化工原理(第二版)重點介紹化工單元操作的基本原理、典型設(shè)備及工程計算。全書包括緒論、流體流動、流體輸送機械、非均相物系分離、傳熱、蒸發(fā)、蒸餾、吸收、干燥、萃取及其他分離技術(shù)。各章末附有思考題和習(xí)題,并附有習(xí)題參考答案。本書重視基本概念和基本原理,簡化公式推導(dǎo),闡述力求嚴(yán)謹(jǐn),注重實際應(yīng)用。本書可作為應(yīng)用型本科院;ぜ跋嚓P(guān)專業(yè)本科生的教材,也可供化工及相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員參考。
化工原理(第二版)結(jié)合應(yīng)用型本科生的培養(yǎng)特點,根據(jù)教育部高等學(xué);瘜W(xué)與化工學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)委員會制定的學(xué)科規(guī)范要求編寫。
本次修訂前對第1版教材使用情況進行了問卷調(diào)查,采納了一些院校提出的寶貴意見,根據(jù)少學(xué)時課程教學(xué)的需要,刪除了固液萃取、攪拌兩部分內(nèi)容。
第二版保持了第1版的特色,以化工單元為主線,力求系統(tǒng)完整,突出基本概念和基本原理,簡化公式推導(dǎo),注重典型設(shè)備及工程計算的介紹。為了便于學(xué)生學(xué)習(xí),各章均有本章學(xué)習(xí)要求、例題、思考題和習(xí)題,且附有習(xí)題參考答案。
第二版編寫工作由北京理工大學(xué)珠海學(xué)院、湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)、長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院、泰山醫(yī)學(xué)院、中國計量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院、武漢工商學(xué)院、宿州學(xué)院、南京中醫(yī)藥大學(xué)、南京中醫(yī)藥大學(xué)翰林學(xué)院、聊城大學(xué)東昌學(xué)院、浙江農(nóng)林大學(xué)等十一所院校共同完成。參加編寫的有王淑波、蔣紅梅、胡達、楊榮華、崔曉君、廖慶玲、段騰飛、潘永蘭、馬奕春、張銘、錢潔、霍月洋、李青云、王芳、劉愛軍和高前欣,全書由王淑波擬定大綱、組織編寫及審定書稿。
本書可作為化學(xué)工程、石油化工、制藥工程、生物工程、食品工程、應(yīng)用化學(xué)、精細(xì)化工、環(huán)境工程等專業(yè)的化工原理課程本科生教材,也可供化工及相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員參考。
本書的編寫工作得到了華中科技大學(xué)出版社的大力支持,在此表示感謝。
鑒于編者水平所限,書中不足之處在所難免,懇請讀者批評指正。
緒論(1)
0.1化工原理課程的性質(zhì)、內(nèi)容及任務(wù)(1)
0.2單位制和單位換算(2)
0.2.1單位制(2)
0.2.2單位換算(2)
0.3化工單元操作遵循的守恒定律及過程速率(2)
0.3.1物料衡算(2)
0.3.2能量衡算(3)
0.3.3過程的平衡與速率(4)
第1章流體流動(5)
1.1流體靜力學(xué)方程(5)
1.1.1密度(5)
1.1.2流體的壓力(7)
1.1.3流體靜力學(xué)基本方程(7)
1.1.4流體靜力學(xué)方程的應(yīng)用(9)
1.2流體在管內(nèi)的流動(12)
1.2.1流體流量與流速(12)
1.2.2穩(wěn)定流動和不穩(wěn)定流動(13)
1.2.3連續(xù)性方程(14)
1.2.4定態(tài)流動系統(tǒng)的機械能衡算式伯努利方程(14)
1.2.5伯努利方程的應(yīng)用(17)
1.3管內(nèi)流體流動現(xiàn)象(19)
1.3.1流體的黏性(19)
1.3.2流體流動類型(20)
1.3.3流體在圓管內(nèi)的速度分布(21)
1.4流體在管內(nèi)的流動阻力(24)
1.4.1流體阻力的表達式(24)
1.4.2流體在圓形直管中的流動阻力(24)
1.4.3非圓形管的當(dāng)量直徑(27)
1.4.4管路上的局部阻力(28)
1.4.5流體在管內(nèi)流動的總阻力損失計算(29)
1.5管路計算(31)
1.5.1簡單管路計算(31)
1.5.2復(fù)雜管路計算(34)
1.6流量的測定(35)
思考題(39)
習(xí)題(39)
本章主要符號說明(43)
第2章流體輸送機械(44)
2.1概述(44)
2.1.1流體輸送機械的作用(44)
2.1.2流體輸送機械的分類(45)
2.2離心泵(45)
2.2.1離心泵的工作原理及氣縛現(xiàn)象(45)
2.2.2離心泵的基本結(jié)構(gòu)(46)
2.2.3離心泵的性能參數(shù)和性能曲線(48)
2.2.4離心泵在輸送系統(tǒng)中的運行(51)
2.2.5離心泵的類型、選擇、安裝與操作(56)
2.3其他類型泵(58)
2.3.1往復(fù)式泵(58)
2.3.2回轉(zhuǎn)式泵(61)
2.3.3其他非正位移泵(62)
2.4氣體輸送機械(63)
2.4.1氣體輸送機械的作用及分類(63)
2.4.2離心式通風(fēng)機、鼓風(fēng)機和壓縮機(63)
2.4.3往復(fù)式壓縮機(65)
2.4.4羅茨鼓風(fēng)機(67)
2.4.5真空泵(67)
思考題(68)
習(xí)題(68)
本章主要符號說明(70)
第3章非均相物系分離(71)
3.1概述(71)
3.2重力沉降(71)
3.2.1球形顆粒的自由沉降(72)
3.2.2阻力系數(shù)(73)
3.2.3沉降速度的計算(74)
3.2.4非球形顆粒的自由沉降速度(74)
3.2.5重力沉降設(shè)備(75)
3.3離心沉降(78)
3.3.1慣性離心力作用下的離心沉降速度(78)
3.3.2離心分離設(shè)備(79)
3.4過濾(83)
3.4.1過濾操作的基本概念(84)
3.4.2過濾基本方程(85)
3.4.3恒壓過濾方程(87)
3.4.4過濾常數(shù)的測定(89)
3.4.5過濾設(shè)備(90)
3.4.6濾餅的洗滌(94)
3.4.7過濾機的生產(chǎn)能力(95)
思考題(96)
習(xí)題(96)
本章主要符號說明(97)
第4章傳熱(99)
4.1概述(99)
4.1.1傳熱過程在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用(99)
4.1.2加熱介質(zhì)與冷卻介質(zhì)(100)
4.1.3傳熱過程的基本方式(100)
4.1.4傳熱過程的基本概念(101)
4.1.5冷、熱流體熱量傳遞方式及換熱設(shè)備(103)
4.1.6典型的間壁式換熱器(104)
4.2熱傳導(dǎo)(105)
4.2.1溫度梯度(105)
4.2.2傅里葉定律(106)
4.2.3導(dǎo)熱系數(shù)(106)
4.2.4平壁與圓筒壁的熱傳導(dǎo)(108)
4.3對流傳熱(113)
4.3.1對流傳熱過程分析(113)
4.3.2對流傳熱速率方程(114)
4.3.3影響對流傳熱系數(shù)的因素(115)
4.3.4對流傳熱系數(shù)的經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式(116)
4.4傳熱過程計算(127)
4.4.1熱量衡算(127)
4.4.2總傳熱系數(shù)(128)
4.4.3平均溫度差的計算(131)
4.4.4傳熱面積的計算(137)
4.4.5壁溫的計算(138)
4.5熱輻射(139)
4.5.1熱輻射的基本概念(139)
4.5.2物體的輻射能力與斯蒂芬玻耳茲曼定律(140)
4.5.3克;舴蚨桑141)
4.5.4兩固體間的相互輻射(141)
4.5.5影響輻射傳熱的主要因素(144)
4.5.6輻射、對流聯(lián)合傳熱(144)
4.6換熱器(145)
4.6.1夾套式換熱器(145)
4.6.2沉浸式蛇管換熱器(145)
4.6.3噴淋式蛇管換熱器(145)
4.6.4套管式換熱器(146)
4.6.5列管式換熱器(147)
4.6.6新型高效換熱器(149)
4.6.7列管式換熱器的設(shè)計和選用計算中的有關(guān)問題(153)
4.6.8列管式換熱器的選用步驟(155)
4.6.9換熱器的傳熱強化途徑(158)
思考題(160)
習(xí)題(161)
本章主要符號說明(162)
第5章蒸發(fā)(164)
5.1概述(164)
5.2單效蒸發(fā)(165)
5.2.1單效蒸發(fā)流程(165)
5.2.2單效蒸發(fā)的計算(166)
5.2.3溶液的沸點和溫度差損失(170)
5.3多效蒸發(fā)(172)
5.3.1多效蒸發(fā)的原理(172)
5.3.2多效蒸發(fā)的流程(173)
5.3.3多效蒸發(fā)的綜合分析(174)
5.4蒸發(fā)設(shè)備(176)
5.4.1蒸發(fā)器的類型(176)
5.4.2蒸發(fā)裝置的附屬設(shè)備和機械(180)
5.4.3蒸發(fā)器的選型(181)
思考題(181)
習(xí)題(181)
本章主要符號說明(182)
第6章蒸餾(184)
6.1概述(184)
6.2雙組分溶液的氣液相平衡(185)
6.2.1理想溶液的氣液相平衡(185)
6.2.2txy圖和xy圖(186)
6.2.3揮發(fā)度與相對揮發(fā)度(187)
6.2.4非理想溶液的氣液相平衡(189)
6.3簡單蒸餾和平衡蒸餾(190)
6.3.1簡單蒸餾(190)
6.3.2平衡蒸餾(190)
6.4精餾原理(191)
6.4.1多次部分汽化和多次部分冷凝(191)
6.4.2連續(xù)精餾操作流程(192)
6.4.3塔板的作用和理論板的概念(193)
6.4.4回流的作用和回流比(193)
6.5雙組分連續(xù)精餾塔的計算(194)
6.5.1恒摩爾流的假設(shè)(194)
6.5.2全塔物料衡算(195)
6.5.3操作線方程(196)
6.5.4進料熱狀況參數(shù)及進料線方程(197)
6.5.5理論塔板數(shù)的確定(201)
6.5.6回流比的影響與理論塔板數(shù)簡捷計算法(203)
6.5.7塔板效率(208)
6.5.8精餾裝置的熱量衡算(209)
6.5.9恒沸精餾和萃取精餾(210)
6.6板式塔(212)
6.6.1概述(212)
6.6.2常用錯流塔板介紹(213)
6.6.3塔板的操作狀態(tài)(215)
6.6.4浮閥精餾塔的工藝設(shè)計(217)
思考題(227)
習(xí)題(227)
本章主要符號說明(230)
第7章吸收(232)
7.1概述(232)
7.1.1吸收在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用(232)
7.1.2吸收的分類(232)
7.1.3吸收設(shè)備與流程(233)
7.1.4吸收劑(234)
7.2吸收過程的氣液相平衡(234)
7.2.1氣液相平衡與溶解度(234)
7.2.2亨利定律(236)
7.2.3氣液相平衡在吸收過程中的作用(238)
7.3吸收過程的傳質(zhì)速率(239)
7.3.1分子擴散與費克定律(240)
7.3.2渦流擴散與對流傳質(zhì)(245)
7.3.3吸收速率方程(247)
7.4吸收塔的計算(250)
7.4.1物料衡算與操作線方程(250)
7.4.2吸收劑用量及最小液氣比(251)
7.4.3填料層高度的計算(252)
7.4.4解吸塔的計算(257)
7.5填料塔(258)
7.5.1填料塔的結(jié)構(gòu)(258)
7.5.2填料塔的流體力學(xué)性能(263)
7.5.3塔徑的計算(265)
思考題(265)
習(xí)題(265)
本章主要符號說明(267)
第8章干燥(269)
8.1概述(269)
8.2濕空氣的性質(zhì)及濕度圖(271)
8.2.1濕空氣的性質(zhì)(271)
8.2.2濕空氣的濕度圖及其應(yīng)用(276)
8.3干燥過程中的物料衡算(279)
8.3.1物料衡算(279)
8.3.2熱量衡算(281)
8.3.3干燥器出口狀態(tài)的確定(283)
8.3.4干燥器的熱效率和干燥系統(tǒng)的熱效率(283)
8.4干燥速率和干燥時間(285)
8.4.1物料中所含水分的性質(zhì)(285)
8.4.2干燥速率及其影響因素(287)
8.4.3恒定干燥條件下干燥時間的計算(288)
8.5干燥器(291)
8.5.1干燥器的主要形式(291)
8.5.2干燥器的選型(297)
思考題(297)
習(xí)題(298)
本章主要符號說明(300)
第9章萃。302)
9.1概述(302)
9.2液液萃。302)
9.2.1液液萃取操作原理及在工業(yè)上的應(yīng)用(302)
9.2.2三元體系的液液平衡相圖(304)
9.2.3萃取劑的選擇(309)
9.2.4液液萃取過程的計算(312)
9.2.5液液萃取設(shè)備(325)
9.2.6萃取設(shè)備的選擇(329)
思考題(330)
習(xí)題(330)
本章主要符號說明(333)
第10章其他分離技術(shù)(334)
10.1結(jié)晶(334)
10.1.1晶體的基本特性(334)
10.1.2結(jié)晶過程的相平衡(335)
10.1.3結(jié)晶過程(337)
10.1.4結(jié)晶過程的物料衡算(338)
10.1.5結(jié)晶器(339)
10.1.6其他結(jié)晶方法(341)
10.2吸附(341)
10.2.1基本概念(341)
10.2.2吸附平衡(343)
10.2.3吸附速率(344)
10.2.4固定床吸附過程分析(345)
10.2.5吸附分離設(shè)備(347)
10.3膜分離(348)
10.3.1膜分離的種類和特點(348)
10.3.2膜組件(349)
10.3.3膜分離過程(350)
思考題(355)
本章主要符號說明(356)
附錄(358)
附錄A化工中常用計量單位及單位換算(358)
附錄B水的物理性質(zhì)(362)
附錄C干空氣的物理性質(zhì)(p=1.01325105Pa)(363)
附錄D飽和水蒸氣表(按溫度排列)(364)
附錄E飽和水蒸氣表(按壓力排列)(365)
附錄F水在不同溫度下的黏度(366)
附錄G某些二元物系的氣液相平衡數(shù)據(jù)(367)
附錄H常用固體材料物理性質(zhì)(368)
附錄I一些氣體溶于水的亨利系數(shù)(369)
附錄J某些液體的相對密度(液體密度與4℃水密度之比)(370)
附錄K液體表面張力共線圖(372)
附錄L液體黏度共線圖(374)
附錄M氣體黏度共線圖(101.325kPa)(377)
附錄N液體比熱容共線圖(379)
附錄O氣體比熱容共線圖(101.325kPa)(381)
附錄P氣體導(dǎo)熱系數(shù)圖(383)
附錄Q某些液體的物理性質(zhì)(384)
附錄R某些氣體的物理性質(zhì)(386)
附錄S管子規(guī)格(388)
附錄TIS型單級單吸離心泵性能表(摘錄)(389)
附錄U47211型離心通風(fēng)機規(guī)格(摘錄)(393)
附錄V常用浮頭式(內(nèi)導(dǎo)流)換熱器的主要參數(shù)(394)
參考文獻(396)