包邮化工传递过程-研究生教育创新工程化工类研究生教学用书

br />     “化工类研究生创新人才培养模式、教学内容、教学方法和教学技术改革
的研究”是2O05年获得教育部研究生教育创新计划专项立项的研究生教育创
新工程项目。该项目由天津大学牵头，清华大学、华东理工大学、浙江大学、
大连理工大学、北京化工大学、南京工业大学、中国石油大学、四川大学、华
南理工大学、香港科技大学和化学工业出版社等共同承担。编著系列“化工类
研究生教学用书”是该项目的重要内容之一。
    高质量的教学用书是培养高素质创新人才的重要基础。上述化工学科著名
的高等院校发挥各自的优势，共同组织优秀的化工教育教学专家编写了本系列
教学用书。我们希望本系列教学用书既有中国特色又展示国际前沿，能够为规
范研究生教学、开拓研究生视野、全面提高我国化工类研究生教育水平做出
贡献。

前言
    传递过程是自然界极为普遍的现象，它涉及工业、农业、医学、生理、土
壤及气象等领域。在工业领域中，又包括化工、轻工、炼油、冶金、材料、煤
化工、核化工、生物化工等行业，涉及的用途、知识和研究很多。
    本书是为化工类研究生和教师撰写的教学参考书。化工传递过程是该类学科
的基础课程之一，重要性和化工热力学、化学反应工程相当，着重阐述动量、热
量和质量的传递实质，以及化工过程中强度量分布和传递速率。化工传递过程是
化工技术分析的理论基础，是提高化工理论水平的重要内容，学习化工传递过程
有利于提高研究能力，以及对化工文献的阅读能力、运用能力和创新能力。
    化工传递过程的研究生教学参考用书不多，各书宗旨不同，构思各异。本
书的特点是既重视基本概念、原理和方法的阐述，也重视与化工实际的联系。
但这种阐述，旨在强调传递过程的实质和规律，并不深入相邻学科的讨论；这
种联系，旨在剖析化工过程实际，并不罗列实验结果。
    化工传递过程内容的选择，既考虑了本科阶段学过传递过程基础的学生，
又兼顾了尚未学习传递过程内容的学生，因此对传递过程的基本内容做了回顾，
以便承上启下。本书第1章、第2章为基本理论，回顾和补充了传递过程基础，
但论述对象为多元溶液，数学语言加以扩充，以达到温故而知新。第3章、第4
章为求解方法和典型解例，以方程类型为纲、化工实际过程为例，力求三传
(动量传递、热量传递和质量传递)对比联系。近年来数值解法日兴，为此结合
传递过程，对有限差分法和有限单元法作了扼要介绍，以弥补分析解的不足。
第5章、第6章探讨化工实际过程，意在对相际传递及伴有热量、质量及化学
变化的传递过程加以论述，并补充新进展。至于化工物性和化工设备的计算，
因已有其他课程专门介绍，还有专著和手册可查，本书不再重复。
    本书内容上有以下几个特点。
    1．重视化工传递过程的基本概念和分析方法。在以下一些方面有所补充或
强调：流体运动的两种描述方法；传递量衡算中的两种方法；传递定理；流体
运动学的基本知识；溶液衡算中的基准和单位；应力和动量通量；熵衡算和熵
产生，以及扩散传递的不可逆性、偶合现象；多种传递系数及其关系；传热传
质的归纳方程与有关因子；复位势和复速度，边界层模型的数学论述；湍流发
生的数学分析；沿壁与自由湍流；界面性质与毛细运动；Marangoni效应与界面
对流，界面位移速度和两侧通量关系，界旁传递模型的补充和三传类比；相变
通量与有关的扩散通量校正因子。

 2．重视多元溶液作为论述对象。因为纯物质较少，在传递量衡算方程和扩
散通量方程中能反映出更为深入的一些传递现象。在简单的情况下，如稳态、
低维、恒物性、无化学变化以及恒温、恒浓等，可简化为相应的传递方程组，
而无需重复推导。
    3．重视三传之间的相互联系。动量、热量及质量传递方程的推出和汇总全部置
于一章，这样查用方便。求解也没有按动量、热量、质量传递逐次介绍，而是按传
递方程组的结构和类型求解，即按扩散传递、理想流体运动。黏性流体的层流传递
和湍流传递分节，求解中注意三传类比，如扩散解类比、层流解类比、湍流解类比
以及模型解类比，特别是传热和传质的类比，避免了重复求解。
    4．重视数学工具的运用，因其简单便利，适合于化王传递过程的需要。例
如，在建立方程组中，用到了矢量、张量、积分形式和导数形式的转换；在求
解中，用到了组合变量法、拉氏变换法、分离变量法、位函数法、流函数法、
复位势法、摄动法、权余法等。为此，本书备有数学基础一节，以便读者温故
知新。
    5．对传递方程的数值解法作了初步介绍，包括有限差分法和有限单元法。
前者包括差分法原理，域内和边界节点方程组的建立、解例；后者包括权余法
原理、有限单元及近似函数、节点方程组的建立和求值，两法介绍限于二维问
题，只能算是导引。*后还简介了有限体积法。
    6．对于流体的相际传递，补充了界面现象，论述了界面有位移速度时两侧各种
通量的关系，补充了双参数模型、模型解的三传类比和扩散传递通量校正因子。
    7．对化工实际过程中的热质传递和化学变化传递作了专门阐述，尤其对多组元
热质传递，介绍了较多内容，如普化Maxwell一Stefan方程、相平衡比值矩阵和斜率矩
阵、传质通量的膜模型解。实例除了调湿外，还有多元精馏中的非平衡级分析。
    8．本书的典型解未能包括流体力学、传热学和传质学的各个方面，只能从
化工传递过程角度出发，选择其中的典型例子来说明本书主要内容和学习方法。
    9．书中例题，以自撰为主，力求配合各节，有助于理解内容要点、分析化
工实际、学会求解方法、重视内容对比和探讨疑难问题。
    本书根据多年来的研究生教学实践和近期科技进展编写而成，各章末附有
习题和参考材料，供读者练习和查阅。本书可作为化工、石油化工、煤化工、
生物化工及轻工、冶金、环境工程等相关专业的研究生教材，亦可供有关教师
和工程师参考。
    限于编者水平，本书难免有不足之处，敬请读者及各位同行不吝施教，以
便在今后修订时加以改进。