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热和物质传递过程
CHEN30005
Heat and Mass Transport Processes
学习目标
课程内容:
热和物质传递过程课程旨在扩展热传递的基本概念,从CHEN20009传递过程扩展到自然对流、强制对流和两相系统。传质概念扩展到非稳态传质和菲克第二定律,扩散系数和传质系数的预测。然后将这些基本概念应用于工艺和设备的设计,包括管壳式、气冷式和板式换热器、蒸发器系统、膜装置、二元蒸馏系统、气体吸收器和冷却塔。使用适当的模拟软件(如HYSYS)进行交换器和精馏塔设计方面的经验也将介绍。
热和物质传递过程课程将涵盖以下内容:
1、强制对流:使用热传递相关来预测系数。
2、热交换:总传热系数、污垢系数的概念,确定给定热负荷、热交换器设计所需的面积,使用HYSYS和ASPEN等模拟软件。
3、自由对流:格拉斯霍夫数等无量纲群的讨论和应用。
4、冷凝和沸腾:基本原理。蒸发,各种蒸发器类型及其优缺点(强制循环、膜式)。多效单效,前后馈电,沸点升高,机械再压缩,蒸发器能量平衡。
5、传质:非稳态传质和菲克第二定律,扩散系数的预测,质量传递的量纲分析和变化方程。
6、蒸馏:单级分离、平衡闪蒸、微分蒸馏,多级分离、操作线、回流,二元蒸馏、变回流比、最小回流、全回流、最佳回流、进料板位置、侧流、开放蒸汽,通过总效率和Murphree效率计算塔板效率,使用HYSYS等模拟软件。
7、气体吸收:基本传质机理,物料平衡、顺流和逆流,限制L/G比,多级吸收和吸收因数法,连续接触、传递单元、传递单元高度、传递单元数量的计算,加湿和冷却塔高度计算。
8、膜系统:微滤、超滤、纳滤和反渗透,气体分离系统,罗伯逊束缚,电渗析和渗透蒸发,膜选择。
学习成果:
完成课程学习后,学生应该能够:
1、应用传热原理解决传热问题,特别是那些涉及两相系统的问题。
2、定量评估热交换器和蒸发设备的性能。
3、应用传质原理解决传质问题和膜分离过程。
4、描述平衡阶段和连续接触器分析的概念,并将这些概念应用于简单的蒸馏和气体吸收问题。
5、定量评估简单、常规蒸馏、气体吸收、薄膜和冷却塔设备的性能。
6、使用模拟和电子表格软件进行热交换器、吸收设备、冷却塔和蒸馏塔的基本设计。
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