2022年环境工程原理要点.docx

《2022年环境工程原理要点.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年环境工程原理要点.docx（21页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、精选学习资料 - - - - - - - - - 第一章 绪论 1、环境净化与污染掌握技术原理：稀释：降低污染物浓度的一种方法,以减轻污染物对生物和人体的短期毒害作用；隔离：将污染物或者是污染介质隔离,从而切断污染物向四周环境的扩散,防止污染 进一步扩大；分别：利用污染物与污染介质或其他污染物在物理性质或化学性质上的差异使其与介质分别,从而达到污染物去除或回收利用的目的；转化：利用化学或生物反应,使污染物转化成无害物质或易于分别的物质,从而使污 染介质得到净化与处理；其次章 质量衡算 1、当系统中流速、压力、密度等物理量只是位置的函数,而不随时间变化,称为稳态系 统；当上述物理量不仅随位置变化

2、,而且随时间变化时,就称为非稳态系统；稳态过程的数学特点是：0,即物理量只是空间坐标的函数,与时间 t 无关；t 2 、 质 量 平 衡 关 系 式 ： 输 入 速 率 - 输 出 速 率 + 转 化 速 率 = 积 累 速 率 ； 即 dm qm 1-qm 2 qm r；dt稳态非反应系统：qm 1 qm 2第三章 流体流淌 1、层流：当流体流速较小时,处于管内不同径向位置的流体微团各自以确定的速率沿轴向 分层运动,层间流体互不掺混,不存在径向流速,这种流淌外形称为层流或滞流；稳态流 动下,流量不随时间变化,管内各点的流速也不随时间变化；2、紊流：当流体流速增大到某个值之后,各层流体相互掺混

3、,应用激光测速仪可以检测 到,此时流体流经空间固定点的速率随时间不规章地变化,流体微团以较高的频率发生各 个方向的脉动,这种流淌外形称为湍流或紊流；脉动是湍流流淌最基本的特点；3、雷诺数：流体的流淌状况不仅与流体的流速u 有关,而且与流体的密度 、黏度 和流道的几何尺寸有关；雷诺将这些因素组成一个量纲为称为雷诺数Re,即ReuL；式中： u特点速度,m/s；1 的数,用以判别流体的流淌外形, L特点尺寸,对于圆管,常采纳管内径d,m；雷诺数综合反映了流体的物理属性、流场的几何特点和流淌速率对流体运动特点的影响；流淌状态转变时的雷诺数称为临界雷诺数,小于临界雷诺数时,流淌为层流；对于圆管内的流淌

4、,当Re2000 时,流淌总是层流,称为层流区；当Re 4000 时,一般显现湍流,称为湍流区；当 界条件有关,称为过渡区；第四章 热量传递2000Re4000 时,有时显现层流,有时显现湍流,与外名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1、导热：是指依靠物质的分子、原子和电子的振动、位移和相互碰撞而产生热量传递的方 式；物体各部分之间无宏观运动；热对流：指由于流体的宏观运动,冷热流体相互掺混而发生热量传递的方式；质点之间 发生相对位移,并且对流必定相伴着导热；热辐射：是一种通过电磁波传递能量的过程；物体由于热的缘由而放

5、出辐射能的现象,称为热辐射；辐射传热不需要任何介质作媒介,它可以在真空中传播,这是辐射传热与热 传导和对流传热的不同之处；2、傅里叶定律：qQ-dT；式中： Q y 方向上的热量流量,也称为传热速率,AdyW； q y 方向上的热量通量,即单位时间内通过单位面积传递的热量,又称为热流密度,W/m 2； 导热系数,W/（mK）；dT y 方向上的温度梯度,dyK/m；A垂直于热流方向的面积,m 2；该定律说明热量通量与温度梯度成正比,负号表示热量通量方向与温度梯度的方向相反,即热量是沿着温度降低的方向传递的；3、单层平壁的热传导dT 为热量传递的推动力；dy依据傅里叶定律,有Q-AdT；dx4、

6、多层平壁的热传导n 层平壁：QT 1-Tni1T 1-Tn1inRnbi1i1iA5、圆管壁的热传导单 层 圆 管 壁 ：Q-AdT-（2rLdT）dr, 稳 态 导 热 时 , 将 上 式 积 分 整 理 后 得drQ2LT 1-T 2T 1-T 2；多层圆管壁：QT 1-T n1T 1-T n1lnr 2RinRiinibimir 111A6、对流传热的机理 在层流情形下,流体层与层之间无流体质点的宏观运动,在垂直于流淌方向上,热量 的传递通过导热进行；实际上,在传热过程中,因流体的流淌增大了壁面处的温度梯度,使得壁面处的热量通量较静止时大,因此,与静止流体的热传导相比,层流流淌使传热增

7、强；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 在湍流边界层内,存在层流底层、缓冲层和湍流中心三个区域,流体处于不同的流淌 状态；在靠近壁面的层流底层中,只有平行于壁面的流淌,热量传递主要靠导热进行,符 合傅里叶定律,温度分布几乎为直线,且温度分布曲线的斜率较大；在湍流中心,与流淌 垂直方向上存在质点的剧烈运动,热量传递主要依靠热对流,导热所起的作用很小,温度 梯度较小,温度分布曲线趋于平整；在缓冲层中,垂直于流淌方向上的质点的运动较弱,对流与导热的作用大致处于同等位置,由于对流的作用,温度梯度较层流底层小；7、影响对流传热

8、的因素（1）物理特点：流体的物理性质将影响到传热；通常情形下,流体的密度 或比热容 Cp 越大,流体与壁面间的传热速率越大；导热系数 越大,热量传递越快速；流体的黏度 越大,越不利于流淌,因此会减弱流体与壁面的传热；（2）几何特点：包括固体壁面的外形、尺寸、方位、粗糙度、是否处于管道进口段,以及 是弯管仍是直管等；这些因素影响流体的流淌状态或流体内部的速度分布,因而影响传 热；（3）流淌特点：流淌特点包括流淌起因（自然对流、强制对流）,流淌状态（层流、湍 流）,有无相变（液体沸腾、蒸汽冷凝）等；强制对流下的流体流速较自然对流大,因此前者的传热速率也较后者的大；流体状态为层流和湍流时,两者的传热

9、机理不同,湍流传热速率远大于层流；对于发生相变的传热过程,由于相变一侧的流体温度不发生变化,使传热过程始终保 持较大的温度梯度,因此传热速率要比无相变时大得多；8、保温层的临界直径0 . 5热缺失Q 为最大值时的保温层直径：d22dc；dc 称为保温层的临界直径；d c-d 1为保温层的临界厚度；9、换热器 实体构造：分为管式换热器与板式换热器；管式换热器分为：蛇管式：沉迷式蛇管换热器：可在容器中安装搅拌器提高传热系数；喷淋式蛇管换热 器：成效较沉迷式要好得多；套管式：适用于流量不大、所需传热面积不大而压力要求高的情形；列管式：可实行在传热面上增设翅片的措施；板式换热器分为：夹套式：可在容器内

10、安装搅拌器以提高传热系数；平板式：常将板面冲压成凹凸的波纹状；10、间壁传热过程和运算 热流体通过间壁传热给冷流体的过程分为三步：热量从热流体传给固体壁面；热 量从间壁的热侧面传到了冷侧面；热量从固体壁面传给冷流体；名师归纳总结 K总传热速率方程：Q=KA T；A取定的面积,可为A1、A2、Am；第 3 页,共 13 页为总传热系数,11bA1A12,其单位为W/（m 2K）K1Am2A- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 11、传热推动力平均温差在间壁式换热器的传热运算中,冷、热流体的温度差是传热过程的推动力,它与换热器中两流体的温度变化情形及两流体的相

11、互流淌方向有关；在变温传热时,用T1 和 T2分别表示换热器两端两流体的温差,有QKAT2-T 1KATmlnT2T 112、换热器的换热效率：实际传热量Qmax最大可能传热量Q13、传热单元数：是温度的无量纲函数,在数值上等于单位传热推动力引起流体温度变化的大小,说明换热器传热才能的强弱；传热推动力越大,所要求的温度变化越小,就所需要的传热单元数越少；传热效率与传热单元数的关系：对于单程并流换热器,可得：1-exp-NT U1c R（1）1c R式中： NTU热容流量小的流体的传热单元数； cR两流体的热容流量比,即c Rqm cpmin1）、（ 2）可简化为qmc pmax对于单程逆流换热

12、器,有1-exp-NT U1-c RR（ 2）1-cRexp-NT U1-c当任一流体发生相变时,即qmcpmax趋于无穷大时,上述两式（1-exp-NTU；当 两 种 流 体 的 热 容 流 量 相 等 , cR=1 , 上 述 两 式 （ 1 ） 、 （ 2 ） 分 别 简 化 为1-exp-2NTU、1NTU；A 的量,即扩散通量,也称扩散m 2/s ；2NTU第五章质量传递1、费克定律：NAz-DABdc A（用物质的量浓度表示）dz式中： NAz单位时间在z 方向上经单位面积扩散的组分速率, kmol/ （m 2s）； cA组分 A 的物质的量浓度,kmol/m3； DAB组分 A

13、在组分 B 中进行扩散的分子扩散系数,dcA 组分 A在 z 方向上的浓度梯度,dzkmol/m3m；费克定律说明扩散通量与浓度梯度成正比,负号表示组分A向浓度减小的方向传递；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 对于液体混合物,常用质量分数表示浓度,于是又可写成NAz-DABdxmA；dz当混合物的浓度用质量浓度表示时,又可写为NAz-DABdAdz2、分子传质静止流体中的质量传递有两种情形,即单向扩散和等分子反向扩散；NA单向扩散：组分NA 的分子扩散通量：NA,DcAuA,D；扩散通量的表达式：-DABdcAc

14、AANB（费克定律的一般表达式）dzc浓度分布函数曲线等分子反向扩散：扩散通量的表达式：NA-DABdcAdz浓度分布函数及分布曲线3、对流传质过程的机理 在层流流淌中,相邻层间流体互不掺混,所以在垂直于流淌的方向上,只存在由浓度 梯度引起的分子扩散；此时,界面与流体间的扩散通量仍符合费克第肯定律,但其扩散通 量明显大于静止时的传质,这是由于流淌加大了壁面邻近的浓度梯度,使传质推动力增 大；在湍流流淌中,流体质点在沿主流方向流淌的同时,仍存在其他方向上的随机脉动,从而造成流体在垂直于主流方向上的剧烈混合；因此湍流流淌中,在垂直于主流方向上,除了分子扩散外,更重要的是涡流扩散；湍流边界层包括层流

15、底层、湍流核心区及过渡区；在层流底层中,由于垂直于界面方 向上没有流体质点的扰动,物质仅依靠分子扩散传递,浓度梯度较大；在此区域内,传质 速率可用费克第肯定律描述,扩散速率取决于浓度梯度和分子扩散系数,因此其浓度分布曲线近似为直线；在湍流核心区,因有大量的漩涡存在,DDA,物质的传递主要依靠涡流扩散,分子扩散的影响可以忽视不计；此时由于质点的剧烈掺混,浓度梯度几乎消 失,组分在该区域内的浓度基本匀称,其分布曲线近似为一条垂直直线；在过渡区内,分 子扩散和涡流扩散同时存在,浓度梯度比层流底层中要小得多；第七章 过滤 1、过滤操作的基本概念：过滤是分别液体和气体非均相混合物的常用方法；其基本过程是

16、 混合物中的流体在推动力（重力、压力、离心力等）的作用下通过过滤介质时,流体中的 固体颗粒被截留,而流体通过过滤介质,从而实现流体与颗粒物的分别；2、表面过滤与深层过滤的区分 表面过滤的主要特点是随着过滤全程的进行,待过滤混合物中的固体颗粒被截留在过 滤介质表面并逐步积存成滤饼层；而滤饼层的厚度随着过滤时间的延长而增厚,其增厚速 率与过滤所得的流体量成正比；深层过滤是利用过滤介质间的间隙进行过滤的过程,其特点是过滤发生在过滤介质层 内部；这种现象通常发生在以固体颗粒为过滤介质,且过滤介质床层具有肯定厚度的过滤 操作中；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 13 页精选学习资料

17、 - - - - - - - - - 3、过滤基本方程：dV2KAVe或dq2qKqe；dtAdtV2 2V 2 VV e KA t4、恒压过滤：对过滤基本方程进行积分,得,如过滤介质阻力可以忽2q 2 qq e KtV 2 KA 2 t略不计,就可简化为；q 2 KtV 2 2 VV e K A 2 t5、恒速过滤：对过滤基本方程进行积分,得 2,如过滤介质阻力可以2 Kq 2 qq e t2V 2 K A 2t忽视不计,就可简化为 2；q 2 K t26、过滤常数的测定：将恒压过滤积分方程改写为 t 1q 2q e；在恒压过滤条件下,q K Kt/q 与 q 之间具有线性关系,其直线的斜率

18、为 1/K,截距为 2q e/k ；因此只要在试验中测得不同过滤时间 t 内的单位过滤面积的滤液量,即可求出过滤常数 K 与 qe；第十章 其他分别过程1、离子交换树脂的结构：离子交换树脂是具有特殊网状结构的高分子化合物,由空间网状结构骨架（即母体）和附着在骨架上的很多活性基团所构成；活性基团遇水电离,分成两部分：固定部分,仍与骨架坚固结合,不能自由移动；活动部分,能在肯定的空间内自由移动,并与四周溶液中的其他同性离子进行交换反应,称为可交换离子或反离子；2、离子交换树脂的物理化学性质（1）交联度：是指交联剂的用量（用质量分数表示）；交联度越大,树脂的结构越紧密,溶胀越小,挑选性越高和稳固性越

19、好；（2）挑选性：在实际应用中,溶液中常常同时存在多种离子；树脂挑选性是指离子交换树脂对不同离子亲和力强弱的反映；明白离子交换的挑选吸附作用对于有效地利用离子交换树脂去除溶液中的目的离子,具有重要的实际意义；一般来说,影响离子交换树脂挑选性的因素很多,包括离子的水化半径、离子的化合价等；离子水化半径的影响：离子大小影响其与离子交换树脂交换的简洁程度；由于离子在水溶液中通常要发生水化作用,因此离子在水溶液中的实际大小应以水化半径来表征；水化半径越小的离子越易被交换；3、离子交换速率的掌握步骤名师归纳总结 （1）边界水膜内的迁移；（2）交联网孔内的扩散；（3）离子交换；（4）交联网内的扩第 6 页

20、,共 13 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 散；（ 5）边界水膜内的迁移；其中（1）和（ 5）称为液膜扩漫步骤,或称为外扩散；（2）和（ 4）称为树脂颗粒内扩散,或者称为孔道扩漫步骤；（3）称为交换反应步骤； Helfferich 数（ He）：He=1,表示液膜扩散与颗粒内扩散两种掌握因素同时存在,且作用相等；He 1,表示液膜扩散所需要之半交换周期远远大于颗粒内扩散时之半交换周期,故 为液膜扩散掌握；He 1,表示为颗粒内扩散掌握；Vermeulen 数（ Ve）Ve0.3 ,为颗粒内扩散掌握；Ve0.3 ,为液膜扩散掌握；0.3 Ve3.0

21、,为两种因素皆起作用的中间状态；4、萃取过程的流程和运算单级萃取（1）萃取剂与稀释剂不互溶体系萃取相含全部溶剂,萃余相含全部稀释剂；萃取前后的以溶质如下：BXmFSYmEBXmR；或YmE-BXmR-XmFSA 为对象的物料衡算式（2）萃取剂与稀释剂部分互溶体系：依据三角相图用图解法进行运算； 多 级 错 流 萃 取 ： 对 于 任 意 一 个 萃 取 级n , 根 据 溶 质 的 物 料 衡 算 得Ymn-Ym0-BXmn-Xmn-1,该式表示任一级萃取过程中萃取相组成Ymn与萃余相组成S nXmn之间的关系,为错流萃取每一级的操作线方程；多级逆流萃取：第1 级至第 i 级的物料衡算方程为：

22、BXmFSYmi1BBXmiXSYm 1Ym 1-Ymi1XmF-miS5、膜传递过程的推动力及一般表述推动力的形式：传递过程推动力的大小与两相之间的位差（即位梯度）有关；作用在膜两侧的平均推动力=位差（G）/ 膜厚（ ）；位差主要有压力差、浓度差、温度差、电位差等；膜传递过程的一般表述：N-KdG；dz式中： K传递系数；dG 推动力,即位梯度,以电化学位 dzG沿垂直于膜的坐标z 方向的梯度表示；6、膜传递过程模型：（1）通过微孔的传递：在最简洁的情形下是单纯的对流传递；（2）基于扩散的传递：要传递的组分第一必需被溶解在膜相中；名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 13

23、页精选学习资料 - - - - - - - - - 对于上述两种机理,可以分别用多孔模型和溶解- 扩散模型来描述；多孔模型（微滤、超滤,1nm10 m）：Vd2p；Hagen-Poiseuille定律：假定流体在毛细管中的流淌Nm32Kozeny-Carman 模型：假设膜孔是由紧密积累球所构成的体系,就d m14a, 是膜-表面孔隙率,等于孔面积与膜面积A 之比再乘以孔数nm；Lonsdale和 Riley等溶解 - 扩散模型：主要用于描述致密膜（无孔膜）的传递过程,是人在反渗透膜的渗透过程上提出的；该机理假设膜是一个连续体,溶剂和溶质透过膜的过 程分为三步：溶剂和溶质在膜上游侧吸附溶解；溶

24、剂和溶质在化学位梯度下,以分子 扩散形式透过膜；透过物在膜下游侧表面解吸；溶质的渗透才能取决于物质在膜中的溶解度系数和扩散系数,即渗透系数（K）=溶解度系数（ H） 扩散系数（D）；该式说明由于渗透系数K 等于溶解度系数和扩散系数的乘积,就NmKp1-p2渗透物通过膜的通量正比于膜两侧压差,反比于膜厚；7、假设萃取剂 S（假设不含溶质 A）和稀释剂 B 完全不互溶,在多级错流萃取的情形下,假如平稳关系可以用 Ym=kXm 来表示,且各级萃取剂用量相等,证明所需的理论级数为ln X mFn X mn,式中： S每级萃取剂用量；Xmn溶质 A在萃余相中的终浓度；ln 1 kS B第十一章 反应动力

25、学基础 1、反应器的操作方式：将反应原料一次加入反应器,反应一段时间或达到肯定的反应程度后一次取出全部的反 应物料,然后进入下一批原料的投入、反应和物料的取出,称为间歇操作；间歇操作的主要特点：（1）操作特点：反应过程中既没有物料的输入,也没有物料的输出,不存在物料的进与 出；（2）基本特点：间歇反应过程是一个非稳态过程,反应器内的组分组成和浓度随时间变化 而变化；（3）主要优点：操作敏捷,设备费低,适用于小批量生产或小规模废水的处理；（4）主要缺点：设备利用率低,劳动强度大,每批的操作条件不易相同,不便于自动控 制；连续地将物料输入反应器,反应物料也连续地流出反应器,这样的操作称为连续操作；

26、连续操作的主要特点：（1）操作特点：物料连续输入,连续输出,时刻相伴着物料的流入和流出；（2）基本特点：连续反应过程是一个稳态过程,反应器内各处的组分组成和浓度不随时间名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 变化；但有些情形下,如平推流反应器内,反应组分浓度可能随位置变化而变化；（3）主要优点：便于自动化,劳动生产率高,反应程度与产品质量较稳固；规模大或要求 严格掌握反应条件的场合,多采纳连续操作；（4）主要缺点：敏捷性小,设备投资高；原料与产物中的一种或一种以上为连续输入或输出,而其他成分分批加入或取出的操作 称为半连

27、续操作或半间歇操作；半间歇操作具有连续操作和间歇操作的某些特点；反应器内的组分组成和浓度随时间变化而变化；2、有关反应器操作的几个工程概念（1）反应连续时间（reaction time）：简称反应时间,主要用于间歇反应器,指达到一定反应程度所需的时间；（2）停留时间/ 平均停留时间（retention time/average time）：停留时间亦称接触时间,是指连续操作中一物料“ 微元” 从反应器入口到出口经受的时间；在实际的反应器中,各物料“ 微元” 的停留时间不尽相同,存在一个分布,即停留时间分布；各“ 微元”的停留时间的平均称为平均停留时间；（3）空间时间（ space time）：

28、简称空时,亦称平均空塔接触时间（或停留时间）,定义为反应器有效体积（V）与物料体积流量（qv）之比值；它具有时间的单位,但它既不是反应 时 间 也 不 是 接 触 时 间 , 可 以 视 为 处 理 与 反 应 器 体 积 相 同 的 物 料 所 需 要 的 时 间 ；空间时间（）V；qv（4）空间流速（ space velocity,SV）：简称空速,是指单位反应器有效体积所能处理的物料的体积流量,单位为时间的倒数；空间流速表示单位时间内能处理几倍于反应器体积的 物 料 , 反 映 了 一 个 反 应 器 的 强 度 ； 空 速 越 大 , 反 应 器 的 负 荷 越 大 ；空间流速（SV）

29、qv；V3、反应器内物料的流淌与混合状态为 了 便 于 分 析 和 计 算 , 常 设 想 存 在 两 种 极 端 的 理 想 流 动 状 态 , 即 完 全 混 合 流（complete mixing,简称全混流,亦称抱负混合）和（平）推流（plug/piston flow,又称活塞流和挤出流）；全混流是指反应物料进入反应器后,能瞬时达到完全混合,反应器内的浓度、温度等到处相等；全混流可以认为返混为无限大；推流是指物料以相同的流速和一样的方向移动,即物料在反应器内齐头并进,在径向充分混合,但不存在轴向混合,即返混为零；4、膨胀因子：每消耗 1mol 的某反应物所引起的反应系统总物质的量的变化

30、量（ ）称为该反应物的膨胀因子；对于反应 A A B B P P Q Q,反应物 A 的膨胀因子可表示P Q A B为 A；A5、转化率的定义：工程中往往关怀某一关键组分的反应进度,即组分在反应器内的变化情况,所以常常用某关键反应物的转化率来表示反应的进行程度；在环境工程中,关键组分名师归纳总结 一般为待去除的污染物,如污水中的BOD、COD、苯、甲苯,废气中的NOx 等,此时的转化第 9 页,共 13 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 率称为去除率；（1）间歇反应的转化率：对于间歇反应器,反应物 A 的转化率 xA 定义为 A 的反应量与起始量之比

31、,即 x A n A 0-n A 1-n A；式中： nA0, nA反应起始和 t 时刻时 A 的物质n A 0 n A 0的量, kmol；转化率与反应进度的关系式为 x A A；n A 0（ 2）连续反应的转化率：对于连续操作的反应器,反应物xAqnA0-qnA1-qnA；qnA0qnA06、气 - 固相反应的反应速率表示方法A 的转化率的定义式为（1）以催化剂质量为基准的反应速率：定义为单位时间内单位催化剂质量（m）所能转化的某组分的量；反应物 A 的以催化剂质量为基准的反应速率-r Am表示为-r Am-1 dn A；m dt（2）以催化剂表面积为基准的反应速率：定义为单位时间内单位催

32、化剂表面积（S）所能转 化 的 某 组 分 的 量 , 反 应 物 A 的 以 催 化 剂 表 面 积 为 基 准 的 反 应 速 率 -r AS 表 示 为-r AS-1 dn A；S dt（3）以催化剂颗粒体积为基准的反应速率：定义为单位时间内单位催化剂颗粒体积（Vp）所能转化的某组分的量；反应物 A 的以催化剂颗粒体积为基准的反应速率-r AVp 表示为-r AV p-1 dn A；V p dt7、气 - 液相反应的反应速率表示方法（1）以气 - 液相界面积为基准的反应速率：定义为单位时间内单位气- 液相界面积（S）所能转化的某组分的量；S 可以视为全部气泡的表面积的总和；反应物A 的以

33、气 - 液相界面为基准的反应速率-rAS表示为-r AS-1dnA；Sdt（2）以气 - 液混合物中液相体积为基准的反应速率：定义为单位时间内单位液相体积（VL）所能转化的某组分的量；反应物A 的以液相体积为基准的反应速率-rAVL 表示为：-r AV L-1dnA；VLdt8、反应速率方程与反应级数名师归纳总结 反应级数a、b 两者之和n=a+b 为该反应的总反应级数；k 称为反应速率常数,k 的量第 10 页,共 13 页纲为（浓度）1-n（时间）-1,即取决于反应级数n； n=1时,称为一级反应,其速率方程可表示为-r Akc A n=2时,称为二级反应,其速率方程可表示为-r A2 k

34、c A、-r AkcAcB；在肯定条件下,反应速率与各组分的浓度无关,即-r Ak,这种情形称为零级反- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 应；应特殊留意以下几点：（1）反应级数不能独立地预示反应速率的大小,只说明反应速率对浓度变化的敏锐程度,反应级数越大,浓度对反应速率的影响也越大；（2）反应级数是由试验获得的体会值,一般它与各组分的化学计量数没有直接的关系；只有当反应物按化学反应式一步直接转化为产物的反应,即基元反应时,才存在以下关系：Aa,Bb；（3）理论上说,反应级数可以是整数,也可以是分数和负数；但在一般情形下,反应级数为正值且小于 3. （4）

35、反应级数会随试验条件的变化而变化,所以只能在获得其值的试验条件范畴内应用；第十二章 均相化学反应器1、单位时间内反应物 A 的物料衡算式：A 的流入量 =A的排出量 +A的反应量 +A的积存量；q nA 0 q nA R A dn A；dt2、间歇反应器的基本方程：-dn A-r A V,式中 nA反应器内反应物 A 的量, kmol；Vdt反应器内反应混合物的体积,通常称反应器的有效体积,m 3；3、恒容反应器的基本方程：对于恒容反应器,V 肯定,就有 t c A 0 0 x A dx-r A A,也可变形为-dc A-r A；dt4、完全混合留恋续反应器：连续恒定地向反应器内加入反应物,同

36、时连续不断地把反应液排出反应器,并实行搅拌等手段使反应器内物料浓度和温度保持匀称,是一种抱负化的反应器；在实际应用中,为提高它的反应效率,有常常采纳多个全混流反应器串联操作；该反应系统的特点是前一个反应器排出的反应混合液成为下一个反应器的反应物料；5、连续反应的基本方程的一般形式：c A0xA,为槽式连续反应器的基本方程；1；称为-r A空间时间或平均空塔停留时间,x A连续反应器中反应物 A浓度, kmol/m 3；A的转化率,量纲为cA0, cA反应器进出口处反应物6、平推流反应器与间歇流反应器的异同点平推流反应器的操作方法：使反应物料连续流入反应器并连续取出,物料沿同一方向以相同的速度流

37、淌,即物料像活塞一样在反应器内平移,故又称为活塞流反应器；间歇流反应器的操作方法：将反应物料按肯定比例一次加到反应器内,然后开头搅拌,使反应器内物料的浓度和温度保持匀称；反应肯定时间,转化率达到所定的目标之后,将混合物料排出反应器；之后再加入物料,进行下一轮操作,如此反复；7、恒容条件下循环反应器的操作方法在工程运用中,有时把排出反应器的反应混合物的一部分返送到反应器的入口处,使之与新奇的物料混合,这类反应器称为循环反应器；循环反应器主要有三种形式：第一种是将排出反应器的混合物的一部分不经任何处理直接返送到入口处；其次种是在反应器出口设置一分别装置,将反应产物分别取出,只把未反应的物料返送到反

38、应器入口；第三种形式是微生物培育中常用,在反应器出口设置菌体分别器,将反应产生的菌体浓缩,把浓缩后的菌体的一部分或全部返送到反应器；名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 8、平推流循环反应器在恒容条件下的基本设计方程：V0-1cAec AedcA；cA0q V-r A1第十三章非均相化学反应器-rA之间存在以下关系：-RAVp-rAdVp；1、宏观反应速率（-RA）与本征反应速率0VpdVp02、内扩散影响的排除：对于已经制备好的固体催化剂,内扩散阻力的大小主要取决于粒径,转变催化剂的颗粒直径进行试验,可以确定无内扩

39、散阻力的相宜于试验的催化剂粒径；3、效率因子：催化剂的实际反应速率速率催化剂表面与内部无浓度及温差时的抱负反应4、西勒模数对固相催化反应过程的影响西勒模数 s的物理意义是以催化剂颗粒体积为基准的最大反应速率与最大内扩散速率的比值,反映了反应过程受本征反应及内扩散的影响程度；s的值越小,说明扩散速率越大,反应速率受扩散的影响就越小；s0.10.3时,1,此时扩散的影响可忽视不计；反之,s值越大,说明扩散速率越小,反应速率受扩散的影响就越大；s59 时,小于 0.1 ,且1/ s；此时宏观反应速率主要受扩散的影响；5、不同类型气 - 液相反应的宏观速率方程6、瞬时反应的增强系数：由于反应存在,传质

40、速率比单纯的物理扩散大 倍；k GA p A-1 k LB c BL 0B7、对界面反应,c Ai0,即c BL,cBkGAp AA；kc BLLBBkGApkLB8、快速反应的特点及其反应区域与浓度分布：A 与 B 之间的反应速率较快,反应发生在液膜内的某一区域中,在液相主体不存在 A 组分,也不发生 A 和 B 之间的反应,这种情形的浓度分布如图 e 所示；当 B 在液相中大量过剩时（浓度很高时）,与 A 发生反应消耗的 B 的量可以忽视不计时,在液膜中 B 的浓度近似不变,反应速率只随液膜中 A 的浓度变化而变化,如图 d 所示,这种情形称拟一级快速反应；名师归纳总结 -r AS气 -液

41、相宏观反应速率, 称为气 - 液相拟一级快速反应的增强系数；第 12 页,共 13 页kLAc Ai最大物理吸取速率9、中速反应的特点及其反应区域与浓度分布：A 与 B 的反应作用较慢,A 与 B 在液膜中反- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 应,但A 不能在液膜中反应完毕,有一部分进入液相主体,并在液相中连续与B 发生反应,这种情形的浓度分布如图 f 所示；如液相中的 B 大量过剩, B 在液膜中的浓度近似不变,就反应近似为拟一级反应,此时的浓度分布如图 f 所示；10、慢速反应的特点及其反应区域与浓度分布：A 和 B 的反应很慢,在液膜中反应消耗的 A的量较少,反