化工原理吸收知識點(diǎn)總結(jié)

化工原理吸收知識點(diǎn)總結(jié)一、流體力學(xué)及其輸送1.單元操作:物理化學(xué)變化的單個操作過程，如過濾、蒸餾、萃取。2.四個基本概念: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=±τA=±μAdu/dy，(F:剪應(yīng)力;A:面積;μ:粘度;du/dy:速度梯度)。4.兩種流動形態(tài):層流和湍流。流動形態(tài)的判據(jù)雷諾數(shù)Re=duρ/μ;層流-2000-過渡-4000-湍流。5.連續(xù)性方程:A1u1=A2u2;伯努力方程:gz+p/ρ+1/2u2=C。6.流體阻力=沿程阻力+局部阻力;范寧公式:沿程壓降:Δpf=λlρu2/2d，沿程阻力:Hf=Δpf/ρg=λlu2/2dg(λ:摩擦系數(shù));層流時λ=64/Re，湍流時λ=F(Re，ε/d)，(ε:管壁粗糙度);局部阻力hf=ξu2/2g，(ξ: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)(測速管、孔板流量計(jì)、文丘里流量計(jì));變截面流量計(jì)。8.離心泵主要參數(shù):流量、壓頭、效率、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(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。二、非均相機(jī)械分離1.顆粒的沉降:層流沉降速度Vt=(ρp-ρ)gdp2/18μ，(ρp-ρ:顆粒與流體密度差，μ: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=(Δp/Lμ)ε3/5a2(1-ε)2，(ε:濾餅空隙率;a:顆粒比表面積;L:層厚)。三、傳熱1.傳熱方式:熱傳導(dǎo)(傅立葉定律)、對流傳熱(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(對蓄熱體的周期性加熱、冷卻)。2.傅立葉定律:dQ=-λdA，(Q:熱傳導(dǎo)速率;A:等溫面積;λ:比例系數(shù);:溫度梯度);λ與溫度的關(guān)系:λ=λ0(1+at)，(a:溫度系數(shù))。3.不同情況下的熱傳導(dǎo):單層平壁:Q=(t1-t2)/[b/(CmA)]=溫差/熱阻，(b:壁厚;Cm=(λ1-λ2)/2);多層平壁:Q=(t1-tn+1)/[bi/(λiA)];單層圓筒:Q=(t1-t2)/[b/(λAm)]，(A:圓筒側(cè)面積，C=(A2-A1)/ln(A2/A1));多層圓筒:Q=2πL(t1-tn+1)/[1/λi[ln(ri+1/ri)]。4.對流傳熱類型:強(qiáng)制對流傳熱(外加機(jī)械能)、自然對流傳熱、(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=hdAΔt，(Δt>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=Eλdλ，(Eλ:單色輻射能;λ:波長);四次方定律:E=C(T/100)4=εC0(T/100)4，(C:灰體輻射常數(shù);C0:黑體輻射常數(shù);ε=C/C0:發(fā)射率或黑度);兩物體輻射傳熱:Q1-2=C1-2φA[(T1/100)4-(T2/100)4]，(φ: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/λAm+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。四、蒸餾1.蒸餾分類:操作方式:連續(xù)蒸餾、間歇蒸餾;對分離的要求:簡單蒸餾、平衡蒸餾(閃蒸)、精餾、特殊精餾;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蒸餾(精餾)，常用精餾塔。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)/p]×[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:υA=pA/xA，相對揮發(fā)度:αAB=υA/υB，最終可導(dǎo)出氣液平衡方程:y=αx/[1+(a-1)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)，xF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-1)-xF/(q-1)，(液化率:q=qn(W)/qn(F));熱量衡算:tF=te+(1-q)γ/Cp,m，(Cp,m:原液的摩爾定壓熱容;γ:原液的摩爾氣化潛熱);平衡關(guān)系:yD=αxW/[1+(α-1)xW]。4.簡單蒸餾:持續(xù)加熱至釜液組成和餾出液組成達(dá)到規(guī)定時停止;關(guān)系式:ln[n(F)/n(W)]={ln(xF/xW)-αln[(1-xF)/(1-xW)]}/(α-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:ηD=qn(D)xD/qn(F)xF×100%，釜中不易揮發(fā)組分回收率:ηW=qn(W)(1-xW)/[qn(F)(1-xF)]×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’)+(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={lg[xD(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)，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;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)，所需時間τ=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，增大相對揮發(fā)度)、萃取精餾(加第三組分，增大相對揮發(fā)度)、加鹽萃取精餾、分子蒸餾(針對高分子量、高沸點(diǎn)、高粘度、熱穩(wěn)定性極差的有機(jī)物)。五、吸收1.吸收劑的要求:對溶質(zhì)的溶解度大，對其他成分溶解度小、易于再生、不易揮發(fā)、粘度低、無腐蝕性、無毒不易燃、價低，吸收率η=(mA除/mA進(jìn))×100%≈[(y1-y2)/y1]×100%，(y1，y2:進(jìn)塔和出塔混合氣中A的摩爾分?jǐn)?shù))。3.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=ρs/HMs，(ρs，Ms:純?nèi)軇┟芏群拖鄬Ψ肿淤|(zhì)量)。4.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,1)/ln(pB,2/pB,1)，即對數(shù)平均值);同理，NA=D(cA,1-cA,2)c/zcB,m。5.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)=(1.1-2.0)[qn(L)/qn(V)]min;低濃度時填料塔高度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:單位體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);相平衡線為直線時: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))。6.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。六、干燥1.絕對濕度δ=0.622pV/(p-pV)，(pV:水蒸汽分壓);相對濕度φ=pV/pS，(pS:水蒸汽飽和分壓);濕焓I=Ig+δIv，(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ω=m水/m總×100%，ω=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,L(δ2-δ1)=qm,W，(qm,c:絕對干料的質(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:單位時間干燥器熱量;qP:單位時間預(yù)熱氣熱量;qL:單位時間熱損失;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+1.88δ0)(t1-t0)，qD=qm,L(I2-I1)+qm,c(I’2-I’1)+qL;干燥器熱效率:η=qd/qP×100%，(qd=qm,L(1.01+1.88δ0)(t1-t2))。4.干燥速率U=h(t-tW)/rtw，(h:對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù);t:恒定干燥條件下空氣平均溫度;tW:初始狀態(tài)空氣濕球溫度;r:飽和蒸汽冷凝潛熱);恒速干燥階段時間:τ1=qm,c(X1-Xc)/UcS，(Xc:臨界濕含量;S:干燥面積)，降速干燥階段時間:τ2=qm