食品工程原理重点总结

1、一、传质概述什么是传质（质量传递）？单相中某组分在空间位置上存在浓度差，引起其由高浓度区 向低浓度区的物质迁移.组成不同的两相相接触时，可能有某一组分从一相向另一相 的物质迂移。传质的推动力：本质上是化学势，包括浓度差、温度及和压 力差9最常见的传质过程是由浓度差而引起的。传质速率一意二传质系数x浓度差 传质阻力 TOC o 1-5 h z A扩散通量：dn混合物中某组分在单位时间内通过单位面积的量 彳方相对于静 止坐标，扩散通量以7Vz来表示单位：mo1/（m2.s）nt心 tnol tnmol tnmolL stn snr .s才目对于平均速度，扩散通量以/来表示4 = G% =G（% v

2、）对于二屈混合物二/、xrNa + Nb= c .(u . V) = C.U.C.VIN.C. Qc等摩尔对向扩散与单向扩散的比较对向扩散液体气体Nl=Jq一 c”)z单向扩散A Ei城扩散定理（分子扩散定律）在二元混合物中，组分的分子扩散通量与其浓度梯度成正比。相对于混有物平均速度漂动坐标：屋2=应七=一。噎 负号表示扩散方向为浓度减小的方向Q-组分.4在3中的扩散系数，m2/s. 相对于静止坐标：% =5（N#Nb）+J且=迤区包篁）非叁器爵畲翁翳普 因浓度梯度引起的分切做冽市的XT次通量 子扩散例有一装有He和混合气体的管子，各处温度皆为25C,总压力皆为 latm=管子一端He的分压为

3、0.60atn 另一端为0. ZOatm,两端距离为 20cmo若Hl*混合物的1）杷=6.87乂10与1112公，计算稳态时He的扩散通 量，解；属于等摩尔对向扩散，记He为A,N, =%（0）=_6-87x10 x（0.60-0.20）xl.l0325xl05.RTz 卜8.314x298x0.20二 5.63xl0-3mol/(m2,s)稳态时He的扩散通量Na为5.63X10-3mol/(m2.6),三、对流传质在运动的流体混合物中，除分子扩散以外，还存在因流体 质 点和微团 的宏观运动而产生的组分的质量传递， 称为对流传质。j =_（q十D）空k对流传质机理；dz流动形态对传质过程有

4、很大的影晌O 层流层：分子扩散 湍流中：涡流扩散（大）分子扩散C小）过渡层：分子扩散+涡流扩散（小）通量计算中，引入传质系数，将复杂的过程简单化。对流传质通量= 3 =传质系数x传质推动力 传质阻力流过平板的流体传质.层流：Sh = k- = 0.664R61 2Sc1 ；( 0.6)Dab湍流：Sh = k- = 0.02967?5s/3(Re5x 105,0.6Sc1 。号和M都由实验测 定。4 吸附速度.单位重量吸附剂在单位时间内所吸附的物质量吸附过程基本上可分为三个连续的阶段。第一阶段为吸附酎散通过流体膜而到达吸附剂表面：第二阶段为吸附质在孔隙内扩散；第三阶段为吸附质在吸附剂内表面上发

5、生吸附.通常吸附阶段反应速照喘快，总的过程速度由第一、二阶段速度所控制。在一锻 情况下，吸附过程开始时往在由外部流体膜扩散控制，而在吸附接近终了时，孔内 扩散起决定作用。吸附分离过程;.液体与吸附剂接触并吸附;.将吸附剂与吸附剩余液体分开;3,解吸附（脱吸）是吸附剂再生。吸附分离操作方式: 1,接触式过滤法 2.床层渗滤法第四节、离子殛离子交换的基本原理二阳离子可以进入阳离子交换树脂中进行交换，阴离子则不能。同理, 阴离子交换树脂也只能交换阴离子，而不能交换阳离子。离子交换过程二离子交换过程中，溶液中的离子扩散到离子殛剂的表面，接着又穿过界面层达到离子交换剂的主体内，并进行离子交换。交换出来的

6、离子又沿着原来的离子扩散途径相反的方向扩散到溶液主体_离了交换剂一 带有空间网状结构、与水不溶性、固体骨架在这一交腑理中不发牛任何化学变化。离子交族剂分为无机朝晡机质两大类有机质分为天然.碘化煤 合成的.合成附脂其中离子交换树脂由于其不溶于薮、减溶液及有机溶剂.程定性强而得 到广泛的应用能高解阳离子（如HD的树脂称为阳离子交换树脂能离解阴离子（如鱼：）的树脂称为阴离子交换树脂L交联度交联结构由树脂合成时加入交联剂来实现，交联剂的用量用质量百分数表 示,称为交联度交联度大，树脂的结构紧宙，溶胀小，选择性高，稳定性好，但交联度太 高会影响树脂内的扩散速率2 交换容量A （溶液）+RB （固相）=R

7、A （固相）+B （溶液）（1）离子交换树脂的交换容量用单位质量和体积的树脂所交换的离子 的当量数表示，分为总交换容量和工作交换容量。四.离子交换速率方程/外部扩散速率：N% - kKap （C - Ct） 属等摩尔对向扩散，7内部扩散,Na =kAqq）,总吸附速率方程 N克=得*（。C*）丁 h道体相为基准的:二仁%g?）离子交换分离过程工.物质高子交换；.柱层离子交换剂反洗手S离子交换剂再生；4,正洗。吸附分离操作方式.间歇釜式.固定床式 凯移动床式4.流动床式1、传热的基本方式热传导：物体各部分之间不发生相对位移对流：流体各部分之间发生相对位移，热对流仅发生在流体中自然对流：流体各处的

8、温度不同而引起强制对流：外力所导致的对流，在同一流体中有可能同时发生自然对流和强制对流。辐射：因热的原因而产生的电磁波在空间的传递，称为热辐射。不需要任何介质。绝对零度以上都能发射 辐射能2、稳态传热：传热系统中，温度分布不随时间而改变。3、热流量（热流率）：传过一个传热面的热量 Q与传热时间之比。定义式:dQd热流密度（热通量）：热流量与传热面积 A之比。 dQ-=A Adt4、热交换：两个温度不同的物体由于传热，进行热量的交换，称为热交换，简称换热a.无相变,b.相变”=吟&十”5、温度场：某一瞬间空间中各点的温度分布，称为温度场一维温度场：若温度场中温度只沿着一个坐标方向变化。7、稳定温

9、度场：若温度不随时间而改变。8、等温面：温度场中同一时刻相同温度各点组成的面。等温面的特点：1)等温面不能相交；2)沿等温面无热量传递。沿等温面将无热量传递，而沿和等温面相交的任何方向，因温度发生变化则有热量的传递。温度梯度是向量，其方向垂直于等温面，并以温度增加的方向为正。9、傅立叶定律：单位时间内传导的热量与温度梯度及垂直于热流方向的截面积成正比，即cTq = A tradT - - A H on导热系数表征物质导热能力的大小，是物质的物理性质之一10、金属的导热率最大，固体非金属次之，液体较小，气体最小。物质的热导率均随温度变化而变化11、圆筒壁与平壁不同点是其等温面随半径而变化。圆筒的

10、长度为L,则半径为r处的传热面积为 A=2兀rL。12、对于圆筒壁的稳定热传导， 通过各层的热传导的热流量都是相同的，但是热通量(热流密度)却不相等。13、热量的传递主要研究冷热流体通过管路器壁传递的过程。14、不同区域的传热特性：.湍流主体对流传热温度分布均匀.层流底层 热传导温度梯度大.壁面热传导有温度梯度传热的热阻即主要集中在层流层中。15、a代替入/ 8 ta反映对流传热的快慢，其越大，表示对流传热速率越快。不是物性参数16、对流传热解决的中心问题是对流传热系数的求取问题。17、影响对流传热系数a的主要因素：1流体的状态：有相变时对流传热系数比无相变化时大的多；2流体的物理性质：体胀系

11、数av3流体的运动状况：层流、过渡流或湍流；流体对流的状况：自然对流，强制对流；5传热表面的形状、位置及大小：如管、板、管束、管径、管长、管子排列方式、垂直放置或水平 放置等。18、总传热速率方程：选择的传热面积不同，总传热系数的数值也不同。19、恒温传热：在任何时间两种流体的温度皆不变化，这种传热称为稳定的恒温传热。20、变温传热并流：参与换热的两种流体在传热面的两侧分别以相同的方向流动。逆流：参与换热的两种流体在传热面的两侧分别以相对的方向流动。错流：参与换热的两种流体在传热面的两侧彼此呈垂直方向流动。折流：简单折流：一侧流体只沿一个方向流动，而另一侧的流体作折流，使两侧流体间有并流与逆流的交替存在。复杂折流：参与热交换的双方流体均作折流。21、传热的强化1、加大传热面积加大传热面积可以增大传热量，但设备增大，投资和维费也随之增加。可采用翅片或螺旋翅片管