化工单元操作ppt课件

第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术知识目的：知识目的：了解非均相物系分别、膜分别及冷冻操作技术的设备构了解非均相物系分别、膜分别及冷冻操作技术的设备构造、特点及运用造、特点及运用了解非均相物系分别、膜分别及冷冻操作技术的任务原了解非均相物系分别、膜分别及冷冻操作技术的任务原理及流程理及流程掌握其过程计算掌握其过程计算才干目的：才干目的：了解主要设备的操作了解主要设备的操作第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术一、非均相物系分别的分类及运用一、非均相物系分别的分类及运用 非均相混合物非均相混合物 ：物系内部存在相界面，且界面两侧：物系内部存在相界面，且界面两侧的物料性质截然不同的物料性质截然不同 分散物质分散相：分散物质分散相：非均相物系中，处于分散形状的物质非均相物系中，处于分散形状的物质 。分散介质延续相分散介质延续相 ：包围分散物质而处于延续形状的流体包围分散物质而处于延续形状的流体第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术 1气态非均相物系 如含尘气体，含雾气体等。2液态非均相物系 如乳浊液、悬浮液、泡沫液等。第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术沉降过滤湿法分别静电分别 非均相物系分别在化工消费中的运用：1满足对延续相或分散相进一步加工的需求。2搜集分散物质。3净化分散介质。4环境维护 第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术沉降操作是靠重力的作用，利用分别物质与分散介质的密度差别，使之发生相对运动而分别的过程，在重力的作用下，发生的沉降过程称为重力沉降。重力沉降可分为自在沉降和干扰沉降。第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术颗粒在静止流体中的沉降过程可分为两个阶段，第一阶段为加速运动，第二阶段为匀速运动。颗粒沉降时加速运动阶段时间很短，在整个沉降过程中往往可以忽略。整个沉降过程可视为匀速运动过程。匀速阶段中颗粒相对于流体的运动速度ut称为沉降速度。第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术2/13)(4stdgu阻力系数:滞流区或斯托克斯Stokes定律区104 Ret 1 =过渡区或艾仑(Allen)定律区(1 Ret103)=湍流区或牛顿(Newton)定律区103 Ret2105 =0.44 tRe246.0Re5.18t第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术滞流区过渡区湍流区18)(2gdust4.1/16.04.06.1)(153.0stgdu2/1)(74.1gdust第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术1试差法 2用无因次数群K值判别流型 阐明：沉降可视为自在沉降。颗粒可视为球形粒子。假设实践颗粒为非球形颗粒时，应先以实践颗粒的当量直径de计算，后确定实践颗粒的沉降速度ut。延续相流体在沉降方向上不发生运动。第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术 其它要素对沉降速度的影响 (1)干扰沉降(颗粒含量)(2)颗粒大小 (3)流体性质 (4)非球形(颗粒外形)阅读课文，回答以下问题(5)流体流动(6)器壁 第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术1.根本要求与性能 2.降尘室1构造2操作3降尘条件4消费才干第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术降尘室的容积普通较大，气体在其中的流速1m/s。实践上为防止沉下的尘粒重新被扬起，往往采用更低的气速。通常它可捕获大于50m 的粗颗粒。颗粒在降尘室内的运动情况如下图。设有流量为 V(m3/s)的含尘气体进入降尘室，降尘室的底面积为 A，高度为 H。假设气流在整个流动截面上均匀分布，那么任一流体质点进入至分开降尘室的时间间隔(停留时间)为 第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术垂直方向上，颗粒在重力作用下以沉降速度向下运动。设大于某直径的颗粒必需除去，该直径的颗粒的沉降速度为 ut。沉降时间t为为满足除尘要求，气流的停留时间至少必需与颗粒的沉降时间相等，即应有 t。vvqBHLBHqLuL)/(ttuH那么降尘室的消费才干：qvbl ut 第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术1.为什么降尘室通常设计成扁平状？2.将降尘室设计为多层隔板式的缘由是什么？多层降尘室第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术三、离心沉降三、离心沉降离心沉降是利用延续相与分散相在离心力场中所离心沉降是利用延续相与分散相在离心力场中所受离心力的差别使重相颗粒迅速沉降实现分别的受离心力的差别使重相颗粒迅速沉降实现分别的操作。操作。离心沉降速度：离心沉降速度：离心沉降速度是指重相颗粒相对于周围流体的运离心沉降速度是指重相颗粒相对于周围流体的运动速度动速度 。第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术滞流区 ur=过渡区 ur=0.153 湍流区 ut=1.74 rudTs2218)(4.1/126.04.06.1)(rudTs2/12)(rudTs第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术rguT2 Kc=离心分别因数是离心分别设备的重要目的。要提高Kc，可经过增大半径和转速来实现，但出于对设备强度、制造、操作等方面的思索，实践上，通常采用提高转速并适当减少半径的方法来获得较大的Kc。虽然离心分别沉降速度大、分别效率高，但离心分别设备较重力沉降设备复杂，投资费用大，且需求耗费能量，操作严厉而费用高。因此，综合思索，不能以为对任何情况，采用离心沉降都优于重力沉降，例如，对分别要求不高或处置量较大的场所采用重力沉降更为经济合理，有时，先用重力沉降再进展离心分别也不失为一种行之有效的方法。第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术1旋风分别器的构造与操作原理2旋风分别器的性能 思索：为什么有些时候用几台小旋风分别器并联运用来替代一台大旋风分别器？阅读课文，回答以下问题第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术旋风分别器 旋风分别器的离心分别因数约为 52500，普通可分别气体中 575m 直径的粒子。旋风分别器性能的评价目的 临界粒径 气体经过旋风分别器的压降(1)在分别器内气流构成两个主旋涡(2)外旋涡呵斥的离心力将颗粒抛向器壁第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术提高分别效率的措施减少旋风分别器的直径采用较大的进口气速延伸锥体部分的高度并联操作减少粉粒重新卷起-分散式旋风分别器移去顶部旋涡呵斥的粉尘环选用原那么按气体处置量选用第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术过滤是一种分别悬浮在液体或气体中固体微粒的操作。是利用一种能将固体微粒截留而让流体经过的多孔介质过滤介质，将固体微粒从气体或液体中分别出来，以到达流体与固体分别之目的。几个根本概念：滤浆或料浆过滤介质滤液滤饼或滤渣第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术1.按固体颗粒被截留的情况分 滤饼过滤 深床过滤2.按过滤过程的推进力分 重力过滤 压差过滤 离心过滤3.按操作方式分 恒压过滤 恒速过滤 第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术滤饼：滤饼是由过滤介质截留的颗粒垒积而成的固定床层.滤饼的分类:不可紧缩性滤饼可紧缩性滤饼第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术 过滤操作中使流体透过而截留固体颗粒的多孔性介质称为过滤介质。1.织物介质 又称滤布用于滤饼过滤过程.在工业上运用最为广泛.2.粒状介质 又称 堆积介质.用于 深层过滤.3.多孔固体介质 是具有很多微细孔道的固体资料,用于深层过滤.适用于处置只含少量细小的颗粒的及腐蚀性的悬浮液.第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术1.分别要求 最小粒径 分别效率 处置才干等2.悬浮液特性 颗粒外形 粒度分布 固体颗粒浓度 滤液的 粘度 腐蚀性等3.操作条件 温度 压强等4.过滤设备的类型第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术助滤剂：助滤剂通常是具有多孔性、外形不规那么、不可紧缩的细小固体颗粒。助滤剂的作用：减小可紧缩滤饼的过滤阻力、减少细微颗粒对过滤介质中孔道的堵塞景象，改善饼层构造。助滤剂的添加方法：1.预敷 2.参与悬浮液第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术过滤速率及其影响要素：1过滤速率与过滤速度 2恒压过滤与恒速过滤 3影响过滤速率的要素 悬浮液的性质 过滤推进力 过滤介质与滤饼的性质 第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术滤饼的洗涤：在滤饼的颗粒间隙中总会残留一定量 的滤液。过滤终了，通常要用洗涤液普通为清水进展滤饼的洗涤，以回收滤液或得到较纯真的固体颗粒。过滤操作周期:过滤操作存在一定的周期性。通常由过滤、洗涤、卸渣、复原四个根本环节组成。第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术膜分别是借助于膜，在某种推进力的作用下，利用流体中各组分对膜的浸透速率的差别而实现组分分别的过程。一膜分别原理 将含有A、B两种组分的原料液置于膜的一侧，然后对该侧施加某种作用力，假设A、B两种组分的分子大小、外形或化学构造不同，其中A组分可以透过膜进入到膜的另一侧，而B组分被膜截留于原料液中，那么A、B两种组分即可别分开来。第二节 膜分别技术第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术膜分别原理 第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术二膜的分类 膜分为合成膜和生物膜原生质、细胞膜，合成膜包括液膜和固膜。液膜分为乳状液膜和带支撑层的液膜；固膜分为有机膜和无机膜。三膜资料 用来制备膜的资料主要分为有机高分子资料和无机资料两大类。1有机膜资料目前在工业中运用的有机膜资料主要有醋酸纤维素类、聚砜类、聚酰胺类和聚丙烯腈等。2无机膜资料 无机膜的制备多以金属、金属氧化物、陶瓷和多孔玻璃为资料。第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术二、膜组件将膜按一定的技术要求组装在一同即成为膜组件，它是一切膜分别安装的中心部件，其根本要素包括膜、膜的支撑体或衔接物、流体通道、密封件、壳体及外接口等。将膜组件与泵、过滤器、阀、仪表及管路等按一定的技术要求装配在一同，即成为膜分别安装。常见的膜组件有板框式、卷绕式、管式和中空纤维膜组件等。第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术三、各种膜分别技术简介 一反浸透 1反浸透原理 第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术反浸透过程就是在压力的推进下，借助于半透膜的截留作用，将溶液中的溶剂与溶质别分开来。显然，反浸透过程也属于压力推进过程。我国工业上用的反浸透膜多为致密膜、非对称膜和复合膜，常用醋酸纤维、聚酰胺等资料制成。2影响反浸透的要素浓差极化 由于膜的选择透过性要素，在反浸透过程中，溶剂从高压侧透过膜到低压侧，大部分溶质被截留，溶质在膜外表附近积累，呵斥由膜外表到溶液主体之间的具有浓度梯度的边境层，它将引起溶质从膜外表经过边境层向溶液主体分散，这种景象称为浓差极化。浓差极化对反浸透过程的不良影响减轻浓差极化的有效途径是提高传质系数A，采取的措施有：提高料液流速、加强料液湍动程度、提高操作温度、对膜面进展定期清洗和采用性能好的膜资料等。第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术3反浸透流程 反浸透安装的根本单元是反浸透膜组件，将反浸透膜组件与泵、过摅器、阀、仪表及管路等按一定的技术要求组装在一同即成为反浸透安装。根据处置对象和消费规模的不同，反浸透安装主要有延续式、部分循环式和全循环式三种流程。第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术1一级一段延续式 1-料液贮槽；2-泵；3-膜组件 第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术2一级多段延续式 第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术3一级一段循环式 第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术3反浸透在工业中的运用反浸透技术的大规模运用主要在海水和苦咸水的淡化，此外还运用于纯水制备，生活用水、含油污水、电镀污水处置以及乳品、果汁的浓缩、生化和生物制剂的分别和浓缩等。第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术二电渗析二电渗析1电渗析原理电渗析原理 电渗析是一种专门用来处置溶液中的离子或带电电渗析是一种专门用来处置溶液中的离子或带电粒子的膜分别技术，其原理是在外加直流电场的粒子的膜分别技术，其原理是在外加直流电场的作用下，以电位差为推进力，使溶液中的离子作作用下，以电位差为推进力，使溶液中的离子作定向迁移，并利用离子交换膜的选择透过性，使定向迁移，并利用离子交换膜的选择透过性，使带电离子从水溶液中分别出来。带电离子从水溶液中分别出来。电渗析所用的离子交换膜可分为阳离子交换膜电渗析所用的离子交换膜可分为阳离子交换膜(简简称阳膜称阳膜)和阴离子交换膜和阴离子交换膜(简称阴膜简称阴膜)，其中阳膜只，其中阳膜只允许水中的阳离子经过而阻挠阴离子，阴膜只允允许水中的阳离子经过而阻挠阴离子，阴膜只允许水中的阴离子经过而阻挠阳离子。许水中的阴离子经过而阻挠阳离子。第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术电渗析原理第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术2电渗析操作1在电渗析过程中，不仅存在反离子(与膜的电荷符号相反的离子)的迁移过程，而且还伴随着同名离子迁移、水的浸透和分解等次要过程，这些次要过程对反离子迁移也有一定的影响。同名离子迁移 水的浸透 水的分解 第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术2在实践操作中，可采取以下措施来减少浓差极化等要素对电渗析过程的影响。尽能够提高液体流速，以强化溶液主体与膜外表之间的传质，这是减少浓差极化效应的重要措施。膜的尺寸不宜过大，以使溶液在整个膜外表上可以均匀流动。普通来说，膜的尺寸越大，就越难到达均匀的流动。采取较小的膜间距，以减小电阻。采用清洗沉淀或互换电极等措施，以消除离子交换膜上的沉淀。适当提高操作温度，以提高分散系数。严厉控制操作电流，使其低于极限电流密度。第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术3电渗析的流程 1电渗析器的构成：膜堆、极区和夹紧安装2电渗析器的组装方式 第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术4电渗析在工业中的运用电渗析技术目前已是一种相当成熟的膜分别技术，主要用途用是苦咸水淡化、消费饮用水、浓缩海水制盐、从体系中脱除电解质，还可用于重金属污水处置，食品工业牛乳的脱盐、果汁的去酸及食品添加剂的制备以及制取维生素C等。第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术三超滤1超滤原理超滤过程的推进力是膜两侧的压力差。当液体在压力差的推进力下流过膜外表时，溶液叫直径比膜孔小的分子将透过膜进入低压侧，而直径比座孔大的分子那么被截留下来，透过膜的液体称为透过液，剩余的液体称为浓缩液。第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术在超滤过程中，单位时间内经过膜的溶液体积称为膜通量。由于膜不仅本身具有阻力，而且在超滤过程中还会因浓度极化、构成凝胶层、遭到污染等缘由而产生新的阻力。因此，随着超滤过程的进展，膜通量将逐渐下降。超滤膜的孔径为(15)108m，膜外表有效截留层的厚度较小，普通仅为(1100)107m，操作压力差普通为0.10.5MPa，可分别分子量500以上的大分子和胶体微粒。常用的膜资料有醋酸纤维、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺、聚偏氟乙烯等。超滤可有效出去水中的微粒、胶体、细菌、热原质和各种有机物，但几乎不能截留无机离子。第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术2超滤操作在超滤过程中，料液的性质和操作条件对膜通量均有一定的影响。为提高膜通量应采取适当的措施，尽能够减少浓差极化和膜污染等所产生的阻力。1料液流速 提高料液流速，可有效减轻膜外表的浓差极化。但流速也不能太快，否那么会产生过大的压力降，并加速膜分别性能的衰退。2操作压力 在一定的范围内，膜通量随操作压力的添加而增大，但当压力添加至某一临界值时，膜通量将趋于恒定。此时的膜通量称为临界膜通量。普通情况下，实践超滤操作可维持在临界膜通量附近进展。3操作温度 温度越高，料液粘度越小，分散系数那么越大。在膜允许的温度内，可采用相对高的操作温度，以提高膜通量。4进料浓度 随着超滤过程的进展，料液主体的浓度逐渐增高，粘度和边境层厚度亦相应增大。因此对超滤过程中料液主体的浓度应加以限制。第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术3超滤过程的工艺流程 1间歇操作 闭式回路间歇操作 第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术2延续式操作 多级延续式操作流程 第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术4.超滤的运用 超滤的技术运用可分为三种类型：浓缩；小分子溶质的分别；大分子溶质的分级。绝大部分的工业运用属于浓缩这个方面，也可以采用与大分子结合或复合的方法分别小分子溶质。在制药工业中，超滤常用作反浸透、电渗析、离子交换等安装的前处置设备。在制药消费中经常用于病毒及病毒蛋白的精制。第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术第三节第三节 冷冻技术冷冻技术 一、制冷的分类 1按制冷过程分类 蒸气紧缩式制冷、吸收式制冷2制冷程度分类 普通制冷、深度制冷 第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术二、制冷根本原理 一制冷循环 1制冷原理 制冷操作是从低温物料中取出热量，并将此热量传给高温物体的过程。根据热力学第二定律，这种传热过程不能够自动进展。只需从外界补充所耗费的能量，即外界必需作功，才干将热量从低温传到高温。制冷是利用制冷剂的沸点随压力变化的特性，使制冷剂在低压下气化吸收被冷物质的热量降低其温度到达被冷物质制冷目的，气化后的制冷剂又在高压下冷凝成液态。如此循环操作，借助制冷剂在形状变化时的吸热和放热过程，到达制冷的目的。第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术2制冷循环 冷冻循环 1-紧缩机又称冷冻机；2-冷凝器；3-膨胀机；4-蒸发器；5-节流阀 第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术理想制冷循环：由可逆绝热紧缩过程紧缩机、等压冷凝过程冷凝器、可逆绝热膨胀过程膨胀机、等压等温蒸发过程蒸发器等组成。实践制冷循环那么：在紧缩机中绝热紧缩 等压冷却与冷凝 节流膨胀 等压等温蒸发 在整个制冷循环过程中，氨作为任务介质制冷剂，完成从低温的冷冻物质中汲取热量转交给高温物质冷却水的义务。制冷循环过程的本质是由紧缩机作功，经过制冷剂从低温热源取出热量，送到高温热源。第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术二制冷系数 制冷系数是制冷剂自被冷物料所取出的热量与所耗费的外功之比，以表示。=Q1/N N=Q2 Q1式中 Q1从被冷物料中取出的热量，kJ；N 制冷循环中所耗费的机械功，kJ；Q2传给周围介质的热量，kJ。制冷系数是衡量制冷循环优劣、循环效率高低的重要目的。其值越大，阐明外加机械功被利用的程度越高，制冷循环的效率越高。第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术对于理想循环过程，制冷系数可按下式计算 =T1/T2 T1三操作温度的选择 制冷安装在操作运转中重要的控制点有：蒸发温度和压力、冷凝温度和压力、紧缩机的进出口温度、过冷温度及冷却温度。1蒸发温度制冷过程的蒸发温度是指制冷剂在蒸发器中的沸腾温度。制冷剂的蒸发温度必需低于被冷物料要求到达的最低温度，使蒸发器中制冷剂与被冷物料之间有一定的温度差，以保证传热所需的推进力。结合消费实践，进展经济核算，选择适宜的蒸发温度。蒸发器内温度的高低可经过节流阀开度的大小来调理，普通消费上取蒸发温度比被冷物料所要求的温度低48K。第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术2冷凝温度 制冷过程的冷凝温度是指制冷剂蒸气在冷凝器中的凝结温度。影响冷凝温度的要素有冷却水温度、冷却水流量、冷凝器传热面积大小及清洁度。通常取制冷剂的冷凝温度比冷却水高810K。第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术3操作温度与紧缩比的关系紧缩比是紧缩机出口压强p2与入口压强 p1的比值。氨冷凝温度、蒸发温度与紧缩比的关系工业上单级紧缩循环紧缩比不超越68。提高制冷系统的经济性，发扬较大的效益。第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术4制冷剂的过冷 制冷剂的过冷就是在进入节流阀之前将液态制冷剂温度降低，使其低于冷凝压力下所对应的饱和温度，成为该压力下的过冷液体。通常取制冷剂的过冷温度比冷凝温度低5K或比冷却水进口温度高35K。工业上常实现制冷剂的过冷的措施：在冷凝器中过冷 用过冷器过冷 用直接蒸发的过冷器过冷 回热器中过冷 在中间冷却器中过冷第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术三、制冷才干 1制冷才干的表示制冷才干制冷量是制冷剂在单位时间内从被冷物料中取出的热量，表示一套制冷循环安装的制冷效应，用符号Q1表示，单位是W或kW。单位质量制冷剂的制冷才干单位质量制冷剂的制冷才干是每千抑制冷剂经过蒸发器时，从被冷物料中取出的热量，用符号qw表示，单位为J/kg。qw=Q1/G=I1 I4式中 G制冷剂的质量流量或循环量，kg/s；I1制冷剂分开蒸发器的焓，J/kg；I4制冷剂进入蒸发器的焓，J/kg。第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术 单位体积制冷剂的制冷才干单位体积制冷剂的制冷才干是指每立方米进入紧缩机的制冷剂蒸气从被冷物料中取出的热量，用符号qv表示，单位为 J/m3。qv=Q1/V=qw 式中 V进入紧缩机的制冷剂的体积流量，m3/s；进入紧缩机的制冷剂蒸气的密度，kg/m3。第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术2规范制冷才干 规范制冷才干 规范制冷才干指在规范操作温度下的制冷才干，用符号Qs表示，单位为W。普通出厂的冷冻机所标的制冷才干即为规范制冷才干。实践与规范制冷才干之间的换算 对于同一台冷冻机实践与规范制冷才干的换算关系为 Qs=Q1sqvs/qv 式中 Qs、Q1分别为规范、实践制冷才干，W；qvs、qv分别为规范、实践单位体积制冷才干，J/kg；s、分别为规范、实践冷冻机的送气系数。第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术 提高制冷才干的方法降低制冷剂的冷凝温度是提高制冷才干最有效的方法，而降低冷凝温度的关键在于降低冷却水的温度和加大冷却水的流量，坚持冷凝器传热面的清洁。第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术四、制冷剂与载冷体 1制冷剂制冷剂是制冷循环中将热量从低温传向高温的任务介质，制冷剂的种类和性质对冷冻机的大小、构造、资料及操作压力等有重要的影响。因此该当根据详细的操作条件慎重选用适宜的制冷剂。1制冷剂应具备的条件在常压下的沸点要低，且低于蒸发温度，这是首要条件。化学性质稳定，在任务压力、温度范围内不熄灭、不爆炸、高温下不分解，对机器设备无腐蚀作用，也不会与光滑油起化学变化。在蒸发温度时的气化潜热应尽能够大，单位体积制冷才干要大，可以减少紧缩机的气缸尺寸和降低动力耗费。第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术在冷凝温度时的饱和蒸气压冷凝压力不宜过高，这样可以降低紧缩机的紧缩比和功率耗费，并防止冷凝器和管路等因受压过高而使构造复杂化。在蒸发温度时的蒸气压强蒸发压力不低于大气压力，这样可以防止空气吸入，以防止正常操作遭到破坏。临界温度要高，能在常温下液化；凝固点要低，以获得较低的蒸发温度。制冷剂的粘度和密度应尽能够地小，减少其在系统中流动时的阻力。导热系数要大，可以提高热交换器的传热系数。无毒、无臭不危害人体安康，不破坏生态环境。价钱低廉，易于获得。第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术2常用的制冷剂 氨 二氧化碳 氟利昂 碳氢化合物 第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术2载冷体 载冷体是用来将制冷安装的蒸发器中所产生的冷量传送给被冷却物体的媒介物质或中间介质。1载冷体应具备的条件冰点要低。比热容大，载冷量也大。密度小，粘度小。化学稳定性好，不腐蚀设备和管道，无毒无臭，无爆炸危险性。导热系数大。来源充足，价钱廉价。第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术2常用的载冷体 水 盐水溶液冷冻盐水 有机溶液第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术五、紧缩蒸汽制冷设备 1紧缩机紧缩机是制冷循环系统的心脏，起着吸入、紧缩、保送制冷剂蒸气的作用，通常又称为冷冻机。在工业上采用的冷冻机有往复式和离心式两种。2冷凝器冷凝器是紧缩蒸气制冷系统中的主要设备之一。它的作用是将紧缩机排出的高温制冷剂蒸气冷凝成为冷凝压力下的饱和液体。在冷凝器里，制冷剂蒸气把热量传给周围介质-水或空气，因此冷凝器是一个热交换设备。冷凝器按冷却介质分为水冷冷凝器和气冷冷凝器；按构外型式分为壳管式、套管式、蛇管式等冷凝器。第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术3节流阀节流阀又称膨胀阀，其作用是使来自冷凝器的液态制冷剂产生节流效应，以到达减压降温的目的。由于液体在蒸发器内的温度随压力的减小而降低，减压后的制冷剂便可在较低的温度下气化。节流安装的容量应与系统的主体部件相匹配。节流安装有多种型式手动膨胀阀、毛细管、自动膨胀阀，通常根据制冷系统的特点和选用的制冷剂种类来进展选择。