化工原理重要概念和公式

《化工原理》重要概念第八章氣體吸收吸收的目的和基本依據(jù)吸收的目的是分離氣體混合物，吸收的基本依據(jù)是混合物中各組份在溶劑中的溶解度不同。主要操作費(fèi)溶劑再生費(fèi)用，溶劑損失費(fèi)用。解吸方法升溫、減壓、吹氣。選擇吸收溶劑的主要依據(jù)溶解度大，選擇性高，再生方便，蒸汽壓低損失小。相平衡常數(shù)及影響因素m、E、H均隨溫度上升而增大，E、H與總壓無關(guān)，m反比于總壓。漂流因子P/PBm表示了主體流動對傳質(zhì)的貢獻(xiàn)。(氣、液)擴(kuò)散系數(shù)的影響因素氣體擴(kuò)散系數(shù)與溫度、壓力有關(guān)；液體擴(kuò)散系數(shù)與溫度、粘度有關(guān)。傳質(zhì)機(jī)理分子擴(kuò)散、對流傳質(zhì)。氣液相際物質(zhì)傳遞步驟氣相對流，相界面溶解，液相對流。有效膜理論與溶質(zhì)滲透理論的結(jié)果差別有效膜理論獲得的結(jié)果為k∝D，溶質(zhì)滲透理論考慮到微元傳質(zhì)的非定態(tài)性，獲得的結(jié)果為k∝D0.5。傳質(zhì)速率方程式傳質(zhì)速率為濃度差推動力與傳質(zhì)系數(shù)的乘積。因工程上濃度有多種表達(dá)，推動力也就有多種形式，傳質(zhì)系數(shù)也有多種形式，使用時注意一一對應(yīng)。傳質(zhì)阻力控制傳質(zhì)總阻力可分為兩部分，氣相阻力和液相阻力。當(dāng)mky<<kx時，為氣相阻力控制；當(dāng)mky>>kx時，為液相阻力控制。低濃度氣體吸收特點(diǎn)①G、L為常量，②等溫過程，③傳質(zhì)系數(shù)沿塔高不變。建立操作線方程的依據(jù)塔段的物料衡算。返混少量流體自身由下游返回至上游的現(xiàn)象。最小液氣比完成指定分離任務(wù)所需塔高為無窮大時的液氣比。NOG的計(jì)算方法對數(shù)平均推動力法，吸收因數(shù)法，數(shù)值積分法。第九章液體精餾蒸餾的目的及基本依據(jù)蒸餾的目的是分離液體混合物，它的基本依據(jù)(原理)是液體中各組分揮發(fā)度的不同。主要操作費(fèi)用塔釜的加熱和塔頂?shù)睦鋮s。雙組份汽液平衡自由度自由度為2(P一定，t～x或y；t一定，P～x或y)；P一定后，自由度為1。泡點(diǎn)泡點(diǎn)指液相混合物加熱至出現(xiàn)第一個汽泡時的溫度。露點(diǎn)露點(diǎn)指氣相混合物冷卻至出現(xiàn)第一個液滴時的溫度。非理想物系汽液相平衡關(guān)系偏離拉烏爾定律的成為非理想物系?？倝簩ο鄬]發(fā)度的影響壓力降低，相對揮發(fā)度增加。平衡蒸餾連續(xù)過程且一級平衡。簡單蒸餾間歇過程且瞬時一級平衡。連續(xù)精餾連續(xù)過程且多級平衡。間歇精餾時變過程且多級平衡。特殊精餾恒沸精餾、萃取精餾等加第三組分改變α。實(shí)現(xiàn)精餾的必要條件回流液的逐板下降和蒸汽逐板上升，實(shí)現(xiàn)汽液傳質(zhì)、高度分離。理論板離開該板的汽液兩相達(dá)到相平衡的理想化塔板。板效率經(jīng)過一塊塔板之后的實(shí)際增濃與理想增濃之比。恒摩爾流假設(shè)及主要條件在沒有加料、出料的情況下，塔段內(nèi)的汽相或液相摩爾流率各自不變。組分摩爾汽化熱相近，熱損失不計(jì)，顯熱差不計(jì)。加料熱狀態(tài)參數(shù)q值的含義及取值范圍一摩爾加料加熱至飽和汽體所需熱量與摩爾汽化潛熱之比，表明加料熱狀態(tài)。取值范圍：q<0過熱蒸汽，q=0飽和蒸汽，0<q<1汽液混和物，q=1飽和液體，q>1冷液。建立操作線的依據(jù)塔段物料衡算。第十章氣液傳質(zhì)設(shè)備板式塔的設(shè)計(jì)意圖①氣液兩相在塔板上充分接觸，②總體上氣液逆流，提供最大推動力。對傳質(zhì)過程最有利的理想流動條件總體兩相逆流，每塊板上均勻錯流。三種氣液接觸狀態(tài)鼓泡狀態(tài)：氣量低，氣泡數(shù)量少，液層清晰。泡沫狀態(tài)：氣量較大，液體大部分以液膜形式存在于氣泡之間，但仍為連續(xù)相。噴射狀態(tài)：氣量很大，液體以液滴形式存在，氣相為連續(xù)相。轉(zhuǎn)相點(diǎn)由泡沫狀態(tài)轉(zhuǎn)為噴射狀態(tài)的臨界點(diǎn)。板式塔內(nèi)主要的非理想流動液沫夾帶、氣泡夾帶、氣體的不均勻流動、液體的不均勻流動。板式塔的不正常操作現(xiàn)象夾帶液泛、溢流液泛、漏液。篩板塔負(fù)荷性能圖將篩板塔的可操作范圍在汽、液流量圖上表示出來。濕板效率考慮了液沫夾帶影響的塔板效率。全塔效率全塔的理論板數(shù)與實(shí)際板數(shù)之比。操作彈性上、下操作極限的氣體流量之比。常用塔板類型篩孔塔板、泡罩塔板、浮閥塔板、舌形塔板、網(wǎng)孔塔板等。填料的主要特性參數(shù)①比表面積ａ，②空隙率ε，③填料的幾何形狀。常用填料類型拉西環(huán)，鮑爾環(huán)，弧鞍形填料，矩鞍形填料，階梯形填料，網(wǎng)體填料等。載點(diǎn)填料塔內(nèi)隨著氣速逐漸由小到大，氣液兩相流動的交互影響開始變得比較顯著時的操作狀態(tài)為載點(diǎn)。泛點(diǎn)氣速增大至出現(xiàn)每米填料壓降陡增的轉(zhuǎn)折點(diǎn)即為泛點(diǎn)。最小噴淋密度保證填料表面潤濕、保持一定的傳質(zhì)效果所需的液體速度。等板高度HETP分離效果相當(dāng)于一塊理論板的填料層高度。填料塔與板式塔的比較填料塔操作范圍小，宜處理不易聚合的清潔物料，不易中間換熱，處理量較小，造價便宜，較宜處理易起泡、腐蝕性、熱敏性物料，能適應(yīng)真空操作。板式塔適合于要求操作范圍大，易聚合或含固體懸浮物，處理量較大，設(shè)計(jì)要求比較準(zhǔn)確的場合。第十一章液液萃取

萃取的目的及原理目的是分離液液混合物。原理是混合物各組分溶解度的不同。溶劑的必要條件①與物料中的Ｂ組份不完全互溶，②對Ａ組份具有選擇性的溶解度。臨界混溶點(diǎn)相平衡的兩相無限趨近變成一相時的組成所對應(yīng)的點(diǎn)。和點(diǎn)兩股流量的平均濃度在相圖所對應(yīng)的點(diǎn)。差點(diǎn)和點(diǎn)的流量減去一股流量后剩余的濃度在相圖所對應(yīng)的點(diǎn)。分配曲線相平衡的yA~xA曲線。最小溶劑比當(dāng)萃取相達(dá)到指定濃度所需理論級為無窮多時，相應(yīng)的S/F為最小溶劑比。選擇性系數(shù)β=(yA/yB)/(xA/xB)。操作溫度對萃取的影響溫度低，B、S互溶度小，相平衡有利些，但粘度大等對操作不利，所以要適當(dāng)選擇。第十二章其他傳質(zhì)分離方法溶液結(jié)晶操作的基本原理溶液的過飽和。造成過飽和度方法冷卻，蒸發(fā)濃縮。晶習(xí)各晶面速率生長不同，形成不同晶體外形的習(xí)性。溶解度曲線結(jié)晶體與溶液達(dá)到相平衡時，溶液濃度隨溫度的變化曲線。超溶解度曲線溶液開始析出結(jié)晶的濃度大于溶解度，溶液濃度隨溫度的變化曲線為超溶解度曲線，超溶解度曲線在溶解度曲線之上。溶液結(jié)晶的兩個階段晶核生成，晶體成長。晶核的生成方式初級均相成核，初級非均相成核，二次成核。再結(jié)晶現(xiàn)象小晶體溶解與大晶體成長同時發(fā)生的現(xiàn)象。過飽和度對結(jié)晶速率的影響過飽和度ΔC大，有利于成核；過飽和度ΔC小，有利于晶體成長。吸附現(xiàn)象流體中的吸附質(zhì)借助于范德華力而富集于吸附劑固體表面的現(xiàn)象。物理吸附與化學(xué)吸附的區(qū)別物理吸附靠吸附劑與吸附質(zhì)之間的范德華力，吸附熱較??；化學(xué)吸附靠吸附劑與吸附質(zhì)之間的化學(xué)鍵合，吸附熱較大。吸附分離的基本原理吸附劑對流體中各組分選擇性的吸附。常用的吸附解吸循環(huán)變溫吸附，變壓吸附，變濃度吸附，置換吸附。常用吸附劑活性炭，硅膠，活性氧化鋁，活性土，沸石分子篩，吸附樹脂等。吸附等溫線在一定的溫度下，吸附相平衡濃度隨流體相濃度變化的曲線。傳質(zhì)內(nèi)擴(kuò)散的四種類型分子擴(kuò)散，努森擴(kuò)散，表面擴(kuò)散，固體(晶體)擴(kuò)散。負(fù)荷曲線固定床吸附器中，固體相濃度隨距離的變化曲線稱為負(fù)荷曲線。濃度波固定床吸附器中，流體相濃度隨距離的變化曲線稱為濃度波。透過曲線吸附器出口流體相濃度隨時間的變化稱為透過曲線。第十四章固體干燥物料去濕的常用方法機(jī)械去濕、吸附或抽真空去濕、供熱干燥等。對流干燥過程的特點(diǎn)熱質(zhì)同時傳遞。主要操作費(fèi)用空氣預(yù)熱、中間加熱。tas與tW在物理含義上的差別tas由熱量衡算導(dǎo)出，屬于靜力學(xué)問題；tW是傳熱傳質(zhì)速率均衡的結(jié)果，屬于動力學(xué)問題。改變濕空氣溫度、濕度的工程措施加熱、冷卻可以改變濕空氣溫度；噴水可以增加濕空氣的濕度，也可以降低濕空氣的濕度，比如噴的是冷水，使?jié)窨諝庵械乃治龀?。平衡蒸汽壓曲線物料平衡含水量與空氣相對濕度的關(guān)系曲線。結(jié)合水與非結(jié)合水平衡水蒸汽壓開始小于飽和蒸汽壓的含水量為結(jié)合水，超出部分為非結(jié)合水。平衡含水量指定空氣條件下，物料被干燥的極限為平衡含水量。自由含水量物料含水超出平衡含水量的那部分為自由含水量。臨界含水量及其影響因素在恒定的空氣條件下，干燥速率由恒速段向降速段轉(zhuǎn)折的對應(yīng)含水量為臨界含水量Xc。它與物料本身性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、分散程度、干燥介質(zhì)（u、t、H）有關(guān)。干燥速率對產(chǎn)品性質(zhì)的影響干燥速率太大會引起物料表面結(jié)殼，收縮變形，開裂等等。連續(xù)干燥過程的特點(diǎn)干燥過程可分為三個階段，預(yù)熱段、表面汽化段、升溫段。熱效率熱效率η等于汽化水分、物料升溫需熱/供熱。理想干燥過程的條件①預(yù)熱段、升溫段、熱損失忽略不計(jì)；②水分都在表面汽化段除去。提高熱效率的措施提高進(jìn)口氣溫t1，降低出口氣溫t2，采用中間加熱，廢氣再循環(huán)?！痘ぴ怼分匾降诎苏職怏w吸收亨利定律，；相平衡費(fèi)克定律傳遞速率；對流傳質(zhì)總傳質(zhì)系數(shù)傳質(zhì)速率方程式吸收過程基本方程式對數(shù)平均推動力吸收因數(shù)法最小液氣比物料衡算式第九章液體精餾相平衡常數(shù)相平衡方程物料衡算輕組分回收率默弗里板效率線方程塔內(nèi)氣液流率精餾段操作方程提餾段操作方程最小回流比芬斯克方程第十章氣液傳質(zhì)設(shè)備全塔效率填料塔高度第十一章液液萃取分配系數(shù)選擇性系數(shù)單級萃?。?；第十二章其他傳質(zhì)分離方法總物料衡算式傳質(zhì)區(qū)計(jì)算式第十三章熱、質(zhì)同時傳遞的過程濕度相對濕度