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第1篇 流体动力过程及装备1

1　流体静力学过程1

1.1　流体静力学基本原理1

1.1.1 流体的基本概念1

1.1.2　流体静力学基本方程2

1.2　流体静力学原理的设备4

1.2.1　静压压强测定4

1.2.2　压强传递设备5

1.2.3　液体密封装置6

1.2.4　动压压强测定6

参考文献7

2　流体动力学过程8

2.1　流体动力学基本原理8

2.1.1　基本概念8

2.1.2　流体动力学基本方程9

2.1.3　湍流流动模式方程11

2.1.4 流动相似原理及模型实验12

2.2　应用流体动力学的设备14

2.2.1　流体速度场的测量装备14

2.2.2　流体速度场的显示装备16

2.2.3　流体流量的测量装备16

参考文献18

3　液体输送过程19

3.1　液体输送过程的基本原理19

3.1.1　液体输送过程的构成19

3.1.2 液体输送动力源的特点及主要性能指标19

3.1.3　液体输送过程的流型及阻力21

3.1.4　液体输送过程的基本原理23

3.2　液体输送过程的基本设备24

3.2.1 液体输送过程的动力设备24

3.2.2　液体输送过程的管路及附件42

参考文献44

4　气体压缩与输送过程46

4.1　气体压缩与输送基本原理46

4.1.1 气体压缩与输送过程的构成46

4.1.2 气体输送动力源的特点46

4.1.3　气体压缩与输送过程的基本原理47

4.2　气体输送过程的基本设备48

4.2.1 气体压缩与输送动力设备48

4.2.2　气体输送过程的管路及附件59

参考文献62

5　搅拌与混合过程63

5.1　搅拌与混合的基本原理63

5.1.1　搅拌混合的目的63

5.1.2　搅拌槽内液体的流动特性63

5.1.3 搅拌效果及影响因素65

5.2　搅拌与混合过程的基本装备66

5.2.1　搅拌装置66

5.2.2　静态混合器72

参考文献76

第2篇　热量传递过程及装备77

6　热量传递过程77

6.1　传热过程的基本概念77

6.2　热传导过程的基本原理78

6.2.1　傅立叶定律78

6.2.2　热导率78

6.2.3　平壁的一维稳态导热79

6.2.4 圆筒壁的一维稳态导热81

6.2.5　通过球壳的导热82

6.3　对流传热过程的基本原理83

6.3.1　对流传热过程机理83

6.3.2　牛顿冷却定律83

6.3.3　影响对流传热的因素84

6.3.4　流体无相变时对流传热系数关联式85

6.3.5　自然对流传热89

6.4　辐射传热过程的基本原理89

6.4.1 物体的辐射能力与斯蒂芬-玻耳兹曼定律89

6.4.2　物体表面间的辐射传热90

参考文献91

7　热量交换过程92

7.1　热量交换过程的基本原理92

7.1.1　基本传热方程式92

7.1.2　热平衡方程式92

7.1.3　传热平均温差93

7.1.4　传热系数K94

7.1.5　壁温的估算96

7.1.6　传热效率与传热单元数96

7.1.7　流体流动选择98

7.2　热量交换过程的基本设备99

7.2.1　换热器的分类99

7.2.2　间壁式换热器100

7.3　管壳式换热器的传热过程的强化107

7.3.1　强化传热管的结构及特点107

7.3.2　管内插入物的结构及特点110

7.3.3　壳程管束支承结构改进111

参考文献115

8　有相变的热量交换过程116

8.1 相变热量交换过程的基本原理116

8.1.1　蒸汽冷凝换热过程116

8.1.2　沸腾换热118

8.2　相变的热量交换过程的基本设备120

8.2.1　冷凝器120

8.2.2　再沸器122

8.2.3　热管换热器123

8.2.4　废热锅炉124

参考文献126

9　蒸发过程127

9.1　蒸发过程的基本原理127

9.2　单效蒸发过程128

9.2.1　物料与热量衡算方程128

9.2.2　传热速率方程129

9.2.3　蒸发器的生产能力与生产强度131

9.3　多效蒸发过程132

9.3.1　多效蒸发流程132

9.3.2　多效蒸发设计计算133

9.3.3　多效蒸发的计算134

9.3.4　多效蒸发的经济性及效数限制136

9.3.5　蒸发过程强化137

9.4　蒸发过程设备138

9.4.1　蒸发器类型与选型138

9.4.2　蒸发的辅助设备142

9.4.3　蒸发器的选型142

9.4.4　蒸发器改进与发展144

参考文献144

第3篇 质量传递过程及装备145

10　干燥过程145

10.1　干燥过程的基本原理145

10.1.1　干燥的目的145

10.1.2　干燥过程采用的方法145

10.1.3　物料内所含水分的种类146

10.1.4　湿空气的性质148

10.1.5　湿物料的性质149

10.2　干燥过程的基本设备150

10.2.1　干燥器的分类150

10.2.2　固定床干燥器150

10.2.3　移动床干燥器150

10.2.4 自由降落床干燥器151

10.2.5　流化床干燥器151

10.2.6　流动气流干燥器151

参考文献153

11　蒸馏过程154

11.1　蒸馏过程的基本原理154

11.1.1 蒸馏的目的154

11.1.2　蒸馏的分类154

11.2　板式塔160

11.2.1　板式塔的总体结构160

11.2.2　塔板160

11.3　填料塔165

11.3.1　概述165

11.3.2　填料165

11.3.3　散堆填料166

11.3.4　环形填料166

11.3.5　鞍形填料167

11.3.6　规整填料168

11.4　塔设备的选型原则169

11.4.1　板式塔的选型原则169

11.4.2　填料塔的选型原则169

参考文献170

12　吸收与吸附过程171

12.1　吸收过程的基本原理171

12.1.1 吸收的目的171

12.1.2　物理吸收与化学吸收171

12.1.3　吸收剂的选择171

12.1.4 吸收过程中的相平衡关系172

12.1.5　不同类型的扩散与吸收173

12.1.6　吸收速率178

12.1.7　小结179

12.2　吸收过程的基本装置180

12.3　吸附过程的基本原理180

12.3.1　概述180

12.3.2　吸附理论181

12.4　吸附过程的基本设备184

12.4.1 概述184

12.4.2　接触式吸附器184

12.4.3　固定填充床吸附器184

12.4.4　流动填充床吸附器186

12.5　气体的增湿与减湿186

12.5.1　概述186

12.5.2　增湿与减湿的理论186

12.5.3　增湿器与减湿器188

参考文献189

13　萃取过程190

13.1　萃取过程的基本原理190

13.1.1　萃取的目的190

13.1.2　萃取操作原理190

13.1.3　萃取剂的选择193

13.2　萃取过程的基本设备195

13.2.1　混合沉降器195

13.2.2　无搅拌的萃取塔199

13.2.3　往复搅拌的萃取塔201

13.2.4　旋转搅拌的萃取塔203

13.2.5　离心萃取机205

13.2.6　其他萃取设备209

参考文献209

14　膜分离过程210

14.1　膜分离过程基本原理210

14.1.1　分离用膜210

14.1.2　膜分离过程210

14.1.3　膜分离的工艺流程211

14.1.4　膜分离过程的强化方法211

14.2 膜分离过程的基本装备213

14.2.1　反渗透膜分离过程213

14.2.2　渗析膜分离过程214

14.2.3　电渗析膜分离过程215

14.2.4　液膜分离过程217

14.2.5　气体渗透分离过程219

14.2.6　过滤膜分离过程220

参考文献224

15　离子交换过程225

15.1　离子过程的基本原理225

15.1.1　离子交换的目的225

15.1.2　离子交换过程的基本原理225

15.1.3 离子交换过程的基本操作226

15.1.4　离子交换剂的种类227

15.1.5　离子交换剂的选用229

15.2　工业离子交换过程和设备230

15.2.1　间歇槽式230

15.2.2　固定床式230

15.3　离子交换膜233

15.3.1　离子交换膜的性能及其制备233

15.3.2　离子交换膜分离过程和应用234

15.4　离子交换过程在工业上的应用235

15.4.1　水处理235

15.4.2　食品工业236

15.4.3　湿法冶金237

参考文献237

16 结晶过程238

16.1 结晶过程的基本原理238

16.1.1 结晶的目的238

16.1.2 晶体的性质238

16.1.3 晶核的生成和晶体的成长239

16.1.4　溶解度与溶解度曲线240

16.1.5　溶液的过饱和度241

16.1.6　结晶操作的一些特点242

16.2 结晶过程的主要设备243

16.2.1　溶液结晶设备243

16.2.2　熔融结晶设备251

16.3　结晶设备小结254

参考文献254

第4篇　机械操作过程及装备255

17　固体粉碎过程255

17.1　粉碎机理255

17.1.1　物料性质255

17.1.2　破碎方式256

17.1.3　破碎的功耗学说257

17.2　粉碎设备258

17.2.1　颚式破碎机258

17.2.2　圆锥破碎机260

17.2.3　锤式破碎机260

17.2.4　球磨机261

17.2.5　盘磨机262

17.2.6　气流粉碎机264

参考文献265

18　机械分离过程266

18.1 机械分离过程的基本原理266

18.1.1　沉降基本原理267

18.1.2　过滤基本原理268

18.2　机械分离设备270

18.2.1　重力沉降分离设备270

18.2.2　过滤设备272

18.2.3　离心分离设备274

参考文献276

19　粉体分级过程277

19.1　分级机理277

19.1.1　分级原理277

19.1.2　筛分性能参数278

19.1.3　流体分级性能参数278

19.2　分级设备279

19.2.1　筛分设备279

19.2.2　气流分级设备282

19.2.3　水力分级设备284

参考文献286

20　粉体混合过程287

20.1　粉体混合机理287

20.1.1　粉体混合机理287

20.1.2　混合质量表示方法287

20.2　粉体混合器的类型289

20.2.1　双锥形混合器290

20.2.2　V形混合器291

20.2.3　螺旋式锥形混合机291

20.2.4　无重力粒子混合机292

20.2.5　三维运动混合机293

20.2.6　空气混合机294

20.2.7　连续混合机294

20.2.8　捏合机294

参考文献296

21　粉体造粒过程297

21.1　颗粒性质297

21.1.1　粒度和粒度分布297

21.1.2　颗粒密度表示法298

21.1.3　颗粒的摩擦性能298

21.1.4　造粒方法的分类及原理299

21.1.5　造粒方法的选用300

21.2　造粒设备301

21.2.1　压块过程及设备301

21.2.2　造球过程及设备303

参考文献307

第5篇　热力学过程及装备308

22　热力学基本过程308

22.1 热力学基本概念和基本定律308

22.1.1　基本概念308

22.1.2　热力学基本定律309

22.2　理想气体的基本热力过程310

22.3　蒸汽的热力过程311

22.3.1　蒸汽热力性质表述311

22.3.2　蒸汽的基本热力过程313

参考文献313

23　气体动力循环过程314

23.1　燃气轮机装置循环的基本原理314

23.1.1　前言314

23.1.2　燃气轮机装置的应用及其基本工作过程314

23.1.3　燃气轮机装置定压加热理想循环的性能315

23.1.4　具有回热的燃气轮机装置316

23.2　燃气轮机装置及主要设备317

23.2.1　燃气轮机装置结构形式317

23.2.2　压气机318

23.2.3　燃烧室318

23.2.4　透平318

23.3　内燃机循环的基本原理319

23.3.1　内燃机的工作过程319

23.3.2 内燃机理想循环及其性能320

23.4　内燃机的基本构造321

参考文献323

24　蒸汽动力循环过程324

24.1 蒸汽动力循环装置工作过程与原理324

24.1.1　卡诺循环324

24.1.2 朗肯循环装置工作过程及性能325

24.1.3　朗肯循环的改进325

24.1.4 工业企业蒸汽动力系统327

24.2　蒸汽动力循环系统装置与主要设备328

24.2.1 常规电站热力系统装置328

24.2.2　锅炉328

24.2.3　汽轮机329

24.2.4　凝汽设备330

参考文献330

25　制冷循环过程331

25.1　制冷过程的热力学原理331

25.1.1　概述331

25.1.2　制冷的基本热力学原理及性能指标331

25.2 常见制冷循环系统装置及主要设备333

25.2.1　蒸气压缩式制冷333

25.2.2　蒸汽吸收式制冷340

25.2.3　蒸汽喷射式制冷342

25.2.4　吸附式制冷343

25.3　热泵的基本热力学原理及性能指标343

25.4　热泵装置系统344

参考文献344

26　气体低温液化及分离过程346

26.1　气体低温液化原理与系统346

26.1.1　概述346

26.1.2　气体液化的理论循环346

26.1.3　气体液化循环的性能指标347

26.1.4　节流液化循环348

26.1.5　带膨胀机的液化循环351

26.2 气体分离的原理与系统353

26.2.1　气体分离方法概述353

26.2.2　空气分离原理与系统354

26.3　气体液化及分离装置的基本设备356

参考文献357

第6篇　化学反应过程及装备358

27　化工反应过程358

27.1　化工反应过程基本原理358

27.1.1 概述358

27.1.2　化学反应过程动力学359

27.2　化工反应过程基本设备362

27.2.1　概述362

27.2.2　固定床反应器362

27.2.3　流化床反应器363

27.2.4　搅拌反应器363

参考文献370

28　生物反应过程371

28.1 生物反应过程的基本原理371

28.1.1　概述371

28.1.2　生物反应过程的特点371

28.1.3 生物反应过程及生物反应器的分类372

28.2　酶反应器374

28.2.1　搅拌釜反应器374

28.2.2　固定床反应器374

28.2.3　流化床反应器374

28.2.4 连续搅拌釜——超滤膜反应器374

28.2.5 中空纤维膜式反应器375

28.2.6　螺旋卷绕膜反应器375

28.2.7 F型反应器375

28.3　微生物反应器376

28.3.1　机械搅拌式发酵罐376

28.3.2　自吸式发酵罐377

28.3.3　气升式发酵罐378

28.3.4　塔式发酵罐378

28.3.5　液体喷射循环反应器379

28.3.6　流态化反应器380

28.3.7　固定床微生物反应器380

28.3.8　动物细胞培养反应器381

28.3.9　植物细胞培养反应器381

参考文献381

29　核反应过程382

29.1　核反应过程基本原理382

29.1.1　概述382

29.1.2　链式反应383

29.1.3　慢化剂和冷却剂384

29.1.4　聚变反应384

29.2　核反应动力装置385

29.2.1　核电站的基本组成及工作过程385

29.2.2　压水反应堆387

29.2.3　蒸汽发生器392

29.2.4　其他设备393

30　环境治理过程394

30.1　废水处理过程394

30.1.1　概述394

30.1.2　废水的分级处理395

30.2　废水处理的主要设备398

30.2.1　活性污泥法的设备398

30.2.2　生物膜法的设备399

30.3　废气处理过程400

30.3.1　概述400

30.3.2　废气处理主要设备401

30.4　固体废弃物处理过程405

30.4.1 概述405

30.4.2 固体废弃物主要处理和处置方法405

参考文献407