【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，這些步驟的原理與被操作的物料以及該特殊體系的其他特征無(wú)關(guān)。在設(shè)計(jì)一個(gè)過(guò)程中，如果（研究）步驟得到認(rèn)可，那么所用每一步驟可以分別進(jìn)行研究。有些步驟為化學(xué)反應(yīng)，而其他步驟為物理變化?；瘜W(xué)工程的可變通性（versatility）源于將一復(fù)雜過(guò)程的分解為單個(gè)的物理步驟（叫做單元操作）和化學(xué)反應(yīng)的實(shí)踐?；瘜W(xué)工程中單元操作的概念基于這種哲學(xué)觀點(diǎn)：各種不同順序的步驟可以減少為簡(jiǎn)單的操作或反應(yīng)。不管所處理的物料如何，這些簡(jiǎn)單的操作或反應(yīng)基本原理（fundamentals）是相同的。這一原理，在美國(guó)化學(xué)工業(yè)發(fā)展期間先驅(qū)者來(lái)說(shuō)是明顯的， 于1915 年明確提出：任何化學(xué)過(guò)程，不管所進(jìn)行的規(guī)模如何，均可分解為（be resolvedinto）一系列的相同的單元操作，如：粉碎、混合、加熱、烘烤、吸收、壓縮、沉淀、結(jié)晶、過(guò)濾、溶解、電解等等。這些基本單元操作（的數(shù)目）為數(shù)不多，任何特殊的過(guò)程中包含其中的幾種。化學(xué)工程的復(fù)雜性來(lái)自于條件（溫度、壓力等等）的多樣性，在這些條件下，單元操作以不同的過(guò)程進(jìn)行，同時(shí)其復(fù)雜性來(lái)自于限制條件，如由反應(yīng)物質(zhì)的物化特征所規(guī)定的結(jié)構(gòu)材料和設(shè)備的設(shè)計(jì)。最初列出的單元操作，引用的是上述的十二種操作，不是所有的操作都可視為單元操作。從那時(shí)起，確定了其他單元操作，過(guò)去確定的速度適中，但是近來(lái)速度加快。流體流動(dòng)、傳熱、蒸餾、潤(rùn)濕、氣體吸收、沉降、分粒、攪拌以及離心得到了認(rèn)可。近年來(lái)，對(duì)新技術(shù)的不斷理解以及古老但很少使用的分離技術(shù)的采用，引起了分離、處理操作或生產(chǎn)過(guò)程步驟上的數(shù)量不斷增加，在多種操作中，這些操作步驟在使用時(shí)不要大的改變。這就是“單元操作”這個(gè)術(shù)語(yǔ)的基礎(chǔ)，此基礎(chǔ)為我們提供了一系列的技術(shù)。（1）流體流動(dòng)流體流動(dòng)所涉及到的是確定任何流體的從一位置到另一位置的流動(dòng)或輸送的原理。（2）傳熱該單元操作涉及到（deal with）原理為：支配熱量和能量從一位置到另一位置的積累和傳遞。（3）蒸發(fā)這是傳熱中的一種特例，涉及到的是在溶液中揮發(fā)性溶劑從不揮發(fā)性的溶質(zhì)（如鹽或其他任何物質(zhì)）的揮發(fā)。（4）干燥在該操作中，揮發(fā)性的液體（通常是水）從固體物質(zhì)中除去。（5）蒸餾蒸餾是這樣一個(gè)操作：因?yàn)橐后w混合物的蒸汽壓強(qiáng)的差別，利用沸騰可將其中的各組分加以分離。（6）吸收在該操作中，一種氣流經(jīng)過(guò)一種液體處理后，其中一種組分得以除去。（7）膜分離該操作涉及到液體或氣體中的一種溶質(zhì)通過(guò)半透膜向另一種流中的擴(kuò)散（8）液液萃取在該操作中，（液體）溶液中的一種溶質(zhì)通過(guò)與該溶液相對(duì)不互溶的另一種液體溶劑相接觸而加以分離。（9）液固浸取在該操作所涉及的是，用一種液體處理一種細(xì)小可分固體，該液體能溶解這種固體，從而除去該固體中所含的溶質(zhì)。（10）結(jié)晶結(jié)晶涉及到的是，通過(guò)沉降方法將溶液中的溶質(zhì)（如一種鹽）從該溶液中加以分離。（11）機(jī)械物理分離這些分離方法包括，利用物理方法分離固體、液體、或氣體。這些物理方法，如過(guò)濾、沉降、粒分，通常歸為分離單元操作。許多單元操作有著相同的基本原理、基本原則或機(jī)理。例如，擴(kuò)散機(jī)理或質(zhì)量傳遞發(fā)生于干燥、吸收、蒸餾和結(jié)晶中，傳熱存在于干燥、蒸餾、蒸發(fā)等等。因?yàn)閱卧僮魇枪こ虒W(xué)的一個(gè)分支，所以它們同時(shí)建立在科學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上。在設(shè)計(jì)那些能夠制造、能組合、能操作、能維修的設(shè)備時(shí)，必須要將理論和實(shí)踐結(jié)合起來(lái)。下面四個(gè)概念是基本的（basic），形成了所有操作的計(jì)算的基礎(chǔ)。物料衡算如果物質(zhì)既沒(méi)有被創(chuàng)造又沒(méi)有被消滅，除了在操作中物質(zhì)停留和積累以外，那么進(jìn)入某一操作的所有物料的總質(zhì)量與離開(kāi)該操作的所有物料的總質(zhì)量相等。應(yīng)用該原理，可以計(jì)算出化學(xué)反應(yīng)的收率或工程操作的得率。在連續(xù)操作中，操作中通常沒(méi)有物料的積累，物料平衡簡(jiǎn)單地由所有的進(jìn)入的物料和所有的離開(kāi)的物料組成，這種方式與會(huì)計(jì)所用方法相同。結(jié)果必須要達(dá)到平衡。只要（as long as）該反應(yīng)是化學(xué)反應(yīng)，而且不消滅或創(chuàng)造原子，那么將原子作為物料平衡的基礎(chǔ)是正確的，而且常常非常方便。可以整個(gè)工廠或某一單元的任何一部分進(jìn)行物料衡算，這取決于所研究的問(wèn)題。能量恒算相似地，要確定操作一操作所需的能量或維持所需的操作條件時(shí)，可以對(duì)任何工廠或單元操作進(jìn)行能量衡算。該原理與物料衡算同樣重要，使用方式相同。重要的是記住，盡管能量可能會(huì)轉(zhuǎn)換為另一種等量形式，但是要把各種形式的所有的能量包括在內(nèi)。理想接觸（平衡級(jí)模型）無(wú)論（whenever）所處理的物料在具體條件（如溫度、壓強(qiáng)、化學(xué)組成或電勢(shì)條件）下接觸時(shí)間長(zhǎng)短如何，這些物料都有接近一定的平衡條件的趨勢(shì)，該平衡由具體的條件確定。在多數(shù)情況下，達(dá)到平衡條件的速率如此之快或所需時(shí)間足夠長(zhǎng)，以致每一次接觸都達(dá)到了平衡條件。這樣的接觸可視為一種平衡或一種平衡接觸。理想接觸數(shù)目的計(jì)算是理解這些單元操作時(shí)所需的重要的步驟，這些單元操作涉及到物料從一相到另一相的傳遞，如浸取、萃取、吸收和溶解。操作速率（傳遞速率模型）在大多數(shù)操作中，要么是因?yàn)闀r(shí)間不夠，要么是因?yàn)椴恍枰胶?，因此達(dá)不到平衡，只要一達(dá)到平衡，就不會(huì)發(fā)生進(jìn)一步變化，該過(guò)程就會(huì)停止，但是工程師們必須要使該過(guò)程繼續(xù)進(jìn)行。由于這種原因，速率操作，例如能量傳遞速率、質(zhì)量傳遞速率以及化學(xué)反應(yīng)速率，是極其重要而有趣的。在所有的情況中，速率和方向決定于位能的差異或驅(qū)動(dòng)力。速率通?？杀硎緸?，與除以阻力的壓降成正比。這種原理在電能中應(yīng)用，與用于穩(wěn)定或直流電流的歐姆定律相似。用這種簡(jiǎn)單的概念解決傳熱或傳質(zhì)中的速率問(wèn)題時(shí)，主要的困難是對(duì)阻力的估計(jì)，阻力一般是通過(guò)不同條件下許多傳遞速率的確定式（determination）的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式加以計(jì)算。速率直接地決定于壓降，間接地決定于阻力的這種基本概念，可以運(yùn)用到任一速率操作，盡管對(duì)于特殊情況的速率可以不同的方式用特殊的系數(shù)來(lái)表達(dá)。第三篇：化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)Unit 12Unit 12 what do we mean by transportphenomena ?Transport phenomena is the collective name given to the systematic and integrated study of three classical areas of engineering science :(i)energy or heat transport ,(ii)mass transport or diffusion ,and(iii)momentum transport or fluid ：能量或熱量傳遞，質(zhì)量傳遞或擴(kuò)散，以及動(dòng)量傳遞或流體力學(xué)。Ofcourse , heat and mass transport occur frequently in fluids , and for this reason some engineering educators prefer to includes these processes in their treatment of fluid ，熱量和質(zhì)量傳遞在流體中經(jīng)常發(fā)生，正因如此一些工程教育家喜歡把這些過(guò)程包含在流體力學(xué)的范疇內(nèi)。Since transport phenomena also includes heat conduction and diffusion in solids , however , the subjectis actually ofwider scope than fluid ，因此，傳遞現(xiàn)象實(shí)際上比流體力學(xué)的領(lǐng)域更廣。It is also distinguished from fluid mechanics in that the study of transport phenomena make use of the similarities between the equations used to describe the processes of heat,mass,and momentum ，傳質(zhì)，動(dòng)量傳遞過(guò)程的方程間的相似性，這也區(qū)別于流體力學(xué)。These analogies,as they are usually called, can often be related to similarities in the physical mechanisms whereby the transport takes (通常被這么叫)常?？梢耘c傳遞現(xiàn)象發(fā)生的物理機(jī)制間的相似性關(guān)聯(lián)起來(lái)。As a consequence,an understanding of one transport process can readily lead to an understanding of other ，一個(gè)傳遞過(guò)程的理解能夠容易促使其他過(guò)程的理解。Moreover,ifthe differential equations and boundary conditions are the same,a solution need be obtained for only one of the processes since by changing the nomenclature that solution can be used to obtain the solution for any other transport ，如果微分方程和邊界條件是一樣的，只需獲得一個(gè)傳遞過(guò)程的解決方案即可，因?yàn)橥ㄟ^(guò)改變名稱(chēng)就可以用來(lái)獲得其他任何傳遞過(guò)程的解決方案。It must be emphasized , however, that while there are similarities between the transport processes, there are also important differences , especially between the transport of momentum(a vector)and that of heat or mass(scalars).必須強(qiáng)調(diào),雖然有相似之處,也有傳遞過(guò)程之間的差異,尤其重要的是運(yùn)輸動(dòng)量(矢量)和熱或質(zhì)量(標(biāo)量).Nevertheless , a systematic study of the similarities between the transport processes makes it easier to identify and understand the differences between ,系統(tǒng)地研究了相似性傳遞過(guò)程之間的相似性,使它更容易識(shí)別和理解它們之間的差別。1．How We Approach the Subject怎么研究傳遞過(guò)程？In order to demonstrate the analogies between the transport processes , we will study each of the process in parallelinstead of studying momentum transport first , then energy transport , and finally mass ，我們將同時(shí)研究每一種傳遞過(guò)程——取代先研究動(dòng)量傳遞，再傳熱，最后傳質(zhì)的方法。Besides promoting understanding , there is another pedagogical reason for not using the serial approach that is used in other textbooks : of the three processes, the concepts and equations involved in the study of momentum transport are the most difficult for the beginner to understand and to ，對(duì)于不使用在其他教科書(shū)里用到的順序法還有另一個(gè)教學(xué)的原因：在三個(gè)過(guò)程中，包含在動(dòng)量傳遞研究中的概念和方程對(duì)初學(xué)者來(lái)說(shuō)是最難以理解并使用。Because it is impossible to cover heat and mass transport thoroughly without prior knowledge of momentum transport ,one is forced under the serial approach to take up the most difficult subject(momentum transport)，在順序法的情況下他就被迫先研究最難的課程即動(dòng)量傳遞。On the other hand ,if the subjects are studied in parallel , momentum transport bees more understandable by reference to the familiar subject of heat ，如果課程同時(shí)被研究，通過(guò)參照有關(guān)傳熱的熟悉課程動(dòng)量傳遞就變得更好理解。Furthermore ,the parallel treatment makes it possible to study the simpler the physical processes that are occurring rather than the mathematical procedures and ，平行研究法可以先研究較為簡(jiǎn)單的概念，再深入到較難和較抽象的概念。我們可以先強(qiáng)調(diào)所發(fā)生的物理過(guò)程而不是數(shù)學(xué)性步驟和描述。For example，we will study onedimensional transport phenomena first because equations instead of partial requiring vector notation and we can often use ordinary differential equations instead of partial differential equations ,which are harder to ，我們將先研究一維傳遞現(xiàn)象，因?yàn)樗诓灰笫噶繕?biāo)注下就可以被解決，并且我們常常可以使用普通的