1、 化工原理 2 学习要求 第 7 章 传质与分离过程概论 1、掌握平衡分离与速率分离的概念（基本原理）及各自有哪些主要类型。 平衡分离：借助分离媒介（热能、溶解、吸附 剂）使均相混合物变为两相，两相中，各组分达到某种平衡，以各组分在处于平衡的两相中分配关系的差异为依据实现分离。 主要类型：（ 1）气液传质过程（ 2）汽液传质过程（ 3）液液传质过程（ 4）液固传质过程（ 5）气固传质过程 速率分离：借助推动力（压力、温度、点位差）的作用，利用各组扩散速度的差异，实现分离。 主要类型：（ 1）膜分离：超滤、反渗透、渗析、电 渗析（ 2）场分离：电泳、热扩散、高梯度磁场分离 2、 掌握质量传递的两
2、者方式（分子扩散和对流扩散） 。 分子扩散：由于分子的无规则热运动而形成的物质传递现象 分子传质。 对流扩散：运动流体与固体表面之间，或两个有限互溶的运动流体之间的质量传递过程 对流传质 3、 理解双膜理论（双膜模型）的论点（原理）。 (1) 相互接触的两流体间存在着稳定的相界面，界面两侧各存在着一个很薄（等效厚度分别为 zG和 zL）的流体膜层（气膜和液膜）。溶质以分子扩散方式通过此两膜层。 (2) 溶质在相界面处的浓度处于相平衡状态。无传质阻 力。 (3) 在膜层以外的两相主流区由于流体湍动剧烈，传质速率高，传质阻力可以忽略不计，相际的传质阻力集中在两个膜层内。 4、 理解对传质设备的性能
3、要求、掌握典型传质设备类型及各自的主要特点。 性能要求： 单位体积中，两相的接触面积应尽可能大 两相分布均匀，避免或抑制沟流、短路及返混等现象发生 流体的通量大，单位设备体积的处理量大 流动阻力小，运转时动力消耗低 操作弹性大，对物料的适应性强 结构简单，造价低廉，操作调节方便，运行安全可靠 第 8 章 吸收 1、 掌握吸收的概念、基本原理、推动力，了解吸收的 用途。 吸收概念：使混合气体与适当的液体接触，气体中的一个或几个组分便溶解于液体内而形成溶液，于是原混合气体的组分得以分离。这种利用各组组分溶解度不同而分离气体混合物的操作称为吸收。 吸收的基本原理：当气相中溶质的实际分压高于与液相成平
4、衡的溶质分压时，溶质便由气相向液相转移，即吸收。利用混合气体中各组分在液体中溶解度差异，使某些易溶组分进入液相形成溶液，不溶或难溶组分仍留在气相，从而实现混合气体的分离。 吸收的推动力 :气体吸收是混合气体中某些组分在气液相界面上溶解、在气相和液相内由浓度差推动的传质过程。 2、 掌握吸收剂、吸收液、解吸（脱吸）、物理吸收、化学吸收的概念。 吸收剂：吸收操作中所用的溶剂，以 S表示。 吸收液（溶液）：吸收操作后得到的溶液，主要成分为溶剂 S和溶质 A。 解吸或脱吸：与吸收相反的过程，即溶质从液相中分离而转移到气相的过程。 物理吸收：吸收过程溶质与溶剂不发生显著的化学反应，可视为单纯的气体溶解于
5、液相的过程。如用水吸收二氧化碳、用水吸收乙醇或丙醇蒸汽、用洗油吸收芳烃等。 化学吸收：溶质与溶剂有显著的化学反应发生。如用氢氧化钠或碳酸钠溶液吸收二氧化碳、用稀硫酸吸收氨等过程。化学反 应能大大提高单位体积液体所能吸收的气体量并加快吸收速率。但溶液解吸再生较难。 3、 理解相平衡关系在吸收中的应用，掌握温度和压力对吸收及解吸的影响。 应用： 1） 判断传质的方向 2）确定传质的推动力 3）指明传质进行的极限 4、了解亨利定律的表达式及物理意义。 1)p-x 关系：若溶质在气、液相中的组成分别以分压 p、摩尔分数 x 表示，亨利定律为： p*=Ex (E 亨利系数， kPa) 2)p-c关系：若
6、溶质在气、液相中的组成分别以分压 p、摩尔浓度 c（ kmol/m3) 表示，亨利定律为： p*=c/H (H-溶解度系 数， kmol/(m3 kPa) ) 3)y-x 关系：若溶质在气、液相中的组成分别以摩尔分数 y、 x 表示 ，亨利定律为 : y*= m x (m 相平衡常数 ) 4） Y -X关系 (摩尔比） Y*=mX 物理意义：用来描述稀溶液（或难溶气体）在一定温度下，当总压不高（通常不超过 500kP)时，互成平衡的气液两相组成间的关系。 5、 掌握液气比的概念，其大小对吸收操作有何影响，若何确定（吸收剂用量）？ 液气比：塔内任一横截面上的气相组成 Y与液相组成 X 成线性关系
7、，直线的斜率 q n， L/q n, V ，称为液气比。 在吸 收塔的计算中，通常气体处理量是已知的，而吸收剂的用量需通过工艺计算来确定。在气量一定的情况下，确定吸收剂的用量也即确定液气比 q n， L/q n, V ，液气比 q n， L/q n, V的确定方法是，先求出吸收过程的最小液气比（ q n， L/q n, V） min，然后再根据工程经验，确定适宜（操作）液气比 。 6、 理解填料塔的基本结构、工作原理及特点。 特点： 1.填料塔的流体力学性能 1）填料层的持液量 (m3液体 /m3填料）：填料层的持液量是指在一定操作的条件下，在单位体积填料层内所积存的液体体积。 2）填料层的压
8、降：填料层的压降形成 -液膜与填料表面的摩擦、液膜与上升气体的摩擦 2. 填料塔的操作特性 1）填料塔内的气液分布 2）液体喷淋密度与填料表面的润湿 3）液泛：在泛点气速下，持液量的增多使液相由分散相变 为连续相，而气相则由连续相变为分散相，此时气体呈气泡形式通过液层，气流出现脉动，液体被带出塔顶，塔的操作极不稳定，甚至被破坏，此种情况称为液泛。 4）填料塔的返混 基本原理（无） 基本结构： 7、 掌握填料特性参数 (比表面、空隙率、填料因子 )的定义，了解常见填料形状类型。 (1)比表面积：单位体积填料层的表面积称为比表面积，以 at 表示，其单位为 m2/m3。 (2)空隙率：单位体积填料
9、层的空隙体积称为空隙率，以 表示，其单位为 m3/m3，或以 %表示。 (3)填料因子：填料的比表面积与空隙 率三次方的比值称为填料因子，以 表示，其单位为 1/m。 = at / 3 1.散装填料 (1) 环形填料：拉西环、鲍尔环、阶梯环、扁环 (2)鞍形填料与环鞍形填料：弧鞍填料、矩鞍填料、金属环矩鞍填料 (3)球形填料与花环填料：多面球填料、 TRI球形填料、花环填料、共轭环填料、海尔环填料、纳特环填料、塑料异型环矩鞍填料 2.规整填料 (1)格栅填料：木格栅填料、格里奇格栅填料 (2)波纹填料：金属孔板波纹填料、金属丝网波纹填料、陶瓷板波纹填料、塑料板波纹填料 第 9 章 蒸馏学习要求
10、 1、 掌握蒸 馏的特点、分类及原理。 蒸馏：利用液体混合物中各组分挥发性的差异，以热能为媒介使其部分气化，从而在气相富集轻组分 (易挥发组分），液相富集重组分 (难挥发组分），使液体混合物得以分离的方法。 （ 1）按蒸馏方式分 简单蒸馏或平衡蒸馏：一般用在混合物各组分挥发性相差大，对组分分离程度要求又不高的情况下。 精馏：在混合物组分分离纯度要求很高时采用。 特殊精馏：混合物中各组分挥发性相差很小，或形成恒沸液（ azeotrope），难以或不能用普通精馏加以分离时，借助某些特殊手段进行的精馏。 （ 2）按操作流程分 间歇精馏：多 用于小批量生产或某些有特殊要求的场合。 连续精馏：多用于大批
11、量工业生产中。 2、 理解简单的蒸馏操作流程，原理及产品浓度特点。 简单蒸馏也称微分蒸馏，为持续加热，逐渐蒸馏的过程，是间歇非稳态操作。加入蒸馏釜的原料液持续吸热沸腾气化，产生的蒸气由釜顶连续引入冷凝器得馏出液产品。 釜内任一时刻的气、液两相组成互成平衡。蒸馏过程中系统的温度和气、液相组成均随时间改变。任一时刻，易挥发组分在蒸气中的含量 y 始终大于剩余在釜内的液相中的含量 x，釜内组分含量 x 由原料的初始组成 xF 沿泡点线不断下降直至终止蒸馏 时组成 xE，釜内溶液的沸点温度不断升高，蒸气相组成 y 也随之沿露点线不断降低。 3、 掌握恒沸混合液，理解相平衡常数、挥发度，相对挥发度的概念
12、。 恒沸液：平衡时气相和液相组成相同，相图中气相线和液相线重合。 相平衡常数：精馏计算中，通常用 Ki表示 i 组分的相平衡常数，其定义为 : 式中 yi 和 xi 分别表示 i 组分在互为平衡的气、液两相中的摩尔分数。 对于易挥发组分， Ki 1，即 yi xi。 Ki 并非常数，当 p 一定时， Ki 随温度而变化。 Ki 值越大，组分在气、液两相 中的摩尔分数相差越大，分离也越容易。 挥发度：（ ppt）溶液中各组份的挥发性由挥发度来衡量，其定义为组分在气相中的平衡蒸 气压（分压）与在液相中的摩尔分数的比值。对双组分物系 相对挥发度：（书）习惯上，用易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度
13、之比来表示相对挥发度。以 表示 ，即 4、 掌握精馏分离原理（用 T x y图分析）和精馏操作连续进行的必要条件。 在一定压力下，将混合蒸气进行连续部分冷凝，蒸气相的组成沿 t-x(y) 相图的露点线变化，结果可得到难挥发组分（重组分）含量很低而易挥发组分（轻组分）摩尔 分数 y 很高的蒸气。精馏过程正是这二者的有机结合。 BBBAAA xpxp BBAABA xp xp设 有 1、 2、 3三釜，每釜部分气化，则有： x1 x2 x3 y1 y2 y3 t1t2t3 即釜数越多则顶上产品越纯。 缺点：收率低 ,能耗大。 为此：（ 1）去掉冷凝器（ 2）从上到下引入回流 利用下一釜的高温蒸气与
14、上一釜的低温液体混合，发生质热交换，在每一釜中都实现部分气化和部分冷凝。 精馏塔原理 5、 理解精馏操作流程，精馏段，提馏段的概念及作用。 原料液经预热器加热到指定温度后，送入精馏塔的进料板，在进料板上 与自塔上部下降的回流液体汇合后，逐板溢流，最后流入塔底再沸器中。在每层板上，回流液体与上升蒸气互相接触，进行热和质的传递过程。操作时，连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品（釜残液），部分液体汽化，产生上升蒸气，依次通过各层塔板。塔顶蒸气浸入冷凝器中被全部冷凝，并将部分冷凝液用泵送回塔顶作为回流液体，其余部分经冷却器后被送出作为塔顶产品（馏出液）。塔顶回流和塔底再沸器产生上升蒸汽是精馏得以连续
15、稳定操作的两个必要条件。 精馏段 加料板以上的塔段 气相中的重组分向液相（回流液）传递，而液相中的轻组分向气相传递， 从而完成上升蒸气的精制。 提馏段 加料板以下的塔段 下降液体（包括回流液和料液中的液体部分）中的轻组分向气相（回流）传递，而气相中的重组分向液相传递，从而完成下降液体重组分的提浓。 6、 理解精馏物料衡算原理和方法，掌握进料的五种热状态类型，理解其对精馏操作的影响。 见教材，哈哈哈 p101-104 7、 掌握回流比的概念、对精馏塔理论板数的影响及适宜回流比的选择方法 。 回流比：用 R表示， R=回流量 /塔顶产品量 =L/D，回流比是精馏过程计算不可缺的重要参数，塔所需的理
16、论板数，塔顶冷凝 器和塔釜再沸器的热负荷均与回流比有关。精馏过程的投资费用和操作费用都取决于回流比的值。 回流比对理论板数的影响：全回流时操作线和平衡线的距离为最远，传质推动力最大，达到分离程度所需的理论板数层数为最少。对于一定的分离任务，若减小操作回流比，则精馏段操作线的斜率变小，截距变大，两段操作线向平衡线靠近，气液两相间的传质推动力减小，达到指定分离程度所需理论板数将增多。 回流比的选择：选择适宜的回流比需进行经济权衡，根据生产实践经验，取 统计表明，实际生产中的操作回流比以下列范围使用较多： 8、 理解理论塔板的概念 、塔板效率的概念。 塔板效率（板效率）表征的是实际塔板的分离效果接近
17、理论板的程度。单板效率与全塔板效率是常用的两种表示方法。 所谓理论板应满足如下条件：离开这种板的气液相互成平衡，温度相等；塔板上各处的液相组成均匀一致。 min0.21.1 RR min9.16.1 RR 9、 理解用作图法求精馏塔理论塔板数的原理及作图的方法步骤。 图解法又称麦克布 蒂利法，简称 M T 法。图解法以逐板计算法的基本原理为基础，在 x-y图上，利用平衡曲线和操作线代替平衡方程和操作线方程，用简便的画阶梯方法求解理论板层数。图解法简明清晰，便于分析影响因素，因而在两组分精馏计算中得到广 泛应用，但该法准确性较差。 图解法的具体步骤如下： （ 1） 在 x-y 坐标上作出平衡曲线
18、与对角线 （ 2） 在 x-y 相图上作出操作线 （ 3） 进料热状况对 q 线及操作线的影响 （ 4） 梯级图解法确定理论板层数 10、 了解板式塔的基本结构、工作原理及主要类型名称，理解泡罩塔、筛板塔、浮阀塔的基本结构、工作原理及特点。 泡罩塔： 结构：泡罩塔板是工业上应用最早（ 1813 年）的塔板，它由升气管及泡罩构成。泡罩安装在升气管的顶部，分圆形和条形两种，以前者使用较广。泡罩有 80、 100 和 150mm 三种尺寸，可根据塔径大小选择。泡罩下部周边开有很多齿缝，齿缝一 般为三角形、矩形或梯形。泡罩在塔板上为正三角形排列。 工作原理：操作时，上升气体通过齿缝进入液层时，被分散成
19、许多细小的气泡或流股，在板上形成了鼓泡层和泡沫层，为气、液两相提供了大量的传质界面。 特点： 优点：操作弹性适中，塔板不易堵塞 缺点：生产能力及板效率较低，结构复杂、造价高 筛板塔： 结构：筛孔塔板简称筛板，其结构特点是在塔板上开有许多均匀小孔，孔径一般为 3 8mm。筛孔在塔板上为正三角形排列。塔板上设置溢流堰，使板上能保持一定厚度的液层。 原理：在正常的操作流速下，通过筛孔上升的气流，应能阻止液体 经筛孔向下泄露。 特点： 优点：结构简单、造价低，生产能力大，板上液面落差小，气体压降低，塔板效率较高 缺点：操作弹性小，筛孔易堵塞，不宜处理易结焦、黏度大的物料 浮阀塔： 结构：浮阀塔板的结构
20、特点是在塔板上开有若干个阀孔，每个阀孔装有一个可上下浮动的阀片，阀片本身连有几个阀腿，插入阀孔后将阀腿底脚拨转 90，以限制阀片升起的最大高度，并防止阀片被气体吹走。阀片周边冲出几个略向下弯的定距片，当气速很低时，由于定距片的作用，阀片与塔板呈点接触而坐落在阀孔上，可防止阀片与板面的粘结。 原理：操作时，由阀孔 上升的气流，经过阀片与塔板间的间隙而与板上横流的液体接触。浮阀开度随气体负荷而变。当气量很小时，气体仍能通过静止开度的缝隙而鼓泡。 特点： 优点：结构简单、造价低，操作弹性大，生产能力大，塔板效率较高 缺点：处理易结焦、高黏度物料阀片易与塔板粘结，操作时阀片易脱落或卡死 11、 理解
21、板式蒸馏塔塔板负荷性能图的组成曲线，负荷性能图的作用。 负荷性能图由以下五条线组成： （ 1）漏液线 图中线 1为漏液线，又称气相负荷下限线。当操作的气相负荷低于此线时，将发生严重的漏液现象，气液不能充分接触，使塔板效率下降。 （ 2） 雾沫夹带线 图中线 2为雾沫夹带线，又称气相负荷上限线。如操作的气相负荷超过此线时，表明雾沫夹带现象严重，使塔板效率急剧下降。 （ 3）液相负荷下限线 图中线 3为液相负荷下限线，若操作的液相负荷低于此线时，表明液体流量过低，板上液流不能均匀分布，气液接触不良，易产生干吹、偏流等现象，导致塔板效率的下降。 （ 4）液相负荷上限线 图中线 4为液相负荷上限线，若
22、操作的液相负荷高于此线时，表明液体流量过大，此时液体在降液管内停留时间过短，进入降液管内的气泡来不及与液相分离而被带入下层塔板，造成气相返混，使塔板效率下 降。 （ 5）液泛线 图中线 5为液泛线，若操作的气流负荷超过此线时，塔内将发生液泛现象，使塔不能正常操作。 负荷性能图的作用： 塔板负荷性能图在板式塔的设计及操作中具有重要意义。通常，当塔板设计后均要作出塔板 负荷性能图，以检验设计的合理性。对于操作中的板式塔，也需作出负荷性能图，以分析操 作状况是否合理。当板式塔操作出现问题时，通过塔板负荷性能图分析问题所在，为问题的 解决提供依据。 12、 掌握板式塔的液泛、漏液的概念，理解产生原因及
23、后果。 漏液：当上升气体流速减小，气体通过升气孔道的动压不足以阻止板上液体经孔 道流下时，便会出现漏液现象。 液泛：塔内若气、液两相之一的流量增大，使降液管内液体不能顺利流下，管内液体必然积累，当管内液体提高到越过溢流堰顶部时，两板间液体相连，并依次上升，这种现象称为液泛，也称淹塔。 （漏液）原因：气速较小时，气体通过阀孔的速度压头小，不足以抵消塔板上液层的重力；气体在塔板上的不均匀分布也是造成漏液的重要原因。 （漏液）后果：严重的漏液使塔板上不能形成液层，气液无法进行传热、传质，塔板将失去其基本功能。 液泛原因：夹带液泛：板间距过小，操作液量过大，上升气速过高时，过量液沫夹带量使板 间充满气
24、、液混合物而引发的液泛。 溢流液泛：液体在降液管内受阻不能及时往下流动而在板上积累所致。 液泛后果：液泛使整个塔不能正常操作，甚至发生严重的设备事故，要特别注意防范。 13、 了解影响塔板操作状况和分离效果的主要因素及塔的适宜操作范围。 1）、塔板上气、液两相的接触状态 从减小雾沫夹带考虑，大多数塔都控制在泡沫接触状态下操作。 2）、塔板压力降 进行塔板设计时，应全面考虑各种影响塔板效率的因素，在保证较高板效率的前提下，力求减小塔板压力降，以降低能耗及改善塔的操作性能。 3）、液面落差 在塔板设计中， 应尽量减小液面落差。 第 10 章 液 液萃取学习要求 1、 掌握液 液萃取的操作原理、特点
25、（用三角形坐标图及溶解度曲线进行分析说明），理解对萃取剂的要求。 原理：在液体混合物中加入与其互不相溶的液体溶剂（萃取剂）形成液液两相，利用混合物中各组分在两相中溶解度的差异而达到分离的目的。 萃取剂应满足以下要求：原溶液的溶质在萃取剂中的溶解度远大于在原溶液中的溶解度；萃取剂应与原溶液中溶剂不互溶。 萃取剂：萃取过程中加入的溶剂，以 S 表示。萃取剂对溶质有较大的溶解能力，对于稀释剂则不互溶或部分互溶。 操作特点： （ 1）萃取过程本身并未完全完成分离任务，而只是将难于分离的混合物转变成易于分离的混合物，要得到纯产品并回收溶剂，必须辅以精馏（或蒸发）等操作。 （ 2） 常温操作，适合于热敏物
26、料分离 用三角形坐标图及溶解度曲线进行分析说明（教材） 2、 理解萃取相、萃余相、萃取剂、萃取液、萃余液、分配系数、选择性系数概念。 萃取相 E：萃取分离后，含萃取剂多的一相，主要由 A+S构成。 萃余相 R：萃取分离后，含稀释剂多的一相，主要由 B+A构成。 萃取液 E， ：从萃取相中回收 S后得到的液体，主要由 A组成。 萃余液 R,：从萃余相 R中 回收 S后得到的液体，主要由 B组成。 分配系数 K：是指溶质在互成平衡的萃取相和萃余相中的质量分率之比。 选择性系数：是指萃取相中溶质与稀释剂的组成之比和萃余相中溶质与稀释剂的组成之比的比值。 3、 掌握单级液 液萃取的操作流程，试在三角形
27、坐标图中表示单级萃取的过程及各相的位置。 操作流程：混合；沉降分离；脱除溶剂 a) 三角形的三个顶点分别表示 A、 B、 S三个纯组分。 b) 三条边上的任一点代表某二元混合物的组成，不含第三组分。 E 点： xA =0.4， xB =0.6 c) 三角形内任一点代表某 三元混合物的组成。该点至某一顶点对边的距离，代表该顶点物质组分的多少。 M 点： xA =0.4， xB =0.3， xS =0.3 4、 理解三级错流式和逆流式萃取的操作流程图，各自的特点。 三级错流式：原料依次通过各级，新鲜溶剂则分别加入各级的混合槽中，萃取相和最后一级的萃余相分别进入溶剂回收设备，回收溶剂后的萃取相称为萃
28、取液（用 E， 表示），回收溶剂后的萃余相称为萃余液（用 R， 表示）。 特点：萃取率比较高，但萃取剂用量比较大，溶剂回收处理量大，能耗大。 2多级逆流式： 原料液和萃取剂依次按反方向 通过各级，最终萃取相从加料一端排出，并引入溶剂回收设备中，最终萃余相从加入萃取剂的一端排出，引入溶剂回收设备中。 特特 点点 ： 各各 级级 萃萃 取取 推推 动动 力力 比比 较较 均均 匀匀 ， 可用较少的萃取剂获得比较高的萃取率，工业上广泛采用。 5、 理解单级萃取的计算，了解多级错流式和逆流式萃取的图解作图法。 、单级萃取： （ 1）根据平衡数据作出溶解度曲线及辅助线。 （ 2）已知 xF , 在 AB
29、 边上定出 F 点 ， 由萃取剂组成确定 S0 点。联结 FS0， 代表原料液与萃取剂的混合液 M 点必在 FS0 线上。 （ 3）由 xR（ 或 xR） 定出 R 点 （若知 R 点，连 SR 线与溶解度曲线的交点即为 R 点）。再由 R 点利用辅助曲线求出 E 点，则 RE 与 F S0 线的交点即为混合液的组成点 M。 根据杠杆原则 - 溶剂比 yE、 xM、 xR 、 x R、 y E可由相图读出。 6、 理解溶剂比的概念，其大小对萃取有何影响，若何确定？ -溶剂比。如图所示，在萃取过程中，当溶剂比减少时，操作线逐渐向分配曲线靠拢，达到同样分离要求所需的理论级数逐渐增加，当溶剂比减少
30、减少至一定值时，操作线和分配曲线相切，此时类似于精馏中的夹紧区，所需的理论级数无限多，此时的溶剂比称为最小溶剂比（ S/F） min,相应的萃取剂用量的最低限度以 Smin 表示，显然 S 为萃取操作中溶剂用量的最低极限值，实际操作时的萃取及必须大于此极限值。适宜的溶剂用量应根据设备费与操作费之和最小的原则确定，一般取为最小溶剂用量的 1.1-2.0 倍。即 S=(1.1-2.0)Smin. 7、 掌握超临界流体的概念、定义；理解超临界流体的有关性质。了解超临界萃取的特点。 超临界流体性质：密度，黏度和自扩 散系数是超临界流体的三个基本性质。超临界流体的密度接近于液体，黏度接近于气体，而自扩散
31、系数介于气体和液体之间，比液体答 100 倍左右，这意味着超临界流体具有与液体相近的溶解能力，同时，超临界流体萃取时的传质速率将远大于其处于液态下的溶剂萃取速率且能够很快地达到萃取平衡。 超临界流体有关性质：（ 1）超临界流体的 P-V-T 性质： 在稍高于临界温度的区域内，压强稍有变化，就会引起流体密度很大变化。（ 2）超临界流体的传递性质：超临界流体密度接近液体，黏度接近气体，具有与液体相近的溶解能力，同时其传质速率 远大于液体溶剂并能很快达到萃取平衡。（ 3）超临界流体的溶解能力：超临界流体的溶解能力 c 与密度有关，一般密度越大、溶解能力越大。综上所述，超临界流体密度接近液体，黏度接近
32、气体，具有与液体相近的溶解能力，同时其传质速率远大于液体溶剂，其密度对压力和温度的变化非常敏感，从而其溶解能力也随压力和温度的变化发生敏感的变化。 8、 掌握超临界流体萃取的基本原理、特点，掌握常见的 3种典型流程。 原理：超临界萃取以高压、高密度的超临界流体为萃取剂，从液体或固体中提取高沸点或热敏性的有用成分，以达到分离或纯化的目的。（超 临界流体萃取包括萃取和分离两个阶段，在萃取阶段，超临界流体从原料中萃取出所需组分，在分离阶段，通过改变某个参数或其他方法，使被萃取的组分从超临界流体中分离出来，萃取剂则循环使用。） 常见的 3个流程： （ 1）等温变压流程：利用不同压力下超临界流体萃取能力
33、（溶解度）的差异 ，通过改变压力使溶质与超临界流体分离。 （ 2） 等压变温流程：利用不同温度下超临界流体萃取能力（溶解度）的差异，通过改变温度，使溶质与超临界流体分离。 （ 3） 等温等压吸附流程：在分离器内放置仅吸附溶质而不吸附超临界流体的吸附剂，通过吸附剂过程来达到溶质与超 临界流体分离的目的。 超临界流体密度接近液体，黏度接近气体，具有与液体相近的溶解能力，同时其传质速率远大于液体溶剂，其密度对压力和温度的变化非常敏感，从而其溶解能力也随压力和温度的变化发生敏感的变化。 超临界流体萃取定义： 流体（溶剂）在临界点附近某一区域（超过临界区）内，它与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和
34、传递性能、且它对溶质溶解能力随压力和温度改变而在相当宽的范围内变动这一特性而达到溶质分离的技术。 超临界萃取萃取剂的选择 （ 1）超临界流体的溶解能力对不同的溶质是不同的，具有选择 性，遵从相似相溶原则。 萃取选择性 （ 2）物理性质：性质稳定；适当的临界压力，以减少压缩费用；具有低的沸点，以利于从溶质分离； （ 3）经济； （ 4）无毒、无害。 特点： 超临界流体的密度与溶解能力接近于液体，而又保持了气体的传递特性，故传质速率高，可更快达到萃取平衡； 操作条件接近临界点，压力、温度的微小变化都可改变超临界流体的密度与溶解能力，故溶质与溶剂的分离容易，费用低； 超临界萃取具有萃取和精馏的双重特
35、性，可分离难分离物质； 超临界流体一般具有化学性质稳定、无毒无腐蚀性、萃 取操作温度不高等特点，故特别适用于医药、食品等工业； 超临界萃取一般在高压下进行，设备投资较大。 第 11章 物料干燥学习要求 1、 理解干燥原理，为什么说干燥是传质、传热同时进行的过程？ 干燥基本原理 :温度为 t、湿份分压为 p 的湿气体与湿物料的表面接触，当物料表面湿份分压大于主湿气体湿份分压时，则存在传质推动力。在推动力（分压差）的作用下，湿份由物料表面向气流主体扩散而干燥，气化需要能量，为此，需加热。 干燥介质：用来传递热量（载热体）和湿份（载湿体）的介质。 干燥是传质、传热同时进行的过程：在对流干燥过 程中，
36、热空气将热量传给热物料，使物料表面水分汽化，汽化的空气又要被空气带走。所以，干燥介质过程既是载热体又是载湿体。是传质传热同时进行的过程。 2、 掌握湿空气的湿度，相对湿度，湿比热，水蒸气分压，干球温度，湿球温度，露点的概念及其相互关系，掌握公式： (1) 湿度又称湿含量，为空气中水汽的质量与绝干空气体的质量之比。湿度只表示湿空气中所含湿份的绝对数，不能反映气体偏离饱和状态的程度（气体的吸湿潜力）。 (2) 相对湿度：一定的系统总压和温度下，气体中湿份蒸汽的分压 pV 与系统温度下湿份的饱和蒸汽压 ps 之比。 值在 01 之间： 值越低，气体偏离饱和的程度越远，吸湿潜力越大； =100% 时，
37、 p=ps，气体被湿份蒸汽所饱和，不能再吸湿。 sspP pH 622.0 ggww Mn MnH 湿空气中绝干气质量 湿空气中水汽质量%100sVpp(3) 湿比热： 1kg 绝干气体及所含湿份蒸汽温度升高 1所需要的热量 kJ/(kg 绝干气体 ) 式中： cg 绝干气体的比热， J/(kg 绝干气体 )； cv 湿份蒸汽的比热， J/(kg 湿份蒸汽 ) 。 (4)水蒸气分压：干空气和湿空气占有一定的体积并具有一定压强时，当水蒸气占有与干空气体积相同时所受压 力。 (5)干球温度：空气的真实温度为干球温度，简称温度，以 t 表示。 (6)湿球温度：空气传给水分的显热等于水分汽化所需的汽化
38、热时，湿球温度计上的温度维持稳定，这种稳定温度称为该湿空气的湿球温度，以 tw表示。 (7) 露点：将不饱和空气等湿冷却到饱和状态时的温度称露点，用 td 表示。 (8) 绝热饱和温度：若两相有足够长的接触时间，最终空气为水汽所饱和，而温度降到与循环水温相同，这种过程称为湿空气的绝热饱和冷却过程或等焓过程，达到稳定状态下的温度称为初始湿空气的绝热饱和冷却温度，简称绝热饱和温度，以 tas表示。 (9)相互关系：干球温度 t、湿球温度 tw（或 tas）、露点温度 td 间的关系 : 不饱和湿空气 ： t tw（或 tas） td 饱和湿空气 ： t = tw（或 tas） = td 绝热饱和温
39、度 tas和湿球温度 tw是两完全不同的概念，但两者均为空气初始温度和湿度 H 的函数，特别对水蒸气 空气系统，两者在数值上近似相等，这样就可用湿球温度 tw代替绝热饱和温度 tas ，简化许多计算。 3、 理解湿空气的 H I 图的 制成原理，包括了哪些参数，熟练应用 H I 图查找状态点（由已知两个状态参数查状态点的作图法，如已知干湿球温度查状态点等），查露点，分析状态变化过程及相关的计算（熟练间壁式加热和冷却以及冷却减湿过程，不同状态的混合过程，绝热过程）。 H I 图是在一定的总压下制得，一般常压 P=101330Pa，纵坐标为湿度 H，横坐标为焓 I，为表达清楚，横坐标和纵坐标夹角为
40、 135，横坐标为斜轴。 （ 1）等湿度线（等 H线）群：为平行于纵坐标的线群 （ 2）等焓线（等 I线）群：为平行于横坐标（斜轴）的线群 （ 3）等干球温度线 (等 t 线 ) 当 t 为一定值时 ,I 和 H 为直线关系，不同的 t 直线斜率不同。 （ 4）等相对湿度线（等线）：当 值为某一定值 1 时， H 与 ps 成曲线， ps 而又是温度 t 的函数，算出若干组 H和 t 的对应关系，描绘在 H I 坐标中，即为等 1 线，同理得其他等 线。 （ 5）蒸气分压线 H I 图的说明与应用 根据空气任意两个独立参数，先在 H I 图上确定空气状态点，然后查取其他状态参数。 如图，只要知道任意 两参数，既可确定 A 位置，从而，得到其他参数。 若已知湿空气的一对参数 t tw、 t td、 t ，求湿空气的状态点，作图方法如下： Hccc vgH 1tHtI 01.1)249 188.1( HpHpV 622.0
