化学工程手册:第2卷

第7篇传热及传热设备 1概论7-2 1.1热量传递的基本方式7-2 1.2换热器的类型和选取7-2 1.2.1换热器按传递过程分类7-2 1.2.2换热器按传热表面紧凑度分类7-3 1.2.3换热器按结构分类7-3 1.2.4换热器按流动方式分类7-4 1.2.5传热设备的选取7-5 1.3传热设备在化学工业中的应用7-6 参考文献7-7 2导热7-8 2.1导热基本定律及热导率7-8 2.1.1傅里叶定律7-8 2.1.2三维导热方程7-8 2.1.3热导率7-9 2.2定态导热7-12 2.2.1一维导热7-13 2.2.2二维导热7-16 2.3非定态导热7-16 2.3.1一维非定态导热7-16 2.3.2二维及三维非定态导热的求解7-18 2.3.3导热问题数值计算原理7-19 2.3.4非定态导热的数值解法7-19 2.3.5有相变的导热7-21 参考文献7-21 3对流传热7-22 3.1概述7-22 3.2对流传热膜系数7-22 3.2.1能量方程7-22 3.2.2传热膜系数7-23 3.2.3总传热系数7-24 3.2.4传热膜系数求解法7-24 3.2.5相似原理和量纲分析7-24 3.3自然对流传热7-25 3.3.1各种几何形状物体的Nusselt方程式7-25 3.3.2简化的量纲分析式7-26 3.3.3伴随有辐射热损失的自然对流7-26 3.3.4密闭空间内的自然对流7-27 3.4强制对流传热7-28 3.4.1动量传递与热量传递的类比理论7-28 3.4.2层流传热7-29 3.4.3过渡区域的传热7-32 3.4.4湍流传热7-32 3.5非牛顿流体的传热7-39 3.5.1非牛顿流体的黏性7-39 3.5.2非牛顿流体的热导率7-40 3.5.3管内强制对流传热膜系数7-40 3.6液态金属的传热7-42 3.6.1管内流动7-43 3.6.2横掠管束7-43 参考文献7-44 4有相变时的传热7-45 4.1引言7-45 4.2冷凝换热7-45 4.2.1冷凝现象与机理7-45 4.2.2冷凝膜系数的计算公式7-45 4.2.3直接接触凝结7-50 4.3沸腾换热7-54 4.3.1沸腾现象与机理7-54 4.3.2池内沸腾7-54 4.3.3流动沸腾7-59 参考文献7-68 5辐射换热7-70 5.1热辐射和辐射特性7-70 5.1.1基本概念7-70 5.1.2基本定律和辐射特性7-71 5.2辐射换热7-81 5.2.1角系数7-81 5.2.2黑体表面间的辐射换热7-81 5.2.3灰体表面间的辐射换热7-81 5.2.4遮热板7-83 5.2.5气体与管壁间的辐射换热7-84 5.3太阳能热辐射与太阳能利用7-84 5.3.1太阳能热辐射与太阳能利用基础知识7-84 5.3.2太阳能热发电技术7-86 5.3.3太阳能热化学利用7-93 参考文献7-96 6传热过程计算7-97 6.1传热过程分析7-97 6.2平均温度差7-97 6.3总传热系数7-100 6.4污垢7-105 6.5有效因子及传热单元数7-107 6.6从实验数据推求传热膜系数7-113 参考文献7-115 7传热强化和节能技术7-116 7.1传热强化7-116 7.1.1概述7-116 7.1.2槽管7-116 7.1.3翅片7-118 7.1.4多孔介质7-121 7.1.5旋流流动7-122 7.1.6螺旋管7-122 7.1.7管内添加物7-123 7.1.8流体添加物7-124 7.1.9冷凝传热强化7-125 7.2节能技术7-126 7.2.1概述7-126 7.2.2燃料燃烧的合理化7-126 7.2.3加热、冷却等传热过程的合理化7-127 7.2.4蒸汽的有效使用7-127 7.2.5压缩空气的有效运行7-127 7.2.6废热回收7-128 参考文献7-129 8换热器7-131 8.1管壳式换热器7-131 8.1.1管壳式换热器的结构型式7-131 8.1.2管程结构7-133 8.1.3壳程结构7-137 8.1.4管壳式换热器的设计计算7-140 8.1.5缠绕管换热器7-156 8.2板式换热器7-165 8.2.1板式换热器简介7-165 8.2.2螺旋板式换热器7-169 8.2.3板翅式换热器7-173 8.2.4伞板式换热器7-178 8.2.5板壳式换热器7-179 8.2.6T-P板式换热器7-180 8.3其他换热器7-184 8.3.1套管式换热器7-184 8.3.2蛇管式换热器7-187 8.3.3刺刀管式换热器7-189 8.3.4降膜式换热器7-189 8.3.5特种材料换热器7-190 8.4空冷器7-196 8.4.1空冷器基本特点7-196 8.4.2空冷器的型式与构造7-196 8.4.3自然通风空冷器7-199 8.4.4机械通风空冷器7-199 8.4.5增湿空冷器7-200 8.4.6表面蒸发式空冷器7-201 8.4.7空冷器设计计算7-202 8.5换热器的优化设计7-208 8.5.1换热器型式的选择7-208 8.5.2换热表面设计的优化7-209 8.5.3系统优化7-210 8.5.4计算机辅助优化设计7-214 参考文献7-216 9再沸器、冷凝器与废热锅炉7-218 9.1再沸器7-218 9.1.1再沸器的分类和特性7-218 9.1.2立式热虹吸再沸器7-219 9.1.3卧式热虹吸再沸器7-222 9.1.4强制循环再沸器7-223 9.1.5釜式再沸器7-223 9.2冷凝器7-224 9.2.1冷凝器的选型7-224 9.2.2冷凝器结构7-224 9.2.3冷凝器传热7-227 9.2.4混合物的冷凝7-228 9.3废热锅炉7-229 9.3.1废热锅炉的作用、特点与分类7-229 9.3.2废热锅炉结构7-232 9.3.3废热锅炉设计特点7-239 9.4热管换热器7-242 9.4.1热管工作原理与特点7-242 9.4.2热管工作性能7-244 9.4.3热管换热器7-247 参考文献7-250 10直接接触式换热器7-251 10.1工作特点和传热原理7-251 10.2直接接触式冷凝器7-252 10.3冷却塔7-257 10.4蒸发冷却器7-259 10.5泡沫接触式换热器7-260 参考文献7-261 11工业炉7-262 11.1概述7-262 11.1.1化学工业中的工业炉7-262 11.1.2工业炉的技术要求7-262 11.2工业炉的燃烧过程7-263 11.2.1燃烧设备7-263 11.2.2燃烧技术7-265 11.3工业炉的传热问题7-267 11.3.1内混式工业炉的工作过程7-268 11.3.2工业炉的辐射传热7-268 11.3.3对流传热7-271 11.4气化炉7-271 11.4.1煤气化的基本化学反应7-271 11.4.2煤的气化工艺与技术7-272 11.4.3气化炉7-273 11.5转化炉7-279 11.5.1一段转化炉7-279 11.5.2其他型式一段转化炉7-282 11.5.3二段转化炉7-284 11.6裂解炉7-286 11.6.1乙烯装置7-286 11.6.2裂解炉结构7-287 11.7加热炉7-293 11.7.1管式加热炉7-293 11.7.2热载体加热炉7-298 11.8焚烧炉7-301 11.8.1焚烧炉中焚烧过程的控制7-302 11.8.2焚烧炉类型7-303 11.8.3焚烧炉的污染抑制7-304 参考文献7-306 12数值传热7-308 12.1概述7-308 12.2数学背景7-309 12.3数值模拟7-311 12.4传热模型与应用7-318 参考文献7-319 13绝热与保温材料7-320 13.1绝热材料7-320 13.1.1绝热材料的种类7-320 13.1.2绝热材料使用温度7-321 13.1.3绝热材料的形态7-321 13.2常用绝热材料7-322 13.2.1硅藻土7-322 13.2.2蛭石7-322 13.2.3膨胀珍珠岩7-322 13.2.4人造矿物纤维7-322 13.2.5矿渣棉7-322 13.2.6玻璃棉7-322 13.2.7石棉7-323 13.2.8硅酸钙7-323 13.2.9泡沫玻璃7-323 13.2.10有机绝热材料7-323 13.3低温隔热7-323 13.4保温层厚度7-324 参考文献7-325 符号说明7-326 第8篇制冷 1机械制冷及其应用8-2 参考文献8-3 2制冷剂和载冷剂8-4 2.1制冷剂的种类和编号表示方法8-4 2.1.1卤代烃以及碳氢化合物8-4 2.1.2醚基制冷剂8-5 2.1.3混合制冷剂8-5 2.1.4有机化合物8-6 2.1.5无机化合物8-6 2.2制冷剂的热力学性质及环境影响指数8-7 2.2.1制冷剂的热力学性质8-7 2.2.2制冷剂的环境影响指数8-8 2.3制冷剂的实用性质8-9 2.3.1制冷剂的相对安全性8-9 2.3.2制冷剂的热稳定性8-10 2.3.3制冷剂对材料的作用8-10 2.3.4制冷剂同水的溶解性8-11 2.3.5制冷剂同润滑油的溶解性8-11 2.3.6制冷剂的泄漏判断8-12 2.4常用制冷剂的特性8-13 2.4.1无机化合物8-13 2.4.2卤代烃8-13 2.4.3碳氢化合物8-15 2.4.4混合制冷剂8-15 2.5制冷剂的选用8-16 2.5.1选用制冷剂应考虑的问题8-16 2.5.2制冷剂的代用问题8-16 2.6载冷剂8-18 2.6.1载冷剂的种类及选用8-18 2.6.2水8-19 2.6.3盐水8-19 2.6.4有机物载冷剂8-19 2.6.5二氧化碳8-20 参考文献8-21 3蒸气压缩制冷循环8-22 3.1单级压缩制冷循环8-22 3.1.1单级压缩制冷机的基本组成和工作过程8-22 3.1.2理论循环及其性能指标8-22 3.1.3液体过冷、吸气过热对循环的影响和回热循环8-24 3.1.4实际循环8-28 3.2冷凝温度、蒸发温度变化对制冷机性能和工况的影响8-29 3.2.1冷凝温度变化的影响8-30 3.2.2蒸发温度变化的影响8-30 3.2.3单级压缩制冷机的工况8-31 3.2.4单级压缩制冷机的工作温度范围8-32 3.3两级压缩制冷循环8-32 3.3.1两级压缩制冷循环的型式8-33 3.3.2两级压缩制冷循环中间压力的确定8-37 3.3.3两级压缩制冷机的变工况特性8-38 3.4复叠式制冷循环8-39 3.4.1复叠式制冷循环的型式8-40 3.4.2有关复叠式制冷循环的几个问题8-42 3.5混合制冷剂制冷循环8-43 3.5.1常规的单级压缩循环8-43 3.5.2自复叠制冷循环系统8-43 参考文献8-46 4制冷压缩机8-47 4.1制冷压缩机的种类和工作特点8-47 4.2活塞式制冷压缩机8-48 4.2.1活塞式制冷压缩机的结构和特点8-48 4.2.2活塞式制冷压缩机的性能8-49 4.3螺杆式制冷压缩机8-51 4.3.1螺杆式制冷压缩机的构造及基本参数8-51 4.3.2螺杆式制冷压缩机工作过程的特点及性能8-54 4.3.3螺杆式制冷压缩机的变频技术8-55 4.4离心式制冷压缩机8-55 4.4.1离心式制冷压缩机的构造及特点8-55 4.4.2离心式制冷压缩机的性能8-57 参考文献8-58 5蒸气压缩式制冷机的设备和工艺流程8-59 5.1蒸气压缩式制冷机的传热设备8-59 5.1.1冷凝器和过冷器8-59 5.1.2蒸发器和冷凝蒸发器8-60 5.1.3中间冷却器和回热器8-63 5.2蒸气压缩式制冷机的节流机构8-63 5.2.1节流机构的功用及种类8-63 5.2.2浮球调节阀8-63 5.2.3热力膨胀阀8-64 5.2.4电子膨胀阀8-66 5.3蒸气压缩式制冷机的辅助设备8-68 5.3.1制冷剂的储存和分离设备8-68 5.3.2制冷剂的净化设备8-68 5.3.3润滑油的分离及收集设备8-69 5.4制冷工艺流程简介8-70 5.4.1冷水机组的工艺流程8-70 5.4.2冷库用氨制冷工艺流程8-71 5.4.3石油化工用制冷工艺流程8-71 参考文献8-73 6低温制冷与气体液化8-74 6.1低温工质的性质8-74 6.1.1低温工质的种类及热力学性质8-74 6.1.2空气及其组成气体8-75 6.1.3天然气及其组成气体8-76 6.1.4氢8-76 6.1.5氦8-78 6.2低温制冷方法8-79 6.2.1气体的绝热节流8-79 6.2.2气体的等熵膨胀8-80 6.3气体液化的热力学分析8-81 6.3.1气体液化的理论*小功8-81 6.3.2气体液化循环的性能指标8-83 6.4绝热节流气体液化循环8-83 6.4.1一次节流液化循环8-83 6.4.2有预冷的一次节流液化循环8-86 6.4.3二次节流液化循环8-88 6.5带膨胀机的气体液化循环8-90 6.5.1克劳特循环8-90 6.5.2海兰德循环和卡皮查循环8-92 6.5.3带膨胀机的双压循环8-93 6.6其他型式的气体液化循环8-95 6.6.1复叠式制冷气体液化循环8-95 6.6.2混合制冷剂制冷天然气液化循环8-96 6.6.3氦制冷气体液化循环8-97 6.7气体液化及分离装置流程简介8-98 6.7.1大型氢液化装置8-98 6.7.2大型氦液化装置8-100 6.7.3合成氨生产用大型空气液化分离装置8-102 参考文献8-102 7吸收制冷8-104 7.1吸收制冷原理8-104 7.2吸收式制冷机的工质8-106 7.2.1工质的种类8-106 7.2.2溴化锂水溶液8-106 7.2.3氨水溶液8-107 7.3溴化锂吸收式制冷机8-107 7.3.1单效溴化锂吸收式制冷机8-108 7.3.2双效溴化锂吸收式制冷机8-110 7.3.3两级吸收溴化锂吸收式制冷机8-111 7.4氨水吸收式制冷机8-112 参考文献8-112 8热泵及能量回收8-113 8.1热泵8-113 8.1.1热泵的含义及特点8-113 8.1.2热泵按工作原理分类8-113 8.1.3热泵的应用8-115 8.2能量回收8-116 8.2.1ORC的基本组成和工作过程8-117 8.2.2ORC的特点8-118 8.2.3ORC系统的优化和改进8-119 8.2.4工质的选择8-120 8.2.5ORC系统组成部件8-121 8.2.6ORC的应用场合8-125 参考文献8-127 符号说明8-128 第9篇蒸发 1蒸发及应用概述9-2 参考文献9-2 2蒸发的类型与计算9-3 2.1单效蒸发9-3 2.1.1单效蒸发的操作压力9-3 2.1.2连续蒸发与分批蒸发9-4 2.1.3连续单效蒸发计算9-5 2.2多效蒸发9-9 2.2.1多效蒸发流程9-9 2.2.2多效蒸发的计算9-11 2.2.3多效蒸发系统的计算机程序介绍9-16 2.3热泵蒸发9-17 2.3.1蒸汽喷射式热泵蒸发9-18 2.3.2机械压缩式热泵蒸发9-21 2.3.3多效蒸发与热泵组合式蒸发9-25 2.4减压闪蒸9-27 2.5蒸发系统的热能利用9-30 2.6蒸发系统的优化9-31 参考文献9-32 3蒸发器的类型与选择9-33 3.1夹套釜式蒸发器9-33 3.2竖管循环型蒸发器9-34 3.2.1自然循环蒸发器9-34 3.2.2强制循环蒸发器9-36 3.3竖管膜式蒸发器9-37 3.3.1升膜蒸发器9-37 3.3.2降膜蒸发器9-37 3.4板式蒸发器9-41 3.4.1板式升膜蒸发器9-41 3.4.2板式降膜蒸发器9-42 3.5刮膜蒸发器9-42 3.6直接加热蒸发器9-43 3.7蒸发器的选型9-44 3.7.1选型考虑的因素9-44 3.7.2有关选型的说明9-44 3.7.3蒸发设备选型表9-45 参考文献9-45 4蒸发器的设计9-47 4.1加热室9-47 4.1.1加热室的总传热系数9-47 4.1.2料液侧的传热膜系数9-49 4.1.3不凝气的排除9-51 4.1.4蒸汽进口与冷凝液出口9-53 4.2蒸发器的加料9-54 4.3分离室9-55 4.3.1气液分离9-55 4.3.2存液容积9-58 4.3.3含盐悬浮液的排出9-58 参考文献9-58 5蒸发系统及其操作特点9-60 5.1蒸发系统的组成9-60 5.2冷凝器9-61 5.3压缩机与真空泵的选择9-61 5.3.1蒸汽压缩机的选择9-61 5.3.2真空泵的选择9-63 5.4蒸发系统操作中的问题9-66 参考文献9-67 符号说明9-68 第10篇结晶 1概述10-2 参考文献10-3 2晶体工程10-4 2.1晶体工程的内涵10-4 2.2晶体工程与传统工业结晶技术的共性与区别10-5 2.3高端晶体产品的质量指标10-5 2.4同质多晶行为与构效关系分析10-7 参考文献10-8 3结晶系统性质10-10 3.1晶体10-10 3.1.1晶体特性10-10 3.1.2晶体的空间结构10-10 3.1.3晶体的晶习10-11 3.1.4晶体的晶型10-13 3.1.5晶体的粒度分布10-14 3.1.6溶解度和过饱和度10-14 3.1.7溶液的过饱和、超溶解度曲线以及介稳区10-16 3.2结晶机理10-18 3.2.1成核10-18 3.2.2晶体生长10-23 3.2.3奥斯特瓦尔德熟化10-27 3.2.4结晶成核与成长的内在联系10-27 3.2.5添加剂和杂质对结晶的影响10-27 参考文献10-29 4溶液结晶10-31 4.1相图特征10-32 4.1.1相律10-32 4.1.2单组分系统10-32 4.1.3相变10-33 4.1.4双组分系统10-34 4.1.5三组分系统10-36 4.2冷却结晶及其装置10-36 4.2.1间接换热冷却结晶10-36 4.2.2直接冷却结晶10-37 4.3蒸发结晶装置10-37 4.4真空绝热冷却结晶器10-38 4.5连续结晶器10-39 4.5.1强迫外循环型结晶器10-39 4.5.2流化床型结晶器10-39 4.5.3导流筒加搅拌桨型真空结晶器10-40 4.5.4多级结晶过程10-42 4.6溶液结晶过程的模型及系统分析10-44 4.6.1总体模型与稳态行为分析10-44 4.6.2非稳态行为分析10-50 4.7结晶过程计算与结晶器设计10-52 4.7.1收率10-52 4.7.2结晶器的设计10-54 4.8结晶器操作与控制10-71 4.8.1结晶器操作10-71 4.8.2连续结晶过程的在线控制10-73 4.8.3间歇结晶过程控制与*佳操作曲线10-73 4.8.4结晶的包藏与结块现象的防止手段10-74 参考文献10-75 5熔融结晶10-77 5.1熔融结晶的操作模式与宏观动力学分析10-77 5.1.1基本操作模式10-77 5.1.2熔融结晶宏观动力学分析10-78 5.2相图特征10-79 5.2.1二组分系统10-79 5.2.2分配系数10-81 5.3逐步冻凝过程及设备10-82 5.3.1逐步冻凝组分分离10-83 5.3.2结晶设备10-84 5.4塔式结晶装置10-87 5.4.1中央加料塔式结晶器10-88 5.4.2末端加料塔式结晶器10-92 5.4.3组合塔式结晶器10-94 5.4.4塔式结晶分离与其他分离方法比较10-96 5.5区域熔炼10-96 5.5.1区域熔炼的过程分析10-97 5.5.2主要变量10-98 5.5.3应用10-98 参考文献10-98 6升华（升华结晶）10-100 6.1升华分离相图与限度10-101 6.1.1相图特征10-101 6.1.2分离纯度的约束条件10-102 6.2升华过程及速率分析10-102 6.3设备及设计方程10-103 6.3.1设备10-103 6.3.2设计方程10-104 参考文献10-105 7沉淀10-106 7.1沉淀的形成10-106 7.2沉淀所遵循的基本法则10-106 7.2.1溶度积原理10-106 7.2.2奥斯特（Ostwald）递变法则10-107 7.2.3威门（Weimarn）沉淀法则10-107 7.2.4分配系数10-108 7.3沉淀技术与设备10-109 7.3.1反应沉淀10-109 7.3.2盐析10-109 7.3.3沉淀设备10-110 参考文献10-111 8耦合结晶技术10-112 8.1反应-结晶耦合10-113 8.2蒸馏-结晶耦合10-113 参考文献10-114 9其他结晶方法与机理10-115 9.1生物大分子物系结晶10-115 9.1.1可溶蛋白结晶的影响因素10-116 9.1.2可溶蛋白的结晶方法10-117 9.2功能纳米晶体的结晶10-119 9.3加压结晶、喷射结晶、冰析结晶等10-123 参考文献10-124 第11篇传质 1概论11-2 1.1传质现象11-2 1.2化工生产过程中的传质11-2 参考文献11-3 2分子传质（扩散）11-4 2.1通量、浓度和速度11-4 2.2Fick定律11-5 2.3分子传质微分方程11-5 2.4稳态分子扩散11-6 2.4.1一维扩散11-6 2.4.2伴有化学反应的一维扩散11-8 2.5非稳态分子扩散11-11 2.5.1半无限大静止介质中的一维扩散11-11 2.5.2大平板中的一维扩散11-11 2.5.3球体中的扩散11-12 2.5.4圆柱体中的扩散11-13 2.6多孔体中的扩散11-13 2.6.1Fick扩散11-13 2.6.2Knudsen扩散11-14 2.6.3过渡型扩散11-14 2.6.4表面扩散11-15 2.7扩散系数11-15 2.7.1气体的扩散系数11-15 2.7.2液体的扩散系数11-16 参考文献11-19 3对流传质11-21 3.1对流传质的传质方程11-21 3.2对流传质系数与扩散系数对比11-21 3.3传质系数与推动力单位的关系11-22 3.4流体界面传质模型11-24 3.4.1膜理论11-24 3.4.2渗透理论11-25 3.4.3表面更新理论11-25 3.5对流传质中的无量纲分析11-26 3.6质量、能量和动量传递的类比11-27 3.6.1质量、热量和动量传递的相似性11-27 3.6.2混合长理论11-28 3.6.3Reynolds类比11-29 3.6.4Prandtl类比11-30 3.6.5von Karman类比11-30 3.6.6Chilton-Colburn类比11-31 3.7对流传质系数的关联式11-32 3.7.1平板11-33 3.7.2球体、液滴和气泡11-33 3.7.3圆柱体11-34 3.7.4圆管内11-34 3.7.5小颗粒悬浮液11-35 参考文献11-36 4相间传质11-38 4.1双膜理论11-38 4.2总传质系数11-39 4.3工业装置中的传质11-39 4.3.1容积传质系数11-39 4.3.2等摩尔相向扩散的传质装置11-40 4.3.3通过静止膜扩散的传质装置11-40 4.3.4传质单元数的计算11-41 4.3.5总传质单元高度与单相传质单元高度的关系11-42 参考文献11-43 第12篇气体吸收 1概述12-2 1.1概念与定义12-2 1.1.1吸收与解吸12-2 1.1.2物理吸收与化学吸收12-2 1.1.3非等温吸收12-3 1.1.4多组分吸收12-3 1.1.5吸收操作流程12-3 1.2气体在液体中的溶解度——气液平衡关系12-3 1.2.1亨利常数12-4 1.2.2气液平衡数据12-4 1.3相际传质12-5 1.3.1传质速率与传质系数12-5 1.3.2有关传质系数的说明12-9 参考文献12-10 2吸收塔设计12-11 2.1设计要领12-11 2.1.1溶剂选择12-11 2.1.2设备选择12-11 2.1.3溶剂用量12-11 2.1.4塔径12-14 2.1.5塔高12-14 2.2填充吸收塔设计12-14 2.2.1基本公式与计算方法12-14 2.2.2传质单元12-16 2.2.3浓度低时的简化计算12-18 2.2.4浓度高时的近似计算12-20 2.2.5传质单元数的图解12-25 2.2.6填充塔的放大问题12-25 2.2.7喷洒器12-25 2.3板式吸收塔设计12-26 2.3.1理论板数的图解12-26 2.3.2理论板数的计算12-26 参考文献12-28 3非等温吸收12-29 3.1热效应的考虑12-29 3.1.1塔温度变化所造成的影响和处理原则12-29 3.1.2操作条件与设备的影响12-30 3.2近似算法12-30 3.2.1按等温吸收计算12-30 3.2.2按简单绝热吸收计算12-31 3.3严格算法12-36 3.3.1正规计算12-36 3.3.2简捷计算12-37 参考文献12-46 4多组分吸收12-47 4.1操作分析12-47 4.2设计变量12-48 4.3简捷计算12-49 4.3.1贫气吸收12-49 4.3.2富气吸收12-51 4.4严格计算12-61 参考文献12-62 5化学吸收12-64 5.1化学反应的影响12-64 5.1.1吸收速率的增大12-64 5.1.2增强因子12-64 5.2化学吸收速率12-66 5.2.1二级不可逆反应12-66 5.2.2其他反应12-71 5.2.3平衡溶解度与扩散系数12-74 5.2.4根据反应快慢的设备选用原则12-74 5.3化学吸收设备设计12-75 5.3.1从原始理论出发12-75 5.3.2利用经验关系与数据12-84 5.3.3通过实验室或中间厂试验放大12-87 5.4有化学反应的解吸12-89 参考文献12-89 6气体吸收塔性能12-91 6.1填充塔12-91 6.1.1传质系数通用关联式12-91 6.1.2传质系数专用经验式12-101 6.2板式塔12-105 6.2.1泡罩吸收塔板效率12-105 6.2.2筛板吸收塔板效率12-106 6.3喷洒塔12-108 6.4鼓泡塔12-109 6.5湿壁塔12-110 参考文献12-111 7吸收过程的工业应用12-113 7.1气体吸收在流程工业中的应用12-113 7.1.1产品的生产12-113 7.1.2气体的净化与尾气处理12-115 7.1.3产品的精制与回收12-115 7.2二氧化碳的捕集与脱除12-116 7.2.1概述12-116 7.2.2物理吸收法12-116 7.2.3化学吸收法12-116 7.2.4物理化学吸收法12-117 7.2.5过程的比较与评价12-117 7.3酸性气体的吸收12-117 7.3.1概述12-117 7.3.2物理吸收过程12-118 7.3.3化学吸收过程12-118 7.3.4其他吸收过程12-118 7.3.5工艺过程的比较与评价12-118 7.4烟气脱硫脱硝12-118 7.4.1烟气脱硫12-118 7.4.2烟气脱硝12-119 参考文献12-120 符号说明12-121 第13篇蒸馏 1汽-液平衡关系13-2 1.1引言13-2 1.2汽-液平衡基本关系式13-2 1.2.1相对挥发度13-2 1.2.2逸度系数和活度系数13-2 1.2.3活度系数法和状态方程法基本关系式13-3 1.3汽-液平衡数据及相图13-3 1.3.1汽-液平衡数据13-3 1.3.2相律及相图13-6 1.4活度系数法和状态方程法13-7 1.4.1活度系数法13-7 1.4.2状态方程法13-8 1.4.3两种方法的比较13-9 1.5K值法和K图13-9 1.5.1K值法的基本公式13-9 1.5.2K值图13-11 1.5.3K值的模型计算13-12 参考文献13-13 2蒸馏基本原理及分类概述13-14 2.1简单蒸馏13-15 2.1.1闪蒸13-15 2.1.2渐次汽化13-15 2.2连续多级蒸馏13-16 2.3间歇多级蒸馏13-17 2.4复杂多级蒸馏13-18 2.5特殊蒸馏13-18 2.5.1萃取蒸馏13-18 2.5.2共沸蒸馏（恒沸蒸馏）13-19 2.5.3反应蒸馏13-20 2.5.4分子蒸馏与短程蒸馏13-21 一般参考文献13-21 参考文献13-21 3自由度分析13-22 3.1自由度13-22 3.1.1过程变量13-22 3.1.2约束关系式13-23 3.1.3设计变量13-23 3.1.4非独立变量13-23 3.2操作要素的自由度分析13-23 3.2.1单股均相流13-24 3.2.2分流器13-24 3.2.3简单平衡级13-24 3.2.4小结13-25 3.3操作单元的自由度分析13-26 3.3.1简单级联13-26 3.3.2简单精馏塔13-27 3.3.3小结13-29 一般参考文献13-31 参考文献13-31 4简单蒸馏计算13-32 4.1泡点、露点计算13-32 4.1.1泡点温度计算13-32 4.1.2露点温度计算13-33 4.2闪蒸计算13-33 4.2.1平衡冷凝、平衡汽化过程计算13-34 4.2.2绝热闪蒸过程计算13-35 4.3单级间歇蒸馏计算13-36 4.4水蒸气蒸馏13-37 一般参考文献13-38 参考文献13-38 5二组元精馏计算13-39 5.1基本概念13-39 5.1.1精馏平衡级概念13-40 5.1.2传质单元概念及其图解法13-41 5.2二组元精馏McCabe-Thiele图解方法13-44 5.2.1简单精馏过程13-44 5.2.2平衡级数、回流比与进料位置13-48 5.2.3其他构型的精馏塔13-52 5.2.4二组元精馏的级效率13-52 参考文献13-55 6三组元蒸馏计算13-56 6.1三组元相平衡的表示13-56 6.1.1精馏曲线13-57 6.1.2几种不同形式的精馏曲线13-58 6.2全回流的三元精馏计算13-60 6.3*小回流比下的三元精馏13-63 6.3.1*小回流比与*小再沸比13-63 6.3.2分离低沸点组分的*小回流比13-65 6.3.3分离高沸点组分的*小再沸比13-67 6.4操作回流比下的三元精馏计算13-67 6.4.1提馏段计算13-67 6.4.2进料级计算13-68 6.4.3精馏段计算13-69 6.4.4与三元精馏计算有关的几个问题13-69 参考文献13-70 7多组元精馏计算13-71 7.1多组元精馏过程简捷计算13-71 7.1.1Fenske-Underwood-Gilliland简捷法13-71 7.1.2用于吸收和汽提计算的Kremser群法13-79 7.2多组元精馏严格计算方法13-83 7.2.1平衡级数学模型13-84 7.2.2方程的分割（分解）13-87 7.2.3Inside-Out法13-109 7.2.4其他方法13-112 7.3非平衡级和非平衡混合池模型13-113 7.3.1Krishnamurthy-Taylor（K-T）非平衡级模型13-115 7.3.2非平衡级模型的应用13-119 7.3.3非平衡混合池模型13-121 7.3.4塔板上液体流动-混合参数与精馏点效率预测13-121 7.4填料塔的计算13-123 7.4.1传质单元13-124 7.4.2当量理论塔板13-127 7.4.3填料塔的计算例题13-127 参考文献13-129 8萃取精馏13-132 8.1萃取精馏过程13-132 8.2萃取剂的作用13-133 8.3萃取剂的筛选13-134 8.3.1萃取剂的筛选依据13-134 8.3.2萃取剂筛选方法13-134 8.3.3影响萃取剂筛选的因素13-135 8.4萃取精馏过程的设计与优化13-135 参考文献13-137 9共沸精馏13-138 9.1共沸现象与共沸精馏13-138 9.1.1共沸物的分类13-138 9.1.2共沸现象的普遍性13-139 9.1.3预测共沸数据13-139 9.1.4压力对共沸组成的影响13-142 9.2共沸精馏过程13-143 9.2.1均相共沸精馏13-143 9.2.2非均相共沸精馏13-145 9.3共沸剂的选择13-146 9.4共沸精馏过程的设计及计算示例13-147 9.4.1共沸精馏过程的设计13-147 9.4.2共沸精馏过程计算示例13-148 一般参考文献13-149 参考文献13-149 10石油与复杂物系分馏13-151 10.1石油馏分的表示方法13-151 10.1.1石油及石油馏分13-151 10.1.2石油及其馏分的蒸馏曲线13-151 10.1.3假组分和假多元系13-153 10.2石油馏分性质的计算13-154 10.2.1相对密度13-154 10.2.2特性因数13-154 10.2.3平均沸点13-155 10.2.4平均分子量、临界性质、热性质13-155 10.3石油馏分的汽-液平衡计算13-155 10.4石油分馏13-156 10.4.1原油常压蒸馏13-156 10.4.2原油减压蒸馏13-157 10.5石油分馏过程的计算13-157 10.5.1近似的估算13-157 10.5.2计算机模拟13-158 10.6煤焦油分馏13-158 10.6.1煤焦油的组成和性质13-158 10.6.2煤焦油的分馏方法13-158 10.6.3煤焦油分馏过程计算13-159 参考文献13-159 11反应蒸馏13-161 11.1反应蒸馏概述13-161 11.1.1反应蒸馏的原理及特点13-161 11.1.2反应蒸馏的热力学性质13-161 11.1.3反应蒸馏的分类13-161 11.2反应蒸馏过程设计方法13-162 11.2.1反应蒸馏过程可行性分析及概念设计方法13-162 11.2.2反应蒸馏过程模拟13-162 11.2.3反应蒸馏内构件设计13-163 11.3反应蒸馏的工程应用13-166 11.3.1酯化与酯交换类反应13-166 11.3.2醚化类反应13-166 11.3.3缩醛类反应13-167 11.3.4水解类反应13-167 11.3.5水合类反应13-167 参考文献13-167 12溶盐蒸馏13-169 12.1溶盐蒸馏的基本原理13-169 12.1.1无机盐13-169 12.1.2离子液体13-170 12.2溶盐蒸馏的计算方法13-171 12.2.1Furter方程13-171 12.2.2拟二元模型和状态方程法13-171 12.2.3活度系数法13-172 12.3溶盐蒸馏改进与发展13-172 12.3.1加盐萃取精馏13-172 12.3.2离子液体萃取精馏13-172 参考文献13-173 13精密蒸馏13-174 13.1高纯物分离过程的图解法13-174 13.2难分离物系及其相对挥发度13-174 13.3精密蒸馏过程计算13-176 13.4用于精密蒸馏的高效填料13-181 13.5利用循环精馏过程解决高理论板需求问题13-183 参考文献13-185 14不稳态蒸馏过程13-186 14.1不稳态蒸馏过程的分类13-186 14.2分批蒸馏过程13-186 14.2.1分批蒸馏过程的分类13-186 14.2.2分批蒸馏的计算13-190 14.3特殊分批精馏13-202 14.3.1动态侧线出料分批精馏13-202 14.3.2热敏物料分批精馏13-203 14.3.3高凝固点物料分批精馏13-206 14.4蒸馏开工过程13-207 14.4.1代数方程法13-208 14.4.2解析计算法13-209 14.4.3数值模拟计算法13-210 14.5蒸馏过程控制13-210 14.5.1蒸馏塔调节的必要性13-211 14.5.2蒸馏塔的调节特性13-211 14.5.3蒸馏塔的控制方法13-213 参考文献13-216 15分子蒸馏13-218 15.1分子蒸馏的原理13-218 15.2分子蒸馏装置及设计原则13-221 15.3分子蒸馏的发展与应用13-229 一般参考文献13-230 参考文献13-230 16精馏过程的节能13-231 16.1精馏过程的热力学分析13-231 16.1.1精馏过程所需功13-231 16.1.2精馏过程不可逆性的分析13-232 16.2精馏过程的*优设计与操作13-233 16.2.1精馏过程*佳操作条件的选择13-233 16.2.2在精馏操作中采用先进的自动控制系统13-234 16.2.3精馏设备的保养维护13-234 16.3精馏过程热能的回收和利用13-235 16.3.1精馏过程的显热回收13-235 16.3.2精馏过程的潜热回收13-237 16.3.3加强保温以减少精馏过程的热损失13-238 16.3.4精馏塔间的能量集成13-239 16.4提高精馏系统的热力学效率13-239 16.4.1热泵精馏13-240 16.4.2多效精馏13-241 16.4.3增设中间再沸器和中间冷凝器13-244 16.4.4SRV精馏13-246 16.4.5热耦精馏13-248 16.5多组元精馏塔序列合成及其能量集成13-253 一般参考文献13-253 参考文献13-253 第14篇气液传质设备 1概述14-2 1.1气液传质过程和设备14-2 1.2板式塔和填料塔的选择原则14-2 参考文献14-4 2板式塔14-5 2.1板式塔的结构及塔板分类14-5 2.2塔板上气液两相操作状态14-7 2.2.1操作状态分类14-7 2.2.2相转变点14-8 2.3鼓泡层、清液层高度和堰上液流液头及液面梯度14-11 2.3.1鼓泡层高度和清液层高度14-11 2.3.2堰上液流液头14-13 2.3.3液面梯度14-16 2.4塔板压降14-17 2.5操作极限与负荷性能图14-19 2.5.1*大允许气相负荷14-19 2.5.2*小允许气相负荷14-25 2.5.3*大允许液相负荷14-27 2.5.4*小允许液相负荷14-29 2.5.5负荷性能图和操作弹性14-29 2.6板式塔内的流体流动14-30 2.6.1流体流动的不均匀性14-30 2.6.2对塔板效率的影响14-32 2.7塔板效率14-33 2.7.1几种塔板效率的定义14-33 2.7.2板效率计算14-35 2.8三维非平衡混合池模型14-45 一般参考文献14-48 参考文献14-48 3各种塔板的结构14-50 3.1塔板的结构参数14-50 3.2传质构件——塔盘板14-52 3.2.1泡罩塔板14-52 3.2.2筛板14-58 3.2.3浮阀塔板14-63 3.2.4网孔塔板14-70 3.2.5垂直筛板14-73 3.2.6气液并流填料塔板14-75 3.2.7斜喷型塔板14-76 3.3降液管14-86 3.3.1降液管的基本形式14-86 3.3.2降液管的流体力学性能14-86 3.3.3多降液管塔板14-87 3.4受液盘14-89 3.4.1平受液盘14-90 3.4.2凹受液盘14-90 3.4.3液封盘14-90 3.5溢流堰14-91 3.6无降液管塔板14-91 3.6.1穿流式栅板或筛板14-92 3.6.2波楞穿流板14-93 参考文献14-95 4填料及其性能14-97 4.1引言14-97 4.2散装填料14-98 4.2.1拉西环14-100 4.2.2鲍尔环14-100 4.2.3阶梯环14-101 4.2.4弧鞍、矩鞍填料14-101 4.2.5金属Intalox14-101 4.2.6超级Intalox与Nex环等14-102 4.2.7高通量塑料填料14-102 4.2.8实验室散装填料14-103 4.3规整填料14-103 4.3.1丝网波纹填料14-104 4.3.2板波纹填料14-105 4.3.3高通量波纹填料14-105 4.3.4格栅填料14-106 4.4填料的选用14-106 4.5填料的流体力学性能14-107 4.5.1持液量与载点14-108 4.5.2泛点与压降14-111 4.6填料的传质性能14-118 4.6.1传质系数计算14-118 4.6.2实验数据应用14-121 4.6.3HETP简捷估算14-124 4.6.4放大效应与端效应14-125 一般参考文献14-126 参考文献14-126 5填料塔流体分布及塔内件14-128 5.1填料液体分布14-128 5.1.1填料的自分布性能14-128 5.1.2小尺度不良分布14-129 5.1.3大尺度不良分布14-130 5.2填料气体分布14-131 5.3液体分布器14-132 5.3.1孔流型液体分布器14-133 5.3.2溢流型液体分布器14-136 5.3.3压力型管式液体分布器14-137 5.4其他塔内件14-138 5.4.1填料支承14-138 5.4.2填料压紧和限位装置14-140 5.4.3液体收集器14-140 5.4.4气体分布器14-142 一般参考文献14-142 参考文献14-142 6塔设备的优化设计14-144 6.1塔板与填料间的比较与选择14-144 6.2塔设备的经济性14-145 6.2.1图表法14-145 6.2.2关联式法14-147 6.2.3设备费的校正14-148 6.3蒸馏塔的优化设计14-149 6.3.1塔板与塔径14-149 6.3.2回流比与塔板数14-150 6.4吸收塔的优化设计14-151 6.4.1塔体与填料14-151 6.4.2操作压力14-151 6.4.3液气比14-151 6.4.4塔径（或气速）14-152 6.4.5吸收塔塔高（或出口气体浓度）14-153 6.4.6提馏塔液体出口*宜浓度14-153 6.4.7吸收塔入塔溶剂的温度14-153 6.4.8多组分系统的*宜条件14-154 一般参考文献14-154 参考文献14-154 本卷索引本卷索引1