注册化工工程师公式统计

第一章物料、能量守恒1、总质量、元素守恒。2、对于总质量与元素：输入系统的量=输出系统的量+系统积累量+系统损失量对于某组分：输入系统的量化学反应量=输出系统的量+系统积累量+系统损失量3、不稳定过程中：输入量+生成量-消耗量-输出量=累积量4、体积流量Q(m3/h)，流体线速度u=Q/A(m/s)；质量流量W(Kg/h)，质量流速G=W/A(Kg/m2.h)；摩尔流量F(kmol/h)；W=GA=Q=uA G=u5、平均分子量=相对分子量摩尔分数6、PV=ZnRT R=8.314J/mol.K PPa Vm3 TK CA=PA/RT R=8.314J/mol.K PPa CA-mol/m3Z的大小表示真实气体和理想气体性质的偏离度在标准状况下（0C，0.10133MPa）下，1kmol气体的体积为22.4m37、气体密度g=MP/ZRTPM=ZRT Z=1+BP/RT8、A+B=1(kg) k1、k2对比压力与T的校正系数；9、转化率单程转化率总转化率收率质量收率选择性Y=XS总转化率单程转化率总收率 单程收率10、恒容过程：11、恒压过程：体系焓变+体系动能变化+体系位能变化= Q（热能）+W(功)连续流动体系下：体系动能变化+体系位能变化=012、Q1(带入热能)+Q2（传入热能）+Q3（过程热效应）=Q4（带出热能）+Q5（加热设备）+Q6（散失热量）+Q7（挥发气带出热量）Q20需加热 Q20需冷却 Q3H 反应热Qr=Hr能量守恒：输入系统的能量+体系能产生的能量=体系能消耗的能量+输出系统的量+系统积累13、N个组分，M个设备，则可列出的独立方程式为NxM个14、自由度分析变量个数：NV=S(C+4)+Np+2 (S-流股数；C-组分数；4-流量、压力、温度、焓；2-功、热； Np其它过程变量)方程个数:Nf=C+2S+Np+1 (Np-过程限制关系式；1-热量平衡式 2S浓度限制、焓计算关系；C-物料关系式)自由度：Nd=NVNf=(S-1)C+2S+(NpNp)+1 Nd=NVNf=(S-1)C+2S+(NpNp)+1 （Np=Np）15、能量守恒计算时：选取基准温度，则基准温度的晗为016、比热容：（单位质量体系的热容）1Kg物质升高1所需要的热量，称为比热容。单位：KJ/Kg.摩尔热容：(1mol质量体系的热容) 1mol或1Kmol物质温度升高1所需要的热量，称为摩尔热容。单位为KJ/Kmol.K。第二章 化工热力学理想气体：高温、低压可逆过程：体系发生从起点-终点-起点的变化后，对环境无任何影响。严格的可逆过程并不存在，只是一种极限过程。（理想过程）不可逆过程：自发过程，有方向性，如果改变自发变化的方向，需要借助外力（能量）作用。热力学第零定律：如果两个系统分别与第三个系统达到热力学平衡，那么，这两个系统之间也达到热力学平衡。热力学第一定律（能量转化定律）：封闭系统与环境之间交换的功和能量之和，等于系统内能的变化（依据事实：永动机是不可能的）。热力学第二定律：自发过程是不可逆的（依据事实：不能使一个自然的过程完全复原）。热量从低温物体传给高温物体，而不发生其它变化是不可能的。（热传导过程的不可逆性）从热源吸“热”，将其完全转化成“功”，而不发生其它变化是不可能的。（功转化为热的过程的不可逆性）热力学第三定律：任何自发过程均是熵增过程（依据事实：不能得到绝对零度）在热力学零度的条件下，完美晶体的熵为零。所有热运动停止。Q、U、HQ、W过程函数，U、H、G、S是状态函数，理想气体：U、H、Cv,m，Cp,m，rHm，相变Hm都是T的函数，与别的无关H=U+PVU=nCv,m(T2-T1) H=nCp,m(T2-T1)恒容过程W=0恒压过程 W=P(V2-V1)=nR(T2-T1)理想气体恒温过程 Q=W=RTH =U=0绝热过程 r=CP/Cv Cp-Cv=R(气体) Cp=Cv (液体) 单分子理想气体 Cv=R 双原子分子理想气体Cv=RP1V1r=P2V2r 气体的标准状态是P=101.325kpa下的状态，对T无要求。做功W= 对于可逆= 恒压W=P(V2-V1)恒温 W=nRTln= nRT 恒容 W=0绝热可逆 多变过程：满足PVn=常数的可逆过程 熵变dSQ/T（可逆为等于，不可逆为大于）理想气体的恒温过程 理想气体的恒容过程 恒压过程绝热过程 S=0在恒温恒压下的相变过程S是状态函数(定压热容不恒定)混合前气体为S1、S2，混合后为SS= S1X1+ S2X2-R X1Ln X1-R X2Ln X2最小分离功T0S（S=S-S1-S2）Bf =H-T0S=R T0(Xf1Ln Xf1+ Xf2Ln Xf2)（H=0）Wmin=B=aBa+bBb-fBfW损=T0S不可逆 =T0(S热水-q损/T0)S0=1/xA Y=S0xA=两相平衡时P、T的关系Hm*摩尔蒸发热 Vm*=Vm*（g）-Vm*(l)若对液体加压则其饱和蒸汽压就要增加，但增加很少化学势即偏摩尔G焓G=H-TS对于理想气体 fB=yBP=PB理想气体的逸度系数恒等于1对于液体 对于理想气体混合物 理想气体混合物的活度与其平衡的液体的活度相同液体混合物的逸度与其平衡的气体的逸度相同相平衡时组分i在各个相中的化学势相同，在各个相中的逸度相同纯物质凝聚态可利用同T同P下达平衡的饱和蒸汽的逸度获得，fL=fv satdG=RTdlnfF=C-P+22温度与压力 C组分数。C=S-R-R/ SS种化学物质 R反应方程式数；R/独立的限制条件绝热节流过程 等H不可逆过程，压力下降，熵增大 若uJ0制冷 uJ0制热 uJ=0 T不变压气机 单级理论耗功 容积效率（VE）：吸入压气机的气体容积/活塞位移容积余隙比（C）：余隙体积/活塞位移容积 n压缩过程的多变指数卡诺循环（可逆机）：使热转化为功等温可逆膨胀（T1 高），绝热可逆膨胀、等温（T2 低）可逆压缩、绝热可逆压缩 总熵变S=0逆卡诺循环（使功转化成热）：绝热可逆压缩、等温可逆放热、绝热可逆膨胀、等温可逆吸热制冷机：消耗功，使热量从低温传到高温(目的是转移低温物体的热量) Q0-从低温物体吸收的热 -WN-消耗的净功制冷系数热泵：与制冷机原理完全相同，但目的不同，前者为制冷，后者为制热（低温热输送给高温物体）。目的是高温物体得到热量。H = QH /WH可逆热泵（逆卡诺循环）的制热系数：H,卡=TH/(TH-TL)H =|QH|/|WH|= |Q0|/|WN|+1=+1卡诺循环与逆卡诺循环与工质无关，仅是工质温度的函数，在两个温度之间操作的任何循环，以卡诺循环与逆卡诺循环的获得功与制冷系数最大。损失功、理想功、有效能、有效能效率WL=T0S-Q WL=T0ST WL损失功；T0环境温度；ST总熵变稳定流动过程中 Wid(理想功)=T0S-H S体系的熵变；H0、S0基态的焓、熵。有效能的变化量Ex=(H2-H1)-T0(S2-S1)=H-T0S=-Wid有效能Ex=(H-H0)-T0(S-S0)理想功等于有效能的减少（负值） 或 潜热（状态热）、汽化热、熔融热、熔解热 k=JP（平衡）当反应前后热容变化很微小时，可认为为常数，或温度变化不大时，标准摩尔反应焓可按常数处理。只有rGm0时才可能发生反应，rGm=0达到平衡0 ，T升高 反应向右，0 T升高反应向左。对于体积增大的反应，P增大，平衡向左 ，P减小 平衡向右对于体积缩小的反应，P增大，平衡向右，P减小 平衡向左有惰性气体时，对于V0，增加惰性气体，降低产物的平衡组成。积分熔解热：在25C，0.10133MPa下1mol溶质溶解于n mol溶剂中时吸收或放出的热量。不同浓度的溶液有不同的积分熔解热。mol溶剂/mol溶质。微分熔解热： 1Kmol溶质溶解于含量x的无限多溶液中（溶解后的溶液的含量仍为x）时，吸收或放出的热量称为微分熔解热。KJ /mol、KJ /Kmol、KJ /Kg。Amagat定律Z(T, P)=y1 Z1 (T, P) +y 2Z 2(T, P)+ y3 Z3 (T, P) +。+yn Zn(T, P)Dalton定律Z(T, P)=y1 Z1 (T, P1) +y 2Z 2(T, P2)+ y3 Z3 (T, P3) +。+yn Zn(T, Pn)Pi-温度相同下的总压下的分压Amagat定律较Dalton定律准确理想气体绝热自由膨胀：Q=0 W=0 U=0 H=0元素和化合物的燃烧值是高热值，其燃烧产物应是液态水；常压20时溶解为0.256m3 则30.0MPa下的溶解为 0.256x30/0.101，则溶解的惰性气体为0.256x30/0.101x0.03 则排放气为0.2%x2800-0.256x30/0.101x0.03第三章 流体静力学1.P=P0+gh=P0+g(Z1-Z2) PPa kg/m3 hm gm/s2表压力=绝对压力-大气压力真空度=大气压力-绝对压力 2、伯努利方程总机械能守恒 （J.kg-1） (m) （J）判断流动方向应根据总势能（位能+静压能），而不是总机械能（位能+静压能+动压能）总压头=位压头+静压头+动压头压差计测量的是位能与静压能的和。3、质量守恒稳态是指质量流量恒定定态流动中：Ws=1A11=2A22=常数流体不可压缩时：Vs=1A1 =2A2 =常数 A=d2/4=0.785d24、流体类型-Pa.s(动力粘度)m2/s(运动粘度)1cp=0.001P=110-3pa.sRe2000时为滞流或层流，Re3000时，按湍流或紊流5、 hfJ/kg 无单位 Lm Pa相对粗糙度，绝对粗糙度滞流时(Re2000) 单位-国标=6.26X104LQ2 /di5 L-m Q-m3/h di-mm-KPa在滞流区 流量不变时1/d4湍流时 Re2000 水力光滑管（相对粗糙度/d15/Re）=0.3164/Re0.25应用范围Re=30001105过渡区（15/Re/d560/Re） 应用范围：Re=4103108完全湍流区（阻力平方区/d560/Re） 与Re无关应用范围 在湍流区，当/d一定时，Re加大，减小 当Re一定时，随/d增大而增大。在完全湍流区，管径不变时u2PF=0.11(/d+192.17x103 x dr/Q)0.25x1/dxQ/（2826d2）2x/2 =6.887x10-9 Q2xx0.251+192.17x103 x rd2/（Q）0.25 x d-5.25Pf = PF L（详见天大版P380）6、当量直径 de=4rH de当量直径 rH水力半径 对滞流时 =C/Re 不能用de来计算流体通过的截面积、流速和流量。7、局部阻力 Le当量长度 J/kg8、并联管路Q=Q1+Q2+Q3Pf,1=Pf,2=Pf,3 分支管路 Q=Q1+Q2 9、压缩气体不可压缩且（1/d=1000）高压输送时不可压缩真空系统 较大，必须按可压缩流体处理。10、流量（流速）测量孔径孔的直径，C流量系数，测量管、文丘里与喷嘴流量计接近，孔板 0.60.7 A0孔口面积 A指示液密度 被测液密度 vsm3/s 孔板反应灵敏，能量损失大。11、转子流量计 CR流量系数，数值接近1；AR转子与玻璃管的环形截面积，m2；Af转子最大部分的截面积m2；Vf转子的体积，m3；f转子材质的密度。校正，对液体 气体： 当被测气体密度大于标定气体密度时，其实际体积流量小于刻度值。12、颗粒床层 床层的孔隙率 床层比表面积单位体积床层中具有的颗粒表面积（颗粒与流体接触的表面积）床层的比表面积，m2/m3；a颗粒的比表面积，m2/m3床层的当量直径 床层中颗粒密度 床层中的流动多为滞流 Pf压力降Pa；u1平均流速（流体在细管中）；粘度Pa.s；dem。Reb=流体密度； u空床速度 m/s 孔隙率。s颗粒球形度，球形为1。13、流化床 流化状态下操作时 utuumf 操作范围用ut/umf大小衡量 ut颗粒沉淀速度或带出速度；umf临界流化速度。 流化床的特性：1 恒定压力降 mf临界空隙率；Lmf临界床层高度 2 类似流体特性； 3床层中温度或组成的均匀混合分布。 固定床床层高度不变， u流化床：临界流化状态：umf0ut 沸腾床状态：u= ut有明显的上界面和恒定压力降（等于床层颗粒的重力）流化床中的不同流化方式：散式（液固） 聚式（气固）流化床umf确定：单分散性固体颗粒：umf=mfut 多分散性 已知dp，s，mf 小颗粒（Reb20） 大颗粒（Reb1000） dp不同颗粒的平均直径流化质量气体分布及气固接触的均匀程度14、两相流(气相与液相) 滑脱比 通常大于1 S=1时称为均匀流。滑脱速度（相对速度） m/s孔隙率 AG气相流通截面积；A总截面积；A=AG+AL气相表观速度 y气相质量分数（ 蒸汽干度）；w两相总质量流量kg/s；wG气相质量流量；GG气相表观质量通量kg/m2.s；vG气相的比容，m3/kg液相表观速度 GL液相表观质量通量kg/m2.s vL液相比容 m3/kg两相混合物密度15、两相流压力降1、 均匀流 Pf压力降Pa；G总质量通量 kg/m2.s 摩擦系数 平均密度 kg/m3；H平均粘度 pa.s2、分离流动 只有液相时的压力降；只有气相时的压力降；液相的摩擦因子；气相的摩擦因子；16、泵泵的压头的定义：是泵对1N液体所提供的有效能J/N；而升扬高度指泵上、下游两液面的垂直高度，它只是扬程中位能差一项。输送单位质量流体由泵进口至出口的能量增加值。其值等于泵出口总水头与入口总水头的代数值泵的压头主要是指静压头，风机的全风压指的是动压头+静压头=全压=离心泵的主要性能参数是：流量、压头、效率、轴功率有效功率： Ne=HgQ/1000 Nekw kg/m3 Q- m3/s Hc-m g-m/s2轴功率：N=HQ/102 Nkw离心泵的Ne、N与成正比。对离心泵的理论流量T与实际流量Q均没影响，但质量流量ws与成正比。对离心泵的理论压头HT,与实际压头H均没影响，但泵的进出口压差P与成正比。离心泵中液体的粘度增大，泵的流量、压头和效率降低，轴功率增大。 n转速离心泵的最高效率点称为设计点，铭牌上的、H是最高下的对应参数离心泵应在高效点附近操作离心泵的工作点由泵的特性方程H=A-DQ2以及管路特性方程 He=K+BQ22决定进阻力平方区时B不变。 K=z+P/(g)泵的特性方程中 转速相同则功率相同 H/102定值。离心泵特性方程H=46-4.88x104Q2Z=18m 总压头损失hf=4.12 x104Q2管路方程不变，只是泵的特性方程改变泵并联时，流量减半，压头不变He=18+4.12 x104Q2H=46-4.88x104(Q/2)2泵串联时，流量不变，压头增倍He=18+4.12 x104Q2H=92-9.76x104Q2单台He=18+4.12 x104Q2H=46-4.88x104Q217、离心泵的安装高度、气蚀余量、允许吸上真空高度 泵的安装高度泵的中心线和液面之间的高度，高度应保证一年四季可能的最大输液量下不发生气蚀现象，气蚀现象是指叶片通道入口处的压力降至被输送液体的饱和蒸汽压时，液体沸腾造成压力很大冲击。P93（化工原理上） 气缚大量气体吸入泵内，导致吸不上液体叫气缚。 离心泵启动前必须在泵内灌满液体，出口阀关闭时启动，停泵前先关闭调节阀P97（化工原理上） 循环管路不必考虑其它，只考虑阻力。有泵，有两液的P，有hf时，有Z时则泵的压头=泵的气蚀余量与泵的允许吸上真空度是1个道理泵的安装高度与气蚀余量关系泵的实际气蚀量NPSH比泵产品目录中所列必须气蚀量（NPSH）r大0.5m以上。Hg安装高度；P0液面压力；Pv饱和蒸汽压；Hf,0-1入口损失泵的安装高度与吸上真空度关系泵入口处的吸上真空度 Pa液面上的压力，kPa；P1泵叶轮入口处压力，kPa；泵吸入口处动压头，m液柱；从吸入容器出口至泵进口管道压力降；P1越小，Hs越大但P1PvHm；N=HQg/=HQ/102；Qm3/s；kg/m3；Nkw。泵入口处单位质量液体所具有的能量（静压能和动能）与输送液体在工作温度下的饱和蒸汽压头之差称为泵的净正吸入压力。也称为泵的汽蚀余量。需要的净正吸压头NPSHr。有效的净正吸入压头NPSHa。NPSHr越小，泵抗气蚀能力越强。允许吸上真空度最大(再大则气蚀)NPSHr 必须气蚀余量，再小则出现气蚀Hs=Hs=Hs-(10.33-H0)-(Ht-0.24)X1000/Z=Hs-u12/2g-hfHs=Hs+-Z=-NPSH-Hf,0-1通风机风压风压=全风压=静压+动压HT(标定)=HT/（操作）（1.2/）HT/操作条件下的风压；HT标定条件下的风压；/操作条件下气体密度kg/m3。18、压缩机压缩比为P2/P1，对于三级压缩压缩比相同，则压缩比=19、气流输送按气流压强分为 吸引式输送管中的压强低于常压； 压送式输送管中的压强高于常压按气流中固相浓度 固气比R= 单位都是：kg/s.m2 稀相输送 R25；密相输送R25水平管内输送稀相气流时，最低气速沉淀气速垂直管内内输送稀相气流时，最低气速噎塞速度20、重力沉降、离心沉降 液体温度升高，粘度降低；气体温度升高，粘度降低 重力沉降：沉降速度 在滞流区或斯托克斯（stokes）定律区 10-4Ret1 Ret=过渡区或艾伦（Allen）1Ret103湍流或牛顿区103Ret2105已知d可用判断流型K2.62斯托克斯；2.62k69.1 艾伦定律区；k69.1 牛顿区降尘室设计原则：气体在降尘室内的停留时间颗粒沉降所需时间降尘室长度L，宽为b。能够完全除去的最小颗粒的沉降速度为ut，降尘室生产能力Vsm3/s。Vs=bLut=Aut 与H无关 设计成扁平形，间距40100mm高度选取应考虑通过降尘室的速度不应过高若设n层水平隔板，则Vs=（n+1）bLut降温后减小，相同生产能力下完全分离的最小颗粒直径减小，或者相同分离效果下生产能力增加。离心沉降 相当g，加速度。斯托克斯区离心分离因素 离心分离的临界粒径：评价旋风分离器性能的主要指标压强降、分离效果提高分离效率：并联使用分离器、减低T、适当提高ui标准旋风除尘器：h=D/2 B=D/4Q与P相同时，并联比串联好21、过滤u过滤速度；过滤速率；v滤液体积m3；时间s；A过滤面积m2；P压强差pa；滤液粘度pa.s；ve过滤介质阻力的当量滤液体积；r滤饼比阻1/m2；r=r/(P)s；r/单位压强差下滤饼的比阻；S滤饼的压缩性指数；S=01，不可压缩时为S=0。恒压下过滤V2+2VeV=KA2K过滤常数（由物料特性及顾虑压强差所决定）m2/sK=2kP1-s k表述过滤物料特性的常数，m4/N.s k=1/r/v；对不可压缩滤饼，kPq=V/A；qe=Ve/A则q2+2qeq=k介质阻力忽略时，Ve=0 qe=0则v2=kA2 q2=k洗涤时对于板框，A过滤=2A洗涤=2A框置换 A洗=A框连续式过滤机及叶滤机置换洗涤法 V-过滤终了所得的滤液体积板框压滤机、横穿洗涤法、洗涤速率为过滤终了时的过滤机生产能力间歇式 m3/h连续 转筒转速n r/min T=60/nQ=3600V/T=60nV当Ve=0 Q=60nA-转筒外表面积Le过滤介质的阻力相当于厚度为Le的一层滤渣阻力。Rm=r(比阻)Le=r/PsVVe/A=r/Psqe流体的比容(比容)：=1/=V/m.等温过程：P夏天与冬天测摩擦系数与Re的关系曲线是相同的流体黏度与T的关系：气体的粘度随温度升高而增大，液体则减小第四章传热过程1、Q通过整个换热面积传过的热量J；S导热面积m2；导热系数w/(m.)；c冷流体；h热流体。Whr+Cph(T2-T1)=WcCpc(t2-t1)=kStm=Q(热负荷，KJ/h或Kw)Wkg/h Q=t(推动力)/R（热阻）通过各层平壁截面的Q必相等，越高说明导热性能越好。金属固体非金属固体液体气体。 纯金属合金属=0（1+at）大多数金属a0 t越高，越小大多数非金属a0，t越高，越高液体中，金属液体较高，非金属液体低，水的最大。纯液体的大于溶液，t越高越小（水和甘油除外）气体t越高越高2、单层 R=b/S /w多层中Q1=Q2=Qn=Q S是相同的对于圆筒 多层 导热系数小的材料放在内层较合适。对流aw/(m2.) Sm2t 1/aS/w3、对流传热努赛尔特数 Nu=aL/ 普兰德数 Pr=Cp/雷诺数Re=Lu/ 格拉斯霍夫数 Gr=L32gt/2流体在管内做强制对流时（低粘度流体）Re10000 0.7Pr120 L/di60(L为管长) 若L/di60 a1+(di/L)0.7流量不变时正比于d-1.8 管径不变，流量增加时正比于u0.8正比于Q0.8流量不变，管径变化时正比于u-1.8（u正比于d-2）流体被加热时n=0.4，流体被冷却时n=0.3高粘度流体：Re10000 0.7Pr1700 L/di60w(校正a)当液体被加热时w=1.05，液体被冷却时w=0.95，对气体不论加热或冷却均取w=1.0流体在管外做强制对流 Re3000 泡核沸腾a较高饱和水蒸汽在单管外冷凝时，水平放置比垂直放置时冷凝给热系数大水平/垂直=0.64（L/d）0.25垂直放置时的 H长度水平放置时的4、辐射传热总能量Q QA吸收，QR反射，QD透过，A+R+D=1吸收率A=QA/Q，反射率R=QR/Q，透过率D=QD/Q A=1为黑体，R=1为镜体或白体，D=1为透热体以相等的吸收率吸收所有波长辐射能的物体（灰体）灰体的A+R=1，吸收率A与辐射线的波长无关，灰体的吸收率和黑度在数值上相等灰体的辐射能力与黑体的辐射能力之比的灰体的黑度或发射率辐射能为E，吸收率A TK；0=5.6710-8w/(m2.k4)C05.67w/(m2.k4) （对黑体）两固体间的辐射传热Q1-2净的辐射传热速率 w；T1、T2高低温 K；C1-2总辐射系数；几何系数。设置隔热挡板是减少辐射散热的有效方法，而且挡板材料黑度越低，挡板的层数越多，则热损失越少。5、总传热系数：基于外壁 d0外径；di内径；a0管外的对流传热系数；ai管内的对流传热系数；b管壁厚；管子的传热系数。k值总是接近于a小的流体传热系数值，要提高k值，应设法减少对k值影响较大的热阻，管壁温度接近于热阻小即对流传热系数较大的那一侧流体的温度。 KW/(m2.) T1热流体进口；t2冷流体进口。换热器的有效温差 高温 逆流 低温 高温 并流 低温 错流 先按逆流时计算，然后tm,有效=tm应控制在0.8以上双程时的关系：K1=K2 A1=A2管外饱和蒸汽冷凝（温度恒定）第一程、第二程各自承担的比例由两个平均温度差决定（80-x）: （x-20）=Tm2：Tm1Tm2=（T-x）-（T-80）/Ln（T-x）/（T-80）Tm1=（T-20）-（T-x）/Ln（T-20）/（T-x）毒介质走管程，冷流体下进上出，热流体上进下出，走管程在浮头上进去第五章传质过程1.亨利定律：Pe=E Pe、E-Pa 溶质在溶液中的摩尔分率另一形式：Pe=CA/H CA-摩尔浓度mol/m3 H溶解度系数拉乌尔定律：PA=PA*A ye=mx m=E/P E=C/H C=/ML=/Ms(1-x)+MAxs/Ms E=s/Ms H两者都是指稀溶液，亨利主要指稀溶液中的挥发性溶质，拉乌尔指的是稀溶液中的溶剂。E越大，溶解度越小；H越大，溶解度越大。温度升高，溶解度降低。所以温度降低有利于吸收。P对H影响小。如果y不变，则P总变大，则溶解度变大。则有利于吸收。有i、j两组分，气相中的有yi、yj表示，液相中的有xi、xj表示，ki=yi/xi kj=yj/xjaij=ki/kj 当分离因子偏离1时才易分离，aij越大偏离越大越易分离aij分离因子，在蒸馏中称作相对挥发度，萃取中位选择性系数。干基用大写，湿基用小写恒沸物液相组成与气相组成相同yA/yB=xA/xB传质NA=KGYm= KG(PG-PL*)= KLXm =KL(CG*-CL)=G（PG-Pi)= L(Ci-CL)G、L-气液相的分传质系数KG、KL-气液相的总传质系数PG-气相主体的分压 Pi-相界面处的分压 CL-液相主体的浓度 Ci-相界面处的浓度Ym=（yb-ya）/ln(yb/ya) ya=ya- ya* 塔顶气相总推动力 yb=yb- yb*塔底气相总推动力Xm=（xb-xa）/ln(xb/xa)Xa=Xea- Xa=Ya/m- Xa 塔顶液相总推动力 Xb=Xeb- Xb=Yb/m- Xb塔底液相总推动力Ky=KGP Kx= mKy KL= KG/HNOG=(Y1-Y2)/YmNOL=(X1-X2)/Xm1/ KG=1/G+1/HL漂流因子：单向扩散时的传质速率比等摩尔相互扩散时多了一个因子，原因在于总体流动。2、 吸收以逆流操作为主V(Y1-Y2)=L(X1-X2)V单位时间通过吸收塔的惰性气体量，kmol(B)/sL单位时间过头吸收塔的溶剂量，kmol(s)/s溶质的吸收率 操作线：操作线在平衡线上面汽液平衡方程 Y*=mX最小液气比 适宜的液气比 塔径计算： D直径 m；Vs操作条件下混合气体的体积流量m3/s；u空塔气速m/s。吸收塔高度：Z=H0GN0GH0G=V/(KYa) 脱吸因数S=mV/L Y2*=mX2等板高度法Z=NT.HETP A吸收因数；A=L/mV3、 解吸解吸过程的操作线在平衡线的下方操作线方程 通常 Z=H0LN0L H0L=L/(Kxa)4、 吸附物理吸附吸附热小，易解吸；化学吸附吸附热大不易解吸（不可逆）温度越高，吸附量越小；液体吸附：溶质在溶剂中溶解度越小，吸附越大；温度越高，吸附量越小。吸附剂的选择性越高，则越有利于吸附分离。吸附：外扩散、内扩散、吸着 q1kg吸附剂吸附的吸附质量kg/kg吸附剂时间；aq吸附剂外表面积m2/kg吸附剂；kf流体测的对流传质系数，m/s；c流体中的吸附浓度；ci吸附剂表面处的吸附质浓度kg/m3；q*=mc c*=q/m 1/kf=1/kf+1/mks ks内扩散系数。5、平衡蒸馏：连续、稳态的单级蒸馏操作。F=D+W FxF=Dy+wx F、D、w kmol/h，xF、y、x分别为原料、气相、液相中易挥发组分的摩尔分率。q=w/F 1-q=D/F q为液化率（原料液）；1-q为原料液的汽化率。平衡蒸馏中气液组成的关系a为相对挥发度，6、简单蒸馏：间歇、非稳定的单级蒸馏操作馏出液的组成不断降低蒸馏开始时L=F，x=xF；蒸馏结束时L=w x=xw7、连续精馏精馏段操作线方程为：或V=L+D提馏段操作线方程为：V/=L/-wR=L/D，L为回流量；D为取走量F=D+W 塔顶易挥发组分的回收率为：FxF=DxD+wxw 塔底难挥发组分的回收率为：原料液状况：液体：冷液进料q1；泡点进料q=1，xF=xq。气液混合进料0q1；气体：饱和蒸汽（露点）进料q=0；过热蒸汽进料q0。进料方程（q线方程）：回流比：全回流 R=L/D=L/0=全回流下精馏段操作线及提馏段操作线与对角线重回操作线方程为：xq、yq为q线与平衡线的交点坐标 R=（1.12.0）Rmin泡点进料q=1 xF=xq全凝器y1=xD塔高计算：Z=(NP-1)HT NP为实际塔板层数；HT板间距 NP=NT/E100%；NT理论层数；E总效率。塔径计算： D为内径；u空塔速度；VS塔内上升蒸气的体积流量 m3/s。冷凝器的热负荷：QC=V(IVD-ILD) IVD为上升蒸气焓；ILD为馏出液焓。在沸器的热负荷：QB=V/(IVW-ILW)+QL QL再沸器的热损失；IVW上升气的焓；ILW釜残液的焓 kJ/kmol wh=QB/r8、干燥水蒸气分压P：湿空气中的水蒸气分压，kpa湿度H：湿空气中水汽的质量与绝干空气的质量之比，又称湿含量，kg水/kg绝干气。 p为水蒸气分压，P为总压。当湿空气中的水汽分压等于该空气湿度下纯水的饱和蒸汽压时，相应的湿度称为饱和湿度。相对湿度百分数 =p/pSx100%湿空气比容H1kg绝干空气体积和相应Hkg水汽体积之和称为湿空气的比容，又称湿容积（m3湿空气/kg绝干气）比热容CH常压下，将湿空气中1kg绝干空气及相应Hkg水汽的温度升高（或降低）1所要吸收或放出的热量，CH=1.01+1.88H焓 I=（1.01+1.88H）t+2490H焓的基准状态为0的绝干空气及0的液态水的焓值为0。水蒸气空气系统，湿球T近似地等于绝热饱和冷却tas不饱和空气 ttas(tw)td饱和空气 t=tas(tw)=tdt为干球温度；tw湿球温度；tas绝热饱和冷却T；td露点温度；w湿基含水量；X干基含水量。w=X/(1+X) X=w/(1-w)湿物料的焓 I/=Cs+XCw=(Cs+4.187X)Q=CmCs绝干物料的比热容 kJ/kg绝干料.Cw湿物料中水分的比热容 4.187kJ/kg水.Cm湿物料的比热容 kJ/kg绝干料.湿物料的温度平衡水分、自由水分平衡水分一定干燥条件下不能被干燥除去的那部分水分。划分不仅与物料性质有关，还与空气的状态有关。结合水非结合水难于用干燥方法除去。划分只取决于物料本身与空气无关H(湿度)一定,干球温度t,则湿球温度tw在逆流操作的水冷却塔中,空气经历的过程为升温增湿干度计为等晗（绝热可逆）S1=S2 X=（S2-S）/（S”-S） 2=X”+(1-X)m1=/1 m2=/2 m1m2=/1/2干燥过程L(H2-H1)=G(X1-X2) L为干基；G为干基。QP=L(I1-I0)=L(1.01+1.88H0)(t1-t0)QD=L(I2-I1)+G(I2/-I1/)+QLQ=QP +QD=L(I2-I0)+G(I2/-I1/)+QL =1.01L(t2-t0)+GCm(2-1)+w(2490+1.88t2)+QL热效率 w单位时间内水分的蒸发量kg/sW=L(H2-H1)=G(X1-X2)等焓干燥：QD=0；QL=0；I2/=I1/，I1=I2干燥速率，干燥时间恒速段干燥时间UC临界干燥速率kg/(m2.s)X1初始含水量；XC临界含水量；G/S单位干燥面积上的绝干物料量降速干燥时间X2最终含水量；X*平衡含水量。9、萃取J=两相总流量/（HETS） HETS理论级当量高度。Ve=(Q0+Qs)t Q0原料流量；QS萃取剂量；t停留时间；Ve有效体积（混合器）实际混合器体积 N级数；NT理论级数；级效率。 u适宜的两相流速之和m/s；一般为液泛流速的60%75%。塔的有效高度 H=NT（HETS）10、蒸发：r加热蒸汽的汽化热kJ/kg；F原料流量kg/h；D加热蒸汽消耗量kg/h；W水分蒸发量kg/h；QL热损失kJ/h；H/二次蒸汽焓kJ/kg；h1完成液焓kJ/kg；h0原料液焓kJ/kg。 C0 -原料液的比热容蒸发过程中的传热温度差tm=T-t1 T加热蒸汽T；t1操作条件下溶液的沸点（高）tT=T-tc tc二次蒸汽的T（低）=tT-tm=t1-tc t1tc存在是由于：溶质存在；液柱静压头；流动阻力。/=tB-T/溶质存在；tB溶液沸点；T/溶液压力相等时水的沸点。/=fa/11、结晶：晶习一定环境中晶体的外部形态。不移除溶剂的结晶方法。温度越高，溶解度越大；温度低，溶解度也低。移除部分溶剂的结晶方法。对于不形成溶剂化合物的结晶WC1=G+W(1-V)C2 G=WC1-(1-V)C2C1、C2原料、母液中溶质的组成kg/kg溶剂；G结晶产量kg；W原料液中溶剂量kg。V溶剂蒸发量kg/kg原料液中溶剂。对于形成溶剂化合物的结晶过程 R溶剂水合物与无溶剂溶质的摩尔质量比真空绝热冷却：rcr结晶热J/kg；rs溶剂汽化热J/kg；t1、t2初始、终了温度；CP溶液的比热容J/（kg.）；第六章化学反应动力学及反应器1、Y=SX X为转化率；Y收率；S选择性。反应率 产物 xA转化率=转化量/cA00级反应： kt=cA0-cA k=-rA=mol/（m3.s）1级反应： k=-rA cA= s-12级反应：， ，k=-rA cA-2= m3/(mol.s)vAA+vBB=vRR反应相对速率为：nA=VCA 当V恒定时，3、FA摩尔流量；Vr反应体积；a相界面积；w固体质量。Vr堆体积 b堆密度 aV外表面积。 vA+vB反应级数 vRR平衡常数v速率控制步骤出现的次数。吸热反应Hr0 ；放热反应Hr0 吸热反应 温度升高，反应向右移动，反应速率双方都提高，平衡向右移动。放热反应 温度升高，反应向左移动，反应速率双方都提高，平衡向左移动。 Te平衡温度，是转化率的函数。正数级反应，反应速率总是随转化率的升高而降低；不可逆反应及可逆吸热反应，反应速率总是随着T升高而加快，可逆放热反应，在最佳温度点操作，反应速率最大。并列反应： 连串反应： 中间产物P存在最大收率平行反应：反应速率为温度及各反应组分浓度的函数：vPP 恒容时cA=nA/V变容时变容因子，转化1molA时，反应混合物总物质量变化。XA转化率（A）yA0组分A的起始摩尔分数=nA0/nt0催化剂不改变反应的平衡但改变反应速率。主催化剂、助催化剂和载体多相催化反应由吸附、表面反应和脱附构成A+B R1.吸附A+A2.吸附B+B3.反应A+B R+ 物理吸附：温度升高，吸附降低4.脱附R R + 化学吸附：温度升高，吸附增高kaA+ Ar=kaPA(1-A)kdAA=KAPA/(1+KAPA) kdKA=ka/Kd KA-吸附的平衡常数KA=kA0exp(-q/RT) -q-吸附热kaA2+22AA=(KAPA)0.5/1+ (KAPA)0.5kd在达定态之前，最慢一步就是速率控制步骤反应器-管式、釜式、塔式反应器-全混式间歇反应器（釜式反应器）、全混流反应器（釜式反应器）、活塞流反应器(管式反应器)全混-无浓度梯度和温度梯度，返混最大（全混流反应器）返混-不同停留时间粒子的混合称为返混全混式间歇反应器和活塞流反应器无返混反应器：E(t)-停留时间分布密度函数 E(t)dt-粒子停留时间介于tt+dt之间的概率 F(t)-停留时间分布函数活塞流反应器全混式间歇反应器空时 =Vr/Q0=全混流反应器空时 =Vr/Q0=（CA0-CA）/rA= CA0XA/ rA空速=（空时）-1空速为单位时间内通过单位体积催化剂以标准态表示的气体体积数。活塞流反应器中反应组分浓度是随轴向位置变化的，全混流反应器中反应组分浓度均一，所以反应速率为定值。全混式间歇反应器空时 = Vr=Q0(t+t0) 真空反应器2=1/N全混式间歇反应器、全混流反应器、全混流反应器的串联，相同条件下同一反应，全混式间歇反应器所需体积最小（不包括辅助时间），三个全混流反应器的串联其次，最大的一个是全混流反应器。串联釜式反应器进行一级不可逆反应时，各釜的反应体积相等则总反应体积最小。活塞流反应器2=1全混流反应器2=1绝热操作线方程：T-T0=（XA-XAO）对于一级反应活塞流反应器=全混流反应器=（CA0-CA）/rA=xA/k(1-xA)相同转化率下全混流大于活塞流体积三个反应器中转化率变化相等时总反应体积最小车间布置设计有关尺寸和设备间的安全距离：塔与塔：1.02.0m换热器1.0m贮槽之间0.4m0.6m回转机械之间1.5m罐0.8体积系数 H/D=1.9泵与泵之间0.7m双排泵之间2m双排泵之间2m泵与墙之间1.2m泵的基础一般比地面高0.10.2m生物需氧量（BOD），化学需氧量（COD）当BOD5/COD=0.7时，最适宜用生物化学处理当BOD5/COD0.5时，宜用生物化学处理当BOD5/COD0.3时，可以用生物化学处理当BOD5/COD0.2时，不宜用生物化学处理F=A(1+i)n-1/i；P=F1/(1+i)n; P=A(1+i)n-1/(1+i)n i ; F=(1+i)nP投资利润率=企业年平均利润/总投资排放可压缩流体（如蒸汽和其它气体）时，应选用全启式安全阀排放不可压缩流体（如水和油等液体时），应选用微启式安全阀安全阀气体释放时：排放蒸汽时：液体积聚压力为25%定压时Kp=1Wv-Kg/h ; kb=1 ; Ps-整定压力（表压，Pa）; C=1; G -比重限流孔板Q=3.997x10-3Cxd02d0-mm设备设计压力以容器顶部最高压力为准。检测元件安装在调节阀上游FO故障时开启，气关型风机流量按实际入口气量取值傅里叶定律：热传导牛顿冷却定律：对流传热辐射三定律：辐射传热Gr-反应由于温度差而引起的自然对流强度定义反应转化率达到50%所需要的时间为该反应的半衰期