個(gè)人環(huán)境工程原理總結(jié)

1、0101環(huán)境工程原理重點(diǎn)第四章熱量傳遞(至少一個(gè)計(jì)算題)1.傳熱的幾種形式熱傳導(dǎo)：物體各部分之間無宏觀運(yùn)動，通過物質(zhì)的分子、原子和電子的振動、位移和相互碰撞發(fā)生的熱量傳遞過程對流傳熱：流體中質(zhì)點(diǎn)發(fā)生相對位移而引起的熱量傳遞過程，僅發(fā)生在液體和氣體中。通常認(rèn)為是流體與固體壁面之間的熱傳遞過程輻射傳熱：物體由于熱的原因而發(fā)出輻射能的過程2.傅立葉定律：,Q,dTP122qAdy熱量通量與溫度梯度成正比、負(fù)號表示熱量通量方向與溫度梯度的方向相反，即熱量是沿著溫度降低的方向傳遞。dT單層壁傳導(dǎo)：平壁厚度為b,壁面兩側(cè)溫度分別為T1、T2、T1T2。一維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)Q=-A-【例題4.2.1】某平壁厚度b

2、為400mm，內(nèi)表面溫度T1=950C，外表面溫度T2=300C，導(dǎo)熱系數(shù)W/(mK),T的單位為C。若將導(dǎo)熱系數(shù)分別按常量(取平均導(dǎo)熱系數(shù))和變量計(jì)算，試求導(dǎo)熱熱通量和平壁內(nèi)的溫度分布。01010101十L”幾解：(1)導(dǎo)熱系數(shù)按平壁的平均溫度取為常數(shù)T+T950+300T，_2，625CW/m2九,1.0+0.001625，1.625m22m01010101TT950300q，九12，1.625，26411-mb0.4以x表示沿壁厚方向上的距離，在x處等溫面上的溫度為T，T即溫度分布為直線關(guān)系。dTdT(2)導(dǎo)熱系數(shù)取為變量q,靈，(1.0+0.001T)dx分離變量并積分Jt2(1.0+

3、0.001T)dT，-扎dxx，95026411.625x，9501625x對于平壁上的穩(wěn)態(tài)一維熱傳導(dǎo),熱量通量不變。因此（T-T）+q1（T-T）+b1040.001仟丁、-(T2T2)12212“(950300)+0001(95023002)2120.001(T2-T2)qb2122641W/m2在x處(TT)+Q，Q01(T2T2)qx(950-T)+氣!(950-T2)=2641x整理，得0001T2+T1401+2641x=02多層壁傳導(dǎo)（主要串聯(lián)熱阻疊加原則）QA+鶯:曙123T-T1bbb3.圓管熱導(dǎo)、圓管多層dT12d3T對于半徑為r的等溫圓柱面，根據(jù)傅立葉定律，有Q-XAdT

4、-X（2”rL）巴穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時(shí)，徑向的Q為常數(shù)，將上式分離變量并積分drdrQ”dr-”kdTQ2”XLTi-T2Tiln二r1r1rIn2rR=J-2”XL4.對流傳熱：牛頓冷卻公式dQ=dAAT九dT、ATQyy05.保溫層臨界直徑、間壁傳熱（考試最可能考）TTTTr1fcifQln(d/d)121+2”XL”dL當(dāng)保溫層厚度增加2(即1R+R12ln(d/d)R2112”kLR12”dL2時(shí)R1增加，R2減少d2增大）丄、d222ln（d/d）121kddd2保溫層的臨界厚度6.P155、159平均溫差：（1）逆流和并流時(shí)的傳熱溫差在微元中熱、冷流體的溫差為ATT-Thc平均傳熱溫差，對數(shù)

5、平均溫差:2”L(TT)dQc1dd2f2kd由此得到熱損失Q為最大值時(shí)的保溫層直徑d主d2cATmATAT2A1換熱器兩端溫差大的數(shù)值A(chǔ)T，換熱器兩端溫差小的數(shù)值A(chǔ)TAT12ln2AT1錯流和折流時(shí)的傳熱溫差2）按逆流計(jì)算對數(shù)平均溫差，再乘以溫度修正系數(shù)AT申ATmATm溫度修正系數(shù)，無量綱，AT按逆流計(jì)算的對數(shù)平均溫差。溫度修正系數(shù)小于1,即m錯流和折流時(shí)的傳熱溫差小于逆流時(shí)的溫差。傳熱單元數(shù)：Q，KAATm第六章沉降斯托克斯公式（算完后要檢驗(yàn)）層流區(qū)：Rep2CD=24/Rep1一，u,Pgd2ut顆粒終端沉降速度t18Pt廠18.5(-)gdRe0.6過渡區(qū)：2Reptf停沉去除的條件

6、。Vu,ulb流體中直徑為q的顆粒完全3.P225離心沉降離心沉降速度重力沉降u，t4(P-)dgpp3PCD旋風(fēng)分離器（臨界直徑、影響因素（填空題）根據(jù)顆粒離心沉降速度方程式，假設(shè)氣體密度P顆粒密度Pp,相應(yīng)于臨界直徑-的顆粒1P-PPd2u2沉降速度為：u，pr2d2，廿亠根據(jù)假設(shè)顆粒在沉降過程中所穿過的氣t18mp18rm流最大厚度等于進(jìn)氣口寬度B。顆粒最大沉降時(shí)間為:B18prB，m沉ud2u2tcPi若氣體進(jìn)入排氣管之前在筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)為N則運(yùn)行的距離為2叫N,故氣體在筒內(nèi)的停留d,9凹c兀uNiP2兀rN時(shí)間為t=m令t-=t停，得:停u沉停i一般旋風(fēng)分離器以圓筒直徑D為參數(shù)，其它參

7、數(shù)與D成比例，B=D/4。D增加，dc增大，分離效率減少。第七章過濾P243過濾理論:過濾速度u定義為內(nèi)通過過濾面的濾液量,m3dVu=Adtdt微分過濾時(shí)間，sA過濾面積,m2dVdt時(shí)間pu二(RR中mcp(rL+rL)卩r：與過濾介質(zhì)上形成的濾餅層的孔隙結(jié)構(gòu)特性有關(guān)過濾速度與推動力之間的關(guān)系可用下式（Darcy定律）表示：Rm：過濾介質(zhì)過濾阻力,1/mRc：濾餅層過濾阻力，1/m假設(shè)rm，r分別為過濾介質(zhì)和濾餅層的過濾比阻,1/m2Rm=rmLm；Rc=rLL：與濾液量有關(guān)，在過濾過程中是變化的假設(shè)每過濾1m3濾液得濾餅f（m3）fV=LA可把過濾介質(zhì)的阻力轉(zhuǎn)化成厚度為Le的濾餅層阻力r

8、mLm=rLe匕dV_A2p則礦_r卩f（VVe）（1）r_rps可壓縮濾餅：0r0：單位壓差下濾餅的比阻，m-2Pa-i；將比阻計(jì)算式代入式（1）dV_AApi-sAdt_r卩f（V+V）0“2Api-s主要掌握K的表達(dá)形式：K_f貝hs：濾餅的壓縮指數(shù),dV_KAAdt_2(V+V)e2)恒壓過濾：在過濾過程中，過濾壓差自始自終保持恒定，K為常數(shù)JV2（V+V）dV_ftKA2dtV2+2VV_KA21若過濾介質(zhì)阻力可忽略不計(jì)，則簡化V2_KA21q2_Kt恒速過濾：恒速過濾是指在過濾過程中過濾速度保持不變，即濾液量與過濾時(shí)間q_utdVV常數(shù)dVKA2呈正比一一常數(shù)AdtAt代入式（2）

9、dt2(V+V)eV2+VVe2A2t若忽略過濾介質(zhì)阻力，則簡化為：V2_KA212第八章吸收吸收的基本概念：依據(jù)混合氣體各組分在同一種液體溶劑中物理溶解度(或化學(xué)反應(yīng)活性)的不同，而將氣體混合物分離的操作過程。本質(zhì)上是混合氣體組分從氣相到液相的相間傳質(zhì)過程。類型：(1)按溶質(zhì)和吸收劑之間發(fā)生的反應(yīng)：物理吸收：水凈化含SO2鍋爐尾氣化學(xué)吸收：堿液凈化含SO2鍋爐尾氣按混合氣體中被吸收組分?jǐn)?shù)目：單組分吸收：如用水吸收HCI氣體制取鹽酸多組分吸收：堿液吸收煙氣(含SO2,NOx,CO2,CO等)按體系溫度是否變化：如果液相溫度明顯升高稱為非等溫吸收如果液相溫度基本保持不變稱為等溫吸收物理吸收(亨利

10、定律)在稀溶液條件下漏度一定|總壓不大時(shí)，氣體溶質(zhì)的平衡分壓和溶解度成正比:*陽溶質(zhì)在令相中的平衡分壓，Pa=Exa麵溶質(zhì)在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)B一亨利系數(shù)Pa.判斷傳質(zhì)的方向：根據(jù)相平衡，計(jì)算平衡時(shí)溶質(zhì)在氣相或液相中的組成。與實(shí)際的組成比較，可以判斷傳質(zhì)方向。實(shí)際液相組成平衡組成，溶質(zhì)從氣相液相雙膜理論，怎么畫過程要清楚P270相互接觸的氣液兩相流體間存在著穩(wěn)定的相界面,界面兩側(cè)分別有一層虛擬的氣膜和液膜。在相界面處，氣液兩相在瞬間即可達(dá)到平衡，界面上沒有傳質(zhì)阻力。在膜層以外，氣液兩相流體都充分湍動，不存在濃度梯度，組成均一，沒有傳質(zhì)阻力111Kg與kG之間關(guān)系搞清楚（例題8.2.2P274）丁

11、p+示總傳質(zhì)阻力等于氣膜阻力和液膜阻力之和GGL傳質(zhì)阻力分析（選擇、簡答）化學(xué)吸收不要求書上P2735.吸收因數(shù)（考試時(shí)會告訴公式）例8.4.1第九章吸附1、概念、分類、常見吸附劑及其性質(zhì)吸附操作是通過多孔固體物質(zhì)與某一混合組分體系（氣體或液體）接觸，有選擇地使體系中的一種或多種組分附著于固體表面，從而實(shí)現(xiàn)特定組分分離的操作過程。按作用力性質(zhì)分類：分物理吸附和化學(xué)吸附按吸附劑再生方法分類：變溫吸附和變壓吸附按原料組成分類：大吸附量分離和雜質(zhì)去除按分離機(jī)理分類：位阻效應(yīng)、動力學(xué)效應(yīng)和平衡效應(yīng)常用吸附劑的主要特性吸附容量大：由于吸附過程發(fā)生在吸附劑表面，所以吸附容量取決于吸附劑表面積的大小。選擇性

12、高：對要分離的目的組分有較大的選擇性。穩(wěn)定性好：吸附劑應(yīng)具有較好的熱穩(wěn)定性，在較高溫度下解吸再生其結(jié)構(gòu)不會發(fā)生太大的變化。同時(shí)，還應(yīng)具有耐酸堿的良好化學(xué)穩(wěn)定性。適當(dāng)?shù)奈锢硖匦裕哼m當(dāng)?shù)亩逊e密度和強(qiáng)度廉價(jià)易得幾種常用的吸附劑：活性炭（a.比表面積越大，吸附量越大：但應(yīng)注意對一些大分子，微孔所提供的比表面積基本上不起作用。b.表面化學(xué)特性：活性炭本身是非極性的，但由于表面共價(jià)健不飽和易與其它元素如氧、氫結(jié)合，生成各種含氧官能團(tuán)）活性炭纖維、硅膠、活性氧化鋁、沸石分子篩怎么選一個(gè)吸附劑需要根據(jù)被分離對象、分離條件和吸附劑本身的特點(diǎn)確定需要進(jìn)行試驗(yàn)研究3吸附平衡（很少考計(jì)算，考填空）：朗格繆爾公式（單層

13、）與弗蘭德里希方程的區(qū)別（多層）_1弗蘭德里希（Freunlich）方程:q，kpi/n兩邊取對數(shù)lgq_g十匚lgPq平衡吸附量，L/kgk和吸附劑種類、特性、溫度以及所用單位有關(guān)的常數(shù)n常數(shù)，和溫度有關(guān)p吸附質(zhì)氣相中的平衡分壓,Pa隨著p增大，吸附量q隨之增加。但p增加到一定程度后，q不再變化Freundlich方程為經(jīng)驗(yàn)公式。壓力范圍不能太寬，低壓或高壓區(qū)域不能得到滿意的實(shí)驗(yàn)擬合結(jié)果。朗格謬爾（langmuir）公式:條件：吸附劑表面性質(zhì)均一，每一個(gè)具有剩余價(jià)力的表面分子或原子吸附一個(gè)氣體分子。吸附質(zhì)在吸附劑表面為單分子層吸附。吸附是動態(tài)的，被吸附分子受熱運(yùn)動影響可以重新回到氣相。吸附過

14、程類似于氣體的凝結(jié)過程，脫附類似于液體的蒸發(fā)過程吸附在吸附劑表面的吸附質(zhì)分子之間無作用力kTOC o 1-5 h z吸附達(dá)到平衡時(shí)，吸附速度與脫附速度相等，貝V：廠二廠Pp吸附質(zhì)的平衡分壓，Padq,qm分別為吸附量和單分子層吸附容量，L/kgk1Langmuir常數(shù)，與吸附劑和吸附質(zhì)的性質(zhì)和溫度有關(guān)，該值越大表示吸附劑的吸附能力越強(qiáng)。公式變換得：1,11亠1qkqpq1mm當(dāng)p很小時(shí)，貝V：q=k1qmp呈亨利定律，即吸附量與氣體的平衡分壓成正比。當(dāng)px時(shí)，q=qm此時(shí)，吸附量與氣體分壓無關(guān)，吸附劑表面被占滿，形成單分子層4.吸附動力學(xué)：傳質(zhì)過程（簡述）P315（1）吸附質(zhì)從流體主體擴(kuò)散到吸

15、附劑外表面外擴(kuò)散（2）吸附質(zhì)由吸附劑的外表面向微孔中的內(nèi)表面擴(kuò)散內(nèi)擴(kuò)散（3）吸附質(zhì)在吸附劑的內(nèi)部表面上被吸附一般第（3）步的速度很快，吸附傳質(zhì)速率主要取決于第（1）和（2）兩步。外擴(kuò)散速度很慢外擴(kuò)散控制內(nèi)擴(kuò)散速度很慢內(nèi)擴(kuò)散控制6.P318吸附操作、概念、計(jì)算（例9.5.2）、穿透曲線、穿透點(diǎn)、穿透時(shí)間單級吸附I,Xj溶劑量G利吸附劑量L不變=根據(jù)質(zhì)量守恒立律：對于第1級,對干第2級:g（P9p）=（旺）0：濬劑呈，m5；=吸附劑量，kg和吸附質(zhì)在進(jìn)、出換陽橫的吸附劑中罰濃度，kg（吸附質(zhì)）/kg（吸附劑）刖,円：吸附質(zhì)在進(jìn)、出吸附槽的溶港中的濃度，kg（吸附匿）/m3（溶劑）穿透曲線示意圖G:

16、溶液流入速率（m3/（m2s）p0：溶液中溶質(zhì)濃度（kg/m3）z:固定床吸附塔填充高度（m）pB：穿透點(diǎn)濃度（kg/m3）pE：穿透曲線終點(diǎn)濃度（kg/m3）B:出口處溶質(zhì)濃度達(dá)到pB時(shí)的流量(m3/m2)a：吸附區(qū)移動了吸附區(qū)高度za區(qū)間的流量(m3/m2)aa穿透時(shí)間：伯哈特-亞當(dāng)斯(Bohart-Adams)法通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在一定的初始濃度、空床速度和達(dá)到一定的穿透濃度的條件下，固定床的床高和穿透時(shí)間呈直線關(guān)系。該關(guān)系又稱BDST法(BedDepthServiceTime)。利用該關(guān)系可以較方便地計(jì)算時(shí)間：1匕_tb穿透時(shí)間，h;bpvpKp叫吸附劑的動態(tài)吸附容量，kg/m3；Bz床高

17、，m;p0入口料液中吸附劑濃度，kg/m3；v空床線速度，m/hK比例系數(shù)，m3/(kgh);pB穿透濃度，kg/m3第十一章反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)1、P397反應(yīng)操作、反應(yīng)器概念、反應(yīng)器操作方式反應(yīng)操作：利用化學(xué)或生物反應(yīng)進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)或污染物處理時(shí)，需要通過反應(yīng)條件等的控制，使反應(yīng)向有利的方向進(jìn)行。為達(dá)到這種目的而采取的一系列工程措施通稱為反應(yīng)操作。反應(yīng)器：進(jìn)行化學(xué)或生物反應(yīng)的容器的總稱。反應(yīng)器的操作方式：間歇操作(分批操作)、充/排式操作、連續(xù)操作、半間歇操作、半連續(xù)操作2、反應(yīng)動力學(xué)：氣液氣固反應(yīng)速率表征反應(yīng)速率的定義及表示方法：一般定義：氣一固相反應(yīng)的反應(yīng)速率表示方法：以固體催化劑的質(zhì)量(m)

18、、表面積、顆粒體積(Vp)為基準(zhǔn)的反應(yīng)速率-小二(-QW二(_嗨)5=(-%)咖氣一液相反應(yīng)的反應(yīng)速率表示方法：以液相界面積、液相體積為基準(zhǔn)的反應(yīng)速率（）不可逆單一反應(yīng)1-單組分反應(yīng)鮭擊=kef=kcAOnl-xj11肚二丄-)&不等于1)1J%kt=In(cAC/cA)=lncA()lncA(ii等于L)單一反應(yīng)（恒溫恒容）的速率方程反應(yīng)反應(yīng)速率方程速率方程的積分形式半衰期t/2AP一r=kkt=(C-C)C/(2k)（0級）AA0AAoAP一r=kCkt=ln(C/C)ln2/k（1級）AAA0A2AP一r=kC2kt=-卅1/(kC)（2級）AACACA0AoA+BPln(C/C)(C/

19、C)CABr=kCCkt=1At-B吩aln(2-BAr)AABC-Ck(C-C)C（2級）AB0BA0ABoBAoABonAPr=kCn11kt=(1-)2n-11(n級,n#1)AAn，1Cn，1Cn，1kCn，1(n，1)AAoAo注：a、b為計(jì)量系數(shù)第十五章反應(yīng)動力學(xué)解析方法P530間歇反應(yīng)解析、物料守恒間歇反應(yīng)動力學(xué)實(shí)驗(yàn)及其數(shù)據(jù)的解析方法：積分法:判斷實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與某積分形式的速率方程是否一致微分法:根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)求出不同濃度時(shí)的反應(yīng)速率（作圖法或計(jì)算法），之后根據(jù)反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度的關(guān)系，確定反應(yīng)速率方程。積分解析法：例題12.2.1污染物A在某間歇反應(yīng)器中發(fā)生分解反應(yīng)，于不同時(shí)間測得

20、反應(yīng)器中A的濃度如下表所示。試分別利用積分法和微分法求出A的反應(yīng)速率方程表達(dá)式t(min)07.51522.530cA(mg/L)50.832.019.712.37.6積分解析法:假設(shè)反應(yīng)為零級反應(yīng)一防k汗即血屈薩一k,以二一ktw師根據(jù)表中數(shù)據(jù)做以一t的曲線.TVT發(fā)現(xiàn)沒有線性關(guān)系。假設(shè)錯誤！40402.0505332(-l&LU=_ou_k=O.06341,即一入=0.06341Ca微分法解析法假設(shè)反應(yīng)為一級反應(yīng)一rA=kcA!即dcA/dt=kcA)lncA=kt+lnco根據(jù)表中數(shù)據(jù)做lncA-t的曲線4.0發(fā)現(xiàn)有線性關(guān)系假設(shè)正確(min)根據(jù)表中數(shù)據(jù)做Cat

21、的曲線t(min)ooooooo654321吞利用切線法求出不同5對應(yīng)的反應(yīng)速率加恒容全混流反應(yīng)器的設(shè)計(jì)方程以一広對以作圖得到線性關(guān)系一肓0.06342恥所以該反應(yīng)為一級反應(yīng)。反應(yīng)速率常數(shù)為0.0634min1D匚一LU-IjmE)VI微分解析的一般步驟把對時(shí)間作圖，并描出圓滑的曲線利用圖解法（切線法）或計(jì)算法，求得不同滋時(shí)的反應(yīng)速率，即一dcA/dtJ把得到的反應(yīng)速率值對1濃度f（cj作圖nAz假設(shè)一個(gè)速率方程，若x/弘的切線與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相符，則假吋斜率g設(shè)成立之后可以求出動力學(xué)參數(shù)恒容全混流反應(yīng)器的設(shè)計(jì)方程反應(yīng)器的物料衡算:A的排出量A的流入量qnA(kmol/s)AiAD(kmol/s)只

22、的存在量單位時(shí)間內(nèi)A的物料衡算式如下：A的進(jìn)入量三A的捉出量+A的反應(yīng)量牛A的積累量氣的基本方程!A的反應(yīng)量；RA(kmol/s)qnAO=q也+(広世土W魚第十二章均相化學(xué)反應(yīng)器間歇反應(yīng)器的操作方法將反應(yīng)物料按一定比例一次加到反應(yīng)器內(nèi)，然后開始攪拌，使反應(yīng)器內(nèi)物料的濃度和溫度保持均勻。反應(yīng)一定時(shí)間，反應(yīng)率達(dá)到所定的目標(biāo)之后，將混合物料排出反應(yīng)器。之后再加入物料，進(jìn)行下一輪操作，如此反復(fù)。間歇反應(yīng)器反應(yīng)時(shí)間：fcdet=，!AAeA0，rA恒容恒溫間歇與平推流反應(yīng)器的設(shè)計(jì)方程反應(yīng)反應(yīng)速率方程設(shè)計(jì)方程AP一r=kAe一e=ex=kt(te/k)AAAAAfoooe=0(te/k)AAr=keAA

23、0ln(eye)=ln(1x)=ktAAA-r=ke2AA117一=kteeAA0，r=kenAAe1，ne1，n=e1，n(1x)i-n1AAAA=(n-1)kt(n1)Ver=m_AAK+emA1t=exKln(1x)VA()AmAmA+aBPB一r=keeAABeee-aexBAAinoinooeee(1-x)B0AB0A=(e-ae)ktBBATT0完全混合流連續(xù)反應(yīng)器反應(yīng)反應(yīng)速率方程設(shè)計(jì)方程AP一r=kcAAc=c/(1kT)AA0-r二kc2AAc-1(1+4kTc)K1A2kTA0-r二kcnAAT-(cc)kcnAA/AABP一r=kccAAB07xckT-AA0(1一x)(c

24、/c一x)ABJA.AJAkjPAQ一r=(k+k)cA12Ar=kcP1Ar=kcQ2AccAOA1+(k+k)t12ckTcP1+(k+k)t12ckTcQ1+(k+k)t12APQ一r=kcA1Ar=kc一kcP1A2Pr=kcQ2Pca-itk1ckTcA.1P(1+kt)(1+kt)12ckkt2cAo12Q(1+kT)(1+kT)12例12.2.2：乙酸的水解反應(yīng)，可以近似地看作一級反應(yīng)，該反應(yīng)在300K時(shí)的速率方程為:-rA=2.77x10-3CAmol/(m3s)。將乙酸濃度為600mol/m3的液體以0.050m3/min的速度送入一完全混合流反應(yīng)器。試求以下幾種情況時(shí)的乙酸

25、的轉(zhuǎn)化率。反應(yīng)器的體積為0.80m3時(shí)0.40m3的反應(yīng)器，二個(gè)串聯(lián)使用時(shí)0.20m3的反應(yīng)器，四個(gè)串聯(lián)使用時(shí)反應(yīng)器的體積為0.80m3時(shí)平均空間時(shí)間r=-8=960.50 x103/60S一1十阮一1十2710-3x960_16伽皿“(2)0.40m3的反應(yīng)器，二個(gè)串聯(lián)使用時(shí)，每個(gè)槽的平均空間時(shí)間(3)0.20m3的反應(yīng)器，四個(gè)串聯(lián)使用時(shí)，每個(gè)槽的平均空間時(shí)間第十三章擴(kuò)散過程動力學(xué)過程(表面過程)反應(yīng)物的外擴(kuò)散、反應(yīng)物的內(nèi)擴(kuò)散、反應(yīng)物的吸附、表面反應(yīng)、產(chǎn)物的脫附、產(chǎn)物的內(nèi)擴(kuò)散、產(chǎn)物的外擴(kuò)散1.本征動力學(xué)推導(dǎo)形式P460基本假設(shè)：三個(gè)反應(yīng)步驟中必然存在一個(gè)控制步驟；除控制步驟外，其他步驟處于平

26、衡狀態(tài)；吸附過程和脫附過程屬理想過程，即可用蘭格謬爾吸附模型來描述。反應(yīng)AP的基本過程A,oAAoPPoP,各過程的速率方程A的吸附速率：vkp0-k0AaAvaA表觀反應(yīng)速率：rk0-k0ssAsPP的脫附速率：v，k-kpPPPPPvrA二5Z反應(yīng)物吸附和產(chǎn)物的脫附達(dá)到平衡lKPpP0v=OF7Kp-(K/K)pr，kaapspAS1+Kp+KpAAPP產(chǎn)物脫附2.固相催化反應(yīng)的宏觀動力學(xué)P463宏觀反應(yīng)速率（一RA）:催化劑顆粒體積為基準(zhǔn)的平均反應(yīng)速率。vp（r）dV-Ra與一rA之間的關(guān)系R，APAAAVPdV0P影響因素：本征反應(yīng)速率、催化劑顆粒大小、形狀、擴(kuò)散速率效率因子和西勒模數(shù)

27、關(guān)系（例13.1.1）對反應(yīng)器不要求球形催化劑的最大反應(yīng)速率4R3kcn(n級反應(yīng))3vAs球形催化劑的內(nèi)部最大擴(kuò)散速率式4兀R2D(c/R)催化劑內(nèi)部球心處的A的濃度為零，濃eAs度梯度達(dá)到最大，3(b2s最大反應(yīng)速率3R3kvCAsR2kcnT內(nèi)部最大擴(kuò)散速率4R2D(c/R)3DeAseRkcn-i1=vAsOS稱西勒(Thiele)模數(shù)s3DSe例13.1.1利用直徑為0.3cm的球形硅鋁催化劑進(jìn)行粗柴油的催化分解反應(yīng)，該反應(yīng)可以認(rèn)為一級反應(yīng)，且在630C時(shí)的本征動力學(xué)方程為-rA=7.99x10-7pAmol/(scm3)。已知粗柴油的有效擴(kuò)散系D=7.82xl0-4cm2/s，試計(jì)

28、算該催化反應(yīng)的催化劑的有效系數(shù)。n解：根據(jù)氣體方程：P=RT=cRTAVA所以本征動力學(xué)方程的反應(yīng)常數(shù)為：k，7.9910-78.314103(273630)，6.0s-1一級反應(yīng)的西勒數(shù)為：$=:k0.157.82x10-44.38s1，0.211111耳=,tanh334.38tanh(3x4.38)3x4.38ss二級不可逆氣液相反應(yīng)A(g)+，B(l)PB本征反應(yīng)速率方程為：-r二kccAABdcA的擴(kuò)散進(jìn)入量-Da反應(yīng)量：(r)dzLAdzAddcA的擴(kuò)散出去量：D(c+adz)LAdzAdz反應(yīng)物A的物料衡算式：-D佇=(r)dzD(c+竺adz)LAdzALAdzAdzd2cDA

29、=r二級不可逆氣液相反應(yīng)LAdz2A同理，B的基本方程DCb=r=,(r)LBdz2BBA5.界面反應(yīng)臨界濃度P474例13.2.1瞬間反應(yīng)A(g)+aB(l)TP的反應(yīng)平面隨液相中B的濃度的升高而向氣液界面移動。當(dāng)B的濃度高于某臨界濃度cBLC以上時(shí)，反應(yīng)平面與氣液界面重合，此時(shí)的反應(yīng)稱界面反應(yīng)。試推導(dǎo)出cBLC的表達(dá)式，并給出氣液界面反應(yīng)的宏觀速率方程。解：根據(jù)題意，在氣液界面處A、B的濃度均為零B在液膜中的擴(kuò)散速率：N=DB(c0)B0BL,CLLA0)=kpGAA由k=D/0得0=D/k故N=DLBkcLALALLLALABDLABL,CA在氣膜中的擴(kuò)散速率：N=k(pD卜LBkCDL

30、ABL,CLAkp=GAAAGAA根據(jù)NA和NB的關(guān)系式：N=NABA,BB故CBL,C,kD=BGA_LApDkaLBLA例題13.2.2廢氣中的0.1%硫化氫用乙醇胺溶液(RNH2：CBL=1.2mol/m3)吸收，吸收反應(yīng)為瞬間反應(yīng)：HS(g)+RNH(l)HS-+RNH+求總反應(yīng)吸收速度。氣相擴(kuò)223散阻力很小(pAi=PA)時(shí)，求化學(xué)吸收增強(qiáng)因子。已知：液相傳質(zhì)系數(shù)kLA=4.3x10-5m/s，氣相傳質(zhì)系數(shù)kGA=5.9xlO-7mol/(m2sPa)，組分A的液相擴(kuò)散系數(shù)DLA=1.48x10-9m2/s組分B的液相擴(kuò)散系數(shù)DLB=0.95x10-9m2/s組分A的亨利常數(shù)Ha=12.2Pam3/mol,壓力為101.3kPa，溫度為293K。解：先確定反應(yīng)界面在相界面還是在液膜內(nèi)由例題13.2.1的結(jié)果得：cBL,CakDBGA_LApDkaLBLAlx5.9xl0,7xl.48xl0,90.95x10，9x4.3x10，5x101.3x103x0.0012.l7mol/m3由于cBL=1.2mol/m3CBL,c，因此反應(yīng)在液膜內(nèi)進(jìn)行?？倐髻|(zhì)系數(shù)kg的計(jì)算1H112.211=A=Kkk4.3x10，55.9x10-75.05x10，7GLAGA由式13.2.26得：-r二K(p+HDBC)二5.0