质量守恒、能量守恒、相平衡关系和过程速率

在研究单元操作的过程中,往往涉及到质量守恒、能量守恒、相平衡关系和过程速率这四个概念。

依据质量守恒定律可以进行物料衡算:进入的物料量必须等于排出的物料量与改过程的积累量之和。如果在该过程中积累量为0,则称该过程为稳定过程,反之称为不稳定过程。

依据能量守恒可以进行能量衡算:对于连续、稳定的操作过程而言,输入系统的总能量必须等于输出系统的总能量。输入系统的总能量包括输入物料带进系统的能量以及外界传入系统的热量,输出系统的总能量包括物料带走的能量以及系统对外界做的功。

相平衡关系:当不平衡的两相接触时,相与相之间会发生物质交换,这种物质交换会持续到各相的性质不再变化为止,这些性质有温度、压力和组成等。达到这种状态时,我们认为处于相平衡状态,因为平衡状态是传质过程的极限,所以表示相状态的函数可以用来判断传质过程进行的方向和限度。也就是说可以通过状态函数判断系统是否处于平衡状态。

过程速率:任何体系,不是处于平衡状态,就是处于趋向平衡的状态。以多大的速率趋于平衡取决于体系的不平衡程度以及影响转变过程的因素。体系的不平衡程度称为过程的推动力,其它影响因素称为过程阻力。

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