11、什么是全回流:
在精馏操作中,把停止塔进料、塔釜出料和塔顶出料,将塔顶冷凝液全部作为回流液的操作,成为全回流。全回流操作,多半用在精馏塔的开车初期,或用在生产不正常时精馏塔的自生循环操作中。
12、什么是液泛:
液泛分溢流液泛和夹带液泛。在精馏操作中,下层塔板上的液体涌至上层塔板,破坏了塔的正常操作,这种现象叫做液泛。液泛形成的原因:a由于塔内上升蒸汽的速度过大,超过了最大允许速度所造成;b也常常遇到液体负荷太大,使溢流管内液面上升,以至上下塔板的液体连在一起,破坏了塔的正常操作的现象。
13、雾沫夹带:雾沫夹带是指气体自下层塔板带至上层塔板的液体雾滴。在传质过程中,大
量雾沫夹带会使不应该上到塔顶的重组分带到产品中,从而降低产品的质量,同时会降低传
14、精馏塔压降:所谓精馏塔的压力降,就是平时所说的塔釜和塔顶的压力差。对板式塔来
说,塔板压降主要是由三部分组成的,即干板压力降、液层压力降和克服液体表面张力的压力降。塔釜与塔顶的压力差是全塔每块塔板压力降的总和。
15、物理性爆炸:指仅仅由于设备内压力超过设备机械强度所能承受的限度而引起的爆炸。 16、化学性爆炸:指由于物质在瞬间发生化学反应,产生大量热和气体产物,使设备内压力急剧上升而引起的爆炸。
17、热力学第一定律 即 能量守恒定律:
自然界的一切物质都具有能量,能量有各种不同形式,能够从一种形式转化为另一种形式,
但在转化过程中,能量的总值不变。
第一类永动机是不能实现的。所谓第一类永动机是一种循环作功的机器,它不消耗任何能量或燃料而能不断对外作功。
18、 热力学能
物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和叫做物体的热力学能,也叫做内能
热力学能,也称为内能 。 是指系统内部能量的总和,包括分子运动的平动能、分子内的转动能、振动能、电子能、核能以及各种粒子之间的相互作用位能等。
物体中所有分子做热运动的动能和分子势能和分子、原子内部所具有的能量等的总和叫做物体的热力学能,也叫做内能。热力学能与动能、势能一样,是物体的一个状态量 分子动能与温度有关,温度越高,分子的平均动能就越大,反之越小
分子间存在相互作用力,即化学上所说的分子间作用力(范德华力)。分子间作用力是分子引力与分子斥力的合力,因为分子间存在相互作用力,所以分子间具有由它们相对位置决定的势能,叫做分子势能。
19、焓的定义
热力学中表示物质系统能量的一个状态函数,常用符号H表示。数值上等于系统的内能U加上压强p和体积V的乘积,即H=U+pV。焓的变化是系统在等压可逆过程中所吸收的热量的度量。
焓的物理意义可以理解为恒压和只做体积功的特殊条件下,Q=ΔH,即反应的热量变化。因为只有在此条件下,焓才表现出它的特性。例如恒压下对物质加热,则物质吸热后温度升高,ΔH>0,所以物质在高温时的焓大于它在低温时的焓。又如对于恒压下的放热化学反应,ΔH<0,所以生成物的焓小于反应物的焓。
关于焓的几点说明:
① 是状态函数,广度性质; ② 绝对值无法求;
③ 虽然具有能量的单位,但焓不是能量,也不遵守能量守恒定律,隔离体系中焓值不一定守恒; ④ U有明确的物理意义,而焓则无明确的物理意义,它只是为了解决实际问题的方便而定义的一个物理量。
20、熵的定义
熵在热力学中是表征物质状态的参量之一,通常用符号S表示。在经典热力学中,可用增量定义为dS=(dQ/T),式中T为物质的热力学温度;dQ为熵增过程中加入物质的热量。下标“可逆”表示加热过程所引起的变化过程是可逆的。若过程是不可逆的,则dS>(dQ/T)不可逆。从微观上说,熵是组成系统的大量微观粒子无序度的量度,系统越无序、越混乱,熵就越大。热力学过程不可逆性的微观本质和统计意义就是系统从有序趋于无序,从概率较小的状态趋于概率较大的状态。
单位质量物质的熵称为比熵,记为s。熵最初是根据热力学第二定律引出的一个反映自发过程不可逆性的物质状态参量。
热力学第二定律是根据大量观察结果总结出来的规律,有下述表述方式:
①热量总是从高温物体传到低温物体,不可能作相反的传递而不引起其他的变化; ②功可以全部转化为热,但任何热机不能全部地、连续不断地把所接受的热量转变为功,而不产生其他任何影响(即无法制造第二类永动机);
③在孤立系统中,实际发生的过程总使整个系统的熵值增大,此即熵增原理。摩擦使一部分机械能不可逆地转变为热,使熵增加。热量dQ由高温(T1)物体传至低温(T2)物体,高温物体的熵减少dS1=dQ/T1,低温物体的熵增加dS2=dQ/T2,把两个物体合起来当成一个系统来看,熵的变化是dS=dS2+dS1>0,即熵是增加的。
21、绝热节流过程
节流是高压流体气体、液体或气液混合物)在稳定流动中,遇到缩口或调节阀门等阻力元件时由
于局部阻力产生,压力显著下降的过程。节流膨胀过程由于没有外功输出,而且工程上节流过程进行得很快,流体与外界的热交换量可忽略,近似作为绝热过程来处理。根据稳定流动能量方程: δq=dh+δw(2.1)
得出绝热节流前后流体的比焓值不变,由于节流时流体内部存在摩擦阻力损耗,所以它是一个典型的不可逆过程,节流后的熵必定增大。绝热节流后,流体的温度如何变化对不同特性的流体而言是不同的。对于任何处于气液两相区的单一物质,节流后温度总是降低的。这是由于在两相区饱和温度和饱和压力是一一对应的,饱和温度随压力的降低而降低。
对于理想气体,焓是温度的单值函数,所以绝热节流后焓值不变,温度也不变。对于实际气体,焓是温度和压力的函数,经过绝热节流后,温度降低、升高和不变3种情况都可能出现。这一温度变化现象称为焦耳-汤姆逊效应,简称J-T效应。
从物理实质出发,可以用气体节流过程中的能量转化关系来解释着三种情况的出现,由于节流前后气体的焓值不变,所以节流前后内能的变化等于进出推动功的差值: u2-u1=p1v1-p2v2
气体的内能包括内动能和内位能两部分,而气体温度是降低、升高、还是不变,仅取决于气体内动能是减小、增大、还是不变。因气体节流后压力总是降低,比容增大,其内位能总是增大的。由于实际气体与玻义耳定律存在偏差,在某个温度下节流后,pv值的变化可能有以下3种情况:
①p1v1 ②p1v1=p2v2时u2=u1即节流后内能不变。此时,内位能的增加等于内动能的减少,节流后气体温度仍然降低。 ③p1v1>p2v2时u2>u1即节流后内能增大。此时,若内能的增加小于内位能的增加,则内动能是减小的,温度仍是降低;若内能的增加大于内位能的增加,则内动能必然要增大,温度要上升。 22、气体膨胀制冷 是利用高压气体的绝热膨胀来达到低温,并利用膨胀后的气体在低压下的复热过程来制冷的,由于气体绝热膨胀的设备不同,一般有两种方式:一种是将高压气体经膨胀机膨胀,有外功输出,因而气体的温降大,复热时制冷量也大,但膨胀机结构比较复杂,另一种方式是令气体经节流阀膨胀,无外功输出,气体的温降小,制冷量也小,但节流阀的结构比较简单,便于进行气体流量的调节。 23、气体的等熵膨胀 高压气体等熵膨胀时向外输出机械功,这样消耗了大量气体内能(焓值减小)。另外,还由于膨胀时,气体体积增大,分子距离也要增大,但是分子间有吸引力,为了克服分子间的吸引力而又要消耗气体分子的一些动能(动能减小)。这样气体分子的内能和动能在等熵膨胀时大量消耗,从而降低了气体温度。所以等熵膨胀后,气体温度总是下降的。 24、节流效应制冷量与哪些因素有关? 答:节流效应制冷量首先是与节流前后的压差有关,其次与进装置的温度有关。一般说来,节流前后的压差越大,节流温降也越大,所具有的吸收热量的能力也越大,即节流效应制冷量越大。节流后排出装置的压力是接近于大气压力,变化的范围有限。因此,节流压降的大小主要取决于压缩机压缩后的压力。当排出装置的气体压力为0.1MPa,进装置的空气温度为30℃时,不同的进装置压力下的节流效应制冷量如表12所示: 表12进空分装置压力对节流效应制冷量的影响 进装置空气压力/MPa 0.6 3.030.6 188 5.0 285 10.0 586 15.0 795 20.0 938 节流效应制冷量/kJ·kmol-1 但是,进装置的空气压力越高,相应地空压机消耗的电能越大,对管路、设备的安全性及强度的要求也越高。并且,随着压力的升高,制冷量增加的幅度也在减小。所以,小型高压制氧机的最高压力一般也不超过20MPa,并且,在正常生产时,要尽量降低工作压力。 进装置的空气温度提高,节流效应制冷量略有减少。
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