水的饱和蒸汽压.pdfVIP

. 第十三章 热、质同时传递的过程 第一节 概述 13-1-1 概述 吸收、精馏和萃取各章中都从物质传递的观点对过程的速率和过程的计算作了讨论，即使过 程的热效应不容忽略，也只引入了热量衡算，并未涉及热量传递的速率对过程的影响。 生产实践中的某些过程，热、质传递同时进行，热、质传递的速率互相影响。此种过程大体 上有两类： 一、以传热为目的，伴有传质的过程：如热气体的直接水冷，热水的直接空气冷却等。 二、以传质为目的，伴有传热的过程：如空气调节中的增湿和减湿等。 以上仅从过程的目的进行分类。就其过程实质而言，两者并无重要区别，都是热、质同时传递 的过程，必须同时考虑热、质两方面的传递速率。本节以热气体的直接水冷和热水的直接空气冷却 为例进行讨论。不难看出这一讨论对热、质同时传递的过程具有普遍意义。 热气体的直接水冷 为快速冷却反应后的高温气体，可令热气体自塔底进入，冷水由塔顶淋 下，气液呈逆流接触，参见图 13-1(a)。在塔内既发生气相向液相的热量传递，也发生水的汽化 或冷凝，即传质过程。图13-1(b) (c)分别表示气、液两相沿塔高的温度变化和水蒸汽分压的变化。 气相和液相的温度显然自塔底向 塔顶单调下降。液相的水汽平衡分压pe 与液相温度有关，因而也相应地单调下 降；可是，气相中的水蒸汽分压p 则可 能出现非单调变化。气、液两相的分压 曲线在塔中某处相交，其交点将塔分成 上、下两段，各段中的过程有各自的特 点。 1.塔下部： 气温高于液温，气体 传热给液体。同时，气相中的水汽分压 图13-1 热气的直接水冷过程 p 低于液相的水汽平衡分压 (水的饱和蒸汽压p ), 此时pp , 水由液相向气相蒸发。 在该区域 s s 内，热、质传递的方向相反，液相自气相获得的显热又以潜热的形式随汽化的水份返回气相。因 此，塔下部过程的特点是：热、质反向传递、液相温度变化和缓，气相温度变化急剧、水汽分压 自下而上急剧上升，但气体的热焓变化较小。 2 ．塔上部：气温仍高于液温，传热方向仍然是从气相到液相，但气相中的水汽分压与水的 平衡分压的相对大小发生了变化。由于水温较低，相应的水的饱和蒸汽压 Ps 也低，气相水汽分 压p 转而高于液相平衡分压pe ，水汽将由气相转向液相，即发生水汽的冷凝。在该区域内，液相 既获得来自气相的显热，又获得水汽冷凝所释出的潜热。因此，塔上部过程的特点是：热、质同 向进行，水温急剧变化。 上述过程的显著特点是塔内出现了传质方向的逆转，下部发生水的汽化，上部则发生水汽冷 凝。 热水的直接空气冷却 工业上的凉水塔是最常见的热水用直接空气冷却的实例。热水自塔顶 进入，空气自塔底部进入，两相呈逆流接触使热水冷却，以便返回生产过程作冷却水用。图 13-2 255 表示气、液两相的温度和水汽分压沿塔高的变化。