化工原理知識(shí)點(diǎn)總結(jié)整理

1、一、流體力學(xué)及其輸送1.單元操作：物理化學(xué)變化的單個(gè)操作過(guò)程，如過(guò)濾、蒸餾、萃取。2. 四個(gè)基本概念：物料衡算、能量衡算、平衡關(guān)系、過(guò)程速率。du/dy :速度梯度）。2000 過(guò)渡一40003. 牛頓粘性定律：F= 士 T A= 士卩Adu/dy , （F :剪應(yīng)力；A :面積；粘度；4. 兩種流動(dòng)形態(tài)：層流和湍流。流動(dòng)形態(tài)的判據(jù)雷諾數(shù)Re=du P /卩；層流一1/2。湍流。當(dāng)流體層流時(shí)，其平均速度是最大流速的5. 連續(xù)性方程： A1u1=A2u2 ;伯努力方程：gz+p/ p +1/2u2=C。沿程阻力：Hf= pf/ （管壁粗糙度）;6. 流體阻力=沿程阻力+局部阻力；范寧公式：沿程壓

2、降：pf=入I p u2/2d ,p g=入I u2/2dg（入：摩擦系數(shù)）;層流時(shí)入=64/Re，湍流時(shí)入=F（Re ,£ /d）,局部阻力hf= H u2/2g , （ E：局部阻力系數(shù)，情況不同計(jì)算方法不同）7. 流量計(jì)：變壓頭流量計(jì) （測(cè)速管、孔板流量計(jì)、文丘里流量計(jì)）；變截面流量計(jì)?？装辶髁坑?jì)的 特點(diǎn)；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，安裝方便，得到廣泛的使用。其不足之處在于局部阻力較大，孔口 邊緣容易被流體腐蝕或磨損，因此要定期進(jìn)行校正，同時(shí)流量較小時(shí)難以測(cè)定。轉(zhuǎn)子流量計(jì)的特點(diǎn)一一恒壓差、變截面。:考慮流動(dòng)阻力所：考慮流量泄漏所造成的能量損失；水力效率8.離心泵主要參數(shù)：流量、壓頭、效

3、率（容積效率 Hv :考慮軸承、密封填料和輪盤(pán)的摩擦損失。）、軸功率；工作點(diǎn)（提供與所需水頭一致）造成的能量損失；機(jī)械效率；安 m裝高度（氣蝕現(xiàn)象，氣蝕余量）；泵的型號(hào)（泵口直 徑和揚(yáng)程）；氣體輸送機(jī)械：通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、真空泵。9.常溫下水的密度 1000kg/m3,標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣密度 1.29 kg/m31atm =101325 Pa=101.3k Pa=0.1013 MP a=10.33mH2O=760mmHg表壓=絕壓-大氣壓真空度 =大氣壓絕壓=表壓（1 ）被測(cè)流體的壓力> 大氣壓（2 ）被測(cè)流體的壓力< 大氣壓10.管路總阻力損失的計(jì)算I III 222UUUIe

4、eh' h h一.fff2dd22d葉輪、泵殼（蝸殼形）和： 軸封裝置 11.離心泵的構(gòu)件 離心泵的葉輪閉式效率最高，適用于輸送潔凈的液體。半閉式和開(kāi)式效率較低，常用于輸送漿料或懸浮液。氣縛現(xiàn)象：貯槽內(nèi)的液體沒(méi)有吸入泵內(nèi)。汽蝕現(xiàn)象：泵的安裝位置太高，葉輪中各處壓強(qiáng)高于被輸送液體的飽和蒸汽壓。原因（安裝高度太高被輸送流體的溫度太高，液體蒸汽壓過(guò)高；吸入管路阻力或壓頭損失太高）各種泵：輸送酸、堿及濃氨水等腐蝕性液體耐腐蝕泵：12.往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié) 1?（）正位移泵流量只與泵的幾何尺寸和轉(zhuǎn)速有關(guān)， 與管路特性無(wú)關(guān)，壓頭與流量無(wú)關(guān)，受管路的承壓能力所限制，這種特？性稱(chēng)為正位移性，這種泵稱(chēng)為正位

5、移泵。？往復(fù)泵是正位移泵之一。正位移泵不能采用岀口閥門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)流量，否則流量急劇上升，導(dǎo)致示損壞。（2）往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié) ？所示，采用旁路閥調(diào)節(jié)主管流量，但泵的流量是不變的。第一，旁路調(diào)節(jié)，如圖？2-28第二，改變曲柄轉(zhuǎn)速和活塞行程。使用變速電機(jī)或變速裝置改變曲柄轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)節(jié)流量，使用蒸汽機(jī)則更為 方便。改變活塞行程則不方便。13.流體輸送機(jī)械分類(lèi)離心泵特性曲線(xiàn)：14.1Hqv 管路 h e1 A H qv泵qvqv qvP OzA_ g離心泵的工作2-10 圖15.流體輸送機(jī)械特點(diǎn)：速度式流體輸送機(jī)器的特點(diǎn)？由于速度式流體輸送機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，摩擦損失小，適合高速旋轉(zhuǎn)，所以速度式流體輸送機(jī)械

6、轉(zhuǎn)速高、流（1）?量大、功率大。運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠，排氣穩(wěn)定、均勻，一般可連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)13年而不需要停機(jī)檢修。？（2）速度式流體輸送機(jī)械的零部件少，結(jié)構(gòu)緊湊。？ （3）由于單級(jí)壓力比不高，故不適合在太小的流量或較高 的壓力（70MPa）下工作。？（4）2.容積式流體輸送機(jī)械的特點(diǎn) ？因此機(jī)械轉(zhuǎn)速改變對(duì)工作腔容積變化規(guī)律不發(fā)工作腔的容積變化規(guī)律也就確定了，（1）運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的尺寸確定后，？生直接的影響，故機(jī)械工作的穩(wěn)定性較好。（2）流體的吸入和排岀是靠工作腔容積變化，與流體性質(zhì)關(guān)系不大，故容易達(dá)到較高的壓力。？此外,容積式機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易于損壞的零件多。而且往復(fù)質(zhì)量的慣性力限制了機(jī)械轉(zhuǎn)速的提高。流體吸入（3）

7、？16.流體體積隨壓力變化而改變的性質(zhì)稱(chēng)和排岀是間歇的，容易引起液柱及管道的振動(dòng)。 為壓縮性。二、非均相機(jī)械分離，H/v=L/u ;重力沉降（沉降室，P （P P顆粒與流體密度差，流體粘度）顆粒的沉降：1.層流沉降速度 Vt=（ P p-p ）gdp2/18卩，o；離心沉降（旋風(fēng)分離器）多層；增稠 器，以得到稠漿為目的的沉淀）；分類(lèi)：壓濾、離心過(guò)濾，間歇、連續(xù)；濾速的康）過(guò)濾：深層過(guò)濾和濾餅過(guò)濾（常用，助濾劑增加濾餅剛性和空隙率2.:層厚）o （££ ）2,:濾餅空隙率；a：顆粒比表面積；L采尼方程：u=（ p/L卩）£ 3/5a2（1 -耐腐蝕、.過(guò)濾介質(zhì)：過(guò)濾

8、過(guò)程所用的多孔性介 質(zhì)稱(chēng)為過(guò)濾介質(zhì)，過(guò)濾介質(zhì)應(yīng)具有下列特性：多孔性、孔徑大小適宜、3耐熱并具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。濾餅受壓變形，又若濾餅可壓縮，隨著過(guò)濾進(jìn)行，4.助濾劑：若濾漿中所含固體顆粒很小， 或者所形成的濾餅孔道很小，都使過(guò)濾阻力很大而導(dǎo)致過(guò)濾困難。可采用助濾劑以改善濾餅的結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)其剛性。常用的助濾劑有：硅藻土、纖維粉末、活性炭、石棉等 Kdqp2 5.過(guò)濾速率基本方程 u K«1 ）q（q d2 r恒速過(guò)濾，恒壓過(guò)濾e222 KA 2Kq2 qq VVV ee,便于用耐過(guò)濾設(shè)備：板框壓濾機(jī)（間歇操作，構(gòu)造簡(jiǎn)單，過(guò)濾面積大而占地省，過(guò)濾壓力高（可達(dá)1.5MPa左右）6.腐蝕性材料

9、制造，便于洗滌。它的缺點(diǎn)是裝卸、清洗勞動(dòng)強(qiáng)度較大。、葉濾機(jī)（葉濾機(jī)也是間歇操作設(shè)備，具有過(guò)濾推動(dòng)力大、單位地面 所容納的過(guò)濾面積大、濾餅洗滌較充分等優(yōu)點(diǎn)。）其生產(chǎn)能力比板框壓濾機(jī)大，而且機(jī)械化程度高，勞動(dòng)力較省， 密閉過(guò)濾， 操作環(huán)境較好。 其缺點(diǎn)是構(gòu)造較復(fù)雜、 造 ）價(jià)較高。、廂式壓濾機(jī)、 轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)（操作連續(xù)、自動(dòng)）單個(gè)顆粒在流體中的沉降過(guò)程稱(chēng)。干擾沉降：若顆粒數(shù)量較 多，相互間距離較近，則顆粒沉降時(shí)相互間會(huì):自由沉降 7. 干擾，稱(chēng)為干擾沉降。 2（1） u1 小于顆粒8. 影響因素：當(dāng)顆粒濃度增加，沉降速度減少。容器的壁和底面，沉降速度減少。非球形的沉降 速度小于球形顆粒的沉降速度

10、。9. 流態(tài)化是一種使固體顆粒通過(guò)與流體接觸而轉(zhuǎn)變成類(lèi)似于流體狀態(tài)的操作。分三個(gè)階段： 固定床階段：流體通過(guò)顆粒床層的表觀速度 u 較低，使顆粒空隙中流體的真實(shí)速度的沉降速度ut，則顆?；旧媳３朱o止不動(dòng)，顆粒層為固定床。流化床階段：在一定的表觀速度下， 顆粒床層膨脹到一定程度后將不再膨脹， 此時(shí)顆粒懸浮于流體中， 床層有一個(gè)明顯的上界 面，與沸騰水的表面相似，這種床層稱(chēng)為流化床。 （散式流態(tài)化，聚式流態(tài)化） 。 （3） 顆粒輸送階 段：如果繼續(xù)提高流體的表觀速度U，使真實(shí)速度u1大于顆粒的沉降速度 ut，則顆粒將被氣流所帶走，此時(shí)床層上界面消失，這種狀態(tài)稱(chēng)為氣力輸送。系統(tǒng)封閉，避免物料飛揚(yáng)，

11、減少物料損失，改善勞動(dòng)條件。 輸送管路不限制，即使在無(wú)法鋪設(shè)道路或安裝輸送機(jī)械的地方，使用氣力輸送更加方便。 設(shè)備緊湊，易于實(shí)現(xiàn)連續(xù)化、自動(dòng)化操作，便于同連續(xù)化工生產(chǎn)相銜接。 在氣力輸送過(guò)程中可同時(shí)進(jìn)行粉料的干燥、粉碎、冷卻、加料等操作。10. 氣力輸送的優(yōu)點(diǎn)（1 ）（2）（3）（4） 三、傳熱1. 傳熱方式：熱傳導(dǎo) （傅立葉定律 ）、對(duì)流傳熱 （ 牛頓冷卻定律 ） 、輻射傳熱 （四次方定律 ）；熱交換方式：間壁式傳熱、混合式傳熱、蓄熱體傳熱（對(duì)蓄熱體的周期性加熱、冷卻）。：溫度梯度 ）；2. 傅立葉定律：dQ=-入dA，（Q:熱傳導(dǎo)速率；A :等溫面積；入：比例系數(shù)； 入與溫度的關(guān)系：入=入

12、0（1+at），（a：溫度系數(shù)）。3. 不同情況下的熱傳導(dǎo)：?jiǎn)螌悠奖冢篞=（t1-t2）/b/（CmA）=溫差/熱阻，（b:壁厚；Cm=（入1-入2）/2）；多層平壁：Q=（t1 -tn+1）/ bi /（入 iA）;單層圓筒：Q=（t1 -t2）/b/（入 Am），（A :圓筒側(cè)面積，C=（A2-A1）/ln（A2/A1）；多層圓筒：Q=2 n L（t1 -t n+1）/ 1/ 入 i ln（ri+1/ri）。4. 對(duì)流傳熱類(lèi)型： 強(qiáng)制對(duì)流傳熱 （外加機(jī)械能 ）、自然對(duì)流傳熱、 （溫差導(dǎo)致 ）、蒸汽冷凝傳熱 （冷壁）、液體沸騰傳熱（熱壁），前兩者無(wú)相變，后兩者有相變；牛頓冷卻定律：dQ=hd

13、A t，（A t>0； h :傳熱系數(shù) ）。5. 吸收率A+反射率R+透射率D=1 ;黑體A=1，鏡體R=1，透熱體D=1，灰體A+R=1 ；總輻射能E=E入d入，（E入：?jiǎn)紊椛淠埽蝗耄翰ㄩL(zhǎng) ）；四次方定律：E=C（T/100）4= £ C0（T/100）4，（C :灰體輻射常數(shù)；C0:黑體輻射常數(shù)；e =C/C0 :發(fā)射率或黑度 ）；兩物體輻射傳熱：Q1-2=C1-2$ A（T 1/100）4 -（T2/100）4，g:角系數(shù)；A :輻射面積；C1 -2=1/（1/C1）+（1/C2） -（1/C0）。6. 總傳熱速率方程：dQ=KmdA，（dQ :微元傳熱速率；Km :總

14、傳熱系數(shù)；A:傳熱面積）； 1/K=1/h1+bA1/入Am+A1/h2A2 ，（h1，h2:熱、冷流體表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)7. 換熱器：夾套換熱器、蛇管式換熱器、套管式換熱器、列管式換熱器。8. （1）強(qiáng)化傳熱為了使物料滿(mǎn)足所要求的操作溫度進(jìn)行的加熱或冷卻，希望熱量以所期望的 速率進(jìn)行傳遞；（2）削弱傳熱 ：為了使物料或設(shè)備減少熱量散失，而對(duì)管道或設(shè)備進(jìn)行保溫或保冷。9. 熱傳導(dǎo) 物體各部分之間不發(fā)生相對(duì)位移時(shí)，依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的熱量傳遞稱(chēng)為熱傳導(dǎo)，又稱(chēng)導(dǎo)熱。10.對(duì)流傳熱：對(duì)流僅發(fā)生于流體中，它是指由于流體的宏觀運(yùn)動(dòng)使流體各部分之間發(fā)生相對(duì)位 移而導(dǎo)致的熱量傳遞過(guò)程

15、內(nèi)部流動(dòng)強(qiáng)制對(duì)流傳熱外部流動(dòng)大空間自然對(duì)流自然對(duì)流傳熱無(wú)相變有限空間自然對(duì)流混合對(duì)流傳熱11.對(duì)流傳熱大容器沸騰沸騰傳熱管內(nèi)沸騰有相變管外冷凝冷凝傳熱 管內(nèi)冷凝12. 傳熱的基本方式：(1)熱傳導(dǎo)(13. 影響冷凝傳熱的因素和冷凝傳熱的強(qiáng)化 溫差：液膜層流流動(dòng)時(shí)，t=ts tW-, 不凝氣可使 -60%)，所以應(yīng)該定期排放 u- -，-;反向時(shí)U- 蒸汽與液膜逆向流動(dòng)使 以減少冷凝液膜的厚度并14. 導(dǎo)熱系數(shù)的物理意義：2)對(duì)流傳熱一熱對(duì)流 流體物性：-不凝氣體：不凝氣體的存在會(huì)導(dǎo)致一一'蒸汽流速與流向(u>10m/s):蒸汽與液膜同向時(shí)U-時(shí)-(無(wú)論方向)。因此蒸汽進(jìn)口一般設(shè)在

16、換熱器上部，以避免 冷凝面的形狀和位置: 水平管束：可采用錯(cuò)列。單位時(shí)間通過(guò)單位面積的熱量。(3)輻射傳熱冷凝液-、-、;潛熱r- f -(1%一。蒸汽過(guò)熱：包括冷卻和冷凝兩個(gè)過(guò)程。 作為目的。垂直板或管：可開(kāi)縱向溝槽； 表示溫度梯度為1K/m 或 1C /m 時(shí),即：?jiǎn)挝粶囟忍荻认?1kt)為固體在0C時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù),k為溫度系數(shù)，1/ °C大多數(shù)金屬材料為負(fù)值，對(duì)大多的熱通量。15.在物體邊界上，傳熱邊界條件可分為以下三類(lèi)：界條件；(2)已知物體邊界壁面的熱通量值，稱(chēng)為第二類(lèi)邊界條件；已知物體壁面處的對(duì)流傳熱 條件，稱(chēng)為第三類(lèi)邊界條件。L16.準(zhǔn)數(shù)的定義與物理意義：流傳熱與厚度為

17、L的流體層內(nèi)的熱傳導(dǎo)之比。 它反映了固體壁面處的無(wú)因次溫度梯度的大小。 表示流體的粘性力起控制作用，抑制流層的擾 諾數(shù)的增大，流體中流體微團(tuán)的擾動(dòng)加劇，00數(shù)非金屬固體材料為正值。(1)已知物體邊界壁面的溫度，稱(chēng)為第一類(lèi)邊努塞爾準(zhǔn)數(shù)(Nusselt)，Nu :對(duì)努塞爾數(shù)越大，對(duì)流傳熱的傳熱強(qiáng)度也越大。uLuL慣性力與粘性力之比。雷諾數(shù)小，Reynold )，. 動(dòng)，隨著雷對(duì)流傳熱系數(shù)增大。Re :雷諾準(zhǔn)數(shù)(壁面處的溫度梯度增大，動(dòng)量擴(kuò)散與熱量擴(kuò)散之比。它表征了流體的動(dòng)量傳遞能力與熱量傳遞能力的 普朗特準(zhǔn)數(shù)(Prandtl )，a格拉曉夫準(zhǔn)數(shù)(Grashof)， Gr : 浮升力與粘性力之比。它

18、反映了由于流體中溫度差引起密度差所導(dǎo)致的浮升力對(duì)對(duì)流傳熱的影響。 用與強(qiáng)制對(duì)流中雷諾數(shù)的作用相當(dāng)。Pr :它在自然對(duì)流中的作17. 蒸汽與低于飽和溫度的壁面接觸時(shí)有膜狀冷凝和珠狀冷凝兩種18. 影響沸騰傳熱的因素及強(qiáng)化途徑：液體的性質(zhì)： 溫差： 操作壓強(qiáng)： 加熱面:19. 輻射：物體通過(guò)電磁波來(lái)傳遞能量的過(guò)程。熱輻射：物體由于熱的原因以電磁波的形式向外 發(fā)射能量的過(guò)程。20.熱輻射=反射+吸收+穿透(黑體，白體，透熱體，灰體)溫度下物體與黑體輻射能力之比。僅與自身特性有關(guān)。E21.物體的黑度：指同.ETo 22.斯蒂芬一波爾茨曼定律44 )E CT( 323 0o0 tgL tLgEE100

19、:克?；舴蚨?5.67 X0黑體輻射常數(shù)，10-8W/(m2 .K4) ;1 )Tf( E黑體輻射系數(shù)，C0 發(fā)岀的輻射能上的由表面 表面A 23.氣體的熱輻射具有以下兩個(gè)主要特點(diǎn)： 氣體的輻射和吸收對(duì)波長(zhǎng)具有強(qiáng)烈的選擇性(21=5.67W/(m2 .K4)A落到表面A角系數(shù)ij ij發(fā)岀的總輻射能由i )氣體的輻射和吸收是在整個(gè)容積內(nèi)進(jìn)行1)()熱量以熱傳導(dǎo)方式由間壁的熱側(cè)面?zhèn)鞯嚼鋫?cè)24.傳熱三步：b 22面；2 (1)熱流體以對(duì)流傳熱方式將熱量傳給固體壁面;(3)冷流體以對(duì)流傳熱方式將間壁傳來(lái)的熱量帶走。熱量衡算方程反映了冷、熱流體在傳熱過(guò)程中溫度變化的相互關(guān)系。根據(jù)能量守恒原理，在傳熱

20、過(guò)程中，若忽略25.熱損失，單位時(shí)間內(nèi)熱流體放岀的熱量等于冷流體所吸收的熱量。）H H m（HH）m（Q熱量衡算方程1hch1ch22c 26.傳熱過(guò)程的平均溫差計(jì)算：恒溫差傳熱，變溫差傳熱按照冷、熱流體之間的相對(duì)流動(dòng)方向，流體之間作垂直交叉的流動(dòng)，稱(chēng)為錯(cuò)流；如一流體只沿一個(gè)方向流動(dòng)，另27. 一流體反復(fù)地折流，使兩側(cè)流體間并流和逆流交替岀現(xiàn)，這種情況稱(chēng)為簡(jiǎn)單折流。動(dòng)排布型式的比較：進(jìn)岀口溫度條件相同時(shí)，逆流的平均溫差最大，并流的平均溫差最小， 其他的流動(dòng)28 .排布型式，其平均溫差介于兩者之間。在實(shí)際的換熱器中應(yīng)盡量采用逆流流動(dòng)， 而避免并流流動(dòng)。 但是在一些特殊場(chǎng)合下仍采用并流流動(dòng)， 流和

21、其他復(fù)雜流動(dòng)的目的是為了提高傳熱系數(shù)，然而其代 的定義為實(shí)際傳熱速率 Q與理論上可能的最大傳熱速率之比以滿(mǎn)足特定的生產(chǎn)工藝需要。Q價(jià)是減小了平均傳熱溫差。 e29.換熱器傳熱效率 maxmax而 不同流 對(duì)于采用折Q Q四、質(zhì)量傳遞基礎(chǔ)質(zhì)量傳遞（簡(jiǎn)稱(chēng)傳質(zhì)）是指物質(zhì)從一處向另一處轉(zhuǎn)移，包括相內(nèi)傳質(zhì)和相際 傳質(zhì)兩類(lèi)，前者發(fā)生在同一個(gè)相內(nèi)，后者1.4 則涉及不同的兩相。2. （ 1 ）氣（汽）液系統(tǒng)：吸收：混合氣體中可溶組分由氣相傳遞到液相溶劑中的過(guò)程。解吸： 為吸收的逆過(guò)程。（減）濕：濕分由液相（氣相）向氣相（液蒸餾：不同物質(zhì)在氣液兩相間的相互轉(zhuǎn)移。氣體增 相）轉(zhuǎn)移。（2）液-液系統(tǒng)：萃取：溶質(zhì)由

22、一液相轉(zhuǎn)入另一液相。這是在液體混合物中加入另一不相溶的液 相物質(zhì)，使原混合物組分在兩液相中重新分配的過(guò)程。（3 ）氣（汽）-液系統(tǒng)：吸收：混合氣體中可溶組分由氣相傳遞到液相溶劑中的過(guò)程。解吸： 為吸收的逆過(guò)程。（減）濕：濕分由液相（氣相）向氣相（液蒸餾：不同物質(zhì)在氣液兩相間的相互轉(zhuǎn)移。氣體增 相）轉(zhuǎn)移。（4）氣-固系統(tǒng)：干燥：加入熱量使液體氣化，從固體的表面或內(nèi)部轉(zhuǎn)入氣相。吸附：物質(zhì)由 氣相趨附于固體表面（主要是多孔性固體的內(nèi)表面），吸附平衡是過(guò)程進(jìn)行的極限。3. 費(fèi)可定律：實(shí)驗(yàn)表明，在二元混合物（A+B ）中，組分的擴(kuò)散通量與其濃度梯度成正比，這個(gè) 關(guān)系稱(chēng)為費(fèi)克（Fick）定律。對(duì)流傳 間的

23、質(zhì)量傳遞，是相際傳質(zhì)的基礎(chǔ)。傳質(zhì)過(guò)程應(yīng)用的設(shè)備有多種類(lèi)型，其包括增大相界面6.面積和增強(qiáng)湍動(dòng)7.板式塔：有害因素：空間上的反向流動(dòng)：合理選擇塔板孔徑和開(kāi)口率造成適宜1塔板壓降：塔板上4. 化學(xué)反應(yīng)可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是在整個(gè)相內(nèi)均勻發(fā)生的反應(yīng)，稱(chēng)為均相反應(yīng)；另一類(lèi)則是局限在 某個(gè)特定區(qū)域內(nèi)的反應(yīng)，它可以是在相的內(nèi)部，也可以在邊界上，稱(chēng)為非均相反應(yīng)。質(zhì)通常指運(yùn)動(dòng)流體與固體壁面 （或兩股直接接觸的流體之間） 一般情5.況下，傳質(zhì)設(shè)備中流體的流動(dòng)形態(tài)多為湍流。主要功能是給傳質(zhì)的兩相（或多相）提供良好的接觸機(jī)會(huì)， 強(qiáng)度，主要有填料塔和板式塔。；空間上的不均勻流 泡沫夾帶（增大板間距）、氣泡夾帶（增大降液管

24、長(zhǎng)度）氣液接觸狀態(tài)2設(shè)置傾斜的進(jìn)氣裝置動(dòng)：氣體，液體。如何提高效率： 下對(duì)應(yīng)位置的壓力差 （新型：泡罩塔板、浮閥塔板、篩孔塔板、舌型塔板、網(wǎng)型塔板、垂直塔板）8. 填料塔：主要特性數(shù)據(jù)：比表面積、孔隙率、添填料的幾何形狀（拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、矩鞍型填 料、階梯環(huán)添料）填料 9.填料塔操作范圍小， 對(duì)液體負(fù)荷變化敏感；不易處理易聚合或含有固體 懸浮物的物料；反應(yīng)過(guò)程中需要冷卻時(shí)，塔復(fù)雜，有側(cè)線(xiàn)岀料時(shí)，填料塔不如板式塔方便；板式 塔設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便安全；填料塔小時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低；易起泡物系、腐蝕性物系、熱敏性物系，填料塔更合適；填料塔壓降比板式塔小，真空操作方便。五、氣體吸收混合吸收是將氣體混合物與適當(dāng)?shù)囊?/p>

25、體接觸，利用個(gè)組。分在液體中溶解度的差 異而使氣體中不同組分分離的操作。1.氣體中，能夠溶解于液體中的組分稱(chēng)為吸收質(zhì)或溶質(zhì)；不能溶解的組分稱(chēng)為惰性氣體； 吸收操作所用的溶劑稱(chēng)為吸收 (分物理吸收煤氣脫苯， 化學(xué)吸 收二劑；溶有溶質(zhì)的溶液稱(chēng)為吸收液或簡(jiǎn)稱(chēng)溶液；派出的氣體稱(chēng)為吸收尾氣。氧化碳碳酸鉀)吸收操作是氣體混合物的主要分離方法，化工生產(chǎn)。中它有以下幾種具體的應(yīng)用：1 .化工 產(chǎn)品2 .分離氣體混合物2. 5 .生化工程。一個(gè)完整地吸收分離過(guò)程原料氣的凈化和尾氣、廢氣的凈化)3.從氣體中回收有用組分4.氣體凈化(一般包括吸收和解吸兩部分。)溶質(zhì)在溶劑中)溶劑對(duì)其他組分的溶解度要小(3(1 )溶

26、劑應(yīng)對(duì)氣體中被分離組分有較大溶解度；(23.溶劑的選擇：)溶劑有較低的粘)溶劑有較好的化學(xué)穩(wěn)定性( 6 的溶解度對(duì)溫度變化敏感(4)容積蒸汽壓低，減少回收時(shí)的損失( 5：進(jìn)塔和出 y2100%， (y1 ，)溶劑價(jià)廉，無(wú)腐蝕性、無(wú)毒不易燃。吸收 率7n =(mA除/mA進(jìn))X 100%宀(y1 -y2)/y1 乂度(。塔混合氣中 A的摩爾分?jǐn)?shù))：液相中溶質(zhì) p*A=ExA , (xA):溶解度；H :溶解度系數(shù)；pA :氣相分壓；c*A=HpA4 .稀溶液中亨利定律：， (c*A ) O, ( P s, Ms :純?nèi)軇┟芏群拖鄬?duì)分子質(zhì)量；：亨利系數(shù)摩爾分?jǐn)?shù)；E) ； y*=mx ,(平衡常數(shù)m

27、=E/p)E= p s/HMs在擴(kuò)散方向 AB中的擴(kuò)散系數(shù)；dcA/dz :組分DAB5.費(fèi)克定律：jA=-DABdcA/dz , (jA ：擴(kuò)散速率； ：組分 A 在組分 ； z 上的濃度梯度 )pB,m= , (p/pB,m ：漂流因子, NA= 等分子 擴(kuò)散速率： jA=D(pA,1 -pA,2)/RTz ；單向擴(kuò)散： NA=D(pA,1 -pA,2)p/RTz pB,mNA=D(cA,1 -cA,2)c/zcB,m o (pB,2 -pB,1)/ln(pB,2/pB,1)，即對(duì)數(shù)平均值)；同理，：任 x:液相摩爾 流量；，y(qn(V)6.吸收塔操作線(xiàn)方程：qn(L)/qn(V)=(y

28、1 -y2)/(x1 -x2),:二元混合氣摩爾流量；qn(L)； 意一截面液氣相摩爾流量 ；最小液氣比 qn(L)/qn(V)min=(y1 -y2)/(x*1 -x2),qn(L)/qn(V)= (1.1 2.0) qn(L)/qn(V)min ：塔截：傳質(zhì)系數(shù)； ，低濃度時(shí)填料塔高度 h=qn(V) dy/(y -y*)/KyaS=qn(L) dx/(x* -x)/KxaS=NOGHOG=NOLHOL(KS 5面積；a：?jiǎn)挝惑w積填料有效接觸面積；NOG= dy/(y -y*):氣相總傳質(zhì)單元數(shù)；HOG =qn(V)/KyaS :氣相總傳質(zhì)單元高度 )； 相平衡線(xiàn)為直線(xiàn)時(shí)： NOG=ln(

29、1 -S')(y1-mx2)/(y2-mx2)+S'/(1 -S')，NOL=ln(1 -A)(y1 -mx2)/(y2 -mx2)+A/(1 -A),(吸收因數(shù)： A=1/S'= qm(V)/mqm(V)。7. 填料塔： 液體上進(jìn)下出， 氣體下進(jìn)上出， 其中設(shè)有液體在分布器， 可使其均勻分布于填料表面， 塔頂可按轉(zhuǎn)除末器。 填料塔是一種應(yīng)用廣泛的氣液兩相接觸并進(jìn)行傳熱、 傳質(zhì)的塔設(shè)備， 可用于 吸收(解吸) 、精餾和萃取等分離過(guò)程。填料塔不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且具有阻力小和便于用耐腐蝕 材料制造等優(yōu)點(diǎn)， 尤其適用于塔直徑較小地情形及處理有腐蝕性的物料或要求壓強(qiáng)較小的

30、真空蒸 餾系統(tǒng)，此外，對(duì)于某些液氣比較大的蒸餾或吸收操作，也宜采用填料塔。(氣液逆流流動(dòng)，增n ；4 堆加傳質(zhì)推動(dòng)力) 表征填料特性的主要參數(shù)有： 1 比表面積； 2 空隙度； 3 單位堆體積內(nèi)的填料數(shù)目 積密度； 5 干填料因子及填料因子；6 機(jī)械強(qiáng)度及化學(xué)穩(wěn)定性 8.六、蒸餾(閃蒸 )、精；壓力：(精餾 )，常用精餾塔。精餾，1. 蒸餾分類(lèi)：操作方式：連續(xù)蒸餾、間歇蒸餾；對(duì)分離的要求：簡(jiǎn)單蒸餾、平衡蒸餾 餾、特殊精餾(精餾還包括水蒸氣精餾、間歇精餾、恒沸精餾、萃取精餾、反應(yīng)精餾) 常壓蒸餾、加壓蒸餾、減壓蒸餾；組分：雙組分蒸餾和多組分蒸餾 加壓提高蒸汽冷凝溫度，降壓降低沸點(diǎn)溫度。2. 雙組

31、分溶液氣液相平衡：液態(tài)泡點(diǎn)方程：xA=p -pB(t)/pA(t) -pB(t) ， (xA ：液態(tài)組分 A 的摩爾分?jǐn)?shù)； p (t) ：壓強(qiáng)關(guān)于溫度的函數(shù) )；氣態(tài)露點(diǎn)方程：yA=pA/p=pA(t)/pX p-pB(t)/pA(t) -pB(t);平衡常數(shù) KA=yA/xA，理想溶液： KA=p °A/p ，即組分飽和蒸氣壓和總壓之比；揮發(fā)度：U A=pA/xA ,相對(duì)揮發(fā)度：a AB= u A/ u B ,最終可導(dǎo)岀氣液平衡方程： y a x/1+(a -1)x; 氣液平衡相圖：p-x圖(等溫)、t-x(y)圖(等壓)、x-y圖。)；平衡3. 平衡蒸餾：qn(F), xF加熱至

32、泡點(diǎn)以上tF，減壓氣化，溫度達(dá)到平衡溫度te,兩相平衡qn(D), yD 和 qn(W) ， xW ； 物料衡算： yD=qxW/(q -1)-xF/(q-1), (液化率： q=qn(W)/qn(F) ； 熱量衡算：tF=te+(1 -q) Y /Cp,m , (Cp,m :原液的摩爾定壓熱容；丫：原液的摩爾氣化潛熱 關(guān)系： yD=a xW/1+(a-1)xW。4. 簡(jiǎn)單蒸餾：持續(xù)加熱至釜液組成和餾岀液組成達(dá)到規(guī)定時(shí)停止； 關(guān)系式： lnn(F)/n(W)= ln(xF/xW) -a ln(1 -xF)/(1 -xW)/( a -1)； 總物料衡算： n(F)=n(W)+n(D) ；易揮發(fā)組

33、分衡算： n(F)xF =n(W)xW+n(D)xD ； 推岀： xD= n(F)xF -n(W)xW/n(F) -n(W) 。5. 精餾：多次部分氣化部分冷凝(連續(xù)、間歇 ),泡點(diǎn)不同采取不同的壓力操作,塔板數(shù)從上至下記；塔頂易揮發(fā)組分回收率：nD=qn(D)xD/qn(F)xF x 100% ,釜中不易揮發(fā)組分回收率：n W=qn(W)(1 -xW)/qn(F)(1 -xF) x 100% ； 精餾段總物料衡算： qn(V)=qn(D)+qn(L) ；精餾段易揮發(fā)組分衡算： qn(V)yn+1=qn(D)xD+qn(L)xn (V :各層上升蒸汽量；D:塔頂餾岀液量；L :各板下降的液量；

34、yn+1 :第n+1塊板上升的蒸汽)，中易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù)；xn :第n塊板下降的液體中易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù)qn(L')x'm=qn(V')y'm+1y'm+1= qn(L')x'm/qn(V') -qn(W)xW/qn(V') ； ，乘上各焓值 Hx 即為熱量衡算， q=(HV -HF)/(HV -HL) ，即單位原料液變?yōu)轱柡驼艟s段操作線(xiàn)方程： yn+1=Rxn/(R+1) +xD/(R+1), (回流比 R= qn(L)/qn(D) ；提餾段總物料衡算： qn(L')=qn(V')+qn(W) ；

35、提餾段易揮發(fā)組分衡算：+qn(W)xW ； (W:釜液量)，提餾段操作線(xiàn)方程： 總的物料衡算： qn(F)+qn(V')+qn(L)=qn(V)+qn(L') qn(V)=qn(V')+(1 -q)qn(F) , (精餾進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù) 汽所需要的熱量與單位原料液潛熱之比 )；進(jìn)料方程：y=qx/(q-1)-xF/(q-1);理論塔板的計(jì)算逐板法和圖解法，回流比 R增大理論塔板數(shù)減 小，解析法：全回流理論塔板數(shù)Nmin=lgxD(1 -xw)/xw(1 -xD)/lgam -1 , (am :全塔平均揮發(fā)度)；最小回流比 Rmin=(xD -yq)/(yq -xq), (

36、xq , yq :進(jìn)料時(shí))，R 實(shí)=(1.1 2.0) Rmin ； 全塔效率 ET 為理論塔板數(shù)與實(shí)際塔板數(shù)之比；6間歇精餾：分批精餾，一次進(jìn)料待釜液達(dá)到指定組成后，放出殘液，再次加料，用于分離量少而 純度要求高的物料，每批精餾氣化物質(zhì)的量n(V )= (R+1)n(D)，所需時(shí)間t =n(V)/qn(V);特殊精餾：恒沸精餾 (加第三組分，形成新的低恒沸物，增大相對(duì)揮發(fā)度) 、萃取精餾 (加第三組分，增大相對(duì)揮發(fā)度 )、加鹽萃取精餾、分子蒸餾(針對(duì)高分子量、高沸點(diǎn)、高粘度、熱穩(wěn)定性極差的有機(jī)物 )。般可將非理想溶液分成兩大類(lèi)：1、正偏差溶液,6. 根據(jù)溶液的蒸汽壓偏離拉烏爾定律的方向，2、

37、負(fù)偏差溶液7. 精餾回流中，下降也體重的輕組分向氣相傳遞，上升正其中的重組分向液相傳遞，塔下半部分完成了重組分的提濃，叫做提餾段。完整的精餾塔包括精餾段和提餾段。增加回流量， 提高了上升蒸汽的量，但增加了能耗，突出最小回流比，回流比是塔頂回流量比塔頂產(chǎn)品量的比值。板式塔加料位置在第五塊板效率最高。只有提餾段沒(méi)有精餾段的叫回收塔。8. 加入第三組分和原溶液中的某一組份形成最低恒沸物，以新恒沸物的形式從塔頂蒸出叫做恒沸蒸餾(糠醛 -水)，若加入的第三組分僅改變各組分的相對(duì)揮發(fā)度叫做萃取精餾(乙醇-水)。恒沸精餾的挾帶劑要符合能與混合組分鐘至少一個(gè)形成最低恒沸物，新形成的恒沸物要便于分離， 恒沸物中

38、挾帶劑的含量要少。萃取精餾添加劑要選擇性高、揮發(fā)性小，與原溶液可以很好的互溶。相比較， 萃取精餾添加劑的選擇范圍廣， 不用形成汽化物從塔頂蒸出能耗少， 但其需要連續(xù)不斷 的加入，不能用于間歇精餾。9. 多組分精餾，獲得 n 個(gè)產(chǎn)物需要 n+1 個(gè)塔。五、吸收價(jià)低，吸收率n =(mA 除/mA 進(jìn))X 100% (y1 -y2)/y1 X 100% , (y1 , y2 : A 的摩爾分?jǐn)?shù) )。c*A=HpAE:)。,(c*A :溶解度；H :溶解度系數(shù)；pA :氣相分壓);P*A=ExA , 亨利系數(shù))；y*=mx ,(平衡常數(shù) m=E/p) ； E= p s/HMs , ( p s, Ms

39、:1. 吸收劑的要求:對(duì)溶質(zhì)的溶解度大，對(duì)其他成分溶解度小、易于再生、不易揮發(fā)、粘度低、無(wú) 腐蝕性、無(wú)毒不易燃、 進(jìn)塔和出塔混合氣中2. 稀溶液中亨利定律: (xA :液相中溶質(zhì)摩爾分?jǐn)?shù)； 純?nèi)軇┟芏群拖鄬?duì)分子質(zhì)量六、干燥(pV :水蒸汽分壓)；相對(duì)濕度 = pV/pS , (pS :水蒸汽飽和分壓)； Iv ：水蒸汽的焓 )。=m 水/m 總 X 100% ,3 =X/(1+X)；物料分類(lèi)：物料與水分: 總水分、平衡水分、 自由水分、1. 絕對(duì)濕度 5 =0.622pV/(p -pV), 濕焓l=lg+ 5 Iv, (Ig :絕干空氣的焓；2. 物料的干基濕含量 X=m水/m絕干，是基濕含量

40、3 非吸濕毛細(xì)孔物料、 吸濕多孔物料和膠體無(wú)孔物料； 非結(jié)合水分、結(jié)合水分。3. 干燥過(guò)程物料衡算：qm,c(X1 -X2)=qm,L( 5 2- 5 1)=qm,W , (qm,c :絕對(duì)干料的質(zhì)量流量；qm,L :絕干空氣質(zhì)量流量；qm,W :干料蒸發(fā)岀水分的質(zhì)量流量)，即濕物料減少水分等于干空氣中增加的水分；熱量衡算：q=qD+qP=qm,L(l2 -I0)+qm,c(I'2 -I'1)+qL , (qD :單位時(shí)間干燥器熱量；qP:單位時(shí)間預(yù)熱氣熱量；qL :單位時(shí)間熱損失；I2 :岀干燥器的空氣的焓；I0 :進(jìn)預(yù)熱器的空氣的焓；I'2 ,I'1 :進(jìn)岀干燥器物料的焓 )，qD=qm,L(I1 -I0)=qm,L(1.01+1.88 50) (t1 -t0)，qD=qm,L(I2 -I1)+qm,c