普通高等教育“十一五”国家级规划教材：化工原理（第3版）

　　绪论1
　　习题5
　　复习思考题5
　　第1章流体流动7
　　1.1概述7
　　1.1.1流体及其特征7
　　1.1.2连续介质模型7
　　1.1.3流体力学与流体流动7
　　1.2流体静力学8
　　1.2.1流体静压强8
　　1.2.2流体密度9
　　1.2.3流体静力学基本方程9
　　1.2.4U形压差计11
　　1.3流体流动的基本概念13
　　1.3.1流体在流道中的流量与流速13
　　1.3.2定态与非定态流动13
　　1.3.3流线14
　　1.3.4流体黏度14
　　1.3.5流动型态16
　　1.3.6流体在圆直管内流动的流速侧形与流动阻力18
　　1.4流体流动过程的物料衡算与机械能衡算19
　　1.4.1连续性方程19
　　1.4.2理想流体流动的机械能守恒19
　　1.4.3真实流体流动的机械能守恒23
　　1.5圆直管内流体层流时的流速分布与阻力计算25
　　1.6圆直管内湍流的流速分布与阻力计算27
　　1.6.1涡流黏度与圆直管内湍流的流速分布27
　　1.6.2流体沿壁流动的速度边界层28
　　1.6.3量纲分析方法29
　　1.6.4摩擦系数图32
　　1.6.5流体沿程阻力计算33
　　1.6.6局部阻力计算34
　　1.6.7流体流过非圆形截面管道的阻力计算36
　　1.7管路计算37
　　1.7.1管路的分类和管路计算图表37
　　1.7.2简单管路计算40
　　1.7.3并联管路计算43
　　1.7.4分支管路计算44
　　1.7.5变密度流体的简单管路计算45
　　1.8流速与流量测定47
　　1.8.1毕托管47
　　1.8.2文丘里流量计48
　　1.8.3孔板流量计49
　　1.8.4转子流量计50
　　本章主要符号51
　　习题52
　　复习思考题57
　　第2章流体输送机械62
　　2.1概述62
　　2.1.1流体输送机械的作用62
　　2.1.2离心泵与离心式风机简介62
　　2.1.3离心力场中流体修正压强的分布规律63
　　2.2离心泵操作性能的基本方程65
　　2.2.1速度三角形65
　　2.2.2欧拉方程66
　　2.3实际离心泵的性能曲线67
　　2.3.1离心泵操作性能参量67
　　2.3.2离心泵的各项效率分析68
　　2.3.3各种叶片类型离心泵的操作性能比较69
　　2.3.4实测的离心泵性能曲线70
　　2.3.5转速改变或叶轮切削对离心泵性能曲线的影响70
　　2.3.6液体性质对离心泵特性的影响72
　　2.4离心泵的操作72
　　2.4.1灌泵及对汲入管路的要求72
　　2.4.2离心泵的工作点72
　　2.4.3离心泵的串联操作74
　　2.4.4离心泵的并联操作74
　　2.5离心泵的安装高度限制76
　　2.5.1离心泵的安装高度问题76
　　2.5.2气蚀现象76
　　2.5.3离心泵正常操作必须满足的条件76
　　2.5.4离心泵最大安装高度计算77
　　2.6离心泵的类型与选型78
　　2.6.1离心泵的类型78
　　2.6.2离心泵的选型80
　　2.7离心式风机81
　　2.7.1使用风机的目的及离心式风机的分类81
　　2.7.2离心式风机主要性能参量与性能曲线81
　　2.7.3离心式风机选型计算82
　　2.8其他类型的泵与风机84
　　2.8.1往复泵84
　　2.8.2隔膜泵86
　　2.8.3齿轮泵86
　　2.8.4旋涡泵86
　　2.8.5罗茨鼓风机87
　　2.8.6纳氏泵87
　　2.8.7水环真空泵87
　　2.8.8喷射泵88
　　本章主要符号88
　　习题89
　　复习思考题91
　　第3章颗粒流体力学基础与机械分离94
　　3.1固体颗粒的几何特性与筛分分析94
　　3.1.1单颗粒的几何特性94
　　3.1.2筛分分析与颗粒群的几何特性95
　　3.2流体通过固定床层的流动99
　　3.2.1固定床结构的一维简化模型99
　　3.2.2数学模型中模型参数的估值100
　　3.3悬浮液滤饼过滤100
　　3.3.1悬浮液滤饼过滤的操作特点100
　　3.3.2悬浮液滤饼过滤的物料衡算101
　　3.3.3过滤速率基本方程式102
　　3.3.4间歇式过滤设备103
　　3.3.5叶滤机的过滤、洗涤过程计算和最大产率问题105
　　3.3.6板框式压滤机的过滤、洗涤过程计算和最大产率问题107
　　3.3.7过滤常量的测定108
　　3.3.8先恒速后恒压过滤110
　　3.39连续式过滤设备111
　　3.3.10过滤操作的改进113
　　3.4颗粒沉降与沉降分离设备114
　　3.4.1重力沉降速度114
　　3.4.2重力沉降室118
　　3.4.3离心沉降速度119
　　3.4.4旋风分离器120
　　3.5固体流态化125
　　3.5.1固体流态化现象125
　　3.5.2固体流态化的流体力学特性127
　　本章主要符号130
　　习题131
　　复习思考题133
　　第4章传热及换热器136
　　4.1概述136
　　4.1.1传热在化工生产中的应用136
　　4.1.2加热介质与冷却介质136
　　4.1.3传热的基本方式136
　　4.1.4冷、热流体热交换形式137
　　4.1.5传热速率与热通量138
　　4.1.6定态传热与非定态传热138
　　4.2热传导138
　　4.2.1热传导的基本概念138
　　4.2.2傅里叶定律139
　　4.2.3热导率139
　　4.2.4平壁的热传导140
　　4.2.5圆筒壁的热传导142
　　4.3对流传热概述144
　　4.3.1给热和给热的类型144
　　4.3.2给热速率与给热系数145
　　4.4无相变流体的给热146
　　4.4.1影响给热的因素146
　　4.4.2温度边界层146
　　4.4.3与给热有关的特征数及特征数关联式的确定方法147
　　4.4.4流体在管内强制对流给热149
　　4.4.5流体在管外强制对流给热152
　　4.4.6大空间自然对流给热154
　　4.5有相变流体的给热155
　　4.5.1蒸汽冷凝给热155
　　4.5.2液体沸腾给热159
　　4.6辐射传热161
　　4.6.1辐射传热的基本概念与定律161
　　4.6.2固体壁面间的辐射传热164
　　4.6.3对流与辐射并联传热167
　　4.7串联传热过程计算167
　　4.7.1传热速率方程168
　　4.7.2热量衡算168
　　4.7.3传热系数169
　　4.7.4换热器的平均温度差171
　　4.7.5传热效率法176
　　4.8换热器180
　　4.8.1间壁式换热器180
　　4.8.2换热器传热过程的强化186
　　4.8.3列管式换热器设计与选型原则186
　　本章主要符号193
　　习题193
　　复习思考题197
　　第5章蒸发200
　　5.1蒸发设备201
　　5.1.1蒸发器201
　　5.1.2蒸发辅助设备204
　　5.2单效蒸发206
　　5.2.1溶液沸点和温度差损失206
　　5.2.2单效蒸发的计算207
　　5.3多效蒸发211
　　5.3.1多效蒸发操作流程211
　　5.3.2多效蒸发的计算212
　　5.3.3多效蒸发效数的限制221
　　5.4蒸发器生产能力和生产强度221
　　5.4.1生产能力221
　　5.4.2生产强度222
　　5.4.3提高生产强度的途径222
　　5.5蒸发操作的其他节能措施 223
　　5.5.1额外蒸汽引出223
　　5.5.2二次蒸汽的再压缩223
　　5.5.3冷凝水热量的利用224
　　本章主要符号224
　　习题224
　　第6章气体吸收226
　　6.1概述226
　　6.1.1吸收与传质226
　　6.1.2物理吸收与化学吸收226
　　6.1.3吸收与解吸227
　　6.1.4溶剂的选择227
　　6.2气液相平衡227
　　6.2.1平衡溶解度图 227
　　6.2.2过程方向判断与过程推动力230
　　6.3分子扩散231
　　6.3.1分子扩散速率——费克定律231
　　6.3.2分子扩散传质速率231
　　6.3.3组分在气相中的分子扩散系数235
　　6.3.4组分在液相中的分子扩散系数236
　　6.4对流传质237
　　6.4.1吸收过程中溶质气体由气相转移至液相的过程237
　　6.4.2吸收机理模型237
　　6.4.3对流传质速率239
　　6.4.4总传质系数240
　　6.5在填料塔中低浓度气体吸收过程的计算241
　　6.5.1填料塔简介242
　　6.5.2低浓度气体吸收的特点242
　　6.5.3物料衡算——操作线方程242
　　6.5.4填料层高度的计算式242
　　6.5.5传质单元高度的计算244
　　6.5.6传质单元数的计算245
　　6.5.7填料吸收塔的设计型计算247
　　6.5.8填料吸收塔的操作型计算251
　　6.59其他吸收流程253
　　6.6气体解吸255
　　6.6.1气体解吸的特点与常用的解吸方法255
　　6.6.2逆流气体解吸塔的计算255
　　6.7高浓度气体吸收255
　　6.7.1高浓度气体吸收的特点255
　　6.7.2高浓度气体吸收过程计算256
　　本章主要符号258
　　习题259
　　复习思考题261
　　第7章液体蒸馏264
　　7.1概述264
　　7.1.1蒸馏原理与蒸馏操作264
　　7.1.2闪蒸265
　　7.2双组分物系的气液相平衡266
　　7.2.1理想物系的气液相平衡266
　　7.2.2非理想物系的气液相平衡270
　　7.3双组分简单蒸馏272
　　7.4双组分液体连续精馏273
　　7.4.1精馏原理与过程分析273
　　7.4.2基本型连续精馏塔的设计型计算280
　　7.4.3基本型连续精馏塔的操作型计算287
　　7.4.4其他类型的连续精馏289
　　7.5双组分间歇精馏294
　　7.5.1间歇精馏过程特点294
　　7.5.2xＤ恒定的间歇精馏294
　　7.5.3R恒定的间歇精馏296
　　7.6特殊精馏297
　　7.6.1萃取精馏297
　　7.6.2恒沸精馏298
　　7.6.3反应精馏299
　　7.6.4分子蒸馏300
　　本章主要符号303
　　习题303
　　复习思考题306
　　第8章塔设备309
　　8.1填料塔309
　　8.1.1填料塔简介309
　　8.1.2填料的种类与特性310
　　8.1.3填料层内气液逆流的流体力学特性314
　　8.1.4填料层内的气液传质317
　　8.1.5填料塔的附属设备321
　　8.2板式塔综述323
　　8.2.1板式塔的气液流动类型323
　　8.2.2几种主要板式塔型简介323
　　8.3筛板塔325
　　8.3.1筛板塔的结构325
　　8.3.2筛板塔正常操作的气液流量范围328
　　8.3.3筛板塔的设计334
　　8.4浮阀塔337
　　8.4.1浮阀塔的结构337
　　8.4.2浮阀塔正常操作的气液流量范围337
　　8.5塔板效率339
　　8.5.1塔板效率的不同表示方法及其应用339
　　8.5.2提高塔器操作传质效果须注意的问题340
　　8.5.3总板效率的经验图线341
　　本章主要符号342
　　习题342
　　复习思考题343
　　第9章液液萃取344
　　9.1概述344
　　9.1.1液液萃取原理344
　　9.1.2工业萃取过程344
　　9.1.3萃取过程的经济性345
　　9.2液液相平衡原理345
　　9.2.1三角形相图345
　　9.2.2三角形相图在单级萃取中的应用348
　　9.3萃取过程计算350
　　9.3.1萃取级内过程的数学描述350
　　9.3.2多级错流萃取351
　　9.3.3多级逆流萃取353
　　9.3.4连续接触逆流萃取356
　　9.4萃取设备357
　　9.4.1常用萃取设备358
　　9.4.2萃取设备的选择362
　　9.5萃取过程的新进展364
　　9.5.1超临界流体萃取364
　　9.5.2反胶束萃取365
　　9.5.3双水相萃取365
　　本章主要符号367
　　习题367
　　第10章固体干燥369
　　10.1湿空气的性质和湿度图370
　　10.1.1湿空气的性质370
　　10.1.2湿空气的ＩH图及其应用374
　　10.2干燥过程的物料衡算和热量衡算377
　　10.2.1物料衡算377
　　10.2.2热量衡算378
　　10.2.3干燥器出口空气状态的确定379
　　10.2.4干燥器的热效率和干燥效率381
　　10.3干燥速率和干燥时间383
　　10.3.1物料中所含水分的性质383
　　10.3.2干燥速率及其影响因素384
　　10.3.3恒定干燥条件下干燥时间的计算388
　　10.4干燥器389
　　10.4.1干燥器的主要型式390
　　10.4.2干燥器设计原则与举例395
　　本章主要符号399
　　习题400
　　复习思考题402
　　第11章吸附404
　　11.1概述404
　　11.1.1吸附现象及其工业应用404
　　11.1.2常用吸附剂405
　　11.2吸附平衡406
　　11.2.1吸附等温线406
　　11.2.2单一气体(或蒸汽)的吸附平衡408
　　11.2.3液相吸附平衡409
　　11.3吸附机理和吸附速率410
　　11.3.1吸附机理410
　　11.3.2吸附速率410
　　11.3.3吸附的传质速率方程410
　　11.4吸附设备与吸附过程计算411
　　11.4.1固定床吸附器与固定床吸附过程计算411
　　11.4.2移动床吸附器与移动床吸附过程计算416
　　本章主要符号418
　　第12章膜分离技术420
　　12.1概述420
　　12.1.1膜的概念420
　　12.1.2膜分离技术发展简史420
　　12.1.3各种膜分离过程简介421
　　12.1.4膜分离设备422
　　12.2反渗透423
　　12.2.1反渗透过程423
　　12.2.2反渗透过程的操作427
　　12.2.3反渗透的应用429
　　12.3超滤和微滤430
　　12.3.1过程原理430
　　12.3.2过程与操作430
　　12.3.3应用432
　　12.4电渗析433
　　12.4.1电渗析原理433
　　12.4.2离子交换膜及其性质434
　　12.4.3电渗析设备与操作435
　　12.4.4电渗析的应用437
　　12.5其他膜过程439
　　12.5.1气体膜分离439
　　12.5.2渗透汽化439
　　12.5.3液膜分离技术441
　　本章主要符号442
　　附录444
　　1单位换算444
　　2水的物理性质447
　　3水在不同温度下的黏度448
　　4干空气的物理性质(ｐ=101.3kPa)449
　　5饱和水蒸气(以温度为准)450
　　6饱和水蒸气(以压强为准)451
　　7某些无机物水溶液的表面张力
　　σ×103／(N/m)451
　　8某些有机液体的相对密度(液体密度与
　　4℃水的密度之比)452
　　9有机液体的表面张力共线图453
　　10液体黏度共线图455
　　11液体的比热容457
　　12蒸发潜热(汽化热)459
　　13气体黏度共线图(常压下用)460
　　14 101.3kPa压强下气体的比热容461
　　15某些液体的热导率462
　　16某些固体物质的黑度463
　　17某些固体材料的热导率464
　　18常用固体材料的密度和比热容465
　　19某些气体溶于水的亨利系数466
　　20某些二元物系的汽液平衡组成466
　　21管子规格467
　　22 IS型离心泵性能表469
　　23管壳式热交换器系列标准(摘录)473
　　24标准筛目474
　　参考文献475

　　《化工原理第三版》为教育部普通高等教育“十一五”国家级规划教材，2005年江苏省高等学校精品教材。
　　《化工原理第三版》介绍化工及其相近工业生产中常见“单元操作”的原理、设备和工艺计算方法，以及必需的流体流动、传热和传质学基础知识。全书以全国高校化工原理课程教学指导委员会制订的“化工原理课程教学基本要求”为依据，编有流体流动、流体输送机械、颗粒流体力学基础与机械分离、传热及换热器、蒸发、气体吸收、液体蒸馏、塔设备、液液萃取及固体干燥等章。此外，根据科技应用情况，还编入吸附与膜分离技术两章。《化工原理第三版》重视物理概念，强调方法论，注重教学法，注意对学生工程观点和分析、解决问题能力的培养。
　　《化工原理第三版》可作为高等院校化工类及相关专业的本科教材、高职教育及培训教材，也可供相关部门的生产、设计、研究人员参考。