مطالب این کتاب با هدف پاسخگوئی پرسشهای دانشجویان مهندسی شیمی در خصوص مفاهیم اولیه انتقال جرم و کاربردآن در واحدهای عملیاتی انتقال جرم باشد. این کتاب می تواند مورد استفاده دانشجویان در مقطع تحصیلات تکمیلی و دانشجویان علاقمنمد در مقطع کارشناسی و علاقمندان به المپیادهای دانشجویی قرار گیرد.

فصل 1 – مقدمه‌اي بر عمليات انتقال جرم

1-1 عمليات جداسازي در مهندسي شيمي 1

1-2 تقسيم بندي عمليات انتقال جرم 2

تماس مستقيم دو فاز غيرقابل امتزاج 2

تماس مستقيم دو فاز قابل امتزاج 5

تماس غير مستقيم دو فاز كه توسط غشاء از يكديگر جدا شده‌اند 6

1-3 جداسازي مستقيم و غيرمستقيم 7

1-4 عمليات پايدار و ناپايدار 8

1-5 عمليات يك مرحله‌اي، چند مرحله‌اي و راندمان يك مرحله 8

1-6 دستگاههاي عملياتي مرحله‌اي و ديفرانسيلي 9

1-7 اصول طراحي يك واحد عملياتي 10

سؤالات 12

فصل 2 – نفوذ مولكولي در سيالات – ضرايب نفوذ در گازها و مايعات

2-1 انتقال جرم در اثر نفوذ مولكولي 15

نفوذ مولكولي چگونه صورت مي‌گيرد؟ 15

اثر دما و فشار بر سرعت نفوذ 17

قانون اول فيك 17

قانون اول فيك با استفاده از مفهوم سرعت نفوذ 18

شكلهاي مختلف قانون اول فيك 22

انتقال جرم در اثر نفوذ مولكولي و حركت توده‌اي 23

2-2 ضرايب نفوذ در گازها 26

ضرايب نفوذ در مخلوط دو جزئي 26

ضرايب نفوذ در گازها با استفاده از روابط تئوري – تجربي 26

ضرايب نفوذ در گازها – مقادير تجربي 37

اثر دما و فشار بر ضرايب نفوذ در گازها 38

اثر فشار بالا 40

ضريب نفوذ در مخلوط چند جزئي‌ها 41

2-3 ضرايب نفوذ در مايعات 44

ضرايب نفوذ در مخلوط دو جزئي 44

ضرايب نفوذ در مايعات غيرالكتروليت و رقيق 44

ضرايب نفوذ در مايعات – مقادير تجربي 50

اثر دما و فشار بر ضرايب نفوذ در مايعات 51

ضرايب نفوذ در مايعات غيرالكتروليت و غليظ 51

   ضرايب نفوذ در مخلوط چند جزئي مايعات – غيرالكتروليت و رقيق 54

سؤالات و مسائل 58

ضميمه61

فصل 3 – انتقال جرم در شرايط يكنواخت (سيال ساكن، موضعي از 

جريان آرام – جامدات)

3-1 رابطه كلي انتقال جرم در اثر نفوذ مولكولي و حركت توده‌اي – شرايط يكنواخت 65 

همسو و غيرهمسو بودن نفوذ مولكولي و حركت توده‌اي 71

3-2 انتقال جرم در اثر نفوذ مولكولي و حركت توده‌اي در يك لايه گازي 72

رابطه كلي انتقال جرم براي يك لايه گازي 72

حالت خاص 1- انتقال جرم مساوي و متقابل  Aو B 73

حالت خاص 2- انتقال جرم A از ميان B ساكن 76

حالات خاص ديگر 82

انتقال جرم در مخلوط‌هاي چند جزئي گازها در شرايط يكنواخت 83

3-3 انتقال جرم در اثر نفوذ مولكولي و حركت توده‌اي در يك لايه مايع 86

رابطه كلي انتقال جرم براي يك لاية مايع 86

حالت خاص 1- انتقال جرم مساوي و متقابل  Aو B 87

حالت خاص 2- انتقال جرم A  از ميان B ساكن 88

حالات خاص ديگر 92

3-4 توزيع غلظت در لايه انتقال جرم 95

3-5 انتقال جرم در خارج كره 99

چرا بررسي كره اهميت دارد؟ 99

انتقال جرم در خارج كره صلب در شرايط يكنواخت 100

3-6 نفوذ و انتقال جرم خارج استوانه در شرايط يكنواخت 105

3-7 نفوذ در جامدات در شرايط يكنواخت 108

3-8 انتقال جرم به همراه واكنش شيميايي هتروژني (شرايط يكنواخت، سيال ساكن يا موضعي از جريان آرام) 109

3-9 انتقال جرم به همراه واكنش شيميايي هموژن در سيال ساكن يا موضعي از جريان آرام 114

3-10 جذب گاز در يك ظرف مجهز به بهم زن به همراه واكنش شيميايي 116

3-11 تشابه پديده‌هاي جرم، حرارت و ممنتوم در جريان آرام 117

سؤالات و مسائل 122

فصل 4 – نفوذ و انتقال جرم در شرايط غيريكنواخت

4-1 مقدمه 135

4-2 انتقال جرم درون كره در حالت غيريكنواخت (كره جامد، كره مايع يا حباب كروي صلب) 136

وجود مقاومت در فاز مداوم اطراف كره 141

4-3 انتقال جرم در استوانة جامد در حالت غيريكنواخت 143

4-4 انتقال جرم درون تيغة جامد در حالت غيريكنواخت 144

بررسي انتقال جرم در تيغة جامد با فرض صادق بودن تئوري نفوذ عمقي 147

4-5 انتقال جرم در قطعه جامد، در چند بعد در حالت غيريكنواخت 150

ضريب نفوذ موثر152

4-6 نگاه اجمالي به انتقال جرم درون حباب كروي و قطره كروي غيرصلب 156

مسائل 159

ضمائم 161

فصل 5 – ضرايب انتقال جرم

5-1 مقدمه 183

5-2 انتقال جرم در يك فاز 184

تعريف ضريب انتقال جرم F 184

تعريف ضريب انتقال جرم k 185

رابطه بين ضرايب انتقال جرم F  و k 187

5-3 انتقال جرم بين دوفاز 188

مقدمه 188

تئوري دو فيلمي يا دو مقاومتي 189

دستيابي به غلظت‌ها در فصل مشترك و فلاكس موضعي 191

ضرايب كلي و موضعي انتقال جرم K 192

مقدمه 192

رابطه بين ضرايب كلي و موضعي K با ضرايب فيلمي و موضعي k 193

چند نكته 195

ضرايب كلي و موضعي انتقال جرم FOG  ,  FOL 202

غلظت‌ها در فصل مشترك و محاسبة فلاكس موضعي 203

رابطه بين ضرايب كلي و موضعي انتقال جرم FOG  ,  FOL با ضرايب فيلمي و موضعي FG  ,  FL 204

ضرايب انتقال جرم متوسط 209

سؤالات و مسائل 211

فصل 6 – انتقال جرم در جريان آرام و متلاطم

6-1 مقدمه 215

6-2 معادلات پيوستگي 216

6-3 بررسي تعدادي از موقعيت‌هاي هندسي ساده از پديده انتقال جرم در جريان آرام و متلاطم 220

مقدمه 220

انتقال جرم در فيلم مايع در حال ريزش 220

انتقال جرم از فاز گاز به فيلم مايع در حال ريزش روي ديواره عمودي – شرايط يكنواخت 220

زمان تماس طولاني بين دو فاز 225

زمان تماس كم بين دو فاز 226

زمان تماس كوتاه و رابطه Kramers & Kreygers 228

چگونگي انجام كار تجربي – مقايسه مقادير تجربي و تئوري 228

معيار تماس كم و زياد براساس كارهاي تجربي صورت گرفته 229

عدم توافق تجربه و تئوري و تعريف ضريب نفوذ مؤثر229

انتقال جرم از فاز گاز به فيلم مايع در حال ريزش داخل يا خارج لولة عمودي- شرايط يكنواخت 231

انتقال جرم از جامد به فيلم مايع در حال ريزش روي ديواره شيب‌دار 233

انتقال جرم به سيال در حال حركت روي سطح افقي در  جريان آرام 238

حل دقيق (انتقال جرم درون لايه مرزي آرام) 239

روش تقريبي Von Karman 240

انتقال جرم در لايه مرزي متلاطم روي سطح افقي 245

انتقال جرم بين دو جريان موازي و غيرقابل امتزاج در يك محدودة آرام 246

6-4 دستيابي به ضرايب انتقال جرم 248

استفاده از تئوريها براي پيش‌بيني ضرايب انتقال جرم 248

مقدمه 248

تماس سيال با جامد 249

تئوري فيلمي 249

تماس دو سيال غيرقابل امتزاج 250

تئوري دو فيلمي 250

تئوري نفوذ عمقي يا تئوري هگبي 250

تئوري نفوذ عمقي با تجديد سطوح اتفاقي (تئوري Danckwerts) 253

تئوري تركيبي فيلمي، نفوذ عمقي و تجديد سطوح اتفاقي (تئوري (Toor – Marchello) 254

تئوري كشش سطح (تئوري Lighifoot و همكارانش) 254

جمع‌بندي بررسي اجمالي تئوريها 255

قياس بين جرم و حرارت 257

مقدمه 257

شرايط قياس جرم و حرارت 258

حل مسائل با استفاده از قياس 259

الف – رابطه انتقال حرارت در قالب اعداد بدون بعد باشد 259

اعداد بدون بعد مشابه به در پديدة جرم و حرارت 259

ب – قياس كالبرن 264

روش كار (حل مسائل با استفاده از قياس كالبرن) 265

قياس ممنتوم و جرم درون لوله‌ها 266

استفاده از روابط تجربي جرم (روابط تجربي جرم يا روابط تجربي حرارت به همراه استفاده از قياس جرم و حرارت) 274

حركت سيال درون لوله 276

حركت سيال روي سطح افقي 284

حركت سيال درون كانال با سطح مقطع غيردايره‌اي شكل 287

حركت سيال به صورت فيلم نازك در حال ريزش روي ديوارة عمودي، داخل يا خارج لوله 288

حركت سيال عمود بر استوانه 289

حركت سيال از روي يك كره (انتقال جرم اطراف كره) 290

حركت سيال از روي جامد با شكل نامشخص 303

انتقال جرم در سيال در حال حركت درون ستونهاي پرشده يا بستر سيال شده 304

سؤالات و مسائل 311

ضمائم 321

فصل 7 – بررسي اجمالي واحدهاي عملياتي انتقال جرم

7-1 مقدمه 337

واحدهاي عملياتي يك مرحله‌اي 337

واحدهاي عملياتي چند مرحله‌اي 339

7-2  واحدهاي عملياتي يك مرحله‌اي 341

يك مرحله عملياتي با جريانات موازي و همسو 341

يك مرحله عملياتي موازي و غيرهمسو 352

يك مرحله عملياتي متقاطع 359

يك مرحله عملياتي نيمه پيوسته 360

يك مرحله عملياتي ناپيوسته 361

مرحله ايده‌آل - راندمان يك مرحله – راندمان مورفري 363

7-3 بررسي واحدهاي عملياتي چند مرحله‌اي 364

مجموعه مراحل موازي و همسو 365

مجموعه مراحل متقاطع 366

مجموعه مراحل موازي و غيرهمسو 371

سؤالات و مسائل 382

فصل 8 – دستگاههاي عملياتي گاز – مايع

8-1 مقدمه 391

8-2 ظروف مجهز به توزيع كننده‌هاي گاز (Sparger) 391

انتقال جرم درون ظرف مجهز به Sparger 392

قطر حباب توليدي در ظرف مجهز به Sparger 393

فاز مداوم ساكن است 394

فاز مداوم در حال حركت است 395

سرعت نهايي 396

سرعت لغزشي 397

سطح ويژه 398

8-3 ظروف مجهز به بهم زن 401

حداقل سرعت پره 402

روابط تجربي براي دستيابي به ضرايب انتقال جرم، سطح ويژه، قطر متوسط حباب و هلداپ فاز گاز 402

دستيابي به قدرت پره مورد نياز 403

8-4 ستونهاي سيني‌دار 410

مقدمه 410

انواع سيني‌ها 411

سيني‌هاي مشبك 411

سيني‌هاي فنجاني 411

سيني‌هاي شيردار 411

مقايسه سيني‌ها 412

الگوي جريان روي سيني‌ها 414

منطقه عملياتي مطمئن براي يك سيني با توجه به دبي فاز بخار و مايع 417

مراحل طراحي هيدروليكي يك سيني 418

مقدمه 418

مراحل طراحي يك سيني مشبك 418

فاصله بين سيني‌ها 419

تخمين قطر ستون 419

انتخاب الگوي جريان روي سيني 422

سطوح تعريف شده روي يك سيني 423

قطر سوراخ – سطح سوراخ‌ها و تعداد سوراخ‌ها 424

طول و ارتفاع سد 424

بررسي پديدة چكه كردن مايع از سوراخ‌ها 426

بررسي افت فشار بخار 427

گراديان مايع روي سيني 429

ارتفاع مايع درون ناوداني 429

زمان توقف مايع درون ناوداني 431

درصد طغيان 431

مقدار Entrainmernt 431

محاسبه سرانگشتي قطر ستون 433

8-5 شوينده‌هاي ونتوري 439

8-6 ستونهاي ديواره مرطوب 440

8-7 ستونهاي پاشنده 440

8-8 ستونهاي پرشده 440

مقدمه 440

پكينگ‌ها 442

جنس پكينگ‌ها 443

نحوه قرارگرفتن پكينگ‌ها 443

پارامترهاي مهم در انتخاب پكينگ‌ مناسب 444

بعضي از مشخصه‌هاي پكينگ‌ها 444

اندازة پكينگ‌ها 446

نگه‌دارنده پكينگ‌ها 447

متوقف كننده پكينگ‌ها 448

توزيع كننده مايع 448

توزيع كننده مجدد 449

پديدة Entrainment و نحوة كاهش آن 451

پديده‌هاي انباشتگي و طغيان در ستون پر شده 451

افت فشار در ستونهاي پر شده 452

بستر تك فازي 452

بستر دوفازي 453

هلدآپ مايع 454

سرعت خيس شدن پكينگ‌ها 454

مراحل طراحي يك ستون پر شده 455

دستيابي به قطر ستون 455

دستيابي به ارتفاع ستون 457

مقايسه ستونهاي پر شده و سيني‌دار 458

سؤالات و مسائل 467

فصل 9 – جذب

9-1 مقدمه 473

9-2 چند نكته در ارتباط با منحني‌هاي تعادلي گاز – مايع 474

استفاده از قانون رائولت و قانون هنري در رسم منحني تعادلي 474

9-3 انتخاب حلال 475

9-4 بررسي واحدهاي عملياتي جذب يا دفع – انتقال يك جزء 476

بررسي يك واحد عملياتي جذب يا دفع – موازي و غيرهمسو 477

حداقل حلال مورد نياز 478

بررسي يك واحد عملياتي جذب يا دفع – موازي و همسو 480

9-5 تجهيزات مورد استفاده براي عمليات جذب يا دفع – موازي و غيرهمسو 481

ستونهاي مرحله‌اي 482

يك مرحله ايده‌آل، راندمان يك مرحله و ارتفاع ستون مرحله‌اي 488

ستونهاي ديفرانسيلي 489

ارتفاع ستون ديفرانسيلي براساس تعداد مراحل و ارتفاع معادل يك مرحله ايده‌آل 489

ارتفاع ستون ديفرانسيلي براساس تعداد واحدهاي انتقال و ارتفاع يك واحد انتقال 493

حالات خاص 496

سؤالات و مسائل 502

آزمون ميان ترم - سري 1 تا سري 12 505

آزمون پايان ترم - سري 1 تا سري 12 525

آزمون جرم پيشرفته - سري 1 تا سري 4 551

آزمون جامع دكتري - سري 1 تا سري 4 559