耦合技术与萃取过程强化(第二版)
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2.2 “场”“流”分析

单元操作或单元过程的共性本质、原理和相互影响规律的研究工作一直在深入开展。

透过单元操作的表象,可以发现所有这些操作都归于流体流动、传热与传质三种现象。换句话说,单元操作中所涉及的内容可以分解为“动量传递”、“热量传递”和“质量传递”三种传递过程,或者是其中二者或三者的结合。单元操作的特性服从于这三种传递的基本规律。“传递过程原理”的发展使化学工程由单元操作研究阶段跨入了“三传”的研究阶段,使化工过程的研究更加深入、更加严谨、更加趋于机理性。随着化学工业及其相关领域的科学研究的深入开展,对反应过程的研究也已经不能停留在对单元过程的阐述上。工业生产中的化学反应过程不可避免地伴随着“三传”一起进行,多种物理过程和化学过程交织在一起,情况错综复杂,必须综合运用化学热力学、化学动力学、传递过程原理的理论和成果,共同进行研究分析。同时,反应过程的开发及反应器的放大设计孕育了“化学反应工程”的诞生。20世纪50年代以后,化学工程的“三传一反”的内涵开始建立和完善起来。

对于单元操作或单元过程的共性本质、原理和相互影响规律的研究中,“场”“流”分析的观点是值得重视的。20世纪60年代后期,Giddings教授从“场流分级”的分离过程的分析出发,试图以“场”“流”分析的观点,对丰富多样的分离过程进行同一性归纳,希望能得到一些普遍性的结论[2]。20世纪90年代,袁乃驹教授等[3]拓展了“流”和“场”的概念,并将其应用于描述和分析分离过程和反应过程,提出设计新的过程的“思路”。