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第一章 化学工业与化学工程1

第一节 化学工业概述1

一、化学工业的重要性及其发展1

二、化学工业的分类及其特点1

三、化工产品的市场及其前景3

第二节 化学工程的发展趋势3

一、化学工程的兴起与发展4

二、化学工程的前沿研究领域5

第三节 化工过程与单元操作7

一、化工过程简介7

二、化工单元操作7

三、常用基本概念8

第四节 化工过程开发简介10

一、化工过程开发的基本要求10

二、化学实验与化工生产过程的联系与区别10

三、化工过程开发步骤11

四、化工过程开发最优化概念13

第五节 化工数据14

一、化工数据的分类14

二、单位与单位制15

三、单位换算15

第二章 流体流动过程16

第一节 概述16

第二节 流体静力学基本方程式16

一、流体的热力学属性16

二、流体静力学基本方程式18

三、流体静力学基本方程式的讨论19

四、流体静力学基本方程式的应用19

第三节 流体流动的基本方程式21

一、流体的流动属性21

二、流体的运动状态22

三、连续性方程式22

四、伯努利方程式23

第四节 管内流体流动现象27

一、牛顿黏性定律与流体的黏度27

二、流体流动的内部结构28

第五节 管内流体流动的阻力31

一、流体在直管中的流动阻力31

二、流体在非圆形管内的流动阻力33

三、局部阻力34

第六节 管路计算35

一、简单管路35

二、复杂管路37

第七节 流量的测量40

一、变压头流量计41

二、变截面流量计43

第八节 流体输送机械44

一、离心泵44

二、其他类型的化工用泵52

三、泵的选择54

四、气体输送机械55

小结61

习题61

第三章 沉降与过滤65

第一节 概述65

第二节 沉降65

一、重力沉降66

二、重力沉降设备68

三、离心沉降及设备71

第三节 过滤73

一、过滤的基本概念74

二、过滤基本方程式76

三、恒压过滤与恒速过滤78

四、过滤常数的测定80

五、过滤设备82

小结85

习题85

第四章 传热86

第一节 概述86

一、热量传递的三种基本方式86

二、传热过程在化工生产中的应用87

三、传热学与热力学的关系87

第二节 热传导87

一、热传导方程88

二、传导传热计算89

第三节 对流传热94

一、对流传热分析94

二、壁面和流体间的对流传热速率94

三、管内湍流流动的传热膜系数96

四、管外湍流流动的传热膜系数99

五、大空间内自然对流的传热膜系数99

第四节 辐射传热100

一、基本概念100

二、斯忒藩-玻耳兹曼定律101

三、克希霍夫定律102

四、两固体间的相互辐射102

五、设备热损失的计算104

第五节 传热计算104

一、换热器的热负荷计算105

二、传热平均温度差的计算106

三、总传热系数113

第六节 热交换器118

一、间壁式换热器的类型118

二、板式换热器119

三、换热器发展概况121

第七节 传热过程的强化123

一、换热器热交换过程的强化123

二、强化技术及能耗研究124

第八节 管壳式换热器的设计与选用125

一、确定设计方案的基本原则125

二、设计内容125

三、管壳式换热器的选用125

小结126

习题126

第五章 蒸发129

第一节 概述129

一、蒸发操作及特点129

二、蒸发操作的经济性及多效蒸发流程130

第二节 蒸发过程计算132

一、蒸发过程的传热系数132

二、浓缩热和溶液的焓浓图132

三、溶液的沸点和传热温度差损失132

第三节 单效蒸发计算134

一、水分蒸发量135

二、加热蒸汽消耗量135

三、蒸发器的传热面积136

第四节 多效蒸发计算137

第五节 蒸发器的类型与选择141

一、蒸发器的类型141

二、蒸发器的性能比较与选型146

三、蒸发器的改进与研究147

小结147

习题147

第六章 吸收149

第一节 概述149

一、吸收在化工生产中的应用149

二、吸收剂的选择149

三、吸收设备与吸收操作150

第二节 吸收过程的相平衡关系150

一、气体在液体中的溶解度150

二、亨利定律151

三、相平衡关系在吸收过程中的应用153

第三节 吸收过程机理154

一、物质在单相中的扩散155

二、双膜理论156

第四节 传质速率方程157

一、气相传质速率方程158

二、液相传质速率方程158

三、总传质速率方程158

四、总传质系数与膜传质系数的关系159

第五节 填料吸收塔计算163

一、物料衡算与操作线方程163

二、吸收剂用量的确定164

三、填料塔塔径的计算166

四、填料层高度的计算166

第六节 填料塔170

一、填料塔的构造和填料170

二、填料塔的流体力学特性171

三、填料塔的附件174

小结177

习题177

第七章 精馏180

第一节 概述180

第二节 双组分溶液的气液相平衡180

一、双组分溶液的气液相平衡181

二、相对挥发度183

第三节 简单蒸馏和平衡蒸馏185

一、简单蒸馏185

二、平衡蒸馏185

第四节 精馏基本原理186

第五节 双组分连续精馏塔的计算187

一、全塔物料衡算188

二、精馏段物料衡算和精馏段操作线方程189

三、提馏段物料衡算和提馏段操作线方程189

四、加料板的物料衡算与热量衡算190

五、理论塔板数的计算194

六、塔板效率与实际塔板数202

七、塔高、塔径及板压降的计算203

第六节 间歇精馏205

一、馏出液浓度维持恒定的操作205

二、回流比维持恒定的操作206

第七节 特殊精馏206

一、恒沸精馏207

二、萃取精馏208

第八节 精馏塔及其选择208

一、有溢流装置的板式塔208

二、无溢流装置的板式塔211

三、新型塔板212

四、精馏装置的选择214

小结214

习题214

第八章 萃取217

第一节 概述217

一、液-液萃取简介217

二、萃取过程的适用性与经济性218

三、萃取技术在工业上的应用218

四、萃取剂的选择与发展219

五、萃取基本流程219

第二节 三元体系的液-液平衡关系220

一、三角形坐标220

二、杠杆规则221

三、三角形相图222

第三节 萃取过程的计算225

一、单级萃取的计算225

二、多级错流萃取的计算226

三、多级逆流萃取的计算228

第四节 液-液萃取设备及其选择232

一、混合-澄清萃取器232

二、离心式萃取设备233

三、塔式萃取设备233

四、液-液萃取设备的选择236

小结237

习题237

第九章 新型分离技术239

第一节 膜分离技术239

一、膜分离技术的发展239

二、膜及膜分离技术的定义和分类240

三、膜过滤的基本概念241

四、膜过滤的基本理论242

五、膜组件的结构及其特点243

六、超滤和反渗透的应用245

第二节 超临界流体萃取245

一、超临界流体的性质246

二、超临界流体萃取过程247

三、国产超临界二氧化碳萃取装置生产工艺248

四、超临界流体萃取的应用249

第十章 干燥251

第一节 概述251

一、干燥过程的目的和应用251

二、干燥过程的分类251

三、对流干燥的特点及流程252

第二节 湿空气的性质和湿度图253

一、湿空气的性质253

二、空气的湿度图258

三、湿度图的用法259

第三节 干燥过程的物料衡算和热量衡算260

一、物料衡算260

二、热量衡算262

三、干燥器出口空气状态的确定263

四、干燥器的热效率和干燥效率264

第四节 干燥速率和干燥时间265

一、物料与水分的结合状态265

二、干燥速率及其影响因素266

三、恒定干燥条件下的干燥时间计算268

第五节 干燥器及其选择270

一、对干燥器的要求270

二、干燥器的分类271

三、工业常用的对流干燥器271

四、干燥器的选型274

小结275

习题275

第十一章 化学反应工程学——反应器基本原理277

第一节 概述277

一、化学反应工程学的基本任务和研究方法277

二、化学反应过程和化学反应器的分类278

三、理想均相反应器284

第二节 物料在反应器内的流动模型286

一、理想流动模型286

二、非理想流动模型288

第三节 理想均相反应器计算288

一、基本原理288

二、间歇反应器289

三、活塞流反应器291

四、全混流反应器296

五、多级全混流反应器298

第四节 反应器型式和操作方法的评比与选择301

一、反应器生产能力的比较301

二、反应产物收率的比较303

第五节 非理想流动305

一、实际反应器对理想类型的偏离305

二、停留时间分布的表示方法306

三、停留时间分布的实验测定306

四、停留时间分布的数字特征308

五、理想反应器中的停留时间分布309

六、非理想反应器中的停留时间分布311

七、停留时间分布曲线的应用314

第六节 气-固相催化反应器317

一、气-固催化反应过程318

二、气-固催化反应动力学318

三、固定床催化反应器简介320

四、流化床反应器简介322

小结324

习题324

附录327

一、物理量的单位、量纲与换算327

二、水的重要物理性质328

三、水在不同温度下的黏度（0～100℃）329

四、饱和水蒸气性质（以温度为准）330

五、饱和水蒸气的性质（以压强为准）331

六、管子规格332

七、泵规格333

八、物质的热导率335

九、列管式换热器总传热系数K的范围336

十、某些气体溶于水时的亨利系数337

十一、物质的扩散系数338

十二、某些二元物系气液平衡组成338

十三、干空气的物理性质（p＝101.325kPa）339

参考文献340