化工单元操作课件.ppt

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1、1、关于化工单元操作目前世界上有种类数以万计的化工产品，因此也就有上万种不同的化工生产过程，所有的生产过程都是由化学反应和若干的物理操作串联而成的。这些物理操作称为化工单元操作。根据单元操作所遵循的基本规律，可将单元操作分为三大类：1、化工单元操作1.1、遵循流体动力基本规律的单元操作，包括流体输送、沉降、过滤、固体流态化等。1.2、遵循传热基本规律的单元操作，包括加热、冷却、冷凝、蒸发等。1.3、遵循传质基本规律的单元操作，包括蒸馏、吸收、萃取、结晶、干燥、膜分离等。2.1概述（3）流体输送机械的分类①动力式（叶轮式）：包括离心式、轴流式；②容积式（正位移式）：包括往复式，旋转

2、式；③其他类型：如喷射式等。2.2.2离心泵的特性曲线2.2.2离心泵的特性曲线由图可见：①一般离心泵扬程随流量的增大而下降（很小时可能例外）。当=0时，由图可知也只能达到一定数值，这是离心泵的一个重要特性；②轴功率随流量增大而增加，当时，最小。这要求离心泵在启动时，应关闭泵的出口阀门，以减小启动功率，保护电动机免因超载而受损；③曲线有极值点（最大值），在此点下操作效率最高,能量损失最小。与此点对应的流量称为额定流量。泵的铭牌上即标注额定值，泵在管路上操作时，应在此点附近操作，一般不应低于92%。2.2.2离心泵的特性曲线（5）转速n对特性曲线的影响泵的特性曲线是在一定转速下测得

3、，实际使用时会遇到n改变的情况，若n变化<20%，可认为液体离开叶轮时的速度三角形相似，不变,泵的效率不变(等效率)，则：上式称为离心泵的比例定律,n变化<20%,相等时成立。2.2.4离心泵的安装高度（1）汽蚀现象液面较低的液体，能被吸入泵的进口，是由于叶轮将液体从其中甩向外围，而在叶轮中心进口处形成负压（真空）。泵内压强最低处是叶轮中心进口处，在面与面之间到机械能衡算式并以面为基准水平面，得：面。在面与若液面压强，吸入管路流量及管路一定（即、一定）。安装高度，当至等于操作温度下被输送液体的饱和蒸汽压时（即），液体将发生沸腾部分汽化，所生成的大量蒸汽压泡在随液体从叶轮进口向叶轮

4、外围流动时，又因压强升高，气泡立即凝聚，气泡的消失产生局部真空，周围的液体以极大的速度冲向气泡原来所在的空间，在冲击点处产生很高的局部压强（高达几百个大气压），冲击频率高达每秒几万次之多。尤其当气泡的凝结发生在叶轮表面时众多的液体质点如细小的高频水锤撞击着叶片，另外气泡中可能带有氧气等对金属材料发生化学腐蚀作用。泵在这种状态下长期运转，将导致叶片过早损坏。这种现象称为泵的汽蚀现象。汽蚀现象发生时，泵体振动，发出噪音，泵的，严重时甚至吸不上液体。2.2.4离心泵的安装高度2.5气体输送机械气体输送的特点:①动力消耗大：对一定的质量流量，由于气体的密度小，其体积流量很大。因此气体输送

5、管中的流速比液体要大得多，前经济流速（15~25m/s）约为后者（1~3m/s）的10倍。这样，以各自的经济流速输送同样的质量流量，经相同的管长后气体的阻力损失约为液体的10倍。因而气体输送机械的动力消耗往往很大。2.5气体输送机械②气体输送机械体积一般都很庞大，对出口压力高的机械更是如此。③由于气体的可压缩性，故在输送机械内部气体压力变化的同时，体积和温度也将随之发生变化。这些变化对气体输送机械的结构、形状有很大影响。因此，气体输送机械需要根据出口压力来加以分类。（2）离心式通风机①离心式通风机的结构特点离心式通风机工作原理与离心泵相同，结构也大同小异。离心通风机及叶轮1—机壳

6、;2—叶轮;3—吸入口;4—排出口22.5.2鼓风机在工厂中常用的鼓风机有旋转式和离心式两种类型。（1）罗茨鼓风机图1-66罗茨鼓风机3.1蒸馏概述⑴蒸馏及精馏的分离依据液体均具有挥发成蒸汽的能力，但各种液体的挥发性个不相同。习惯上，将液体混合物中的易挥发组分A称为轻组分，难挥发组分B则称为重组分。将液体混合物加热至泡点以上沸腾使之部分汽化必有yA>xA；反之将混合蒸汽冷却到露点以下使之部分冷凝必有xB>yB。上述两种情况所得到的气液组成均满足:部分汽化及部分冷凝均可使混合物得到一定程度的分离，它们均是籍混合物中各组分挥发性的差异而达到分离的目的，这就是蒸馏及精馏分离的依据。3.

7、1蒸馏概述⑵工业蒸馏过程①平衡蒸馏（闪蒸）平衡蒸馏又称闪蒸，系连续定态过程，其流程如下图。3.3.1平衡蒸馏过程的数学描述蒸馏过程的数学描述不外为物料衡算式、热量衡算式及反映具体过程特征的方程，现分述如下。⑴物料衡算式：对连续定态过程做物料衡算可得总物料衡算：易挥发组分的物料衡算：两式联立可得3.3.1平衡蒸馏两式联立式中：F,xF——加料流率，kmol/s及料液组成摩尔分数；D,y——气相产物流率，kmol/s及组成摩尔分数；W,x——液相产物流率，kmol/s及组成摩尔分数。