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第8章　蒸发457

8.1　概述457

8.1.1 目的457

8.1.2　过程因素457

8.2　蒸发器设备的类型和操作方式458

8.2.1　蒸发器的一般类型458

8.2.2　蒸发器的操作方式460

8.3　蒸发器中的总传热系数461

8.4　单效蒸发器的计算方法462

8.4.1　蒸发器的热量和质量衡算462

8.4.2　过程变量对蒸发器操作的影响464

8.4.3　溶液的沸点升高465

8.4.4　溶液的焓-浓图466

8.5　多效蒸发器的计算方法468

8.5.1　概述468

8.5.2　多效蒸发器的温度差和处理能力468

8.5.3　多效蒸发器的计算469

8.5.4　三效蒸发器的逐步计算方法470

8.6　蒸发器的冷凝器476

8.6.1　概述476

8.6.2　间壁式冷凝器476

8.6.3　直接接触式冷凝器476

8.7　生物物料的蒸发477

8.7.1　概述及生物物料的性质477

8.7.2　水果汁477

8.7.3　糖溶液478

8.7.4　纸浆废水478

8.8　使用蒸气再压缩的蒸发478

8.8.1　概述478

8.8.2　机械式蒸气再压缩蒸发器478

8.8.3　热动力蒸气再压缩蒸发器479

习题479

参考文献481

第9章　过程物料的干燥483

9.1　干燥简介及干燥方法483

9.1.1　干燥的目的483

9.1.2　干燥的一般方法483

9.2　干燥设备484

9.2.1　厢式干燥器484

9.2.2　真空架式间接干燥器484

9.2.3　连续洞道干燥器484

9.2.4　转筒干燥器485

9.2.5　转鼓式干燥器486

9.2.6　喷雾干燥器486

9.2.7　农作物与谷物的干燥486

9.3　水的蒸气压与湿度487

9.3.1　水的蒸气压487

9.3.2　湿度及湿度图487

9.3.3　绝热饱和温度491

9.3.4　湿球温度492

9.4　物料的平衡含水量493

9.4.1　概述493

9.4.2　无机物及生物物料的平衡含水量的实验数据494

9.4.3　固体中的结合水与非结合水495

9.4.4　物料中的自由含水量和平衡含水量496

9.5　干燥速率曲线496

9.5.1　概述及实验方法496

9.5.2　恒定干燥条件下的干燥速率曲线496

9.5.3　恒速干燥阶段498

9.5.4　降速干燥阶段498

9.5.5　在降速干燥阶段固体中水分的移动499

9.6　恒速干燥阶段的计算方法500

9.6.1　应用实验干燥曲线的方法500

9.6.2　利用预测的恒速阶段传递系数的方法501

9.6.3　过程变量对恒速干燥阶段的影响504

9.7　降速干燥阶段的计算方法504

9.7.1　数值积分的方法504

9.7.2　特殊情况下降速干燥阶段的计算方法506

9.8　热对流、热辐射、热传导组合的恒速干燥阶段传热507

9.8.1　概述507

9.8.2　热对流、热传导、热辐射方程的推导507

9.9 由扩散及毛细管流引起的降速阶段的干燥510

9.9.1　概述510

9.9.2　干燥过程中水分的液相扩散510

9.9.3　干燥过程中水分的毛细管运动512

9.9.4　液相扩散与毛细管流的比较513

9.10　各种类型干燥器的方程514

9.10.1　填充床中的穿流气流干燥514

9.10.2　变化的空气条件下的盘式干燥518

9.10.3　连续干燥器的物料衡算和热量衡算519

9.10.4　连续逆流干燥521

9.11　生物物料的冷冻干燥523

9.11.1　概述523

9.11.2　冷冻干燥方程的推导524

9.12　非定态的热处理过程及生物物料的消毒526

9.12.1　概述526

9.12.2　微生物热死速率的动力学527

9.12.3　消毒的热处理时间的确定528

9.12.4　采用其他设计标准的消毒方法531

9.12.5　巴氏灭菌法531

9.12.6　热处理对食品组分的影响532

习题533

参考文献537

第10章　级式和连续式气液分离过程539

10.1　分离过程的类型和方法539

10.1.1　概述539

10.1.2　分离过程的类型539

10.1.3　过程方法540

10.2　相与相之间的平衡关系540

10.2.1　相律和平衡540

10.2.2　气-液平衡541

10.3　单级和多级平衡接触542

10.3.1　单级平衡接触542

10.3.2　气-液体系的单级平衡接触542

10.3.3　逆流多级接触543

10.3.4　逆流多级接触的解析方程546

10.4　相际质量传递548

10.4.1　概述及平衡关系548

10.4.2　相际质量传递的浓度分布548

10.4.3　用传质系数和界面浓度确定传质速率549

10.4.4　总传质系数和推动力552

10.5　连续增湿过程555

10.5.1　增湿设备概述和类型555

10.5.2　冷却塔的理论和计算556

10.5.3　使用膜传质系数设计热水冷却塔558

10.5.4　使用总传质系数的水冷却塔的设计559

10.5.5　空气流量的最小值561

10.5.6　使用传递单元高度设计水冷却塔561

10.5.7　塔中空气流的温度和湿度562

10.5.8　减湿塔562

10.6　在板式塔和填料塔中的吸收562

10.6.1　吸收的概述562

10.6.2　吸收和蒸馏的设备562

10.6.3　填料塔的压降和液泛565

10.6.4　板式吸收塔的设计569

10.6.5　填料吸收塔的设计570

10.6.6　填料塔中低浓度气体混合物的简化设计方法575

10.6.7　用传递单元法设计填料塔580

10.7　填料塔中高浓度混合物的吸收584

10.8　填料塔中传质系数的计算587

10.8.1　实验确定膜系数587

10.8.2　膜系数的关联式587

10.8.3　计算传质膜系数588

10.9　吸收过程中的热效应和温度变化590

10.9.1　吸收过程中的热效应590

10.9.2　简化的设计方法590

习题592

参考文献595

第11章　汽-液分离过程597

11.1　汽液平衡597

11.1.1　相律和拉乌尔定律597

11.1.2　沸点图和x-y图597

11.2　单级汽液平衡接触599

11.3　简单蒸馏方法600

11.3.1　概述600

11.3.2　汽液系统的相对挥发度600

11.3.3　平衡蒸馏或闪蒸601

11.3.4　简单间歇或微分蒸馏601

11.3.5　简单水蒸气蒸馏603

11.4　带回流的蒸馏和McCabe-Thiele方法604

11.4.1　精馏（带回流的蒸馏）概述604

11.4.2　计算理论级数的McCabe-Thiele方法605

11.4.3　McCabe-Thiele方法的全回流和最小回流比611

11.4.4　用McCabe-Thiele方法计算精馏的特殊情况613

11.5　板式塔和填料塔的精馏和吸收效率618

11.5.1　板效率618

11.5.2　板效率的种类618

11.5.3　板效率之间的关系619

11.5.4　乱堆填料和整砌填料塔的效率620

11.5.5　板式塔和填料塔的效率计算620

11.5.6　液泛速率和板式塔直径622

11.6　使用焓-浓度的方法计算精馏过程623

11.6.1　焓-浓度数据623

11.6.2　精馏塔的精馏段626

11.6.3　精馏塔的提馏段627

11.7　多组分混合物的精馏631

11.7.1　多组分精馏概述631

11.7.2　多组分精馏的平衡数据632

11.7.3　沸点，露点和闪蒸632

11.7.4　多组分精馏的关键组分634

11.7.5　多组分精馏的全回流635

11.7.5　多组分精馏最小回流比的简捷计算方法638

11.7.6　在操作回流比下理论级数的简捷计算方法638

习题640

参考文献646

第12章　液-液和流-固分离过程647

12.1　吸附过程概述647

12.1.1　概述647

12.1.2　吸附剂的物理性质647

12.1.3　吸附剂的平衡关系648

12.2　间歇吸附649

12.3　固定床吸附塔的设计650

12.3.1　概述和浓度波650

12.3.2　浓度的透过曲线651

12.3.3　传质区652

12.3.4　塔的容量和放大设计方法652

12.3.5　计算吸附的基本方法655

12.3.6　过程变量与吸附循环656

12.4　离子交换过程656

12.4.1　概述和离子交换材料656

12.4.2　离子交换中的平衡关系657

12.4.3　平衡关系的使用和相对摩尔选择性系数657

12.4.4　浓度波和透过曲线659

12.4.5　床层的容量和放大设计方法660

12.5　单级液-液萃取过程661

12.5.1　萃取过程概述661

12.5.2　萃取的平衡关系662

12.5.3　单级平衡萃取664

12.6　液-液萃取设备的类型和设计666

12.6.1　概述和设备类型666

12.6.2　混合-澄清萃取器666

12.6.3　喷洒萃取塔666

12.6.4　填料萃取塔667

12.6.5　孔板（筛板）萃取塔671

12.6.6　脉冲填料和脉冲筛板塔671

12.6.7　机械搅拌的萃取塔672

12.7　连续多级逆流萃取673

12.7.1　概述673

12.7.2　连续多级逆流萃取673

12.7.3　不互溶液体的逆流级式萃取676

12.7.4　萃取塔的设计678

12.7.5　用传质系数设计计算填料萃取塔680

12.8　液-固浸取介绍和设备682

12.8.1　浸取过程682

12.8.2　浸取固体的制备683

12.8.3浸取的速率683

12.8.4　浸取设备的种类686

12.9　平衡关系和单级浸取687

12.9.1　浸取的平衡关系687

12.9.2　单级浸取689

12.10　逆流多级浸取690

12.10.1　概述和逆流浸取操作线690

12.10.2　逆流多级浸取的变底流691

12.10.3　恒底流的多级逆流浸取694

12.11　结晶概述和结晶设备694

12.11.1　结晶和晶体的种类694

12.11.2　结晶的平衡溶解度695

12.11.3　结晶的产量和热量衡算、物料衡算696

12.11.4　结晶设备698

12.12　结晶理论699

12.12.1　概述699

12.12.2　成核理论700

12.12.3　晶体成长速率和△L定律700

12.12.4　晶体的颗粒尺寸分布701

12.12.5　混合悬浮-混合产品产出结晶器的模型702

习题706

参考文献710

第13章　膜分离过程713

13.1　概述和膜分离过程的类型713

13.1.1　概述713

13.1.2　膜过程的分类713

13.2　液体渗透膜过程或渗析714

13.2.1　膜过程的串联阻力714

13.2.2　渗析过程716

13.2.3　渗析设备的种类716

13.2.4　人工肾中的血液渗析716

13.3　渗透膜过程717

13.3.1　膜过程中的串联阻力717

13.3.2　分离气体的膜的种类与渗透度718

13.3.3　气体渗透膜过程设备的种类719

13.3.4　气体渗透流动类型的概述720

13.4　气体膜分离的完全混合模型721

13.4.1　使用的基本方程721

13.4.2　完全混合情况设计的方程解723

13.4.3　排出流的最小浓度725

13.5　多组分混合物的完全混合模型726

13.5.1　方程的导出726

13.5.2　多组分混合物的迭代求解过程727

13.6　气体膜分离器的错流模型729

13.6.1　基本方程的导出729

13.6.2　错流膜分离器设计的程序730

13.7　气体膜分离逆流流动和并流流动模型的方程推导733

13.7.1　膜中的浓度梯度733

13.7.2　稠相对称膜逆流流动模型的方程推导733

13.7.3　稠相对称膜逆流流动模型的解736

13.7.4　不对称膜逆流流动模型的方程推导736

13.7.5　不对称膜并流流动模型的方程推导737

13.7.6　过程变量对气体分离的影响738

13.8　不对称膜有限差分数值方法的推导740

13.8.1　逆流流动740

13.8.2　简捷数值计算741

13.8.3　有限差分数值计算机程序的使用746

13.8.4　压力降对渗透的影响的计算749

13.9　反渗透膜过程750

13.9.1　概述750

13.9.2　反渗透的通量方程751

13.10　反渗透的应用、设备和模型754

13.10.1　操作变量的影响754

13.10.2　反渗透扩散模型中的浓差极化755

13.10.3　反渗透的渗透度常数756

13.10.4　反渗透设备的类型756

13.10.5　反渗透的完全混合模型756

13.11　超滤膜分离过程757

13.11.1　概述757

13.11.2　超滤设备的类型758

13.11.3　超滤的通量方程758

13.11.4　超滤中过程变量的影响760

13.12　微滤膜分离过程760

13.12.1　概述760

13.12.2　微滤的模型761

习题762

参考文献765

第14章　物理-力学的分离过程767

14.1　物理-力学分离过程的概述和分类767

14.1.1　概述767

14.1.2　物理-力学分离过程的分类767

14.2　液-固分离中的过滤768

14.2.1　概述768

14.2.2　过滤设备的类型768

14.2.3　过滤介质和助滤剂771

14.2.4　过滤的基本理论771

14.2.5　恒压过滤的过滤方程774

14.2.6　恒速过滤的过滤方程778

14.3　流体与固体分离中的沉降与沉积779

14.3.1　概述779

14.3.2　颗粒通过流体运动的理论779

14.3.3　干扰沉降783

14.3.4 自由沉降的壁效应784

14.3.5　分级中的微分沉降和固体分离784

14.3.6　沉积和增稠787

14.3.7　沉降和沉积的设备788

14.4　离心分离过程790

14.4.1　概述790

14.4.2　离心分离中力的展开791

14.4.3　离心机中沉降的速率方程793

14.4.4　沉积的离心设备797

14.4.5　离心过滤798

14.4.6　气-固旋风分离器799

14.5　机械粉碎800

14.5.1　概述800

14.5.2　颗粒粒度的测量801

14.5.3　粉碎所需要的能量和功率801

14.5.4　粉碎设备803

习题805

参考文献808

附录1　基本常数和换算因子810

附录2　水的物理性质814

附录3　无机的和有机的化合物的物理性质823

附录4　食品和生物材料的物理性质842

附录5　管子、管道和筛子的性质844

符号说明847

索引854

作者简介875