在研究單元操作的過程中,往往涉及到質量守恒、能量守恒、相平衡關系和過程速率這四個概念。
依據質量守恒定律可以進行物料衡算:進入的物料量必須等于排出的物料量與改過程的積累量之和。如果在該過程中積累量為0,則稱該過程為穩(wěn)定過程,反之稱為不穩(wěn)定過程。
依據能量守恒可以進行能量衡算:對于連續(xù)、穩(wěn)定的操作過程而言,輸入系統(tǒng)的總能量必須等于輸出系統(tǒng)的總能量。輸入系統(tǒng)的總能量包括輸入物料帶進系統(tǒng)的能量以及外界傳入系統(tǒng)的熱量,輸出系統(tǒng)的總能量包括物料帶走的能量以及系統(tǒng)對外界做的功。
相平衡關系:當不平衡的兩相接觸時,相與相之間會發(fā)生物質交換,這種物質交換會持續(xù)到各相的性質不再變化為止,這些性質有溫度、壓力和組成等。達到這種狀態(tài)時,我們認為處于相平衡狀態(tài),因為平衡狀態(tài)是傳質過程的極限,所以表示相狀態(tài)的函數可以用來判斷傳質過程進行的方向和限度。也就是說可以通過狀態(tài)函數判斷系統(tǒng)是否處于平衡狀態(tài)。
過程速率:任何體系,不是處于平衡狀態(tài),就是處于趨向平衡的狀態(tài)。以多大的速率趨于平衡取決于體系的不平衡程度以及影響轉變過程的因素。體系的不平衡程度稱為過程的推動力,其它影響因素稱為過程阻力。
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