化工原理

前言

本書是根據(jù)最新高等職業(yè)教育化工技術(shù)類專業(yè)人才培養(yǎng)目標而編寫的。本書根據(jù)高等職業(yè)教育的特點，以“必需、夠用”為度對內(nèi)容進行精簡、提煉，適用于化工技術(shù)類專業(yè)和化工機械、化工儀表、化工分析、環(huán)境保護、化工管理、輕工、制藥及其相近專業(yè)的相應(yīng)課程。為適應(yīng)高等職業(yè)教育應(yīng)用性、技能型的特點，本書內(nèi)容避開繁瑣的公式推導，增加實用的案例分析，盡量簡化但保留夠用的成熟基礎(chǔ)理論，努力反映學科的現(xiàn)代特點，強調(diào)實際應(yīng)用技能和分析能力的培養(yǎng)。在文字上力求簡練，通俗易懂，盡量符合化工專業(yè)技術(shù)人員的特點和需要。全書側(cè)重于基礎(chǔ)知識、基本理論在實際應(yīng)用中的分析討論，注意培養(yǎng)和啟發(fā)學生解決問題的思路、方法及能力。全書共分十章，參考教學時數(shù)約為130學時，其中，第一、二、三章介紹動量傳遞過程，第四、五章介紹熱量傳遞過程，第六、七、八、十章介紹物質(zhì)傳遞過程，第九章固體干燥則屬于熱、質(zhì)同時傳遞過程。本書由南京化工職業(yè)技術(shù)學院蔣麗芬主編、統(tǒng)稿并編寫了第三、六、十章，參加編寫的人員有：南京化工職業(yè)技術(shù)學院王緯武（第一、七章）、季錦林（第二章）、湯立新（第四、五章），泰州職工技術(shù)學院李融（第九章）和王立中（第八章）。本書承蒙南京化工職業(yè)技術(shù)學院許寧教授和常州工程職業(yè)技術(shù)學院張裕萍副教授審定，提出了一些寶貴的意見和建議；在編寫過程中，得到了編者所在學校相關(guān)領(lǐng)導和教師的關(guān)心和大力支持，在此一并表示衷心的感謝。由于編者水平有限，書中難免有欠妥和錯誤之處，希望專家、讀者予以批評指正。

內(nèi)容概要

　　《化工原理》根據(jù)高等職業(yè)教育的特點，以“必需、夠用”為度對內(nèi)容進行精簡、提煉。全書共分十章，包括流體流動、流體輸送機械、非均相物系的分離、傳熱、氣體吸收、現(xiàn)代分離技術(shù)等。每章均編有適量的例題、習題、案例分析等。

書籍目錄

緒論 一、化工生產(chǎn)過程與單元操作 二、本課程的性質(zhì)、內(nèi)容和任務(wù) 三、化工過程中的幾個基本概念 第一章 流體流動 學習目標 第一節(jié) 概述 一、流體流動的研究對象 二、流體連續(xù)性假定 三、流體流動在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用 第二節(jié) 流體的基本性質(zhì) 一、流體的密度 二、流體的黏度 第三節(jié) 流體靜力學 一、流體的壓強 二、流體靜力學基本方程 三、靜力學基本方程的應(yīng)用 第四節(jié) 流體動力學 一、定態(tài)流動與非定態(tài)流動 二、流量與流速 三、定態(tài)流動的物料衡算——連續(xù)性方程 四、定態(tài)流動的能量衡算——伯努利方程 第五節(jié) 管內(nèi)流動阻力 一、化工管路 二、流體流動現(xiàn)象 三、流體在管內(nèi)流動阻力的計算 四、減小流動阻力的途徑 第六節(jié) 管路計算 一、阻力對管內(nèi)流動的影響 二、簡單管路計算 三、復雜管路計算原則 第七節(jié) 流量的測量 一、皮托測速計 二、文丘里流量計 三、孔板流量計 四、轉(zhuǎn)子流量計 案例分析 本章小結(jié) 復習與思考 習題 本章主要符號說明 第二章 流體輸送機械 學習目標 第一節(jié) 概述 第二節(jié) 離心泵 一、離心泵的結(jié)構(gòu)類型與工業(yè)應(yīng)用 二、離心泵的原理與性能 三、離心泵的選用 四、離心泵的安裝 五、離心泵的日常運行與操作 第三節(jié) 其他類型泵 一、往復泵 二、齒輪泵 三、螺桿泵 四、旋渦泵 五、軸流泵 第四節(jié) 氣體輸送機械 一、離心式通風機 二、鼓風機 三、壓縮機 四、真空泵 案例分析 本章小結(jié) 復習與思考 習題 本章主要符號說明 第三章 非均相物系的分離 學習目標 第一節(jié) 概述 第二節(jié) 沉降 一、重力沉降 二、離心沉降 第三節(jié) 過濾 一、基本概念 二、影響過濾速度的因素 三、典型過濾設(shè)備 本章小結(jié) 復習與思考 本章主要符號說明 第四章 傳熱 學習目標 第一節(jié) 概述 一、傳熱在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用 二、傳熱的基本方式 三、工業(yè)生產(chǎn)中的換熱方法 四、定態(tài)傳熱與非定態(tài)傳熱 五、傳熱速率與熱通量 第二節(jié) 熱傳導 一、傅里葉定律和導熱系數(shù) 二、平壁定態(tài)熱傳導 三、圓筒壁定態(tài)熱傳導 第三節(jié) 對流傳熱 一、對流傳熱的過程分析 二、對流傳熱基本方程和對流傳熱系數(shù) 三、流體無相變時的對流傳熱系數(shù) 四、流體有柑變時的對流傳熱 第四節(jié) 輻射傳熱 一、熱輻射的基本概念和特點 二、影響輻射傳熱的主要因素 三、對流與輻射聯(lián)合傳熱 第五節(jié) 傳熱計算 一、傳熱速率方程 二、熱負荷的確定 三、總傳熱系數(shù) 四、平均溫度差 五、傳熱過程計算舉例 第六節(jié) 換熱器 一、傳熱過程的強化途徑 二、間壁式換熱器分類 三、列管換熱器的工藝設(shè)計和選型 第七節(jié) 工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng) 一、概述 二、冷卻水系統(tǒng) 三、節(jié) 水環(huán)保型水處理技術(shù) 案例分析 本章小結(jié) 復習與思考 習題 本章主要符號說明 第五章 蒸發(fā) 學習目標 第一節(jié) 概述 一、蒸發(fā)操作的基本概念 二、蒸發(fā)流程 三、蒸發(fā)的分類 四、蒸發(fā)操作的特點 第二節(jié) 蒸發(fā)設(shè)備 一、蒸發(fā)器的型式與結(jié)構(gòu) 二、蒸發(fā)器的輔助設(shè)備 第三節(jié) 單效蒸發(fā) 一、單效蒸發(fā)流程 二、單效蒸發(fā)的計算 三、蒸發(fā)設(shè)備呻的溫度差損失 四、單效蒸發(fā)過程的計算 第四節(jié) 多效蒸發(fā) 一、多效蒸發(fā)流程 二、多效蒸發(fā)效數(shù)的限制 第五節(jié) 蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強度 一、蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力 二、蒸發(fā)器的生產(chǎn)強度 三、蒸發(fā)操作的其他節(jié)能措施 本章小結(jié) 復習與思考 習題 本章主要符號說明 第六章 氣體吸收 學習目標 第一節(jié) 概述 第二節(jié) 氣液相平衡 一、氣體在液體中的溶解度 二、亨利定律 三、相平衡與吸收過程的關(guān)系 第三節(jié) 傳質(zhì)的兩種基本方式 一、分子擴散 二、渦流擴散 第四節(jié) 對流傳質(zhì) 一、吸收機理模型 二、對流傳質(zhì)速率 第五節(jié) 吸收塔的計算 一、低濃度氣體吸收的特點 二、吸收塔的物料衡算與操作線方程 三、吸收劑用量的確定 四、低濃度氣體定態(tài)吸收填料層高度的計算 五、傳質(zhì)單元高度與傳質(zhì)單元數(shù) 六、吸收塔計算舉例 七、板式吸收塔塔板數(shù)的計算 八、解吸塔的計算 第六節(jié) 其他類型吸收簡介 一、高濃度氣體吸收 二、非等溫吸收 三、多組分吸收 四、化學吸收 第七節(jié) 吸收與解吸操作流程 一、吸收劑部分再循環(huán)的吸收流程 二、多塔串聯(lián)吸收流程 三、吸收一解吸聯(lián)合操作流程 第八節(jié) 填料塔 一、填料塔與填料 二、填料塔的流體力學性能 三、填料塔的附件 第九節(jié) 吸收操作分析 一、吸收操作分析 二、吸收操作的調(diào)節(jié) 案例分析 本章小結(jié) 復習與思考 習題 本章主要符號說明 第七章 液體的蒸餾 學習目標 第一節(jié) 概述 一、蒸餾分離的依據(jù) 二、蒸餾分離的分類 第二節(jié) 雙組分物系的氣液相平衡 一、理想物系的氣液相平衡 二、雙組分非理想物系的氣液相平衡 三、總壓的改變對氣液平衡的影響 第三節(jié) 簡單蒸餾與平衡蒸餾 一、簡單蒸餾 二、平衡蒸餾 第四節(jié) 精餾原理 一、連續(xù)精餾原理 二、連續(xù)精餾流程 第五節(jié) 雙組分溶液連續(xù)精餾塔的計算 一、基本型精餾塔的計算條件 二、全塔物料衡算 三、精餾操作線方程 四、精餾塔塔板層數(shù)確定 五、填料精餾塔的填料層高度確定 六、回流比的影響及其選擇 七、精餾塔的熱量衡算與進料熱狀態(tài)的選擇 八、其他類型的連續(xù)精餾計算 第六節(jié) 精餾操作分析 一、操作壓力的影響 二、操作溫度的控制 三、進料狀況的影響 四、回流比的調(diào)節(jié) 五、采出量的控制 第七節(jié) 間歇精餾 一、餾出液維持恒定時的間歇精餾 二、回流比維持恒定時的間歇精餾 第八節(jié) 特殊精餾 一、恒沸精餾 二、萃取精餾 第九節(jié) 板式塔 一、塔板類型和塔板結(jié)構(gòu) 二、板式塔的流體力學性能 三、浮閥塔的設(shè)計原則 四、板式塔與填料塔的比較 案例分析 本章小結(jié) 復習與思考 習題 本章主要符號說明 第八章 液液萃取 學習目標 第一節(jié) 概述 一、液液萃取的原理 二、液液萃取流程 三、萃取操作的工業(yè)應(yīng)用 四、萃取操作的特點 第二節(jié) 液液相平衡 一、三角形相圖 二、部分互溶物系的相平衡 三、分配系數(shù)和分配曲線 第三節(jié) 萃取操作流程和計算 一、單級萃取 二、多級萃取 三、完全不互溶物系的萃取 第四節(jié) 萃取操作分析 一、萃取劑性質(zhì)的影響 二、萃取劑的組成和用量的影響 三、萃取操作溫度的影響 四、分散相選擇的影響 第五節(jié) 萃取設(shè)備 一、萃取設(shè)備的種類 二、萃取設(shè)備的選用 本章小結(jié) 復習與思考 習題 本章主要符號說明 第九章 固體干燥 學習目標 第一節(jié) 概述 一、固體物料的去濕方法 二、干燥過程的分類 三、對流干燥過程 第二節(jié) 濕空氣的性質(zhì)和濕度圖 一、濕空氣的性質(zhì) 二、濕空氣的濕度圖及其應(yīng)用 第三節(jié) 干燥過程的物料衡算和熱量衡算 一、干燥過程的物料衡算 二、干燥過程的熱量衡算 三、干燥器出口空氣狀態(tài)的確定 四、干燥器的熱效率和干燥效率 第四節(jié) 干燥速率和干燥時間 一、物料中所含水分的性質(zhì) 二、干燥速率及其影響因素 三、恒定干燥條件下干燥時間的計算 第五節(jié) 干燥過程的操作分析 一、干燥操作條件的確定 二、干燥操作過程的節(jié)能 第六節(jié) 干燥器 一、對干燥器的要求 二、干燥器的主要型式 三、干燥器的選用 本章小結(jié) 復習與思考 習題 本章主要符號說明 第十章 現(xiàn)代分離技術(shù) 學習目標 第一節(jié) 吸附技術(shù) 一、吸附原理與吸附劑 二、吸附速率 三、吸附操作 四、吸附過程的強化與展望 第二節(jié) 膜分離技術(shù) 一、膜分離技術(shù)的基本原理 二、分離用膜 三、膜分離設(shè)備 第三節(jié) 超臨界流體萃取技術(shù) 一、超臨界流體萃取技術(shù)的發(fā)展與特點 二、超臨界流體萃取與液液萃取的比較 三、超臨界流體萃取過程簡介 四、超臨界流體萃取的工業(yè)應(yīng)用 本章小結(jié) 復習與思考 本章主要符號說明 附錄 1.單位換算表 2.水的物理性質(zhì) 3.水在不同溫度下的黏度 4.某些液體的物理性質(zhì) 5.干空氣的物理性質(zhì)(p=101.3 kPa) 6.飽和水與飽和蒸汽表(按溫度排列) 7.飽和水與飽和蒸汽表(按壓力排列) 8.某些有機液體的相對密度共線圖 9.液體黏度共線圖 10.液體的比熱容共線圖 11.液體汽化潛熱共線圖 12.氣體黏度共線圖(常壓下使用) 13.101.3 kPa壓強下氣體的比熱容共線圖 14.某些液體的導熱系數(shù)(單位：W·m-1·K-1) 15.常用氣體的導熱系數(shù)圖 16，常見固體的導熱系數(shù) 17.某些雙組分混合物在101.3 kPa壓力下的氣液平衡數(shù)據(jù) 18.某些氣體溶于水中的亨利系數(shù) 19.管子規(guī)格 20.IS型離心泵性能表 21.列管式換熱器標準系列(摘錄) 22.幾種常用填料的特性數(shù)據(jù)(摘錄) 參考書目

章節(jié)摘錄

插圖：一、化工生產(chǎn)過程與單元操作化學工業(yè)是將自然界中的各種物質(zhì)，經(jīng)過化學和物理方法將其加工為產(chǎn)品的制造業(yè)?；ぎa(chǎn)品的品種數(shù)以萬計，它包括了各種生產(chǎn)資料和生活資料，在國民經(jīng)濟和日常生活中占有重要地位?；瘜W工業(yè)是一個多門類、多品種的生產(chǎn)部門，其中任何一種化工產(chǎn)品的生產(chǎn)都是將各種原料通過許多工序和設(shè)備，在一定的工藝條件下，進行一系列的加工處理，最后制得產(chǎn)品。一種產(chǎn)品從原料到成品的生產(chǎn)過程中，除了化學反應(yīng)過程外，還有大量的物理加工過程。不同的原料、不同的產(chǎn)品具有不同的生產(chǎn)過程，但在其過程中都要用到一些類型相同、具有共同特點的基本過程和設(shè)備。如流體輸送、換熱、精餾等物理操作，反應(yīng)器中進行的化學反應(yīng)等典型操作。由此可見，任一個化工過程都是由化學反應(yīng)過程和一系列物理過程構(gòu)成，而化學反應(yīng)過程是化工生產(chǎn)過程的核心。在反應(yīng)進行之前，須對原料進行一系列的處理。為使化學反應(yīng)過程得以經(jīng)濟有效地進行，反應(yīng)器內(nèi)必須保持適宜的反應(yīng)條件，如適當?shù)臏囟?、壓強及物料組成等；原料必須經(jīng)過一系列處理以達到較高的純度。通常將反應(yīng)前對原料進行的處理稱為原料的預處理或前處理；在反應(yīng)進行過程中，為維持適宜的反應(yīng)條件，需向體系輸入或輸出熱量以保證適宜的反應(yīng)溫度；在反應(yīng)結(jié)束后，仍需對反應(yīng)產(chǎn)物進行分離、精制等，以制得合格產(chǎn)品，我們稱之為反應(yīng)產(chǎn)物的后處理過程。因而，可以認為，化工生產(chǎn)過程是由原料的前處理過程、化學反應(yīng)過程和產(chǎn)物的后處理過程組成。化學工業(yè)中將具有共同的物理變化，遵循共同的物理學規(guī)律，以及具有共同作用的基本操作稱為單元操作。

編輯推薦

《化工原理》是全國高職高專教育十一五規(guī)劃教材之一。

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