化工原理考研各知識(shí)點(diǎn)分章總結(jié)

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)操作過程，如過濾、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、過程速率。3. 牛頓粘性定律：F=±TA=±yAdu/dy,（F：剪應(yīng)力；A：面積；卩：粘度；du/dy：速度梯度）。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=dup/y；層流一200過渡一400湍流。當(dāng)流體層流時(shí)，其平均速度是最大流速的1/2。5. 連續(xù)性方程：Alul=A2u2；伯努力方程：gz+p/p+l/2u2=C。6. 流體阻力=沿程阻力+局部阻力；范寧公式：沿程壓降:Apf=Xlpu2/2d，沿程阻力：Hf=Apf

2、/pg=Xlu2/2dg（入：摩擦系數(shù)）；層流時(shí)九=64/Re，湍流時(shí)X=F（Re，£/d）,（£：管壁粗糙度）；局部阻力hf=gu2/2g,（g：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。8離心泵主要參數(shù)：流量、壓頭、效率（容積效率:考慮流量泄漏所造成的能量損失；水力效率qH：考慮流動(dòng)阻力所造成的能量損

3、失；機(jī)械效$Hm:考慮軸承、密封填料和輪盤的摩擦損失。）、軸功率；工作點(diǎn)（提供與所需水頭一致）；安裝高度（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1.29kg/m3latm=l0l325Pa=l0l.3kPa=0.l0l3MPa=l0.33mH2O=760mmHg（1、被測(cè)流體的壓力>大氣壓表壓=絕壓大氣壓（2、被測(cè)流體的壓力<大氣壓真空度=大氣壓絕壓=表壓殳管路總阻力損失的計(jì)算l乙h=h+乙h=.l+El九edj11.離心泵的構(gòu)件:葉輪、泵殼（蝸殼形、和軸封裝置u2u2u

4、2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，液體蒸汽壓過高；吸入管路阻力或壓頭損失太高）各種泵：耐腐蝕泵:輸送酸、堿及濃氨水等腐蝕性液體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)，與管路特性無關(guān)，壓頭與流量無關(guān)，受管路的承壓能力所限制，這種特性稱為正位移性，這種泵稱為正位移泵。往復(fù)泵是正位移泵之一。正位移泵不能采用出口閥門來調(diào)節(jié)流量，否則流量急劇上升，導(dǎo)致示損壞。:*（

5、2）往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)第一，旁路調(diào)節(jié)，如圖2-28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)械分類工作原理液體輸送機(jī)械氣怵輸送機(jī)械速度式離心式離心泵、旋渦泵離心風(fēng)機(jī)、離心壓縮機(jī)軸流式軸流泵軸流式通風(fēng)機(jī)噴射式噴射泵容積式往復(fù)式往復(fù)泵、隔膜泵、計(jì)量泵往溟式壓縮機(jī)回轉(zhuǎn)武齒輪泵、螺桿泵羅茨風(fēng)機(jī)、液環(huán)壓縮機(jī)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) （1）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)械轉(zhuǎn)速高、流

6、量大、功率大。（2）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。（3）速度式流體輸送機(jī)械的零部件少，結(jié)構(gòu)緊湊。 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。 2.容積式流體輸送機(jī)械的特點(diǎn) （1）運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的尺寸確定后，工作腔的容積變化規(guī)律也就確定了，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)生直接的影響，故機(jī)械工作的穩(wěn)定性較好。 （2）流體的吸入和排出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。 （3）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。此外，流體吸入和排出是間歇的，容易引起液柱及管

7、道的振動(dòng)。16. 流體體積隨壓力變化而改變的性質(zhì)稱為壓縮性。二、非均相機(jī)械分離1. 顆粒的沉降：層流沉降速度Vt=（pp-p）gdp2/18卩，（pp-p：顆粒與流體密度差，卩：流體粘度）；重力沉降（沉降室，H/v=L/u,多層；增稠器，以得到稠漿為目的的沉淀）；離心沉降（旋風(fēng)分離器）。2. 過濾：深層過濾和濾餅過濾（常用，助濾劑增加濾餅剛性和空隙率）；分類：壓濾、離心過濾，間歇、連續(xù)；濾速的康采尼方程：u=（Ap/Ly）£3/5a2（1-£）2,（£：濾餅空隙率；a：顆粒比表面積；L：層厚）。3過濾介質(zhì)：過濾過程所用的多孔性介質(zhì)稱為過濾介質(zhì)，過濾介質(zhì)應(yīng)具有下列特

8、性：多孔性、孔徑大小適宜、耐腐蝕、耐熱并具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。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，又若濾餅可壓縮，隨著過濾進(jìn)行，濾餅受壓變形，都使過濾阻力很大而導(dǎo)致過濾困難?？刹捎弥鸀V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dqKu5.過濾速率基本方程K=2Ap恒速過濾，恒壓過濾r如dx2(q+q)eq2+2qq=KeV2+2VV=KA2te6. 過濾設(shè)備：板框壓濾機(jī)（間歇操作，構(gòu)造簡(jiǎn)單，過濾面積大而占地省，過濾壓力高（可達(dá)1.5MPa左右），便于用耐腐蝕性材料制造，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

9、機(jī)也是間歇操作設(shè)備，具有過濾推動(dòng)力大、單位地面所容納的過濾面積大、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)筒真空過濾機(jī)（操作連續(xù)、自動(dòng)）7. 自由沉降:單個(gè)顆粒在流體中的沉降過程稱。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)干擾，稱為干擾沉降。名師整理一精華知識(shí)點(diǎn)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。9. 流態(tài)化是一種使固體顆粒通過與流體接觸而轉(zhuǎn)變成類似于流體狀態(tài)的操作。分三個(gè)階段：（1）固定

10、床階段：流體通過顆粒床層的表觀速度u較低，使顆?？障吨辛黧w的真實(shí)速度u1小于顆粒的沉降速度ut,則顆粒基本上保持靜止不動(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)稱為氣力輸送。10. 氣力輸送的優(yōu)點(diǎn)（1）系統(tǒng)封閉，避免物料飛揚(yáng)，減少物料損失，改善勞動(dòng)條件。（2）輸送管路不限制，即使在無法鋪設(shè)道路或安裝輸

11、送機(jī)械的地方，使用氣力輸送更加方便。（3）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。（4）在氣力輸送過程中可同時(shí)進(jìn)行粉料的干燥、粉碎、冷卻、加料等操作。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）。2傅立葉定律：dQ=彳dA，（Q:熱傳導(dǎo)速率；A：等溫面積；九：比例系數(shù)；：溫度梯度）；入與溫度的關(guān)系：X=X0（l+at）,（a：溫度系數(shù)）。3不同情況下的熱傳導(dǎo)：?jiǎn)螌悠奖冢?=（門丸2）/山/心皿人）=溫差/熱阻，（b：壁厚；Cm=（入122）/2

12、）；多層平壁：Q=（t1-tn+1）/bi/iA）；單層圓筒：Q=（t1-t2）/b/Am）,（A：圓筒側(cè)面積，C=（A2-A1）/ln（A2/A1）；多層圓筒：Q=2nL（t1-tn+1）/1/Xiln（ri+1/ri）。4. 對(duì)流傳熱類型：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），前兩者無相變，后兩者有相變；牛頓冷卻定律：dQ=hdAAt,（At>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兒（E入：?jiǎn)紊椛淠埽痪牛翰ㄩL）；四次方定律：E=

13、C（T/100）4=£C0（T/100）4,（C：灰體輻射常數(shù)；CO：黑體輻射常數(shù)；£=C/C0：發(fā)射率或黑度）；兩物體輻射傳熱：Q1-2=C1-2pA（T1/100）4-（T2/100）4,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：總傳熱系數(shù)；A：傳熱面積）；1/K=1/h1+bA1/XAm+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足所要求的操作溫度進(jìn)行的加熱

14、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)生的熱量傳遞稱為熱傳導(dǎo),又稱導(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)致的熱量傳遞過程。強(qiáng)制對(duì)流傳熱內(nèi)部流動(dòng)外部流動(dòng)自然對(duì)流傳熱'大空間自然對(duì)流有限空間自然對(duì)流11.對(duì)流傳熱<混合對(duì)流傳熱沸騰傳熱大容器沸騰管內(nèi)沸騰冷凝傳熱管外冷凝管內(nèi)冷凝12. 傳熱的基本方式:（1）熱傳導(dǎo)（2）對(duì)流傳熱熱對(duì)流（3）輻射傳熱13. 影響冷

15、凝傳熱的因素和冷凝傳熱的強(qiáng)化流體物性：冷凝液pT、九T、卩/tat；潛熱rT一at溫差：液膜名師整理一精華知識(shí)點(diǎn)名師整理一精華知識(shí)點(diǎn)層流流動(dòng)時(shí)，At=tstWT,不凝氣體：不凝氣體的存在會(huì)導(dǎo)致all(1%不凝氣可使a/60%),所以應(yīng)該定期排放蒸汽流速與流向(u>10m/s)：蒸汽與液膜同向時(shí)uTT6l,aT；反向時(shí)uTMal；uTT時(shí)aT(無論方向)。因此蒸汽進(jìn)口一般設(shè)在換熱器上部，以避免蒸汽與液膜逆向流動(dòng)使al。蒸汽過熱：包括冷卻和冷凝兩個(gè)過程。冷凝面的形狀和位置：以減少冷凝液膜的厚度并Ta作為目的。垂直板或管：可開縱向溝槽；水平管束：可采用錯(cuò)列。14. 導(dǎo)熱系數(shù)九的物理意義：表示溫

16、度梯度為1K/m或1°C/m時(shí)，單位時(shí)間通過單位面積的熱量。即：?jiǎn)挝粶囟忍荻认碌臒嵬?。九_(tái)九0(1+kt)九0為固體在0C時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)，k為溫度系數(shù)，1/C,對(duì)大多數(shù)金屬材料為負(fù)值，對(duì)大多數(shù)非金屬固體材料為正值。15. 在物體邊界上，傳熱邊界條件可分為以下三類：(1)已知物體邊界壁面的溫度，稱為第一類邊界條件；(2)已知物體邊界壁面的熱通量值，稱為第二類邊界條件；已知物體壁面處的對(duì)流傳熱條件，稱為第三類邊界條件。16. 準(zhǔn)數(shù)的定義與物理意義：努塞爾準(zhǔn)數(shù)(Nusselt),Nu:OL對(duì)流傳熱與厚度為L的流體層內(nèi)的熱傳導(dǎo)之比。努塞爾數(shù)越大，對(duì)流傳熱的傳熱強(qiáng)度也越大。它反映了固體壁面處的

17、無因次溫度梯度的大小。雷諾準(zhǔn)數(shù)(Reynold)，Re:uLP_慣性力與粘性力之比。雷諾數(shù)小，表示流體的粘性力起控制作用，抑制流層的擾動(dòng)，隨著雷諾數(shù)的增大，流體中流體微團(tuán)的擾動(dòng)加劇，壁面處的溫度梯度增大，對(duì)流傳熱系數(shù)增大。c口v普朗特準(zhǔn)數(shù)(Prandtl),Pr:壬_一動(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九a格拉曉夫準(zhǔn)數(shù)(Grashof)，Gr:浮升力與粘性力之比。它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。它在自然對(duì)流中的作用與強(qiáng)制對(duì)流中雷諾數(shù)的作用相當(dāng)。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

18、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：物體通過電磁波來傳遞能量的過程。熱輻射：物體由于熱的原因以電磁波的形式向外發(fā)射能量的過程。20. 熱輻射=反射+吸收+穿透(黑體，白體，透熱體，灰體)21. 物體的黑度£：指同溫度下物體與黑體輻射能力之比。£22. 斯蒂芬一波爾茨曼定律_bT4_C(丄)g0黑體輻射常數(shù)，=5.67x10-8w/(m2.K4)；°CO黑體輻射系數(shù)，=5.67W/(m2.K4)_=兀)40100gPAtL3p2僅與自身特性有關(guān)。_更型克?；舴蚨?EE=Eb=f(T)aab1卩2v2落到表面A上的由表面A.發(fā)出的輻射能j

19、i角系數(shù)23. 氣體的熱輻射具有以下兩個(gè)主要特點(diǎn)：(1)氣體的輻射和吸收對(duì)波長具有強(qiáng)烈的選擇性(2)氣體的輻射和吸收是在整個(gè)容積內(nèi)進(jìn)行24. 傳熱三步:(1)熱流體以對(duì)流傳熱方式將熱量傳給固體壁面；(2)熱量以熱傳導(dǎo)方式由間壁的熱側(cè)面?zhèn)鞯嚼鋫?cè)面；(3)冷流體以對(duì)流傳熱方式將間壁傳來的熱量帶走。25. 熱量衡算方程反映了冷、熱流體在傳熱過程中溫度變化的相互關(guān)系。根據(jù)能量守恒原理，在傳熱過程中，若忽略熱損失，單位時(shí)間內(nèi)熱流體放出的熱量等于冷流體所吸收的熱量。熱量衡算方程Q_mh(Hh1-H2)_mc(H2-Hc1)26. 傳熱過程的平均溫差計(jì)算：恒溫差傳熱，變溫差傳熱27. 按照冷、熱流體之間的相

20、對(duì)流動(dòng)方向，流體之間作垂直交叉的流動(dòng)，稱為錯(cuò)流；如一流體只沿一個(gè)方向流動(dòng)，而另一流體反復(fù)地折流，使兩側(cè)流體間并流和逆流交替出現(xiàn)，這種情況稱為簡(jiǎn)單折流。28. 不同流動(dòng)排布型式的比較：進(jìn)出口溫度條件相同時(shí)，逆流的平均溫差最大，并流的平均溫差最小，對(duì)于其他的流動(dòng)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)，以滿足特定的生產(chǎn)工藝需要。采用折流和其他復(fù)雜流動(dòng)的目的是為了提高傳熱系數(shù)，然而其代價(jià)是減小了平均傳熱溫差。29. 換熱器傳熱效率e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Q之比max由表面A.發(fā)出的總輻射能iQQ

21、max四、質(zhì)量傳遞基礎(chǔ)1. 質(zhì)量傳遞(簡(jiǎn)稱傳質(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，前者發(fā)生在同一個(gè)相內(nèi)，后者則涉及不同的兩相。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程。解吸：為吸收的逆過程。蒸餾：不同物質(zhì)在氣液兩相間的相互轉(zhuǎn)移。氣體增(減)濕：濕分由液相(氣相)向氣相(液相)轉(zhuǎn)移。(2)液-液系統(tǒng)：萃取：溶質(zhì)由一液相轉(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程。解吸：為吸收的逆過程。蒸餾：不同物質(zhì)在氣液兩

22、相間的相互轉(zhuǎn)移。氣體增(減)濕：濕分由液相(氣相)向氣相(液相)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)系稱為費(fèi)克(Fick)定律。4化學(xué)反應(yīng)可分為兩類：一類是在整個(gè)相內(nèi)均勻發(fā)生的反應(yīng)，稱為均相反應(yīng)；另一類則是局限在某個(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，稱為非均相反應(yīng)。5. 對(duì)流傳質(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)間的質(zhì)量傳遞，是相際傳質(zhì)的基礎(chǔ)。

23、一般情況下，傳質(zhì)設(shè)備中流體的流動(dòng)形態(tài)多為湍流。6. 傳質(zhì)過程應(yīng)用的設(shè)備有多種類型，其主要功能是給傳質(zhì)的兩相(或多相)提供良好的接觸機(jī)會(huì)，包括增大相界面面積和增強(qiáng)湍動(dòng)強(qiáng)度，主要有填料塔和板式塔。7. 板式塔：有害因素：空間上的反向流動(dòng)：泡沫夾帶(增大板間距)、氣泡夾帶(增大降液管長度)；空間上的不均勻流動(dòng)：氣體，液體。如何提高效率：1合理選擇塔板孔徑和開口率造成適宜氣液接觸狀態(tài)2設(shè)置傾斜的進(jìn)氣裝置塔板壓降：塔板上下對(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

24、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)過程中需要冷卻時(shí)，填料塔復(fù)雜，有側(cè)線出料時(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1. 吸收是將氣體混合物與適當(dāng)?shù)囊后w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?；旌蠚怏w中，能夠溶解于液體中的組分稱為吸收質(zhì)或溶質(zhì)；不能溶解的組分稱為惰性氣體；吸收操作所用的溶劑稱為吸收劑；溶有溶質(zhì)的溶液稱為吸收液或簡(jiǎn)稱溶液；派出的氣體稱為吸收尾氣。(分物理吸收煤氣脫苯，化

25、學(xué)吸收二氧化碳碳酸鉀)2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3. 從氣體中回收有用組分4.氣體凈化(原料氣的凈化和尾氣、廢氣的凈化)5.生化工程。一個(gè)完整地吸收分離過程一般包括吸收和解吸兩部分。3.溶劑的選擇：(1)溶劑應(yīng)對(duì)氣體中被分離組分有較大溶解度；(2)溶劑對(duì)其他組分的溶解度要小(3)溶質(zhì)在溶劑中的溶解度對(duì)溫度變化敏感(4)容積蒸汽壓低，減少回收時(shí)的損失(5)溶劑有較好的化學(xué)穩(wěn)定性(6)溶劑有較低的粘度(7)溶劑價(jià)廉，無腐蝕性、無毒不易燃。吸收率n=(mA除/mA進(jìn))x100%引(yl-y2)/ylxl00%,(yl,y2

26、：進(jìn)塔和出塔混合氣中A的摩爾分?jǐn)?shù))。4稀溶液中亨利定律：c*A=HpA,(c*A:溶解度；H：溶解度系數(shù)；pA：氣相分壓)；p*A=ExA,(xA:液相中溶質(zhì)摩爾分?jǐn)?shù)；E：亨利系數(shù))；y*=mx，(平衡常數(shù)m=E/p)；E=ps/HMs,(ps,Ms:純?nèi)軇┟芏群拖鄬?duì)分子質(zhì)量)。5. 費(fèi)克定律：jA=-DABdcA/dz,(jA：擴(kuò)散速率；DAB:組分A在組分B中的擴(kuò)散系數(shù)；dcA/dz:組分A在擴(kuò)散方向z上的濃度梯度)；等分子擴(kuò)散速率：NA=jA=D(pA,1-pA,2)/RTz；單向擴(kuò)散：NA=D(pA,1-pA,2)p/RTzpB,m,(p/pB,m:漂流因子，pB,m=(pB,2-pB

27、,1)/ln(pB,2/pB,1)，即對(duì)數(shù)平均值)；同理，NA=D(cA,1-cA,2)c/zcB,m。6. 吸收塔操作線方程：qn(L)/qn(V)=(y1-y2)/(x1-x2),(qn(V)：二元混合氣摩爾流量；qn(L)：液相摩爾流量；x,y：任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)=(1.12.0)qn(L)/qn(V)min；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,(K：傳質(zhì)系數(shù)；S：塔截面積；a：?jiǎn)挝惑w積填料

28、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)；相平衡線為直線時(shí)：NOG=ln(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程。填名師整理一精華知識(shí)點(diǎn)

29、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n；4堆積密度；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1.蒸餾分類：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(閃蒸)、精餾、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)；壓力：常壓蒸餾、加壓蒸餾、減壓蒸餾；組分：雙組分蒸餾和多組分

30、蒸餾(精餾)，常用精餾塔。精餾，加壓提高蒸汽冷凝溫度，降壓降低沸點(diǎn)溫度。2雙組分溶液氣液相平衡：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)/pxp-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：uA=pA/xA，相對(duì)揮發(fā)度：aAB=uAuB,最終可導(dǎo)出氣液平衡方程：y=ax/l+(a-l)x；氣液平衡相圖：p-x圖(等溫)、t-x(y)圖(等壓)、x-y圖。3. 平衡蒸餾：qn(F),x

31、F加熱至泡點(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-l)-xF/(q-l)，(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;Y：原液的摩爾氣化潛熱)；平衡關(guān)系：yD=axW/l+(a-1)xW。4. 簡(jiǎn)單蒸餾：持續(xù)加熱至釜液組成和餾出液組成達(dá)到規(guī)定時(shí)停止；關(guān)系式：lnn(F)/n(W)=ln(xF/xW)-aln(1-xF)/(1-xW)/(a-1)；總物料衡算：n(F)=n(W)+n(D)；易揮發(fā)組分衡算：n(F)xF=n(W)xW+n(D)xD；推

32、出：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"OO%,釜中不易揮發(fā)組分回收率：nW=qn(W)(1-xW)/qn(F)(1-xF)x100%；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：塔頂餾出液量；L：各板下降的液量；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

33、摩爾分?jǐn)?shù)),精餾段操作線方程：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)提餾段易揮發(fā)組分衡算：qn(L')x'm=qn(V')y'm+1+qn(W)xW；(W：釜液量)，提餾段操作線方程：y'm+1=qn(L')x'm/qn(V')-qn(W)xW/qn(V')；總的物料衡算：qn(F)+qn(V')+qn(L)=qn(V)+qn(L')乘上各焓值Hx即為熱量衡算，qn(V)=qn(V'

34、)+(1-q)qn(F),(精餾進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)q=(HV-HF)/(HV-HL)即單位原料液變?yōu)轱柡驼羝枰臒崃颗c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),(xq,yq：進(jìn)料時(shí))，R實(shí)=(1.1一2.0)Rmin；全塔效率ET為理論塔板數(shù)與實(shí)際塔板數(shù)之比；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

35、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)。6根據(jù)溶液的蒸汽壓偏離拉烏爾定律的方向，一般可將非理想溶液分成兩大類：1、正偏差溶液，2、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

36、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

37、。五、吸收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、無腐蝕性、無毒不易燃價(jià)低，吸收率n=（mA除/mA進(jìn)）x100%引（yl-y2）/ylxl00%,（yl,y2：進(jìn)塔和出塔混合氣中A的摩爾分?jǐn)?shù)）。2稀溶液中亨利定律：c*A=HpA,（c*A:溶解度；H：溶解度系數(shù)；pA：氣相分壓）；p*A=ExA,（xA:液相中溶質(zhì)摩爾分?jǐn)?shù)；E：亨利系數(shù)）；y*=mx，（平衡常數(shù)m=E/p）；E=ps/HMs,（ps,Ms:純?nèi)軇┟芏群拖鄬?duì)分子質(zhì)量）。六、干燥1.絕對(duì)濕度§=0.622pV/（p-pV）,（pV：水蒸汽分壓）；相對(duì)濕度p=pV/pS,（pS

38、：水蒸汽飽和分壓）；濕焓I=Ig+6Iv,（Ig：絕干空氣的焓；Iv：水蒸汽的焓）。2物料的干基濕含量X=m水/m絕干，是基濕含量®=m水/m總x100%,®=X/（1+X）；物料分類：非吸濕毛細(xì)孔物料、吸濕多孔物料和膠體無孔物料；物料與水分：總水分、平衡水分、自由水分、非結(jié)合水分、結(jié)合水分。3. 干燥過程物料衡算：qm,c（X1-X2）=qm,L2-61）=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)出水分的質(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（I2-I0）+qm,c（I'2-I'1）+qL,（qD:單位時(shí)間干燥器熱量；qP：?jiǎn)挝粫r(shí)間預(yù)熱氣熱量；qL：?jiǎn)挝粫r(shí)間熱損失；I2：出干燥器的空氣的焓；I0：進(jìn)預(yù)熱器的空氣的焓；I'2,I'1：進(jìn)出干燥器物料的焓）,qD=qm,L（I1-I0）=qm,L（1.01+1.8850）（t1-t0）,qD=qm,L（