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贾绍义《化工传质与分离过程》(第2版)笔记和考研真题详解试读:
绪 论
0.1 复习笔记
一、传质分离方法的分类
依据物理化学原理的不同,传质分离过程可分为平衡分离和速率分离两大类。
1.平衡分离过程
平衡分离过程是指借助分离媒介(如热能、溶剂、吸附剂等),使均相混合物系统变为两相体系,再以混合物中各组分在处于平衡的两相中分配关系的差异为依据而实现分离的过程。
根据两相状态的不同,平衡分离过程可分为:(1)气液传质过程,如吸收(或脱吸)、气体的增湿和减湿。(2)汽液传质过程,如液体的蒸馏和精馏。(3)液液传质过程,如萃取。(4)液固传质过程,如结晶(或溶解)、浸取、吸附(脱附)、离子交换、色层分离、参数泵分离等。(5)气固传质过程,如固体干燥、吸附(脱附)等。
在平衡分离过程中,i组分在两相中的组成关系常用分配系数(又称相平衡比)K来表示,即i
K值的大小取决于物系特性及操作条件(如温度和压力等)。i
组分i和j的分配系数K和K之比称为分离因子α,即ijij
通常将K值大的当作分子,α一般大于1。当α偏离1时,可采用ijij平衡分离过程使均相混合物得以分离,a越大越容易分离。ij
2.速率分离过程
速率分离过程是指借助某种推动力,如浓度差、压力差、温度差、电位差等的作用,某些情况下在选择性透过膜的配合下,利用各组分扩散速度的差异而实现混合物分离操作的过程。
速率分离过程可分为:(1)膜分离;(2)场分离。
二、传质设备
1.对传质设备性能要求(1)单位体积中,两相的接触面积应尽可能大,两相分布均匀,避免或抑制短路及返混;(2)流体的通量大,单位设备体积的处理量大;(3)流动阻力小,运转时动力消耗低;(4)操作弹性大,对物料的适应性强;(5)结构简单,造价低廉,操作调节方便,运行可靠安全。
2.传质设备分类(1)按照所处理物系的相态
可分为气(汽)液传质设备(用于蒸馏及吸收等)、液液传质设备(用于萃取等)、气固传质设备(用于干燥、吸附)、液固传质设备(用于吸附、浸取、离子交换等)。(2)按照两相的接触方式
可分为分级接触设备(如各种板式塔、多级混合-澄清槽、多层流化床吸附等)和微分接触设备(如填料塔、膜式塔、喷淋塔、移动床吸附柱等)。(3)按促使两相混合和实现两相密切接触的动力
①依靠一种流体自身所具有的能量分散到另一相中去的设备,如大多数的板式塔、填料塔、流化床、移动床等;
②依靠外加能量促使两相密切接触的设备,如搅拌式混合-澄清槽、转盘塔、脉冲填料塔、往复式筛板塔等。
0.2 名校考研真题详解
本章为非重点内容,暂未编选名校考研真题,如有最新真题会及时更新。
第1章 传质过程基础
1.1 复习笔记
质量传递是指当物系中的某组分存在浓度梯度时,该组分由高浓度区向低浓度区的迁移的过程。
一、传质概论
1.混合物组成的表示方法(1)质量浓度
单位体积混合物中某组分的质量称为该组分的质量浓度,以符号ρ表示。组分A的质量浓度定义式为
设混合物由N个组分组成,则混合物的总质量浓度为(2)物质的量浓度
单位体积混合物中某组分的物质的量称为该组分的物质的量浓度,简称浓度,以符号c表示。组分A的物质的量浓度定义式为
设混合物由N个组分组成,则混合物的总物质的量浓度为
组分A的质量浓度与物质的量浓度的关系为(3)质量分数
混合物中某组分的质量与混合物总质量之比称为该组分的质量分数,以符号ω表示。组分A的质量分数定义式为
设混合物由N个组分组成,则有(4)摩尔分数
混合物中某组分的物质的量与混合物总物质的量之比称为该组分的摩尔分数,以符号x表示。组分A的摩尔分数定义式为
设混合物由N个组分组成,则有
当混合物为气液两相体系时,常以x表示液相中的摩尔分数,y表示气相中的摩尔分数。
组分i的质量分数与摩尔分数的互换关系为(5)质量比
混合物中某组分质量与惰性组分质量的比值称为该组分的质量比,以符号表示。若混合物中除组分A外,其余为惰性组分,则组分A的质量比定义式为
质量比与质量分数的关系为(6)摩尔比
混合物中某组分物质的量与惰性组分物质的量的比值称为该组分的摩尔比,以符号X表示。若混合物中除组分A外,其余为惰性组分,则组分A的摩尔比定义式为
摩尔比与摩尔分数的关系为
当混合物为气液两相体系时,常以X表示液相的摩尔比,Y表示气相的摩尔比。
2.传质的速度与通量(1)传质的速度
设系统由A、B两组分组成,组分A、B通过系统内任一静止平面的速度为u、u,该二元混合物通过此平面的速度为u或u(u以质ABm量为基准,u以摩尔为基准)。m
u、u代表组分A、B的实际移动速度,称为绝对速度;u或uABm代表混合物的移动速度,称为主体流动速度或平均速度;u-u、uAB-u或u-u、u-u代表相对于主体流动速度的移动速度,称为扩ABBm散速度。(2)传质的通量
单位时间通过垂直于传质方向上单位面积的物质量称为传质通量。传质通量等于传质速度与浓度的乘积。
①以绝对速度表示的质量通量
设二元混合物的总质量浓度为ρ,组分A、组分B的质量浓度分别为ρ、ρ,则以绝对速度表示的质量通量为AB
混合物的总质量通量为
得
设二元混合物的总物质的量浓度为c,组分A、组分B的物质的量浓度分别为c、c,则以绝对速度表示的摩尔通量为AB
混合物的总摩尔通量为
得
②以扩散速率表示的质量通量
扩散速率与浓度的乘积称为以扩散速率表示的质量通量,即2
j——以扩散速率表示的组分A的质量通量,kg/(m·s);A
试读结束[说明:试读内容隐藏了图片]