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本教材介紹了各主要化工單元操作的基本原理、典型設備及相關計算方法,涉及學科內動量傳遞、熱量傳遞和質量傳遞的基本內容。全書分為七章,內容包括流體流動與輸送機械、傳熱、非均相機械分離過程、吸收、精餾、其他傳質分離方法、固體干燥等,每章選編適量的例題、習題和思考題,并且每章的習題均附答案。
本教材注重基本概念和基本原理的闡述,結合工程實踐,用工程觀點分析問題,并適當兼顧某些新的化工單元操作過程,力求由淺入深、主次分明、重點突出,可作為高等院校少學時化工原理課程教材,也可作為高職高專化工及相關專業的教材。
名人/編輯推薦
可作為高等院校少學時化工原理課程教材,也可作為高職高專化工及相關專業的教材。
目次
緒論
第1章流體流動與輸送機械
1.1概述
1.1.1流體流動的實例
1.1.2流體流動的基礎概念
1.1.3牛頓黏性定律
1.1.4流體流動中的機械能
1.2流體靜力學
1.2.1靜力學方程
1.2.2壓強能和位能
1.2.3壓強的靜力學測量方法
1.3流體流動中的守恒原理
1.3.1質量守恒
1.3.2機械能守恒
1.4流體流動阻力
1.4.1流動的類型與雷諾數、邊界層
1.4.2流動阻力
1.5流體輸送管路的計算
1.5.1阻力對管內流動的影響
1.5.2管路計算
1.6流速和流量的測量
1.6.1皮托管
1.6.2孔板流量計
1.6.3轉子流量計
1.7流體輸送機械
1.7.1管路特性曲線
1.7.2離心泵構造及原理
1.7.3離心泵參數及特性曲線
1.7.4離心泵的安裝高度
1.7.5離心泵的選用
1.8往復泵
1.8.1往復泵的作用原理和類型
1.8.2往復泵的流量調節
1.8.3其他化工用泵及性能比較
1.9氣體輸送機械
1.9.1離心式通風機
1.9.2鼓風機
1.9.3真空泵
習題
思考題
本章主要符號說明
參考文獻
第2章傳熱
2.1概述
2.1.1熱量傳遞方式
2.1.2傳熱基本概念
2.1.3傳熱應解決的問題
2.2傳熱機理
2.3熱量衡算和傳熱速率方程
2.3.1傳熱速率方程
2.3.2熱量衡算
2.3.3傳熱基本方程
2.3.4熱傳導過程
2.4對流給熱
2.4.1對流給熱系數的影響因素分析
2.4.2無相變對流給熱系數的經驗關聯式
2.4.3有相變時的對流給熱
2.5熱輻射傳熱
2.6傳熱過程計算
2.6.1傳熱過程的數學描述
2.6.2換熱器的傳熱面積的計算
2.6.3換熱器的操作核算與調節
2.6.4非定態傳熱過程
2.7換熱器
2.7.1間壁式換熱器的類型
2.7.2管殼式換熱器的設計和選用
2.7.3換熱器的強化和其他類型
2.7.4各類換熱器的性能比較及其日常維護
習題
思考題
本章主要符號說明
參考文獻
第3章非均相機械分離過程
3.1概述
3.2沉降分離
3.2.1沉降概述
3.2.2沉降過程
3.2.3自由沉降
3.2.4干擾沉降
3.2.5重力沉降設備
3.2.6沉降過程的強化
3.2.7離心沉降設備
3.3過濾
3.3.1過濾概述
3.3.2過濾過程計算
3.3.3間歇過濾的濾液量與過濾時間的關系
3.3.4過濾設備
3.3.5洗滌速率與洗滌時間
3.3.6過濾設備生產能力
習題
思考題
本章主要符號說明
參考文獻
第4章吸收
4.1概述
4.2吸收和氣液相平衡關系
4.2.1平衡溶解度
4.2.2相平衡與吸收過程的關系
4.3吸收速率
4.3.1兩種物質傳遞的方式
4.3.2擴散系數
4.3.3對流傳質速率
4.3.4對流傳質理論
4.4相際傳質
4.4.1相際傳質速率
4.4.2傳質阻力的控制步驟
4.5低含量氣體吸收
4.5.1低含量氣體吸收的特點
4.5.2低含量氣體吸收過程的數學描述和操作線
4.5.3傳質單元數的簡便計算方法
4.5.4吸收塔塔高的計算
4.5.5吸收塔的核算過程
4.6填料塔
4.6.1填料塔的結構、填料的作用和特性
4.6.2填料塔的附屬結構
習題
思考題
本章主要符號說明
參考文獻
第5章精餾
5.1概述
5.2雙組分溶液的氣液相平衡
5.3精餾
5.3.1精餾過程
5.3.2精餾過程的數學描述及工程簡化處理方法
5.3.3精餾塔操作方程
5.4雙組分精餾理論塔板數的計算
5.4.1理論板數的計算
5.4.2回流比的選擇
5.4.3加料熱狀態的選擇
5.5雙組分精餾的核算
5.5.1精餾過程的核算
5.5.2精餾塔的溫度分布和靈敏板
5.6板式塔
5.6.1板式塔簡介
5.6.2篩板上的氣液接觸狀態
5.6.3氣體通過篩板的阻力損失
5.6.4篩板塔內氣液兩相的非理想流動
5.6.5板式塔的不正常操作現象
5.6.6板效率的各種表示方法
5.6.7提高塔板效率的措施
5.6.8塔板型式
5.6.9填料塔與板式塔的比較
5.6.10精餾塔的輔助設備
習題
思考題
本章主要符號說明
參考文獻
第6章其他傳質分離方法
6.1液液萃取
6.1.1液液萃取過程
6.1.2兩相的接觸方式
6.1.3液液相平衡
6.1.4萃取過程的計算
6.1.5萃取設備
6.2結晶
6.2.1結晶概述
6.2.2溶解度及溶液的過飽和
6.2.3結晶機理與動力學
6.2.4結晶過程的物料和熱量衡算
6.2.5結晶設備
6.2.6其他結晶方法
6.3吸附分離
6.3.1吸附概述
6.3.2吸附平衡
6.3.3吸附傳質及吸附速率
6.3.4固定床吸附過程分析
6.3.5吸附分離工藝及設備
6.4膜分離
6.4.1膜分離概述
6.4.2反滲透
6.4.3超濾
6.4.4電滲析
6.4.5氣體混合物的分離
6.4.6膜分離設備
6.5分離方法的選擇
習題
思考題
本章主要符號說明
參考文獻
……
7固體干燥
附錄
第1章流體流動與輸送機械
1.1概述
1.1.1流體流動的實例
1.1.2流體流動的基礎概念
1.1.3牛頓黏性定律
1.1.4流體流動中的機械能
1.2流體靜力學
1.2.1靜力學方程
1.2.2壓強能和位能
1.2.3壓強的靜力學測量方法
1.3流體流動中的守恒原理
1.3.1質量守恒
1.3.2機械能守恒
1.4流體流動阻力
1.4.1流動的類型與雷諾數、邊界層
1.4.2流動阻力
1.5流體輸送管路的計算
1.5.1阻力對管內流動的影響
1.5.2管路計算
1.6流速和流量的測量
1.6.1皮托管
1.6.2孔板流量計
1.6.3轉子流量計
1.7流體輸送機械
1.7.1管路特性曲線
1.7.2離心泵構造及原理
1.7.3離心泵參數及特性曲線
1.7.4離心泵的安裝高度
1.7.5離心泵的選用
1.8往復泵
1.8.1往復泵的作用原理和類型
1.8.2往復泵的流量調節
1.8.3其他化工用泵及性能比較
1.9氣體輸送機械
1.9.1離心式通風機
1.9.2鼓風機
1.9.3真空泵
習題
思考題
本章主要符號說明
參考文獻
第2章傳熱
2.1概述
2.1.1熱量傳遞方式
2.1.2傳熱基本概念
2.1.3傳熱應解決的問題
2.2傳熱機理
2.3熱量衡算和傳熱速率方程
2.3.1傳熱速率方程
2.3.2熱量衡算
2.3.3傳熱基本方程
2.3.4熱傳導過程
2.4對流給熱
2.4.1對流給熱系數的影響因素分析
2.4.2無相變對流給熱系數的經驗關聯式
2.4.3有相變時的對流給熱
2.5熱輻射傳熱
2.6傳熱過程計算
2.6.1傳熱過程的數學描述
2.6.2換熱器的傳熱面積的計算
2.6.3換熱器的操作核算與調節
2.6.4非定態傳熱過程
2.7換熱器
2.7.1間壁式換熱器的類型
2.7.2管殼式換熱器的設計和選用
2.7.3換熱器的強化和其他類型
2.7.4各類換熱器的性能比較及其日常維護
習題
思考題
本章主要符號說明
參考文獻
第3章非均相機械分離過程
3.1概述
3.2沉降分離
3.2.1沉降概述
3.2.2沉降過程
3.2.3自由沉降
3.2.4干擾沉降
3.2.5重力沉降設備
3.2.6沉降過程的強化
3.2.7離心沉降設備
3.3過濾
3.3.1過濾概述
3.3.2過濾過程計算
3.3.3間歇過濾的濾液量與過濾時間的關系
3.3.4過濾設備
3.3.5洗滌速率與洗滌時間
3.3.6過濾設備生產能力
習題
思考題
本章主要符號說明
參考文獻
第4章吸收
4.1概述
4.2吸收和氣液相平衡關系
4.2.1平衡溶解度
4.2.2相平衡與吸收過程的關系
4.3吸收速率
4.3.1兩種物質傳遞的方式
4.3.2擴散系數
4.3.3對流傳質速率
4.3.4對流傳質理論
4.4相際傳質
4.4.1相際傳質速率
4.4.2傳質阻力的控制步驟
4.5低含量氣體吸收
4.5.1低含量氣體吸收的特點
4.5.2低含量氣體吸收過程的數學描述和操作線
4.5.3傳質單元數的簡便計算方法
4.5.4吸收塔塔高的計算
4.5.5吸收塔的核算過程
4.6填料塔
4.6.1填料塔的結構、填料的作用和特性
4.6.2填料塔的附屬結構
習題
思考題
本章主要符號說明
參考文獻
第5章精餾
5.1概述
5.2雙組分溶液的氣液相平衡
5.3精餾
5.3.1精餾過程
5.3.2精餾過程的數學描述及工程簡化處理方法
5.3.3精餾塔操作方程
5.4雙組分精餾理論塔板數的計算
5.4.1理論板數的計算
5.4.2回流比的選擇
5.4.3加料熱狀態的選擇
5.5雙組分精餾的核算
5.5.1精餾過程的核算
5.5.2精餾塔的溫度分布和靈敏板
5.6板式塔
5.6.1板式塔簡介
5.6.2篩板上的氣液接觸狀態
5.6.3氣體通過篩板的阻力損失
5.6.4篩板塔內氣液兩相的非理想流動
5.6.5板式塔的不正常操作現象
5.6.6板效率的各種表示方法
5.6.7提高塔板效率的措施
5.6.8塔板型式
5.6.9填料塔與板式塔的比較
5.6.10精餾塔的輔助設備
習題
思考題
本章主要符號說明
參考文獻
第6章其他傳質分離方法
6.1液液萃取
6.1.1液液萃取過程
6.1.2兩相的接觸方式
6.1.3液液相平衡
6.1.4萃取過程的計算
6.1.5萃取設備
6.2結晶
6.2.1結晶概述
6.2.2溶解度及溶液的過飽和
6.2.3結晶機理與動力學
6.2.4結晶過程的物料和熱量衡算
6.2.5結晶設備
6.2.6其他結晶方法
6.3吸附分離
6.3.1吸附概述
6.3.2吸附平衡
6.3.3吸附傳質及吸附速率
6.3.4固定床吸附過程分析
6.3.5吸附分離工藝及設備
6.4膜分離
6.4.1膜分離概述
6.4.2反滲透
6.4.3超濾
6.4.4電滲析
6.4.5氣體混合物的分離
6.4.6膜分離設備
6.5分離方法的選擇
習題
思考題
本章主要符號說明
參考文獻
……
7固體干燥
附錄
書摘/試閱
在泡沫接觸狀態，液體仍為連續相，而氣體仍為分散相。
噴射接觸狀態當孔速繼續增加，動能很大的氣體從篩孔以射流形式穿過液層，將板上的液體破碎成許多大小不等的液滴而拋于塔板上方空間。被噴射出去的液滴落下以后，在塔板上匯聚成很薄的液層并再次被破碎成液滴拋出。氣液兩相的這種接觸狀況稱為噴射接觸狀態。在噴射狀態下，兩相傳質面積是液滴的外表面。液滴的多次形成與合并使傳質表面不斷更新，也為兩相傳質創造了良好的流體力學條件。
在噴射接觸狀態，液體為分散相而氣體為連續相，這是噴射狀態與泡沫狀態的根本區別。由泡沫狀態轉為噴射狀態的臨界點稱為轉相點。轉相點氣速與篩孔直徑、塔板開孔率以及板上滯液量等許多因素有關。實驗發現，篩孔直徑和開孔率越大，轉相點氣速越低。
在工業上實際應用的篩板塔中，兩相接觸不是泡沫狀態就是噴射狀態，很少有采用鼓泡接觸狀態的。
綜上所述可知，工業上經常采用的兩種接觸狀態的特征分別是不斷更新的液膜表面和不斷更新的液滴表面。
5.6.3氣體通過篩板的阻力損失
氣體通過篩孔及板上液層時必有阻力，由此造成塔板上、下空間對應位置上的壓強差稱為板壓降。通常將氣、液流動造成的壓降或阻力損失用塔內液體的液柱高度表示。
板壓降由以下兩部分組成：一是氣體通過干板的阻力損失即干板壓降；二是氣體穿過板上液層的阻力損失。干板壓降可通過氣體在篩孔內的氣速來計算，而液層阻力可通過泡沫層的靜壓強、液層的摩擦阻力損失等來計算。
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