化学工程手册:第3卷

第15篇萃取及浸取

1概论15-2

1.1液-液萃取过程15-2

1.2液-液萃取应用于有机物的分离15-2

1.3液-液萃取应用于无机物的分离15-3

1.4萃取的常用术语15-5

1.4.1分配比15-5

1.4.2相比15-5

1.4.3分配常数15-5

1.4.4分离系数15-5

1.4.5萃合常数15-5

1.4.6萃取率15-6

1.4.7饱和度15-6

1.5萃取剂的选择15-6

参考文献15-16

2萃取相平衡15-18

2.1三元及多元体系液-液系统的相平衡15-18

2.1.1表示方法15-18

2.1.2测定方法15-23

2.1.3相平衡数据的检索15-23

2.2非电解质溶液的活度系数15-23

2.2.1常用的关联方法15-24

2.2.2参数估值方法15-36

2.2.3三元体系平衡数据的预测15-37

2.3电解质溶液的活度系数15-38

2.3.1单一电解质溶液的活度系数15-38

2.3.2混合电解质溶液的活度系数15-39

2.4伴有化学反应的萃取热力学平衡15-39

2.4.1萃取反应平衡模型15-40

2.4.2活度系数模型15-40

2.4.3萃取反应热力学平衡算法15-41

2.4.4化学反应萃取平衡的预测15-42

参考文献15-42

符号说明15-44

3伴有化学反应的萃取15-46

3.1化学萃取的分类及相平衡15-46

3.1.1金属离子萃取的分类及相平衡15-46

3.1.2极性有机物稀溶液萃取机理及平衡15-57

3.2反应速率对过程速率的影响15-60

3.3金属萃取的速率15-62

参考文献15-65

符号说明15-66

4相间传质及相间接触模型15-68

4.1相间传质模型及界面现象15-68

4.1.1传质系数15-68

4.1.2相间传质模型15-69

4.1.3界面现象及其对相间传质过程的影响15-69

4.2液-液接触的流体力学15-73

4.2.1分散相、连续相、分散相的滞存率15-73

4.2.2通量与液泛15-74

4.2.3液滴和液滴群运动15-75

4.3液滴的分散和聚并15-79

4.3.1液滴的分散和聚并现象15-79

4.3.2液-液分散动力学及其对传质的影响15-81

4.4单液滴及液滴群传质15-82

4.4.1液滴形成阶段的传质15-82

4.4.2液滴自由运动阶段的传质15-83

4.4.3液滴聚并阶段的传质15-85

参考文献15-85

符号说明15-87

5逐级萃取过程及计算15-91

5.1逐级萃取过程分析15-91

5.1.1平衡级萃取15-91

5.1.2单级萃取过程分析——逐级萃取计算方法简介15-91

5.2多级错流萃取15-94

5.2.1多级错流萃取流程15-94

5.2.2溶剂部分互溶体系的矩阵解法15-95

5.2.3溶剂互不相溶的萃取体系15-96

5.3多级逆流萃取15-97

5.3.1多级逆流萃取流程15-97

5.3.2溶剂部分互溶体系的矩阵解法15-98

5.3.3溶剂互不相溶的萃取体系15-98

5.4分馏萃取15-102

5.4.1分馏萃取流程15-102

5.4.2溶剂部分互溶体系的矩阵解法15-102

5.4.3溶剂互不相溶的萃取体系15-103

5.5带有回流的分馏萃取15-110

5.5.1带有回流的分馏萃取流程15-110

5.5.2溶剂部分互溶体系的矩阵解法15-110

5.5.3溶剂互不相溶的萃取体系15-112

参考文献15-114

符号说明15-115

6微分逆流萃取及其计算15-116

6.1理想的微分逆流萃取：活塞流模型15-116

6.1.1活塞流模型15-117

6.1.2传质单元数和传质单元高度15-117

6.1.3单分子单向扩散时NTU的近似表达式15-118

6.2微分逆流接触中两相流动的非理想性15-119

6.3微分逆流接触萃取过程的计算：非相互作用模型15-120

6.3.1返流模型15-120

6.3.2轴向扩散模型15-121

6.3.3组合模型15-129

6.3.4返流模型和扩散模型的一致性15-130

6.4相互作用模型15-130

6.4.1相互作用模型概述15-130

6.4.2相互作用模型15-131

参考文献15-134

符号说明15-134

7萃取设备及其设计计算方法15-137

7.1概论15-137

7.1.1液-液萃取设备的分类15-137

7.1.2液-液萃取设备的评价与选择15-137

7.2混合澄清器15-138

7.2.1混合澄清器的特点15-138

7.2.2几种典型的混合澄清器15-139

7.2.3混合澄清器的放大和设计15-141

7.3无机械搅拌的萃取柱15-146

7.3.1喷淋柱15-146

7.3.2填料柱15-147

7.3.3筛板柱15-149

7.4脉冲筛板萃取柱15-151

7.4.1脉冲筛板萃取柱的结构及特点15-151

7.4.2脉冲筛板萃取柱的设计计算15-152

7.5带有机械搅拌的萃取柱15-154

7.5.1往复振动筛板萃取柱（RPC）15-154

7.5.2转盘萃取柱（RDC）15-158

7.6离心萃取器15-160

7.6.1离心萃取器的特点和分类15-160

7.6.2几种典型的离心萃取器15-160

7.7静态混合器15-163

7.8微通道和微结构萃取器15-164

参考文献15-167

符号说明15-168

8其他萃取技术15-171

8.1液膜萃取15-171

8.1.1乳状液型液膜15-171

8.1.2支承体型液膜15-173

8.1.3液膜分离技术的应用15-174

8.2超临界流体萃取15-176

8.3反向胶团萃取15-179

8.4双水相萃取15-180

8.4.1双水相体系15-181

8.4.2双水相萃取在生物技术中的应用15-182

8.5外场强化萃取技术15-182

8.5.1萃取过程中附加外场的几种型式15-183

8.5.2电萃取设备内的传质规律15-183

8.5.3超声场对分离过程的强化15-184

8.5.4外场强化萃取技术的发展前景15-184

8.6微尺度萃取技术15-185

8.6.1微尺度混合技术15-185

8.6.2微尺度分散萃取技术15-188

参考文献15-191

9固-液浸取15-195

9.1概论15-195

9.2浸取前固体的预处理15-196

9.2.1物理预处理15-196

9.2.2化学预处理15-197

9.2.3机械活化预处理15-197

9.3特殊浸取方式15-198

9.3.1热压浸取15-198

9.3.2强化浸取15-198

9.3.3生物浸取15-200

参考文献15-202

10浸取过程物理化学15-203

10.1总论15-203

10.2浸取过程热力学15-203

10.2.1溶液活度和活度系数15-203

10.2.2浸取反应平衡常数和表观平衡常数15-207

10.2.3优势区图与组分图15-210

10.3浸取过程动力学15-216

10.3.1颗粒外的液膜边界层及传质系数15-216

10.3.2溶质在颗粒内的有效扩散系数15-217

10.3.3化学反应对过程速率的影响15-217

10.3.4浸取速度控制步骤的判别15-224

10.4浸取过程表面化学15-225

10.4.1溶质在颗粒表面上的吸附15-225

10.4.2液-固界面化学反应的分数维模型15-225

参考文献15-229

11固-液浸取设备15-230

11.1浸取器分类15-230

11.2大颗粒固体渗滤浸取器15-230

11.2.1固定床层渗滤浸取器15-230

11.2.2逆流多级间歇串联浸取器15-234

11.3机械搅拌浸取器15-236

11.4气体提升式浸取器（Pachuca槽）15-238

11.5射流搅拌浸取器15-242

11.6液-固流态化浸取器15-244

11.7管道式浸取器15-246

11.8其他类型浸取器15-246

参考文献15-248

12浸取过程的设计及工艺计算15-250

12.1浸取溶剂的选择15-250

12.2浸取温度的选择15-250

12.3浸取反应器的设计15-250

12.3.1浸取反应器的型式及操作状况15-251

12.3.2液-固浸取反应器的设计模型15-251

12.4浸取级数及工艺计算15-254

12.4.1工艺计算原理15-254

12.4.2多级连续逆流浸取、分离及洗涤15-255

12.4.3代数法工艺计算15-256

12.4.4解析工艺计算15-257

12.4.5图解法工艺计算15-267

参考文献15-273

符号说明15-273



第16篇增湿、减湿及水冷却

1绪论16-2

1.1气体增湿与减湿的方法16-2

1.2气体增湿与减湿过程的应用16-2

1.2.1循环水的冷却16-2

1.2.2气体的降温与除尘16-2

1.2.3可凝蒸气冷凝潜热的回收和利用16-3

1.2.4溶剂回收16-3

1.2.5空气调湿16-4

参考文献16-4

2湿气体的性质及湿度图表16-5

2.1湿气体的性质16-5

2.1.1湿气体的基本状态参数16-5

2.1.2绝热饱和温度与湿球温度16-10

2.1.3湿度的测定方法16-13

2.2湿气体的湿度图及其应用16-14

2.2.1湿空气的t-H图16-14

2.2.2高温下湿气体的t-H图16-15

2.2.3湿空气的I-H图16-18

2.2.4总压对湿气体性质的影响16-18

参考文献16-20

3增湿与减湿过程的计算基础16-22

3.1气体与液体间的传热与传质关系16-22

3.1.1增湿过程中的传热与传质关系16-22

3.1.2减湿过程中的传热与传质关系16-22

3.1.3传热与传质速率方程16-23

3.2气液平衡线与操作线16-24

3.3气液相界面参数及气体参数在塔内的分布16-26

3.3.1气液相界面参数16-26

3.3.2气液相界面及气体参数在塔内的分布16-27

3.3.3气液相界面参数及气温在塔内分布的图解法16-29

3.4有效塔高的计算16-30

3.5横流式增湿与减湿过程16-33

3.6增湿与减湿过程的设计16-36

3.6.1工艺参数的选择16-36

3.6.2增减湿设备的设计16-37

3.6.3辅助设备的设计与选型16-37

参考文献16-38

4循环水冷却塔16-39

4.1工业循环水冷却的方法16-39

4.2冷却塔的类型16-40

4.3冷却塔的组成与结构16-43

4.3.1填料16-43

4.3.2通风装置16-46

4.3.3配水装置16-47

4.3.4其他16-49

4.4机械通风式冷却塔结构参数16-49

4.4.1机械通风式冷却塔结构及操作参数的选择16-49

4.4.2气象参数的选择16-50

4.5冷却塔的热力计算及热力特性16-52

4.5.1逆流式冷却塔的热力计算16-52

4.5.2横流式冷却塔的热力计算16-59

4.5.3冷却塔的热力特性16-62

4.5.4冷却塔热力与动力的综合计算方法16-66

4.6冷却塔的通风阻力及阻力特性16-68

4.6.1填料层的通风阻力及阻力特性16-68

4.6.2冷却塔的局部通风阻力16-71

4.7循环冷却水的补充水量16-75

4.7.1蒸发损失的水量16-75

4.7.2通风损失的水量16-76

4.7.3渗透损失的水量16-77

4.7.4排污损失的水量16-77

参考文献16-78

5传热与传质速率数据16-79

5.1填料塔传热与传质系数的实验关联式和实测数据16-79

5.1.1逆流塔传热与传质的关联式和实测数据16-79

5.1.2横流塔的传质关联式和实测数据16-84

5.2喷雾塔传热与传质系数的实验关联式和实测数据16-88

参考文献16-92

符号说明16-94



第17篇干燥

1概述17-2

1.1物料干燥的目的17-2

1.2除湿方法17-2

1.3干燥操作的流程17-3

2湿物料和湿空气的性质17-4

2.1湿物料的性质17-4

2.1.1物料内所含水分的种类17-4

2.1.2物料的湿含量表示法17-6

2.2湿空气的性质17-7

2.2.1湿空气的基本性质17-7

2.2.2湿度图17-9

2.2.3I-H图的用法17-10

参考文献17-21

3干燥动力学17-22

3.1干燥曲线17-22

3.2干燥速率曲线17-22

3.3物料内水分的移动机理17-24

参考文献17-26

4干燥过程的计算、干燥器的分类与选择17-27

4.1一般干燥过程的基本计算17-27

4.2特殊干燥过程的计算简介17-30

4.3干燥器的分类与选择17-32

4.3.1干燥器分类的目的17-32

4.3.2按照操作方法和热量供给方法进行干燥器分类17-33

4.3.3按照物料进入干燥器的形状进行干燥器分类17-33

4.3.4按照附加特征的适应性进行干燥器分类17-33

4.4干燥器选择的原则17-34

4.5干燥器工业应用经验数据17-35

4.6干燥器选型计算示例17-36

参考文献17-38

5各种干燥方法及干燥器设计17-39

5.1厢式干燥器17-39

5.1.1厢式干燥器的结构和分类17-39

5.1.2平行流厢式干燥器17-39

5.1.3穿流厢式干燥器17-40

5.2洞道式干燥器17-41

5.2.1洞道式干燥器的分类及特点17-41

5.2.2洞道式干燥器的设计17-42

5.3带式干燥器17-43

5.3.1平流带式干燥器17-43

5.3.2穿流带式干燥器17-43

5.3.3应用实例17-44

5.4气流干燥器17-45

5.4.1气流干燥的工作原理及特点17-45

5.4.2气流干燥器的类型17-46

5.4.3气流干燥器的设计17-56

5.4.4气流干燥器设计示例17-63

5.5流化床干燥器17-71

5.5.1流化床干燥的工作原理及特点17-71

5.5.2流化床干燥器的类型17-72

5.5.3流化床干燥器的设计17-88

5.5.4流化床干燥器的设计示例17-103

5.6喷动床干燥器17-106

5.6.1喷动床干燥器的工作原理及特点17-106

5.6.2喷动床干燥器的类型17-107

5.6.3喷动床干燥器的设计17-111

5.7喷雾干燥器17-117

5.7.1喷雾干燥的流程和过程阶段17-117

5.7.2雾化器的结构和计算17-120

5.7.3喷雾干燥塔的结构设计和尺寸估算17-131

5.7.4喷雾干燥器的设计示例17-141

5.7.5喷雾干燥技术在工业上的应用实例17-144

5.8转筒干燥器17-147

5.8.1转筒干燥器的工作原理及特点17-147

5.8.2转筒干燥器的型式17-147

5.8.3操作参数的确定17-149

5.8.4转筒干燥器的应用实例17-152

5.8.5转筒干燥器的设计示例17-154

5.9移动床干燥器17-156

5.9.1移动床干燥的工作原理及特点17-156

5.9.2移动床干燥器的类型17-156

5.9.3移动床干燥器的设计17-159

5.9.4移动床干燥器的设计示例17-163

5.10真空耙式干燥器17-166

5.10.1真空耙式干燥器的工作原理及特点17-166

5.10.2耙齿的结构17-166

5.10.3真空耙式干燥器操作参数的确定17-166

5.10.4真空耙式干燥器的应用实例17-167

5.11转鼓干燥器17-167

5.11.1转鼓干燥器的工作原理及特点17-167

5.11.2转鼓干燥器的类型17-169

5.11.3转鼓干燥器的设计17-173

5.11.4转鼓干燥器的设计示例17-175

5.12桨叶式干燥器17-176

5.12.1低速搅拌型桨叶式干燥器17-176

5.12.2高速搅拌型桨叶式干燥器17-178

5.12.3桨叶式干燥器的应用实例17-179

5.12.4桨叶式干燥器的设计示例17-180

5.13双锥回转真空干燥器17-181

5.13.1双锥回转真空干燥器的工作原理及特点17-181

5.13.2双锥回转真空干燥器的应用实例17-182

5.14圆盘干燥器17-183

5.14.1圆盘干燥器的工作原理及特点17-183

5.14.2圆盘干燥器的应用实例17-184

5.15真空冷冻干燥器17-184

5.15.1真空冷冻干燥器的工作原理及特点17-184

5.15.2真空冷冻干燥的流程17-185

5.15.3真空冷冻干燥设备17-185

5.15.4真空冷冻干燥器的应用实例17-186

5.16振动流动干燥器17-187

5.16.1振动流动干燥器的工作原理及特点17-187

5.16.2振动流动干燥器的应用实例17-187

5.17红外线干燥器17-188

5.17.1红外线干燥的工作原理及特点17-188

5.17.2红外线干燥器的类型17-189

5.18微波干燥器17-190

5.18.1微波干燥器的工作原理及特点17-190

5.18.2微波干燥器的类型17-191

5.18.3微波干燥的阶段17-192

参考文献17-192

6组合干燥技术17-194

6.1两级组合干燥17-194

6.1.1喷雾干燥和流化床干燥的组合17-194

6.1.2气流干燥和流化床干燥的组合17-194

6.1.3粉碎气流干燥和流化床干燥的组合17-195

6.2三级组合干燥17-196

参考文献17-197

7干燥过程的节能17-198

7.1干燥过程的能源消耗17-198

7.2干燥装置的能量利用率及干燥器的热效率17-198

7.2.1干燥装置的能量利用率17-199

7.2.2干燥器的热效率17-200

7.3干燥操作的节能途径17-201

参考文献17-203

符号说明17-204



第18篇吸附及离子交换

1吸附剂的种类及其应用18-2

1.1吸附过程及其分类18-2

1.2吸附剂的种类18-3

1.2.1天然吸附剂18-3

1.2.2氧化铝18-4

1.2.3硅胶18-4

1.2.4分子筛18-4

1.2.5碳基吸附剂18-11

1.2.6气凝胶18-16

1.2.7聚合物18-16

1.2.8生物质基材料18-17

1.2.9金属有机骨架材料18-17

1.3无机吸附剂的解吸再生18-19

1.4吸附剂的物理性质18-19

1.4.1吸附剂的孔道结构性质18-19

1.4.2吸附剂的选择性18-23

1.4.3吸附剂的再生性及使用寿命18-23

参考文献18-23

2吸附相平衡18-27

2.1气固吸附相平衡18-27

2.1.1单组分吸附相平衡18-28

2.1.2多组分吸附相平衡18-30

2.1.3吸附等温线的测定18-36

2.1.4吸附选择性估算18-36

2.1.5吸附热18-38

2.2液固吸附相平衡18-39

2.2.1液相吸附等温线18-39

2.2.2组成等温线方程18-40

参考文献18-41

3物质传递与传质速率18-43

3.1传质速率18-43

3.1.1传质推动力的表示方法18-44

3.1.2吸附剂颗粒内的扩散系数18-45

3.2传质系数18-46

3.2.1总传质系数18-46

3.2.2流体-固体颗粒间液膜传质系数18-46

3.3颗粒相侧传质系数18-48

3.3.1大孔扩散18-49

3.3.2细孔扩散（Knudsen扩散）18-50

3.3.3表面扩散18-50

3.3.4晶体内的扩散18-50

3.3.5并联扩散18-51

3.3.6双元细孔结构吸附剂的扩散18-51

3.4晶体颗粒扩散系数的求取18-52

3.5传质系数或传质速率的测定18-55

3.5.1直接测定法18-55

3.5.2刺激-应答法18-57

3.6固定填充床床层压降计算18-60

参考文献18-60

4吸附分离过程及设计计算18-62

4.1吸附搅拌槽及多级段吸附18-62

4.2恒温下固定床吸附18-63

4.2.1透过曲线及其影响因素18-64

4.2.2传质区的应用和计算18-65

4.2.3分离因数、透入比和扩散控制区18-67

4.3固定床吸附操作计算18-73

4.3.1恒温下微量单组分吸附18-73

4.3.2恒温下复杂组分吸附18-89

4.3.3绝热吸附分离18-96

4.3.4色谱分离18-100

4.3.5吸附剂的再生18-105

参考文献18-107

5工业吸附过程和设备18-109

5.1固定床18-109

5.1.1脱湿干燥18-109

5.1.2溶剂回收18-115

5.1.3气体污染物净化18-118

5.1.4水体污染物净化18-119

5.1.5吸附剂的再生18-121

5.2变压吸附18-125

5.2.1变压吸附的应用和发展18-125

5.2.2变压吸附循环操作原理18-130

5.2.3工业四床层变压吸附18-135

5.2.4变压吸附的工艺计算18-136

5.3工业色谱18-143

5.3.1色谱分离类型18-143

5.3.2工业色谱操作方法18-145

5.4模拟移动床18-154

5.4.1模拟移动床原理和设备18-154

5.4.2模拟移动床工艺18-156

5.4.3模型与计算18-162

参考文献18-166

6离子交换18-168

6.1离子交换过程的特点18-168

6.1.1离子交换过程的基本原理18-168

6.1.2离子交换循环操作和应用18-169

6.2离子交换剂的种类和选用18-171

6.2.1离子交换剂的种类18-171

6.2.2离子交换剂的选用18-179

参考文献18-179

7离子交换平衡18-181

7.1离子交换等温线18-181

7.2离子交换选择性系数18-183

参考文献18-187

8离子交换动力学18-188

8.1离子交换扩散18-188

8.2离子交换速率18-189

8.2.1同位素离子交换中颗粒相扩散控制交换速率18-189

8.2.2同位素离子交换中液膜扩散控制交换速率18-192

8.2.3离子交换中颗粒相扩散控制交换速率18-193

8.2.4离子交换中液膜扩散控制交换速率18-193

参考文献18-196

9离子交换过程设计原理18-197

9.1间歇式离子交换18-197

9.2恒温下固定床离子交换18-197

9.2.1经验的近似计算法18-197

9.2.2连续性方程数学模型18-201
9.3离子交换色谱分离18-202

9.4移动床离子交换18-206

9.5离子交换循环18-207

9.5.1离子交换循环18-207

9.5.2再生剂的用量18-208

9.5.3再生曲线和再生效率18-209

参考文献18-212

10工业离子交换过程和设备18-213

10.1间歇式离子交换过程和设备18-213

10.2固定床离子交换过程和设备18-213

10.2.1固定床的类型18-213

10.2.2固定床的再生18-214

10.3连续式和半连续式离子交换过程和设备18-218

10.3.1复合床固定床离子交换器18-218

10.3.2移动床离子交换器18-219

10.3.3流化床离子交换器18-220

10.3.4树脂浆液（RIP）接触器18-224

10.3.5Davy Mckee高物料通过量连续逆流树脂-矿浆接触器18-225

10.3.6磁树脂连续离子交换流化床18-226

10.4离子交换膜18-227

10.4.1离子交换膜的性能及其制备18-227

10.4.2离子交换膜分离过程和应用18-228

10.5离子交换过程在工业上的应用18-230

10.5.1水处理18-230

10.5.2食品工业18-231

10.5.3湿法冶金18-232

10.5.4合成化学和石油化学工业18-232

10.5.5医药工业18-233

参考文献18-233

符号说明18-235



第19篇膜过程

1概论19-2

1.1膜过程基本概述19-2

1.1.1膜的分离作用19-2

1.1.2各种膜分离过程19-2

1.1.3膜分离主要应用现状19-3

1.2膜过程发展历史19-6

1.3膜过程展望19-6

1.3.1膜材料及工艺19-6

1.3.2膜过程19-9

参考文献19-10

2分离膜19-13

2.1聚合物膜19-13

2.1.1聚合物膜材料19-13

2.1.2聚合物膜的制备工艺19-14

2.1.3膜结构与表征19-17

2.1.4膜性能与测定19-18

2.2无机膜19-20

2.2.1无机膜材料19-20

2.2.2无机膜的制备工艺19-21

2.2.3膜结构与表征19-23

2.2.4膜性能与测定19-24

2.3有机-无机杂化膜19-24

2.3.1杂化膜材料选择19-24

2.3.2杂化膜的制备工艺19-25

2.3.3膜结构与表征19-26

2.3.4膜性能与测定19-26

参考文献19-27

3膜组件19-29

3.1膜组件分类19-29

3.2板框式19-29

3.2.1板框式膜组件的特点19-29

3.2.2系紧螺栓式19-29

3.2.3耐压容器式19-30

3.2.4板框式膜组件的应用19-30

3.3管式19-31

3.3.1管式膜组件的特点19-31

3.3.2内压型单管式19-31

3.3.3内压型管束式19-32

3.3.4外压型管式19-32

3.4螺旋卷式19-33

3.4.1螺旋卷式膜组件的特点19-35

3.4.2膜组件的部件和材料19-35

3.4.3在制造中应注意的问题19-36

3.5中空纤维式19-36

3.5.1中空纤维膜组件的特点19-37

3.5.2中空纤维膜组件制造中应注意的问题19-37

3.6帘式19-38

3.6.1帘式膜组件的特点19-38

3.6.2膜组件的部件与材料19-38

3.6.3在制造中应注意的问题19-39

3.7碟管式19-39

3.7.1碟管式膜组件的特点19-39

3.7.2碟管式膜组件的部件与材料19-40

3.7.3在制造中需注意的问题19-41

3.8各种型式膜组件的优缺点19-41

参考文献19-42

4膜过程19-44

4.1微滤19-44

4.1.1概述19-44

4.1.2微滤膜的传递机理19-44

4.1.3微滤膜的流程与工艺19-44

4.1.4微滤膜的应用19-45

4.2超滤19-46

4.2.1基本原理19-46

4.2.2超滤膜和组件19-46

4.2.3流程和过程设计19-47

4.2.4超滤的应用19-47

4.3反渗透19-49

4.3.1基本原理19-49

4.3.2分离原理19-50

4.3.3传递方程19-51

4.3.4膜材料的选择准则19-52

4.3.5反渗透膜及组件19-53

4.3.6浓差极化及流程、过程设计19-55

4.3.7反渗透技术的应用19-57

4.4气体膜分离19-59

4.4.1膜材质及其分类19-60

4.4.2新型气体分离膜材料开发19-61

4.4.3气体膜分离的机制19-62

4.4.4气体分离膜的主要特性参数19-67

4.4.5气体分离膜的制备工艺19-69

4.4.6气体膜分离过程19-71

4.4.7气体膜分离应用19-73

4.5渗透汽化19-76

4.5.1引言19-76

4.5.2渗透汽化的基本原理19-77

4.5.3渗透汽化过程的特点19-79

4.5.4渗透汽化膜及膜材质的选择19-79

4.5.5渗透汽化膜的制备方法和组件结构19-80

4.5.6渗透汽化膜的性能测试19-82

4.5.7渗透汽化的应用19-82

4.5.8无机膜渗透汽化19-86

4.6渗析与电渗析19-91

4.6.1原理19-91

4.6.2传递机理19-94

4.6.3流程与工艺设计19-97

4.6.4渗析与电渗析的应用19-98

4.7膜生物反应器19-104

4.7.1原理19-104

4.7.2膜生物反应的传质机理19-104

4.7.3流程与工艺优势19-107

4.7.4典型应用19-109

4.8膜反应19-111

4.8.1原理19-111

4.8.2膜反应器的分类19-113

4.8.3流程与反应器设计19-114

4.8.4典型应用19-118

4.9膜集成过程19-120

4.9.1膜集成过程特点19-120

4.9.2膜集成过程分类19-120

4.9.3典型应用19-121

4.10其他膜过程19-125

4.10.1正渗透19-125

4.10.2膜蒸馏19-128

4.10.3膜结晶19-130

4.10.4膜吸收19-131

参考文献19-133

符号说明19-143



第20篇颗粒及颗粒系统

1颗粒的粒度、粒径20-2

1.1粒度、粒径的定义20-2

1.1.1三轴径20-2

1.1.2投影径20-3

1.1.3球当量直径20-3

1.1.4筛分径20-4

1.1.5颗粒投影的其他直径20-4

1.2粒径的物理意义20-4

1.2.1Feret径、Martin径、等投影面积直径20-4

1.2.2Caucy 定理20-5

1.3粒径分布20-5

1.3.1频率分布和累积分布20-5

1.3.2粒径分布的函数表示20-6

1.4平均粒径20-9

1.4.1平均粒径的定义20-9

1.4.2主要的平均粒径20-10

参考文献20-12

符号说明20-12

2颗粒的形状20-14

2.1概述20-14

2.1.1研究意义20-14

2.1.2颗粒形状术语20-14

2.1.3颗粒形状的几何表示20-15

2.2形状指数和形状系数20-15

2.2.1单一颗粒的形状表示20-15

2.2.2均齐度20-16

2.2.3充满度20-17

2.2.4球形度20-17

2.2.5圆形度20-17

2.2.6圆角度20-17

2.2.7表面指数20-18

2.2.8形状系数20-18

2.2.9基于轮廓曲线的形状指数20-18

2.3颗粒形状的数学分析20-19

2.3.1Fourier方法20-19

2.3.2方波函数法20-22

2.3.3分数维方法20-23

2.4动力学形状系数20-24

2.4.1阻力形状系数20-24

2.4.2动力学形状系数20-25

参考文献20-26

符号说明20-26

3颗粒测定20-28

3.1粒径的测定20-28

3.1.1筛分法20-29

3.1.2显微镜法20-31

3.1.3沉降法20-32

3.1.4电传感法20-34

3.1.5光散射与衍射法20-35

3.1.6X射线小角散射法20-36

3.1.7全息照相法20-37

3.1.8流体分选20-37

3.1.9其他20-39

3.2颗粒密度的测定20-39

3.2.1颗粒密度的定义20-39

3.2.2测定方法20-40

3.3颗粒比表面积的测定20-42

3.3.1气体透过法20-43

3.3.2气体吸附法20-44

3.3.3压汞法20-47

3.3.4湿润热法20-48

3.3.5计算法20-48

3.4颗粒细孔分布的测定20-49

3.4.1气体吸附法20-49

3.4.2压汞法20-50

3.5取样20-50

3.5.1取样原则20-50

3.5.2缩分20-51

3.5.3制样20-52

参考文献20-52

符号说明20-52

4散料物理20-55

4.1黏附与团聚20-55

4.1.1颗粒间的黏附力20-55

4.1.2黏附力的影响因素20-56

4.1.3黏附力的测定方法20-57

4.1.4颗粒在空气中的团聚20-58

4.2颗粒的扩散现象20-60

4.2.1布朗扩散20-60

4.2.2布朗团聚20-65

4.2.3湍流扩散20-65

4.3颗粒的传热特性20-66

4.3.1单颗粒的传热20-66

4.3.2颗粒层的传热20-68

4.4颗粒的传质特性20-71

4.4.1单颗粒的传质20-71

4.4.2颗粒填充层的传质20-71

4.5颗粒的电特性20-72

4.5.1比电阻20-72

4.5.2介电常数20-74

4.5.3颗粒的荷电率（带电量）20-75

4.5.4颗粒的带电20-76

4.5.5电泳20-77

4.6颗粒的声学特性20-79

4.6.1颗粒系统的发声20-79

4.6.2颗粒在声场中的共振运动20-80

4.6.3声波通过颗粒群的衰减20-81

4.7颗粒的光学现象20-82

4.7.1光散射20-82

4.7.2光的衍射20-83

4.7.3光压20-83

4.7.4光泳20-83

参考文献20-85

符号说明20-87

5散料力学20-90

5.1散料力学的基础方程20-90

5.1.1弹性平衡微分方程式20-90

5.1.2极限平衡方程式20-91

5.2散料的填充特性20-96

5.2.1填充方式20-96

5.2.2空隙率的测量方法20-100

5.3散料的流动特性20-101

5.3.1Jenike的流动因数FF20-101

5.3.2Carr的流动性指数20-102

5.3.3休止角20-102

5.3.4有效内摩擦角20-103

5.4散料颗粒间的相互作用力20-105

5.4.1散料颗粒间相互作用力的种类20-105

5.4.2颗粒间力的测量方法20-105

5.4.3散料抗拉强度的测量方法20-105

参考文献20-105

符号说明20-106

6渗流20-108

6.1流体通过颗粒层的流动20-108

6.1.1Darcy定律20-108

6.1.2渗滤理论20-109

6.2颗粒层的压力降20-110

6.2.1从流路模型计算压力降20-110

6.2.2阻力模型20-111

6.2.3纤维填充层的压力降20-112

6.3两相互不相溶流体的渗流20-113

6.3.1多孔介质中流体的饱和度20-113

6.3.2液体在颗粒层中的毛细管压力和上升高度20-114

6.3.3液液两相渗流20-116

6.3.4液固两相渗流20-117

6.4两相互溶渗流20-118

6.4.1互溶液体的传质扩散渗流20-118

6.4.2不同黏度的互溶液体传质扩散渗流20-118

6.4.3带有吸附作用的互溶液体传质扩散渗流20-118

6.5液气两相渗流20-119

参考文献20-120

符号说明20-120

7颗粒流及装备20-122

7.1颗粒流的基本概念与特征20-122

7.1.1颗粒流的分类20-122

7.1.2颗粒流的特征20-123

7.1.3颗粒流本构方程20-125

7.2颗粒流的理论与模型20-126

7.2.1基于连续介质的方法20-126

7.2.2基于离散的方法20-126

7.2.3大规模离散模拟20-130

7.3颗粒流实验及测量20-131

7.3.1休止角的测量20-132

7.3.2颗粒间接触作用力的测量20-133

7.3.3颗粒物料宏观应力的测量20-134

7.3.4颗粒速度的测量20-134

7.4颗粒流的操作与应用20-136

7.4.1混合及设备20-136

7.4.2分级及设备20-140

7.4.3造粒及设备20-142

参考文献20-144

8超细粉体的制备与应用20-148

8.1气相法制备纳米材料20-148

8.1.1气相燃烧法20-148

8.1.2气相物理法20-150

8.2液相法制备纳米材料20-152

8.2.1水热法20-152

8.2.2沉淀法20-155

8.2.3溶胶凝胶法20-155

8.2.4膜乳化法20-156

8.2.5微流控技术20-158

8.3固相法（球磨法）制备超细颗粒20-161

8.3.1纳米金属单质的制备20-161

8.3.2不互溶体系超细粉体的制备20-162

8.3.3金属间化合物超细粉体的制备20-162

8.3.4纳米级的金属或金属氧化物-陶瓷粉复合超细颗粒的制备20-162

8.4纳米颗粒的性能及应用20-163

8.4.1气相二氧化硅的性能及其在硅橡胶中的应用20-163

8.4.2沉淀纳米二氧化硅在轮胎橡胶中的应用20-164

8.4.3纳米碳酸钙的性能及应用20-165

参考文献20-167



第21篇流态化

1流态化流体力学特性21-2

1.1流态化现象21-2

1.1.1基本现象与特点21-2

1.1.2流态化状态谱系相图21-2

1.1.3流态化类型21-4

1.1.4流态化体系的分类21-5

1.2经典散式流态化21-6

1.2.1流体通过固定床的压降21-6

1.2.2临界流态化速度21-7

1.2.3颗粒床层的膨胀21-8

1.2.4颗粒终端速度21-11

1.3经典聚式流态化21-13

1.3.1气泡特性21-13

1.3.2*小鼓泡速度21-18

1.3.3床层的膨胀21-18

1.3.4颗粒的扬析与夹带21-20

1.4湍动流态化21-24

1.5广义流态化21-26

1.5.1广义流态化概念和郭慕孙操作状态图21-26

1.5.2并流逆重力向上流动21-26

1.5.3并流顺重力向下流动21-30

1.5.4逆流顺重力向下流动21-30

1.6气力输送21-31

1.6.1气力输送状态的分类及特性21-31

1.6.2气力输送装置的分类与选择21-33

1.6.3稀相气力输送21-35

1.6.4密相动压气力输送21-38

1.6.5密相静压气力输送21-41

1.7喷动床21-46

1.7.1喷动床的结构型式21-47

1.7.2喷动床的流体力学21-48

1.8三相流态化21-50

1.8.1特点及分类21-50

1.8.2气液固流动规律21-51

参考文献21-53

符号说明21-56

2流化床分级和混合21-60

2.1分级和混合的机理21-60

2.2分级21-61

2.2.1颗粒分级模式21-61

2.2.2颗粒分离程度21-64

2.2.3颗粒分级模型21-68

2.2.4颗粒分级的应用21-68

2.3混合21-69

2.3.1混合和扩散系数21-69

2.3.2混合和停留时间分布的测量21-70

2.3.3颗粒混合21-70

参考文献21-72

符号说明21-73

3颗粒与流体间的传热和传质21-75

3.1颗粒与流体间的传热21-75

3.1.1颗粒-流体传热机理21-75

3.1.2传热系数的实验测定方法21-78

3.1.3流化系统中的表观传热系数21-80

3.1.4颗粒-流体系统的传热模型21-80

3.1.5各种流化系统中的传热关联式21-81

3.2颗粒与流体间的传质21-83

3.2.1传质系数与传质分析21-83

3.2.2传质系数的实验测定方法21-84

3.2.3流化系统中的表观传质系数21-85

3.3颗粒-流体传热与传质的关联21-88

3.4颗粒-流体传热/传质和流动结构的关系21-88

参考文献21-90

符号说明21-92

4流化床与壁面的传热21-95

4.1流化床换热器结构21-95

4.1.1夹套式换热器21-95

4.1.2管式换热器21-95

4.1.3外取热器21-96

4.2传热方程21-98

4.2.1温差21-98

4.2.2传热面积21-99

4.2.3传热膜系数21-99

4.3影响传热的因素21-100

4.3.1流体流速与床层空隙率的影响21-100

4.3.2流体与颗粒物性的影响21-101

4.3.3床层高度与传热面高度的影响21-101

4.3.4颗粒粒度对传热的影响21-101

4.3.5床内构件对传热的影响21-103

4.3.6辐射换热的影响21-104

4.4传热机理21-105

4.4.1膜控制机理21-105

4.4.2颗粒团不稳定传热机理21-105

4.4.3颗粒控制机理21-105

4.5流化床与器壁传热的传热膜系数21-105

4.5.1经典流化床21-106

4.5.2稀相流化床21-108

4.5.3喷动床21-108

4.6流化床与床内浸没物体壁面传热的传热膜系数21-109

4.6.1流化床与床内浸没固体的传热21-109

4.6.2流化床层与浸没管的传热21-110

4.7流化床传热强化21-114

参考文献21-115

符号说明21-117

5流态化装置设计21-120

5.1流态化装置的选型21-120

5.1.1流化床类型21-120

5.1.2选型的一般原则21-120

5.1.3影响流态化质量的因素21-120

5.2流化床操作速度21-122

5.3装置直径与高度的确定21-123

5.3.1非催化气固反应21-123

5.3.2催化反应21-124

5.4气体分布器与预分布器21-125

5.4.1气体分布器的结构型式21-125

5.4.2气体预分布器的结构型式21-127

5.4.3分布板设计计算21-127

5.5内部构件21-133

5.5.1内部构件的作用21-133

5.5.2内部构件的结构与型式21-133

5.5.3内部构件的设计21-136

5.6颗粒分离回收系统21-139

5.6.1输送分离高度21-139

5.6.2内过滤器21-142

5.6.3内旋风分离器21-143

5.7颗粒的加料和卸料装置21-146

5.7.1加料和卸料装置的分类21-146

5.7.2装置结构型式21-146

5.8流化床的测量技术21-148

5.8.1压力与压降测量21-148

5.8.2温度测量21-148

5.8.3空隙度测量21-149

5.8.4气速（流量）测量21-149

5.8.5气泡测量21-149

5.8.6颗粒粒度的控制与测量21-150

5.8.7其他测量21-151

参考文献21-151

符号说明21-154

6流态化过程强化21-157

6.1颗粒设计强化21-157

6.1.1颗粒结构设计21-158

6.1.2添加组分设计21-159

6.1.3颗粒表面性质设计21-160

6.2外力场强化21-160

6.2.1磁场强化21-160

6.2.2声场强化21-163

6.2.3振动场强化21-165

6.3内构件强化21-167

6.4床型强化21-169

6.4.1快速流化床21-169

6.4.2锥形（喷动）流化床21-170

参考文献21-172

7流态化模拟放大21-177

7.1原理与概述21-177

7.2基于双流体模型的模拟21-178

7.2.1双流体模型21-178

7.2.2模拟实例21-182

7.3基于颗粒轨道模型的模拟21-185

7.3.1基本概念及特点21-185

7.3.2控制方程和作用模型21-185

7.3.3数值求解21-187

7.3.4实现及应用21-189

7.4直接模拟21-189

7.4.1基于传统N-S方程的DNS方法21-190

7.4.2基于格子的DNS方法21-191

7.4.3基于粒子的DNS方法21-192

7.4.4颗粒间碰撞处理21-192

7.5工业应用与模拟放大21-193

7.5.1连续介质方法的工业应用21-193

7.5.2颗粒轨道方法的工业应用21-195

7.6虚拟流态化21-196

7.6.1宏观与稳态模型21-196

7.6.2多尺度耦合模拟21-201

7.6.3基于虚拟过程的流态化模拟放大21-201

参考文献21-205 符号说明21-208

8流态化技术的工业应用21-210

8.1矿物加工21-210

8.1.1硫铁矿氧化焙烧21-210

8.1.2锌精矿氧化焙烧21-211

8.1.3铁矿还原焙烧21-212

8.1.4钛铁矿焙烧21-216

8.2无机化工产品生产21-217

8.2.1氯化法钛白21-217

8.2.2氢氧化铝焙烧制氧化铝21-218

8.3化石能源利用21-220

8.3.1煤的流化床燃烧21-220

8.3.2煤的流化床气化21-222

8.3.3煤液化技术21-225

8.4石油炼制与化工21-228

8.4.1流化催化裂化21-228

8.4.2萘氧化制苯酐21-230

8.4.3丁烯氧化脱氢制丁二烯21-230

8.4.4丙烯氨氧化制丙烯腈21-231

8.4.5乙烯氧氯化制二氯乙烯21-231

8.4.6甲醇制烯烃21-232

8.5包覆和制粒21-232

参考文献21-234



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