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1、第一章定义：分离工程就是将混合物分离成两种或两种以上较纯物质的一门工程技术学科。 按分离过程中有无物质传递现象发生：1、机械分离过程 对象：非均相混合物 特点：用机械法将非均相物系分离，而相间并无物质传递发生2、传质分离过程特点：相间有质量传递现象平衡分离利用两相平衡组成不等的原理：常采用平衡级（理论板）作为处理手段，并把 其它影响归纳于效率中。速率分离 利用溶液中不同组分在某种推动力（如压差、浓度差、电位差）作用下经过某 种介质（如半透膜）时的传质速率（透过率、迁移率、扩散速率）差异而实现分离 特点：所处理的物料和产品属于同一相态，仅有组成的差别。aijX / X通用分离因子a s =江f1
2、根据汽液相平衡组成 j X / Xi 2j 2将实际分离设备所能达到的分离因子与理想分离因子之间的差别用效率来表示： 效率=a s ,. a第二章 吸收的定义：吸收是利用液体溶剂对气体混合物中各组分溶解度的差异来分离气 体混合物的过程。吸收的类别：物理吸收化学吸收吸收过程：吸收一吸收塔解吸一再生塔解吸方法（1）减压冷再生（2）气提冷再生（3）间接蒸汽热再生 气液相平衡-热力学体系：等F,等P下： 卩G = 卩L又卩=RT ln f + 尢（T）则 fg = f liiiiii气相 f g = Py 液相 f L = f LY x 平衡时 f g = f l P0 y = f Ly xi i i
3、 iiii i i i iiiiii 气液平衡常数m =冬=工 大多数气液吸收过程中溶剂的温度高于气体的TC此时，气 i xp0体不再被冷凝而只是溶解于液相：fL 卩5f s饱和液体的逸度=饱和蒸汽的逸度In齐=rT （P ps）i Pis为纯物质i的饱和蒸汽压。p = 片 兀 理想溶液 fG = H x低HT： Pei （TW分）代替fiGpei =亨利定律若以浓度C代替xi,则：p = HC其中H = HC XCM溶液的总摩尔浓度 高压下ln fG = in H丄V（P - P）其中：Hi为溶液中i组分的标准态逸度， n x = n i + i RT iA Pi为纯物质i的压力。-匚A其中
4、fvixi （溶质浓度）非常小的非电解质溶液ln厶二=lnH -二-（1-x2） 其中：x0为溶 液中吸收剂的摩尔分率（x0=1-xi）,xi RT 0iA为常数，是温度、压力的函数。对于理想溶液，A=0化学反应平衡常数”C m C n理想溶液 Kr=1Ka=命=K /Ky 其中 K/ = CCNABY m Y n=MNY a九bHA/ (BCmCn )1/ a=H / ( M N )1/aA K / Cba m an 迅亠=K/K甘中K/ = aaaby其中AB溶解时相平衡服从亨利定律： pA = HA/CA 连解得：物理溶解，耳：化学反应，KA化学平衡根据K求CA, 双膜论C6NdCdNA
5、dz = - Adz- a = Adtdz可简化为dtdzdCC - CDN = Da = D ai 肛=ab (C C ) = k (C C )AAB QzAB Al Ail Al AillpA再根据亨利定律求PAFick 定律如下：对于液相 N =2a册（C一C ） = k （C一C ） k -A 5 Al Ai l Al Ail一丄lN = AB （P 一 P ） = k （P 一 P ）对于气相 A 5 RTAg $ CAif渗透论物料衡算+费克定律可得到1CA = D2caDdtAB dz 2贏（CAi CAl ）其中求解得NA二2D5lk=2gklDDAB5 RTg兀te kl正比
6、斗D表面更新论N传质总系数K和K 一P ） N模型参数巴表面gC率）传质总系数kg和Kla g Ag Ae AL Ae Al双膜论的要点1）传质在稳态下进行；2）传质阻力集中在相界面两侧的滞留膜中，膜内进行 分子扩散传递；3）相界面保持气液平衡，无界面阻力。不足：1）假设传质为稳态进行，界面两侧存在滞留膜在传质设备中不太现实；2） kl与D呈线性关系，与实际kl与D0.5不符。N.A物质通过单位面积界面的摩尔通量，（mol/m2 . s） D 膜中反应通量AAB总压一定时k 二k p 总摩尔密度一定时k二k C渗透论要点y流体微元暴露于相界面时不稳定吸收;暴露在表面的流体微元由于流动混 合等原
7、因，不断被置换；流体微元在表面停留时间te相等（不稳定扩散）。物理吸收 11 H /+ _KkkG g l1 1 1HK H /k khL= Hg - NG G G一亠H = H 其中 G k a L k a 分传质高度和传质单元数：与界面浓度有关 总传质高度和传质单平数：与平衡浓度有 增强因子B =+HK k 0 k相传质分系数；G kg 0 l质系数，B对其会有影响。2）对于易溶气体，H小K 匕 k , K 匕 H / kG g 属于气膜控制G 度 HGh = H - N = H - Nx oLdx oL=j x1 -x x 一 xi y dyNy1-OG1）对于难溶气体，H大K沁i ,
8、K沁k属于液膜控制1传质单元数传质单元高度 =H - N h = H - NLLLdoyGoG=一N 二 J y1 dyNGy2 y - yiGLH关+ 一KH / k0 kLg-Ka0y只是降低了液膜阻力而不影响气 但对于同时涉及液相和气相阻力影响的传y不足： 无法定量获得模型参数te假设te恒定；化学吸收对于传质过程影响（B 1）（1）加大了推动力液相主体中溶质的浓度 物理吸收 时的浓度（cAl）；（2）提高了反应速率 好的化学吸收剂可以使整个吸收过程变为气膜控制 的吸收过程。 A y 一y 100%A* = 2 x 100%吸收率A*y其中:y1，y2分别为吸收塔气相进出口浓度绝大多数吸
9、收器提取系数$1快速Mg瞬时第五章 传质分离过程的节能 规定：j代表流股（由i=1, 2, 3组分组成）i代表组分，F 代表原料， Q 代表产物； 由热力学第一定律可得:由热力学第二定律可得：Z n - S Z nQ- QjF整理得 Ze n （H -TS ）-Zm n （H Fj Fj 0 FjQj其中，温度为T的热量Qt的有效能为：B_不计动能、位能时，物流的物理有效能为Q I T丿B 不可逆过程有效能的损失为： D T0Q Zen B -Zm n phB +B +W D 稳态连续分禺方程的有效能衡算式为：-” F Fj = Qj Q丿卩一卩/= RTIn = RTlna = RTlny
10、ZF分离成C个纯组分产品时（金01实际溶液分离成纯组 纯组分 Z =1 ln Z =0）-Zn fZz ln（Rm（ Z ”0 L F F F 弋摩尔系数 H-摩尔焓书尔分率S-摩尔熵Zn -H + Q + W =Zn -H 稳态过程积累量为0F F t tQ Qj=1 j Q j其中Q表示系统熵的产生量，可逆过程Q =0-Sf + Q熵平衡ZnS + Q+b=ZnSFj Tj=1 Fj Fj Tj=1 Qj Qj-TS AQ 1 -Q Q； / Qj t 丫 IT 丿塔=（H 一 H ）- T（S - S ）0j=1+W = T Qt0Qt分离过程的最小功（热力学中W-T1S）特例：1股lm
11、ol,分）：W =-RminW = RTminlnW ZQ.Q.QW :特例：min,70对于真实溶液T=T0特例：min,T00 LF. F0wi=1t tI=Wn.T=T0时的最小功一=W. = W w 一实际分离过程的有效能消耗热力学上=wa = w +W热力学效率 对于精馏 W Q T - T Q T - Ta id LW = Q h o - Q l0-n B TR T温度为TH的热量QB的有效能有效能损失的主要形式：流体输送过程D（流动阻力）传热过程D& （热交换） 传质过程 Dmt8 D = nTdS = -nT dP有效能损耗（D=T0AS）阻力越AP00 T0大，（-dP）越大，（5 DAP越大,有效“一 对Dmt熵产生量dQ =|-丄ITT丿血=-Z时巴dnT ii8 D = T dQ = = Z（p.J mt 0W=Qb等温等压下能损失越多（d （nU ）+,（p IIAI、#i一iI TT丿i III 丿dniII II - p II dn传热过程dat8 QrwiT丿=T0TI TlhT -T=T -HL8Q0 T THL第六章 界面现象及其调控表面张力三种定义1.力学角度0是单位表面长度所受到的力N/mF
