個(gè)人環(huán)境工程原理總結(jié)

1、0101環(huán)境工程原理重點(diǎn)第四章熱量傳遞(至少一個(gè)計(jì)算題)1.傳熱的幾種形式熱傳導(dǎo)：物體各部分之間無(wú)宏觀運(yùn)動(dòng)，通過(guò)物質(zhì)的分子、原子和電子的振動(dòng)、位移和相互碰撞發(fā)生的熱量傳遞過(guò)程對(duì)流傳熱：流體中質(zhì)點(diǎn)發(fā)生相對(duì)位移而引起的熱量傳遞過(guò)程，僅發(fā)生在液體和氣體中。通常認(rèn)為是流體與固體壁面之間的熱傳遞過(guò)程輻射傳熱：物體由于熱的原因而發(fā)出輻射能的過(guò)程2.傅立葉定律：,Q,dTP122qAdy熱量通量與溫度梯度成正比、負(fù)號(hào)表示熱量通量方向與溫度梯度的方向相反，即熱量是沿著溫度降低的方向傳遞。dT單層壁傳導(dǎo)：平壁厚度為b,壁面兩側(cè)溫度分別為T(mén)1、T2、T1T2。一維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)Q=-A-【例題4.2.1】某平壁厚度b

2、為400mm，內(nèi)表面溫度T1=950C，外表面溫度T2=300C，導(dǎo)熱系數(shù)W/(mK),T的單位為C。若將導(dǎo)熱系數(shù)分別按常量(取平均導(dǎo)熱系數(shù))和變量計(jì)算，試求導(dǎo)熱熱通量和平壁內(nèi)的溫度分布。01010101十L”幾解：(1)導(dǎo)熱系數(shù)按平壁的平均溫度取為常數(shù)T+T950+300T，_2，625CW/m2九,1.0+0.001625，1.625m22m01010101TT950300q，九12，1.625，26411-mb0.4以x表示沿壁厚方向上的距離，在x處等溫面上的溫度為T(mén)，T即溫度分布為直線關(guān)系。dTdT(2)導(dǎo)熱系數(shù)取為變量q,靈，(1.0+0.001T)dx分離變量并積分Jt2(1.0+

3、0.001T)dT，-扎dxx，95026411.625x，9501625x對(duì)于平壁上的穩(wěn)態(tài)一維熱傳導(dǎo),熱量通量不變。因此（T-T）+q1（T-T）+b1040.001仟丁、-(T2T2)12212“(950300)+0001(95023002)2120.001(T2-T2)qb2122641W/m2在x處(TT)+Q，Q01(T2T2)qx(950-T)+氣!(950-T2)=2641x整理，得0001T2+T1401+2641x=02多層壁傳導(dǎo)（主要串聯(lián)熱阻疊加原則）QA+鶯:曙123T-T1bbb3.圓管熱導(dǎo)、圓管多層dT12d3T對(duì)于半徑為r的等溫圓柱面，根據(jù)傅立葉定律，有Q-XAdT

4、-X（2”rL）巴穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時(shí)，徑向的Q為常數(shù)，將上式分離變量并積分drdrQ”dr-”kdTQ2”XLTi-T2Tiln二r1r1rIn2rR=J-2”XL4.對(duì)流傳熱：牛頓冷卻公式dQ=dAAT九dT、ATQyy05.保溫層臨界直徑、間壁傳熱（考試最可能考）TTTTr1fcifQln(d/d)121+2”XL”dL當(dāng)保溫層厚度增加2(即1R+R12ln(d/d)R2112”kLR12”dL2時(shí)R1增加，R2減少d2增大）丄、d222ln（d/d）121kddd2保溫層的臨界厚度6.P155、159平均溫差：（1）逆流和并流時(shí)的傳熱溫差在微元中熱、冷流體的溫差為ATT-Thc平均傳熱溫差，對(duì)數(shù)

5、平均溫差:2”L(TT)dQc1dd2f2kd由此得到熱損失Q為最大值時(shí)的保溫層直徑d主d2cATmATAT2A1換熱器兩端溫差大的數(shù)值A(chǔ)T，換熱器兩端溫差小的數(shù)值A(chǔ)TAT12ln2AT1錯(cuò)流和折流時(shí)的傳熱溫差2）按逆流計(jì)算對(duì)數(shù)平均溫差，再乘以溫度修正系數(shù)AT申ATmATm溫度修正系數(shù)，無(wú)量綱，AT按逆流計(jì)算的對(duì)數(shù)平均溫差。溫度修正系數(shù)小于1,即m錯(cuò)流和折流時(shí)的傳熱溫差小于逆流時(shí)的溫差。傳熱單元數(shù)：Q，KAATm第六章沉降斯托克斯公式（算完后要檢驗(yàn)）層流區(qū)：Rep2CD=24/Rep1一，u,Pgd2ut顆粒終端沉降速度t18Pt廠18.5(-)gdRe0.6過(guò)渡區(qū)：2Reptf停沉去除的條件

6、。Vu,ulb流體中直徑為q的顆粒完全3.P225離心沉降離心沉降速度重力沉降u，t4(P-)dgpp3PCD旋風(fēng)分離器（臨界直徑、影響因素（填空題）根據(jù)顆粒離心沉降速度方程式，假設(shè)氣體密度P顆粒密度Pp,相應(yīng)于臨界直徑-的顆粒1P-PPd2u2沉降速度為：u，pr2d2，廿亠根據(jù)假設(shè)顆粒在沉降過(guò)程中所穿過(guò)的氣t18mp18rm流最大厚度等于進(jìn)氣口寬度B。顆粒最大沉降時(shí)間為:B18prB，m沉ud2u2tcPi若氣體進(jìn)入排氣管之前在筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)為N則運(yùn)行的距離為2叫N,故氣體在筒內(nèi)的停留d,9凹c兀uNiP2兀rN時(shí)間為t=m令t-=t停，得:停u沉停i一般旋風(fēng)分離器以圓筒直徑D為參數(shù)，其它參

7、數(shù)與D成比例，B=D/4。D增加，dc增大，分離效率減少。第七章過(guò)濾P243過(guò)濾理論:過(guò)濾速度u定義為內(nèi)通過(guò)過(guò)濾面的濾液量,m3dVu=Adtdt微分過(guò)濾時(shí)間，sA過(guò)濾面積,m2dVdt時(shí)間pu二(RR中mcp(rL+rL)卩r：與過(guò)濾介質(zhì)上形成的濾餅層的孔隙結(jié)構(gòu)特性有關(guān)過(guò)濾速度與推動(dòng)力之間的關(guān)系可用下式（Darcy定律）表示：Rm：過(guò)濾介質(zhì)過(guò)濾阻力,1/mRc：濾餅層過(guò)濾阻力，1/m假設(shè)rm，r分別為過(guò)濾介質(zhì)和濾餅層的過(guò)濾比阻,1/m2Rm=rmLm；Rc=rLL：與濾液量有關(guān)，在過(guò)濾過(guò)程中是變化的假設(shè)每過(guò)濾1m3濾液得濾餅f（m3）fV=LA可把過(guò)濾介質(zhì)的阻力轉(zhuǎn)化成厚度為L(zhǎng)e的濾餅層阻力r

8、mLm=rLe匕dV_A2p則礦_r卩f（VVe）（1）r_rps可壓縮濾餅：0r0：?jiǎn)挝粔翰钕聻V餅的比阻，m-2Pa-i；將比阻計(jì)算式代入式（1）dV_AApi-sAdt_r卩f（V+V）0“2Api-s主要掌握K的表達(dá)形式：K_f貝hs：濾餅的壓縮指數(shù),dV_KAAdt_2(V+V)e2)恒壓過(guò)濾：在過(guò)濾過(guò)程中，過(guò)濾壓差自始自終保持恒定，K為常數(shù)JV2（V+V）dV_ftKA2dtV2+2VV_KA21若過(guò)濾介質(zhì)阻力可忽略不計(jì)，則簡(jiǎn)化V2_KA21q2_Kt恒速過(guò)濾：恒速過(guò)濾是指在過(guò)濾過(guò)程中過(guò)濾速度保持不變，即濾液量與過(guò)濾時(shí)間q_utdVV常數(shù)dVKA2呈正比一一常數(shù)AdtAt代入式（2）

9、dt2(V+V)eV2+VVe2A2t若忽略過(guò)濾介質(zhì)阻力，則簡(jiǎn)化為：V2_KA212第八章吸收吸收的基本概念：依據(jù)混合氣體各組分在同一種液體溶劑中物理溶解度(或化學(xué)反應(yīng)活性)的不同，而將氣體混合物分離的操作過(guò)程。本質(zhì)上是混合氣體組分從氣相到液相的相間傳質(zhì)過(guò)程。類(lèi)型：(1)按溶質(zhì)和吸收劑之間發(fā)生的反應(yīng)：物理吸收：水凈化含SO2鍋爐尾氣化學(xué)吸收：堿液凈化含SO2鍋爐尾氣按混合氣體中被吸收組分?jǐn)?shù)目：?jiǎn)谓M分吸收：如用水吸收HCI氣體制取鹽酸多組分吸收：堿液吸收煙氣(含SO2,NOx,CO2,CO等)按體系溫度是否變化：如果液相溫度明顯升高稱(chēng)為非等溫吸收如果液相溫度基本保持不變稱(chēng)為等溫吸收物理吸收(亨利

10、定律)在稀溶液條件下漏度一定|總壓不大時(shí)，氣體溶質(zhì)的平衡分壓和溶解度成正比:*陽(yáng)溶質(zhì)在令相中的平衡分壓，Pa=Exa麵溶質(zhì)在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)B一亨利系數(shù)Pa.判斷傳質(zhì)的方向：根據(jù)相平衡，計(jì)算平衡時(shí)溶質(zhì)在氣相或液相中的組成。與實(shí)際的組成比較，可以判斷傳質(zhì)方向。實(shí)際液相組成平衡組成，溶質(zhì)從氣相液相雙膜理論，怎么畫(huà)過(guò)程要清楚P270相互接觸的氣液兩相流體間存在著穩(wěn)定的相界面,界面兩側(cè)分別有一層虛擬的氣膜和液膜。在相界面處，氣液兩相在瞬間即可達(dá)到平衡，界面上沒(méi)有傳質(zhì)阻力。在膜層以外，氣液兩相流體都充分湍動(dòng)，不存在濃度梯度，組成均一，沒(méi)有傳質(zhì)阻力111Kg與kG之間關(guān)系搞清楚（例題8.2.2P274）丁

11、p+示總傳質(zhì)阻力等于氣膜阻力和液膜阻力之和GGL傳質(zhì)阻力分析（選擇、簡(jiǎn)答）化學(xué)吸收不要求書(shū)上P2735.吸收因數(shù)（考試時(shí)會(huì)告訴公式）例8.4.1第九章吸附1、概念、分類(lèi)、常見(jiàn)吸附劑及其性質(zhì)吸附操作是通過(guò)多孔固體物質(zhì)與某一混合組分體系（氣體或液體）接觸，有選擇地使體系中的一種或多種組分附著于固體表面，從而實(shí)現(xiàn)特定組分分離的操作過(guò)程。按作用力性質(zhì)分類(lèi)：分物理吸附和化學(xué)吸附按吸附劑再生方法分類(lèi)：變溫吸附和變壓吸附按原料組成分類(lèi)：大吸附量分離和雜質(zhì)去除按分離機(jī)理分類(lèi)：位阻效應(yīng)、動(dòng)力學(xué)效應(yīng)和平衡效應(yīng)常用吸附劑的主要特性吸附容量大：由于吸附過(guò)程發(fā)生在吸附劑表面，所以吸附容量取決于吸附劑表面積的大小。選擇性

12、高：對(duì)要分離的目的組分有較大的選擇性。穩(wěn)定性好：吸附劑應(yīng)具有較好的熱穩(wěn)定性，在較高溫度下解吸再生其結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生太大的變化。同時(shí)，還應(yīng)具有耐酸堿的良好化學(xué)穩(wěn)定性。適當(dāng)?shù)奈锢硖匦裕哼m當(dāng)?shù)亩逊e密度和強(qiáng)度廉價(jià)易得幾種常用的吸附劑：活性炭（a.比表面積越大，吸附量越大：但應(yīng)注意對(duì)一些大分子，微孔所提供的比表面積基本上不起作用。b.表面化學(xué)特性：活性炭本身是非極性的，但由于表面共價(jià)健不飽和易與其它元素如氧、氫結(jié)合，生成各種含氧官能團(tuán)）活性炭纖維、硅膠、活性氧化鋁、沸石分子篩怎么選一個(gè)吸附劑需要根據(jù)被分離對(duì)象、分離條件和吸附劑本身的特點(diǎn)確定需要進(jìn)行試驗(yàn)研究3吸附平衡（很少考計(jì)算，考填空）：朗格繆爾公式（單層

13、）與弗蘭德里希方程的區(qū)別（多層）_1弗蘭德里希（Freunlich）方程:q，kpi/n兩邊取對(duì)數(shù)lgq_g十匚lgPq平衡吸附量，L/kgk和吸附劑種類(lèi)、特性、溫度以及所用單位有關(guān)的常數(shù)n常數(shù)，和溫度有關(guān)p吸附質(zhì)氣相中的平衡分壓,Pa隨著p增大，吸附量q隨之增加。但p增加到一定程度后，q不再變化Freundlich方程為經(jīng)驗(yàn)公式。壓力范圍不能太寬，低壓或高壓區(qū)域不能得到滿意的實(shí)驗(yàn)擬合結(jié)果。朗格謬爾（langmuir）公式:條件：吸附劑表面性質(zhì)均一，每一個(gè)具有剩余價(jià)力的表面分子或原子吸附一個(gè)氣體分子。吸附質(zhì)在吸附劑表面為單分子層吸附。吸附是動(dòng)態(tài)的，被吸附分子受熱運(yùn)動(dòng)影響可以重新回到氣相。吸附過(guò)

14、程類(lèi)似于氣體的凝結(jié)過(guò)程，脫附類(lèi)似于液體的蒸發(fā)過(guò)程吸附在吸附劑表面的吸附質(zhì)分子之間無(wú)作用力kTOC o 1-5 h z吸附達(dá)到平衡時(shí)，吸附速度與脫附速度相等，貝V：廠二廠Pp吸附質(zhì)的平衡分壓，Padq,qm分別為吸附量和單分子層吸附容量，L/kgk1Langmuir常數(shù)，與吸附劑和吸附質(zhì)的性質(zhì)和溫度有關(guān)，該值越大表示吸附劑的吸附能力越強(qiáng)。公式變換得：1,11亠1qkqpq1mm當(dāng)p很小時(shí)，貝V：q=k1qmp呈亨利定律，即吸附量與氣體的平衡分壓成正比。當(dāng)px時(shí)，q=qm此時(shí)，吸附量與氣體分壓無(wú)關(guān)，吸附劑表面被占滿，形成單分子層4.吸附動(dòng)力學(xué)：傳質(zhì)過(guò)程（簡(jiǎn)述）P315（1）吸附質(zhì)從流體主體擴(kuò)散到吸

15、附劑外表面外擴(kuò)散（2）吸附質(zhì)由吸附劑的外表面向微孔中的內(nèi)表面擴(kuò)散內(nèi)擴(kuò)散（3）吸附質(zhì)在吸附劑的內(nèi)部表面上被吸附一般第（3）步的速度很快，吸附傳質(zhì)速率主要取決于第（1）和（2）兩步。外擴(kuò)散速度很慢外擴(kuò)散控制內(nèi)擴(kuò)散速度很慢內(nèi)擴(kuò)散控制6.P318吸附操作、概念、計(jì)算（例9.5.2）、穿透曲線、穿透點(diǎn)、穿透時(shí)間單級(jí)吸附I,Xj溶劑量G利吸附劑量L不變=根據(jù)質(zhì)量守恒立律：對(duì)于第1級(jí),對(duì)干第2級(jí):g（P9p）=（旺）0：濬劑呈，m5；=吸附劑量，kg和吸附質(zhì)在進(jìn)、出換陽(yáng)橫的吸附劑中罰濃度，kg（吸附質(zhì)）/kg（吸附劑）刖,円：吸附質(zhì)在進(jìn)、出吸附槽的溶港中的濃度，kg（吸附匿）/m3（溶劑）穿透曲線示意圖G:

16、溶液流入速率（m3/（m2s）p0：溶液中溶質(zhì)濃度（kg/m3）z:固定床吸附塔填充高度（m）pB：穿透點(diǎn)濃度（kg/m3）pE：穿透曲線終點(diǎn)濃度（kg/m3）B:出口處溶質(zhì)濃度達(dá)到pB時(shí)的流量(m3/m2)a：吸附區(qū)移動(dòng)了吸附區(qū)高度za區(qū)間的流量(m3/m2)aa穿透時(shí)間：伯哈特-亞當(dāng)斯(Bohart-Adams)法通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在一定的初始濃度、空床速度和達(dá)到一定的穿透濃度的條件下，固定床的床高和穿透時(shí)間呈直線關(guān)系。該關(guān)系又稱(chēng)BDST法(BedDepthServiceTime)。利用該關(guān)系可以較方便地計(jì)算時(shí)間：1匕_tb穿透時(shí)間，h;bpvpKp叫吸附劑的動(dòng)態(tài)吸附容量，kg/m3；Bz床高

17、，m;p0入口料液中吸附劑濃度，kg/m3；v空床線速度，m/hK比例系數(shù)，m3/(kgh);pB穿透濃度，kg/m3第十一章反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)1、P397反應(yīng)操作、反應(yīng)器概念、反應(yīng)器操作方式反應(yīng)操作：利用化學(xué)或生物反應(yīng)進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)或污染物處理時(shí)，需要通過(guò)反應(yīng)條件等的控制，使反應(yīng)向有利的方向進(jìn)行。為達(dá)到這種目的而采取的一系列工程措施通稱(chēng)為反應(yīng)操作。反應(yīng)器：進(jìn)行化學(xué)或生物反應(yīng)的容器的總稱(chēng)。反應(yīng)器的操作方式：間歇操作(分批操作)、充/排式操作、連續(xù)操作、半間歇操作、半連續(xù)操作2、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)：氣液氣固反應(yīng)速率表征反應(yīng)速率的定義及表示方法：一般定義：氣一固相反應(yīng)的反應(yīng)速率表示方法：以固體催化劑的質(zhì)量(m)

18、、表面積、顆粒體積(Vp)為基準(zhǔn)的反應(yīng)速率-小二(-QW二(_嗨)5=(-%)咖氣一液相反應(yīng)的反應(yīng)速率表示方法：以液相界面積、液相體積為基準(zhǔn)的反應(yīng)速率（）不可逆單一反應(yīng)1-單組分反應(yīng)鮭擊=kef=kcAOnl-xj11肚二丄-)&不等于1)1J%kt=In(cAC/cA)=lncA()lncA(ii等于L)單一反應(yīng)（恒溫恒容）的速率方程反應(yīng)反應(yīng)速率方程速率方程的積分形式半衰期t/2AP一r=kkt=(C-C)C/(2k)（0級(jí)）AA0AAoAP一r=kCkt=ln(C/C)ln2/k（1級(jí)）AAA0A2AP一r=kC2kt=-卅1/(kC)（2級(jí)）AACACA0AoA+BPln(C/C)(C/

19、C)CABr=kCCkt=1At-B吩aln(2-BAr)AABC-Ck(C-C)C（2級(jí)）AB0BA0ABoBAoABonAPr=kCn11kt=(1-)2n-11(n級(jí),n#1)AAn，1Cn，1Cn，1kCn，1(n，1)AAoAo注：a、b為計(jì)量系數(shù)第十五章反應(yīng)動(dòng)力學(xué)解析方法P530間歇反應(yīng)解析、物料守恒間歇反應(yīng)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)及其數(shù)據(jù)的解析方法：積分法:判斷實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與某積分形式的速率方程是否一致微分法:根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)求出不同濃度時(shí)的反應(yīng)速率（作圖法或計(jì)算法），之后根據(jù)反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度的關(guān)系，確定反應(yīng)速率方程。積分解析法：例題12.2.1污染物A在某間歇反應(yīng)器中發(fā)生分解反應(yīng)，于不同時(shí)間測(cè)得

20、反應(yīng)器中A的濃度如下表所示。試分別利用積分法和微分法求出A的反應(yīng)速率方程表達(dá)式t(min)07.51522.530cA(mg/L)50.832.019.712.37.6積分解析法:假設(shè)反應(yīng)為零級(jí)反應(yīng)一防k汗即血屈薩一k,以二一ktw師根據(jù)表中數(shù)據(jù)做以一t的曲線.TVT發(fā)現(xiàn)沒(méi)有線性關(guān)系。假設(shè)錯(cuò)誤！40402.0505332(-l&LU=_ou_k=O.06341,即一入=0.06341Ca微分法解析法假設(shè)反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)一rA=kcA!即dcA/dt=kcA)lncA=kt+lnco根據(jù)表中數(shù)據(jù)做lncA-t的曲線4.0發(fā)現(xiàn)有線性關(guān)系假設(shè)正確(min)根據(jù)表中數(shù)據(jù)做Cat

21、的曲線t(min)ooooooo654321吞利用切線法求出不同5對(duì)應(yīng)的反應(yīng)速率加恒容全混流反應(yīng)器的設(shè)計(jì)方程以一広對(duì)以作圖得到線性關(guān)系一肓0.06342恥所以該反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)。反應(yīng)速率常數(shù)為0.0634min1D匚一LU-IjmE)VI微分解析的一般步驟把對(duì)時(shí)間作圖，并描出圓滑的曲線利用圖解法（切線法）或計(jì)算法，求得不同滋時(shí)的反應(yīng)速率，即一dcA/dtJ把得到的反應(yīng)速率值對(duì)1濃度f(wàn)（cj作圖nAz假設(shè)一個(gè)速率方程，若x/弘的切線與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相符，則假吋斜率g設(shè)成立之后可以求出動(dòng)力學(xué)參數(shù)恒容全混流反應(yīng)器的設(shè)計(jì)方程反應(yīng)器的物料衡算:A的排出量A的流入量qnA(kmol/s)AiAD(kmol/s)只

22、的存在量單位時(shí)間內(nèi)A的物料衡算式如下：A的進(jìn)入量三A的捉出量+A的反應(yīng)量牛A的積累量氣的基本方程!A的反應(yīng)量；RA(kmol/s)qnAO=q也+(広世土W魚(yú)第十二章均相化學(xué)反應(yīng)器間歇反應(yīng)器的操作方法將反應(yīng)物料按一定比例一次加到反應(yīng)器內(nèi)，然后開(kāi)始攪拌，使反應(yīng)器內(nèi)物料的濃度和溫度保持均勻。反應(yīng)一定時(shí)間，反應(yīng)率達(dá)到所定的目標(biāo)之后，將混合物料排出反應(yīng)器。之后再加入物料，進(jìn)行下一輪操作，如此反復(fù)。間歇反應(yīng)器反應(yīng)時(shí)間：fcdet=，!AAeA0，rA恒容恒溫間歇與平推流反應(yīng)器的設(shè)計(jì)方程反應(yīng)反應(yīng)速率方程設(shè)計(jì)方程AP一r=kAe一e=ex=kt(te/k)AAAAAfoooe=0(te/k)AAr=keAA

23、0ln(eye)=ln(1x)=ktAAA-r=ke2AA117一=kteeAA0，r=kenAAe1，ne1，n=e1，n(1x)i-n1AAAA=(n-1)kt(n1)Ver=m_AAK+emA1t=exKln(1x)VA()AmAmA+aBPB一r=keeAABeee-aexBAAinoinooeee(1-x)B0AB0A=(e-ae)ktBBATT0完全混合流連續(xù)反應(yīng)器反應(yīng)反應(yīng)速率方程設(shè)計(jì)方程AP一r=kcAAc=c/(1kT)AA0-r二kc2AAc-1(1+4kTc)K1A2kTA0-r二kcnAAT-(cc)kcnAA/AABP一r=kccAAB07xckT-AA0(1一x)(c

24、/c一x)ABJA.AJAkjPAQ一r=(k+k)cA12Ar=kcP1Ar=kcQ2AccAOA1+(k+k)t12ckTcP1+(k+k)t12ckTcQ1+(k+k)t12APQ一r=kcA1Ar=kc一kcP1A2Pr=kcQ2Pca-itk1ckTcA.1P(1+kt)(1+kt)12ckkt2cAo12Q(1+kT)(1+kT)12例12.2.2：乙酸的水解反應(yīng)，可以近似地看作一級(jí)反應(yīng)，該反應(yīng)在300K時(shí)的速率方程為:-rA=2.77x10-3CAmol/(m3s)。將乙酸濃度為600mol/m3的液體以0.050m3/min的速度送入一完全混合流反應(yīng)器。試求以下幾種情況時(shí)的乙酸

25、的轉(zhuǎn)化率。反應(yīng)器的體積為0.80m3時(shí)0.40m3的反應(yīng)器，二個(gè)串聯(lián)使用時(shí)0.20m3的反應(yīng)器，四個(gè)串聯(lián)使用時(shí)反應(yīng)器的體積為0.80m3時(shí)平均空間時(shí)間r=-8=960.50 x103/60S一1十阮一1十2710-3x960_16伽皿“(2)0.40m3的反應(yīng)器，二個(gè)串聯(lián)使用時(shí)，每個(gè)槽的平均空間時(shí)間(3)0.20m3的反應(yīng)器，四個(gè)串聯(lián)使用時(shí)，每個(gè)槽的平均空間時(shí)間第十三章擴(kuò)散過(guò)程動(dòng)力學(xué)過(guò)程(表面過(guò)程)反應(yīng)物的外擴(kuò)散、反應(yīng)物的內(nèi)擴(kuò)散、反應(yīng)物的吸附、表面反應(yīng)、產(chǎn)物的脫附、產(chǎn)物的內(nèi)擴(kuò)散、產(chǎn)物的外擴(kuò)散1.本征動(dòng)力學(xué)推導(dǎo)形式P460基本假設(shè)：三個(gè)反應(yīng)步驟中必然存在一個(gè)控制步驟；除控制步驟外，其他步驟處于平

26、衡狀態(tài)；吸附過(guò)程和脫附過(guò)程屬理想過(guò)程，即可用蘭格謬爾吸附模型來(lái)描述。反應(yīng)AP的基本過(guò)程A,oAAoPPoP,各過(guò)程的速率方程A的吸附速率：vkp0-k0AaAvaA表觀反應(yīng)速率：rk0-k0ssAsPP的脫附速率：v，k-kpPPPPPvrA二5Z反應(yīng)物吸附和產(chǎn)物的脫附達(dá)到平衡lKPpP0v=OF7Kp-(K/K)pr，kaapspAS1+Kp+KpAAPP產(chǎn)物脫附2.固相催化反應(yīng)的宏觀動(dòng)力學(xué)P463宏觀反應(yīng)速率（一RA）:催化劑顆粒體積為基準(zhǔn)的平均反應(yīng)速率。vp（r）dV-Ra與一rA之間的關(guān)系R，APAAAVPdV0P影響因素：本征反應(yīng)速率、催化劑顆粒大小、形狀、擴(kuò)散速率效率因子和西勒模數(shù)

27、關(guān)系（例13.1.1）對(duì)反應(yīng)器不要求球形催化劑的最大反應(yīng)速率4R3kcn(n級(jí)反應(yīng))3vAs球形催化劑的內(nèi)部最大擴(kuò)散速率式4兀R2D(c/R)催化劑內(nèi)部球心處的A的濃度為零，濃eAs度梯度達(dá)到最大，3(b2s最大反應(yīng)速率3R3kvCAsR2kcnT內(nèi)部最大擴(kuò)散速率4R2D(c/R)3DeAseRkcn-i1=vAsOS稱(chēng)西勒(Thiele)模數(shù)s3DSe例13.1.1利用直徑為0.3cm的球形硅鋁催化劑進(jìn)行粗柴油的催化分解反應(yīng)，該反應(yīng)可以認(rèn)為一級(jí)反應(yīng)，且在630C時(shí)的本征動(dòng)力學(xué)方程為-rA=7.99x10-7pAmol/(scm3)。已知粗柴油的有效擴(kuò)散系D=7.82xl0-4cm2/s，試計(jì)

28、算該催化反應(yīng)的催化劑的有效系數(shù)。n解：根據(jù)氣體方程：P=RT=cRTAVA所以本征動(dòng)力學(xué)方程的反應(yīng)常數(shù)為：k，7.9910-78.314103(273630)，6.0s-1一級(jí)反應(yīng)的西勒數(shù)為：$=:k0.157.82x10-44.38s1，0.211111耳=,tanh334.38tanh(3x4.38)3x4.38ss二級(jí)不可逆氣液相反應(yīng)A(g)+，B(l)PB本征反應(yīng)速率方程為：-r二kccAABdcA的擴(kuò)散進(jìn)入量-Da反應(yīng)量：(r)dzLAdzAddcA的擴(kuò)散出去量：D(c+adz)LAdzAdz反應(yīng)物A的物料衡算式：-D佇=(r)dzD(c+竺adz)LAdzALAdzAdzd2cDA

29、=r二級(jí)不可逆氣液相反應(yīng)LAdz2A同理，B的基本方程DCb=r=,(r)LBdz2BBA5.界面反應(yīng)臨界濃度P474例13.2.1瞬間反應(yīng)A(g)+aB(l)TP的反應(yīng)平面隨液相中B的濃度的升高而向氣液界面移動(dòng)。當(dāng)B的濃度高于某臨界濃度cBLC以上時(shí)，反應(yīng)平面與氣液界面重合，此時(shí)的反應(yīng)稱(chēng)界面反應(yīng)。試推導(dǎo)出cBLC的表達(dá)式，并給出氣液界面反應(yīng)的宏觀速率方程。解：根據(jù)題意，在氣液界面處A、B的濃度均為零B在液膜中的擴(kuò)散速率：N=DB(c0)B0BL,CLLA0)=kpGAA由k=D/0得0=D/k故N=DLBkcLALALLLALABDLABL,CA在氣膜中的擴(kuò)散速率：N=k(pD卜LBkCDL

30、ABL,CLAkp=GAAAGAA根據(jù)NA和NB的關(guān)系式：N=NABA,BB故CBL,C,kD=BGA_LApDkaLBLA例題13.2.2廢氣中的0.1%硫化氫用乙醇胺溶液(RNH2：CBL=1.2mol/m3)吸收，吸收反應(yīng)為瞬間反應(yīng)：HS(g)+RNH(l)HS-+RNH+求總反應(yīng)吸收速度。氣相擴(kuò)223散阻力很小(pAi=PA)時(shí)，求化學(xué)吸收增強(qiáng)因子。已知：液相傳質(zhì)系數(shù)kLA=4.3x10-5m/s，氣相傳質(zhì)系數(shù)kGA=5.9xlO-7mol/(m2sPa)，組分A的液相擴(kuò)散系數(shù)DLA=1.48x10-9m2/s組分B的液相擴(kuò)散系數(shù)DLB=0.95x10-9m2/s組分A的亨利常數(shù)Ha=12.2Pam3/mol,壓力為101.3kPa，溫度為293K。解：先確定反應(yīng)界面在相界面還是在液膜內(nèi)由例題13.2.1的結(jié)果得：cBL,CakDBGA_LApDkaLBLAlx5.9xl0,7xl.48xl0,90.95x10，9x4.3x10，5x101.3x103x0.0012.l7mol/m3由于cBL=1.2mol/m3CBL,c，因此反應(yīng)在液膜內(nèi)進(jìn)行?？倐髻|(zhì)系數(shù)kg的計(jì)算1H112.211=A=Kkk4.3x10，55.9x10-75.05x10，7GLAGA由式13.2.26得：-r二K(p+HDBC)二5.0