《化工原理傳熱設(shè)備》課件

化工原理傳熱設(shè)備課程簡(jiǎn)介課程目標(biāo)深入理解化工原理傳熱設(shè)備的基本原理，掌握典型傳熱設(shè)備的設(shè)計(jì)和計(jì)算方法，并能結(jié)合實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行分析和判斷。課程內(nèi)容涵蓋換熱器、蒸餾塔、干燥設(shè)備、提取設(shè)備、反應(yīng)設(shè)備、吸收塔、冷卻設(shè)備等典型化工傳熱設(shè)備。學(xué)習(xí)方式課堂講授、案例分析、實(shí)驗(yàn)操作等多種教學(xué)方式相結(jié)合，注重理論聯(lián)系實(shí)際。傳熱設(shè)備概述換熱器換熱器是用于將熱量從一種流體傳遞到另一種流體或從一種流體傳遞到另一流體的設(shè)備。蒸餾塔蒸餾塔是用于分離不同沸點(diǎn)的液體混合物的設(shè)備。干燥設(shè)備干燥設(shè)備是用于從固體或液體中除去水分的設(shè)備。傳熱基礎(chǔ)知識(shí)回顧1熱傳導(dǎo)熱量通過(guò)物質(zhì)內(nèi)部的分子運(yùn)動(dòng)傳遞，熱量傳遞方向從高溫區(qū)域到低溫區(qū)域。2熱對(duì)流熱量通過(guò)流體運(yùn)動(dòng)傳遞，熱量傳遞方向從高溫流體到低溫流體。3熱輻射熱量通過(guò)電磁波傳遞，熱量傳遞方向不受介質(zhì)限制，可直接從高溫物體傳遞到低溫物體?；鳠嵩O(shè)備的分類換熱器將熱量從一種流體傳遞到另一種流體的設(shè)備，例如冷凝器和蒸發(fā)器。干燥設(shè)備用于去除物料中的水分或其他溶劑，常見(jiàn)的類型有噴霧干燥器和流化床干燥器。提取設(shè)備將一種物質(zhì)從混合物中分離出來(lái)的設(shè)備，例如溶劑提取和蒸餾提取。反應(yīng)設(shè)備進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的設(shè)備，例如反應(yīng)釜和催化反應(yīng)器。換熱器換熱器是化工生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的傳熱設(shè)備之一，它主要用于兩種或多種流體之間進(jìn)行熱量交換，以達(dá)到加熱、冷卻或蒸發(fā)等目的。換熱器廣泛應(yīng)用于石油化工、電力、冶金、食品等各個(gè)領(lǐng)域，是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)不可或缺的重要設(shè)備。換熱器的基本結(jié)構(gòu)殼體換熱器的外殼，用于容納傳熱介質(zhì)和固定管束。管束由許多平行排列的傳熱管組成，用于傳熱介質(zhì)的流動(dòng)。介質(zhì)通道傳熱介質(zhì)在換熱器內(nèi)流動(dòng)的通道，可分為管內(nèi)和管外。封頭用于封閉管束兩端，并連接進(jìn)出口管。換熱器的類型管式換熱器是最常見(jiàn)的類型，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛。板式換熱器具有傳熱效率高、占地面積小的特點(diǎn)。螺旋板換熱器適用于高粘度流體的換熱，具有耐腐蝕性。列管式換熱器適用于大型換熱系統(tǒng)，傳熱面積大。換熱器的選型1工藝要求傳熱量、溫度變化、介質(zhì)性質(zhì)、流量等2經(jīng)濟(jì)因素成本、運(yùn)行費(fèi)用、維護(hù)成本等3安裝條件空間限制、運(yùn)輸便利、安裝難度等蒸餾塔蒸餾塔是化工生產(chǎn)中常用的分離操作設(shè)備，通過(guò)利用不同組分沸點(diǎn)差異進(jìn)行分離，實(shí)現(xiàn)混合物的分離提純。蒸餾塔廣泛應(yīng)用于石油化工、精細(xì)化工、醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域，在生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用。蒸餾塔的基本原理分離原理利用不同物質(zhì)沸點(diǎn)差異，將混合液分離成不同組分的純物質(zhì)。操作步驟混合液加熱沸騰，生成蒸汽，蒸汽上升，進(jìn)入冷凝器，冷凝成液體，收集不同組分的液體。蒸餾塔的結(jié)構(gòu)組成塔體蒸餾塔的核心部分，用于容納和分離物料。塔盤用于提供氣液接觸面積，促進(jìn)傳質(zhì)過(guò)程。進(jìn)料管將待分離的物料引入塔體。回流管將部分塔頂餾出液返回塔頂，以提高分離效率。蒸餾塔的設(shè)計(jì)計(jì)算物料衡算確定進(jìn)料、餾出物和釜?dú)堃旱牧髁亢徒M成。能量衡算計(jì)算蒸餾塔所需的熱量和冷量。塔板設(shè)計(jì)選擇合適的塔板類型和數(shù)量，以滿足分離要求。塔體設(shè)計(jì)確定塔體的直徑和高度，以滿足操作條件。設(shè)備選型根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)選擇合適的蒸餾塔設(shè)備。干燥設(shè)備干燥設(shè)備在化工生產(chǎn)中起著至關(guān)重要的作用，其目的是去除物料中的水分或其他溶劑，以達(dá)到所需的干燥程度。干燥設(shè)備種類繁多，其選擇取決于物料的性質(zhì)、干燥目的以及生產(chǎn)規(guī)模等因素。干燥基本原理水分去除干燥是一種將物質(zhì)中的水分去除的過(guò)程，使物料的含水量降低到所需的水平。傳熱過(guò)程干燥過(guò)程通常涉及傳熱，其中熱量傳遞到物料表面，導(dǎo)致水分蒸發(fā)。傳質(zhì)過(guò)程同時(shí)，水分從物料內(nèi)部擴(kuò)散到表面，然后蒸發(fā)到周圍環(huán)境中。常見(jiàn)干燥設(shè)備介紹噴霧干燥利用熱氣流將液體物料霧化成微小液滴，快速蒸發(fā)水分，形成干燥粉末。真空干燥在真空條件下，降低物料沸點(diǎn)，加速水分蒸發(fā)，適用于熱敏性物料。流化床干燥將固體物料置于熱氣流中，使物料處于流化狀態(tài)，提高傳熱效率，適用于顆粒狀物料。干燥設(shè)備的選型1物料特性物料性質(zhì)、形狀、含水量等2工藝要求干燥速度、溫度、濕度等3經(jīng)濟(jì)效益設(shè)備成本、運(yùn)行成本等提取設(shè)備提取是指利用一種溶劑將混合物中的某一組分或某些組分從混合物中分離出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)分離純化的過(guò)程。提取設(shè)備是進(jìn)行提取操作的裝置，根據(jù)提取方式的不同，提取設(shè)備可分為溶劑提取設(shè)備和蒸餾提取設(shè)備兩種。提取設(shè)備的分類固液提取利用溶劑從固體物料中提取目標(biāo)成分的過(guò)程，如浸出、淋洗等。液液提取利用溶劑從液體混合物中提取目標(biāo)成分的過(guò)程，如萃取、反萃取等。氣液提取利用溶劑從氣體混合物中提取目標(biāo)成分的過(guò)程，如吸收、脫附等。溶劑提取設(shè)備浸出利用溶劑將目標(biāo)物質(zhì)從固體物料中分離出來(lái)，例如，用有機(jī)溶劑從植物中提取有效成分。萃取利用溶劑將目標(biāo)物質(zhì)從液體混合物中分離出來(lái)，例如，用有機(jī)溶劑從水溶液中提取金屬離子。反萃取將目標(biāo)物質(zhì)從溶劑中分離出來(lái)，例如，用酸或堿從有機(jī)溶劑中提取金屬離子。蒸餾提取設(shè)備基本原理利用不同物質(zhì)的沸點(diǎn)差異，將混合物分離。工作流程加熱混合物，使沸點(diǎn)較低的物質(zhì)汽化，然后冷凝收集。應(yīng)用場(chǎng)景分離易揮發(fā)性物質(zhì)，如酒精、醚等。反應(yīng)設(shè)備反應(yīng)設(shè)備是化工生產(chǎn)中不可或缺的組成部分，用于進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化。反應(yīng)設(shè)備的設(shè)計(jì)和選擇取決于反應(yīng)的類型、反應(yīng)條件和生產(chǎn)規(guī)模等因素。常見(jiàn)的反應(yīng)設(shè)備包括反應(yīng)釜、催化反應(yīng)器等。反應(yīng)設(shè)備概述反應(yīng)設(shè)備是進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的核心裝置，用于將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品。反應(yīng)設(shè)備的設(shè)計(jì)需要考慮溫度、壓力、物料性質(zhì)、反應(yīng)速率等因素。選擇合適的反應(yīng)設(shè)備可以提高反應(yīng)效率、降低能耗，并改善產(chǎn)品質(zhì)量。反應(yīng)釜不銹鋼反應(yīng)釜廣泛應(yīng)用于化工、制藥、食品等行業(yè)，具有耐腐蝕、耐高溫、耐壓等優(yōu)點(diǎn)。搪瓷反應(yīng)釜具有耐腐蝕、耐高溫、易清洗等特點(diǎn)，適用于對(duì)反應(yīng)物料純度要求較高的場(chǎng)合。催化反應(yīng)設(shè)備1催化劑催化反應(yīng)設(shè)備的核心是催化劑，它可以加速化學(xué)反應(yīng)速率，提高反應(yīng)效率。2反應(yīng)器類型催化反應(yīng)器類型多樣，包括固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器和移動(dòng)床反應(yīng)器等。3工藝控制催化反應(yīng)設(shè)備需要嚴(yán)格控制溫度、壓力和流速等參數(shù)，以確保反應(yīng)順利進(jìn)行。吸收塔吸收塔是利用氣液兩相間的傳質(zhì)過(guò)程，從混合氣體中分離出某種組分的設(shè)備。吸收塔通常由塔體、填料層、氣液分布器、液體收集器、進(jìn)出口管等組成。吸收原理氣液傳質(zhì)吸收過(guò)程基于氣液兩相之間的傳質(zhì)現(xiàn)象，氣體中的溶質(zhì)組分從氣相轉(zhuǎn)移到液相，達(dá)到分離和提純的目的。傳質(zhì)速率傳質(zhì)速率取決于氣液兩相的接觸面積、傳質(zhì)阻力以及溶質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)等因素。平衡關(guān)系氣液兩相的平衡關(guān)系決定了吸收過(guò)程的最終效果，可以用亨利定律、拉烏爾定律等描述。吸收塔的結(jié)構(gòu)吸收塔通常為垂直圓柱形，分為塔體、填料層、進(jìn)氣口、出氣口、進(jìn)液口、出液口等。填料層是吸收塔的核心，用以增大氣液接觸面積，提高吸收效率。進(jìn)氣口和出氣口用于氣體進(jìn)出，進(jìn)液口和出液口用于吸收液的進(jìn)出。吸收塔的設(shè)計(jì)計(jì)算1物料衡算2傳質(zhì)速率3塔高計(jì)算4設(shè)備選型吸收塔的設(shè)計(jì)計(jì)算主要包括物料衡算、傳質(zhì)速率、塔高計(jì)算和設(shè)備選型等步驟。冷卻設(shè)備冷卻設(shè)備是化工生產(chǎn)中不可或缺的一部分，其主要作用是將生產(chǎn)過(guò)程中的熱量傳遞給周圍環(huán)境，以維持設(shè)備的正常運(yùn)行和產(chǎn)品質(zhì)量。冷卻設(shè)備的類型多樣，常用的有冷卻塔、冷卻器、冷凝器等。選擇合適的冷卻設(shè)備需要根據(jù)具體生產(chǎn)需求進(jìn)行綜合考量，包括冷卻介質(zhì)、冷卻量、冷卻溫度、環(huán)境條件等因素。冷卻的基本原理熱量傳遞冷卻過(guò)程涉及將熱量從高溫物體傳遞到低溫物體。這種傳遞通常通過(guò)熱傳導(dǎo)、對(duì)流或輻射發(fā)生。相變冷卻冷卻過(guò)程還可以通過(guò)相變來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如蒸發(fā)或冷凝。當(dāng)物質(zhì)發(fā)生相變時(shí)，會(huì)吸收或釋放熱量，從而實(shí)現(xiàn)冷卻效果。冷卻介質(zhì)冷卻過(guò)程中，通常使用冷卻介質(zhì)來(lái)吸收熱量。常見(jiàn)的冷卻介質(zhì)包括水、空氣和制冷劑。常見(jiàn)冷卻設(shè)備冷卻塔通過(guò)水蒸發(fā)來(lái)降低水溫，適用于大流量冷卻水。板式換熱器結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱效率高，適用于小流量冷卻水。管式換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用范圍廣，適用于多種冷卻介質(zhì)。冷卻設(shè)備的選型1工藝要求冷卻介質(zhì)的溫度、流量和冷卻要求。2冷卻介質(zhì)性質(zhì)介質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)、腐蝕性、粘度等。3環(huán)境條件氣溫、濕度、風(fēng)速等環(huán)境因素。4經(jīng)濟(jì)因素設(shè)備成本、運(yùn)行成本、維護(hù)成本等?？偨Y(jié)與展望知識(shí)體系通過(guò)本課