《化工原理》以动量传递、热量传递、质量传递的“三传”理论为主线,系统而简明地介绍了典型单元操作的基本原理、计算方法和主要设备的结构特点及性能。全书内容包括绪论、流体流动、流体输送设备、沉降与过滤、传热、吸收、蒸馏和干燥。每章都设有目标导学、案例导入、适量例题、小结以及思考题和习题。
本书注重夯实基础,强调理论联系实际,培养学生以工程思维和经济视角分析与解决问题的能力,内容精炼,知识点阐述简洁、清晰,突出基本方法的应用导向。
本书可作为高等院校非化工专业(如应用化学、材料、环境等)少学时化工原理课程教材,也可作为高职高专化工及相近专业的参考教材。
绪论001
一、化工过程与单元操作001
二、“化工原理”课程的性质和任务002
三、“化工原理”中重要的基本概念002
四、化工常用量的单位与量纲004
五、“化工原理”课程的学习方法005
第一章流体流动006
第一节流体的性质007
一、连续性假定及流体的流动性007
二、流体所受的力007
三、流体的压力008
四、可压缩流体与不可压缩流体008
五、流体的密度009
六、比体积010
七、流体的黏性010
第二节流体静力学012
一、流体静力学基本方程012
二、流体静力学基本方程的应用013
第三节流体流动的基本方程015
一、流量与流速015
二、稳定流动与不稳定流动016
三、连续性方程017
四、机械能衡算方程017
第四节流体流动现象022
一、流动类型022
二、流体在圆管内的速度分布024
三、边界层026
第五节管内流体流动的阻力026
一、流体在直管中的流动阻力026
二、局部阻力损失029
三、流体在管内流动的总阻力损失计算031
第六节管路计算031
一、阻力损失计算031
二、流量(速)计算033
三、管径计算033
第七节流量和流速的测定034
一、测速管035
二、孔板流量计036
三、转子流量计037
本章符号说明043
第二章流体输送设备044
第一节离心泵045
一、离心泵的基本结构和工作原理045
二、离心泵的主要性能参数047
三、离心泵的特性曲线048
四、离心泵的工作点和流量调节050
五、离心泵的汽蚀现象与安装高度054
六、离心泵的类型、选择与应用056
第二节容积泵057
一、往复泵和计量泵058
二、隔膜泵059
三、齿轮泵060
四、螺杆泵060
第三节其他类型的叶片式泵060
一、旋涡泵060
二、轴流泵061
第四节气体输送设备062
一、离心式通风机062
二、鼓风机和压缩机063
三、真空泵065
本章符号说明069
第三章沉降与过滤070
第一节非均相混合物分离概述071
第二节沉降分离原理及设备072
一、颗粒相对于流体的运动072
二、重力沉降074
三、重力沉降设备077
四、离心沉降080
五、离心沉降设备081
第三节过滤分离原理及设备084
一、过滤原理084
二、过滤基本方程086
三、过滤操作方式089
四、过滤设备091
本章符号说明097
第四章传热098
第一节概述098
一、传热在化工生产中的应用098
二、传热的基本方式099
三、传热速率与热阻100
四、稳态传热与非稳态传热100
第二节热传导101
一、傅里叶定律101
二、热导率101
三、平壁的稳态热传导102
四、圆筒壁的稳态热传导104
第三节对流传热106
一、对流传热方程与对流传热系数106
二、影响对流传热系数的因素107
三、对流传热的特征数关联式108
四、流体无相变时的对流传热系数108
五、流体有相变时的对流传热系数110
第四节两流体间的热量传递112
一、间壁传热速率方程112
二、热量衡算113
三、总传热系数113
四、传热温差115
五、壁温的计算117
六、传热计算示例118
第五节热辐射119
一、基本概念119
二、物体的辐射能力和斯蒂芬-玻尔兹曼定律120
三、灰体的辐射能力和吸收能力——克希霍夫定律121
四、两固体间的相互辐射121
五、辐射传热的强化与削弱122
第六节换热器122
一、间壁式换热器的类型122
二、管壳式换热器的选用125
三、换热器的强化及新型换热器128
本章符号说明132
第五章吸收133
第一节概述134
一、吸收的基本概念134
二、工业吸收设备及气、液两相接触方式135
三、吸收操作中溶剂的选择136
四、吸收操作的经济性136
五、本章所做的基本假定136
第二节气液相平衡137
一、气体在液体中的溶解度137
二、亨利定律138
三、吸收过程相平衡关系应用141
第三节吸收过程的传质速率143
一、分子扩散143
二、涡流扩散147
第四节吸收过程的传质理论模型和传质速率方程148
一、单相内对流传质的有效膜模型148
二、两相间传质的双膜理论151
三、总吸收系数及相应的吸收速率方程153
第五节吸收塔的计算158
一、物料衡算与操作线方程158
二、吸收剂的选择与用量的确定160
三、填料层高度的计算162
四、传质单元数的计算165
五、吸收塔操作计算172
六、解吸塔的计算176
第六节填料塔177
一、填料塔与填料177
二、填料塔的流体力学性能178
三、填料塔的附件179
四、填料塔的操作与调节179
本章符号说明184
第六章蒸馏186
第一节双组分溶液的气液相平衡187
一、溶液的蒸气压及拉乌尔定律187
二、挥发度及相对挥发度188
三、理想溶液的气液相平衡189
四、非理想物系的气液相平衡191
第二节蒸馏与精馏192
一、简单蒸馏与平衡蒸馏192
二、精馏193
第三节双组分连续精馏塔的计算与分析195
一、全塔物料衡算195
二、理论板与恒摩尔流的假定196
三、操作线方程198
四、进料热状态的影响和q线方程199
五、理论塔板数的确定204
六、回流比的影响与选择207
七、理论塔板数的简捷计算209
第四节间歇精馏211
一、馏出液组成保持恒定的间歇精馏211
二、回流比保持恒定的间歇精馏212
第五节恒沸精馏与萃取精馏212
一、恒沸精馏213
二、萃取精馏214
第六节板式塔214
一、塔板结构214
二、板式塔的流体力学性能214
三、塔板上的不正常操作现象215
四、塔板效率216
五、塔径和塔高的计算217
六、塔板类型218
本章符号说明224
第七章干燥225
第一节概述226
第二节湿空气的性质与湿度图227
一、湿空气的性质227
二、湿空气的湿度图及其应用232
第三节干燥过程的物料衡算与热量衡算235
一、干燥过程的物料衡算235
二、干燥过程的热量衡算237
第四节物料的干燥速率和干燥时间239
一、物料中的水分239
二、干燥速率240
第五节干燥设备246
一、厢式干燥器246
二、转筒式干燥器247
三、洞道式干燥器247
四、流化床干燥器248
五、喷雾干燥器248
本章符号说明251
附录253
附录一单位换算253
附录二基本物理常数253
附录三饱和水的物理性质254
附录四某些液体的物理性质255
附录五某些有机液体的相对密度(液体密度与4℃水的密度之比)257
附录六饱和水蒸气表(按温度排序)258
附录七干空气的热物理性质(p=101325×105Pa)260
附录八某些气体的重要物理性质261
附录九液体饱和蒸气压p0的安托因(Antoine)常数261
附录十水在不同温度下的黏度262
附录十一固体材料的热导率262
附录十二某些液体的热导率263
附录十三管子规格263
附录十四IS型单级单吸离心泵规格265
附录十五换热器系列标准267
附录十六双组分溶液的气液相平衡数据268
附录十七常用化学元素的相对原子质量269
参考文献270