化工原理下册复习资料

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。 2、 物料湿基水分，干基水分，平衡水分（平衡湿度）的定义。 湿基含水量w：单位质量的湿物料中所含液态湿分的质量。 干基水含量 X：单位质量的绝干物料中所含液态湿分的质量。

平衡水分：当物料与一定状态的空气接触后，物料将释出或吸入水分，最终达到恒定的含水量，若空气状态恒定，则物料将永远维持这么多的含水量，不会因接触时间延长而改变，这种恒定的含水量称为该物料在固定空气状态下的平衡水分

3、 影响干燥速度的因素，何谓理论干燥过程。

干燥速率 U：干燥器单位时间内在物料单位表面积上汽化的湿分量（kg湿分/(m2·s)）。

干燥是传热和传质相结合的操作，干燥速率是由传热速率和传质速率共同控制。干燥操作的必要条件是物料表面的水汽压强必须大于干燥介质中水汽的分压，两者差别越大，干燥操作进行的越快。所以干燥介质应及时将汽化的水汽带走，以维持一定的扩散推动力。

1不向干燥器中补充热量，即QD=0；○2忽 理论干燥过程：等焓干燥过程，又称绝热干燥过程，满足条件：○

3物料进出干燥器的焓相等，即G(I2′-I1′)=0 略干燥器向周围散失的热量，即QL=0;○

4、 熟练热风干燥的各种操作流程及在H—I图上的表示。

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135o，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) I?(1.88t?2491)H?1.01t 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φ线）：当φ值为某一定值φ1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φ1线，同理得其他等φ线。 （5）蒸气分压线 p?HpV0.622?H

5、 熟练热风干燥的有关计算（物料衡算、热量衡算，并结合H—I图及湿空气的有关状态参数及状态变化过程）。

物料衡算：（1）水分蒸发量W W?G1?G2?G(X1?X2)?L(H2?H1)（Kg水/s）

WG(X1?X2)（2）绝干气体消耗量：L （Kg绝干空气/s） ??H2?H1H2?H1 L1l??单位空气消耗量，绝干气体比消耗： WH2?H1（Kg绝干空气/kg水） G(1?w1)G2?1（3）干燥产品流量G2： 1?w2（Kg/s）

Qp? L(I1?I0) 热量衡算：1）空气预热器传给气体的热量为，如果空气在间壁换热器中进行加热，则其

湿度不变，H0=H1，即Q 通过预热器的热量衡算，结合传热基本方程式，可以求得间壁换热空p?LcH0(t1?t0)气预热器的传热面积。2）向干燥器补充的热量Qd ：在连续稳定操作条件下，系统无热量积累，单位时间内(以

??I1?)?Ql??Qd?LI2?GI2??QlQd?L(I2?I1)?Gc(I2LI1?GI11秒钟为基准)：

3）干燥系统消耗的总热量

Q Qw?W(r0?cvt2?cw?1)汽化湿分所需要的热量：加热固体产品所需要的热量 ： m?Gccm2(?2??1)QQ?Qp?Qd?Qw?Qm?Ql?Ql?放空热损失 ： 总热量衡算 ： l??LcH0(t2?t0)即干燥系统的总热量消耗于：1）加热空气；2）蒸发水分；3）加热湿物料；4）损失于周围环境中 6、 干燥效率及影响干燥效率的因素。干燥器热效率的计算。 影响干燥过程的主要因素：

（1）物料尺寸和气固接触方式 ：1）物料尺寸：减小物料尺寸，干燥面积增大，干燥速率加快。

2)气固接触方式：(a) 干燥介质平行掠过物料层表面 (差)；(b) 干燥介质自上而下穿过物料层，不能形成流化床 (中)；(c) 干燥介质自下而上穿过物料层，可形成流化床 (好)。

(2)干燥介质条件: 1)通过强化外部干燥条件 (?t，?H，?u) 来增加传热传质推动力，减小气膜阻力，可提高恒速段 (表面汽化控制) 的干燥速率，但对降速段 (内部扩散控制) 的改善不大。2)强化干燥条件将使 Xc 增加，更多水分将在降速段汽化。3)气体温度的提高受热源条件和物料耐热性的限制。4)?u，?H ，需

使用更大量的气体，干燥过程能耗增加。

(3)物料本性:1)物料本性不影响恒速段的干燥速率；2)物料结构不同，与水分的结合方式、结合力的强弱不同，降速段干燥速率差异很大。3)强化干燥速率时，须考虑物料本性。若恒速段速率太快，有些物料会变形、开裂或表面结硬壳；而在降速段则应考虑物料的耐热性，如热敏性物料不能采用过高温度的气体作为干燥介质。

蒸发水分所需的热量干燥热效率的计算： ??100%向干燥系统输入的总热量 W(2490?1.88t2)??100%Qw?W(r0?cvt2?cw?1)?W(2490?1.88t2?4.187?1)?W(2490?1.88t2)即 因 Q 第6章 结晶 1、 结晶的基本概念

结晶是固体物质以晶体状态从蒸气、溶液或熔融物中析出的过程，是获得高纯度固体物质的基本单元操作。 2、 结晶核形成的必要条件，工业上晶核形成（起晶）的方法有哪几种，其原理和特点。 结晶核形成的必要条件：结晶过程的推动力：过饱和度△C=C-CS 过冷度△T= TS - T

（溶液在某一温度TS下饱和，然后再降温至T，其温差叫过冷度，其实质还是形成过饱和度） 工业上成核（起晶）的方法：

（1）晶种起晶法：在介稳区投入一定大小和数量的晶种粉体。 （2）自然起晶法：在不稳区下均相成核和非均相成核；

（3）二次起晶法：晶核形成于结晶液中已经存在的大量晶体。

二次起晶因操作稳定、易控制，并可在低饱和读下进行，被广泛应用。

3、 结晶中造成过饱和溶液的方法种类和原理，过饱和度、过冷度大小对晶粒大小有何影响。 结晶中造成过饱和溶液的方法种类和原理： 1）冷却结晶（不移除溶剂）

间接换热冷却结晶——通过间壁式换热冷却来实现过饱和度（过冷度）

直接换热冷却结晶——通过冷却介质与母液直接混合冷却来实现过饱和度（过冷度）。没有传热面，避免传热不均及在冷却面结晶体结构等不利。常用冷却介质有乙烯、氟利昂等惰性气体。 2）蒸发结晶（移除部分溶剂）：通过蒸发浓缩来建立过饱和度，蒸发结晶与一般浓缩蒸发器结构基本相同。 3）绝热蒸发（真空冷却）：在真空下闪急蒸发，既蒸发部分溶剂又冷却降温。 影响晶体的成长的因素：

(1)溶液推动力△C: △C↑(饱和度高)，晶体的成长速度↑ 因晶核多——得到晶体颗粒多，晶粒小的产品。△C↓(饱和度底)晶体的成长速度受抑，——得到晶体颗粒少，晶粒大的产品。（过冷度对其影响一致） （2）温度的影响：温度通过对扩散速度、溶解度、粘度等的影响来影响结晶，影响大，但无普遍规律； （3）机械作用的影响：一般搅拌，成长速度)↑ ，但其机理不祥；流动等对其也有影响。

（4）杂质及媒晶剂的影响：有的杂质可能在特定晶面上有吸附作用，不仅影响到晶体成长，还会使晶体发生变形，成为异型晶体（如食盐为立方形，添加微量铁氰化钾后产生树枝壮晶体），此种杂质称媒晶剂。 第7章 膜分离

1、 超滤、微滤、反渗透的概念，操作原理及他们的不同点。

超滤：超滤又称超过虑，是利用孔径在1~100nm范围内的膜具有筛分作用能选择性透过溶剂和某些小分子溶质的性质，对溶液侧施加压力，使大分子溶质或细微粒子从溶液中分离出来的过程。

微滤：微滤又称微孔过滤，是利用孔径在0.1~10um的膜的筛分作用，将微粒细菌、污染物等从悬浮液或气体中除去的过程。

反渗透：反渗透是利用孔径小于1mm的膜通过优先吸附和毛细血管流动等作用选择性透过溶剂（通常是水）的性质，对溶液侧施加压力，克服溶液的渗透压，使溶剂通过膜从溶液中分离出来的过程。 微滤、超滤、反渗透的比较：（1）分离粒径范围不同（2）分离机理不同：微滤和超滤分离机理为筛分，决定粒子能否通过完全由孔径决定； 反渗透为扩散，决定粒子能否通过不但由孔径决定，还由膜和粒子性质决定（有一定选择性通过）；（3）压力范围（Mpa）：微滤0.01～0.2, 超滤0.1～0.5、反渗透2～10

（4）生产能力（通水量L/m2.h)：微滤约1000、超滤20～200、反渗透4～10（5）膜结构：微滤膜为多孔膜、不对称膜、复合膜，超滤膜为不对称膜、复合膜，反渗透膜为不对称膜、复合膜（致密膜）

2、 膜渗透过程中浓度极化现象的概念，它对膜渗透有何影响，影响浓度极化的主要因素及缓和浓度极化措

施。

概念：膜分离过程中，通常膜表面附近被脱出物质的浓度逐渐增加，其结果是膜表面附近浓度高于浓缩液主体的浓度，该现象称浓度极化现象。浓度极化现象实际为被脱出物质在溶液和膜表面上积累，产生一个动态平衡的过程。

对膜渗透的影响：浓度极化现象将产生三种消极作用：（1）容质透过率增加；（2）在膜上形成沉淀或凝胶，由此减少了有效膜面积或形成串联的二次膜，使透水率减少；（3）使界面渗透压升高，推动力降低，透水率减少。

影响浓度极化的因素：①透水率↑ ，浓度极化↑ ；②粘度↑，浓度极化↑ ；③溶质扩散系数K ↑ ，浓度极化↓ ；④膜表面流动条件：湍流、快速，浓度极化↓ 。常常以此来改善浓度极化。 第8章 微胶囊造粒技术 1、 微胶囊的概念，微胶囊的主要功能。

概念：微胶囊是指一种具有聚合物壁壳的微型容器或包装物。 主要功能：（1）改变物料的存在状态、物料的质量和体积；（2）隔离物料间的相互作用，保护敏感性物料；（3）掩盖不良风味、降低挥发性；（4）控制释放；（5）降低食品添加剂的毒理作用。 2、 微胶囊造粒技术的分类。

按微胶囊造粒的原理不同，可将微胶囊造粒分为三类：

（1）属物理方法的微胶囊造粒技术：如喷雾干燥法、喷雾凝动法、空气悬浮法、多空离心法等

（2）属物理化学方法的微胶囊造粒技术：如水相分离法、油相分离法、锐孔法、挤压法、熔化分散法等。 （3）属化学方法的微胶囊造粒技术：如界面聚合法、原位聚合法、分子包囊法、辐射包囊法等。 3、 微胶囊造粒技术的操作步骤，心材、壁材的选择原则及要求。

步骤：实际上微胶囊造粒可看成是物质微粒（核心）的包衣过程。其过程可分为四步： （1）将心材分散入微胶囊化的介质中；（2）再将壁材放入该分散体系中；（3）通过某种方法将壁材聚集、沉渍或包敷在已分散的心材周围；（4）进行某种物化处理，使微胶囊达到一定的机械强度。

微胶囊壁材的选择原则：油溶性心材应采用水溶性壁材；水溶性心材应采用油溶性壁材；壁材不能与心材发生化学反应，物化性质稳定；具备适当的渗透性、吸湿性、溶解性；满足食品、医药卫生要求。 4、 微胶囊的释放方法及释放机理。 微胶囊的释放机理：（1）活性心材物质通过囊壁膜的扩散释放，心材通过囊壁膜上的微孔、裂缝或半透膜进行扩散而释放。（2）用外力或内压使囊膜破裂释放出心材，在使用、加工时外力破坏，或心材膨胀使壁材破坏释放。（3）用水、溶剂等的浸渍或加热等方法使微胶囊降解释放。

例题：

o

1、热风干燥器的干燥过程为把初态新鲜空气经预热器加热后送入干燥器，已知初态空气的干球温度为20C，

o2o

相对湿度为0.90，20C时水的饱和蒸汽压为2450N/m，焓为45KJ/kg干空气；预热器出口处温度为120C（干

o52o

球），120C时水的饱和蒸汽压为2×10N/m，焓为125KJ/kg干空气；干燥器出口处空气温度为40C（干球），湿含量为0.0501kg水/kg干空气。干燥原料量为1500kg/h，从初态湿基水分20%干燥至湿基水分10%。求（1）

5

干燥器的绝干空气耗量；（2）经预热器后湿空气的相对湿度（湿空气总压为1.03×10Pa）；（3）预热器消耗的热量；（4）若在干燥器内为等焓干燥过程，试在湿空气的h-x图上表示出上述湿空气的各个状态点。 解：（1）新鲜空气消耗量L；X1=W1/（1-W1）=25%， X2=W2/（1-W2）=11.1%

绝干物料G=（1500-1500*20%）=1200kg干物料/h 蒸发水分量W=G（X1-X2）=166.8kg水/h 由公式

H?0.622?psP??ps得H0=0.0133kg水气/kg干空气 = H1

新鲜空气消耗量L=W/（H2-H1）=166.8/(0.0501-0.0133)=4532.6kg绝干空气/h (2) 经预热器后湿空气的相对湿度,由公式

?psH?0.622P??ps可解得经预热器后湿空气的相对湿度=1.1%

（3）预热器消耗的热量 QP = L（I1-I0）= 4532.6（125-45）

(4) 湿空气的各状态点及变化过程如图。

T1

H2

T2 t0

H0

oo

2、将温度为t1C(干球)，相对湿度为φ1%的新鲜空气调节成温度为t2C，相对湿度为φ2%的空气，所用方法

oo

是将空气经过喷水室以冷水冷却减湿达到饱和，然后在加热器内加热到t2C，已知湿空气总压为P，在t1C

o

时水的饱和蒸汽压为P1，t2C时水的饱和蒸汽压为P2。试求：（1）调节前后空气的湿含量；（2）对每kg干空气而言，在喷水室内，湿空气的水分冷凝量；（3）在湿空气的h-x图上表示出上述变化过程，（其中喷淋冷却过程可用一条曲线示意）。 解：（1）调节前后空气的湿含量: 由公式

?psH?0.622

P??ps

可解得H1,H2

(2)水分冷凝量 = H1-H2

(3)空气状态变化过程图: φ1 t1 I φ2 100%

t2

H 1

H2