1、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标：知识目标：了解非均相物系分离、膜分离及冷冻操作技术的设备结构、特点及应用理解非均相物系分离、膜分离及冷冻操作技术的工作原理及流程掌握其过程计算能力目标：能力目标：了解主要设备的操作第六章第六章 其他单元操作技术其他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一、非均相物系分离的分类及应用一、非均相物系分离的分类及应用 非均相混合物：物系内部存在相界面，且界面两侧的物料性质截然不同 非均相物系中，处于分散状态的物质。分散介质（连续相）：包围分散物质而处于连续状
2、态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非均相物系分类：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非均相物系分离方法：沉降过滤湿法分离静电分离 非均相物系分离在化工生产中的应用：1满足对连续相或分散相进一步加工的需要。2收集分散物质。3净化分散介质。4环境保护 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二、重力沉降沉降操作是靠重力的作用，利用分离物质与分散介质的密度差异，使之发生相对运
3、动而分离的过程，在重力的作用下，发生的沉降过程称为重力沉降。重力沉降可分为自由沉降和干扰沉降。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自由沉降：颗粒在沉降过程中不受流体及其它粒子的影响的沉降过程。颗粒的自由沉降过程分析: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重力沉降
4、速度: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重力沉降速度: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沉降速度的计算:1试差法 2用无因次数群K值判断流型 说明：沉降可视为自由
5、沉降。颗粒可视为球形粒子。若实际颗粒为非球形颗粒时，应先以实际颗粒的当量直径de计算，后确定实际颗粒的沉降速度ut。连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 其它因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(颗粒形状)阅读课文，回答问题(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重力沉降设备 1.基本要求与性能 2.降尘室（1）结构（2）操作（3）降尘条件（4）生产能力第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操作技
6、术 化工单元操作技术化工单元操作技术降尘室的容积一般较大，气体在其中的流速1m/s。实际上为避免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图所示。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。若气流在整个流动截面上均匀分布，则任一流体质点进入至离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须除去，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
7、留时间至少必须与颗粒的沉降时间相等，即应有 t。vvqBHLBHqLuL)/(ttuH则降尘室的生产能力：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思考：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原因是什么？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连续相与分散相在离心力场中所受离心力的差异使重相颗粒迅速沉降实现分离的操作。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
8、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 离心沉降速度计算公式：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离心分离因数KcrguT2 Kc=离心分离因数是离心分离设备的重要指标。要提高Kc，可通过增大半径和转速来实现，但出于对设备强度、制造、操作等方面的考虑，实际上，通常采用提高转速并适当缩小半径的方法来获得较大的Kc。尽管离心分离沉降速度大、分离效率高，但离心分离设备较重力沉降设备复杂，投资费用大，且需要消耗能量，
9、操作严格而费用高。因此，综合考虑，不能认为对任何情况，采用离心沉降都优于重力沉降，例如，对分离要求不高或处理量较大的场合采用重力沉降更为经济合理，有时，先用重力沉降再进行离心分离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旋风分离器：1旋风分离器的结构与操作原理2旋风分离器的性能 思考：为什么有些时候用几台小旋风分离器并联使用来替代一台大旋风分离器？阅读课文，回答问题第六章第六章 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
10、离器 旋风分离器的离心分离因数约为 52500，一般可分离气体中 575m 直径的粒子。旋风分离器性能的评价指标 临界粒径 气体经过旋风分离器的压降(1)在分离器内气流形成两个主旋涡(2)外旋涡造成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离效率的措施缩小旋风分离器的直径采用较大的进口气速延长锥体部分的高度并联操作减少粉粒重新卷起-扩散式旋风分离器移去顶部旋涡造成的粉尘环选用原则按气体处理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四、过滤过滤是一种分离悬浮在液体或气体中固体微粒的操作。
11、是利用一种能将固体微粒截留而让流体通过的多孔介质（过滤介质），将固体微粒从气体或液体中分离出来，以达到流体与固体分离之目的。几个基本概念：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过滤过程的分类：1.按固体颗粒被截留的情况分 滤饼过滤 深床过滤2.按过滤过程的推动力分 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:不可压缩性滤饼可压缩性滤饼第六章第六章 其它单元操
12、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介质：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.在工业上应用最为广泛.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材料,用于深层过滤.适用于处理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选择过滤介质的主要依据：1.分离要求 最小粒径 分离效率 处理能力等2.悬浮液特性 颗粒形状 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
13、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、形状不规则、不可压缩的细小固体颗粒。助滤剂的作用：减小可压缩滤饼的过滤阻力、减少细微颗粒对过滤介质中孔道的堵塞现象，改善饼层结构。助滤剂的添加方法：1.预敷 2.加入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因素：（1）过滤速率与过滤速度（2）恒压过滤与恒速过滤（3）影响过滤速率的因素 悬浮液的性质 过滤推动力 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
14、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（一般为清水）进行滤饼的洗涤，以回收滤液或得到较纯净的固体颗粒。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、复原四个基本环节组成。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
15、操作技术化工单元操作技术膜分离是借助于膜，在某种推动力的作用下，利用流体中各组分对膜的渗透速率的差别而实现组分分离的过程。（一）膜分离原理 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，若A、B两种组分的分子大小、形状或化学结构不同，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，则A、B两种组分即可分离开来。第二节 膜分离技术第六章第六章 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离原理 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
16、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）膜材料 用来制备膜的材料主要分为有机高分子材料和无机材料两大类。1有机膜材料目前在工业中应用的有机膜材料主要有醋酸纤维素类、聚砜类、聚酰胺类和聚丙烯腈等。2无机膜材料 无机膜的制备多以金属、金属氧化物、陶瓷和多孔玻璃为材料。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起即成为膜组件，它是所有膜分离装置的核心部件，其基本要素包括膜、膜的支撑体或连接物、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
17、配在一起，即成为膜分离装置。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、各种膜分离技术简介（一）反渗透 1反渗透原理 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
18、单元操作技术反渗透过程就是在压力的推动下，借助于半透膜的截留作用，将溶液中的溶剂与溶质分离开来。显然，反渗透过程也属于压力推动过程。我国工业上用的反渗透膜多为致密膜、非对称膜和复合膜，常用醋酸纤维、聚酰胺等材料制成。2影响反渗透的因素浓差极化 由于膜的选择透过性因素，在反渗透过程中，溶剂从高压侧透过膜到低压侧，大部分溶质被截留，溶质在膜表面附近积累，造成由膜表面到溶液主体之间的具有浓度梯度的边界层，它将引起溶质从膜表面通过边界层向溶液主体扩散，这种现象称为浓差极化。浓差极化对反渗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、增强料液湍动程度、提高操作温度、
19、对膜面进行定期清洗和采用性能好的膜材料等。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反渗透流程 反渗透装置的基本单元是反渗透膜组件，将反渗透膜组件与泵、过摅器、阀、仪表及管路等按一定的技术要求组装在一起即成为反渗透装置。根据处理对象和生产规模的不同，反渗透装置主要有连续式、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）一级一段连续式 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）一级多段连续式 第六章第六章 其它
20、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反渗透在工业中的应用反渗透技术的大规模应用主要在海水和苦咸水的淡化，此外还应用于纯水制备，生活用水、含油污水、电镀污水处理以及乳品、果汁的浓缩、生化和生物制剂的分离和浓缩等。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）（二）电渗析电渗析1电渗析原理 电渗析是一种专门用来处理溶液中的离子或带电粒子的膜分离技术，其原理是在外加直流电场的作用下，以电位差为推动力，使溶液中的离子作定向迁移，并利用
21、离子交换膜的选择透过性，使带电离子从水溶液中分离出来。电渗析所用的离子交换膜可分为阳离子交换膜(简称阳膜)和阴离子交换膜(简称阴膜)，其中阳膜只允许水中的阳离子通过而阻挡阴离子，阴膜只允许水中的阴离子通过而阻挡阳离子。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、水的渗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 水的渗透 水的分解
22、 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）在实际操作中，可采取以下措施来减少浓差极化等因素对电渗析过程的影响。尽可能提高液体流速，以强化溶液主体与膜表面之间的传质，这是减少浓差极化效应的重要措施。膜的尺寸不宜过大，以使溶液在整个膜表面上能够均匀流动。一般来说，膜的尺寸越大，就越难达到均匀的流动。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，以提高扩散系数。严格控制操作电流，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
23、）电渗析器的构成：膜堆、极区和夹紧装置（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电渗析在工业中的应用电渗析技术目前已是一种相当成熟的膜分离技术，主要用途用是苦咸水淡化、生产饮用水、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理，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动力是膜两侧的压力差。当液体在压力差
24、的推动力下流过膜表面时，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则被截留下来，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，单位时间内通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、形成凝胶层、受到污染等原因而产生新的阻力。因此，随着超滤过程的进行，膜通量将逐渐下降。超滤膜的孔径为(15)108m，膜表面有效截留层的厚度较小，一般仅为(1100)107m，操作压力差一般为0.10.5MPa，可分离分子量500以上的大分子和胶体微粒。常用的膜材
25、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，尽可能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，可有效减轻膜表面的浓差极化。但流速也不能太快，否则会产生过大的压力降，并加速膜分离性能的衰退。（2）操作压力 在一定的范围内，膜通量随操作压力的增加而增大，但当压力增加至某一临界值时，膜通量将趋于恒定。此时的膜通量称
26、为临界膜通量。一般情况下，实际超滤操作可维持在临界膜通量附近进行。（3）操作温度 温度越高，料液粘度越小，扩散系数则越大。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 随着超滤过程的进行，料液主体的浓度逐渐增高，粘度和边界层厚度亦相应增大。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）连续式操作 多级连续式操作流程 第六章第六章 其它单元操作技术其它单元操
27、作技术 化工单元操作技术化工单元操作技术4.超滤的应用 超滤的技术应用可分为三种类型：浓缩；小分子溶质的分离；大分子溶质的分级。绝大部分的工业应用属于浓缩这个方面，也可以采用与大分子结合或复合的办法分离小分子溶质。在制药工业中，超滤常用作反渗透、电渗析、离子交换等装置的前处理设备。在制药生产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 蒸气压缩式制冷、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
28、单元操作技术二、制冷基本原理（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，这种传热过程不可能自动进行。只有从外界补充所消耗的能量，即外界必须作功，才能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达到被冷物质制冷目的，气化后的制冷剂又在高压下冷凝成液态。如此循环操作，借助制冷剂在状态变化时的吸热和放热过程，达到制冷的目的。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-压缩机（又称冷冻机）；2-冷凝器；3-膨胀
29、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：由可逆绝热压缩过程（压缩机）、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。实际制冷循环则：在压缩机中绝热压缩 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，氨作为工作介质（制冷剂），完成从低温的冷冻物质中吸取热量转交给高温物质（冷却水）的任务。制冷循环过程的实质是由压缩机作功，通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
30、冷系数是制冷剂自被冷物料所取出的热量与所消耗的外功之比，以表示。=Q1/N N=Q2 Q1式中 Q1从被冷物料中取出的热量，kJ；N 制冷循环中所消耗的机械功，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指标。其值越大，表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 制冷装置在操作运行中重要的控制点有：蒸发温度和压力、冷凝温度和压力、压缩机的进出口温度、过冷温度及冷却温度。1蒸发温度制冷过程
31、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须低于被冷物料要求达到的最低温度，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动力。结合生产实际，进行经济核算，选择适宜的蒸发温度。蒸发器内温度的高低可通过节流阀开度的大小来调节，一般生产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。影响冷凝温度的因素有冷却水温度、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
32、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操作温度与压缩比的关系压缩比是压缩机出口压强p2与入口压强 p1的比值。氨冷凝温度、蒸发温度与压缩比的关系工业上单级压缩循环压缩比不超过68。提高制冷系统的经济性，发挥较大的效益。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
33、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、制冷能力 1制冷能力的表示制冷能力（制冷量）是制冷剂在单位时间内从被冷物料中取出的热量，表示一套制冷循环装置的制冷效应，用符号Q1表示，单位是W或kW。单位质量制冷剂的制冷能力单位质量制冷剂的制冷能力是每千克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制冷剂离开蒸发器的焓，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
34、术化工单元操作技术 单位体积制冷剂的制冷能力单位体积制冷剂的制冷能力是指每立方米进入压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进入压缩机的制冷剂的体积流量，m3/s；进入压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标准制冷能力 标准制冷能力 标准制冷能力指在标准操作温度下的制冷能力，用符号Qs表示，单位为W。一般出厂的冷冻机所标的制冷能力即为标准制冷能力。实际与标准制冷能力之间的换算 对于同一台冷冻机实际与标准制冷能力的换算关系为 Qs=Q1sqvs/qv
35、 式中 Qs、Q1分别为标准、实际制冷能力，W；qvs、qv分别为标准、实际单位体积制冷能力，J/kg；s、分别为标准、实际冷冻机的送气系数。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 提高制冷能力的方法降低制冷剂的冷凝温度是提高制冷能力最有效的方法，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，保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工作介质，制冷剂的种类和性质对冷冻机的大小、结构、材料及操作压力等有重要的影响
36、。因此应当根据具体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，在工作压力、温度范围内不燃烧、不爆炸、高温下不分解，对机器设备无腐蚀作用，也不会与润滑油起化学变化。在蒸发温度时的气化潜热应尽可能大，单位体积制冷能力要大，可以缩小压缩机的气缸尺寸和降低动力消耗。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，这样可以降低压缩机的压缩比和功率消耗，并避免冷凝器和管路等因受压过高而使结构复杂化。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
37、以防止空气吸入，以避免正常操作受到破坏。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可能地小，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、无臭不危害人体健康，不破坏生态环境。价格低廉，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装置的蒸发器中所产生的冷量传递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
38、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，价格便宜。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、压缩蒸汽制冷设备 1压缩机压缩机是制冷循环系统的心脏，起着吸入、压缩、输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冷凝器冷凝器是压缩蒸气制冷系统中的主要设备之一。它的作用是将压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；按结构型式分为壳管式、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，以达到减压降温的目的。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。节流装置的容量应与系统的主体部件相匹配。节流装置有多种型式（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行选择。
