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单元操作的特点所有的单元操作都是物理性操作，只改变物料的状态或物理性质，并不改变化学性质。单元操作是过程工程中共有的操作，只是不同的过程中所包含的单元操作数目、名称与排列顺序不同。单元操作作用于不同的过程工程时，基本原理相同，所用的设备也是通用的流体具有三个特点（1）流动性，即抗剪抗张能力都很小（2）无固定形状，随容器的形状而变化。（3）在外力作用下流体内部发生相对运动流体压强重要特性：①流体压力处处与它的作用面垂直，并且总是指向流体的作用面；②流体中任一点压力的大小与所选定的作用面在空间的方位无关。雷诺准数的物理意义惯性力与粘性力之比，惯性力可加剧湍动，粘性力抑制湍动离心泵的操作原理操作原理：由若干个弯曲的叶片组成的叶轮置于具有蜗壳通道的泵壳之内。叶轮紧固于泵轴上泵轴与电机相连，可由电机带动旋转。吸入口位于泵壳中央与吸入管路相连，并在吸入管底部装一止逆阀。泵壳的侧边为排出口，与排出管路相连，装有调节阀。气缚现象离心泵启动时，如果泵壳内存在空气，由于空气的密度远小于液体的密度，叶轮旋转所产生的离心力很小，叶轮中心处产生的低压不足以造成吸上液体所需要的真空度，这样，离心泵就无法工作，这种现象称作“气缚”单元操作的概念——过程工程中共有的物理操作过程工程：原料的预处理、化学反应过程、反应产物的分离与提取数学模型法（半经验半理论方法）：在对实际过程的机理进行深入分析的基础上，抓住过程的本质，作出某些合理的“等效”与“简化”，建立物理模型，进行数学描述，得出数学模型，通过实验确定模型参数。质量守恒定律：输入系统的物料质量等于从系统输出的物料质量和系统中积累的物料质量。能量守恒定律：即任何时间内输入系统的总热量等于系统输出的总热量与损失的热量之和。稳定流动：流体在管路中流动时，在任一点上的流速、压力等有关物理参数都不随时间而改变的流动系统。不稳定流动：流体流动有关物理量随位置和时间均发生变化的流动系统。层流：其质点作有规则的平行运动，各质点互不碰撞，互不混合湍流：其质点作不规则的杂乱运动，并相互碰撞，产生大大小小的旋涡。Re≤2000滞流Re≥4000湍流（生产条件下Re≥3000）Re=2000∽4000过渡流边界层：流速降为未受边壁影响流速uo的99%以内的区域为边界层，即边界层为受边界影响的区域。在边界层内，存在速度梯度，因而必须考虑粘度的影响，而在边界层之外速度梯度小到可以忽略，则无需考虑粘性的影响，这样，在研究实际流体沿固体界面流动问题时，只要考察边界层内的流动即可，这就是引入边界层概念的原因。边界层分离的必要条件是：逆压、流体具有粘性这两个因素缺一不可。边界层分离使系统阻力增大，在流体输送中应设法避免或减轻，措施：调解流速，选择适宜的流速，改变固体的形体。管路特性曲线：流体通过某特定管路时所需的压头与液体流量的关系曲线。深层过滤：这种过滤是在过滤介质内部进行的，介质表面无滤饼形成。过滤用的介质为粒状床层或素烧（不上釉的）陶瓷筒或板。此法适用于从液体中除去很小量的固体微粒，例如饮用水的净化。滤饼过滤：当悬浮液中所含颗粒较多时，常用滤布、滤网做过滤介质进行过滤，在滤饼形成以后，滤饼层成为主要的过滤介质，过滤阻力随着滤饼层的加厚而渐增，滤液滤出的速率亦渐减滤饼过滤与深层过滤的主要区别：1.过滤介质：粒状床层孔道、滤饼层2.推动力：静电、分子间力、毛细管力、重力、压力、离心力数学模型法与因次分析方法比较：对象的认识程度不同：前机理比较清楚，后机理不清、输出与输入；处理方法不同：前等效简化，后因次一致性原理；实验目的不同：前确定参数，后确定数学关系；参数意义不同：前物理意义/k，后确定关系/a，方程：前物理方程，后准数方程。散式流化床：两相密度差小的系统趋于散式流态化--液固体系，床内颗粒的分散状态和扰动程度平缓地加大，床层的上界面较为清晰。聚式流化床：气固体系，乳化相（连续相、密相）空隙小固体浓度大的气固均匀混合物；气泡相（稀相）夹带着少量固体颗粒以气泡的形式通过床层的不连续相。两种不正常现象：腾涌现象、沟流现象。腾涌：高径比太大或气速过高，形成大气泡推动颗粒层沟流：更易发生在大直径床中，气体短路。腾通与沟流都会使气—固两相接触不充分、不均匀、流化质量不高，使传热、传质和化学反应效率下降。在设计和操作流化床时应避免其发生。搅拌：使两种或多种物料进行混合的操作。又往往是完成其他单元操作的必要手段，以促进传热、传质、化学反应为主要目的。搅拌的作用：使气体在液相中很好地分散；使固体粒子（如催化剂）在液相中均匀地悬浮；使不相溶的另一液相均匀悬浮；强化相间的传质（如吸收等）；强化传热传热的三种基本方式：热传导若物体各部分之间不发生相对位移，仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递称为热传导；热对流流体各部分质点发生相对位移而引起的热量传递过程，称为热对流（包括自然对流：当流体内存在温度不均匀分布而形成密度的差异，也会发生对流而传热；强制对流：用机械能使流体发生对流而传热，例如搅拌）；热辐射因热的原因而产生的电磁波在空间的传递，称为热辐射对流传热是指流体中质点发生相对位移而引起的热交换。对流传热仅发生在流体中，与流体的流动状况密切相关。实质上对流传热是流体的对流与热传导共同作用的结果。逆流：参与换热的两种流体沿传热面平行而反向的流体。并流：参与换热的两种流体沿传热面平行而同向的流动。就传热平均温差来说，逆流比并流优越。并流较易控制，但一般应尽可能采用逆流操作。对流传热分类1.引起流动的原因自然对流强制对流2.流体的物性3.流动型态层流湍流：灰体能够以相等的吸收率吸收所有波长辐射能的物体物体的黑度表示为实际物体的辐射能力与黑体的辐射能力之比；由于实际物体的辐射能力小于同温度下黑体的辐射能力，黑度表示实际物体接近黑体的程度，1。蒸发工业上常用的浓缩方法是将这些稀溶液加热至沸腾，使其中一部分溶剂汽化，从而获得浓缩过程，称为蒸发。蒸发操作的目的①获得浓缩的溶液直接作为化工产品或半成品。②脱除溶剂，将溶液增溶至饱和状态，随后加以冷却，析出固体产物，即采用蒸发，结晶的联合操作以获得固体溶质。③除杂质，获得纯净的溶剂。蒸发操作的特点①沸点升高②节约能源③物料的工艺特性采用多效蒸发的优点①降低能耗②便于分离晶体③可强化传热过程提高蒸发效率。多效蒸发和单效蒸发的比较（1）溶液的温度差损失若单效和多效蒸发操作条件(即加热蒸汽压强和冷凝器的操作压强)相同时，其理论传热温差相同而和效数无关，多效蒸发只是将此传热温差分配到各效而已。由于多效蒸发的每一效中都存在传热温差损失，因而总的有效传热温差必小于单效时，使得传热推动力下降。效数愈多，总有效温差愈小，当效数增加到一定程度时，可使总有效温度差为零，此时蒸发将无法进行，即为效数的最大极限。（2）吸收操作的用途制取产品分离混合气体气体净化物理吸收和化学吸收物理：在吸收过程中溶质与溶剂不发生显著化学反应，称为物理吸收。化学吸收：如果在吸收过程中，溶质与溶剂发生显著化学反应，则此吸收操作称为化学吸收。单组分吸收与多组分吸收单组分吸收：在吸收过程中，若混合气体中只有一个组分被吸收，其余组分可认为不溶于吸收剂，则称之为单组分吸收；多组分吸收：如果混合气体中有两个或多个组分进入液相，则称为多组分吸收。等温吸收与非等温吸收等温吸收：气体溶于液体中时常伴随热效应，若热效应很小，或被吸收的组分在气相中的浓度很低，而吸收剂用量很大，液相的温度变化不显著，则可认为是等温吸收；非等温吸收：若吸收过程中发生化学反应，其反应热很大，液相的温度明显变化，则该吸收过程为非等温吸收过程。低浓度吸收与高浓度吸收高浓度吸收：通常根据生产经验，规定当混合气中溶质组分A的摩尔分数大于0.1，且被吸收的数量多时，称为高浓度吸收；低浓度吸收：如果溶质在气液两相中摩尔分数均小于0.1时，吸收称为低浓度吸收。低浓度吸收的特点：1）气液两相流经吸收塔的流率为常数2低浓度的吸收可视为等温吸收。分子扩散：在静止或滞流流体内部，若某一组分存在浓度差，则因分子无规则的热运动使该组分由浓度较高处传递至浓度较低处，这种现象称为分子扩散。传质速率：在任一固定的空间位置上，单位时间内通过垂直于传递方向的单位面积传递的物质量，记作N。对流传质：流动着的流体与壁面之间或两个有限互溶的流动流体之间发生的传质，通常称为对流传质。双膜模型的基本假设：（1）相互接触的气液两相存在一个稳定的相界面，界面两侧分别存在着稳定的气膜和液膜。膜内流体流动状态为层流，溶质A以分子扩散方式通过气膜和液膜，由气相主体传递到液相主体。（2）相界面处，气液两相达到相平衡，界面处无扩散阻力。（3）在气膜和液膜以外的气液主体中，由于流体的充分湍动，溶质A的浓度均匀，溶质主要以涡流扩散的形式传质。解吸过程：工业生产中，常将离开吸收塔的吸收液送到解吸塔中，使吸收液中的溶质浓度由X1降至X2，这种从吸收液中分离出被吸收溶质的操作，称为解吸过程。解吸的目的：（a）获得所需较纯的气体溶质；（b）使溶剂再生返回到吸收塔循环使用，使分离过程经济合理。解吸方法1）气提解吸2）减压解吸3）加热解吸汽蚀现象：提高泵的安装高度，将导致泵内压力降低，其最低值为叶片间通道入口附近，当这个最低值降至被输送液体的饱和蒸汽压时，将发生沸腾，所产生的蒸汽泡在随液体从入口向外周流动中，又因压力迅速加大而积聚冷凝。使液体以很大速度从周围冲向汽泡中心，产生频率很高，瞬时压力很大的冲击，这种现象称为“汽蚀”；加热蒸汽和二次蒸汽：蒸发需要不断的供给热能。工业上采用的热源通常是水蒸汽，而蒸发的物料大多是水溶液，蒸发时产生的蒸汽也是水蒸汽。为了易于区别，前者称为加热蒸汽，后者称为二次蒸汽。最小液气比：操作线上任一点与平衡线相遇，则该点的传质推动力为零，传质速率亦为零。这一液气比称为最小液气比。多效蒸发：按二次蒸汽利用的情况可分为单效和多效蒸发。将二次蒸汽通到另一压力较低的蒸发器作为加热蒸汽，则可以提高原来加热蒸汽的利用率。这种将多个蒸发器串联，使加热蒸汽在蒸发过程中得到多次利用的蒸发过程称为多效蒸发；自由沉降和干扰沉降：颗粒彼此相距很远，不产生干扰的沉降称为自由沉降。若颗粒之间的距离很小，即使没有互相接触，一个颗粒沉降时也会受到其他颗粒的影响，这种沉降称为干扰沉降；溶解度：在溶质A2u3g)(4颗粒d与溶剂接触、进行溶解的过程中能够，随着溶液浓度Ac的逐渐增高，传质速率将逐渐减慢，最后降到零，溶液浓度Ac达到最大限度*Ac。这时称气液达到了相平衡，*Ac称为平衡溶解度，简称溶解度。固体流态化：将固体颗粒对在容器内的多孔板上，形成一个床层。若令流体自下而上通过床层，流速低时，颗粒不动；流速加大到一定程度后颗粒便活动，而床层膨胀；流速进一步加大则颗粒彼此离开尔在刘题中浮动，流速愈大，浮动愈剧，床层愈高，称这种情况为固体流态化。气液传质双膜理论：吸收过程分为三个步骤：溶质由气相主体扩散到气液两相界面；穿过相界面；有液相的界面扩散到主体。认为穿过相界面的传质，所需的传质推动力为零，或气液达到了平衡。将气液两相间传质的阻力集中在界面附近的气膜和液膜之内，且界面没有阻力的这一设想，称为双膜模型。沉降速度及其计算公式：初始时，颗粒的降落速度和所受阻力都为零，颗粒因受力加速下降。随降落速度的增加，阻力也相应增大，直到与沉降作用力相等，颗粒受力达到平衡，加速度也减小到零。此后，颗粒以等速下降，这一最终达到的速度称为沉降速度。直径为d的球形颗粒，（重力-浮力）=阻力溶液的沸点升高和杜林规则：溶液中含有溶质，故其沸点必须高于纯溶剂在同一压力下的沸点，亦即高于蒸发室压力下的饱和蒸汽温度。此高出的温度称为溶液的沸点升高，溶液的沸点升高与溶液的种类、溶液中溶质的浓度以及蒸发压力有关。杜林规则：某液体（或溶液）在两种不同压力下两沸点之差，与另一标准体在相应压力下两沸点之差，其比值为一常数。用因次分析法导出沉降速度中的阻力系数是流动与颗粒相对运动的雷诺数eR的函数相关各物理量的因次:Ld;1NMg;1Lu;2LN;