化学工程基础

第一章化学工业与化学工程

第一节化学工业概述

一、化学工业的重要性及其发展

二、化学工业的分类及其特点

三、化工产品的市场及其前景

第二节化学工程的发展趋势

一、化学工程的兴起与发展

二、化学工程的前沿研究领域

第三节化工过程与单元操作

一、化工过程简介

二、化工单元操作

三、常用基本概念

第四节化工过程开发简介

一、化工过程开发的基本要求

二、化学实验与化工生产过程的联系与区别

三、化工过程开发步骤

四、化工过程开发最优化概念

第五节化工数据

一、化工数据的分类

二、单位与单位制

三、单位换算

第二章流体流动过程

第一节概述

第二节流体静力学基本方程式

一、流体的热力学属性

二、流体静力学基本方程式

三、流体静力学基本方程式的讨论

四、流体静力学基本方程式的应用

第三节流体流动的基本方程式

一、流体的流动属性

二、流体的运动状态

三、连续性方程式

四、伯努利方程式

第四节管内流体流动现象

一、牛顿黏性定律与流体的黏度

二、流体流动的内部结构

第五节管内流体流动的阻力

一、流体在直管中的流动阻力

二、流体在非圆形管内的流动阻力

三、局部阻力

第六节管路计算

一、简单管路

二、复杂管路

第七节流量的测量

一、孔板流量计

二、文丘里流量计

三、测速管

四、转子流量计

第八节流体输送机械

一、离心泵

二、其他类型的化工用泵

三、泵的选择

四、气体输送机械

习题

第三章传热

第一节概述

一、热量传递的三种基本方式

二、传热过程在化工生产中的应用

三、传热学与热力学的关系

第二节热传导

一、热传导方程

二、传导传热计算

第三节对流传热

一、对流传热分析

二、壁面和流体间的对流传热速率

三、管内湍流流动的传热膜系数

四、管外湍流流动的传热膜系数

五、大空间内自然对流的传热膜系数

第四节辐射传热

一、基本概念

二、斯特藩?玻耳兹曼定律

三、克希霍夫定律

四、两固体间的相互辐射

五、设备热损失的计算

第五节传热计算

一、换热器的热负荷计算

二、传热平均温度差的计算

三、总传热系数

四、效率传热单元数法

第六节热交换器

一、间壁式换热器的类型

二、板式换热器

三、换热器发展概况

第七节传热过程的强化

一、换热器热交换过程的强化

二、强化技术及能耗研究

第八节管壳式换热器的设计与选用

一、确定设计方案的基本原则

二、设计内容

三、管壳式换热器的选用

习题

第四章蒸发

第一节概述

一、蒸发操作及特点

二、蒸发操作的经济性及多效蒸发流程

第二节蒸发过程计算

一、蒸发过程的传热系数

二、浓缩热和溶液的焓浓图

三、溶液的沸点和传热温度差损失

第三节单效蒸发计算

一、水分蒸发量

二、加热蒸汽消耗量

三、蒸发器的传热面积

第四节多效蒸发计算

第五节蒸发器的类型与选择

一、蒸发器的类型

二、蒸发器的性能比较与选型

三、蒸发器的改进与研究

习题

第五章吸收

第一节概述

一、吸收在化工生产中的应用

二、吸收剂的选择

三、吸收设备与吸收操作

第二节吸收过程的相平衡关系

一、气体在液体中的溶解度

二、亨利定律

三、相平衡关系在吸收过程中的应用

第三节吸收过程机理

一、物质在单相中的扩散

二、双膜理论

第四节传质速率方程

一、气相传质速率方程

二、液相传质速率方程

三、总传质速率方程

四、总传质系数与膜传质系数的关系

第五节填料吸收塔计算

一、物料衡算与操作线方程

二、吸收剂用量的确定

三、填料塔塔径的计算

四、填料层高度的计算

第六节填料塔

一、填料塔的构造和填料

二、填料塔的流体力学特性

三、填料塔的附件

习题

第六章精馏

第一节概述

第二节双组分溶液的气液相平衡

一、双组分溶液的气液相平衡

二、相对挥发度

第三节简单蒸馏和平衡蒸馏

一、简单蒸馏

二、平衡蒸馏

第四节精馏基本原理

第五节双组分连续精馏塔的计算

一、全塔物料衡算

二、精馏段物料衡算和精馏段操作线方程

三、提馏段物料衡算和提馏段操作线方程

四、加料板的物料衡算与热量衡算

五、理论塔板数的计算

六、塔板效率与实际塔板数

七、塔高、塔径及板压降的计算

第六节间歇精馏

一、馏出液浓度维持恒定的操作

二、回流比维持恒定的操作

第七节特殊精馏

一、恒沸精馏

二、萃取精馏

第八节精馏塔及其选择

一、有溢流装置的板式塔

二、无溢流装置的板式塔

三、新型塔板

四、精馏装置的选择

习题

第七章萃取

第一节概述

一、液?液萃取简介

二、萃取过程的适用性与经济性

三、萃取技术在工业上的应用

四、萃取剂的选择与发展

五、萃取基本流程

第二节三元体系的液?液平衡关系

一、三角形坐标

二、杠杆规则

三、三角形相图

第三节萃取过程的计算

一、单级萃取的计算

二、多级错流萃取的计算

三、多级逆流萃取的计算

第四节液?液萃取设备及其选择

一、混合?澄清萃取器

二、离心式萃取设备

三、塔式萃取设备

四、液?液萃取设备的选择

习题

第八章新型分离技术

第一节膜分离技术

一、膜分离技术的发展

二、膜及膜分离技术的定义和分类

三、膜过滤的基本概念

四、膜过滤的基本理论

五、膜组件的结构及其特点

六、超滤和反渗透的应用

第二节超临界流体萃取

一、超临界流体的性质

二、超临界流体萃取过程

三、国产超临界二氧化碳萃取装置生产工艺

四、超临界流体萃取的应用

第九章干燥

第一节概述

一、干燥过程的目的和应用

二、干燥过程的分类

三、对流干燥的特点及流程

第二节湿空气的性质和湿度图

一、湿空气的性质

二、空气的湿度图

三、湿度图的用法

第三节干燥过程的物料衡算和热量衡算

一、物料衡算

二、热量衡算

三、干燥器出口空气状态的确定

四、干燥器的热效率和干燥效率

第四节干燥速率和干燥时间

一、物料与水分的结合状态

二、干燥速率及其影响因素

三、恒定干燥条件下的干燥时间计算

第五节干燥器及其选择

一、对干燥器的要求

二、干燥器的分类

三、工业常用的对流干燥器

四、干燥器的选型

习题

第十章化学反应工程学反应器基本原理

第一节概述

一、化学反应工程学的基本任务和研究方法

二、化学反应过程和化学反应器的分类

三、理想均相反应器

第二节物料在反应器内的流动模型

一、理想流动模型

二、非理想流动模型

第三节理想均相反应器计算

一、基本原理

二、间歇反应器

三、活塞流反应器

四、全混流反应器

五、多级全混流反应器

第四节反应器型式和操作方法的评比与选择

一、反应器生产能力的比较

二、反应产物收率的比较

第五节非理想流动

一、实际反应器对理想类型的偏离

二、停留时间分布的表示方法

三、停留时间分布的实验测定

四、停留时间分布的数字特征

五、理想反应器中的停留时间分布

六、非理想反应器中的停留时间分布

七、停留时间分布曲线的应用

第六节气固相催化反应器

一、气固催化反应过程

二、气固催化反应动力学

三、固定床催化反应器简介

四、流化床反应器简介

习题

附录

一、物理量的单位、量纲与换算

二、水的重要物理性质

三、水在不同温度下的黏度（0～100℃）

四、饱和水蒸气性质（以温度为准）

五、饱和水蒸气的性质（以压强为准）

六、管子规格

七、泵规格

八、物质的热导率

九、列管式换热器总传热系数K的范围

十、某些气体溶于水时的亨利系数

十一、物质的扩散系数

十二、某些二元物系气液平衡组成

参考文献

本书根据高等学校理科化学和应用化学专业“化学工程基础”教学基本要求而编写。主要论述化学工程中典型单元操作及化学反应工程——典型反应器基本原理及其应用。包括，化学工业与化学工程、流体流动过程、传热、蒸发、吸收、精馏、萃取、新型分离技术、干燥和化学反应工程学——反应器基本原理。 　　本书可作为高等学校理科化学及应用化学专业化学工程基础课程教材，亦可供从事化学应用研究人员和工程技术人员参考。