传质速率：NA?KY(Y?Y*)?KX(X*?X)?ky(y?yi)?kx(xi?x) K-k换算关系 例题

11m111????

KGkGHkLKYkYkXKY=PKG

对易溶气体，H 值很大，1/HkL << 1/kG KG≈kG ;

传质阻力主要集中在气膜内，吸收过程称为“气膜控制”。减小气膜阻力有利强化

吸收操作。

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难溶气体，H 值很小， H/kG << 1/kL KL≈kL。

传质阻力主要集中在液膜内，吸收过程称为“液膜控制”。减小液膜阻力有利强化吸收操作。

物料衡算：L(X1?X2)?V(Y1?Y2)

吸收剂的用量：Lmin??Y1?Y2Y1 ?Y1?Y2??V??X*?X???L?1.1~2Lmin 2??1填料层高度：Z?HOGNOG?HOLNOL?NTHETP

HOG?VKYa?HOL?LKXa?NOG?Y1?Y2?YmNOL?X1?X2 ?Xm??Y1?Y2*mV1???S??NOG?ln?1?S?S *??L1?S?Y2?Y2???Y1?Y2*L1???A??NOL?ln?1?A?A *??mV1?A?Y1?Y1?

（三）塔设备

塔设备的性能参数；板式塔的评价指标，典型塔板的结构特点及分类比较，塔板上的流体力学特性、气液接触状态（鼓泡态、泡沫态、喷射态），正常与非正常操作情况及调节、负荷性能图；填料的评价指标，填料及填料塔的结构特点，填料塔的流体力学特性（液泛），填料塔的设计原则及步骤；板式塔与填料塔的比较，塔的选用原则。

（四）萃取

三角形相图 平衡关系 溶解度曲线 辅助曲线 杠杆规则(F S M E R E’ R’) 分配系数k ；选择性系数?

最小萃取剂用量Smin, 最大萃取液浓度y’max

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萃取剂的选择原则

掌握单级萃取的计算

了解多级萃取，萃取流程、设备和特点 y??x 1?(??1)x

（五）干燥 基本概念：

干燥过程的基本概念，干燥的必要条件，干燥介质的作用；干燥介质的性质与I-H图；干燥过程的物料衡算W L、热量衡算，对特殊干燥过程热量衡算的简化，干燥过程的热效率与干燥效率；干燥过程的平衡关系，物料结合水份、非结

*

合水份;平衡水份X、自由水份，传质方向与限度的确定；恒定干燥条件下的干燥曲线及干燥速率曲线及测定方法，恒速段降速段、临界湿含量Xc的概念及影响因素，恒定干燥条件下干燥时间的计算。

基本公式：

H?MvpM?ps?vMgP?pMgP??ps??pps干燥介质的性质：CH?Cg?HCvvH?(I?(Cg?HCv)t?r0H5 1H273?t1.013?10?)?22.4MgMv273Pt、tW、tas、tD的意义与关系物料衡算：W?L(H2?H1)?Gc(X1?X2)Qp?L(I1?I0)Gc?G1(1?w1)?G2(1?w2)

'Qd?L(I2?I1)?Gc(I2?I1')?QL热量衡算：

Qp?Qd?L(Cg?H0Cv)(t2?t0)?Gc(Cs?X2Cw)(?2??1)?W(r0?Cvt2?Cw?1)'Qp?Qd?L(I2?I0)?Gc(I2?I1')?QL

热效率：??W(r0?Cvt2?Cw?1) Qp?QdGcdX??kH(HS,tw?H)?(t?tw) Sd?rtw5

干燥速率：U??

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