化工原理q是什麼液化分率
『壹』 化學 化工原理
題目有問題,沒給相對揮發度α,這樣會沒辦法求出平衡關系式,以及最小迴流比的數值。這題倒是不難,把阿爾法給我就能給你做出來。
還有,題目中的「沸點進料」有問題吧?應該是泡點進料~~~
最後,全凝器和再沸器的選型需要參考化學工藝手冊,除了這個問題,其它的都能解決掉。
1、實際塔板數:
(度娘不讓用公式編輯器,我就主要用文字敘述了)
先求進料的摩爾流量Qn,f
CS2的M=76.14;CCl4的M=153.82;且進料摩爾分數Xf=0.3
所以有:Qn,f=4000/(76.14*0.3+153.82*0.7)=30.65kmol/h
然後根據平衡數據作圖,根據進料熱狀況參數q=1(因為是泡點進料),所以q線方程為:x=0.3=Xq,一條垂直於x軸的直線,交平衡線於一點,找出該點的縱坐標,亦即Yq,帶入Rmin的計算式中可得:
Rmin=(Xd-Yq)/(Yq-Xq)=1.653,此即最小迴流比。
操作迴流比R=1.5*Rmin=2.4796
那麼可得精餾段操作線方程:y=[R/(R+1)]*X+Xd/(R+1),其中Xd即塔頂餾出液摩爾分數為0.95,y=0.7126X+0.273
把精餾段操作線也畫到圖上,其與q線方程有一個交點;然後在對角線上找到Xw=0.05處,這里也確定一個點,把兩個點連起來就是提餾段操作線,然後按照規矩畫階梯就行了。
最後的結果是11塊理論板可完成任務,但是操作彈性非常小。為了改善這個問題,再增加一塊理論板。
那麼總理論板數NT=12-1=11(多出來的一塊是塔底再沸器)
那麼根據全塔效率,實際板數=22塊(不含塔釜)
該問中的圖已經附上。
(2)塔徑與塔高
塔高很簡單,直接用HT=0.4與N=22相乘即可,有效高度=22*0.4=8.8m
塔徑有點麻煩,首先需要計算塔內上升蒸汽體積流量Qv,v
根據全塔物料衡算式可得:Qn,d/Qn,f=(Xf-Xw)/(Xd-Xw)=0.2778(餾出液采出率,它是物料衡算的一個推導結果)
解得Qn,d=8.514kmol/h
又Qn,f=Qn,d+Qn,w,那麼Qn,w=30.65-8.514=22.136kmol/h
又根據迴流比定義式:R=Qn,L/Qn,d=2.4796
解得Qn,l=21.111kmol/h
那麼再根據提餾段物料衡算式:Qn,v=Qn,l+Qn,w
得:Qn,v=21.111+8.514=29.625kmol/h
視塔內上升蒸汽為理想氣體混合物,
應用理想氣體方程後,得Qv,v=(22.4/3600)*(T/T0)*(P0/P)*Qn,v=(22.4/3600)*(273.15+60/273.15)*(101.325/101.325)*Qn,v
(T=T0+60;P0=P=1atm,這是題設條件)
Qv,v=0.2248m^3/s
代入塔徑計算式:D=(4*Qv,v/π*u)^0.5=0.5982m,其中u=0.8(空塔氣速)
圓整後,D=600mm
(3)產量的確定
產量上面已經給出了:塔頂餾出液流量Qn,d=8.514kmol/h;塔釜殘液流量Qn,w=22.136kmol/h
塔底再沸器與塔頂全凝器默認使用固定管板式列管換熱器,計算全塔熱負荷之後,代入牛頓冷卻定律:Q=KSTm中計算即可,比較簡單,這里就不再贅述了。得到計算換熱面積之後需要打一個安全系數,取1.1即可,然後根據此實際換熱面積,查找化學工藝手冊,機械部關於固定管板式換熱器有設計標准,管徑,管數,殼徑上面都能找到。
『貳』 進料狀況的q值與液化分率的q值
/link?url=VJC75vIq_jK_ecWpJCeNPHyU__yvpp-n_-q8xNcCqibke3zim28G這個上面有你要的
『叄』 化工原理中液化率和進料熱狀況參數的概念一樣嗎
講的是同一個東西q。
『肆』 化工原理Q和Qe的區別
q值變化即進料熱狀態變化,平衡線方程不變,精餾段操作線方程不變,提餾段操作線方程變化,q線方程變化
當q值變大時,q線方程斜率變化,q線繞著(xF,xF)順時針旋轉,提餾段操作線斜率減小
『伍』 化工原理精餾的q怎麼理解
q代表物料熱狀況,其數值大小可以用來判斷物料狀態,小於零為過熱蒸汽,專=0為飽和蒸汽,屬0-1為氣液混合,=1為飽和液,大於1為冷物料。從精餾過程來看,在平衡蒸餾中q是這樣定義的,q=W/F,也就是表示液化分率。這樣的話qF即為被液化的那部分進料,(1-q)F和(q-1)F表示汽化的部分。化工原理里的L`=L+qF和V=V`-(q-1)F便是這個意思。
『陸』 求化工原理知識點提要
一、流體力學及其輸送
1.單元操作:物理化學變化的單個操作過程,如過濾、蒸餾、萃取。
2.四個基本概念:物料衡算、能量衡算、平衡關系、過程速率。
3.牛頓粘性定律:F=±τA=±μA/dy,(F:剪應力;A:面積;μ:粘度;/dy:速度梯度)。
4.兩種流動形態:層流和湍流。流動形態的判據雷諾數Re=ρ/μ;層流-2000-過渡-4000-湍流。
5.連續性方程:A1u1=A2u2;伯努力方程:gz+p/ρ+1/2u2=C。
6.流體阻力=沿程阻力+局部阻力;范寧公式:沿程壓降:Δpf=λlρu2/2d,沿程阻力:Hf=Δpf/ρg=λl
u2/2dg(λ:摩擦系數);層流時λ=64/Re,湍流時λ=F(Re,ε/d),(ε:管壁粗糙度);局部阻力hf=ξu2/2g,(ξ:局部阻力系數,情況不同計算方法不同)
7.流量計:變壓頭流量計(測速管、孔板流量計、文丘里流量計);變截面流量計。
8.離心泵主要參數:流量、壓頭、效率、軸功率;工作點(提供與所需水頭一致);安裝高度(氣蝕現象,氣蝕餘量);泵的型號(泵口直徑和揚程);氣體輸送機械:通風機、鼓風機、壓縮機、真空泵。
二、非均相機械分離
1.顆粒的沉降:層流沉降速度Vt=(ρp-ρ)gdp2/18μ,(ρp-ρ:顆粒與流體密度差,μ:流體粘度);重力沉降(沉降室,H/v=L/u,多層;增稠器,以得到稠漿為目的的沉澱);離心沉降(旋風分離器)。
2.過濾:深層過濾和濾餅過濾(常用,助濾劑增加濾餅剛性和空隙率);分類:壓濾、離心過濾,間歇、連續;濾速的康采尼方程:u=(Δp/Lμ)ε3/5a2(1-ε)2,(ε:濾餅空隙率;a:顆粒比表面積;L:層厚)。
三、傳熱
1.傳熱方式:熱傳導(傅立葉定律)、對流傳熱(牛頓冷卻定律)、輻射傳熱(四次方定律);熱交換方式:間壁式傳熱、混合式傳熱、蓄熱體傳熱(對蓄熱體的周期性加熱、冷卻)。
2.傅立葉定律:dQ= -λdA ,(Q:熱傳導速率;A:等溫面積;λ:比例系數; :溫度梯度);
λ與溫度的關系:λ=λ0(1+at),(a:溫度系數)。
3.不同情況下的熱傳導:單層平壁:Q=(t1-t2)/[b/(CmA)]=溫差/熱阻,(b:壁厚;Cm=(λ1-λ2)/2);
多層平壁:Q=(t1-tn+1)/ [bi /(λiA)];單層圓筒:Q=(t1-t2)/[b/(λAm)],(A:圓筒側面積,C=
(A2-A1)/ln(A2/A1)); 多層圓筒:Q=2πL(t1-t n+1)/ [1/λi [ln(ri+1/ri) ]。
4.對流傳熱類型:強制對流傳熱(外加機械能)、自然對流傳熱、(溫差導致)、蒸汽冷凝傳熱(冷壁)、液體沸騰傳熱(熱壁),前兩者無相變,後兩者有相變;牛頓冷卻定律:dQ=hdAΔt,(Δt>0;h:傳熱系數)。
5.吸收率A+反射率R+透射率D=1;黑體A=1,鏡體R=1,透熱體D=1,灰體A+R=1; 總輻射能E=Eλdλ,(Eλ:單色輻射能;λ:波長);
四次方定律:E=C(T/100)4=εC0(T/100)4,(C:灰體輻射常數;C0:黑體輻射常數;ε=C/C0:發射率或黑度);
兩物體輻射傳熱:Q1-2=C1-2φA[(T1/100)4-(T2/100)4],(φ:角系數;A:輻射面積;C1-2=1/[(1/C1)+(1/C2)-(1/C0)])
6.總傳熱速率方程:dQ=KmdA,(dQ:微元傳熱速率;Km:總傳熱系數;A:傳熱面積);
1/K=1/h1+bA1/λAm+A1/h2A2,(h1,h2:熱、冷流體表面傳熱系數)。
7.換熱器:夾套換熱器、蛇管式換熱器、套管式換熱器、列管式換熱器。
四、蒸餾
1.蒸餾分類:操作方式:連續蒸餾、間歇蒸餾;對分離的要求:簡單蒸餾、平衡蒸餾(閃蒸)、精餾、特殊精餾;壓力:常壓蒸餾、加壓蒸餾、減壓蒸餾;組分:雙組分蒸餾和多組分蒸餾(精餾),常用精餾塔。
2.雙組分溶液氣液相平衡:液態泡點方程:xA=[p-pB(t)]/[pA(t)-pB(t)],(xA:液態組分A的摩爾分數;p
(t):壓強關於溫度的函數); 氣態露點方程:yA=pA/p=[pA(t)/p]×[p-pB(t)]/[pA(t)-pB(t)];
平衡常數KA=yA/xA,理想溶液:KA=p°A/p,即組分飽和蒸氣壓和總壓之比;
揮發度:υA=pA/xA,相對揮發度:αAB=υA/υB,最終可導出氣液平衡方程:y=αx/[1+(a-1)x]; 氣液平衡相圖:p-x圖(等溫)
、t-x(y)圖(等壓)、x-y圖。
3.平衡蒸餾:qn(F),xF加熱至泡點以上tF,減壓氣化,溫度達到平衡溫度te,兩相平衡qn(D),yD和qn(W),xW;
物料衡算:yD=qxW/(q-1)-xF/(q-1),(液化率:q=qn(W)/qn(F));
熱量衡算:tF=te+(1-q)γ/Cp,m,(Cp,m:原液的摩爾定壓熱容;γ:原液的摩爾氣化潛熱);平衡關系:yD=αxW/[1+(α-1)xW]。
4.簡單蒸餾:持續加熱至釜液組成和餾出液組成達到規定時停止; 關系式:ln[n(F)/n(W)]=
{ln(xF/xW)-αln[(1-xF)/(1-xW)]}/(α-1); 總物料衡算:n(F)=n(W)+n(D);易揮發組分衡算:n(F)xF
=n(W)xW+n(D)xD; 推出:xD= [n(F)xF-n(W)xW]/[n(F)-n(W)]。
5.精餾:多次部分氣化部分冷凝(連續、間歇),泡點不同採取不同的壓力操作,塔板數從上至下記;
塔頂易揮發組分回收率:ηD=qn(D)xD/qn(F)xF×100%,釜中不易揮發組分回收率:ηW=qn(W)(1-xW)/[qn(F)(1-xF)]×100%;
精餾段總物料衡算:qn(V)=qn(D)+qn(L);精餾段易揮發組分衡算:qn(V)yn+1=qn(D)xD+qn(L)xn;(V:各層上升蒸汽量;D:塔頂餾出液量;L:各板下降的液量;yn+1:第n+1塊板上升的蒸汽中易揮發組分的摩爾分數;xn:第n塊板下降的液體中易揮發組分的摩爾分數),精餾段操作線方程:yn+1=Rxn/(R+1)
+xD/(R+1),(迴流比R= qn(L)/qn(D));
提餾段段總物料衡算:qn(L』)=qn(V』)+qn(W);提餾段易揮發組分衡算:qn(L』)x』m=qn(V』)y』m+1 +qn(W)xW
;(W:釜液量),提餾段操作線方程:y』m+1= qn(L』)x』m/qn(V』)-qn(W)xW/qn(V』);
總的物料衡算:qn(F)+qn(V』)+qn(L)=qn(V)+qn(L』),乘上各焓值Hx即為熱量衡算,qn(V)=qn(V』)+(1-q)qn(F),(精餾進料熱狀態參數q=(HV-HF)/(HV-HL),即單位原料液變為飽和蒸汽所需要的熱量與單位原料液潛熱之比);
進料方程:y=qx/(q-1)-xF/(q-1);理論塔板的計算逐板法和圖解法,迴流比R增大理論塔板數減小,解析法:全迴流理論塔板數Nmin={lg[xD(1-xw)/[xw(1-xD)]]}/lgam-1,(am:全塔平均揮發度);
最小迴流比Rmin=(xD-yq)/(yq-xq),(xq,yq:進料時),R實=(1.1-2.0) Rmin; 全塔效率ET為理論塔板數與實際塔板數之比;
間歇精餾:分批精餾,一次進料待釜液達到指定組成後,放出殘液,再次加料,用於分離量少而純度要求高的物料,每批精餾氣化物質的量n(V )=
(R+1)n(D),所需時間τ=n(V)/qn(V); 特殊精餾:恆沸精餾(加第三組分,形成新的低恆沸物,增大相對揮發度)
、萃取精餾(加第三組分,增大相對揮發度)、加鹽萃取精餾、分子蒸餾(針對高分子量、高沸點、高粘度、熱穩定性極差的有機物)。
五、吸收
1.吸收劑的要求:對溶質的溶解度大,對其他成分溶解度小、易於再生、不易揮發、粘度低、無腐蝕性、無毒不易燃、價低,吸收率η=(mA除/mA進)×100%≈[
(y1-y2)/y1]×100%,(y1,y
2:進塔和出塔混合氣中A的摩爾分數)。
3.稀溶液中亨利定律:c*A=HpA,(c*A:溶解度;H:溶解度系數;pA:氣相分壓);p*A=ExA,(xA:液相中溶質摩爾分數;E:亨利系數);y*=mx,(平衡常數m=E/p);E=ρs/HMs,(ρs,Ms:純溶劑密度和相對分子質量)。
4.費克定律:jA=-DABdcA/dz,(jA:擴散速率;DAB:組分A在組分B中的擴散系數;dcA/dz:組分A在擴散方向z上的濃度梯度);
等分子擴散速率:NA= jA=D(pA,1-pA,2)/RTz;單向擴散:NA=D(pA,1-pA,2)p/RTz
pB,m,(p/pB,m:漂流因子,pB,m=
(pB,2-pB,1)/ln(pB,2/pB,1),即對數平均值);同理,NA=D(cA,1-cA,2)c/zcB,m。
5.吸收塔操作線方程:qn(L)/qn(V)=(y1-y2)/(x1-x2),(qn(V):二元混合氣摩爾流量;qn(L):液相摩爾流量;x,y:任意一截面液氣相摩爾流量);
最小液氣比[qn(L)/qn(V)]min=(y1-y2)/(x*1-x2),qn(L)/qn(V)= (1.1-2.0) [qn(L)/qn(V)]min;
低濃度時填料塔高度h=qn(V) [dy/(y-y*)]/KyaS=qn(L)
[dx/(x*-x)]/KxaS=NOGHOG=NOLHOL,(K:傳質系數;S:塔截面積;a:單位體積填料有效接觸面積;NOG=
[dy/(y-y*)]:氣相總傳質單元數;HOG =qn(V)/KyaS:氣相總傳質單元高度);
相平衡線為直線時:NOG=ln[(1-S』)(y1-mx2)/(y2-mx2)+S』]/(1-S』),NOL=ln[(1-A)(y1-mx2)/(y2-mx2)+A]/(1-A),(吸收因數:A=1/S』=
qm(V)/mqm(V))。
6.填料塔:液體上進下出,氣體下進上出,其中設有液體在分布器,可使其均勻分布於填料表面,塔頂可按轉除末器。
六、乾燥
1.絕對濕度δ=0.622pV/(p-pV),(pV:水蒸汽分壓);相對濕度φ=
pV/pS,(pS:水蒸汽飽和分壓);濕焓I=Ig+δIv,(Ig:絕干空氣的焓;Iv:水蒸汽的焓)。
2.物料的干基濕含量X=m水/m絕干,是基濕含量ω=m水/m總×100%,ω=X/(1+X);物料分類:非吸濕毛細孔物料、吸濕多孔物料和膠體無孔物料;物料與水分:總水分、平衡水分、自由水分、非結合水分、結合水分。
3.乾燥過程物料衡算:qm,c(X1-X2)=qm,L(δ2-δ1)=qm,W,(qm,c:絕對乾料的質量流量;qm,L:絕干空氣質量流量;qm,W:乾料蒸發出水分的質量流量),即濕物料減少水分等於干空氣中增加的水分;
熱量衡算:q=qD+qP=qm,L(I2-I0)+qm,c(I』2-I』1)+qL,(qD:單位時間乾燥器熱量;qP:單位時間預熱氣熱量;qL:單位時間熱損失;I2:出乾燥器的空氣的焓;I0:進預熱器的空氣的焓;I』2,I』1:進出乾燥器物料的焓),qD=qm,L(I1-I0)
=qm,L(1.01+1.88δ0) (t1-t0),qD=qm,L(I2-I1)+qm,c(I』2-I』1)+qL;
乾燥器熱效率:η=qd/qP×100%,(qd=qm,L(1.01+1.88δ0) (t1-t2))。
4.乾燥速率U=h(t-tW)/rtw,(h:對流表面傳熱系數;t:恆定乾燥條件下空氣平均溫度;tW:初始狀態空氣濕球溫度;r:飽和蒸汽冷凝潛熱);
恆速乾燥階段時間:τ1=qm,c(X1-Xc)/UcS,(Xc:臨界濕含量;S:乾燥面積),降速乾燥階段時間:τ2=qm,c(Xc-X*)ln[(Xc-X*)/(
X2-X*)]/UcS。
5.乾燥器分類:廂式乾燥器、隧道乾燥器、轉筒乾燥器、帶式乾燥器、轉鼓乾燥器、噴霧乾燥、流化床乾燥器、氣流乾燥器、微波高頻乾燥。
七、新型分離技術
1.超臨界萃取:以超臨界流體作萃取劑(密度接近於液體,而粘度接近於氣體,擴散系數位於兩者之間),其具有很強的選擇性和溶解能力,傳質速率大;流程可分為:等溫法、等壓法和吸附吸收法。
2.膜分離技術:微濾、超濾、納濾、反滲透、透析、電滲析、氣膜膜分離、滲透氣化(溶質發生相變化,再透過側以氣相狀態存在)。
『柒』 化工原理中的液相分率是什麼意思啊
液相:通常任何氣體均能無限混合,所以系統內無論含有多少種氣體都是一個相,稱為氣相。均勻的溶液也是一個相,稱為液相。
液相分率是指氣液兩相流體中液相占總量的百分含量,可以是質量分率也可以是摩爾分率。
『捌』 化工原理
2.用煤油從苯蒸氣與空氣的混合物中回收苯,要求回收99%,入塔的混合氣中含苯版4%(摩爾分數權,下同),入塔的煤油中含苯0.01%,操作壓強為100kpa,平衡關系為Y*=0.40x,溶劑用量為最小用量的1.5倍,入塔混合氣的摩爾流率為0.03kmol/m2/S,氣相體積總傳質系數Ky•a=0.032kmol/m3/S,求填料層高度。
『玖』 化工原理氣液體積流率怎麼求,V. L. D都是什麼意思
氣液體積流率一般通過物料守恆和輕組分物料守恆求得
V:氣體摩爾流率,單位kmol/s
L:液體摩爾流率,單位kmol/s
D:塔頂輕組分摩爾流率,單位kmol/s
『拾』 化工原理 q值如何計算
q=2/3
你猜我是誰?O(∩_∩)O~