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化学工程中的共性规律和方法可分为理想化方法、物料衡算、能量衡算、因次分析法、分类研究法、图解法、边界层理论、操作极限、对数平均值等。
理想化方法是数学建模中常用的方法,是从观察和经验中通过想象和逻辑思维,把对象简化为理想状态,以揭示对象的本质规律。理想化模型主要有理想流体、理论塔板、平推流反应器、全混流反应器等。
物料衡算的基础是质量守恒定律。运用物料衡算推导出的公式主要有:流体流动连续性方程,填料吸收塔操作线方程,总吸收速率方程,精馏塔全塔物料衡算,精馏塔精馏段操作线方程,提馏段操作线方程,间歇釜、平推流、全混流和多釜串联反应器的基本方程,外扩散效率因子的计算公式,内扩散效率因子的计算公式,全混流反应器停留时间分布函数的表达式,多釜串联流动模型公式,轴向扩散流动模型公式,等等。 运用能量衡算推导的公式主要有:伯努利方程,多层平面壁的热传导方程,热交换总传热方程,精馏过程热量衡算,等等。 因次分析法是根据因次分析和实验方法得到无因次数群间的关联式,属于半理论半经验的方法。通过将变量组合成无因次数群,可减少自变量的个数,从而大幅度减少实验次数,是解决难以进行数学描述的复杂问题的一种有效方法。主要应用有湍流流动阻力的关联式、传热膜系数的关联式、传质系数的关联式等。图解法具有简明直观的特点,其应用主要有:(1)传质单元数的求取,其依据是定积分的几何意义,适用于各种气液平衡关系。(2)理论塔板数的求取,对理想溶液和非理想溶液均适用。(3)间歇釜、平推流、全混流、多釜串联反应器反应时间(或空间时间)的求取。(4)多釜串联反应器所需釜数的求取。
摘自化学工业出版社《化学工程漫谈》
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GMT+8, 2024-9-27 09:07
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