化工学习

热传导（conduction）依靠分子振动，发生于固体或静止流体层；对流传热（convection）依靠流体宏观流动；热辐射（radiation）不需要介质，遵循四次方定律。

λ 为导热系数（thermal conductivity），金属可达数十到数百 W/(m·K)，保温材料 < 0.1。多层壁用热阻串联：Σ(b/λA)，与电路欧姆定律完全类比。

K 为总传热系数，由两侧对流传热系数、壁面导热与污垢热阻共同决定——污垢热阻（fouling）常成为主导，工程上换热器要留 15%–25% 的面积裕度。

换热器两端温差不等时取对数平均。逆流（counter-current）比并流（co-current）的平均温差大、传热更充分，且冷流体出口温度可高于热流体出口温度。

列管式（shell-and-tube）最经典，可承受高压大流量；板式（plate）传热系数高、易拆洗；螺旋板式适合含颗粒物料。强化传热三途径：提高 K、增大 A、加大 Δt_m。

理想溶液服从拉乌尔定律（Raoult's law）：p_A = p_A^o·x_A。挥发度差异是蒸馏分离的根源：易挥发组分（more volatile component）在气相中富集。

α = 1 时气液两相组成相同、无法分离；α 离 1 越远越易分离。α < 1.05 的体系（如丁烯异构体）蒸馏在经济上几乎不可行。

F/D/W 为进料、馏出液、釜液流量。注意"清晰分割"（xD 近 1、xW 近 0）只是理想假设。

理论板指离开该板的气液两相达到平衡的理想塔板。回流比 R = L/D 是精馏的"灵魂参数"：全回流时理论板数最少（芬斯克方程），R 增大操作线远离平衡线、板数减少但能耗上升，实际在最小回流比 R_min 的 1.2–2 倍间取经济最优。

进料热状态 q（过冷液体到过热蒸气）决定 q 线位置。塔设备分板式塔（tray column：泡罩、筛板、浮阀）与填料塔（packed column），前者适合大直径、抗堵塞，后者压降低、效率高。

气液平衡是吸收的极限：液相浓度低于平衡浓度才能继续吸收。工业吸收剂的要求：溶解度大、选择性高、蒸气压低、易再生、腐蚀性小。

双膜理论（two-film theory）把传质阻力集中在气液两侧的膜内。易溶气体（如 NH₃-水）为气膜控制——增大气速有效；难溶气体（如 CO₂-水）为液膜控制——增大喷淋量有效。

填料（拉西环、鲍尔环、规整填料）提供气液接触表面；液体靠分布器均匀喷淋，气体逆流而上。关键水力学指标是液泛气速（flooding velocity），实际操作气速取液泛气速的 0.6–0.8 倍。

填料层高度 = 传质单元高度 HTU（设备性能）× 传质单元数 NTU（分离任务难度）。解吸（stripping）是吸收的逆过程，常用于溶剂再生。

湿度 H（humidity ratio）、相对湿度 φ、干球/湿球温度（dry/wet bulb temperature）、焓 I 与露点（dew point）。湿球温度是绝热饱和过程的渐近温度，干燥速率计算的核心参数。

恒速阶段（constant-rate period）由表面汽化控制，速率取决于外部空气条件；降速阶段（falling-rate period）由内部水分迁移控制，提高气温效果有限。转折点为临界含水量（critical moisture content），物料只能干燥到平衡含水量（equilibrium moisture content）为止。

气流干燥器（pneumatic）适合粉状、耐高温物料；流化床（fluidized bed）传热强、停留时间可调；喷雾干燥（spray drying）直接从溶液/悬浮液一步到粉体，广泛用于奶粉、染料、催化剂制备。

浓缩溶液的操作。多效蒸发（multi-effect evaporation）用前一效的二次蒸汽加热后一效，显著降低蒸汽消耗；温差损失（沸点升高）限制效数，一般 2–4 效。

利用溶质在互不相溶液体间分配的不同实现分离，适用于热敏、沸点接近体系。三角形相图（ternary diagram）中的联结线（tie line）是计算的理论基础。

过饱和度（supersaturation）是结晶的驱动力：过饱和曲线与溶解度曲线之间的"介稳区"是工业操作的黄金区域。晶核生成与晶体生长的竞争决定粒度分布。

反渗透（RO）、超滤（UF）、纳滤（NF）、电渗析（ED）按截留分子量分级驱动，无相变、低能耗，是水处理与原料药纯化的主流技术。