化工原理知識總結化工原理學問總結

化工原理學問總結

一、流體力學及其輸送

1.單元操作：物理化學變化的單個操作過程，如過濾、蒸餾、萃取。2.四個根本概念：物料衡算、能量衡算、平衡關系、過程速率。

3.牛頓粘性定律：F=±τA=±μAdu/dy，(F：剪應力；A：面積；μ：粘度；du/dy：速度梯度)。4.兩種流淌形態：層流和湍流。流淌形態的判據雷諾數Re=duρ/μ；層流201*過渡4000湍流。

5.連續性方程：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)；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，狀況不同計算方法不同)7.流量計：變壓頭流量計(測速管、孔板流量計、文丘里流量計)；變截面流量計。

8.離心泵主要參數：流量、壓頭、效率、軸功率；工作點(供應與所需水頭全都)；安裝高度(氣蝕現象，氣蝕余量)；泵的型號(泵口直徑和揚程)；氣體輸送機械：通風機、鼓風機、壓縮機、真空泵。

二、非均相機械分別

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(旋風分別器)。

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；濾速的康采尼方程：u=(Δp/Lμ)ε3/5a2(1-ε)2，(ε：濾餅空隙率；a：顆粒比外表積；L：層厚)。三、傳熱

1.傳熱方式：熱傳導(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：熱傳導速率；A：等溫面積；λ：比例系數；：溫度梯度)；λ與溫度的關系：λ=λ0(1+at)，(a：溫度系數)。

3.不憐憫況下的熱傳導：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：強制對流傳熱(外加機械能)、自然對流傳熱、(溫差導致)、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)。5.汲取率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；C0：黑體輻射常數；ε=C/C0：放射率或黑度)；

兩物體輻射傳熱：Q1-2=C1-2φA[(T1/100)4-(T2/100)4]，(φ：角系數；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；A：傳熱面積)；1/K=1/h1+bA1/λAm+A1/h2A2，(h1，h2：熱、冷流體外表傳熱系數)。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：連續蒸餾、間歇蒸餾；對分別的要求：簡潔蒸餾、平衡蒸餾(閃蒸)、精餾、特別精餾；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：液態泡點方程：xA=[p-pB(t)]/[pA(t)-pB(t)]，(xA：液態組分A的摩爾分數；p(t)：壓強關于溫度的函數)；

氣態露點方程：yA=pA/p=[pA(t)/p]×[p-pB(t)]/[pA(t)-pB(t)]；

平衡常數KA=yA/xA，抱負溶液：KA=p°A/p，即組分飽和蒸氣壓和總壓之比；

揮發度：υA=pA/xA，相對揮發度：αAB=υA/υB，最終可導出氣液平衡方程：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加熱至泡點以上tF，減壓氣化，溫度到達平衡溫度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)；平衡關系：yD=αxW/[1+(α-1)xW]。

4.簡潔蒸餾：持續加熱至釜液組成和餾出液組成到達規定時停頓；關系式：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：屢次局部氣化局部冷凝(連續、間歇)，泡點不同實行不同的壓力操作，塔板數從上至下記；

塔頂易揮發組分回收率：ηD=qn(D)xD/qn(F)xF×100%，

釜中不易揮發組分回收率：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組分的摩爾分數；xn：第n塊板下降的液體中易揮發組分的摩爾分數)，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)，(精餾進料熱狀態參數q=(HV-HF)/(HV-HL)，即單位原料液變為飽和蒸汽所需要的熱量與單位原料液潛熱之比)；

進料方程：y=qx/(q-1)-xF/(q-1)；理論塔板的計算逐板法和圖解法，回流比R增大理論塔板數減小，解析法：全回流理論塔板數Nmin={lg[xD(1-xw)/[xw(1-xD)]]}/lgam-1，(am：全塔平均揮發度)；

最小回流比Rmin=(xD-yq)/(yq-xq)，(xq，yq：進料時)，R實=(1.12.0)Rmin；全塔效率ET為理論塔板數與實際塔板數之比；

間歇精餾：分批精餾，一次進料待釜液到達指定組成后，放出殘液，再次加料，用于分別量少而純度要求高的物料，每批精餾氣化物質的量n(V)=(R+1)n(D)，所需時間τ=n(V)/qn(V)；特別精餾：恒沸精餾(加第三組分，形成新的低恒沸物，增大相對揮發度)、萃取精餾(加第三組分，增大相對揮發度)、加鹽萃取精餾、分子蒸餾(針對高分子量、高沸點、高粘度、熱穩定性極差的有機物)。五、汲取

1.汲取劑的要求：對溶質的溶解度大，對其他成分溶解度小、易于再生、不易揮發、粘度低、無腐蝕性、無毒不易燃、價低，汲取率η=(mA除/mA進)×100%≈[(y1-y2)/y1]×100%，(y1，y2：進塔和出塔混合氣中A的摩爾分數)。

2.稀溶液中亨利定律：c*A=HpA，(c*A：溶解度；H：溶解度系數；pA：氣相分壓)；p*A=ExA，(xA：液相中溶質摩爾分數；E：亨利系數)；y*=mx，(平衡常數m=E/p)；E=ρs/HMs，(ρs，Ms：純溶劑密度和相對分子質量)。

3.費克定律：jA=-DABdcA/dz，(jA：集中速率；DAB：組分A在組分B中的集中系數；dcA/dz：組分A在集中方向z上的濃度梯度)；

等分子集中速率：NA=jA=D(pA,1-pA,2)/RTz；單向集中：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)，即對數平均值)；同理，NA=D(cA,1-cA,2)c/zcB,m。5.汲取塔操作線方程：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；

低濃度時填料塔高度h=qn(V)[dy/(y-y*)]/KyaS=qn(L)[dx/(x*-x)]/KxaS=NOGHOG=NOLHOL，(K：傳質系數；S：塔截面積；a：單位體積填料有效接觸面積；NOG=[dy/(y-y*)]：氣相總傳質單元數；HOG=qn(V)/KyaS：氣相總傳質單元高度)；

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)，(汲取因數：A=1/S’=qm(V)/mqm(V))。5.填料塔：液體上進下出，氣體下進上出，其中設有液體在分布器，可使其勻稱分布于填料外表，塔頂可按轉除末器。六、枯燥

1.肯定濕度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、非結合水分、結合水分。

3.枯燥過程物料衡算：qm,c(X1-X2)=qm,L(δ2-δ1)=qm,W，(qm,c：肯定干料的質量流量；qm,L：絕干空氣質量流量；qm,W：干料蒸發出水分的質量流量)，即濕物料削減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：單位時間枯燥器熱量；qP：單位時間預熱氣熱量；qL：單位時間熱損失；I2：出枯燥器的空氣的焓；I0：進預熱器的空氣的焓；I’2，I’1：進出枯燥器物料的焓)，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；

枯燥器熱效率：η=qd/qP×100%，(qd=qm,L(1.01+1.88δ0)(t1-t2))。

4.枯燥速率U=h(t-tW)/rtw，(h：對流外表傳熱系數；t：恒定枯燥條件下空氣平均溫度；tW：初始狀態空氣濕球溫度；r：飽和蒸汽冷凝潛熱)；

恒速枯燥階段時間：τ1=qm,c(X1-Xc)/UcS，(Xc：臨界濕含量；S：枯燥面積)，降速枯燥階段時間：τ2=qm,c(Xc-X*)ln[(Xc-X*)/(X2-X*)]/UcS。

5.枯燥器分類：廂式枯燥器、隧道枯燥器、轉筒枯燥器、帶式枯燥器、轉鼓枯燥器、噴霧枯燥、流化床枯燥器、氣流枯燥器、微波高頻枯燥。

七、新型分別技術

1.超臨界萃取：以超臨界流體作萃取劑(密度接近于液體，而粘度接近于氣體，集中系數位于兩者之間)，其具有很強的選擇性和溶解力量，傳質速率大；流程可分為：等溫法、等壓法和吸附汲取法。

2.膜分別技術：微濾、超濾、納濾、反滲透、透析、電滲析、氣膜膜分別、滲透氣化(溶質發生相變化，再透過側以氣相狀態存在)。

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一、流體力學及其輸送

1.單元操作：物理化學變化的單個操作過程，如過濾、蒸餾、萃取。2.四個根本概念：物料衡算、能量衡算、平衡關系、過程速率。

3.牛頓粘性定律：F=±τA=±μAdu/dy，(F：剪應力；A：面積；μ：粘度；du/dy：速度梯度)。

4.兩種流淌形態：層流和湍流。流淌形態的判據雷諾數Re=duρ/μ；層流201*過渡4000湍流。當流體層流時，其平均速度是最大流速的1/2。

5.連續性方程：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)；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，狀況不同計算方法不同)

7.流量計：變壓頭流量計(測速管、孔板流量計、文丘里流量計)；變截面流量計。孔板流量計的特點；構造簡潔，制造簡單，安裝便利，得到廣泛的使用。其缺乏之處在于局部阻力較大，孔口邊緣簡單被流體腐蝕或磨損，因此要定期進展校正，同時流量較小時難以測定。

轉子流量計的特點恒壓差、變截面。

8.離心泵主要參數：流量、壓頭、效率（容積效率v：考慮流量泄漏所造成的能量損失；水力效率H：考慮流淌阻力所造成的能量損失；機械效率m：考慮軸承、密封填料和輪盤的摩擦損失。）、軸功率；工作點(供應與所需水頭全都)；安裝高度(氣蝕現象，氣蝕余量)；泵的型號(泵口直徑和揚程)；氣體輸送機械：通風機、鼓風機、壓縮機、真空泵。9.常溫下水的密度1000kg/m3,標準狀態下空氣密度1.29kg/m31atm=101325Pa=101.3kPa=0.1013MPa=10.33mH2O=760mmHg（1）被測流體的壓力>大氣壓表壓=絕壓－大氣壓

（2）被測流體的壓力

14.離心泵特性曲線：

HH管路he～qv1A泵H～qv

泵～qvAzOPqvqv

圖2-10離心泵的工作

15.流體輸送機械特點：

速度式流體輸送機器的特點

(1)由于速度式流體輸送機械的轉動慣量小，摩擦損失小，適合高速旋轉，所以速度式流體輸送機械轉速高、流

量大、功率大。(2)運轉平穩牢靠，排氣穩定、勻稱，一般可連續運轉1~3年而不需要停機檢修。(3)速度式流體輸送機械的零部件少，構造緊湊。

(4)由于單級壓力比不高，故不適合在太小的流量或較高的壓力（>70MPa）下工作。

2.容積式流體輸送機械的特點

(1)運動機構的尺寸確定后，工作腔的容積變化規律也就確定了，因此機械轉速轉變對工作腔容積變化規律不發生直接的影響，故機械工作的穩定性較好。

(2)流體的吸入和排出是靠工作腔容積變化，與流體性質關系不大，故簡單到達較高的壓力。

(3)容積式機械構造簡單，易于損壞的零件多。而且往復質量的慣性力限制了機械轉速的提高。此外，流體吸入

和排出是間歇的，簡單引起液柱及管道的振動。

16.流體體積隨壓力變化而轉變的性質稱為壓縮性。

二、非均相機械分別

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(旋風分別器)。

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；濾速的康采尼方程：u=(Δp/Lμ)ε3/5a2(1-ε)2，(ε：濾餅空隙率；a：顆粒比外表積；L：層厚)。

3．過濾介質：過濾過程所用的多孔性介質稱為過濾介質，過濾介質應具有以下特性：多孔性、孔徑大小相宜、耐腐蝕、耐熱并具有足夠的機械強度。

2g

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，隨著過濾進展，濾餅受壓變形，都使過濾阻力很大而導致過濾困難。可采納助濾劑以改善濾餅的構造，增加其剛性。常用的助濾劑有：硅藻土、纖維粉末、活性炭、石棉等

dqK2p5.過濾速率根本方程uKd2(e)r恒速過濾，恒壓過濾

222q2eKV2VVeKA

6.過濾設備：板框壓濾機（間歇操作，構造簡潔，過濾面積大而占地省，過濾壓力高（可達1.5MPa左右），便于用耐腐蝕性材料制造，便于洗滌。它的缺點是裝卸、清洗勞動強度較大。

）、葉濾機（葉濾機也是間歇操作設備，具有過濾推動力大、單位地面所容納的過濾面積大、濾餅洗滌較充分等優點。其生產力量比板框壓濾機大，而且機械化程度高，勞動力較省，密閉過濾，操作環境較好。其缺點是構造較簡單、造價較高。）、廂式壓濾機、轉筒真空過濾機（操作連續、自動）

7.自由沉降:單個顆粒在流體中的沉降過程稱。干擾沉降：若顆粒數量較多，相互間距離較近，則顆粒沉降時相互間會干擾，稱為干擾沉降。

8.影響因素：當顆粒濃度增加，沉降速度削減。容器的壁和底面，沉降速度削減。非球形的沉降速度小于球形顆粒的沉降速度。

9.流態化是一種使固體顆粒通過與流體接觸而轉變成類似于流體狀態的操作。分三個階段：(1)固定床階段：流體通過顆粒床層的表觀速度u較低，使顆粒空隙中流體的真實速度u1小于顆粒的沉降速度ut，則顆粒根本上保持靜止不動，顆粒層為固定床。流化床階段：在肯定的表觀速度下，顆粒床層膨脹到肯定程度后將不再膨脹，此時顆粒懸浮于流體中，床層有一個明顯的上界面，與沸騰水的外表相像，這種床層稱為流化床。（散式流態化，聚式流態化）。(3)顆粒輸送階段：假如連續提高流體的表觀速度u，使真實速度u1大于顆粒的沉降速度ut，則顆粒將被氣流所帶走，此時床層上界面消逝，這種狀態稱為氣力輸送。

10.氣力輸送的優點

（1）系統封閉，避開物料飛揚，削減物料損失，改善勞動條件。

（2）輸送管路不限制，即使在無法鋪設道路或安裝輸送機械的地方，使用氣力輸送更加便利。（3）設備緊湊，易于實現連續化、自動化操作，便于同連續化工生產相連接。（4）在氣力輸送過程中可同時進展粉料的枯燥、粉碎、冷卻、加料等操作。

三、傳熱

1.傳熱方式：熱傳導(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：熱傳導速率；A：等溫面積；λ：比例系數；：溫度梯度)；λ與溫度的關系：λ=λ0(1+at)，(a：溫度系數)。

3.不憐憫況下的熱傳導：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：強制對流傳熱(外加機械能)、自然對流傳熱、(溫差導致)、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)。5.汲取率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；C0：黑體輻射常數；ε=C/C0：放射率或黑度)；兩物體輻射傳熱：Q1-2=C1-2φA[(T1/100)4-(T2/100)4]，(φ：角系數；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；A：傳熱面積)；1/K=1/h1+bA1/λAm+A1/h2A2，(h1，h2：熱、冷流體外表傳熱系數)。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）強化傳熱為了使物料滿意所要求的操作溫度進展的加熱或冷卻，盼望熱量以所期望的速率進展傳遞；（2）減弱傳熱：為了使物料或設備削減熱量散失，而對管道或設備進展保溫或保冷。

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9.熱傳導物體各局部之間不發生相對位移時，依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運動而產生的熱量傳遞稱為熱傳導，又稱導熱。

10.對流傳熱：對流僅發生于流體中，它是指由于流體的宏觀運動使流體各局部之間發生相對位移而導致的熱量傳遞過程。11.

無相變對流傳熱有相變內部流淌強制對流傳熱外部流淌大空間自然對流自然對流傳熱有限空間自然對流混合對流傳熱沸騰傳熱冷凝傳熱大容器沸騰管內沸騰管外冷凝管內冷凝

12.傳熱的根本方式:（1）熱傳導（2）對流傳熱熱對流（3）輻射傳熱

13.影響冷凝傳熱的因素和冷凝傳熱的強化①流體物性：冷凝液、、；潛熱r→②溫差：液膜層流流淌時，t=ts－tW，,③不凝氣體：不凝氣體的存在會導致（1%不凝氣可使60%），所以應當定期排放④蒸汽流速與流向(u>10m/s)：蒸汽與液膜同向時u,；反向時u,；u時(無論方向)。因此蒸汽進口一般設在換熱器上部，以避開蒸汽與液膜逆向流淌使。⑤蒸汽過熱：包括冷卻和冷凝兩個過程。⑥冷凝面的外形和位置：以削減冷凝液膜的厚度并作為目的。垂直板或管：可開縱向溝槽；水平管束：可采納錯列。

14.導熱系數的物理意義：表示溫度梯度為1K/m或1℃/m時，單位時間通過單位面積的熱量。即：單位溫度梯度下

0為固體在0(10kt)的熱通量。℃時的導熱系數，k為溫度系數，1/℃,對大多數金屬材料為負值，對大多數非金屬固體材料

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，稱為其次類邊界條件；已知物體壁面處的對流傳熱條件，稱為第三類邊界條件。

L16.準數的定義與物理意義：努塞爾準數（Nusselt），Nu:對流傳熱與厚度為L的流體層內的熱傳導之比。

努塞爾數越大，對流傳熱的傳熱強度也越大。它反映了固體壁面處的無因次溫度梯度的大小。

uLuL雷諾準數（Reynold），Re:慣性力與粘性力之比。雷諾數小，表示流體的粘性力起掌握作用，抑制流層的擾動，隨著雷諾數的增大，流體中流體微團的擾動加劇，壁面處的溫度梯度增大，對流傳熱系數增大。cp普朗特準數（Prandtl），Pr:動量集中與熱量集中之比。它表征了流體的動量傳遞力量與熱量傳遞力量的格拉曉夫準數（Grashof），Gr:

a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致的浮升力對對流傳熱的影響。它在自然對流中的作用與強制對流中雷諾數的作用相當。

17.蒸汽與低于飽和溫度的壁面接觸時有膜狀冷凝和珠狀冷凝兩種

18.影響沸騰傳熱的因素及強化途徑：①液體的性質：②溫差：③操作壓強：④加熱面：

19.輻射：物體通過電磁波來傳遞能量的過程。熱輻射：物體由于熱的緣由以電磁波的形式向外放射能量的過程。20.熱輻射=反射+汲取+穿透（黑體，白體，透熱體，灰體）

E21.物體的黑度：指同溫度下物體與黑體輻射力量之比。僅與自身特性有關。22.斯蒂芬波爾茨曼定律

)323gtLgLt1000──黑體輻射常數，=5.67×10-8W/(m2.K4)；克希霍夫定律：22E0oT4C0(T4E0EC0──黑體輻射系數，=5.67W/(m2.K4)

角系數落到外表Aj上的由外表Ai發出的輻射能ij由外表Ai發出的總輻射能23.氣體的熱輻射具有以下兩個主要特點：

E11Ebf(T)（1）氣體的輻射和汲取對波長具有劇烈的選擇性（2）氣體的輻射和汲取是在整個容積內進展

24.傳熱三步（:1）熱流體以對流傳熱方式將熱量傳給固體壁面；（2）熱量以熱傳導方式由間壁的熱側面傳到冷側面；（3）

4

冷流體以對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系。依據能量守恒原理，在傳熱過程中，若忽視熱損失，單位時間內熱流體放出的熱量等于冷流體所汲取的熱量。

Qmh(Hh1Hh2)mc(Hc2Hc1)熱量衡算方程

26.傳熱過程的平均溫差計算：恒溫差傳熱，變溫差傳熱

27.根據冷、熱流體之間的相對流淌方向，流體之間作垂直穿插的流淌，稱為錯流；如一流體只沿一個方向流淌，而另一流體反復地折流，使兩側流體間并流和逆流交替消失，這種狀況稱為簡潔折流。

28.不同流淌排布型式的比擬：進出口溫度條件一樣時，逆流的平均溫差最大，并流的平均溫差最小，對于其他的流淌排布型式，其平均溫差介于兩者之間。在實際的換熱器中應盡量采納逆流流淌，而避開并流流淌。但是在一些特別場合下仍采納并流流淌，以滿意特定的生產工藝需要。采納折流和其他簡單流淌的目的是為了提高傳熱系數，然而其代

Q價是減小了平均傳熱溫差。

Qmax29.換熱器傳熱效率e的定義為實際傳熱速率Q與理論上可能的最大傳熱速率Qmax之比

四、質量傳遞根底

1.質量傳遞（簡稱傳質）是指物質從一處向另一處轉移，包括相內傳質和相際傳質兩類，前者發生在同一個相內，后者則涉及不同的兩相。

2.（1）氣（汽）－液系統：汲取：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：為汲取的逆過程。蒸餾：不同物質在氣液兩相間的相互轉移。氣體增(減）濕：濕分由液相（氣相）向氣相（液相）轉移。

（2）液-液系統：萃取：溶質由一液相轉入另一液相。這是在液體混合物中參加另一不相溶的液相物質，使原混合物組分在兩液相中重新安排的過程。

（3）氣（汽）－液系統：汲取：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：為汲取的逆過程。蒸餾：不同物質在氣液兩相間的相互轉移。氣體增(減）濕：濕分由液相（氣相）向氣相（液相）轉移。

（4）氣－固系統：枯燥：參加熱量使液體氣化，從固體的外表或內部轉入氣相。吸附：物質由氣相趨附于固體外表（主要是多孔性固體的內外表），吸附平衡是過程進展的極限。3.費可定律：試驗說明，在二元混合物（A+B）中，組分的集中通量與其濃度梯度成正比，這個關系稱為費克（Fick）定律。

4.化學反響可分為兩類：一類是在整個相內勻稱發生的反響，稱為均相反響；另一類則是局限在某個特定區域內的反響，它可以是在相的內部，也可以在邊界上，稱為非均相反響。

5.對流傳質通常指運動流體與固體壁面（或兩股直接接觸的流體之間）間的質量傳遞，是相際傳質的根底。一般狀況下，傳質設備中流體的流淌形態多為湍流。

6.傳質過程應用的設備有多種類型，其主要功能是給傳質的兩相（或多相）供應良好的接觸時機，包括增大相界面面積和增加湍動強度，主要有填料塔和板式塔。

7.板式塔：有害因素：空間上的反向流淌：泡沫夾帶（增大板間距）、氣泡夾帶（增大降液管長度）；空間上的不勻稱流淌：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相宜氣液接觸狀態《2》設置傾斜的進氣裝置塔板壓降：塔板上下對應位置的壓力差（新型：泡罩塔板、浮閥塔板、篩孔塔板、舌型塔板、網型塔板、垂直塔板）8.填料塔：主要特性數據：比外表積、孔隙率、添填料的幾何外形（拉西環、鮑爾環、矩鞍型填料、階梯環添料）9.填料塔操作范圍小，對液體負荷變化敏感；不易處理易聚合或含有固體懸浮物的物料；反響過程中需要冷卻時，填料塔簡單，有側線出料時，填料塔不如板式塔便利；板式塔設計簡便安全；填料塔小時構造簡潔，造價低；易起泡物系、腐蝕性物系、熱敏性物系，填料塔更適宜；填料塔壓降比板式塔小，真空操作便利。

五、氣體汲取

1.汲取是將氣體混合物與適當的液體接觸，利用個組。分在液體中溶解度的差異而使氣體中不同組分分別的操作。混合氣體中，能夠溶解于液體中的組分稱為汲取質或溶質；不能溶解的組分稱為惰性氣體；汲取操作所用的溶劑稱為汲取劑；溶有溶質的溶液稱為汲取液或簡稱溶液；派出的氣體稱為汲取尾氣。（分物理汲取煤氣脫苯，化學汲取二氧化碳碳酸鉀）

2.汲取操作是氣體混合物的主要分別方法，化工生產。中它有以下幾種詳細的應用：１．化工產品２．分別氣體混合物

5

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。一個完整地汲取分別過程一般包括汲取和解吸兩局部。3.溶劑的選擇：（1）溶劑應對氣體中被分別組分有較大溶解度；（2）溶劑對其他組分的溶解度要小（3）溶質在溶劑中的溶解度對溫度變化敏感（4）容積蒸汽壓低，削減回收時的損失（5）溶劑有較好的化學穩定性（6）溶劑有較低的粘度（7）溶劑價廉，無腐蝕性、無毒不易燃。汲取率η=(mA除/mA進)×100%≈[(y1-y2)/y1]×100%，(y1，y2：進塔和出塔混合氣中A的摩爾分數)。

4．.稀溶液中亨利定律：c*A=HpA，(c*A：溶解度；H：溶解度系數；pA：氣相分壓)；p*A=ExA，(xA：液相中溶質摩爾分數；E：亨利系數)；y*=mx，(平衡常數m=E/p)；E=ρs/HMs，(ρs，Ms：純溶劑密度和相對分子質量)。5.費克定律：jA=-DABdcA/dz，(jA：集中速率；DAB：組分A在組分B中的集中系數；dcA/dz：組分A在集中方向z上的濃度梯度)；

等分子集中速率：NA=jA=D(pA,1-pA,2)/RTz；單向集中：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)，即對數平均值)；同理，NA=D(cA,1-cA,2)c/zcB,m。

6.汲取塔操作線方程：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；

低濃度時填料塔高度h=qn(V)[dy/(y-y*)]/KyaS=qn(L)[dx/(x*-x)]/KxaS=NOGHOG=NOLHOL，(K：傳質系數；S：塔截面積；a：單位體積填料有效接觸面積；NOG=[dy/(y-y*)]：氣相總傳質單元數；HOG=qn(V)/KyaS：氣相總傳質單元高度)；

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)，(汲取因數：A=1/S’=qm(V)/mqm(V))。

7.填料塔：液體上進下出，氣體下進上出，其中設有液體在分布器，可使其勻稱分布于填料外表，塔頂可按轉除末器。填料塔是一種應用廣泛的氣液兩相接觸并進展傳熱、傳質的塔設備，可用于汲取（解吸）、精餾和萃取等分別過程。填料塔不僅構造簡潔，而且具有阻力小和便于用耐腐蝕材料制造等優點，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較小的真空蒸餾系統，此外，對于某些液氣比擬大的蒸餾或汲取操作，也宜采納填料塔。（氣液逆流流淌，增加傳質推動力）

表征填料特性的主要參數有：1．比外表積；2．空隙度；3．單位堆體積內的填料數目n；4．積累密度；5．干填料因子及填料因子；6．機械強度及化學穩定性8.

六、蒸餾

1.蒸餾分類：操作方式：連續蒸餾、間歇蒸餾；對分別的要求：簡潔蒸餾、平衡蒸餾(閃蒸)、精餾、特別精餾（精餾還包括水蒸氣精餾、間歇精餾、恒沸精餾、萃取精餾、反響精餾）；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。精餾，加壓提高蒸汽冷凝溫度，降壓降低沸點溫度。

2.雙組分溶液氣液相平衡：液態泡點方程：xA=[p-pB(t)]/[pA(t)-pB(t)]，(xA：液態組分A的摩爾分數；p(t)：壓強關于溫度的函數)；

氣態露點方程：yA=pA/p=[pA(t)/p]×[p-pB(t)]/[pA(t)-pB(t)]；平衡常數KA=yA/xA，抱負溶液：KA=p°A/p，即組分飽和蒸氣壓和總壓之比；揮發度：υA=pA/xA，相對揮發度：αAB=υA/υB，最終可導出氣液平衡方程：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加熱至泡點以上tF，減壓氣化，溫度到達平衡溫度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)；平衡關系：yD=αxW/[1+(α-1)xW]。4.簡潔蒸餾：持續加熱至釜液組成和餾出液組成到達規定時停頓；關系式：ln[n(F)/n(W)]={ln(xF/xW)-αln[(1-xF)/(1-xW)]}/(α-1)；

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總物料衡算：n(F)=n(W)+n(D)；易揮發組分衡算：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：屢次局部氣化局部冷凝(連續、間歇)，泡點不同實行不同的壓力操作，塔板數從上至下記；塔頂易揮發組分回收率：ηD=qn(D)xD/qn(F)xF×100%，

釜中不易揮發組分回收率：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組分的摩爾分數；xn：第n塊板下降的液體中易揮發組分的摩爾分數)，

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)，(精餾進料熱狀態參數q=(HV-HF)/(HV-HL)，即單位原料液變為飽和蒸汽所需要的熱量與單位原料液潛熱之比)；

進料方程：y=qx/(q-1)-xF/(q-1)；理論塔板的計算逐板法和圖解法，回流比R增大理論塔板數減小，解析法：全回流理論塔板數Nmin={lg[xD(1-xw)/[xw(1-xD)]]}/lgam-1，(am：全塔平均揮發度)；

最小回流比Rmin=(xD-yq)/(yq-xq)，(xq，yq：進料時)，R實=(1.12.0)Rmin；全塔效率ET為理論塔板數與實際塔板數之比；

間歇精餾：分批精餾，一次進料待釜液到達指定組成后，放出殘液，再次加料，用于分別量少而純度要求高的物料，每批精餾氣化物質的量n(V)=(R+1)n(D)，所需時間τ=n(V)/qn(V)；

特別精餾：恒沸精餾(加第三組分，形成新的低恒沸物，增大相對揮發度)、萃取精餾(加第三組分，增大相對揮發度)、加鹽萃取精餾、分子蒸餾(針對高分子量、高沸點、高粘度、熱穩定性極差的有機物)。

6.依據溶液的蒸汽壓偏離拉烏爾定律的方向，一般可將非抱負溶液分成兩大類：１、正偏差溶液，２、負偏差溶液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，塔下半局部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，回流比是塔頂回流量比塔頂產品量的比值。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。

8.參加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），若參加的第三組分僅轉變各組分的相對揮發度叫做萃取精餾（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形成最低恒沸物，新形成的恒沸物要便于分別，恒沸物中挾帶劑的含量要少。萃取精餾添加劑要選擇性高、揮發性小，與原溶液可以很好的互溶。相比擬，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，但其需要連續不斷的參加，不能用于間歇精餾。9.多組分精餾，獲得n個產物需要n+1個塔。

五、汲取

1.汲取劑的要求：對溶質的溶解度大，對其他成分溶解度小、易于再生、不易揮發、粘度低、無腐蝕性、無毒不易燃、價低，汲取率η=(mA除/mA進)×100%≈[(y1-y2)/y1]×100%，(y1，y2：進塔和出塔混合氣中A的摩爾分數)。

2.稀溶液中亨利定律：c*A=HpA，(c*A：溶解度；H：溶解度系數；pA：氣相分壓)；p*A=ExA，(xA：液相中溶質摩爾分數；E：亨利系數)；y*=mx，(平衡常數m=E/p)；E=ρs/HMs，(ρs，Ms：純溶劑密度和相對分子質量)。

六、枯燥

1.肯定濕度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