1. 对于气体非均相物系可用哪些分离设备进行分离
(一)【化工原理课程考试内容及比例】(125分)
1.流体流动(20分)
流体静力学基本方程式;流体的流动现象(流体的粘性及粘度的概念、边界层的概念);流体在管内的流动(连续性方程、柏努利方程及应用);流体在管内的流动阻力(量纲分析、管内流动阻力的计算);管路计算(简单管路、并联管路、分支管路);流量测量(皮托管、孔板流量计、文丘里流量计、转子流量计)。
2.流体输送设备(10分)
离心泵(结构及工作原理、性能描述、选择、安装、操作及流量调节);其它化工用泵;气体输送和压缩设备(以离心通风机为主)。
3.非均相物系的分离(12分)
重力沉降(基本概念及重力沉降设备-降尘室)、;离心沉降(基本概念及离心沉降设备-旋风分离器);过滤(基本概念、恒压过滤的计算、过滤设备)。
4.传热(20分)
传热概述;热传导;对流传热分析及对流传热系数关联式(包括蒸汽冷凝及沸腾传热);传热过程分析及传热计算(热量衡算、传热速率计算、总传热系数计算);辐射传热的基本概念;换热器(分类,列管式换热器类型、计算及设计问题)。
5.蒸馏(16分)
两组分溶液的汽液平衡;精馏原理和流程;两组分连续精馏的计算。
6.吸收(15分)
气-液相平衡;传质机理与吸收速率;吸收塔的计算。
7.蒸馏和吸收塔设备(8分)
塔板类型;板式塔的流体力学性能;填料的类型;填料塔的流体力学性能。
8.液-液萃取(9分)
三元体系的液-液萃取相平衡与萃取操作原理;单级萃取过程的计算。
9.干燥(15分)
湿空气的性质及湿度图;干燥过程的基本概念,干燥过程的计算(物料衡算、热量衡算);干燥过程中的平衡关系与速率关系。
2. 吸收,吸附,沉降,过滤哪些不属于非均相物系分离常用方法
(1)食盐和砂子---------- ②过滤
(2)有颜色的水--------- ③吸附
3)从海水中获取食盐----------④蒸发
(4)用海水制蒸馏水----------- ⑤蒸馏
(5)将茶水中的茶叶分离出来②过滤
3. 非均相物系分离在化工生产中有哪些应用
1、均相物系:在连续相和分散相之间没有相界面。分离较难,如水-乙醇。
2、非均相物系:在连续相和分散相之间存在着明显的相界面,机械分离过程,如油和水。
4. 有机化合物分离技术都有哪些
传统方法包括蒸馏,萃取,重结晶,柱层析,仪器方法(制备级别的液相色谱)
另外在分离一些天然有机化合物的时候
还可能用到排阻色谱,葡聚糖凝胶柱分离,离子交换色谱等
用于大分子的分离会用到高速离心,凝胶电泳(分离蛋白质等常用),超滤/纳滤(用于药物分子的预处理)等等
5. 常用的分离技术有哪两类
我猜是萃取和过滤,这两者都是最简单实用的分离方法,前者多用于液液非均相体系的分离,后者多用于固液分离。
6. 什么是非均相分离
1.过滤:用于分离固体和液体,如过滤泥水 2.分液:用于分离互不相溶的液体,如油和水 3.萃取:一般和分液一起用,主要用于把溶液中的溶质分离出来,如CCl4萃取水中的Br2 4.结晶:分为蒸发结晶和冷却结晶,蒸发结晶一般用于不饱和混合溶液,把其...0840
7. 非均相物系的分离方法
(1)沉降分离 沉降分离是利用连续相与分散相的密度差异,借助某机械力的作用,使颗粒和流体发生相对运动而得以分离.根据机械力的不同,可分为重力沉降、离心沉降和惯性沉降.(2)过滤分离 过滤分离是利用两相对...
8. 非均相混合物的分离方法有哪些
1.过滤:用于分离固体和液体,如过滤泥水 2.分液:用于分离互不相溶的液体,如油和水 3.萃取:一般和分液一起用,主要用于把溶液中的溶质分离出来,如CCl4萃取水中的Br2 4.结晶:分为蒸发结晶和冷却结晶,蒸发结晶一般用于不饱和混合溶液,把其中溶解度随温度变化较小的溶质析出,如把海水中的氯化钠析出;冷却结晶一般用于饱和混合溶液,把其中溶解度随温度变化较大的溶质析出,如在氯化钠和氯化钾混合溶液中析出氯化钾 5.蒸馏:用于分离相互溶解但沸点不同的液体,如石油分馏,分离酒精和水 6.盐析:主要用于分离溶于水的有机物,如肥皂的制造 具体操作请参考:过滤、蒸发结晶、蒸馏、萃取:http://..com/question/35603675.html?si=1 至于冷却结晶和盐析就没什么好说的了,前者就是冷却热的饱和溶液让溶解度变化大的溶质析出,后者就是加入无机盐类而使某种有机物溶解度降低而析出,常用于蛋白质,不懂可以参考http://ke..com/view/210139.htm 至于别的...抱歉,楼主你的要求太高了...本人不会做Flash....
9. 按分离的依据和作用力的不同,非均相混合物的分离方法主要有哪些
按物理化学原理,工业常用的传质分离操作可分为平衡分离过程和速率分离过程两大类: 1、平衡分离过程借助分离媒介(如热能、溶剂和吸附剂),使均相混合物系统变成两相系统,再以混合物中各组分在处于相平衡的两相中不等同的分配为依据而实现分离。根据两相的状态可分为:①气(汽)液传质过程,如蒸馏、吸收等;②液液传质过程,如萃取;③气(汽)固传质过程,如吸附、色层分离、参数泵分离等;④液固传质过程,如浸取、吸附、离子交换、色层分离、参数泵分离等。 平衡时组分在两相中的浓度关系,可以用相平衡比(或分配系数)Ki表示: 式中yi和xi分别表示组分i在两相中的浓度。对于x和y相的命名,按习惯把吸收、蒸馏中的气相或汽相称为y相,把萃取中的萃取液作为y相。一般说,相平衡比取决于两相的特性以及物系的温度和压力。i和j两个组分的相平衡比Ki和Kj之比值称为分离因子αij: 在某些传质分离过程中,分离因子往往又有专门名称。例如:在蒸馏中称为相对挥发度;在萃取中称为选择性系数。一般将数值大的相平衡比Ki作分子,故αij大于1。只要两组分的相平衡比不相等(即αij≠1),便可采用平衡分离过程加以分离,αij越大就越容易分离。大多数系统的相平衡比和分离因子都不大,一次接触平衡所能达到的分离效果很有限,需要采取多级逆流操作来提高分离效果。为适应各种不同的系统以及操作条件和分离要求,要相应地使用多种不同类型的传质设备。 2、速率分离过程在某种推动力(浓度差、压力差、温度差、电位差等)的作用下,有时在选择性透过膜的配合下,利用各组分扩散速度的差异实现组分的分离。这类过程所处理的原料和产品通常属于同一相态,仅有组成上的差别。速率分离方法可分为:①膜分离,如超过滤、反渗透、渗析和电渗析等。②场分离,如电泳、热扩散、超速离心分离等。 膜分离与场分离的区别是:前者用膜分隔两股流体,后者则是不分流的。不同类型的速率分离过程,分别应用不同的设备,并采用不同的方法进行设计计算和操作控制。编辑本段技术展望传质分离过程中的蒸馏、吸收、萃取等一些具有较长历史的单元操作已经应用很广,并进行过大量的研究,积累了丰富的操作经验和资料。但在进一步深入研究这些过程的机理和传质规律,开发高效的传质设备,研究和掌握它们的放大规律,改进设备的设计计算方法等方面,仍有许多工作要做。传质分离过程的能量消耗,常构成单位产品能耗的主要部分,因此降低传质分离过程的能耗,受到普遍重视。膜分离和场分离是一类新型的分离操作,在处理稀溶液和生化产品的分离、节约能耗、不污染产品等方面,已显示出它们的优越性。研究和开发新的分离方法,各种分离方法联合使用以提高效益,以及利用化学反应来进行分离等都是很值得重视的发展方向。
10. 求化工原理知识点提要
一、流体力学及其输送
1.单元操作:物理化学变化的单个操作过程,如过滤、蒸馏、萃取。
2.四个基本概念:物料衡算、能量衡算、平衡关系、过程速率。
3.牛顿粘性定律:F=±τA=±μA/dy,(F:剪应力;A:面积;μ:粘度;/dy:速度梯度)。
4.两种流动形态:层流和湍流。流动形态的判据雷诺数Re=ρ/μ;层流-2000-过渡-4000-湍流。
5.连续性方程:A1u1=A2u2;伯努力方程:gz+p/ρ+1/2u2=C。
6.流体阻力=沿程阻力+局部阻力;范宁公式:沿程压降:Δpf=λlρu2/2d,沿程阻力:Hf=Δpf/ρg=λl
u2/2dg(λ:摩擦系数);层流时λ=64/Re,湍流时λ=F(Re,ε/d),(ε:管壁粗糙度);局部阻力hf=ξu2/2g,(ξ:局部阻力系数,情况不同计算方法不同)
7.流量计:变压头流量计(测速管、孔板流量计、文丘里流量计);变截面流量计。
8.离心泵主要参数:流量、压头、效率、轴功率;工作点(提供与所需水头一致);安装高度(气蚀现象,气蚀余量);泵的型号(泵口直径和扬程);气体输送机械:通风机、鼓风机、压缩机、真空泵。
二、非均相机械分离
1.颗粒的沉降:层流沉降速度Vt=(ρp-ρ)gdp2/18μ,(ρp-ρ:颗粒与流体密度差,μ:流体粘度);重力沉降(沉降室,H/v=L/u,多层;增稠器,以得到稠浆为目的的沉淀);离心沉降(旋风分离器)。
2.过滤:深层过滤和滤饼过滤(常用,助滤剂增加滤饼刚性和空隙率);分类:压滤、离心过滤,间歇、连续;滤速的康采尼方程:u=(Δp/Lμ)ε3/5a2(1-ε)2,(ε:滤饼空隙率;a:颗粒比表面积;L:层厚)。
三、传热
1.传热方式:热传导(傅立叶定律)、对流传热(牛顿冷却定律)、辐射传热(四次方定律);热交换方式:间壁式传热、混合式传热、蓄热体传热(对蓄热体的周期性加热、冷却)。
2.傅立叶定律:dQ= -λdA ,(Q:热传导速率;A:等温面积;λ:比例系数; :温度梯度);
λ与温度的关系:λ=λ0(1+at),(a:温度系数)。
3.不同情况下的热传导:单层平壁:Q=(t1-t2)/[b/(CmA)]=温差/热阻,(b:壁厚;Cm=(λ1-λ2)/2);
多层平壁:Q=(t1-tn+1)/ [bi /(λiA)];单层圆筒:Q=(t1-t2)/[b/(λAm)],(A:圆筒侧面积,C=
(A2-A1)/ln(A2/A1)); 多层圆筒:Q=2πL(t1-t n+1)/ [1/λi [ln(ri+1/ri) ]。
4.对流传热类型:强制对流传热(外加机械能)、自然对流传热、(温差导致)、蒸汽冷凝传热(冷壁)、液体沸腾传热(热壁),前两者无相变,后两者有相变;牛顿冷却定律:dQ=hdAΔt,(Δt>0;h:传热系数)。
5.吸收率A+反射率R+透射率D=1;黑体A=1,镜体R=1,透热体D=1,灰体A+R=1; 总辐射能E=Eλdλ,(Eλ:单色辐射能;λ:波长);
四次方定律:E=C(T/100)4=εC0(T/100)4,(C:灰体辐射常数;C0:黑体辐射常数;ε=C/C0:发射率或黑度);
两物体辐射传热:Q1-2=C1-2φA[(T1/100)4-(T2/100)4],(φ:角系数;A:辐射面积;C1-2=1/[(1/C1)+(1/C2)-(1/C0)])
6.总传热速率方程:dQ=KmdA,(dQ:微元传热速率;Km:总传热系数;A:传热面积);
1/K=1/h1+bA1/λAm+A1/h2A2,(h1,h2:热、冷流体表面传热系数)。
7.换热器:夹套换热器、蛇管式换热器、套管式换热器、列管式换热器。
四、蒸馏
1.蒸馏分类:操作方式:连续蒸馏、间歇蒸馏;对分离的要求:简单蒸馏、平衡蒸馏(闪蒸)、精馏、特殊精馏;压力:常压蒸馏、加压蒸馏、减压蒸馏;组分:双组分蒸馏和多组分蒸馏(精馏),常用精馏塔。
2.双组分溶液气液相平衡:液态泡点方程:xA=[p-pB(t)]/[pA(t)-pB(t)],(xA:液态组分A的摩尔分数;p
(t):压强关于温度的函数); 气态露点方程:yA=pA/p=[pA(t)/p]×[p-pB(t)]/[pA(t)-pB(t)];
平衡常数KA=yA/xA,理想溶液:KA=p°A/p,即组分饱和蒸气压和总压之比;
挥发度:υA=pA/xA,相对挥发度:αAB=υA/υB,最终可导出气液平衡方程:y=αx/[1+(a-1)x]; 气液平衡相图:p-x图(等温)
、t-x(y)图(等压)、x-y图。
3.平衡蒸馏:qn(F),xF加热至泡点以上tF,减压气化,温度达到平衡温度te,两相平衡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));
热量衡算:tF=te+(1-q)γ/Cp,m,(Cp,m:原液的摩尔定压热容;γ:原液的摩尔气化潜热);平衡关系:yD=αxW/[1+(α-1)xW]。
4.简单蒸馏:持续加热至釜液组成和馏出液组成达到规定时停止; 关系式:ln[n(F)/n(W)]=
{ln(xF/xW)-αln[(1-xF)/(1-xW)]}/(α-1); 总物料衡算:n(F)=n(W)+n(D);易挥发组分衡算:n(F)xF
=n(W)xW+n(D)xD; 推出:xD= [n(F)xF-n(W)xW]/[n(F)-n(W)]。
5.精馏:多次部分气化部分冷凝(连续、间歇),泡点不同采取不同的压力操作,塔板数从上至下记;
塔顶易挥发组分回收率:ηD=qn(D)xD/qn(F)xF×100%,釜中不易挥发组分回收率:ηW=qn(W)(1-xW)/[qn(F)(1-xF)]×100%;
精馏段总物料衡算:qn(V)=qn(D)+qn(L);精馏段易挥发组分衡算:qn(V)yn+1=qn(D)xD+qn(L)xn;(V:各层上升蒸汽量;D:塔顶馏出液量;L:各板下降的液量;yn+1:第n+1块板上升的蒸汽中易挥发组分的摩尔分数;xn:第n块板下降的液体中易挥发组分的摩尔分数),精馏段操作线方程:yn+1=Rxn/(R+1)
+xD/(R+1),(回流比R= qn(L)/qn(D));
提馏段段总物料衡算:qn(L’)=qn(V’)+qn(W);提馏段易挥发组分衡算:qn(L’)x’m=qn(V’)y’m+1 +qn(W)xW
;(W:釜液量),提馏段操作线方程:y’m+1= qn(L’)x’m/qn(V’)-qn(W)xW/qn(V’);
总的物料衡算:qn(F)+qn(V’)+qn(L)=qn(V)+qn(L’),乘上各焓值Hx即为热量衡算,qn(V)=qn(V’)+(1-q)qn(F),(精馏进料热状态参数q=(HV-HF)/(HV-HL),即单位原料液变为饱和蒸汽所需要的热量与单位原料液潜热之比);
进料方程:y=qx/(q-1)-xF/(q-1);理论塔板的计算逐板法和图解法,回流比R增大理论塔板数减小,解析法:全回流理论塔板数Nmin={lg[xD(1-xw)/[xw(1-xD)]]}/lgam-1,(am:全塔平均挥发度);
最小回流比Rmin=(xD-yq)/(yq-xq),(xq,yq:进料时),R实=(1.1-2.0) Rmin; 全塔效率ET为理论塔板数与实际塔板数之比;
间歇精馏:分批精馏,一次进料待釜液达到指定组成后,放出残液,再次加料,用于分离量少而纯度要求高的物料,每批精馏气化物质的量n(V )=
(R+1)n(D),所需时间τ=n(V)/qn(V); 特殊精馏:恒沸精馏(加第三组分,形成新的低恒沸物,增大相对挥发度)
、萃取精馏(加第三组分,增大相对挥发度)、加盐萃取精馏、分子蒸馏(针对高分子量、高沸点、高粘度、热稳定性极差的有机物)。
五、吸收
1.吸收剂的要求:对溶质的溶解度大,对其他成分溶解度小、易于再生、不易挥发、粘度低、无腐蚀性、无毒不易燃、价低,吸收率η=(mA除/mA进)×100%≈[
(y1-y2)/y1]×100%,(y1,y
2:进塔和出塔混合气中A的摩尔分数)。
3.稀溶液中亨利定律:c*A=HpA,(c*A:溶解度;H:溶解度系数;pA:气相分压);p*A=ExA,(xA:液相中溶质摩尔分数;E:亨利系数);y*=mx,(平衡常数m=E/p);E=ρs/HMs,(ρs,Ms:纯溶剂密度和相对分子质量)。
4.费克定律:jA=-DABdcA/dz,(jA:扩散速率;DAB:组分A在组分B中的扩散系数;dcA/dz:组分A在扩散方向z上的浓度梯度);
等分子扩散速率:NA= jA=D(pA,1-pA,2)/RTz;单向扩散: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),即对数平均值);同理,NA=D(cA,1-cA,2)c/zcB,m。
5.吸收塔操作线方程:qn(L)/qn(V)=(y1-y2)/(x1-x2),(qn(V):二元混合气摩尔流量;qn(L):液相摩尔流量;x,y:任意一截面液气相摩尔流量);
最小液气比[qn(L)/qn(V)]min=(y1-y2)/(x*1-x2),qn(L)/qn(V)= (1.1-2.0) [qn(L)/qn(V)]min;
低浓度时填料塔高度h=qn(V) [dy/(y-y*)]/KyaS=qn(L)
[dx/(x*-x)]/KxaS=NOGHOG=NOLHOL,(K:传质系数;S:塔截面积;a:单位体积填料有效接触面积;NOG=
[dy/(y-y*)]:气相总传质单元数;HOG =qn(V)/KyaS:气相总传质单元高度);
相平衡线为直线时:NOG=ln[(1-S’)(y1-mx2)/(y2-mx2)+S’]/(1-S’),NOL=ln[(1-A)(y1-mx2)/(y2-mx2)+A]/(1-A),(吸收因数:A=1/S’=
qm(V)/mqm(V))。
6.填料塔:液体上进下出,气体下进上出,其中设有液体在分布器,可使其均匀分布于填料表面,塔顶可按转除末器。
六、干燥
1.绝对湿度δ=0.622pV/(p-pV),(pV:水蒸汽分压);相对湿度φ=
pV/pS,(pS:水蒸汽饱和分压);湿焓I=Ig+δIv,(Ig:绝干空气的焓;Iv:水蒸汽的焓)。
2.物料的干基湿含量X=m水/m绝干,是基湿含量ω=m水/m总×100%,ω=X/(1+X);物料分类:非吸湿毛细孔物料、吸湿多孔物料和胶体无孔物料;物料与水分:总水分、平衡水分、自由水分、非结合水分、结合水分。
3.干燥过程物料衡算:qm,c(X1-X2)=qm,L(δ2-δ1)=qm,W,(qm,c:绝对干料的质量流量;qm,L:绝干空气质量流量;qm,W:干料蒸发出水分的质量流量),即湿物料减少水分等于干空气中增加的水分;
热量衡算:q=qD+qP=qm,L(I2-I0)+qm,c(I’2-I’1)+qL,(qD:单位时间干燥器热量;qP:单位时间预热气热量;qL:单位时间热损失;I2:出干燥器的空气的焓;I0:进预热器的空气的焓;I’2,I’1:进出干燥器物料的焓),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;
干燥器热效率:η=qd/qP×100%,(qd=qm,L(1.01+1.88δ0) (t1-t2))。
4.干燥速率U=h(t-tW)/rtw,(h:对流表面传热系数;t:恒定干燥条件下空气平均温度;tW:初始状态空气湿球温度;r:饱和蒸汽冷凝潜热);
恒速干燥阶段时间:τ1=qm,c(X1-Xc)/UcS,(Xc:临界湿含量;S:干燥面积),降速干燥阶段时间:τ2=qm,c(Xc-X*)ln[(Xc-X*)/(
X2-X*)]/UcS。
5.干燥器分类:厢式干燥器、隧道干燥器、转筒干燥器、带式干燥器、转鼓干燥器、喷雾干燥、流化床干燥器、气流干燥器、微波高频干燥。
七、新型分离技术
1.超临界萃取:以超临界流体作萃取剂(密度接近于液体,而粘度接近于气体,扩散系数位于两者之间),其具有很强的选择性和溶解能力,传质速率大;流程可分为:等温法、等压法和吸附吸收法。
2.膜分离技术:微滤、超滤、纳滤、反渗透、透析、电渗析、气膜膜分离、渗透气化(溶质发生相变化,再透过侧以气相状态存在)。