第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù)知 識(shí) 目 標(biāo) ： 了 解 非 均 相 物 系 分 離 、 膜 分 離 及 冷 凍 操 作 技 術(shù) 的 設(shè) 備 結(jié)構(gòu) 、 特 點(diǎn) 及 應(yīng) 用 理 解 非 均 相 物 系 分 離 、 膜 分 離 及 冷 凍 操 作 技 術(shù) 的 工 作 原理 及 流 程 掌 握 其 過(guò) 程 計(jì) 算能 力 目 標(biāo) ： 了 解 主 要 設(shè) 備 的 操 作 第 六 章 其 他 單 元 操 作 技 術(shù) 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù)一 、 非 均 相 物 系 分 離 的 分 類(lèi) 及 應(yīng) 用 非 均 相 混 合 物 ： 物 系 內(nèi) 部 存 在 相 界 面 ， 且 界 面 兩 側(cè)的 物 料 性 質(zhì) 截 然 不 同 非 均 相 物 系 中 ， 處 于 分 散 狀 態(tài) 的 物 質(zhì) 。分 散 介 質(zhì) （ 連 續(xù) 相 ） ： 包 圍 分 散 物 質(zhì) 而 處 于 連 續(xù) 狀 態(tài) 的 流 體 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 非 均 相 物 系 分 類(lèi) ： 1 氣 態(tài) 非 均 相 物 系 如 含 塵 氣 體 ， 含 霧 氣 體 等 。 2 液 態(tài) 非 均 相 物 系 如 乳 濁 液 、 懸 浮 液 、 泡 沫 液 等 。 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 非 均 相 物 系 分 離 方 法 ： 沉 降過(guò) 濾濕 法 分 離靜 電 分 離 非 均 相 物 系 分 離 在 化 工 生 產(chǎn) 中 的 應(yīng) 用 ：1 滿(mǎn) 足 對(duì) 連 續(xù) 相 或 分 散 相 進(jìn) 一 步 加 工 的 需 要 。2 收 集 分 散 物 質(zhì) 。 3 凈 化 分 散 介 質(zhì) 。4 環(huán) 境 保 護(hù) 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 二 、 重 力 沉 降沉 降 操 作 是 靠 重 力 的 作 用 ， 利 用 分 離 物 質(zhì) 與 分 散介 質(zhì) 的 密 度 差 異 ， 使 之 發(fā) 生 相 對(duì) 運(yùn) 動(dòng) 而 分 離 的 過(guò)程 ， 在 重 力 的 作 用 下 ， 發(fā) 生 的 沉 降 過(guò) 程 稱(chēng) 為 重 力沉 降 。重 力 沉 降 可 分 為 自 由 沉 降 和 干 擾 沉 降 。 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 自 由 沉 降 ：顆 粒 在 沉 降 過(guò) 程 中 不 受 流 體 及 其 它 粒 子 的 影 響 的沉 降 過(guò) 程 。顆 粒 的 自 由 沉 降 過(guò) 程 分 析 :顆 粒 在 靜 止 流 體 中 的 沉 降 過(guò) 程 可 分 為兩 個(gè) 階 段 ， 第 一 階 段 為 加 速 運(yùn) 動(dòng) ， 第 二階 段 為 勻 速 運(yùn) 動(dòng) 。顆 粒 沉 降 時(shí) 加 速 運(yùn) 動(dòng) 階 段 時(shí) 間 很 短 ，在 整 個(gè) 沉 降 過(guò) 程 中 往 往 可 以 忽 略 。 整 個(gè)沉 降 過(guò) 程 可 視 為 勻 速 運(yùn) 動(dòng) 過(guò) 程 。 勻 速 階段 中 顆 粒 相 對(duì) 于 流 體 的 運(yùn) 動(dòng) 速 度 ut稱(chēng) 為沉 降 速 度 。 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 2/13 )(4 st dgu重 力 沉 降 速 度 :阻 力 系 數(shù) :滯 流 區(qū) 或 斯 托 克 斯 （ Stokes） 定 律 區(qū) （ 10 4 Ret 1） =過(guò) 渡 區(qū) 或 艾 侖 (Allen)定 律 區(qū) (1 Ret103) =湍 流 區(qū) 或 牛 頓 (Newton)定 律 區(qū) （ 10 3 Ret2 105） =0.44 tRe24 6.0Re5.18t 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 重 力 沉 降 速 度 :滯 流 區(qū)過(guò) 渡 區(qū)湍 流 區(qū) 18 )(2 gdu st 4.1/16.04.06.1 )(153.0 st gdu 2/1)(74.1 gdu st 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 沉 降 速 度 的 計(jì) 算 : 1 試 差 法 2 用 無(wú) 因 次 數(shù) 群 K值 判 斷 流 型 說(shuō) 明 ： 沉 降 可 視 為 自 由 沉 降 。 顆 粒 可 視 為 球 形 粒 子 。 若 實(shí) 際 顆 粒 為 非 球 形顆 粒 時(shí) ， 應(yīng) 先 以 實(shí) 際 顆 粒 的 當(dāng) 量 直 徑 de計(jì) 算 ，后 確 定 實(shí) 際 顆 粒 的 沉 降 速 度 ut。 連 續(xù) 相 流 體 在 沉 降 方 向 上 不 發(fā) 生 運(yùn) 動(dòng) 。 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 其 它 因 素 對(duì) 沉 降 速 度 的 影 響 (1) 干 擾 沉 降 (顆 粒 含 量 ) (2)顆 粒 大 小 (3)流 體 性 質(zhì) (4) 非 球 形 (顆 粒 形 狀 ) 閱 讀 課 文 ， 回 答 問(wèn) 題 (5)流 體 流 動(dòng) (6)器 壁 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 重 力 沉 降 設(shè) 備 1.基 本 要 求 與 性 能 2.降 塵 室（ 1） 結(jié) 構(gòu)（ 2） 操 作（ 3） 降 塵 條 件（ 4） 生 產(chǎn) 能 力 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù)降 塵 室 的 容 積 一 般 較 大 ， 氣 體 在 其 中 的 流 速 1m/s。 實(shí) 際 上 為 避 免 沉 下的 塵 粒 重 新 被 揚(yáng) 起 ， 往 往 采 用 更 低 的 氣 速 。 通 常 它 可 捕 獲 大 于 50m 的粗 顆 粒 。 顆 粒 在 降 塵 室 內(nèi) 的 運(yùn) 動(dòng) 情 況 如 圖 所 示 。 設(shè) 有 流 量 為 V(m3/s)的 含 塵 氣 體進(jìn) 入 降 塵 室 ， 降 塵 室 的 底 面 積 為 A， 高 度 為 H。 若 氣 流 在 整 個(gè) 流 動(dòng) 截 面上 均 勻 分 布 ， 則 任 一 流 體 質(zhì) 點(diǎn) 進(jìn) 入 至 離 開(kāi) 降 塵 室 的 時(shí) 間 間 隔 (停 留 時(shí) 間 ) 為 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù)垂 直 方 向 上 ， 顆 粒 在 重 力 作 用 下 以 沉 降 速 度 向 下 運(yùn) 動(dòng) 。設(shè) 大 于 某 直 徑 的 顆 粒 必 須 除 去 ， 該 直 徑 的 顆 粒 的 沉 降 速度 為 ut。 沉 降 時(shí) 間 t為為 滿(mǎn) 足 除 塵 要 求 ， 氣 流 的 停 留 時(shí) 間 至 少 必 須 與 顆 粒 的 沉 降時(shí) 間 相 等 ， 即 應(yīng) 有 t。 vv qBHLBHq LuL )/( tt uH則 降 塵 室 的 生 產(chǎn) 能 力 ： q vbl ut 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 思 考 ：1.為 什 么 降 塵 室 通 常 設(shè) 計(jì) 成 扁 平 狀 ？2. 將 降 塵 室 設(shè) 計(jì) 為 多 層 隔 板 式 的 原 因 是 什 么 ？多層降塵室 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 三 、 離 心 沉 降離 心 沉 降 是 利 用 連 續(xù) 相 與 分 散 相 在 離 心 力 場(chǎng) 中 所受 離 心 力 的 差 異 使 重 相 顆 粒 迅 速 沉 降 實(shí) 現(xiàn) 分 離 的操 作 。離 心 沉 降 速 度 ：離 心 沉 降 速 度 是 指 重 相 顆 粒 相 對(duì) 于 周 圍 流 體 的 運(yùn)動(dòng) 速 度 。 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù)滯 流 區(qū) ur= 過(guò) 渡 區(qū) ur =0.153 湍 流 區(qū) ut =1.74 離 心 沉 降 速 度 計(jì) 算 公 式 ：rud Ts 22 18 )( 4.1/12 6.04.06.1 )( rud Ts 2/12)( rud Ts 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 離 心 分 離 因 數(shù) Kc rguT 2 Kc =離 心 分 離 因 數(shù) 是 離 心 分 離 設(shè) 備 的 重 要 指 標(biāo) 。 要 提 高 Kc， 可 通 過(guò) 增 大 半 徑和 轉(zhuǎn) 速 來(lái) 實(shí) 現(xiàn) ， 但 出 于 對(duì) 設(shè) 備 強(qiáng) 度 、 制 造 、 操 作 等 方 面 的 考 慮 ， 實(shí) 際 上 ，通 常 采 用 提 高 轉(zhuǎn) 速 并 適 當(dāng) 縮 小 半 徑 的 方 法 來(lái) 獲 得 較 大 的 Kc。 盡 管 離 心 分 離 沉 降 速 度 大 、 分 離 效 率 高 ， 但 離 心 分 離 設(shè) 備 較 重 力 沉降 設(shè) 備 復(fù) 雜 ， 投 資 費(fèi) 用 大 ， 且 需 要 消 耗 能 量 ， 操 作 嚴(yán) 格 而 費(fèi) 用 高 。 因 此 ，綜 合 考 慮 ， 不 能 認(rèn) 為 對(duì) 任 何 情 況 ， 采 用 離 心 沉 降 都 優(yōu) 于 重 力 沉 降 ， 例 如 ，對(duì) 分 離 要 求 不 高 或 處 理 量 較 大 的 場(chǎng) 合 采 用 重 力 沉 降 更 為 經(jīng) 濟(jì) 合 理 ， 有 時(shí) ，先 用 重 力 沉 降 再 進(jìn) 行 離 心 分 離 也 不 失 為 一 種 行 之 有 效 的 方 法 。 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 旋 風(fēng) 分 離 器 ：1 旋 風(fēng) 分 離 器 的 結(jié) 構(gòu) 與 操 作 原 理2 旋 風(fēng) 分 離 器 的 性 能 思 考 ：為 什 么 有 些 時(shí) 候 用 幾 臺(tái) 小 旋 風(fēng) 分 離器 并 聯(lián) 使 用 來(lái) 替 代 一 臺(tái) 大 旋 風(fēng) 分 離器 ？閱 讀 課 文 ， 回 答 問(wèn) 題 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 旋 風(fēng) 分 離 器 旋 風(fēng) 分 離 器 的 離 心 分 離 因 數(shù) 約 為 5 2500， 一 般 可 分 離 氣 體中 5 75m 直 徑 的 粒 子 。旋 風(fēng) 分 離 器 性 能 的 評(píng) 價(jià) 指 標(biāo) 臨 界 粒 徑 氣 體 經(jīng) 過(guò) 旋 風(fēng) 分 離 器 的 壓 降(1) 在 分 離 器 內(nèi) 氣 流 形 成 兩 個(gè) 主 旋 渦(2) 外 旋 渦 造 成 的 離 心 力 將 顆 粒 拋 向 器 壁 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 提 高 分 離 效 率 的 措 施縮 小 旋 風(fēng) 分 離 器 的 直 徑采 用 較 大 的 進(jìn) 口 氣 速延 長(zhǎng) 錐 體 部 分 的 高 度并 聯(lián) 操 作減 少 粉 粒 重 新 卷 起 -擴(kuò) 散 式 旋 風(fēng) 分 離 器移 去 頂 部 旋 渦 造 成 的 粉 塵 環(huán)選 用 原 則 按 氣 體 處 理 量 選 用 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 四 、 過(guò) 濾過(guò) 濾 是 一 種 分 離 懸 浮 在 液 體 或 氣 體 中 固 體 微粒 的 操 作 。 是 利 用 一 種 能 將 固 體 微 粒 截 留 而讓 流 體 通 過(guò) 的 多 孔 介 質(zhì) （ 過(guò) 濾 介 質(zhì) ） ， 將 固體 微 粒 從 氣 體 或 液 體 中 分 離 出 來(lái) ， 以 達(dá) 到 流體 與 固 體 分 離 之 目 的 。幾 個(gè) 基 本 概 念 ：濾 漿 或 料 漿過(guò) 濾 介 質(zhì)濾 液濾 餅 或 濾 渣 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 過(guò) 濾 過(guò) 程 的 分 類(lèi) ：1.按 固 體 顆 粒 被 截 留 的 情 況 分 濾 餅 過(guò) 濾 深 床 過(guò) 濾2.按 過(guò) 濾 過(guò) 程 的 推 動(dòng) 力 分 重 力 過(guò) 濾 壓 差 過(guò) 濾 離 心 過(guò) 濾3.按 操 作 方 式 分 恒 壓 過(guò) 濾 恒 速 過(guò) 濾 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù)濾 餅 ：濾 餅 是 由 過(guò) 濾 介 質(zhì) 截 留 的 顆 粒 壘 積 而 成 的 固 定 床 層 .濾 餅 的 分 類(lèi) :不 可 壓 縮 性 濾 餅可 壓 縮 性 濾 餅 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 過(guò) 濾 介 質(zhì) ： 過(guò) 濾 操 作 中 使 流 體 透 過(guò) 而 截 留 固 體 顆 粒 的 多孔 性 介 質(zhì) 稱(chēng) 為 過(guò) 濾 介 質(zhì) 。1.織 物 介 質(zhì) 又 稱(chēng) 濾 布 用 于 濾 餅 過(guò) 濾 過(guò) 程 .在 工 業(yè) 上 應(yīng) 用 最 為 廣 泛 .2.粒 狀 介 質(zhì) 又 稱(chēng) 堆 積 介 質(zhì) .用 于 深 層 過(guò) 濾 .3.多 孔 固 體 介 質(zhì) 是 具 有 很 多 微 細(xì) 孔 道 的 固 體 材 料 ,用 于 深 層 過(guò) 濾 .適 用 于 處 理 只 含 少 量 細(xì) 小 的 顆 粒 的 及 腐 蝕 性 的 懸 浮 液 . 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 選 擇 過(guò) 濾 介 質(zhì) 的 主 要 依 據(jù) ：1.分 離 要 求 最 小 粒 徑 分 離 效 率 處 理 能 力 等2.懸 浮 液 特 性 顆 粒 形 狀 粒 度 分 布 固 體 顆 粒 濃 度 濾 液 的 粘 度 腐 蝕 性 等3.操 作 條 件 溫 度 壓 強(qiáng) 等4.過(guò) 濾 設(shè) 備 的 類(lèi) 型 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 助 濾 劑 ： 助 濾 劑 通 常 是 具 有 多 孔 性 、 形 狀 不 規(guī) 則 、 不 可壓 縮 的 細(xì) 小 固 體 顆 粒 。助 濾 劑 的 作 用 ： 減 小 可 壓 縮 濾 餅 的 過(guò) 濾 阻 力 、 減 少 細(xì) 微 顆 粒 對(duì)過(guò) 濾 介 質(zhì) 中 孔 道 的 堵 塞 現(xiàn) 象 ， 改 善 餅 層 結(jié) 構(gòu) 。助 濾 劑 的 添 加 方 法 ： 1.預(yù) 敷 2.加 入 懸 浮 液 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 過(guò) 濾 速 率 及 其 影 響 因 素 ：（ 1） 過(guò) 濾 速 率 與 過(guò) 濾 速 度 （ 2） 恒 壓 過(guò) 濾 與 恒 速 過(guò) 濾 （ 3） 影 響 過(guò) 濾 速 率 的 因 素 懸 浮 液 的 性 質(zhì) 過(guò) 濾 推 動(dòng) 力 過(guò) 濾 介 質(zhì) 與 濾 餅 的 性 質(zhì) 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 濾 餅 的 洗 滌 ：在 濾 餅 的 顆 粒 間 隙 中 總 會(huì) 殘 留 一 定 量 的 濾 液 。 過(guò)濾 終 了 ， 通 常 要 用 洗 滌 液 （ 一 般 為 清 水 ） 進(jìn) 行 濾餅 的 洗 滌 ， 以 回 收 濾 液 或 得 到 較 純 凈 的 固 體 顆 粒 。過(guò) 濾 操 作 周 期 :過(guò) 濾 操 作 存 在 一 定 的 周 期 性 。 通 常 由 過(guò) 濾 、 洗 滌 、卸 渣 、 復(fù) 原 四 個(gè) 基 本 環(huán) 節(jié) 組 成 。 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù)膜 分 離 是 借 助 于 膜 ， 在 某 種 推 動(dòng) 力 的 作 用 下 ，利 用 流 體 中 各 組 分 對(duì) 膜 的 滲 透 速 率 的 差 別 而 實(shí)現(xiàn) 組 分 分 離 的 過(guò) 程 。（ 一 ） 膜 分 離 原 理 將 含 有 A、 B兩 種 組 分 的 原 料 液 置 于 膜 的 一 側(cè) ，然 后 對(duì) 該 側(cè) 施 加 某 種 作 用 力 ， 若 A、 B兩 種 組 分的 分 子 大 小 、 形 狀 或 化 學(xué) 結(jié) 構(gòu) 不 同 ， 其 中 A組 分可 以 透 過(guò) 膜 進(jìn) 入 到 膜 的 另 一 側(cè) ， 而 B組 分 被 膜 截留 于 原 料 液 中 ， 則 A、 B兩 種 組 分 即 可 分 離 開(kāi) 來(lái) 。 第 二 節(jié) 膜 分 離 技 術(shù) 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù)膜 分 離 原 理 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) （ 二 ） 膜 的 分 類(lèi) 膜 分 為 合 成 膜 和 生 物 膜 （ 原 生 質(zhì) 、 細(xì) 胞 膜 ） ， 合 成 膜 包 括液 膜 和 固 膜 。 液 膜 分 為 乳 狀 液 膜 和 帶 支 撐 層 的 液 膜 ； 固 膜分 為 有 機(jī) 膜 和 無(wú) 機(jī) 膜 。（ 三 ） 膜 材 料 用 來(lái) 制 備 膜 的 材 料 主 要 分 為 有 機(jī) 高 分 子 材 料 和 無(wú) 機(jī) 材 料 兩大 類(lèi) 。 1 有 機(jī) 膜 材 料目 前 在 工 業(yè) 中 應(yīng) 用 的 有 機(jī) 膜 材 料 主 要 有 醋 酸 纖 維 素 類(lèi) 、 聚砜 類(lèi) 、 聚 酰 胺 類(lèi) 和 聚 丙 烯 腈 等 。2 無(wú) 機(jī) 膜 材 料 無(wú) 機(jī) 膜 的 制 備 多 以 金 屬 、 金 屬 氧 化 物 、 陶 瓷 和 多 孔 玻 璃 為材 料 。 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 二 、 膜 組 件將 膜 按 一 定 的 技 術(shù) 要 求 組 裝 在 一 起 即 成 為 膜 組 件 ，它 是 所 有 膜 分 離 裝 置 的 核 心 部 件 ， 其 基 本 要 素 包括 膜 、 膜 的 支 撐 體 或 連 接 物 、 流 體 通 道 、 密 封 件 、殼 體 及 外 接 口 等 。 將 膜 組 件 與 泵 、 過(guò) 濾 器 、 閥 、儀 表 及 管 路 等 按 一 定 的 技 術(shù) 要 求 裝 配 在 一 起 ， 即成 為 膜 分 離 裝 置 。 常 見(jiàn) 的 膜 組 件 有 板 框 式 、 卷 繞式 、 管 式 和 中 空 纖 維 膜 組 件 等 。 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 三 、 各 種 膜 分 離 技 術(shù) 簡(jiǎn) 介 （ 一 ） 反 滲 透 1 反 滲 透 原 理 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 反 滲 透 過(guò) 程 就 是 在 壓 力 的 推 動(dòng) 下 ， 借 助 于 半 透 膜 的 截 留 作用 ， 將 溶 液 中 的 溶 劑 與 溶 質(zhì) 分 離 開(kāi) 來(lái) 。 顯 然 ， 反 滲 透 過(guò) 程也 屬 于 壓 力 推 動(dòng) 過(guò) 程 。 我 國(guó) 工 業(yè) 上 用 的 反 滲 透 膜 多 為 致 密膜 、 非 對(duì) 稱(chēng) 膜 和 復(fù) 合 膜 ， 常 用 醋 酸 纖 維 、 聚 酰 胺 等 材 料 制成 。2 影 響 反 滲 透 的 因 素 濃 差 極 化 由 于 膜 的 選 擇 透 過(guò) 性 因 素 ， 在 反 滲 透 過(guò) 程 中 ， 溶 劑 從 高 壓側(cè) 透 過(guò) 膜 到 低 壓 側(cè) ， 大 部 分 溶 質(zhì) 被 截 留 ， 溶 質(zhì) 在 膜 表 面 附近 積 累 ， 造 成 由 膜 表 面 到 溶 液 主 體 之 間 的 具 有 濃 度 梯 度 的邊 界 層 ， 它 將 引 起 溶 質(zhì) 從 膜 表 面 通 過(guò) 邊 界 層 向 溶 液 主 體 擴(kuò)散 ， 這 種 現(xiàn) 象 稱(chēng) 為 濃 差 極 化 。 濃 差 極 化 對(duì) 反 滲 透 過(guò) 程 的 不 良 影 響 減 輕 濃 差 極 化 的 有 效 途 徑 是 提 高 傳 質(zhì) 系 數(shù) A， 采 取 的 措 施 有 ： 提 高 料液 流 速 、 增 強(qiáng) 料 液 湍 動(dòng) 程 度 、 提 高 操 作 溫 度 、 對(duì) 膜 面 進(jìn) 行 定 期 清 洗 和采 用 性 能 好 的 膜 材 料 等 。 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 3 反 滲 透 流 程 反 滲 透 裝 置 的 基 本 單 元 是 反 滲 透 膜 組 件 ， 將反 滲 透 膜 組 件 與 泵 、 過(guò) 攄 器 、 閥 、 儀 表 及 管 路 等按 一 定 的 技 術(shù) 要 求 組 裝 在 一 起 即 成 為 反 滲 透 裝 置 。 根 據(jù) 處 理 對(duì) 象 和 生 產(chǎn) 規(guī) 模 的 不 同 ， 反 滲 透 裝置 主 要 有 連 續(xù) 式 、 部 分 循 環(huán) 式 和 全 循 環(huán) 式 三 種 流程 。 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) （ 1） 一 級(jí) 一 段 連 續(xù) 式 1-料 液 貯 槽 ； 2-泵 ； 3-膜 組 件 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù)（ 2） 一 級(jí) 多 段 連 續(xù) 式 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) （ 3） 一 級(jí) 一 段 循 環(huán) 式 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 3 反 滲 透 在 工 業(yè) 中 的 應(yīng) 用反 滲 透 技 術(shù) 的 大 規(guī) 模 應(yīng) 用 主 要 在 海 水 和 苦 咸水 的 淡 化 ， 此 外 還 應(yīng) 用 于 純 水 制 備 ， 生 活 用水 、 含 油 污 水 、 電 鍍 污 水 處 理 以 及 乳 品 、 果汁 的 濃 縮 、 生 化 和 生 物 制 劑 的 分 離 和 濃 縮 等 。 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) （ 二 ） 電 滲 析1 電 滲 析 原 理 電 滲 析 是 一 種 專(zhuān) 門(mén) 用 來(lái) 處 理 溶 液 中 的 離 子 或 帶 電粒 子 的 膜 分 離 技 術(shù) ， 其 原 理 是 在 外 加 直 流 電 場(chǎng) 的作 用 下 ， 以 電 位 差 為 推 動(dòng) 力 ， 使 溶 液 中 的 離 子 作定 向 遷 移 ， 并 利 用 離 子 交 換 膜 的 選 擇 透 過(guò) 性 ， 使帶 電 離 子 從 水 溶 液 中 分 離 出 來(lái) 。電 滲 析 所 用 的 離 子 交 換 膜 可 分 為 陽(yáng) 離 子 交 換 膜 (簡(jiǎn)稱(chēng) 陽(yáng) 膜 )和 陰 離 子 交 換 膜 (簡(jiǎn) 稱(chēng) 陰 膜 )， 其 中 陽(yáng) 膜 只允 許 水 中 的 陽(yáng) 離 子 通 過(guò) 而 阻 擋 陰 離 子 ， 陰 膜 只 允許 水 中 的 陰 離 子 通 過(guò) 而 阻 擋 陽(yáng) 離 子 。 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù)電 滲 析 原 理 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 2 電 滲 析 操 作（ 1） 在 電 滲 析 過(guò) 程 中 ， 不 僅 存 在 反 離 子 (與 膜 的 電 荷 符 號(hào) 相反 的 離 子 )的 遷 移 過(guò) 程 ， 而 且 還 伴 隨 著 同 名 離 子 遷 移 、 水 的滲 透 和 分 解 等 次 要 過(guò) 程 ， 這 些 次 要 過(guò) 程 對(duì) 反 離 子 遷 移 也 有 一定 的 影 響 。 同 名 離 子 遷 移 水 的 滲 透 水 的 分 解 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) （ 2） 在 實(shí) 際 操 作 中 ， 可 采 取 以 下 措 施 來(lái) 減 少 濃 差 極 化 等 因素 對(duì) 電 滲 析 過(guò) 程 的 影 響 。 盡 可 能 提 高 液 體 流 速 ， 以 強(qiáng) 化 溶 液 主 體 與 膜 表 面 之 間 的傳 質(zhì) ， 這 是 減 少 濃 差 極 化 效 應(yīng) 的 重 要 措 施 。 膜 的 尺 寸 不 宜 過(guò) 大 ， 以 使 溶 液 在 整 個(gè) 膜 表 面 上 能 夠 均 勻流 動(dòng) 。 一 般 來(lái) 說(shuō) ， 膜 的 尺 寸 越 大 ， 就 越 難 達(dá) 到 均 勻 的 流 動(dòng) 。 采 取 較 小 的 膜 間 距 ， 以 減 小 電 阻 。 采 用 清 洗 沉 淀 或 互 換 電 極 等 措 施 ， 以 消 除 離 子 交 換 膜 上的 沉 淀 。 適 當(dāng) 提 高 操 作 溫 度 ， 以 提 高 擴(kuò) 散 系 數(shù) 。 嚴(yán) 格 控 制 操 作 電 流 ， 使 其 低 于 極 限 電 流 密 度 。 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 3 電 滲 析 的 流 程 （ 1） 電 滲 析 器 的 構(gòu) 成 ： 膜 堆 、 極 區(qū) 和 夾 緊 裝 置（ 2） 電 滲 析 器 的 組 裝 方 式 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 4 電 滲 析 在 工 業(yè) 中 的 應(yīng) 用電 滲 析 技 術(shù) 目 前 已 是 一 種 相 當(dāng) 成 熟 的 膜 分 離 技術(shù) ， 主 要 用 途 用 是 苦 咸 水 淡 化 、 生 產(chǎn) 飲 用 水 、濃 縮 海 水 制 鹽 、 從 體 系 中 脫 除 電 解 質(zhì) ， 還 可 用于 重 金 屬 污 水 處 理 ， 食 品 工 業(yè) 牛 乳 的 脫 鹽 、 果汁 的 去 酸 及 食 品 添 加 劑 的 制 備 以 及 制 取 維 生 素C等 。 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) （ 三 ） 超 濾1 超 濾 原 理超 濾 過(guò) 程 的 推 動(dòng) 力 是 膜 兩 側(cè) 的壓 力 差 。 當(dāng) 液 體 在 壓 力 差 的 推動(dòng) 力 下 流 過(guò) 膜 表 面 時(shí) ， 溶 液 叫直 徑 比 膜 孔 小 的 分 子 將 透 過(guò) 膜進(jìn) 入 低 壓 側(cè) ， 而 直 徑 比 座 孔 大的 分 子 則 被 截 留 下 來(lái) ， 透 過(guò) 膜的 液 體 稱(chēng) 為 透 過(guò) 液 ， 剩 余 的 液體 稱(chēng) 為 濃 縮 液 。 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 在 超 濾 過(guò) 程 中 ， 單 位 時(shí) 間 內(nèi) 通 過(guò) 膜 的 溶 液 體 積 稱(chēng) 為 膜通 量 。 由 于 膜 不 僅 本 身 具 有 阻 力 ， 而 且 在 超 濾 過(guò) 程 中 還會(huì) 因 濃 度 極 化 、 形 成 凝 膠 層 、 受 到 污 染 等 原 因 而 產(chǎn) 生 新的 阻 力 。 因 此 ， 隨 著 超 濾 過(guò) 程 的 進(jìn) 行 ， 膜 通 量 將 逐 漸 下降 。 超 濾 膜 的 孔 徑 為 (1 5) 10 8m， 膜 表 面 有 效 截 留 層 的厚 度 較 小 ， 一 般 僅 為 (1 100) 10 7m， 操 作 壓 力 差 一般 為 0.1 0.5MPa， 可 分 離 分 子 量 500以 上 的 大 分 子 和 膠體 微 粒 。 常 用 的 膜 材 料 有 醋 酸 纖 維 、 聚 砜 、 聚 丙 烯 腈 、聚 酰 胺 、 聚 偏 氟 乙 烯 等 。超 濾 可 有 效 出 去 水 中 的 微 粒 、 膠 體 、 細(xì) 菌 、 熱 原 質(zhì) 和各 種 有 機(jī) 物 ， 但 幾 乎 不 能 截 留 無(wú) 機(jī) 離 子 。 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 2 超 濾 操 作在 超 濾 過(guò) 程 中 ， 料 液 的 性 質(zhì) 和 操 作 條 件 對(duì) 膜 通 量 均 有 一 定 的 影響 。 為 提 高 膜 通 量 應(yīng) 采 取 適 當(dāng) 的 措 施 ， 盡 可 能 減 少 濃 差 極 化 和膜 污 染 等 所 產(chǎn) 生 的 阻 力 。（ 1） 料 液 流 速 提 高 料 液 流 速 ， 可 有 效 減 輕 膜 表 面 的 濃 差 極 化 。但 流 速 也 不 能 太 快 ， 否 則 會(huì) 產(chǎn) 生 過(guò) 大 的 壓 力 降 ， 并 加 速 膜 分 離性 能 的 衰 退 。（ 2） 操 作 壓 力 在 一 定 的 范 圍 內(nèi) ， 膜 通 量 隨 操 作 壓 力 的 增 加 而增 大 ， 但 當(dāng) 壓 力 增 加 至 某 一 臨 界 值 時(shí) ， 膜 通 量 將 趨 于 恒 定 。 此時(shí) 的 膜 通 量 稱(chēng) 為 臨 界 膜 通 量 。 一 般 情 況 下 ， 實(shí) 際 超 濾 操 作 可 維持 在 臨 界 膜 通 量 附 近 進(jìn) 行 。（ 3） 操 作 溫 度 溫 度 越 高 ， 料 液 粘 度 越 小 ， 擴(kuò) 散 系 數(shù) 則 越 大 。在 膜 允 許 的 溫 度 內(nèi) ， 可 采 用 相 對(duì) 高 的 操 作 溫 度 ， 以 提 高 膜 通 量 。 （ 4） 進(jìn) 料 濃 度 隨 著 超 濾 過(guò) 程 的 進(jìn) 行 ， 料 液 主 體 的 濃 度 逐 漸增 高 ， 粘 度 和 邊 界 層 厚 度 亦 相 應(yīng) 增 大 。 因 此 對(duì) 超 濾 過(guò) 程 中 料 液主 體 的 濃 度 應(yīng) 加 以 限 制 。 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 3 超 濾 過(guò) 程 的 工 藝 流 程 （ 1） 間 歇 操 作 閉 式 回 路 間 歇 操 作 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) （ 2） 連 續(xù) 式 操 作 多 級(jí) 連 續(xù) 式 操 作 流 程 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù)4.超 濾 的 應(yīng) 用 超 濾 的 技 術(shù) 應(yīng) 用 可 分 為 三 種 類(lèi) 型 ： 濃 縮 ； 小 分 子溶 質(zhì) 的 分 離 ； 大 分 子 溶 質(zhì) 的 分 級(jí) 。 絕 大 部 分 的 工 業(yè)應(yīng) 用 屬 于 濃 縮 這 個(gè) 方 面 ， 也 可 以 采 用 與 大 分 子 結(jié) 合或 復(fù) 合 的 辦 法 分 離 小 分 子 溶 質(zhì) 。 在 制 藥 工 業(yè) 中 ， 超濾 常 用 作 反 滲 透 、 電 滲 析 、 離 子 交 換 等 裝 置 的 前 處理 設(shè) 備 。 在 制 藥 生 產(chǎn) 中 經(jīng) 常 用 于 病 毒 及 病 毒 蛋 白 的精 制 。 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 第 三 節(jié) 冷 凍 技 術(shù) 一 、 制 冷 的 分 類(lèi) 1 按 制 冷 過(guò) 程 分 類(lèi) 蒸 氣 壓 縮 式 制 冷 、 吸 收 式 制 冷2 制 冷 程 度 分 類(lèi) 普 通 制 冷 、 深 度 制 冷 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 二 、 制 冷 基 本 原 理 （ 一 ） 制 冷 循 環(huán) 1 制 冷 原 理 制 冷 操 作 是 從 低 溫 物 料 中 取 出 熱 量 ， 并 將 此 熱 量 傳 給 高溫 物 體 的 過(guò) 程 。 根 據(jù) 熱 力 學(xué) 第 二 定 律 ， 這 種 傳 熱 過(guò) 程 不 可 能自 動(dòng) 進(jìn) 行 。 只 有 從 外 界 補(bǔ) 充 所 消 耗 的 能 量 ， 即 外 界 必 須 作 功 ，才 能 將 熱 量 從 低 溫 傳 到 高 溫 。制 冷 是 利 用 制 冷 劑 的 沸 點(diǎn) 隨 壓 力 變 化 的 特 性 ， 使 制 冷 劑 在低 壓 下 氣 化 吸 收 被 冷 物 質(zhì) 的 熱 量 降 低 其 溫 度 達(dá) 到 被 冷 物 質(zhì) 制冷 目 的 ， 氣 化 后 的 制 冷 劑 又 在 高 壓 下 冷 凝 成 液 態(tài) 。 如 此 循 環(huán)操 作 ， 借 助 制 冷 劑 在 狀 態(tài) 變 化 時(shí) 的 吸 熱 和 放 熱 過(guò) 程 ， 達(dá) 到 制冷 的 目 的 。 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 2 制 冷 循 環(huán) 冷 凍 循 環(huán) 1-壓 縮 機(jī) （ 又 稱(chēng) 冷 凍 機(jī) ） ； 2-冷 凝 器 ； 3-膨 脹 機(jī) ；4-蒸 發(fā) 器 ； 5-節(jié) 流 閥 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 理 想 制 冷 循 環(huán) ：由 可 逆 絕 熱 壓 縮 過(guò) 程 （ 壓 縮 機(jī) ） 、 等 壓 冷 凝 過(guò) 程 （ 冷 凝 器 ） 、可 逆 絕 熱 膨 脹 過(guò) 程 （ 膨 脹 機(jī) ） 、 等 壓 等 溫 蒸 發(fā) 過(guò) 程 （ 蒸 發(fā) 器 ）等 組 成 。實(shí) 際 制 冷 循 環(huán) 則 ： 在 壓 縮 機(jī) 中 絕 熱 壓 縮 等 壓 冷 卻 與 冷 凝 節(jié) 流 膨 脹 等 壓 等 溫 蒸 發(fā) 在 整 個(gè) 制 冷 循 環(huán) 過(guò) 程 中 ， 氨 作 為 工 作 介 質(zhì) （ 制 冷 劑 ） ， 完 成從 低 溫 的 冷 凍 物 質(zhì) 中 吸 取 熱 量 轉(zhuǎn) 交 給 高 溫 物 質(zhì) （ 冷 卻 水 ） 的 任務(wù) 。 制 冷 循 環(huán) 過(guò) 程 的 實(shí) 質(zhì) 是 由 壓 縮 機(jī) 作 功 ， 通 過(guò) 制 冷 劑 從 低 溫?zé)?源 取 出 熱 量 ， 送 到 高 溫 熱 源 。 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù)（ 二 ） 制 冷 系 數(shù) 制 冷 系 數(shù) 是 制 冷 劑 自 被 冷 物 料 所 取 出 的 熱 量與 所 消 耗 的 外 功 之 比 ， 以 表 示 。 = Q1 / N N = Q2 Q1式 中 Q1從 被 冷 物 料 中 取 出 的 熱 量 ， kJ； N 制 冷 循 環(huán) 中 所 消 耗 的 機(jī) 械 功 ， kJ； Q2傳 給 周 圍 介 質(zhì) 的 熱 量 ， kJ。制 冷 系 數(shù) 是 衡 量 制 冷 循 環(huán) 優(yōu) 劣 、 循 環(huán) 效 率 高 低 的 重 要 指 標(biāo) 。其 值 越 大 ， 表 明 外 加 機(jī) 械 功 被 利 用 的 程 度 越 高 ， 制 冷 循 環(huán)的 效 率 越 高 。 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 對(duì) 于 理 想 循 環(huán) 過(guò) 程 ， 制 冷 系 數(shù) 可 按 下 式 計(jì) 算 = T1 /（ T2 T1）（ 三 ） 操 作 溫 度 的 選 擇 制 冷 裝 置 在 操 作 運(yùn) 行 中 重 要 的 控 制 點(diǎn) 有 ： 蒸 發(fā) 溫 度 和 壓 力 、冷 凝 溫 度 和 壓 力 、 壓 縮 機(jī) 的 進(jìn) 出 口 溫 度 、 過(guò) 冷 溫 度 及 冷 卻 溫度 。1 蒸 發(fā) 溫 度制 冷 過(guò) 程 的 蒸 發(fā) 溫 度 是 指 制 冷 劑 在 蒸 發(fā) 器 中 的 沸 騰 溫 度 。 制冷 劑 的 蒸 發(fā) 溫 度 必 須 低 于 被 冷 物 料 要 求 達(dá) 到 的 最 低 溫 度 ， 使蒸 發(fā) 器 中 制 冷 劑 與 被 冷 物 料 之 間 有 一 定 的 溫 度 差 ， 以 保 證 傳熱 所 需 的 推 動(dòng) 力 。 結(jié) 合 生 產(chǎn) 實(shí) 際 ， 進(jìn) 行 經(jīng) 濟(jì) 核 算 ， 選 擇 適 宜 的 蒸 發(fā) 溫 度 。 蒸發(fā) 器 內(nèi) 溫 度 的 高 低 可 通 過(guò) 節(jié) 流 閥 開(kāi) 度 的 大 小 來(lái) 調(diào) 節(jié) ， 一 般 生產(chǎn) 上 取 蒸 發(fā) 溫 度 比 被 冷 物 料 所 要 求 的 溫 度 低 4 8K。 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù)2 冷 凝 溫 度 制 冷 過(guò) 程 的 冷 凝 溫 度 是 指 制 冷 劑 蒸 氣 在 冷 凝 器 中 的 凝 結(jié) 溫度 。影 響 冷 凝 溫 度 的 因 素 有 冷 卻 水 溫 度 、 冷 卻 水 流 量 、 冷 凝 器傳 熱 面 積 大 小 及 清 潔 度 。 通 常 取 制 冷 劑 的 冷 凝 溫 度 比 冷 卻水 高 8 10K。 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 3 操 作 溫 度 與 壓 縮 比 的 關(guān) 系壓 縮 比 是 壓 縮 機(jī) 出 口 壓 強(qiáng) p2與 入 口 壓 強(qiáng) p1的 比 值 。 氨 冷 凝 溫 度 、 蒸 發(fā) 溫 度 與 壓 縮 比 的 關(guān) 系 工 業(yè) 上 單 級(jí) 壓 縮 循 環(huán)壓 縮 比 不 超 過(guò) 6 8。提 高 制 冷 系 統(tǒng) 的 經(jīng) 濟(jì)性 ， 發(fā) 揮 較 大 的 效 益 。 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 4 制 冷 劑 的 過(guò) 冷 制 冷 劑 的 過(guò) 冷 就 是 在 進(jìn) 入 節(jié) 流 閥 之 前 將 液 態(tài) 制 冷劑 溫 度 降 低 ， 使 其 低 于 冷 凝 壓 力 下 所 對(duì) 應(yīng) 的 飽 和 溫度 ， 成 為 該 壓 力 下 的 過(guò) 冷 液 體 。通 常 取 制 冷 劑 的 過(guò) 冷 溫 度 比 冷 凝 溫 度 低 5K或 比 冷卻 水 進(jìn) 口 溫 度 高 3 5K。工 業(yè) 上 常 實(shí) 現(xiàn) 制 冷 劑 的 過(guò) 冷 的 措 施 ： 在 冷 凝 器 中 過(guò) 冷 用 過(guò) 冷 器 過(guò) 冷 用 直 接 蒸 發(fā) 的 過(guò) 冷 器 過(guò) 冷 回 熱 器 中 過(guò) 冷 在 中 間 冷 卻 器 中 過(guò) 冷 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 三 、 制 冷 能 力 1 制 冷 能 力 的 表 示制 冷 能 力 （ 制 冷 量 ） 是 制 冷 劑 在 單 位 時(shí) 間 內(nèi) 從 被 冷 物 料中 取 出 的 熱 量 ， 表 示 一 套 制 冷 循 環(huán) 裝 置 的 制 冷 效 應(yīng) ， 用符 號(hào) Q1表 示 ， 單 位 是 W或 kW。 單 位 質(zhì) 量 制 冷 劑 的 制 冷 能 力單 位 質(zhì) 量 制 冷 劑 的 制 冷 能 力 是 每 千 克 制 冷 劑 經(jīng) 過(guò) 蒸 發(fā) 器時(shí) ， 從 被 冷 物 料 中 取 出 的 熱 量 ， 用 符 號(hào) qw表 示 ， 單 位 為J/kg。 qw = Q1 / G = I1 I4式 中 G制 冷 劑 的 質(zhì) 量 流 量 或 循 環(huán) 量 ， kg/s； I 1制 冷 劑 離 開(kāi) 蒸 發(fā) 器 的 焓 ， J/kg； I4制 冷 劑 進(jìn) 入 蒸 發(fā) 器 的 焓 ， J/kg 。 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 單 位 體 積 制 冷 劑 的 制 冷 能 力單 位 體 積 制 冷 劑 的 制 冷 能 力 是 指 每 立 方 米 進(jìn) 入 壓 縮 機(jī) 的 制 冷劑 蒸 氣 從 被 冷 物 料 中 取 出 的 熱 量 ， 用 符 號(hào) qv表 示 ， 單 位 為 J/m3。 qv =Q1/V = qw 式 中 V進(jìn) 入 壓 縮 機(jī) 的 制 冷 劑 的 體 積 流 量 ， m3/s； 進(jìn) 入 壓 縮 機(jī) 的 制 冷 劑 蒸 氣 的 密 度 ， kg/m3。 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 2 標(biāo) 準(zhǔn) 制 冷 能 力 標(biāo) 準(zhǔn) 制 冷 能 力 標(biāo) 準(zhǔn) 制 冷 能 力 指 在 標(biāo) 準(zhǔn) 操 作 溫 度 下 的 制 冷 能 力 ， 用 符號(hào) Qs表 示 ， 單 位 為 W。 一 般 出 廠 的 冷 凍 機(jī) 所 標(biāo) 的 制 冷 能力 即 為 標(biāo) 準(zhǔn) 制 冷 能 力 。 實(shí) 際 與 標(biāo) 準(zhǔn) 制 冷 能 力 之 間 的 換 算 對(duì) 于 同 一 臺(tái) 冷 凍 機(jī) 實(shí) 際 與 標(biāo) 準(zhǔn) 制 冷 能 力 的 換 算 關(guān) 系 為 Qs = Q1sqvs /qv 式 中 Qs、 Q1分 別 為 標(biāo) 準(zhǔn) 、 實(shí) 際 制 冷 能 力 ， W； q vs、 qv分 別 為 標(biāo) 準(zhǔn) 、 實(shí) 際 單 位 體 積 制 冷 能 力 ，J/kg； s、 分 別 為 標(biāo) 準(zhǔn) 、 實(shí) 際 冷 凍 機(jī) 的 送 氣 系 數(shù) 。 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 提 高 制 冷 能 力 的 方 法降 低 制 冷 劑 的 冷 凝 溫 度 是 提 高 制 冷 能 力 最 有效 的 方 法 ， 而 降 低 冷 凝 溫 度 的 關(guān) 鍵 在 于 降 低冷 卻 水 的 溫 度 和 加 大 冷 卻 水 的 流 量 ， 保 持 冷凝 器 傳 熱 面 的 清 潔 。 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 四 、 制 冷 劑 與 載 冷 體 1 制 冷 劑制 冷 劑 是 制 冷 循 環(huán) 中 將 熱 量 從 低 溫 傳 向 高 溫 的 工 作介 質(zhì) ， 制 冷 劑 的 種 類(lèi) 和 性 質(zhì) 對(duì) 冷 凍 機(jī) 的 大 小 、 結(jié) 構(gòu) 、材 料 及 操 作 壓 力 等 有 重 要 的 影 響 。 因 此 應(yīng) 當(dāng) 根 據(jù) 具體 的 操 作 條 件 慎 重 選 用 適 宜 的 制 冷 劑 。（ 1） 制 冷 劑 應(yīng) 具 備 的 條 件 在 常 壓 下 的 沸 點(diǎn) 要 低 ， 且 低 于 蒸 發(fā) 溫 度 ， 這 是 首 要 條 件 。 化 學(xué) 性 質(zhì) 穩(wěn) 定 ， 在 工 作 壓 力 、 溫 度 范 圍 內(nèi) 不 燃 燒 、 不 爆 炸 、 高 溫 下 不分 解 ， 對(duì) 機(jī) 器 設(shè) 備 無(wú) 腐 蝕 作 用 ， 也 不 會(huì) 與 潤(rùn) 滑 油 起 化 學(xué) 變 化 。 在 蒸 發(fā) 溫 度 時(shí) 的 氣 化 潛 熱 應(yīng) 盡 可 能 大 ， 單 位 體 積 制 冷 能 力 要 大 ， 可 以縮 小 壓 縮 機(jī) 的 氣 缸 尺 寸 和 降 低 動(dòng) 力 消 耗 。 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 在 冷 凝 溫 度 時(shí) 的 飽 和 蒸 氣 壓 （ 冷 凝 壓 力 ） 不 宜 過(guò) 高 ， 這 樣可 以 降 低 壓 縮 機(jī) 的 壓 縮 比 和 功 率 消 耗 ， 并 避 免 冷 凝 器 和 管 路等 因 受 壓 過(guò) 高 而 使 結(jié) 構(gòu) 復(fù) 雜 化 。 在 蒸 發(fā) 溫 度 時(shí) 的 蒸 氣 壓 強(qiáng) （ 蒸 發(fā) 壓 力 ） 不 低 于 大 氣 壓 力 ，這 樣 可 以 防 止 空 氣 吸 入 ， 以 避 免 正 常 操 作 受 到 破 壞 。 臨 界 溫 度 要 高 ， 能 在 常 溫 下 液 化 ； 凝 固 點(diǎn) 要 低 ， 以 獲 得 較低 的 蒸 發(fā) 溫 度 。 制 冷 劑 的 粘 度 和 密 度 應(yīng) 盡 可 能 地 小 ， 減 少 其 在 系 統(tǒng) 中 流 動(dòng)時(shí) 的 阻 力 。 導(dǎo) 熱 系 數(shù) 要 大 ， 可 以 提 高 熱 交 換 器 的 傳 熱 系 數(shù) 。 無(wú) 毒 、 無(wú) 臭 不 危 害 人 體 健 康 ， 不 破 壞 生 態(tài) 環(huán) 境 。 價(jià) 格 低 廉 ， 易 于 獲 得 。 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) （ 2） 常 用 的 制 冷 劑 氨 二 氧 化 碳 氟 利 昂 碳 氫 化 合 物 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 2 載 冷 體 載 冷 體 是 用 來(lái) 將 制 冷 裝 置 的 蒸 發(fā) 器 中 所 產(chǎn) 生 的 冷 量傳 遞 給 被 冷 卻 物 體 的 媒 介 物 質(zhì) 或 中 間 介 質(zhì) 。（ 1） 載 冷 體 應(yīng) 具 備 的 條 件 冰 點(diǎn) 要 低 。 比 熱 容 大 ， 載 冷 量 也 大 。 密 度 小 ， 粘 度 小 。 化 學(xué) 穩(wěn) 定 性 好 ， 不 腐 蝕 設(shè) 備 和 管 道 ， 無(wú) 毒 無(wú) 臭 ， 無(wú) 爆炸 危 險(xiǎn) 性 。 導(dǎo) 熱 系 數(shù) 大 。 來(lái) 源 充 足 ， 價(jià) 格 便 宜 。 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) （ 2） 常 用 的 載 冷 體 水 鹽 水 溶 液 （ 冷 凍 鹽 水 ） 有 機(jī) 溶 液 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 五 、 壓 縮 蒸 汽 制 冷 設(shè) 備 1 壓 縮 機(jī)壓 縮 機(jī) 是 制 冷 循 環(huán) 系 統(tǒng) 的 心 臟 ， 起 著 吸 入 、 壓 縮 、 輸 送制 冷 劑 蒸 氣 的 作 用 ， 通 常 又 稱(chēng) 為 冷 凍 機(jī) 。在 工 業(yè) 上 采 用 的 冷 凍 機(jī) 有 往 復(fù) 式 和 離 心 式 兩 種 。2 冷 凝 器冷 凝 器 是 壓 縮 蒸 氣 制 冷 系 統(tǒng) 中 的 主 要 設(shè) 備 之 一 。 它 的 作用 是 將 壓 縮 機(jī) 排 出 的 高 溫 制 冷 劑 蒸 氣 冷 凝 成 為 冷 凝 壓 力下 的 飽 和 液 體 。 在 冷 凝 器 里 ， 制 冷 劑 蒸 氣 把 熱 量 傳 給 周?chē)?介 質(zhì) -水 或 空 氣 ， 因 此 冷 凝 器 是 一 個(gè) 熱 交 換 設(shè) 備 。冷 凝 器 按 冷 卻 介 質(zhì) 分 為 水 冷 冷 凝 器 和 氣 冷 冷 凝 器 ； 按 結(jié)構(gòu) 型 式 分 為 殼 管 式 、 套 管 式 、 蛇 管 式 等 冷 凝 器 。 第 六 章 其 它 單 元 操 作 技 術(shù) 化 工 單 元 操 作 技 術(shù) 3 節(jié) 流 閥節(jié) 流 閥 又 稱(chēng) 膨 脹 閥 ， 其 作 用 是 使 來(lái) 自 冷 凝 器 的 液 態(tài) 制 冷 劑 產(chǎn)生 節(jié) 流 效 應(yīng) ， 以 達(dá) 到 減 壓 降 溫 的 目 的 。 由 于 液 體 在 蒸 發(fā) 器 內(nèi)的 溫 度 隨 壓 力 的 減 小 而 降 低 ， 減 壓 后 的 制 冷 劑 便 可 在 較 低 的溫 度 下 氣 化 。節(jié) 流 裝 置 的 容 量 應(yīng) 與 系 統(tǒng) 的 主 體 部 件 相 匹 配 。 節(jié) 流 裝 置 有 多種 型 式 （ 手 動(dòng) 膨 脹 閥 、 毛 細(xì) 管 、 自 動(dòng) 膨 脹 閥 ） ， 通 常 根 據(jù) 制冷 系 統(tǒng) 的 特 點(diǎn) 和 選 用 的 制 冷 劑 種 類(lèi) 來(lái) 進(jìn) 行 選 擇 。