化工原理教学教案01(中职教育)

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1、化工原理课程教案01教学课题：第七章蒸谓第四节双组分连续精馅塔的计算（一）教学时间：第8周4月17F1下午第5,6节教学冃的与要求：1、掌握物料衡算；2、分析推导精傭段和捉傭段操作线方程。教学重点、难点：操作线方程的推导教学方式与手段：讲授教学过程：课前提问：什么是简单蒸馄、平衡蒸馄和精馄？三者冇什么区别？讲评作业讲授新课：第四节双组分连续精馅塔的计算（一）双组分连续精憾塔的工艺计算，主要包括以下内容：（1）物料衡算（2）为完成一定分离要求所需要的板数（3）确定塔高和塔径（4）确定塔板结构及塔板流体力学验算（5）热

2、量衡算一、全塔物料衡算对精憎塔全塔进行物料衡算。总物料衡算：F=D+W7-16易挥发组分的物料衡算：FXf=Dxd+7-17对分离过程除要求用塔顶和塔底的产品组成表示外，冇时还用回收率表示塔顶易挥发组分的冋收率弘厂DxdFxfxlOO%塔釜难挥发组分的回收率加:W(lf)F(lf)xlOO%亦可求出僻出液的采出率D/F和釜液采出率W/F,即:7-197-20二、理论板与恒摩尔流假设（一）理论板：离开这种板的气液两相互成平衡。（二）恒摩尔流假设：1恒摩尔气流：段内各板上升的气体摩尔流率都相等，即:Vj=V2==Vn=

3、V；V!=v2==vn;=v，；式中：V—精馆段内各板上升的气体摩尔流率Kmol/hV，—提馆段内各板上升的气体摩尔流率Kmol/h2恒摩尔液流：段内各板下降的液体摩尔流率都和等，即：Li=L?==Ln=L；Li=L?==Lm=L';「T12r■nVL+■卜©FXf图7-22楮僧段物料衡算式屮：L—精懈段内各板下降的液体摩尔流率Kmol/hU—提锚段内各板下降的液体摩尔流率Kmol/h恒摩尔流假设基丁•以下条件:（1）两组分的摩尔汽化潜热相等;（2）汽液两相接触因两相温度不同而交换的显热可忽略不计;（3）设备热损失

4、可不及。三、操作线方程（-）精馅段操作线方程在图7-22虚线所划定的范围内作物料衡算。总物料衡算：V=L+D7-25易挥发组分的物料衡算：Vyn+1=Lxfl+Dxd7-26式中：V——粕係段内侮块塔板上升的蒸汽摩尔流量，kmol/li；L——精憎段内每块塔板下降的液体摩尔流量，kmol/h；yn+i——从精憎段第n+1板上升的蒸汽组成，摩尔分率;xn——从精僻段第n板下降的液体组成，摩尔分率；由式7-26得:7-27LDLDV，?VDL+Z)L+D令R=L/D,R称为回流比，于是上式可写作:7-28式7-27,7

5、-28均称为精懈段操作线方程。该方程表示在一定操作条件下，从任意板下降的液体组成心和为其相邻的下一层板上升的蒸汽组成yn^iZ间的关系。该直线过对角线上a(xD,xd)点,以R/(R+1)为斜率,或在y轴上的截距为玉一。即图7・23所示的直线ac。R+1在出液恒疋时，回流液量由回流比决左。xwXDX图7-23操作线方程图示图7-24提馆段物料衡算(二)提憾段操作线方程在图7-24所示的范围内，作总物料衡算：L'=V^W7-29作易挥发组分的物料衡算：Lfxin=Vym+l+Wxw7-30九+17-317-32由式7

6、・29,7-30W-：LW心xLl-WL-W式7-31,7-32均称为提僻段操作线方程。该方程表示在一定操作条件下，提谓段内自任意板下降的液体组成xm,和与其相邻的下一层板上升蒸汽组成ym+1之间的关系。在定常连续操作过程中，该直线过对角线上b(x“xj点，以L7V，为斜率，或在y轴上w的截距为-—xwo即图7-23所示的总线bq。例：将含24%(摩尔分数，下同)易挥发组分的某液休混合物送入一连续精憎塔屮。要求徭出液含95%易挥发组分，釜液含3%易挥发组分。送入冷凝器的蒸气量为850kmol/h,流入糟镭塔的回流

7、液为670kmol/h，试求：1、每小时能获得多少kmol/h的纟留出液？多少kmol/h的釜液?2、冋流比R为多少？3、精徭段操作线方程？解：(1)V=L+DD=V-L=850-670=180kmol/hF=D+W=180+W则:所以:Fx0.24=180x0.95+(F-180)x0.03F—788.6kmol/hW=F—D=78&6-180=60S.6kmol/h⑵回流比芥需“72(3)精憎段操作线方程:-^—xn二*72+°・9‘=o.788x“+0.201R+1R+l3.72+13.72+1本节学习要点

8、:1、即产胡的量D及其浓度x应由物料衡算式决定。若塔顶产品的量D及组成x已定，则釜底残液的量W及组成x已被确定，其间关系由下式决定：F=D+WFxf=Dxd+Wxw2、回收率的定义是o最大回收率为Dxd/Fxf=1,而实际回收率为DXD/FXF