化工原理

化工原理（第三版）

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作者：管國鋒、趙汝溥 主編

出版日期：2008年7月 書號：978-7-122-02582-1

開本：16 裝幀：平 版次：3版1次 頁數：488頁

本書介紹化工及其相近工業生產中常見“單元操作”的原理、設備和工藝計算方法，以及必需的流體流動、傳熱和傳質學基礎知識。全書以全國高校化工原理課程教學指導委員會制訂的“化工原理課程教學基本要求”為依據，編有流體流動、流體輸送機械、顆粒流體力學基礎與機械分離、傳熱及換熱器、蒸發、氣體吸收、液體蒸餾、塔設備、液液萃取及固體乾燥等章。

本書可作為高等院校化工類及相關專業的本科教材、高職教育及培訓教材，也可供相關部門的生產、設計、研究人員參考。

緒論1

習題5

複習思考題5

第1章流體流動7

11概述7

111流體及其特徵7

112連續介質模型7

113流體力學與流體流動7

12流體靜力學8

121流體靜壓強8

122流體密度9

123流體靜力學基本方程9

124U形壓差計11

13流體流動的基本概念13

131流體在流道中的流量與流速13

132定態與非定態流動13

133流線14

134流體黏度14

135流動型態16

136流體在圓直管內流動的流速

側形與流動阻力18

14流體流動過程的物料衡算與機械能

衡算19

141連續性方程19

142理想流體流動的機械能守恆19

143真實流體流動的機械能守恆23

15圓直管內流體層流時的流速分佈與

阻力計算25

16圓直管內湍流的流速分佈與阻力

計算27

161渦流黏度與圓直管內湍流的流速

分佈27

162流體沿壁流動的速度邊界層28

163量綱分析方法29

164摩擦係數圖32

165流體沿程阻力計算33

166局部阻力計算34

167流體流過非圓形截面管道的阻力

計算36

17管路計算37

171管路的分類和管路計算圖表37

172簡單管路計算40

173並聯管路計算43

174分支管路計算44

175變密度流體的簡單管路計算45

18流速與流量測定47

181畢託管47

182文丘里流量計48

183孔板流量計49

184轉子流量計50

本章主要符號51

習題52

複習思考題57

第2章流體輸送機械62

21概述62

211流體輸送機械的作用62

212離心泵與離心式風機簡介62

213離心力場中流體修正壓強的分佈

規律63

22離心泵操作性能的基本方程65

221速度三角形65

222歐拉方程66

23實際離心泵的性能曲線67

231離心泵操作性能參量67

232離心泵的各項效率分析68

233各種葉片類型離心泵的操作性能

比較69

234實測的離心泵性能曲線70

235轉速改變或葉輪切削對離心泵

性能曲線的影響70

236液體性質對離心泵特性的影響72

24離心泵的操作72

241灌泵及對汲入管路的要求72

242離心泵的工作點72

243離心泵的串聯操作74

244離心泵的並聯操作74

25離心泵的安裝高度限制76

251離心泵的安裝高度問題76

252氣蝕現象76

253離心泵正常操作必須滿足的

條件76

254離心泵最大安裝高度計算77

26離心泵的類型與選型78

261離心泵的類型78

262離心泵的選型80

27離心式風機81

271使用風機的目的及離心式風機的

分類81

272離心式風機主要性能參量與性能

曲線81

273離心式風機選型計算82

28其他類型的泵與風機84

281往複泵84

282隔膜泵86

283齒輪泵86

284旋渦泵86

285羅茨鼓風機87

286納氏泵87

287水環真空泵87

288噴射泵88

本章主要符號88

習題89

複習思考題91

第3章顆粒流體力學基礎與機械分離94

31固體顆粒的幾何特性與篩分分析94

311單顆粒的幾何特性94

312篩分分析與顆粒群的幾何特性95

32流體通過固定床層的流動99

321固定床結構的一維簡化模型99

322數學模型中模型參數的估值100

33懸浮液濾餅過濾100

331懸浮液濾餅過濾的操作特點100

332懸浮液濾餅過濾的物料衡算101

333過濾速率基本方程式102

334間歇式過濾設備103

335葉濾機的過濾、洗滌過程計算和

最大產率問題105

336板框式壓濾機的過濾、洗滌過程

計算和最大產率問題107

337過濾常量的測定108

338先恆速后恆壓過濾110

339連續式過濾設備111

3310過濾操作的改進113

34顆粒沉降與沉降分離設備114

341重力沉降速度114

342重力沉降室118

343離心沉降速度119

344旋風分離器120

35固體流態化125

351固體流態化現象125

352固體流態化的流體力學特性127

本章主要符號130

習題131

複習思考題133

第4章傳熱及換熱器136

41概述136

411傳熱在化工生產中的應用136

412加熱介質與冷卻介質136

413傳熱的基本方式136

414冷、熱流體熱交換形式137

415傳熱速率與熱通量138

416定態傳熱與非定態傳熱138

42熱傳導138

421熱傳導的基本概念138

422傅里葉定律139

423熱導率139

424平壁的熱傳導140

425圓筒壁的熱傳導142

43對流傳熱概述144

431給熱和給熱的類型144

432給熱速率與給熱係數145

44無相變流體的給熱146

441影響給熱的因素146

442溫度邊界層146

443與給熱有關的特徵數及特徵數

關聯式的確定方法147

444流體在管內強制對流給熱149

445流體在管外強制對流給熱152

446大空間自然對流給熱154

45有相變流體的給熱155

451蒸汽冷凝給熱155

452液體沸騰給熱159

46輻射傳熱161

461輻射傳熱的基本概念與定律161

462固體壁面間的輻射傳熱164

463對流與輻射並聯傳熱167

47串聯傳熱過程計算167

471傳熱速率方程168

472熱量衡算168

473傳熱係數169

474換熱器的平均溫度差171

475傳熱效率法176

48換熱器180

481間壁式換熱器180

482換熱器傳熱過程的強化186

483列管式換熱器設計與選型原則186

本章主要符號193

習題193

複習思考題197

第5章蒸發200

51蒸發設備201

511蒸發器201

512蒸發輔助設備204

52單效蒸發206

521溶液沸點和溫度差損失206

522單效蒸發的計算207

53多效蒸發211

531多效蒸發操作流程211

532多效蒸發的計算212

533多效蒸發效數的限制221

54蒸發器生產能力和生產強度221

541生產能力221

542生產強度222

543提高生產強度的途徑222

55蒸發操作的其他節能措施 223

551額外蒸汽引出223

552二次蒸汽的再壓縮223

553冷凝水熱量的利用224

本章主要符號224

習題224

第6章氣體吸收226

61概述226

611吸收與傳質226

612物理吸收與化學吸收226

613吸收與解吸227

614溶劑的選擇227

62氣液相平衡227

621平衡溶解度圖 227

622過程方向判斷與過程推動力230

63分子擴散231

631分子擴散速率——費克定律231

632分子擴散傳質速率231

633組分在氣相中的分子擴散係數235

634組分在液相中的分子擴散係數236

64對流傳質237

641吸收過程中溶質氣體由氣相

轉移至液相的過程237

642吸收機理模型237

643對流傳質速率239

644總傳質係數240

65在填料塔中低濃度氣體吸收過程的

計算241

651填料塔簡介242

652低濃度氣體吸收的特點242

653物料衡算——操作線方程242

654填料層高度的計算式242

655傳質單元高度的計算244

656傳質單元數的計算245

657填料吸收塔的設計型計算247

658填料吸收塔的操作型計算251

659其他吸收流程253

66氣體解吸255

661氣體解吸的特點與常用的解吸

方法255

662逆流氣體解吸塔的計算255

67高濃度氣體吸收255

671高濃度氣體吸收的特點255

672高濃度氣體吸收過程計算256

本章主要符號258

習題259

複習思考題261

第7章液體蒸餾264

71概述264

711蒸餾原理與蒸餾操作264

712閃蒸265

72雙組分物系的氣液相平衡266

721理想物系的氣液相平衡266

722非理想物系的氣液相平衡270

73雙組分簡單蒸餾272

74雙組分液體連續精餾273

741精餾原理與過程分析273

742基本型連續精餾塔的設計型

計算280

743基本型連續精餾塔的操作型

計算287

744其他類型的連續精餾289

75雙組分間歇精餾294

751間歇精餾過程特點294

752xD恆定的間歇精餾294

753R恆定的間歇精餾296

76特殊精餾297

761萃取精餾297

762恆沸精餾298

763反應精餾299

764分子蒸餾300

本章主要符號303

習題303

複習思考題306

第8章塔設備309

81填料塔309

811填料塔簡介309

812填料的種類與特性310

813填料層內氣液逆流的流體力學

特性314

814填料層內的氣液傳質317

815填料塔的附屬設備321

82板式塔綜述323

821板式塔的氣液流動類型323

822幾種主要板式塔型簡介323

83篩板塔325

831篩板塔的結構325

832篩板塔正常操作的氣液流量

範圍328

833篩板塔的設計334

84浮閥塔337

841浮閥塔的結構337

842浮閥塔正常操作的氣液流量

範圍337

85塔板效率339

851塔板效率的不同表示方法及其

應用339

852提高塔器操作傳質效果須注意

的問題340

853總板效率的經驗圖線341

本章主要符號342

習題342

複習思考題343

第9章液液萃取344

91概述344

911液液萃取原理344

912工業萃取過程344

913萃取過程的經濟性345

92液液相平衡原理345

921三角形相圖345

922三角形相圖在單級萃取中的

應用348

93萃取過程計算350

931萃取級內過程的數學描述350

932多級錯流萃取351

933多級逆流萃取353

934連續接觸逆流萃取356

94萃取設備357

941常用萃取設備358

942萃取設備的選擇362

95萃取過程的新進展364

951超臨界流體萃取364

952反膠束萃取365

953雙水相萃取365

本章主要符號367

習題367

第10章固體乾燥369

101濕空氣的性質和濕度圖370

1011濕空氣的性質370

1012濕空氣的IH圖及其應用374

102乾燥過程的物料衡算和熱量衡算377

1021物料衡算377

1022熱量衡算378

1023乾燥器出口空氣狀態的確定379

1024乾燥器的熱效率和乾燥效率381

103乾燥速率和乾燥時間383

1031物料中所含水分的性質383

1032乾燥速率及其影響因素384

1033恆定乾燥條件下乾燥時間的

計算388

104乾燥器389

1041乾燥器的主要型式390

1042乾燥器設計原則與舉例395

本章主要符號399

習題400

複習思考題402

第11章吸附404

111概述404

1111吸附現象及其工業應用404

1112常用吸附劑405

112吸附平衡406

1121吸附等溫線406

1122單一氣體(或蒸汽)的吸附

平衡408

1123液相吸附平衡409

113吸附機理和吸附速率410

1131吸附機理410

1132吸附速率410

1133吸附的傳質速率方程410

114吸附設備與吸附過程計算411

1141固定床吸附器與固定床吸附

過程計算411

1142移動床吸附器與移動床吸附

過程計算416

本章主要符號418

第12章膜分離技術420

121概述420

1211膜的概念420

1212膜分離技術發展簡史420

1213各種膜分離過程簡介421

1214膜分離設備422

122反滲透423

1221反滲透過程423

1222反滲透過程的操作427

1223反滲透的應用429

123超濾和微濾430

1231過程原理430

1232過程與操作430

1233應用432

124電滲析433

1241電滲析原理433

1242離子交換膜及其性質434

1243電滲析設備與操作435

1244電滲析的應用437

125其他膜過程439

1251氣體膜分離439

1252滲透汽化439

1253液膜分離技術441

本章主要符號442

附錄444

1單位換算444

2水的物理性質447

3水在不同溫度下的黏度448

4干空氣的物理性質(p=1013kPa)449

5飽和水蒸氣(以溫度為準)450

6飽和水蒸氣(以壓強為準)451

7某些無機物水溶液的表面張力

σ×103/(N/m)451

8某些有機液體的相對密度(液體密度與

4℃水的密度之比)452

9有機液體的表面張力共線圖453

10液體黏度共線圖455

11液體的比熱容457

12蒸發潛熱(汽化熱)459

13氣體黏度共線圖(常壓下用)460

14 1013kPa壓強下氣體的比熱容461

15某些液體的熱導率462

16某些固體物質的黑度463

17某些固體材料的熱導率464

18常用固體材料的密度和比熱容465

19某些氣體溶於水的亨利係數466

20某些二元物系的汽液平衡組成466

21管子規格467

22 IS型離心泵性能表469

23管殼式熱交換器系列標準(摘錄)473

24標準篩目474

參考文獻475