1-5介质分界面解析
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2.5 静电场基本方程 分界面上的衔接条件2.5.1 静电场的基本方程总结静电场环量特性及闭合面通量特性,得到了反映静电场基本特性的方程⎰=⋅l 0d l E (2.5.1) ⎰=⋅S q S D d (2.5.2)0=⨯∇E (2.5.3) ρ=⋅∇D (2.5.4)称之为静电场的基本方程,方程(2.5.1)和(2.5.2)是基本方程的积分形式,它们从整体上以表明静电场的无旋性(守恒性)和静电场的有散性(有源性)这两个基本特征。
方程(2.5.3)和(2.5.4)是以上两基本方程对应的微分形式,它们更为直接地描述静电场的无旋性和有散性的分布特性。
基本方程的微分形式显得更为重要。
一方面,可以从散度和旋度角度描述静电场中各点场与源的关系;另一方面,在计算上反映静电场域空间各点场与源的变化情况。
从计算角度看:基本方程的积分形式适用于大范围的分析计算,它们在静电场的任何区域都成立;而微分形式适合于在同种介质中求解场量(指E 、D 、φ)的分布,在不同介质分界面上它不成立。
由唯一性定理可知,散度和旋度再加上边界条件共同唯一地确定静电场,这边界条件还需要基本方程的积分来推求。
研究介质极化的影响,有D = ε0E + P (2.5.5a )D = ε E(2.5.5b )方程(2.5.5a )和(2.5.5b )是联系D 、E 的媒质的构成方程,它们不是基本方程,但其重要性是不言而喻的。
(2.5.5a )对任何介质均成立,方程(2.5.5b )只适用于各向同性线性介质。
2.5.2 介质分界面上的衔接条件在不同介质的分界面上,可能存在极化电荷和自由电荷,它们使场量的大小和方向都可能发生突变,导致了在不同介质的分界面上D 、E 不连续。
在此处,静电场基本方程的微分形式不再适用,我们从基本方程的积分形式出发,导出介质的分界面衔接条件的出发点。
分界面两侧为各向同性线性介质,介电系数分别为ε1和ε2,同时还需要规定分界面正法线方向:由介质1指向介质2,有n e 。
第五章 吸 收§5.1 概述气体吸收是典型的扩散传质过程。
气相(吸附质):由可溶于吸收剂的气体组分和吸收操作系统包括两个相:不溶或难溶于吸收剂的惰性组分组成。
液相:液体吸收剂。
对吸收操作的吸收率、吸收条件、吸收设备类型的选择都起决定性的作用。
吸收过程:利用混合气中各组分在吸收剂中有不同溶解度的特点,选择合宜的吸收剂对混合气中的组分进行选择性的吸收,以达到从混合气中分离出纯的组分,或得到指定浓度的溶液或使气体净制的目的。
吸收的应用:(1)制取成品:如用NaOH溶液吸收Cl2制取NaClO3,用水吸收氯化氢以制取盐酸,用硫酸(98.3%)吸收三氧化硫以制取浓硫酸等。
(2)从气体中回收有用的组分和分离气体混合物:如用水吸收氯磺酸生产尾气回收HCl,用油吸收石油裂解气中C2以上组分,使之与氢和甲烷分离;由乙烯直接氧化来制环氧乙烷时用水吸收反应后气体中的环氧乙烷等。
(3)吸收气体中的有害物质以净化气体:如用水吸收AC发泡剂缩合工段和氯化工段的尾气以除去HCl气体;合成氨工业中用铜氨液吸收除去原料气体中的一氧化碳等。
(4)作为生产的辅助环节:如氨碱法生产中用饱和盐水吸收氨以制备原料氨盐水等。
(5)作为环境保护和职业保健的重要手段:如硫酸厂用吸收除去废气中二氧化硫;过磷酸钙厂用吸收除去废气中含氟气体等。
在净化这类废气时有时还可以回收有用的副产品。
1 吸收的类型吸收包括两种类型。
(1)物理吸收:吸收质只是简单地从气相溶入液相,吸收质与吸收剂间没有显著的化学反应或只有微弱的化学反应,条件稍有改变,解吸即可发生。
例如用吸收油吸收焦炉气中的苯,用水吸收氯化氢、二氧化碳或氨等。
特点:①是一个物理化学过程,吸收的极限取决于当时条件下吸收质在吸收剂中的溶解度,吸收速率主要取决于吸收质从气相主体传递进入液相主体的扩散速率。
②是可逆的,热效应一般较小。
③加压有利于吸收,减压则有利于解吸;降低温度可以有限度地增大吸收质的溶解度,提高吸收速率,但温度过低,吸收质分子的扩散速率减慢,有可能减慢吸收速率。