化學(xué)工程基礎(chǔ)復(fù)習(xí)資料總結(jié)(1)

1、化學(xué)工程基礎(chǔ)復(fù)習(xí)資料化學(xué)與化工學(xué)院 應(yīng)用化學(xué)專業(yè) 彭夢杰 0815020219第2章 、流體流動(dòng)與輸送1、 連續(xù)性假定：化學(xué)工程中所研究的液體流動(dòng)規(guī)律，不論是液體分子的微觀運(yùn)動(dòng)，還是流體在生產(chǎn)裝置內(nèi)的整體機(jī)械運(yùn)動(dòng)，它都是由無數(shù)流體質(zhì)點(diǎn)所組成的連續(xù)介質(zhì)，因此可以取大量流體分子組成的微團(tuán)為流體運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)，并以這樣的質(zhì)點(diǎn)為研究對(duì)象。2、 理想流體：無黏性、在流動(dòng)中不產(chǎn)生摩擦阻力的流體。3、 相對(duì)密度：物質(zhì)密度與4純水密度之比，用符號(hào)d表示，量綱為一。4、 平均密度：各組分密度與其相對(duì)體積分?jǐn)?shù)乘積之和。5、 流體靜力學(xué)方程應(yīng)用：U行管壓差計(jì)、微差壓差計(jì)、液位計(jì)、液封。6、 流量：單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)管任意橫

2、截面積的流體量為流量。7、 流速：單位時(shí)間內(nèi)流體在導(dǎo)管內(nèi)流過的距離稱為流速。8、 流速的選擇：建設(shè)投資費(fèi)用和運(yùn)行操作費(fèi)用綜合考慮經(jīng)濟(jì)流速。9、 穩(wěn)態(tài)流動(dòng)：在流體流動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)，任一空間位置上的流量、流速、壓力和密度等物理參數(shù)，只隨空間位置的改變而改變，而不隨時(shí)間變化的流動(dòng)。10、 層流：管中流動(dòng)流體的質(zhì)點(diǎn)只沿管軸方向平行流動(dòng)，而不作垂直于管軸的徑向擾動(dòng)。（或稱滯留）11、 湍流：管中流動(dòng)流體的質(zhì)點(diǎn)相互擾混，使流體質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)速率和方向呈現(xiàn)不規(guī)則變化，甚至形成渦流。（或稱紊流）12、 黏性：流體流動(dòng)時(shí)，往往產(chǎn)生阻礙流體流動(dòng)的內(nèi)摩擦力的流動(dòng)特性。13、 黏度：一般由實(shí)驗(yàn)測定，與壓強(qiáng)關(guān)系不大，但受溫度影響

3、。液體的黏度隨溫度的升高而減小，氣體的黏度隨溫度的升高而增大。單位1P=100cP=0.1Pas=0.1Nsm-214、 運(yùn)動(dòng)黏度：流體黏度與密度之比，符號(hào)用表示，單位m2s-115、 邊界層：壁面附近流速變化較大的區(qū)域，u=099%u，流動(dòng)阻力主要集中在此區(qū)域。16、 主流區(qū)：流速基本不變化，u98%u，流動(dòng)阻力可忽略。17、 穩(wěn)定段長度L：流體流動(dòng)從管道入口開始形成邊界層起直到發(fā)展到邊界層在管道中心匯合為止的長度。18、 邊界層分離：當(dāng)流體通過曲面（圓柱體表面、球面等）流動(dòng)時(shí)，則出現(xiàn)邊界層脫離固體壁面的流動(dòng)現(xiàn)象。還通常發(fā)生在管道截面突然收縮或擴(kuò)大，突然改變流動(dòng)方向，以及流動(dòng)過程中遇到障礙物

4、等處。19、 形體阻力:由于固體表面的形狀致使流體流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生漩渦而導(dǎo)致的能量損失。20、 流速分布：一半管中心處的流速最大，越靠近管壁流速越小，緊靠管壁的流速等于零。平均流速為最大流速的一半。21、 不可壓縮流體：流體在流動(dòng)過程中，其密度變化可以忽略的流動(dòng)，稱為不可壓縮流動(dòng)。22、 直管阻力：又稱沿程阻力，是流體沿直管流動(dòng)時(shí)因摩擦而產(chǎn)生的能量損失。23、 局部阻力：流體通過管路中的管件、閥門時(shí)，由于變徑、變向等局部障礙，導(dǎo)致邊界層分離產(chǎn)生漩渦而造成的能量損失。24、 摩擦系數(shù)：1N流體在管道中流經(jīng)一段與管道直徑相等的距離所造成的壓頭損失與其所具有的動(dòng)壓頭之比。25、 相對(duì)粗糙度：/d為管壁絕對(duì)

5、粗糙度和管徑d之比。量綱為一。粗糙度的大小并未改變層流的速度分布和內(nèi)摩擦規(guī)律。26、 當(dāng)量直徑：非圓形管道:流道橫截面積的4倍除以流體浸潤周邊的長度;套管環(huán)隙：外管內(nèi)徑與內(nèi)管外徑之差。當(dāng)量直徑越大，阻力損失越??；圓管阻力損失小于方管。27、 流體流量的測量：孔板流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)。前者阻力損失較大。28、 離心泵工作原理：先將液體注滿泵殼，葉輪逆時(shí)針高速旋轉(zhuǎn)，將液體甩向葉輪邊緣，產(chǎn)生高的動(dòng)壓頭，由于泵殼液體通道設(shè)計(jì)成界面擴(kuò)大的形狀，高速流體逐漸減速，由動(dòng)壓頭變?yōu)殪o壓頭，所以液體流出泵殼時(shí)具有高壓。在液體被甩向葉輪邊緣的同時(shí)，葉輪中心液體減少，出現(xiàn)負(fù)壓，則常壓下液體不斷補(bǔ)充至葉輪中心處，于是，離

6、心泵葉輪源源不斷輸送液體。29、 氣縛：離心泵啟動(dòng)時(shí)必須先使泵內(nèi)充滿液體，這一操作過程稱為灌泵。如果不進(jìn)行灌泵，泵內(nèi)充滿空氣，則由于空氣密度太小，造成的壓差或泵吸收入口的真空度很小而不能將液體吸入泵內(nèi)的現(xiàn)象。30、 避免氣縛：吸入管應(yīng)不漏入空氣在吸入管底口安裝底閥，不能使停電時(shí)泵內(nèi)液體流出不用于輸送因抽吸而沸騰汽化的低沸點(diǎn)液體或高溫液體。31、 揚(yáng)程：泵對(duì)每牛頓重力的液體提供的能量，也稱壓頭。單位m。32、 流量：泵在單位時(shí)間內(nèi)輸送液體的體積，又稱送液能力。即為體積流量，單位m3s-1.33、 軸功率：電動(dòng)機(jī)或其它原動(dòng)機(jī)直接傳遞給泵軸的功率，用P表示。軸功率大于有效功率Pe。離心泵的效率一般在

7、50%70%之間，有些大型泵可以超過80%。為泵選電動(dòng)機(jī)時(shí)，考慮泵在超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)以及機(jī)械傳動(dòng)功率，而計(jì)入適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)，配用電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)大于軸功率。（軸功率越小，安全系數(shù)越大）34、 離心泵特性曲線：流量增加，泵的揚(yáng)程減小流量增加，軸功率增大隨著流量的增加，離心泵效率先增加，達(dá)到峰值后反而下降。35、 高效區(qū)：由于輸送條件的種種限制，往往不能保證泵在最高效率點(diǎn)下工作，于是將最高效率的92%區(qū)域規(guī)定為泵的高效區(qū)。36、 氣蝕：提高泵的安裝位置，葉輪進(jìn)口的壓強(qiáng)（離心泵的入口壓強(qiáng)稍微大于輸送液體在該溫度下的飽和蒸氣壓）可能降至輸送液體的飽和蒸氣壓，引起液體部分汽化，含氣泡的液體進(jìn)入葉輪后，因壓強(qiáng)升高，

8、氣泡立即聚集，氣泡的消失產(chǎn)生局部真空，周圍液體以高速涌向氣泡中心，造成沖擊和振動(dòng)。尤其當(dāng)氣泡的聚集發(fā)生在葉片表面附近時(shí)，眾多液體質(zhì)點(diǎn)猶如細(xì)小的高頻水錘撞擊著葉片；另外，氣泡中心可能帶有些氧氣等對(duì)金屬材料發(fā)生化學(xué)腐蝕作用。泵在這種狀態(tài)下長期運(yùn)轉(zhuǎn)將導(dǎo)致葉片過早損壞的現(xiàn)象稱為氣蝕。37、 離心泵在產(chǎn)生氣蝕條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，泵體振動(dòng)并發(fā)出噪聲，流量、揚(yáng)程和效率都將明顯下降，嚴(yán)重時(shí)，吸不上液體。為避免氣蝕現(xiàn)象，泵的安裝高度不應(yīng)太高，以保證葉輪中各處壓強(qiáng)高于液體的飽和蒸氣壓 。38、 泵的安裝高度：其中稱為允許吸上真空高度，用表示，也就是所謂的最大安裝高度。第二項(xiàng)為吸入管路上的流體動(dòng)壓頭，當(dāng)較小時(shí)，較大，故吸入

9、管管徑常大于壓出管管徑，其目的就是為了減小吸入管路中的流體動(dòng)壓頭。第三項(xiàng)為吸入管路的阻力損失，為了減小阻力損失以增加泵的安裝高度，在吸入管路上應(yīng)盡量減少管件和閥門的個(gè)數(shù)。輸送液體溫度越高，允許吸上真空高度就越低。39、 泵的性能判定：揚(yáng)程送液能力（體積流量）。40、 離心泵的類型：水泵（B型、D型、Sh型）、耐腐蝕泵（F型)、油泵（Y型）、泥漿泵（P型）。離心泵的流量調(diào)節(jié)通過關(guān)閉出口閥門的方式調(diào)節(jié)。41、 往復(fù)泵：主要由汽缸、活塞、排氣閥和吸氣閥組成，排氣閥和吸氣閥均為單向閥（膨脹體積過大）。分為單動(dòng)和雙動(dòng)往復(fù)泵以及三聯(lián)泵等。其流量調(diào)節(jié)方式為旁路加閥。42、 往復(fù)泵的壓頭與流量無關(guān)，它只受泵體

10、和輸液管路承壓能力的限制，適用于輸送壓頭高且流量比較大的液體；對(duì)于輸送高黏性液體，其效果也比離心泵好，但不宜輸送腐蝕性液體和夾有固體顆粒的懸浮液。第3章 、熱量傳遞43、 傳熱分類：包括穩(wěn)態(tài)傳熱與非穩(wěn)態(tài)傳熱。在傳熱進(jìn)行時(shí)，物體各點(diǎn)溫度不隨時(shí)間而變、僅隨位置變化的傳熱過程稱為穩(wěn)態(tài)傳熱。傳熱過程中，溫度總是由溫度高的物料傳至溫度低的物料。44、 傳熱的基本方式：按傳熱機(jī)理劃分為熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射。熱傳導(dǎo)是依靠物體內(nèi)部自由電子運(yùn)動(dòng)或分子振動(dòng)來傳遞熱量。熱對(duì)流是指流體各部分質(zhì)點(diǎn)發(fā)生相對(duì)位移而引起的熱量傳遞，只能發(fā)生在流體中。只要物體的溫度高于絕對(duì)零度，物質(zhì)的原子和分子就會(huì)振動(dòng)而向外發(fā)射各種波長的電

11、磁波，當(dāng)波長為0.440um的電磁波被投射到另一物體上，能夠唄該物體吸收變成熱能，故把這一波長范圍內(nèi)的電磁波稱為熱射線，由于熱的原因而發(fā)出輻射能的現(xiàn)象稱為熱輻射。（黑體）45、 傳熱過程：將熱量由壁面一側(cè)通過壁面?zhèn)鞯奖诿媪硪粋?cè)的過程稱為傳熱過程。46、 間壁式傳熱的三個(gè)步驟： 熱流體對(duì)壁面的對(duì)流傳熱、間壁的熱傳導(dǎo)、壁面對(duì)冷流體的對(duì)流傳熱。也就是“對(duì)流-傳導(dǎo)-對(duì)流”串聯(lián)的復(fù)合傳導(dǎo)方式。47、 面積熱流量q：表示通過固體單位傳熱表面積熱流量的大小，也稱熱流量密度。定義為。48、 熱流量：在數(shù)值上與傳熱量相等。但意義不同。熱流量與傳熱面積和兩流體的平均溫度差成正比。49、 熱流量計(jì)算公式為，傳熱量的

12、計(jì)算公式，K為總傳熱系數(shù)，為兩流體的平均溫度差，q為面積熱流量。前者適用于流體，后者適用于固體表面。50、 等溫面;指某一瞬間溫度場中具有相同溫度值的點(diǎn)組成的面，是平面或曲面。51、 溫度梯度：溫度隨距離的變化率以沿與等面垂直的方向?yàn)樽畲?，這一最大變化率的極限值稱為溫度梯度。52、 傅里葉定律：q為面積熱流量，為導(dǎo)熱系數(shù)，為溫度梯度。負(fù)號(hào)表示熱流方向和溫度梯度方向相反。53、 導(dǎo)熱系數(shù)：，導(dǎo)熱系數(shù)在數(shù)值上等于單位時(shí)間內(nèi)，溫度梯度為1Km-1時(shí)，經(jīng)過單位導(dǎo)熱面積所傳遞的熱量。它是物質(zhì)導(dǎo)熱能力的標(biāo)志，數(shù)值越大，表示物質(zhì)導(dǎo)熱能力越強(qiáng)。氣體導(dǎo)熱系數(shù)最小，液體居中，固體（絕緣材料除外）導(dǎo)熱系數(shù)最大在固體

13、材料中金屬材料導(dǎo)熱系數(shù)最大10-100，建筑材料次之0.1-1，絕緣材料最小0.01-0.1。54、 固體的導(dǎo)熱系數(shù)不僅與物質(zhì)的種類有關(guān)，還與物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、密度、溫度、濕度等因素有關(guān)。除水、甘油的導(dǎo)熱系數(shù)歲溫度升高而增加外，其它液體導(dǎo)熱系數(shù)都隨溫度升高而減小。氣體導(dǎo)熱系數(shù)在很大壓力變化范圍之內(nèi)變化很小，可以忽略，但隨溫度升高而增大。靜止的氣體導(dǎo)熱系數(shù)值很小，其導(dǎo)熱性能差，但對(duì)保溫很有利。55、 熱流量：，熱流量正比于傳熱推動(dòng)力，反比于熱阻。熱阻與導(dǎo)熱系數(shù)、傳熱面積成反比，與壁厚成正比。56、 傳熱有效膜：假設(shè)由一層厚度為的靜止流體膜所具有的熱阻，恰好和擬考查的對(duì)流傳熱過程的熱阻相當(dāng)，則將該靜止的

14、流體膜稱為傳熱有效膜。定義，并且與R互為倒數(shù)關(guān)系。（實(shí)際不存在）57、 流體：分為液體、氣體、蒸氣三種。其中蒸氣的傳熱膜系數(shù)最大，液體的傳熱膜系數(shù)最小，氣體居中。58、 當(dāng)流體呈湍流流動(dòng)時(shí)，值隨著Re的增大和層流內(nèi)層的厚度減薄而增大。強(qiáng)制對(duì)流時(shí)流體的速度高于自然對(duì)流，故前者的傳熱膜系數(shù)較大。59、 間壁兩側(cè)流體間傳熱的總熱阻：等于兩側(cè)流體的對(duì)流傳熱的熱阻與間壁傳熱熱租之和。60、 K值：提高K值通常應(yīng)改善傳熱膜系數(shù)較小一側(cè)流體的傳熱條件。61、 清垢：常用機(jī)械法、化學(xué)法（酸堿處理）、溶劑法（或?qū)ｉT配置的表面活性劑處理）。62、 流體流向：并流（冷熱流體在間壁兩側(cè)以相同的方向流動(dòng)）、逆流（冷熱流

15、體在間壁兩側(cè)以相反的方向流動(dòng)）、錯(cuò)流（冷熱流體在間壁兩側(cè)彼此呈垂直方向流動(dòng)）、折流（冷熱流體之一在間壁一側(cè)只按一個(gè)方向流動(dòng)，而另一側(cè)的流體先與其做并流流動(dòng)，然后折回與其做逆流流動(dòng)，如此往復(fù)）。63、 在相同K值的條件下，未完成同樣的熱負(fù)荷（相同），采用逆流操作，可以節(jié)省傳熱面積；或在傳熱面積相同時(shí)采用逆流操作可以提高熱流量。此外逆流操作還可以減少加熱劑或冷卻劑的使用量。并流操作只適用于在加熱熱敏材料時(shí)防止溫度差過大的場合。64、 多層列管式換熱器;由于流道變窄，流速增加，傳熱膜系數(shù)增大，對(duì)傳熱有利，但是流速增加使流體流動(dòng)的沿程阻力增大，工業(yè)多用24程。65、 強(qiáng)化傳熱目的:減少初設(shè)計(jì)的傳熱面積

16、，以減少傳熱器的體積和質(zhì)量；提高換熱器得換熱能力；使換熱器在較低溫下工作；減少換熱阻力，以減少換熱器的動(dòng)力消耗。66、 強(qiáng)化傳熱途徑;增大傳熱面積；增大平均溫度差；增大總傳熱系數(shù)（減小熱阻加大流速、清除垢層）。第4章 、傳質(zhì)分離基礎(chǔ)67、 傳質(zhì)過程：在含有兩個(gè)或兩個(gè)以上組分的混合體系中，若有濃度梯度存在，某一組分（或某些組分）將由高濃度區(qū)向低濃度區(qū)移動(dòng)，該移動(dòng)過程稱為傳質(zhì)過程。68、 分離過程：機(jī)械分離與傳質(zhì)分離。機(jī)械分離的對(duì)象是非均相的混合物料，利用該混合物中組分間的密度、尺寸等物性差異將其分離，包括過濾、沉淀、離心分離等。傳質(zhì)分離過程是針對(duì)各種均相混合物料的分離，包括氣體吸收、液體精餾、液

17、液萃取。69、 常見的傳質(zhì)分離操作：蒸餾、吸收與解吸、液液萃取、吸附、干燥、膜分離、熱擴(kuò)散。70、 傳質(zhì)機(jī)理：分子擴(kuò)散和對(duì)流擴(kuò)散。分子擴(kuò)散是由物質(zhì)分子的微觀隨機(jī)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的擴(kuò)散，分為等物質(zhì)的量反向穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散和單方向擴(kuò)散（屬于穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散，也稱通過停滯介質(zhì)的擴(kuò)散）。依靠流體內(nèi)部漩渦的強(qiáng)烈混合而引起的物質(zhì)傳遞過程稱為渦流擴(kuò)散，湍流流體與兩相界面之間物質(zhì)的傳遞既有分子擴(kuò)散也有渦流擴(kuò)散，合稱對(duì)流擴(kuò)散。71、 Fick定律：，為組分A的分子擴(kuò)散通量，即單位時(shí)間內(nèi)，組分A通過與擴(kuò)散方向相垂直的單位面積上的物質(zhì)的量，為擴(kuò)散系數(shù)，是物質(zhì)分子擴(kuò)散的屬性。72、 等物質(zhì)的量反向穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散：擴(kuò)散發(fā)生在氣相混合物內(nèi)或兩組分性

18、質(zhì)相似的液相中時(shí)，A相和B相的傳質(zhì)系數(shù)相等。73、 對(duì)于體系中僅發(fā)生單純的分子擴(kuò)散而沒有物料的主體流動(dòng)存在下，組分的傳質(zhì)通量和其分子擴(kuò)散通量相等。74、 雙膜理論：呈湍流流動(dòng)的兩流體接觸面的兩側(cè)，分別存在著流體的有效膜層，溶質(zhì)以穩(wěn)態(tài)分子擴(kuò)散形式通過這兩個(gè)膜層，膜層的厚度歲流體的流動(dòng)狀態(tài)而變化兩流體間的傳質(zhì)阻力都集中在兩個(gè)膜層內(nèi)，膜層以外的兩相流體主體，不存在濃度梯度在兩相接觸的界面上，兩相都達(dá)到平衡狀態(tài)。75、 氣液相際傳質(zhì)步驟：組分A從氣相主體以湍流擴(kuò)散方式達(dá)到氣膜邊界，分壓為p；再以分子擴(kuò)散方式穿過氣膜層達(dá)到兩相的界面，分壓為pAi；在界面上組分A不受任何阻力溶解與液相中，濃度為cAi,并

19、與氣相pAi呈平衡；接著組分A又以分子擴(kuò)散方式穿過液膜層達(dá)到液膜邊界，濃度為cA；最后組分A以湍流擴(kuò)散方式轉(zhuǎn)移到液相主體。第5章 、吸收76、 吸收 ：利用氣體混合物中各組分在同一溶劑中溶解性的差異，在混合氣體中加入某種溶劑，使氣體中的某一或某些組分向液相轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)氣體混合物分離的操作。77、 吸收操作流程：富油貯槽-吸收塔-冷卻器-換熱器（泵1-回收溶劑）-泵2-解吸塔（-洗油貯槽）-冷凝冷卻器-液體分層器-分離。78、 吸收分類：物理吸收和化學(xué)吸收、等溫吸收和非等溫吸收、單組分吸收和多組分吸收。79、 相律：F=C-+2，C為獨(dú)立組分?jǐn)?shù)，為相數(shù)，F(xiàn)表示影響因數(shù)，即自由度。80、 物質(zhì)的量的

20、比：（氣相），（液相），物質(zhì)的量的比與摩爾分?jǐn)?shù)間的關(guān)系為 81、 溶解度曲線：溶解度曲線上任意一點(diǎn)表示平衡狀態(tài)時(shí)的氣液組成，說明要使氣體在溶液里達(dá)到某一濃度，液面上方必須維持該氣體一定的平衡分壓。同一物系，在相同溫度下，氣體的溶解度隨著該組分在氣相中的分壓增大而增大，在相同的平衡分壓下，氣體的溶解度隨溫度的升高而減小。82、 氣體分類：易溶氣體（氨氣）、中等可溶氣體（二氧化硫）、微溶的氣體（氧氣）。微溶氣體與液體接觸時(shí)需要液面上方分壓較大，易溶氣體與液體接觸時(shí)需要液面上方分壓較小。并且易知加壓與降溫有利于吸收，升溫和減壓有利于解吸。83、 亨利定律:在總壓不大（小于5MPa）時(shí)，在一定溫度下，

21、稀溶液上方溶質(zhì)的平衡分壓與其在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)成正比(E為亨利系數(shù)，單位Pa）；氣相組成用平衡分壓，液相組成用物質(zhì)的量濃度表示，亨利定律為,（H為溶解度系數(shù)，單位），二者關(guān)系為;溶質(zhì)在氣相和液相中的組成均用摩爾分?jǐn)?shù)表示，亨利定律為(m為相平衡常數(shù)，量綱為一），二者關(guān)系為(降低溫度和增大總壓都可使m值減小，氣體的溶解度增大)。84、 相平衡與吸收過程的關(guān)系：利用相平衡判斷傳質(zhì)過程的方向（或者,即發(fā)生吸收過程）；利用相平衡判斷傳質(zhì)過程的極限（）；分析傳質(zhì)過程的推動(dòng)力，并判斷過程進(jìn)行的難易（與越大，表示傳質(zhì)過程的推動(dòng)力越大，則傳質(zhì)速率越大）。85、 吸收速率方程與傳質(zhì)系數(shù)： 為以氣相分壓差為傳質(zhì)推動(dòng)

22、力的氣膜傳質(zhì)分系數(shù) 為以液相物質(zhì)的量濃度差為傳質(zhì)推動(dòng)力的液膜傳質(zhì)系數(shù) 為以氣相分壓差為傳質(zhì)總推動(dòng)力的氣相傳質(zhì)系數(shù) 為以液相物質(zhì)的量濃度差為傳質(zhì)總推動(dòng)力的液相傳質(zhì)系數(shù)它們存在以下關(guān)系式： 當(dāng)很小時(shí)， 當(dāng)濃度很稀時(shí)，86、 氣膜控制：對(duì)于易溶性氣體（HCl、氨氣等），溶解度系數(shù)很大說明傳質(zhì)過程的阻力幾乎全部集中在氣膜層中，稱為氣相阻力控制或氣膜控制，這類氣體只要擴(kuò)散到相界面，便立即溶解于液相。此時(shí)應(yīng)增大液流量，增大液膜湍流程度。 液膜控制：對(duì)于難溶性氣體（氧氣、二氧化碳等），溶解度系數(shù)很小說明傳質(zhì)過程的阻力幾乎全部集中在液膜層中，稱為液相阻力控制或液膜控制。此時(shí)應(yīng)增大氣速，以減薄氣膜厚度，提高傳質(zhì)

23、速率。87、 氣相組成以物質(zhì)的量比、液相組成以物質(zhì)的量比表示，又則亨利定律表示為 當(dāng)溶液濃度很低時(shí)，很小，1，則88、 低濃度氣體吸收特點(diǎn)：低濃度（摩爾分?jǐn)?shù)小于5%10%）氣體的吸收過程，由于被吸收的溶質(zhì)含量低，可以忽略溶解熱的影響，吸收過程可作等溫處理，同時(shí)由于全塔的混合氣體量與液體量變化小，因此在全塔范圍內(nèi)傳質(zhì)分系數(shù)、可視為常數(shù)；若在操作條件變化范圍內(nèi)平衡線斜率變化小，傳質(zhì)系數(shù)、可視為常數(shù)處理。因此可以物料衡算、吸收速率和氣液相平衡原理為依據(jù)，建立低濃度氣體吸收過程的有關(guān)參數(shù)方程，從而分析、解決吸收過程的實(shí)際問題。89、 逆流吸收過程的操作線方程：取塔的任一截面到塔頂對(duì)溶質(zhì)做物料衡算，單位

24、時(shí)間內(nèi)有：整理得：表明塔內(nèi)任一截面上相遇的氣相組成與液相組成的關(guān)系，作圖得操作線方程為直線，在氣液平衡線上端。操作線下端為塔頂狀態(tài)，是全塔范圍內(nèi)氣液組成的最低點(diǎn)，稱為稀端；上端為塔低狀態(tài)，是全塔范圍內(nèi)氣液組成的最高點(diǎn)，稱為濃端。操作線上任意一點(diǎn)M，與氣液平衡線的垂直距離即為該截面以氣相濃度差表示吸收過程的總推動(dòng)力，與氣液平衡線的水平距離即為該截面以液相濃度差表示吸收過程的總推動(dòng)力。操作線與平衡線距離越遠(yuǎn)，表明實(shí)際狀態(tài)偏離平衡程度越大，吸收過程的推動(dòng)力越大，吸收速率將越大。吸收操作線方程是通過物料衡算得出的，它只與氣液兩相的流量和組成有關(guān)，與系統(tǒng)的平衡關(guān)系、操作溫度、壓強(qiáng)及填料結(jié)構(gòu)等因素?zé)o關(guān)。進(jìn)

25、行吸收操作時(shí)，填料層內(nèi)的任一截面上溶質(zhì)在氣相中的分壓總是高于其接觸的液面平衡分壓，所以操作線總是位于平衡線上方；反之，解吸操作線位于平衡線下方。90、 影響吸收劑選擇的因素：溶解度（吸收劑對(duì)溶質(zhì)的溶解度應(yīng)盡可能大，對(duì)其它組分的溶解度應(yīng)盡可能?。⑷芙舛入S溫度變化敏感（在低溫下溶解度較大，平衡分壓??；隨著溫度升高，溶解度迅速下降，平衡分壓能迅速上升。有利于吸收劑的再生或者溶質(zhì)的解吸）、揮發(fā)性（吸收劑應(yīng)有較低的蒸氣壓，減少吸收過程中容積的揮發(fā)）、黏度（低黏度，有利于物質(zhì)的傳送和液體的輸送）、腐蝕性（腐蝕性小，降低設(shè)備的制造和維修費(fèi)用）、低毒性、不易燃燒、價(jià)格低廉等方面。91、 吸收劑用量的確定：當(dāng)

26、吸收劑用量減小時(shí)，操作線向平衡線靠近，塔底狀態(tài)點(diǎn)向右移動(dòng)，塔底排出液組成增加，但傳質(zhì)推動(dòng)力減小，吸收速率降低，達(dá)到指定分離要求所需的塔高必須增加。當(dāng)吸收劑用量減小到操作線與平衡線相交時(shí)，即,塔底出塔液體與進(jìn)塔氣體達(dá)到平衡，此液相濃度是理論上能夠達(dá)到的最大濃度，但是由于此時(shí)傳質(zhì)推動(dòng)力為零，達(dá)到指定分離要求的塔高為無窮高，即設(shè)備費(fèi)用無限大，實(shí)際不可能實(shí)現(xiàn)，僅表示一種極限狀態(tài)，該狀態(tài)下的液氣比稱為最小液氣比，用表示；相應(yīng)吸收劑用量為最小吸收量，用表示。最小液氣比的確定與平衡線形狀有關(guān)。根據(jù)操作費(fèi)用與設(shè)備費(fèi)用的綜合考慮，實(shí)際采用液氣比為在其它條件不變時(shí)，吸收率提高，最小液氣比增大，所需要的吸收劑用量將

27、增大。92、 體積傳質(zhì)系數(shù)：稱為氣相體積吸收系數(shù)，稱為液相體積吸收系數(shù)，單位均為.物理意義可以理解為：在單位推動(dòng)力作用下，單位時(shí)間內(nèi)通過單位體積填料層被吸收的溶質(zhì)的物質(zhì)的量。93、 傳質(zhì)單元數(shù)：當(dāng)吸收塔內(nèi)兩截面間的濃度變化等于這個(gè)范圍內(nèi)的傳質(zhì)推動(dòng)力時(shí)，這一區(qū)域就稱為傳質(zhì)單元。傳質(zhì)單元反應(yīng)了吸收過程進(jìn)行的難易程度，反映了工藝方法和操作條件對(duì)吸收過程的影響。94、 填料層高:表示完成一個(gè)傳質(zhì)單元濃度的變化所需要的填料層高度，是吸收設(shè)備性能優(yōu)劣的反映，反映了設(shè)備結(jié)構(gòu)和氣相流動(dòng)條件等因素對(duì)吸收過程的影響。95、 氣相傳質(zhì)單元數(shù)： 式中，并且 (對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法) (數(shù)學(xué)分析法) 96、 吸收塔的調(diào)節(jié)與

28、分析：吸收操作的效果通常以吸收率和出塔氣體濃度表示。實(shí)際中，氣體入塔條件和工藝要求已經(jīng)給定，通常調(diào)節(jié)方式有：吸收劑的用量、進(jìn)塔的濃度和吸收劑的溫度。具體操作為：降低吸收劑的進(jìn)塔濃度，降低吸收劑的溫度、增大吸收劑的流量。97、 常見解吸操作：氣提解吸法（氣提法-常用載氣為空氣、氮?dú)馀c二氧化碳等氣體）、提餾法（以水蒸氣為載氣）。98、 多組分吸收：關(guān)鍵組分：全塔范圍內(nèi)均有吸收；輕組分：靠近塔頂?shù)膸准?jí)被吸收；重組分：主要在塔底附近吸收。第6章 、精餾99、 蒸餾：利用液體混合物中各組分的揮發(fā)度不同將液體部分汽化，當(dāng)氣液兩相達(dá)到平衡時(shí)，則各組分在兩相中的相對(duì)含量不同，氣相中易揮發(fā)組分的含量高于液相中的

29、該組分；而液相中的難揮發(fā)組分也會(huì)高于該組分在氣相中的含量。100、 精餾：利用液體混合物中各組分揮發(fā)度不同的性質(zhì)，對(duì)液體混合物進(jìn)行多次部分汽化和部分冷凝相結(jié)合的操作后，就會(huì)使氣相中易揮發(fā)組分的含量越來越高，而液相中難揮發(fā)組分的含量也會(huì)越來越高，從而達(dá)到分離的目的。101、 精餾分類：從分離混合物組分的數(shù)目分為雙組分精餾和多組分精餾；從操作壓強(qiáng)分為常壓精餾、減壓精餾和加壓精餾；從加入混合液中物系的特性分為共沸精餾、萃取精餾、溶鹽精餾和反應(yīng)精餾；從操作方式分為間歇精餾和連續(xù)精餾。最常見的精餾操作是多組分精餾。102、 氣液平衡：氣液平衡關(guān)系是在一定溫度和壓力條件下，氣液兩相達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，其組成在

30、氣液兩相間的分配關(guān)系。因?yàn)榫s過程是氣液兩相間的傳質(zhì)過程，常用組分在兩相中偏離平衡的程度來衡量傳質(zhì)推動(dòng)力的大小，故氣液平衡關(guān)系是闡明精餾原理和進(jìn)行精餾計(jì)算的理論依據(jù)，最直觀清晰的表達(dá)方式為氣液平衡相圖。103、 氣液平衡相圖：恒溫下表示壓力與組成的p-x-y圖恒壓下表示沸點(diǎn)與組成的t-x-y圖平衡時(shí)氣液兩相組成的x-y圖。最常用的相圖是后兩種。104、 t-x-y圖：上曲線為t-y線，表示平衡溫度t和氣相濃度y之間的關(guān)系，稱為飽和蒸氣線或露點(diǎn)線；下曲線為t-x線，表示平衡溫度t和液相濃度x之間的關(guān)系，稱為飽和液體線或泡點(diǎn)線。上曲線和下曲線將t-x-y圖分成三個(gè)區(qū)域，飽和液體線下方為液相區(qū)，表示

31、未沸騰的液體；飽和蒸氣線上方為過熱蒸氣區(qū)，表示過熱蒸氣；兩曲線之間的區(qū)域稱為氣液共存區(qū)，表示此區(qū)域內(nèi)氣液兩相共存。105、 對(duì)角線x=y：是利用圖解法精餾計(jì)算的參考線。對(duì)于大多數(shù)互溶的混合溶液，當(dāng)兩相達(dá)到平衡時(shí)，氣相易揮發(fā)組分濃度y總是大于液相易揮發(fā)組分濃度x，所以平衡曲線距離對(duì)角線越遠(yuǎn)，說明該溶液越易分離。106、 理想溶液：溶液中不同分子間的作用力和相同分子間的作用力完全相等。107、 拉烏爾定律：理想溶液中，當(dāng)氣液兩相達(dá)到平衡時(shí)，溶液上方某一組分的蒸氣壓與溶液中該組分的摩爾分?jǐn)?shù)成正比。即、，、分別為組分A、B在平衡氣相中的分壓、分別為純組分A、B的飽和蒸氣壓。為相平衡時(shí)液相中組分A的摩爾

32、分?jǐn)?shù)，對(duì)應(yīng)氣相中組分A的摩爾分?jǐn)?shù)為。108、 揮發(fā)度：指物質(zhì)揮發(fā)的難易程度。純液體的揮發(fā)度是指該液體在一定溫度下的飽和蒸氣壓。在同一溫度下，蒸氣壓越大，表示液體液體越易揮發(fā)，而在溶液中，因各組分之間相互影響，使每一組分的蒸氣壓都比其純態(tài)時(shí)低，因此混合液中某組分的揮發(fā)度用該組分在氣相中的平衡分壓與其在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)之比表示，即、。109、 相對(duì)揮發(fā)度：由于溶液中各組分的揮發(fā)度也隨溫度的變化而變化。定義相對(duì)揮發(fā)度為溶液中易揮發(fā)組分的揮發(fā)度與難揮發(fā)組分的揮發(fā)度之比，用表示，即為，對(duì)于雙組分理想溶液可得：整理得到：稱為氣液平衡方程。x-y相圖可由此方程作出。值大小可用來判斷混合液能否用蒸餾方法分離以

33、及分離的難易程度，值越大，兩組分間的揮發(fā)度差別也越大，越容易分離，此時(shí)氣液平衡線離對(duì)角線也就越遠(yuǎn)。若=1，表明氣液組成相同，不能用普通精餾方法分離該溶液。110、 平均相對(duì)揮發(fā)度：當(dāng)溫度變化時(shí)，相對(duì)揮發(fā)度可取操作溫度范圍內(nèi)的平均值，即。111、 精餾原理：利用液體混合物中各組分的揮發(fā)度不同，在精餾塔頂部裝有冷凝器，使最后達(dá)到塔頂?shù)臍怏w全部冷凝，冷凝后的液體部分作為產(chǎn)品，部分返回塔內(nèi)，稱為回流；在精餾塔底部裝有再沸器，使達(dá)到塔底的液體部分作為產(chǎn)物，另一部分則被加熱汽化，上升至塔中；這樣將氣液兩相在精餾塔內(nèi)進(jìn)行多次部分汽化和部分冷凝，就可在塔頂氣相中得到較純的易揮發(fā)組分，在塔底液相中獲得較純的難揮

34、發(fā)組分，從而達(dá)到分離均相混合物的目的。112、 精餾流程：連續(xù)精餾包含精餾段（加料板以上部分）和提餾段（加料板以下部分，包括加料板）。間歇精餾只有精餾段。113、 精餾段作用：利用回流液將上升氣體中的難揮發(fā)組分部分冷凝下來，所產(chǎn)生的冷凝熱同時(shí)使塔板上的液體中易揮發(fā)組分部分汽化，對(duì)上升蒸氣起到蒸餾提純的作用，從而在塔頂?shù)玫捷^為純粹的易揮發(fā)組分。114、 提餾段作用：利用上升蒸氣使物料和精餾段回流液的混合液中易揮發(fā)組分逐步汽化，利用汽化的吸熱，使上升蒸氣中的部分難揮發(fā)組分冷凝下來，在提餾段內(nèi)從上到下難揮發(fā)組分含量逐層升高，起到提取難揮發(fā)組分的作用，故在塔底得到較純的難揮發(fā)組分。115、 恒摩爾流假

35、定：恒摩爾汽化與恒摩爾溢流。前者指除了加料板以外在沒有中間加料或出料的情況下，每一層塔板上升氣流的物質(zhì)的摩爾流量相等，但精餾段和提餾段上升蒸氣的摩爾流量不一定相等；后者指除了加料板以外在沒有中間加料或出料的情況下，每一層塔板下降液流的物質(zhì)的摩爾流量相等，但精餾段和提餾段下降液流的摩爾流量不一定相等。滿足上述假定必須滿足的條件包括：混合物各組分的摩爾汽化熱相等；精餾塔各部分保溫性能好，熱損失可以忽略不計(jì)；在各層塔板上液相顯熱的變化可以忽略不計(jì)。116、 理論塔板：根據(jù)恒摩爾流假定，由氣相部分冷凝所放出的潛熱恰好補(bǔ)償液相部分汽化所需的潛熱，使塔板上的溫度保持不變。如果氣液兩相在塔板上充分接觸后使得

36、離開該板的氣液兩相達(dá)到了平衡，則其氣液組成應(yīng)符合氣液平衡關(guān)系。這種塔板稱為理論塔板。117、 回流比：精餾段內(nèi)，下降回流液的流量與餾出產(chǎn)品流量之比，即為。118、 精餾段操作線方程：，為第n+1層板上升蒸氣中易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù)，為第n層板上液相中易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù)，為塔頂餾出液中易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù)，R為回流比。根據(jù)恒摩爾流假定，為定值，在穩(wěn)態(tài)連續(xù)精餾過程中，與均為定值，因此回流比R也固定不變，所以精餾段操作線方程為直線方程。119、 提餾段操作線方程：，為提餾段中第m+1層塔板上升氣體的摩爾分?jǐn)?shù)，為提餾段中第m層塔板下降液體的摩爾分?jǐn)?shù)，為塔底釜?dú)堃褐幸讚]發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù)。根據(jù)恒摩爾流假定

37、，為定值，在穩(wěn)態(tài)連續(xù)精餾過程中，與均為定值，所以精餾段操作線方程為直線方程。120、 關(guān)系式：，為提餾段下降液體流量，為精餾段下降回流液的流量，為加料板上的進(jìn)料流量，為進(jìn)料狀況參數(shù)。當(dāng)進(jìn)料量為1時(shí)，提餾段內(nèi)的液體流量較精餾段內(nèi)液體流量增加值即為，因此值又稱為進(jìn)料的液化摩爾分?jǐn)?shù)。121、 進(jìn)料方程：又稱線方程，是精餾段操作線與提餾段操作線交點(diǎn)的軌跡方程。當(dāng)進(jìn)料狀況和組成一定時(shí)，其為直線方程。122、 逐板計(jì)算法：假設(shè)各層均為理論塔板，故由塔頂?shù)谝话逑陆档幕亓饕航M成與該板上升蒸氣的組成符合氣液平衡方程：；由變形式求出后，第二層塔板上升蒸氣的組成由精餾段操作線方程：求出，直到，表明第n層為加料板，可

38、作為提餾段第一板，故精餾段理論塔板數(shù)為，以后逐板向下計(jì)算，操作關(guān)系應(yīng)改用提餾段操作線方程：，直到為止，由于塔底再沸器內(nèi)氣液兩相可視為平衡，因此再沸器相當(dāng)于一塊理論塔板，提餾段的理論塔板數(shù)為，故精餾塔所需的理論塔板數(shù)為。123、 回流比的選擇：回流比有兩個(gè)極限值，上限為全回流，下限為最小回流比。124、 全回流：指塔頂上升蒸氣冷凝后，全部送回塔頂作為回流，無產(chǎn)品取出，回流比，此時(shí)兩條操作線都與對(duì)角線重合，全塔無精餾段與提餾段之分，并且操作線和平衡線之間的距離最大，傳質(zhì)推動(dòng)力最大，故所需的理論塔板數(shù)最少，用表示。此時(shí)（雙組分），為全塔平均相對(duì)揮發(fā)度，且，當(dāng)塔頂、塔底的相對(duì)揮發(fā)度相差不大時(shí)，值可近似

39、取塔頂和塔底相對(duì)揮發(fā)度的幾何平均值。全回流操作時(shí)，無實(shí)際意義。由于全回流操作在每一塊理論塔板上氣液兩相的傳質(zhì)推動(dòng)力都最大，在精餾的開工時(shí)常采用全回流操作盡快達(dá)到穩(wěn)定平衡。此外，在研究塔內(nèi)流體力學(xué)性能或測定填料塔的等板高度時(shí)也采用全回流。125、 最小回流比：當(dāng)回流比R變小時(shí)，精餾段操作線的截距逐漸增大，兩條操作線的交點(diǎn)向平衡線靠近，理論塔板數(shù)逐漸增多，當(dāng)回流比減小到兩操作線交點(diǎn)落在平衡線上時(shí)，理論塔板數(shù)增加到無窮多，此時(shí)的回流比稱為最小回流比，用表示。它是確定適宜回流比的依據(jù)。此時(shí)，精餾段操作線方程的斜率為。整理得。126、 適宜回流比：從操作費(fèi)用與設(shè)備費(fèi)用綜合考慮，確定總費(fèi)用最少時(shí)的回流比即為適宜回流比。通常有。（隨著回流比的增大，設(shè)備費(fèi)用先減小后增大，操作費(fèi)用逐漸增大，總費(fèi)用先減小后增大）。對(duì)于較難分離的混合物，采用較大的回流比；若為了減少加熱介質(zhì)或冷卻介質(zhì)的用量，則應(yīng)選較小的回流比。127、 進(jìn)料狀況：溫度低于泡點(diǎn)的冷夜，1處于泡點(diǎn)的液體，=1溫度介于泡點(diǎn)與露點(diǎn)之間的氣液混合物，01溫度處于露點(diǎn)的飽和蒸氣，=0溫度高于露點(diǎn)的過熱蒸氣，0。當(dāng)進(jìn)料組成、回流比和分離要求一定時(shí)，隨著值的減小，提餾段操作線與精餾段操作線的交點(diǎn)逐漸向左下移動(dòng)，提餾段操作斜率也隨之增加。12