化工原理课程论文
题目：进料热状况及进料方程
院（系）：资源与环境工程学院化学工程与工艺
班级：化工09-2 姓名：武欣
学号： 22
指导教师：熊楚安
教师职称：教授
进料热状况参数及进料方程
武欣
黑龙江科技学院资源与环境工程学院, 哈尔滨, 150000
摘要：通过改变进料的状态，分析进料热状况对精馏的影响。并对五种进料热状态进行逐一定性分析，从物料衡算和热量衡算理论推导出q 线方程。
关键词： 热状况 进料方程 理论板数
the parameter of Feed condition and feed equation Wuxin
Natural Resources and Environmental Engineering Faculty.HeiLongJiang Institute of Science and Technology, Haerbin 150000 ,china;
Abstract: The paper discusses the influence of Feed condition during rectification. Qualitative analysis these five kinds of Feed condition. Exploiting material balance and heat conservation deduce feed equation. Keywords :condition of material feed equation tne number of theoretical plate
引言：
在精馏过程中，影响精馏效果及精馏质量的因素，除了与精馏塔的结构有关外，还与进料的状态有密切关系。精料热状况的不同，使精馏塔内精馏段和提馏段的上升蒸汽和下降液体的流量大不相同。与此同时，由于进料所携带的热量，决定了精馏塔辅助设备中的，塔底再沸器及塔顶的冷却器的耗热量不同。这样，在工厂设计中就要考虑设备的尺寸及工作状态。并且，由于精馏段操作线方程与提馏段操作线方程的交点为q 线方程，所以精料状态的不同是精料方程发生改变。例如，当液体泡点进料时，q 的值取1，相应的q 线为垂直于x 轴。而当饱和蒸汽进料时，q 值取0，此时q 线方程为垂直于y 轴的直线。由于q 值得不同，精馏塔所需的理论板数不同，这样在实际生产中就要考虑实际板数与进料热状况的关系。
一、进料热状况参数
在精馏塔内，由于原料的热状况不同，从而使进料板上升的蒸汽量和下降的液体量发生变化。为了分析进料的流量及热状况对精馏操作的影响，对进料板作为料衡算和热量衡算。
总物料衡算：
V L V L F +'='++ （1）
总热量衡算：
V L V L F VH h L H V Lh Fh +'='++ （2）
式中H V ——蒸汽的摩尔焓，kJ/kmol;
H L ——液体的摩尔焓，kJ/kmol h F ——原料的摩尔焓，kJ/kmol
由于塔内各板上的液体和蒸气均呈饱和状态，相邻两板的温度和气液组成变化不大，所以可近似认为
===-h h h F F 1原料在饱和液体状态下的摩尔焓===+H H H 1F F 原料在饱和蒸汽状态下的摩尔焓
h L VH H V Lh Fh F '+='++
整理后得 h L L Fh H V V F )()(-'-='- （3） 将式（1）代入（3）得
[]h L L Fh H
L L F F )()(-'-=-'-
))(()(h H L L h H F F --'=-
F
L L h
H h H F -'=
--
令 F
L L h
H h H q F -'=--=
（4）
即 饱和液体的焓
饱和蒸气的焓
原料焓
饱和蒸气的焓--=
q
原料的摩尔气化潜热
蒸气所需要的热量
每摩尔原料汽化为饱和=
式中，q 为进料热状况参数，进料热状况不同，q 值亦不同。 由（1）得
qF L L +=' （5）
代入（1）得
F q V V )1(--=' （6）
式（5）和（6）关联了精馏塔内的精馏段与提馏段上升蒸气量V 、V ’，下降液体量L 、L ’，原料液量F 及进料热状况q 之间的关系。
二、 进料热状况参数q 的计算
根据q （L
V F V h H h H q --=）值的大小，精馏塔的进料通常有
五种状况。
○
1q>1，过冷液体进料。因为h F F L L +>', V V >' ○ 2q=1，饱和液体进料。因为h F 进入提馏段，而两段上升的蒸汽流量相等。 F L L +='，V V >' ○ 30 F ○ 1图’ F ○ 2图 )(L V F V h H a h H -=-，所以q=a ，此时的进料热状况参 数q 正好等于进料中液相分率。进料所含的液体与精馏段下降的饱和液体一起进入提馏段，进料所含的气体则与提馏段上升的饱和蒸汽一起进入精馏段。 F L L L +<'<，V V <' ○ 4q=0，饱和蒸汽进料。因为h F =H 加入的就是饱和蒸汽，所以没有冷却过程产生。进料与提馏段上升的饱和蒸汽一起进入精馏段。 L H h F ='>， F V V -=' ○ 5q<0，过热蒸汽进料。因为加入蒸汽的温度大于其露点，所以当他们变成饱 和状态时必然要放出热量，这些热量会使精馏段下降的饱和液体部分气化。进料、液体气化而来的气体以及提馏段 上升的饱和蒸汽一起进入精馏段。 广义上讲，进料热状况参数都可以看作是进料中饱和 液体的摩尔分率。饱和液体进料，q=1；饱和蒸汽进料，q=0；气液混合物进料，q=a ，这三种情况下进料热状况参数很容易确定。而对冷液进料和过热蒸汽进料，q 可采用以下方法进行计算。 过冷液体： r t t C h H h h h H h H h H q F b PL L V F L L V L V F V ) (1-+ =--+-= --= 过热蒸汽： [ ]r t t C h H t t C H H h H h H q d F PV L V d F PV V V L V F V )() (--=--+-= --= 式中，PL C 是进料在温度（t b +t F ）/2下液体的比热容；PV C 是进料在温度(t F +t d )/2下的气体的 F ○ 3图 F ○ 4图’ F ○ 5图’ 比热容，r 是进料的摩尔气化潜热，t d 为气相的露点温度，t b 液相的泡点温度。 5种进料热状况及精馏段、提馏段气液流量关系 三、 q 线方程（进料方程） 在精馏塔的分析和计算中，当进料组成(x F )、馏出液组成（x D ）、釜液组成（x W ）、回镏比（R ）和q 已知时，精馏段和提馏段的操作线方程就可确定下来。精馏段操作线方程可有R 和x D 很方便的求出，而提馏段操作线方程要求根据塔内气液相流量与q 的关系结合全塔物料衡算进行求解。 精馏段、提馏段操作线方程式可分别写成如下形式：D y Dx Lx V += （7） W y Wx x L V -'=' （8） 全塔物料衡算得 w D F Wx Dx Fx += （9） 将式（8）减去式(7)得 )()()(W D Wx Dx x L x L y V V ---'=-' 将式（5）、（6）、和（9）代入上式并经整理得 1 1 -- -= q x x q q y F （10） 式（10）称为q 线方程或进料方程。在进料热状态一定时，因此其为直线方程。当x=x F 时， 由式得y=x F ,则q 线在x-y 图上式过对角线上e(x F ,x F )点，以q/(q-1)为斜率的直线。以不同进料热状态，q 值不同，其对q 线的影响也不同。由于进料方程是联立两操作线方程而得，以此q 线方程表示两操作线交点的轨迹方程。 q 线斜率值及在x-y 图上的方位 x F 、x D 和R 一定时，精馏段操作线确定，q 值的大小将直线影响到点d 的位置，从而影响到提馏段的操作线。五种进料状况下q 线、点d 和提馏段操作线的形状如下。 四、加料热状态的选择 前已述及加料热状态可由q 值表征，q 值表示加料中饱和液体所占的分率。若原料经预热或部分汽化，则q 值较小。在给定的回流比R 下，q 值的变化不影响精馏段操作线的位置，但明显 x y x W x F x 0 c 改变了提馏段操作线的位置。 q 值越小，即进料前经预热或部分汽化，所需理论板数反而越多。 为理解这一点，应明确比较的标准。精馏的核心是回流， 精馏操作的实质是塔底供热产生蒸汽回流，塔顶冷凝造成液体回流。由全塔热量衡算可知，塔底加热量、进料带入热量与塔顶冷凝量三者之间有一定关系。以上对不同q 值进料所做的比较是以固定回流比R 即以固定的冷却量为基准。这样，为保持塔顶冷却量不变，进料带热越多，塔底供热则越少，塔釜上升的蒸汽量亦越少；塔釜上升蒸汽量越少，使提馏段的操作线斜率增大，其位置向平衡线移近，所需理论板数必增多。 当然，如果塔釜热量不变，进料带热增多，则塔顶冷却量 必增大，回流比相应增大，所需的塔板数将减少。但必须注意，这是一增加热耗为代价的。 所以，一般而言，在热耗不变的情况下，热量应尽可能的在塔底输入，使所产生的气相回流能在全塔中发挥作用；而冷却量应尽可能施加于塔顶，使所产生的液体回流能经过全塔而发挥最大的效能。 工业上有时采用热态甚至气态进料，其目的不是为了减少塔板数，而是为了减少塔釜的加热量。尤当塔釜温度过高、物料易产生聚合或结焦时，这样做更有利。 不同的q 值所需的理论板数 参考文献 [1] 陈敏恒.《化工原理》（上册）.化学工业出版社.2006.5.1 [2]周涛.《化工原理》.科学出版社.2010.6. [3]夏清. 《化工原理》.天津大学出版社.2011.2. 1.在吸收塔中用水吸收混于空气中的氨。已知入塔混合气中氨含量为5.5%（质量分数，下同），吸收后出塔气体中氨含量为0.2%，试计算进、出塔气体中氨的摩尔比1Y 、2Y 。 解：先计算进、出塔气体中氨的摩尔分数1y 和2y 。 120.055/170.0903 0.055/170.945/29 0.002/17 0.0034 0.002/170.998/29 y y = =+= =+ 进、出塔气体中氨的摩尔比1Y 、2Y 为 10.09030.099310.0903Y ==- 20.00340.003410.0034 Y = =- 由计算可知，当混合物中某组分的摩尔分数很小时，摩尔比近似等于摩尔分数。 2. 在温度为25 ℃及总压为101.3 kPa 的条件下，使含二氧化碳为 3.0%（体积分数）的混合空气与含二氧化碳为350 g/m 3的水溶液接触。试判断二氧化碳的传递方向，并计算以二氧化碳的分压表示的总传质推动力。已知操 作条件下，亨利系数5 1066.1?=E kPa ，水溶液的密度为997.8 kg/m 3。 解：水溶液中CO 2的浓度为 33350/1000 kmol/m 0.008kmol/m 44 c = = 对于稀水溶液，总浓度为 3t 997.8kmol/m 55.4318 c = =kmol/m 3 水溶液中CO 2的摩尔分数为 4t 0.008 1.4431055.43 c x c -===? 由 54* 1.6610 1.44310kPa 23.954p Ex -==???=kPa 气相中CO 2的分压为 t 101.30.03kPa 3.039p p y ==?=kPa < *p 故CO 2必由液相传递到气相，进行解吸。 以CO 2的分压表示的总传质推动力为 *(23.954 3.039)kPa 20.915p p p ?=-=-=kPa 3. 在总压为110.5 kPa 的条件下，采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中的氨气。测得在塔的某一截面上，氨的 气、液相组成分别为0.032y =、3 1.06koml/m c =。气膜吸收系数k G =5.2×10-6 kmol/(m 2〃s 〃kPa)，液膜吸收系数k L =1.55 ×10-4 m/s 。假设操作条件下平衡关系服从亨利定律，溶解度系数H ＝0.725 kmol/(m 3〃kPa)。 （1）试计算以p ?、c ?表示的总推动力和相应的总吸收系数； （2）试分析该过程的控制因素。 解：(1) 以气相分压差表示的总推动力为 t 1.06*(110.50.032)kPa 2.0740.725 c p p p p y H ?=-=-=?-=kPa 其对应的总吸收系数为 246 G L G 11111 ()(m s kPa)/kmol 0.725 1.5510 5.210 K Hk k --=+=+????? 一、进料方程，提馏段操作线的作法 若略去提馏段操作线方程中变量的下标，可写成 W x W L W x W L L y ---=''' 因qF L L +=' 则 W x W qF L W x W qF L qF L y -+--++= 由上式可知提馏段操作线为直线，只要在x y -图上找到该线上的两点，就可标绘出来。当W x x =时，代入上式得W x y =，即在图7-12对角线上的b 点。由于提馏段操作线的截距数值很小，b 点()W W x x ,与代表截距的点相距很近，作图不易准确。若利用斜率作图不仅麻烦，而且在图上不能直接反映出进料热状况的影响。故通常是找出提馏段操作线与精馏段操作线的交点d ，联bd 即得到提馏段操作线。提馏段与精馏段操作线的交点，可由联解两操作线方程而得。 设两操作线的交点d 的坐标 为，联立式（7-28）和式 （7-30），经过推导，可得 q R x q x R x D F q +-++=)1()1( （7-31） q R qx Rx y D F q ++= 为便于作图和分析，由以上两式消 去D x ,得到 1 1---=q x x q q y F q q 此方程为两操作线交点的轨迹方程，称为q 线方程或进料方程。它在y x - 相 ),(q q y x 图上是通过点e ()F F x x ,的一条直线，其斜率为1 -q q 。由以上两条件可作出q 线ef ，即可求得它和精馏段操作线的交点，而q 线是两操作线交点的轨迹，故这一交点必然也是两操作线的交点d,联接bd 即得提馏段操作线。 二、进料热状况对q 线及操作线的影响 进料热状况参数q 值不同，q 线的斜 率也就不同，q 线与精馏段操作线的交点随之变动，从而影响提馏段操作线的位置。五种不同进料热状况对q 线及操作线的影响如图7-13所示。冷液进料q 线在y x -图中的位置是1ef ,饱和液体进料q 线在y x -图中的位置是2ef ，汽液混合进料3ef ，饱和蒸汽进料q 线在y x -图中的位置是4ef ，过热蒸汽进料q 线在y x -图中的位置是5ef 。 三、逐板计算法求理论板数 逐板计算法通常是从塔顶(或塔底)开始，交替使用气-液相平衡方程和操作线方程去计算每一块塔板上的气-液相组成，直到满足分离要求为止。如图7-11所示，计算步骤如下： (1)若塔顶采用全凝器，从塔顶第一块理论板上升的蒸气进入冷凝器后全部被冷凝，故塔顶馏出液组成及回流液组成均与第一块理论板上升蒸气的组成相同，即 判断脱丙烷塔进料热状况 在实际生产中，加入精馏塔的原料液可能有五种热状况：①温度低于泡点的冷液体；②泡点下的饱和液体；③温度介于泡点和露点之间的气液混合物；④露点下的饱和蒸汽；⑤温度高于露点的过热蒸汽。 （1）泡点法计算原料液的泡点温度 设1T =50℃时，由烃类的p-T-K 列线图读得的p=2MPa ，1T =50℃时各组分的 i K 值列于表3-10中， 表3-10 泡点温度计算表 Table 3-10 the table of bubble point temperature calculation 组成 Mol% K i (50℃) i i x K （50℃） K i (70℃) i i x K （70℃） C 20 0.86 2.5 0.0215 3.22 0.027692 C 3= 33.49 1.05 0.351645 1.5 0.50235 C 30 10.07 0.92 0.092644 1.39 0.139973 iC 40 19.16 0.46 0.088136 0.7 0.13412 C 4=-1 6.06 0.46 0.027876 0.67 0.040602 iC 4= 9.1 0.5 0.0455 0.6 0.0546 TC 4=-2 8.84 0.46 0.040664 0.68 0.060112 nC 40 4.58 0.33 0.015114 0.54 0.024732 C-C 4= 6.46 0.2 0.01292 0.3 0.01938 nC 50 1.38 0.13 0.001794 0.23 0.003174 合计 100 0.697793 1.006735 经第一次试差()1i i x ∑K =0.6978＜1。取C 3=为关键组分G ，由此求得 K G ,2=()1 1,3 ∑=i i C x K K =1.05÷0.6978=1.5 （3-1） 由烃类的p-T-K 列线图读得的p=2MPa ， K C3==1.5时，2T =70℃。并差出此时的i K 值，然后计算 ∑i i x K =1.0067≈1 （3-2） 所以T=70℃为泡点温度。 （2）露点法计算原料液的露点温度 设1T =50℃时，由烃类的p-T-K 列线图读得的p=2MPa ，1T =50℃时各组分的 i K 值列于表3-11中， 表3-11 露点温度计算表 Table 3-11 the table of dew point temperature calculation 《射频电路》期末答辩题目:传输线理论 随着科学技术的飞速发展，微波技术被广泛应用于工业，农业，生物医学，军事，气象探测，遥感遥测，交通管制以及各种通信业务中，学科之间的相互渗透不断加剧，在其他学科中应用微波理论和技术进一步深入研究的范例不断增多。传输线作为传输电磁波的导波系统，对电磁波的传输性能直接关系到电磁波信息能量的传送，越来越受到人们的重视，成为了很有意义的研究对象。但是电磁波在传输线的传播比较抽象，有必要对其进行形象化、直观化研究。 TEM波场对应于电场有一电压波，对应于磁场有一电流波。本次毕业设计针对常用的均匀有耗和无耗传输线，运用分布参数电路法，建立传输线等效电路，即“化场为路”，学习了传输线方程及其解，得出：传输线的电压、电流具有波的形式，由向负载方向传输的入射波和向波源传输的反射波，这两列波叠加。并且对这一特性进行了MATLAB仿真，在代码中通过改变负载阻抗的大小使均匀传输线分别工作在行波状态，驻波状态和行驻波状态，观察并验证电压（电场）和电流（磁场）特性，仿真结果与理论很吻合。有助于对传输线特性的进一步理解。 关键字：传输线微带线特性阻抗终端条件 With the rapid development of science and technology, microwave technology is widely used in industry, agriculture, biomedicine, military, meteorological observation, remote sensing telemetering, with the rapid development of science and technology, microwave technology is widely used in industry, agriculture, biomedicine, military, meteorological observation, remote sensing telemetering, traffic control, as well as a variety of communication services rising discipline the mutual infiltration between, theory and application of microwave technology in other disciplines further in-depth study to the rising number of examples. Transmission line as the transmission of electromagnetic wave guided wave system, the electromagnetic wave transmission performance is directly related to the electromagnetic wave information of energy transmission, more and more get people's attention, has become a very meaningful research object. But the spread of electromagnetic waves on transmission lines are abstract, it is necessary to carry out its visualization, visualization research. TEM wave field corresponds to the electric field has a voltage wave, there is a current wave corresponds to the magnetic field. The graduation design in view of the common uniform lossy and no loss of transmission lines, using the method of distributed parameter circuit, build a transmission line equivalent circuit, namely "field to road", the study of transmission line equation and its solution, it is concluded that: transmission line voltage and current wave form, by the direction of the load transmission of incident wave and the waves transmission of reflected wave, the wave superposition. And has carried on the MATLAB simulation, to this feature in the code by changing the size of the load impedance of the uniform transmission line work on wave state respectively, standing wave state line and standing wave state, observe and verify voltage (electric) and current (magnetic) characteristics, the simulation result in accordance with the theory. Help to the further understanding the characteristics of the transmission line. Key words: transmission line microstrip line characteristic impedance Terminal condition 各种回转窑用途及技术参数 2011-2-22 00:08 回转窑 回转窑是指旋转煅烧窑(俗称旋窑)，属于建材设备类。回转窑按处理物料不同可分为水泥窑、冶金化工窑和石灰窑。回转窑按处理物料不同可分为水泥窑、冶金化工窑和石灰窑。水泥窑主要用于煅烧水泥熟料，分干法生产水泥窑和湿法生产水泥窑两大类。冶金化工窑则主要用于冶金行业钢铁厂贫铁矿磁化焙烧;铬、镍铁矿氧化焙烧;耐火材料厂焙烧高铝钒土矿和铝厂焙烧熟料、氢氧化铝;化工厂焙烧铬矿砂和铬矿粉等类矿物。石灰窑(即活性石灰窑)用于焙烧钢铁厂、铁合金厂用的活性石灰和轻烧白云石。 回转窑基本信息 在建材、冶金、化工、环保等许多生产行业中，广泛地使用回转圆备对固体物料进行机械、物理或化学处理，这类设备被称为回转窑。 回砖窑设备 回转窑的应用起源于水泥生产，1824年英国水泥工J阿斯普发明了间歇操作的土立窑;1883年德国狄茨世发明了连续操作的多层立窑;1885英国人兰萨姆(ERansome)发明了回转窑，在英、美取得专利后将它投入生产，很快获得可观的经济效益。回转窑的发明，使得水泥工业迅速发展，同时也促进了人们对回转窑应用的研究，很快回转窑被广泛应用到许多工业领域，并在这些生产中越来越重要，成为相应企业生产的核心设备。它的技术性能和运转情况，在很大程度上决定着企业产品的质量、产量和成本。“只要大窑转，就有千千万”这句民谣就是对生产中回转窑重要程度的生动描述。在回转窑的应用领域，水泥工业中的数量最多。 水泥的整个生产工艺概括为“两磨一烧”，其中“一烧”就是把经过粉磨配制好的生料，在回转窑的高温作用下烧成为熟料的工艺过程。因此，回转窑是水泥生产中的主机，俗称水泥工厂的“心脏”。建材行业中，回转窑除锻烧水泥熟料外，还用来锻烧粘土、石灰石和进行矿渣烘干等;耐火材料生产中，采用回转窑锻烧原料，使其尺寸稳定、强度增加，再加工成型。有色和黑色冶金中，铁、铝、铜、锌、锡、镍、钨、铬、锉等金属以回转窑为冶炼设备，对矿石、精矿、中间物等进行烧结、焙烧。如:铝生产中用它将氢氧化铝焙烧成氧化铝;炼铁中用它生产供高炉炼铁的球团矿;国外的“SL/RN法”、“Krupp法”用它对铁矿石进行直接还原;氯化挥发焙烧法采用它提取锡和铅等。选矿过程中，用回转窑对贫铁矿进行磁化焙烧，使矿石原来的弱磁性改变为强磁性，以利于磁选。化学工业中，用回转窑生产苏打，锻烧磷肥、硫化钡等。上世纪60年代，美国LapPle等发明了用回转窑生产磷酸的新工艺。该法具有能耗低、用电少、不用硫酸和可利用中低品位磷矿的优点，很快得到推广。 在回转窑的生产中经常会出现结圈现象，现在大多用停工人工清理的办法，但是影响生产，提高生产成本，刚刚研制出来的回转窑清圈机避免了这个现象。能很好的处理结圈现象。 此外，在环保方面，世界上发达国家利用水泥窑焚烧危险废物、垃圾已有20余年的历史，这不仅使废物减量化、无害化，而且将废物作为燃料利用，节省煤粉，做到废物的资源化。 回转窑的类型 水泥工业在发展过程中出现了不同的生产方法和不同类型的回转窑，按生料制备的方法可分为干法生产和湿法生产，与生产方法相适应的回转窑分为干法回转窑和湿发回转窑两类。由于窑内窑尾热交换装置不同，又可分为不同类型的窑。 转窑的分类 水泥回转窑 水泥窑目前主要有两大类，一类是窑筒体卧置（略带斜度），并能作回转运动的称为回转窑（也称旋窑）；另一类窑筒体是立置不转动的称为立窑。 1、湿法回转窑的类型： 用于湿法生产中的水泥窑称湿法窑，湿法生产是将生料制成含水为32%~40%的料浆。由于制备成具有流动性的泥浆，所以各原料之间混合好，生料成分均匀，使烧成的熟料质量高，这是湿法生产 第三部分蒸馏 一、填空题 1、蒸馏是用来分离均相液体混合物的单元操作。 2、含乙醇12%（质量百分数）的水溶液，其乙醇的摩尔分率为 5.07% 。 3、蒸馏操作是借助于液体混合物中各组分挥发度的差异而达到分离的目的。 4、进料板将精馏塔分为精馏段和提馏段。 5、理想溶液的气液相平衡关系遵循拉乌尔定律。 6、当一定组成的液体混合物在恒这一总压下，加热到某一温度，液体出现第一个气泡，此温度称为该液体在指定总压下的泡点温度，简称泡点。 7、在一定总压下准却气体混合物，当冷却到某一温度，产生第一个液滴，则此温度称为混合物在指定总压下的露点温度，简称露点。 8、理想溶液中各组分的挥发度等于其饱和蒸气压。 9、相对挥发度的大小反映了溶液用蒸馏分离的难易程度。 10、在精馏操作中，回流比的操作上限是全回流。 11、在精馏操作中，回流比的操作下限是最小回流比。 12、表示进料热状况对理论板数的影响的物理量为进料热状况参数。 13、q值越大，达到分离要求所需的理论板数越少。 14、精馏塔中温度由下而上沿塔高的变化趋势为逐渐降低。 15、当分离要求一定，回流比一定时，在五种进料状况中，冷液进料的q值最大，此时，提馏段操作线与平衡线之间的距离最远，分离所需的总理论板数最少。 16、精馏过程是利用部分冷凝和部分汽化的原理而进行的。精馏设计中，回流比越大，所需理论板越少，操作能耗增加，随着回流比的逐渐增大，操作费和设备费的总和将呈现先降后升的变化过程。 17、精馏设计中，当回流比增大时所需理论板数减小（增大、减小），同时蒸馏釜中所需加热蒸汽消耗量增大（增大、减小），塔顶冷凝器中冷却介质消耗量减小（增大、减小），所需塔径增大（增大、减小）。 18、分离任务要求一定，当回流比一定时，在5种进料状况中, 冷液体进料的q值最大，提馏段操作线与平衡线之间的距离最远, 分离所需的 相平衡方程 ()11y x α= +- 全塔物料衡算 W D F += W D F Wx Dx Fx += 塔顶产品采出率 W D W F x x x x F D --= 塔釜产品采出率 D F D W x x W F x x -= - 易挥发组分回收率 D F D x F x η= 难挥发组分回收率 (1) w F W x F x η= - 精馏段物料衡算 1 1 D D 1++ += + =+R x x R R x V D x V L y n n n /R L D = ()1V R D = +=L+D 提馏段物料衡算 qF L L += F q V V )1(--= 1(1)(1)(1)(1)n n W n W L W RD qF F D y x x x x V V R D q F R D q F ++-= - = - +--+-- 进料线方程(q 线方程) 1 1 F -- -= q x x q q y 理想溶液最小回流比的计算 D e m in m in D e 1 x y R R x x -= +- 对于不同的进料热状况，x q 、y q 与x F 的L 与L , V 与V 的关系为 （1）冷液进料：x q ＞x F ，y q ＞x F ，q>1,L ＞L+F , V ＜V ； （2）饱和液体进料（泡点进料）：x q ＝x F ，y q ＞x F ； q ＝1, e F x x = L ＝L+F, V=V ； （3）气液混合物进料：x q ＜x F ，y q ＞x F 0 化工原理课程论文 题目：进料热状况及进料方程 院（系）：资源与环境工程学院化学工程与工艺 班级：化工09-2 姓名：武欣 学号： 22 指导教师：熊楚安 教师职称：教授 进料热状况参数及进料方程 武欣 黑龙江科技学院资源与环境工程学院, 哈尔滨, 150000 摘要：通过改变进料的状态，分析进料热状况对精馏的影响。并对五种进料热状态进行逐一定性分析，从物料衡算和热量衡算理论推导出q 线方程。 关键词： 热状况 进料方程 理论板数 the parameter of Feed condition and feed equation Wuxin Natural Resources and Environmental Engineering Faculty.HeiLongJiang Institute of Science and Technology, Haerbin 150000 ,china; Abstract: The paper discusses the influence of Feed condition during rectification. Qualitative analysis these five kinds of Feed condition. Exploiting material balance and heat conservation deduce feed equation. Keywords :condition of material feed equation tne number of theoretical plate 引言： 在精馏过程中，影响精馏效果及精馏质量的因素，除了与精馏塔的结构有关外，还与进料的状态有密切关系。精料热状况的不同，使精馏塔内精馏段和提馏段的上升蒸汽和下降液体的流量大不相同。与此同时，由于进料所携带的热量，决定了精馏塔辅助设备中的，塔底再沸器及塔顶的冷却器的耗热量不同。这样，在工厂设计中就要考虑设备的尺寸及工作状态。并且，由于精馏段操作线方程与提馏段操作线方程的交点为q 线方程，所以精料状态的不同是精料方程发生改变。例如，当液体泡点进料时，q 的值取1，相应的q 线为垂直于x 轴。而当饱和蒸汽进料时，q 值取0，此时q 线方程为垂直于y 轴的直线。由于q 值得不同，精馏塔所需的理论板数不同，这样在实际生产中就要考虑实际板数与进料热状况的关系。 一、进料热状况参数 在精馏塔内，由于原料的热状况不同，从而使进料板上升的蒸汽量和下降的液体量发生变化。为了分析进料的流量及热状况对精馏操作的影响，对进料板作为料衡算和热量衡算。 总物料衡算： V L V L F +'='++ （1） 1. 根据双膜理论，当被吸收组分在液体中的溶解度很小时，以液相浓度表示的总传质系数（）。 A. 大于液相传质分系数 B. 近似等于液相传质分系数 C. 小于气相传质分系数 D. 近似等于气相传质分系数 2. 已知SO2水溶液在三种温度t1、t2、t3下的亨利系数分别为E1=0.0035atm、E2=0.011atm、E3=0.00625atm，则（）。 A. t1 第一章 均匀传输线理论之?均匀传输线方程及其解 第一章 均匀传输线理论之?均匀传输线方程及其解 第一章 均匀传输线理论之?均匀传输线方程及其解 第一章 均匀传输线理论之?均匀传输线方程及其解 第一章 均匀传输线理论之?均匀传输线方程及其解 1 一．填空题 1. 渗透汽化是 不同来实现混合物分离的过程。 2. 吸收操作的依据是 ，以达到分离气体混合物的目的；蒸馏分离依据是混合物中各组分的 。 3. 在理想干燥过程，用湿度为0.0147kg(水)/kg(干空气) 空气经预热到60 ℃后对某种湿物料进行干燥，空气离开干燥器的湿度为0.03kg(水)/kg(干空气) ，其空气离开干燥器的温度为 。 4. 费 克 定 律 定 义 表 达 试 。 1. 精馏操作的依据是 ，实现精馏操作的必要条件包括 和 。 2. 负 荷 性 能 图 五 条 线 ， 分 别 是 、 、 、 和 。 3. 吸收操作的依据是 ，以达到分离气体混合物的目的。混合气体中，能够溶解于溶剂中的组分称为 。 4. 若某气体在水中的亨利系数E 值很大，说明该气体为 气体。在吸收操作中 压力和 温度可提高气体的溶解度，有利于吸收。 5. 用水吸收氨-空气混合气体中的氨，它是属于 控制的吸收过程， 对于该过程来说，要提高吸收速率，则应该提高 流体的湍动程度。 6. 若维持不饱和空气的湿度H 不变，提高空气的干球温度，则空气的湿球温度 ，露点 。(变大，变小，不变，不确定) 7.恒速干燥阶段除去的水分为 ，整个干燥过程除去的水分是 。 8. 总压恒定时，某湿空气的干球温度一定，而湿球温度W t 增大，则如何变化？ 。 10. 吸收因数S 是__________与__________得比值。 11. 在连续精馏塔内，加料板以上的塔段称为 ，加料板以下的塔段（包括加料板）称为 。 12. 离开理论板时，气液两相达到 状态，即两相 相等， 互成平衡。 二．选择题 1. 某种理想混合液体有A 与B 两种物质组成，在平衡的条件下， A 在液相中的摩尔分数为0.21，在气相中的摩尔分数为0.38，A 组分的饱点（ ）B 组分的饱点。 A. 高于 B. 低于 C. 等于 D. 无法确定 2. 某精馏塔操作时，若保持F F x 、、q 、V 不变，增大回流比R ，则D ,W 的变化趋势是（ ）。 传输线方程 教学内容：从“路”的角度分析均匀传输线中电压和电流满足的方程，即“传输 线方程”。 教学目的：让学生了解如何利用“路”的方法分析微波传输线 教学重点：如何利用电路中的基尔霍夫定律推导电报方程。 教学难点： 开场白： 很多人一看到这个题目可能就要提出一个问题：传输线不就是用来传输电流和电压的两根导线吗？这有什么理论可言的呢？这个问题确实提得很好。但是我也得提醒大家，有很多问题往往只是在一定范围内成立，一旦超越了这个范围可能就不再成立了。这节课我们就来看看，在微波波段，传输线到底有不有研究价值，如果有，那传输线中的电流和电压究竟又是满足一个什么样的关系呢？ 我们知道，在普通的市电传输系统中，电流和电压的频率为50Hz ，波长为6000千米。实际传输中的导线长度与它相比都可以忽略（通常叫短线，l λ），导线上不存在电压和电流的空间变化。然而，当频率升高到微波波段，波长变短，短到可以跟传输系统的尺寸可以想比拟时（通常叫长线），会发生什么样的变化呢？ 上图显示，当波长与传输线的长度可以想比拟时，传输线上不同位置的电压或者电流是不一样的，也就是说电流和电压沿线将发生空间变化。此时，我们将不能用老眼光来看待新的问题，它们将遵循一些新的规律。下面我们将以双线系统为例，分析传输线系统中电流和电压的满足的关系，即传输线方程。 分布参数 高频工作时，传输线的导体上存在有损耗电阻R 、电感L ，导体间存在电容C 和漏电导G ，这些参数是沿线分布在传输线上的每一点，因此称为分布参数。R 、L 、C 和G 分别成为传输线单位长度上的分布电阻、分布电感、分布电容和分布电导。对于均匀传输线，这些参数沿线均匀分布，本节课仅研究均匀传输线。 电报方程 在低频情况下，电路中的电流和电压都可以用基尔霍夫定律来描述。但是，在高频情况下，由于电参数沿线均匀分布，而且导线上的电流和电压会出现空间变化，因此我们将不能直接套用基尔霍夫电压和电流定律。那是不是我们就不能用该定律了呢？ 答案是否定的！ 在均匀传输线中，如果我们只取一无限小线元z ?（z λ?），则线上电参量 进料状态与最小回流比 1、精馏塔采用全凝器，用以分离苯和甲苯组成的理想溶液，进料状态为汽液共存，两相 组成如下：x F=0.5077，y F=0.7201。 (1) 若塔顶产品组成x D=0.99，塔底产品的组成为x W=0.02，问最小回流比为多少？塔底产品的纯度如何保证? (2) 进料室的压强和温度如何确定。 (3) 该进料两组份的相对挥发度为多少? (R min=1.271，通过选择合适的回流比来保证；α=2.49)． 2、常压连续操作的精馏塔来分离苯和甲苯混和液，已知进料中含苯0.6(摩尔分数)，进料状态是汽液各占一半(摩尔数)，从塔顶全凝器取出馏出液的组成为含苯0.98(摩尔分数)，已知苯—甲苯系统在常压下的相对挥发度为2.5。试求： （1）进料的汽液相组成；(2)最小回流比。 (液相0.49；汽相0.71；R min=1.227) 3、最小回流比与理论板数 用一连续精馏塔分离苯—甲苯混合液，原料中含苯0.4，要求塔顶馏出液中含苯0.97，釜液中含苯0.02(以上均为摩尔分数)，R=4。求下面两种进料状况下最小回流比R min。及所需理论板数：(1)原料液温度为25℃；(2)原料为汽液混合物，汽液比为3 ：4。已知苯—甲苯系统在常压下的相对挥发度为2.5。 (R min=1.257，N T=10，第5块加料；R min =2.06，N T=11，第6块加料) 4、物料恒算： 1kmol/s的饱和汽态的氨—水混合物进人一个精馏段和提馏段各有1块理论塔板的精馏塔分离，进料中氨的组成为0.001(摩尔分数)。塔顶回流为饱和液体，回流量为1.3kmol/s，塔底再沸器产生的汽相量为0.6kmol/s。若操作范围内氨—水溶液的汽液平衡关系可表示为y=1.26x，求塔顶、塔底的产品组成。 (x D=1.402?10-3，x W=8.267?10-4) 感应加热电流频率、功率、加热时间的确定与螺线管 感应参数计算 一、金属坯料加热过程中物理性质的变化 坯料的电阻率和相对磁导率对频率确定以及感应器参数设计具有重要意义。 以钢为例，图1所示为wC=0. 4 %～0. 5 %钢坯料的电阻率ρ2和一定的磁场强度下的相对磁导率μr与温度t 的关系曲线。 由式(1)和图1可以看出：钢在加热时，其电阻率ρ2和相对磁导率μr都发生变化： ρ2在15 ～800 ℃的温度区内，大约增加4 倍。当温度超过800 ℃后，各类钢的电阻率几乎相等、并趋于一恒定值，即10 - 6Ωm。μr在650 ～700 ℃之前基本上只与磁场强度有关，而与坯料温度变化关系不大。当达到居里温度时，μr 便阶跃式下降到1 。此时，如果温度继续升高，磁导率不再变化。钢由初始温度加热至始锻温度分3 个阶段： (1) 冷态规范坯料由初始温度加热到居里温度的规范。此时ρ2与μr 均为变量。该区为铁磁性材料区，平均温度t = 650 ℃，ρ2可取0. 6×10 - 6 Ωm，μr > 1 。 ( 2) 中间规范坯料表面温度达到800 ～900 ℃，加热层深度为0. 5 Δk，为部分铁磁材料区，ρ2= 10 - 6 Ωm，坯料表层μr > 1 。 ( 3) 热态规范非磁性材料区。加热层深度≥Δk ，ρ2= 1. 24 ×10 - 6 Ωm，这是800 ～1300 ℃范围内电阻率的平均值，μr = 1 。 二、电流频率的选择 1. 频率确定原则 坯料感应加热时，频率的确定依据以下两项原则： ( 1) 感应器的电效率不低于极限值的5 %，相对频率：m2≥2. 5 。 ( 2) 在使坯料透热( 即：使坯料断面上的温度尽可能达到均匀) 的前提下，加热时间最短。根据电磁场的理论，当Δ= 0. 4 R2时，有效加热层已到极限值，再降低频率，也不能使有效加热层增加，m2≤3. 5 。2. 5 ≤m2 ≤3. 5 ( 2)化工原理计算
进料方程
进料热状况实例计算
传输线理论
回转窑技术参数
化工原理习题第三部分蒸馏答案
化工原理知识点整理
进料热状况及q线方程
化工原理复习资料
第1.1节均匀传输线方程及其解
1.1 均匀传输线方程及其解
本节要点
传输线分类 均匀传输线等效及传输线方程 传输线方程的解 传输线方程解的分析 传输线的工作特性参数 本节要点
《微波技术与天线》
1.微波传输线定义及分类
——引导电磁波沿一定方向传输（导波系统）
损耗小 功率容量大 要求 工作频带宽 工作频带宽 尺寸小
平行双线
同轴线
带状线
微带线
《微波技术与天线》
矩形波导 圆波导
脊形波导
椭圆波导
介质波导
镜像线
单根表面波传输线
《微波技术与天线》
2、均匀传输线等效及传输线方程 分布参数的概念
传输线的电长度：传输线的几何长度 l 与其上 工作波长λ的比值（l/λ）。
长线 Long line 当线的长度与波长 可以比拟 当线的长度远小于线 上电磁波的波长 l/λ > 0.05
短线 Short line
l/λ < 0.05
《微波技术与天线》
短线
uout≈uin uin
l l
集总参数电路表示 集总参数
uin
5
uout≠uin
λ
长线
《微波技术与天线》
分布参数电路表示化工原理
传输线方程
进料与回流的说明
感应加热参数
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