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绪论1

0.1化工原理的研究对象1

0.2化工原理课程的内容、性质与任务2

0.3基本概念与研究方法3

0.3.1物料衡算3

0.3.2热量衡算3

0.3.3平衡关系4

0.3.4过程速率4

0.3.5研究方法4

0.4单位及单位换算4

0.4.1国际单位制单位5

0.4.2法定计量单位6

0.4.3其他计量单位制的单位6

0.4.4单位换算6

思考题8

习题8

参考文献8

第1章 流体流动9

1.1概述9

1.2流体基本性质9

1.2.1连续介质的假定9

1.2.2流体的压缩性9

1.2.3作用在流体上的力9

1.2.4体积力和密度10

1.2.5压力和静压力10

1.2.6剪力和黏度11

1.3流体静力学基本方程13

1.3.1流体静力学基本方程13

1.3.2流体静力学基本方程的应用14

1.4流体流动的基本方程17

1.4.1流量与流速17

1.4.2定态流动与非定态流动19

1.4.3连续性方程19

1.4.4伯努利方程式20

1.4.5实际流体机械能衡算式21

1.4.6伯努利方程式的应用22

1.5管内流体流动现象23

1.5.1流体流动类型与雷诺数24

1.5.2流体在圆管内的速度分布25

1.5.3边界层的概念27

1.6流体在管内的流动阻力30

1.6.1圆形直管中的流动阻力30

1.6.2局部阻力36

1.6.3管内流体流动的总摩擦阻力损失计算38

1.7管路计算39

1.7.1简单管路39

1.7.2复杂管路43

1.8流速与流量测量44

1.8.1测速管44

1.8.2孔板流量计和文丘里流量计46

1.8.3转子流量计50

本章主要符号说明52

思考题52

习题53

参考文献57

第2章 流体输送机械与搅拌58

2.1概述58

2.1.1流体输送机械的概念58

2.1.2流体输送机械的分类58

2.1.3流体输送机械的应用58

2.2离心泵58

2.2.1离心泵的工作原理与主要构件58

2.2.2离心泵的基本方程60

2.2.3离心泵的主要性能参数和特性曲线61

2.2.4离心泵的可靠运行63

2.2.5离心泵的工作点与流量调节65

2.2.6离心泵的类型与选用68

2.3其他类型化工用泵69

2.3.1往复泵69

2.3.2回转泵71

2.3.3漩涡泵72

2.4气体输送机械72

2.4.1离心式通风机、鼓风机、压缩机73

2.4.2回转式鼓风机、压缩机75

2.4.3往复压缩机76

2.4.4真空泵79

2.5搅拌80

2.5.1搅拌机结构80

2.5.2混合机理82

2.5.3搅拌功率83

2.5.4搅拌器的放大85

本章主要符号说明86

思考题86

习题87

参考文献88

第3章 过滤、沉降与流态化89

3.1概述89

3.2颗粒及颗粒床层的特性89

3.2.1颗粒的特性89

3.2.2流体流过颗粒床层的压降90

3.3过滤92

3.3.1过滤设备93

3.3.2过滤基本方程95

3.3.3恒压过滤95

3.3.4恒速过滤与先恒速后恒压过滤96

3.3.5过滤常数的测定97

3.3.6滤饼的洗涤97

3.3.7过滤机的生产能力98

3.3.8动态过滤99

3.4沉降分离99

3.4.1重力沉降及设备99

3.4.2离心沉降及设备102

3.5离心机104

3.5.1沉降离心机104

3.5.2过滤离心机105

3.6流态化105

3.6.1流态化的基本概念105

3.6.2流化床的主要特征106

3.6.3流化床的操作范围108

3.6.4提高流化质量的措施109

本章符号说明109

思考题110

习题110

参考文献111

第4章 传热112

4.1概述112

4.1.1传热在化工生产中的应用112

4.1.2热量传递的基本方式112

4.1.3冷热流体热交换的方式113

4.1.4间壁式换热器的传热过程114

4.1.5传热速率与热通量114

4.1.6定态与非定态传热过程114

4.2热传导114

4.2.1傅里叶定律115

4.2.2热导率115

4.2.3通过平壁的定态热传导117

4.2.4通过圆筒壁的定态热传导119

4.3对流传热120

4.3.1对流传热过程分析120

4.3.2对流传热速率方程121

4.3.3影响对流传热系数的因素122

4.3.4对流传热过程的量纲分析122

4.3.5流体无相变时的对流传热系数124

4.3.6流体有相变时的对流传热系数127

4.4传热过程的计算133

4.4.1热量衡算133

4.4.2总传热速率方程134

4.4.3总传热系数135

4.4.4平均温差的计算136

4.4.5传热面积的计算138

4.4.6壁温的计算138

4.4.7传热单元数法139

4.5热辐射142

4.5.1热辐射的基本概念142

4.5.2物体的辐射能力142

4.5.3物体间的辐射能力144

4.5.4辐射和对流联合传热147

4.6换热器148

4.6.1间壁式换热器的类型148

4.6.2管壳式换热器的设计和选型151

4.6.3换热器传热过程的强化160

本章符号说明162

思考题162

习题163

参考文献165

第5章 蒸发166

5.1概述166

5.1.1蒸发过程的特点166

5.1.2蒸发过程的分类167

5.2单效蒸发167

5.2.1单效蒸发流程167

5.2.2单效蒸发的计算167

5.3温度差损失与总传热系数169

5.3.1蒸发过程的温度差损失169

5.3.2蒸发器的总传热系数171

5.4多效蒸发172

5.4.1多效蒸发原理172

5.4.2多效蒸发流程172

5.4.3多效蒸发的计算173

5.5蒸发器的生产能力、生产强度和效数的限制179

5.5.1蒸发器的生产能力和生产强度179

5.5.2多效蒸发效数的限制180

5.6蒸发过程的其他节能方法181

5.6.1额外蒸汽的引出181

5.6.2热泵蒸发181

5.6.3冷凝水自蒸发的利用181

5.7蒸发设备182

5.7.1蒸发设备的结构182

5.7.2蒸发器的选型187

本章符号说明188

思考题188

习题188

参考文献189

第6章 结晶190

6.1概述190

6.2结晶的基本原理190

6.2.1溶解度190

6.2.2过饱和溶液与介稳区191

6.2.3晶核的形成193

6.3结晶动力学194

6.3.1生长速率194

6.3.2 △L定律194

6.4结晶操作与控制195

6.4.1结晶的操作工艺195

6.4.2结晶操作特性参数195

6.4.3应用197

6.5结晶过程计算199

6.5.1物料衡算199

6.5.2热量衡算201

6.6结晶设备201

6.6.1冷却结晶器202

6.6.2蒸发结晶器203

本章符号说明204

思考题205

习题205

参考文献205

第7章 吸收206

7.1概述206

7.1.1化工生产中的传质过程206

7.1.2气体吸收过程206

7.1.3气体吸收过程的应用207

7.1.4吸收剂的选择207

7.2吸收过程的气液平衡关系208

7.2.1气体在液体中的溶解度208

7.2.2亨利定律209

7.2.3气液相际传质过程的方向、限度及推动力210

7.3扩散与相内传质212

7.3.1相内物质的分子扩散212

7.3.2分子扩散系数216

7.3.3单相对流传质机理与传质速率方程218

7.4相际对流传质219

7.4.1对流传质理论219

7.4.2总吸收速率方程220

7.5吸收塔的计算225

7.5.1物料衡算与吸收操作线方程225

7.5.2吸收剂用量与最小液气比227

7.5.3填料层高度的基本计算式229

7.5.4低浓度气体吸收填料层高度的计算230

7.5.5吸收塔的调节与操作型计算235

7.6传质系数236

7.6.1传质系数的实验测定236

7.6.2传质系数的经验公式237

7.6.3传质系数的特征数关联式237

7.7解吸及其他条件下的吸收238

7.7.1解吸238

7.7.2高浓度气体吸收240

7.7.3非等温气体吸收241

7.7.4化学吸收241

本章符号说明241

思考题242

习题242

参考文献244

第8章 蒸馏245

8.1概述245

8.1.1蒸馏过程的分类245

8.1.2蒸馏分离的特点245

8.2双组分溶液的气液平衡关系246

8.2.1理想溶液的气液平衡关系246

8.2.2非理想溶液的气液平衡关系250

8.3简单蒸馏与平衡蒸馏251

8.3.1简单蒸馏251

8.3.2平衡蒸馏252

8.4精馏254

8.4.1精馏过程原理和条件254

8.4.2连续精馏装置流程256

8.5双组分连续精馏的计算257

8.5.1理论板的概念与恒摩尔流的假设257

8.5.2物料衡算与操作线方程258

8.5.3进料热状况的影响与q线方程261

8.5.4理论塔板数的计算263

8.5.5回流比的影响及其选择266

8.5.6加料热状态的选择272

8.5.7双组分精馏过程的其他类型272

8.5.8精馏装置的热量衡算277

8.5.9双组分精馏的操作型计算278

8.6间歇精馏280

8.6.1间歇精馏的特点280

8.6.2回流比恒定时间歇精馏的计算281

8.6.3馏出液组成恒定时间歇精馏的计算282

8.7恒沸精馏与萃取精馏283

8.7.1恒沸精馏283

8.7.2萃取精馏284

8.8多组分精馏285

8.8.1流程方案的选择285

8.8.2多组分物系的气液平衡及应用286

8.8.3关键组分与物料衡算288

8.8.4理论板数的计算289

本章符号说明290

思考题291

习题291

参考文献293

第9章 气液传质设备294

9.1塔器的类型及其发展294

9.1.1填料294

9.1.2分配器295

9.1.3传质元件295

9.1.4发展途径296

9.2填料塔297

9.2.1结构与设计内容297

9.2.2特征参数297

9.2.3气液两相流动参数及特性298

9.2.4 HETP与填料段高度的确定300

9.2.5液泛率与塔径的确定302

9.2.6压降的计算303

9.3板式塔303

9.3.1结构及设计程序303

9.3.2基本概念与术语304

9.3.3塔板效率305

9.3.4液泛率及其控制308

9.3.5水力学计算310

9.3.6负荷性能图318

9.4塔器工艺设计319

9.4.1工艺设计319

9.4.2设计举例320

本章符号说明324

思考题325

习题325

参考文献325

第10章 萃取327

10.1概述327

10.2液液萃取328

10.2.1液液萃取流程328

10.2.2部分互溶三元物系的液液萃取330

10.2.3萃取剂的选择332

10.2.4萃取过程的计算333

10.2.5液液萃取设备341

10.3固液萃取346

10.3.1有效成分的提取过程及机理346

10.3.2常用提取剂和提取辅助剂347

10.3.3浸取工艺流程及工艺参数348

10.3.4提取设备348

10.4超临界流体萃取350

10.4.1超临界流体及萃取剂351

10.4.2超临界萃取原理352

10.4.3超临界萃取的特点352

10.4.4超临界萃取流程353

本章符号说明354

思考题354

习题355

参考文献355

第11章 干燥356

11.1概述356

11.2湿空气的性质与湿度图358

11.2.1湿空气的性质358

11.2.2湿含量的测定方法360

11.2.3湿空气的湿度图及其应用363

11.3固体物料的干燥平衡366

11.3.1湿物料的性质366

11.3.2干燥平衡及干燥平衡曲线367

11.4干燥过程的物料衡算与热量衡算369

11.4.1物料衡算369

11.4.2热量衡算371

11.4.3干燥系统的热效率372

11.4.4干燥器空气出口状态的确定374

11.5干燥速率与干燥时间377

11.5.1干燥实验和干燥曲线377

11.5.2干燥速率曲线及干燥过程分析378

11.5.3干燥时间的计算381

11.6干燥器385

11.6.1干燥器的分类与基本要求385

11.6.2工业上常用的干燥器386

11.6.3干燥器的选型393

11.6.4干燥器设计中操作条件的确定394

本章符号说明396

思考题397

习题397

参考文献399

第12章 其他分离技术400

12.1吸附分离400

12.1.1吸附与吸附剂400

12.1.2吸附平衡402

12.1.3吸附速率406

12.1.4吸附操作与设备407

12.2膜分离410

12.2.1概述410

12.2.2膜与膜组件412

12.2.3超滤与微滤415

12.2.4反渗透417

12.2.5气体分离418

本章符号说明419

思考题419

习题419

参考文献420

附录421

附录1常用物理量的单位及其换算421

附录2某些液体的物理性质424

附录3某些气体的物理性质425

附录4干空气的物理性质426

附录5水及饱和水蒸气的物理性质426

附录6流体的密度与黏度431

附录7某些液体和气体的热导率435

附录8某些固体材料的热导率437

附录9液体的比热容438

附录10 101.33kPa压强下气体的比热容440

附录11汽化潜热442

附录12无机物水溶液的沸点444

附录13管路规格（摘录）445

附录14离心泵规格（摘录）446

附录15换热器系列（摘录）448

附录16某些气体溶于水时的亨利系数452

附录17双组分物质的扩散系数453

附录18双组分溶液的气液平衡数据454

附录19填料特性455