《化工原理》ppt课件.pptVIP

自强不息 知行合一 二、化工原理处理问题的方法 —— 物料衡算的通式 1.物料衡算 依据——质量守恒定律 输入系统的物料质量等于从系统输出的物料质量和系统中积累的物料质量。 自强不息 知行合一 定态过程，积累为零。则： 衡算的系统 整个生产过程 某一设备 系统中的所有物料 某一个组分 衡算的对象 例 自强不息 知行合一 例1：在两个蒸发器中，每小时将5000kg的无机盐水溶液从12％（质量％）浓缩到30%。第二蒸发器比第一蒸发器多蒸出5%的水分。试求： （1）各蒸发器每小时蒸出水分的量； （2） 第一蒸发器送出的溶液浓度。 解：首先画一个流程图表示进行的过程 用方框表示设备，输入输出设备的物流方向用箭头表示。 其次划定衡算的范围 为求各蒸发器蒸发的水量，以整个流程为衡算范围，用一圈封闭的虚线画出。 自强不息 知行合一 选择衡算基准（连续操作以单位时间为基准，间歇操作以一批操作为基准） 由于连续操作，以1小时为基准。 蒸发器1 蒸发器2 x1 W1 W2 F0=5000kg/h x0=0.12 F1 F2 x2=0.3 自强不息 知行合一 确定衡算对象 此题中有两个未知数，蒸发的水量及送出的NaOH溶液量B，因此，我们就以不同衡算对象列出两个衡算式。 对总物料作衡算： 代入已知数据，得： 由题意知 对盐作物料衡算： 自强不息 知行合一 求第一个蒸发器送出的溶液浓度，选择第一个蒸发器为衡算范围。 对盐作物料衡算： 对总物料作衡算： 代入已知数据，得： 解得： 自强不息 知行合一 2． 热量衡算 依据：能量守恒定律 即任何时间内输入系统的总热量等于系统输出的总热量与损失的热量之和。 ——热量衡算通式 或写成 自强不息 知行合一 热量衡算的基本方法与物料衡算的方法相同，也必须首先划定衡算范围及衡算基准。 此外应注意焓是相对值，因此必须指明基准温度，习惯上选0℃为基准温度，并规定0℃时液态的焓值为零。 例 自强不息 知行合一 例2：在换热器里将平均比热为3.56kJ/（kg·℃）的某溶液自25℃加热到80℃，溶液流量为1.0kg/s，加热介质为120℃的饱和水蒸气，其消耗量为0.095kg/s，蒸气冷凝成同温度的饱和水排出。试计算此换热器的热损失占水蒸气所提供热量的百分数。 解：根据题意画出流程图 换热器 120℃饱和水蒸气 0.095kg/s 120℃饱和水 0.095kg/s 1.0kg/s 25℃溶液 80℃溶液 1.0kg/s 自强不息 知行合一 基准：1s 在图中虚线范围内作热量衡算 从附录查出120℃饱和水蒸气的焓值为278.9kJ/kg，120℃饱和水的焓值为503.67kJ/kg。 在此系统中输入的热量： 蒸气带入的热量： 溶液带入的热量： 输出的热量： 自强不息 知行合一 冷凝水带出的热量： 溶液带出的热量： 根据能量衡算式，有： 热量损失的百分数= 自强不息 知行合一 3.过程的平衡和速率 ① 平衡问题 过程的平衡问题是说明过程进行的方向和所能达到的极限。 平衡是一个动态的过程。 平衡状态是自然界中广泛存在的现象。例如，在一定温度下，不饱和的食盐溶液与固体食盐接触时，食盐向溶液中溶解，直到溶液为食盐所饱和，食盐就停止溶解，此时固体食盐表面已与溶液成动平衡状态。反之，若溶液中食盐浓度大于饱和浓度，则溶液中的食盐会析出，使溶液中的固体食盐结晶长大，最终达到平衡状态。一定温度下食盐的饱和浓度，就是这个物系的平衡浓度。平衡关系可判断过程能否进行，及进行的方向和限度。任何传递过程都有一个极限，当传递过程达到极限时，其过程进行的推动力为零，此时净的传递速率为零，即称为“平衡”。 自强不息 知行合一 过程的传递速率（rate of transfer process）与推动力成正比，与阻力成反比，即 传递速率= 推动力/阻 力 单位时间内所传递的能量（动量，热量）或物质量,是决定化工设备的重要因素。过程速率的增大可节约时间，提高设备的生产能力。 ② 传递速率 自强不息 知行合一 三、单位及单位制 1.单位及单位 基本量：任意选定的几个独立的物理量(如长度,时间等)。 基本单位：根据使用方便的原则制定的基本量的单位。 导出量：根据物理量与基本量之间的关系来确定的量。 导出单位：导出量的单位称为导出单位，均由基本单位相乘、除而构成的 。 单位制：基本单位与导出单位的总和。 自强不息 知