化工原理(双语)/王许云

0绪论（Introduction）/ 1

0.1化工原理课程的基本内容及特点/ 1

0.1.1单元操作（Unit operations）/ 1

0.1.2化工原理与其他课程的关系/ 2

0.1.3化工原理的任务及特点/ 3

0.2单位制与单位换算/ 5

0.2.1单位制（Unit systems）/ 5

0.2.2单位换算/ 5

0.2.3量纲分析/ 7

0.3基本概念与定律/ 8

0.3.1平衡关系及过程速率/ 8

0.3.2质量衡算/ 9

0.3.3能量衡算/ 10

0.4研究方法/ 10



第1章流体流动原理及应用

Chapter 1 Principles of Fluid Flow and Applications of Fluid/ 11

1.1流体基本概念（Basic Concepts of Fluid）/ 11

1.1.1流体特征（Nature of fluids）/ 11

1.1.2流体力学基本概念（Basic concepts of fluid mechanics）/ 12

1.1.3流体密度/ 13

1.2流体静力学(Fluid Statics)/ 14

1.2.1压强 (Pressure)/ 14

1.2.2流体静力学平衡 (Hydrostatic equilibrium)/ 17

1.2.3流体静力学方程应用(Application of fluid statics equation)/ 18

1.3流体流动的基本概念 (Basic Concepts of Fluid Flow)/ 21

1.3.1流量(Flow rate)与流速(Velocity)/ 21

1.3.2稳态流动(Steady-state flow)及非稳态流动(Unsteady-state flow)/ 22

1.3.3牛顿黏性定律 (Newton’s law of viscosity)/ 23

1.3.4流动型态(Types of fluid flow)/ 26

1.4流体流动的质量与能量衡算(Mass and Energy Balance of Fluid Flow)/ 32

1.4.1质量衡算——连续性方程(Mass balance——continuity equation)/ 32

1.4.2总能量衡算(Overall energy balance )/ 33

1.4.3流体流动的总机械能衡算式(Overall mechanical energy balance)——柏努利方程式(Bernoulli equation)/ 34

1.5流体流动阻力(Friction Loss of Fluid Flow)计算/ 38

1.5.1直管阻力(Friction loss in straight pipe )计算/ 38

1.5.2摩擦系数λ的确定/ 39

1.5.3局部阻力(Local friction loss)计算/ 45

1.6管路计算 (Calculation of Pipe Flow Systems)/ 46

1.6.1管路组成( Components of pipe flow systems)/ 46

1.6.2简单管路计算/ 53

1.6.3复杂管路计算/ 54

1.7流体输送机械 (Fluid Transportation Machinery)/ 55

1.7.1离心式输送机械(Centrifugal fluid transportation machinery)/ 55

1.7.2往复式输送机械 (Reciprocating conveying machinery)/ 78

1.7.3其他类型输送机械/ 81

1.8流速与流量测量(Metering of Fluid Flow Rate and Velocity)/ 86

1.8.1变压差恒截面型流量计/ 87

1.8.2恒压差变截面型流量计——转子流量计（Rotameters—area meter）/ 91

1.8.3涡轮流量计(Turbine flowmeter)/ 93

1.8.4电磁流量计(Electromagnetic flowmeter)/ 94

1.8.5超声波流量计(Ultrasonic flowmeter)/ 94

工程案例分析/ 95

习题/ 96

思考题/ 98

名词术语/ 98



第2章传热及传热设备

Chapter 2 Heat Transfer and Its Equipments/ 101

2.1传热基本概念(Basic Concepts of Heat Transfer)/ 101

2.1.1传热基本方式/ 102

2.1.2传热速率/ 102

2.2热传导(Heat Transfer by Conduction)/ 104

2.2.1热传导基本概念/ 104

2.2.2傅里叶定律(Fourier’s law)/ 105

2.2.3固体平壁稳态热传导/ 106

2.2.4固体圆筒壁稳态热传导（Steady-state conduction of heat flow through solid cylinders）/ 109

2.3对流传热 (Heat transfer by convection)/ 111

2.3.1牛顿冷却定律(Newton’s law of cooling)/ 112

2.3.2无相变对流传热（Heat transfer to fluids without phase change）系数计算/ 116

2.3.3有相变对流传热系数计算/ 121

2.4热辐射（Radiation Heat Transfer）/ 129

2.4.1辐射传热基本概念/ 129

2.4.2物体的辐射能力(Emissive power)/ 131

2.4.3物体间的辐射传热(Radiation between surfaces)/ 132

2.4.4对流与辐射联合传热/ 133

2.5间壁式换热器传热计算 (Calculation of Wall Heat-Exchange Equipments)/ 134

2.5.1间壁式换热简介(Introduction of wall heat-exchange equipments)/ 134

2.5.2热量衡算(Energy balances)/ 136

2.5.3总传热速率方程(Overrall rate equation of heat transfer)/ 137

2.5.4总传热系数(Overall heat-transfer coefficient)的确定 / 138

2.5.5平均传热温度差(Mean temperature difference)的计算/ 141

2.5.6换热器的传热计算/ 144

2.6换热设备(Heat Exchange Equipment)/ 149

2.6.1换热器类型/ 149

2.6.2强化传热途径/ 160

2.6.3管壳式换热器设计/ 161

工程案例分析/ 169

习题/ 170

思考题/ 171

名词术语/ 171



第3章传质原理及应用

Chapter 3 Principles of Mass Transfer and Applications/ 173

3.1传质基本概念（Basic Conceptions of Mass Transfer）/ 175

3.1.1分子扩散(Molecular diffusion)/ 175

3.1.2对流传质(Convective mass transfer)/ 180

3.2蒸馏(Distillation)/ 182

3.2.1气液相平衡原理/ 183

3.2.2蒸馏方式/ 189

3.2.3精馏原理 (Principles of distillation)/ 191

3.2.4精馏物料衡算与操作线方程(Material-balance and operating lines )/ 195

3.2.5精馏热量衡算/ 200

3.2.6精馏设计计算/ 203

3.2.7回流比的选择及影响/ 210

3.2.8特殊精馏（Special distillation）/ 215

3.2.9间歇精馏（Batch distillation）/ 218

3.3吸收 (Absorption)/ 219

3.3.1吸收基本原理 (Principles of absorption)/ 219

3.3.2气液相平衡关系(Gas-liquid equilibrium)/ 222

3.3.3吸收速率/ 226

3.3.4填料塔简介/ 230

3.3.5吸收剂用量计算/ 230

3.3.6吸收塔高度的计算（Fundamental calculation equation of packing height）/ 233

3.3.7其他/ 239

3.4萃取 (Extraction)/ 240

3.4.1萃取原理 (Principles of extraction)/ 240

3.4.2液-液相平衡 (Phase equilibria of liquid-liquid)/ 243

3.4.3萃取过程计算 (Calculations for extraction processes)/ 246

3.4.4新型萃取过程简介/ 250

3.5传质设备 (Mass Transfer Equipments)/ 252

3.5.1板式塔(Plate tower)/ 252

3.5.2填料塔(Packed tower)/ 261

3.5.3萃取设备（Extraction equipment）/ 271

工程案例分析/ 280

习题/ 281

思考题/ 284

名词术语/ 284



第4章固体颗粒流体力学基础与机械分离

Chapter 4 Solid Particles’ Fluid Mechanics Basis and Mechanical Separations/ 288

4.1固体颗粒特性（Characteristics of Solid Particles）/ 290

4.1.1单一颗粒特性（Characteristics of single particle）/ 290

4.1.2颗粒群的特性/ 291

4.1.3粒径测量（Particle size measurement）/ 292

4.2固体颗粒在流体中运动时的阻力（The Drag of Solid Particles Moving in the Fluid）/ 293

4.3沉降分离（Settling）/ 294

4.3.1重力沉降（Gravitational settling）/ 295

4.3.2离心沉降（Centrifugal settling）/ 299

4.4过滤（Filtration）/ 306

4.4.1过滤原理（Filtration fundamentals）/ 306

4.4.2过滤基本方程式/ 309

4.4.3过滤设备（Filtering equipment）/ 310

4.4.4过滤操作的改进（Improvement of filtering operations）/ 314

4.5固体流态化（Fluidization of Solid Particles）/ 314

4.5.1固体流态化现象（Fluidization of solids）/ 314

4.5.2固体流态化流体力学特性/ 316

4.5.3分布板对流化质量的影响/ 319

4.5.4固体流态化技术的应用（Application of solid fluidization technology）/ 320

4.6其他机械分离技术（Other Mechanical Separations）/ 322

4.6.1静电除尘（Electrostatic dust collection）/ 322

4.6.2湿法捕集/ 323

工程案例分析/ 325

习题/ 326

思考题/ 328

名词术语/ 328



第5章其他单元操作

Chapter 5 Others Unit Operation/ 330

5.1蒸发（Evaporation）/ 331

5.1.1蒸发设备（Evaporation equipments）/ 332

5.1.2单效蒸发（Single-effect evaporation）/ 339

5.1.3多效蒸发（Multiple-effect evaporators）/ 341

5.1.4蒸发操作的其他节能措施（Other energy saving measures for evaporation operations）/ 346

5.1.5蒸发应用/ 347

5.2固体干燥（Drying of Solid）/ 350

5.2.1干燥基本概念（Basic conception of drying）/ 351

5.2.2湿空气性质（Properties of moist air）/ 353

5.2.3干燥工艺计算（Calculation of drying technology）/ 359

5.2.4干燥动力学（Dynamics of drying）/ 361

5.2.5干燥设备（Drying equipment）/ 368

5.3膜分离技术（Membrane Separation Technology）/ 372

5.3.1膜分离技术发展简介/ 372

5.3.2各种固体膜分离过程简介（Introduction of various solid membrane separation process）/ 374

5.3.3液膜分离技术（Technology of liquid membrane separation）/ 378

5.3.4膜蒸馏/ 382

5.3.5膜的性能参数/ 383

5.3.6典型膜分离设备简介/ 384

5.4结晶（Crystallization）/ 389

5.4.1结晶的基本概念（Basic concepts of crystallization）/ 389

5.4.2相平衡与溶解度（Phase equilibrium and solubility）/ 392

5.4.3结晶动力学简介/ 393

5.4.4工业结晶方法与设备（Industrial crystallization methods and equipments）/ 396

5.4.5结晶过程的强化与展望（Strengthening and prospect of crystallization process）/ 400

5.5吸附（Adsorption）/ 400

5.5.1吸附现象及其工业应用/ 400

5.5.2吸附的工业应用/ 405

5.5.3工业吸附方法与设备/ 406

5.6离子交换（Ion Exchange）/ 410

5.6.1离子交换原理 / 410

5.6.2离子交换剂的种类/ 413

5.6.3离子交换树脂的基本性质/ 416

5.6.4离子交换树脂的选用/ 418

5.6.5离子交换工业流程及设备/ 419

工程案例分析/ 425

思考题/ 432

名词术语/ 433



附录/ 436



参考文献/ 467