化工原理

绪论1

0.1化工原理在化学化工领域的地位1

0.2化学工程发展四阶段1

0.3相关教材的发展2

0.4单位制换算3

0.5衡算方程和过程速率3

第1章流体流动5

1.1流体流动现象5

1.1.1流体流动问题的引出5

1.1.2流体的几个重要性质参数5

1.1.3牛顿黏性定律6

1.1.4流体流动类型8

1.1.5层流速度分布式的推导9

1.1.6层流平均流速与最大流速10

1.2流体质量衡算连续性方程11

1.3流体能量衡算伯努利方程11

1.3.1伯努利方程的导出11

1.3.2流体静力学方程应用举例13

1.3.3真空规测压原理推导14

1.3.4伯努利方程应用举例15

1.3.5伯努利方程在工厂中应用实例16

1.4流体流动阻力计算20

1.4.1圆形直管阻力公式20

1.4.2层流时摩擦因数的计算21

1.4.3乌氏黏度计的原理22

1.4.4量纲分析法23

1.4.5湍流时摩擦因数的计算23

1.4.6局部阻力的计算25

1.4.7流体阻力计算举例25

1.5管路计算27

1.5.1简单管路计算27

1.5.2适宜管径选择28

1.5.3并联管路计算28

1.5.4分支管路计算29

1.5.5供水计算举例30

1.6流量测量33

1.6.1孔板流量计原理及示例33

1.6.2转子流量计原理及示例35

1.6.3测速管原理及示例37

习题38

第2章流体输送41

2.1离心泵及其计算41

2.1.1离心泵构造及原理41

2.1.2离心泵参数与特性曲线42

2.1.3离心泵选择与示例44

2.1.4离心泵的安装高度及计算举例45

2.1.5离心泵的工作点及调节举例47

2.1.6离心泵的并联与串联49

2.2流体输送设备和流体流动习题课49

2.2.1流体输送设备的种类及原理49

2.2.2流体流动习题课53

习题56

第3章非均相分离58

3.1重力沉降59

3.1.1重力沉降速度及计算举例59

3.1.2降尘室计算61

3.2离心沉降63

3.2.1离心沉降速度和分离因数63

3.2.2旋风分离器及计算举例64

3.3过滤65

3.3.1过滤操作与过滤基本方程式65

3.3.2恒压过滤方程及计算举例67

3.4沉降过滤设备69

习题72

第4章传热73

4.1换热器类型及传热平衡方程73

4.1.1换热器类型73

4.1.2传热平衡方程73

4.2热传导74

4.2.1傅里叶定律74

4.2.2平壁稳定热传导与热导率的测定75

4.2.3圆筒壁稳定热传导计算76

4.3对流传热78

4.3.1牛顿冷却定律78

4.3.2对流传热系数计算79

4.4综合传热计算81

4.4.1导热与对流联合传热公式推导81

4.4.2导热与对流联合传热计算举例84

4.4.3强化传热的途径85

4.4.4热管设计原理与计算86

4.4.5绝热保温技术88

4.5辐射传热88

4.5.1辐射传热概述88

4.5.2辐射传热计算举例89

4.5.3对流与辐射联合传热计算90

4.6传热设备与习题课92

4.6.1传热设备的种类与原理92

4.6.2传热习题课94

习题97

第5章蒸发99

5.1单效蒸发99

5.1.1单效蒸发衡算方程99

5.1.2蒸发器传热面积101

5.1.3蒸气压下降引起沸点升高101

5.1.4溶液静压力引起沸点升高103

5.2多效蒸发103

5.2.1多效蒸发概述103

5.2.2多效蒸发流程104

5.3蒸发设备105

习题106

第6章精馏108

6.1传质过程概述108

6.1.1传质过程的引出108

6.1.2传质过程举例108

6.2理想溶液的汽-液平衡110

6.2.1相平衡的引出110

6.2.2理想溶液及拉乌尔定律110

6.2.3t-x-y图与x-y图110

6.2.4汽-液平衡解析表达式及计算举例111

6.3简单蒸馏及其计算113

6.3.1简单蒸馏的装置及原理113

6.3.2简单蒸馏计算公式及举例113

6.4精馏原理114

6.4.1多次简单精馏114

6.4.2有回流的多次简单蒸馏115

6.4.3提馏塔与中间进料现代化精馏塔116

6.5双组分连续精馏塔的计算117

6.5.1理论板与恒摩尔流假设117

6.5.2全塔物料衡算方程118

6.5.3精馏段操作线方程118

6.5.4提馏段操作线方程119

6.5.5进料状况参数及计算120

6.5.6进料线方程121

6.5.7进料方式对进料线方程的影响122

6.5.8精馏计算举例122

6.5.9理论塔板数的求法123

6.6回流比与吉利兰图123

6.6.1回流比的影响因素123

6.6.2全回流与最小回流比124

6.6.3芬斯克公式推导124

6.6.4吉利兰图法求理论板数125

6.7实际板数与板效率126

6.7.1塔效率126

6.7.2莫弗里板效率127

6.8精馏设备及习题课128

6.8.1精馏设备128

6.8.2精馏习题课128

习题133

第7章吸收135

7.1吸收过程概述135

7.1.1吸收定义与工业背景135

7.1.2吸收的用途与分类135

7.2吸收相平衡关系136

7.2.1气体的溶解度曲线136

7.2.2亨利定律137

7.2.3亨利系数之间的关系138

7.3传质系数与速率方程139

7.3.1分子扩散与费克定律139

7.3.2单相传质的层流“膜模型”140

7.3.3两相间传质的“双膜模型”141

7.3.4传质速率方程与传质系数之间的换算142

7.4吸收填料层高度计算144

7.4.1吸收塔物料衡算144

7.4.2最小液气比145

7.4.3物料衡算计算举例145

7.4.4填料层高度基本计算式145

7.4.5传质单元高度与传质单元数146

7.4.6平均推动力法计算传质单元数147

7.4.7吸收因数法计算传质单元数148

7.4.8吸收塔设计计算举例149

7.4.9平衡线为曲线时填料层高度计算150

7.4.10曲线拟合法计算举例152

7.5吸收与解吸概要152

7.5.1吸收塔操作计算举例152

7.5.2吸收与解吸的比较153

7.5.3解吸操作线与最小气液比153

7.5.4解吸塔填料层高度计算155

7.6吸收设备和习题课155

7.6.1吸收设备155

7.6.2吸收习题课156

7.7其他分离方法介绍160

7.7.1吸附分离及计算简介160

7.7.2膜分离应用简介163

习题164

第8章萃取166

8.1萃取概念的引出166

8.2萃取溶解度曲线167

8.2.1三角形相图表示法167

8.2.2直角坐标表示法167

8.3错流萃取与逆流萃取计算168

8.3.1错流萃取公式推导168

8.3.2错流萃取举例170

8.3.3逆流萃取公式推导171

8.3.4萃取最小溶剂用量171

8.3.5图解法确定逆流萃取理论级数172

8.3.6解析法确定逆流萃取理论级数172

8.3.7逆流萃取计算举例173

8.4萃取设备174

习题175

第9章干燥176

9.1干燥过程概述176

9.2湿空气性质与湿度图176

9.2.1湿空气的基本概念176

9.2.2湿空气性质177

9.2.3湿空气T-H图绘制184

9.2.4T-H图的绝热冷却线184

9.2.5T-H图应用举例186

9.2.6三种类型湿度图比较187

9.3物料衡算与热量衡算187

9.3.1干燥器物料衡算及计算举例187

9.3.2干燥器热量衡算及计算举例189

9.3.3干燥器的热效率与干燥效率192

9.4干燥速率与干燥时间193

9.4.1物料所含湿分的性质193

9.4.2干燥速率与速率曲线194

9.4.3恒速干燥速率计算194

9.4.4干燥时间及计算举例196

9.5干燥器和习题课197

9.5.1干燥器种类及原理197

9.5.2干燥习题课202

习题205

第10章流态化与气力输送207

10.1固体流态化207

10.1.1流态化现象207

10.1.2压降与流速的关系207

10.1.3起始流化速度208

10.1.4流化床的带出速度209

10.2气力输送概述210

习题210

附录211

附录1常用单位换算211

附录2水的物理性质212

附录3饱和水蒸气的物理性质(按温度排列)213

附录4饱和水蒸气的物理性质(按压力排列)214

附录5干空气的物理性质(p=1.01325×105Pa)216

附录6IS型单级单吸离心泵规格(摘录)217

附录7金属材料的某些性能219

附录8某些液体的物理性质221

附录9某些气体的物理性质223

参考文献224

　　本书在第一版的基础上修订而成，覆盖化工单元操作的主要内容，包括流体流动及输送、非均相分离、传热、蒸发、精馏、吸收、萃取、干燥、流态化与气力输送。本书仍然采用文字教材与光盘配套发行的模式。以《虚拟化工原理课堂》命名的配套光盘，与教材在内容上互补。本书可作为大学、大专(60～100学时)化工原理课程教材，适用于化工、应用化学、制药、材料、生物、食品、环境、造纸、冶金等相关专业，也可供自考生、高职学生参考。　　本书在第一版基础上修订而成，覆盖化工单元操作的主要内容，包括流体流动及输送、非均相分离、传热、蒸发、精馏、吸收、萃取、干燥、流态化与气力输送。对第一版中原理公式的数学推导做了删减，对概念定义及工业应用等做了相当篇幅的文字补充，使之更方便教学；增加了干燥章节习题内容。书中引入多种新的工艺计算及新的化工设备介绍，并列有主要章节的复习线索、例题及习题。书中内容精练，重点突出。第二版仍然采用文字教材与光盘配套发行的模式。以《虚拟化工原理课堂》命名的配套光盘与教材在内容上互补。所配光盘不仅具有趣味性，而且是课下复习的好助手。　　本书可作为大学本科、大专60～100学时化工原理课程教材，尤其适用于化工、应用化学、制药、材料、生物工程、食品工程、环境工程、造纸、冶金等专业。也可供自考学生、高职学生等选用。