化工原理(本科教材)

绪论 1

0.1 “化工原理”课程性质与目标 1

0.1.1 课程的性质 1

0.1.2 课程学习的目标 1

0.2 “化工原理”课程研究对象与特点 2

0.2.1 研究对象——单元操作 2

0.2.2 单元操作的分类 2

0.2.3 单元操作的特点 2

0.3 物理量单位制与量纲 2

0.3.1 单位制 2

0.3.2 物理量的量纲 3

0.4 “化工原理”课程研究的手段与方法 4

0.4.1 研究手段 4

0.4.2 学习与处理问题的方法 6



第1章 流体流动 8

1.1 流体静力学 8

1.1.1 密度 8

1.1.2 流体的静压强 10

1.1.3 流体静力学基本方程式 11

1.2 流体动力学 16

1.2.1 流量与流速 16

1.2.2 连续性方程 17

1.2.3 柏努利方程 18

1.3 流体流动现象 28

1.3.1 流体的黏度 28

1.3.2 流体的流动类型与雷诺数 30

1.3.3 流体在圆管内的速度分布 31

1.3.4 边界层 33

1.4 流体流动阻力 34

1.4.1 流体在直管中的流动阻力 34

1.4.2 局部阻力 40

1.4.3 流体在管路中的总能量损失 43

1.5 管路计算 44

1.5.1 简单管路 44

1.5.2 复杂管路 47

1.6 流速与流量测量 49

1.6.1 皮托测速计 50

1.6.2 文丘里流量计 51

1.6.3 孔板流量计 52

1.6.4 转子流量计 52

习题 54



第2章 流体输送机械 60

2.1 概述 60

2.2 离心泵 61

2.2.1 离心泵的基本结构 61

2.2.2 离心泵的工作原理 63

2.2.3 离心泵的主要性能参数 64

2.2.4 离心泵的特性曲线 65

2.2.5 离心泵的管路特性曲线与工作点 67

2.2.6 离心泵的安装高度 71

2.2.7 离心泵的类型和选用及安装操作 74

2.3 其他类型液体输送机械 76

2.3.1 往复泵 76

2.3.2 计量泵 78

2.3.3 隔膜泵 80

2.3.4 齿轮泵 81

2.3.5 螺杆泵 82

2.4 气体输送机械 84

2.4.1 真空泵 84

2.4.2 压缩机 86

习题 88



第3章 非均相物系的分离和固体流态化 92

3.1 概述 92

3.2 颗粒及颗粒床层的特性 92

3.2.1 单个颗粒的性质 92

3.2.2 混合颗粒的特性 93

3.2.3 颗粒床层的特性 94

3.2.4 流体通过床层流动的压降 95

3.3 沉降 96

3.3.1 重力沉降 96

3.3.2 重力沉降设备 101

3.3.3 离心沉降 104

3.3.4 离心沉降设备 105

3.4 过滤 112

3.4.1 过滤的基本概念 112

3.4.2 过滤过程的物料衡算 113

3.4.3 过滤基本方程式 114

3.4.4 恒压过滤 117

3.4.5 恒速过滤与先恒速后恒压过滤 119

3.4.6 过滤常数的测定 121

3.4.7 滤饼的洗涤 122

3.4.8 过滤机及其生产能力 122

3.5 离心过滤 129

3.5.1 基本概念 129

3.5.2 离心过滤计算 130

3.5.3 离心过滤设备 130

3.6 固体流态化 132

3.6.1 床层的流态化过程 132

3.6.2 流化床类似液体的特性 133

3.6.3 流体通过流化床的阻力 133

3.6.4 流化床的流化类型与不正常现象 134

3.6.5 流化床的操作范围 135

3.6.6 流化床的高度与直径 137

3.6.7 气力输送的一般概念 138

3.6.8 气力输送的类型 138

习题 140



第4章 热量传递 145

4.1 概述 145

4.1.1 传热的三种基本方式 145

4.1.2 传热过程中冷、热流体的接触方式 146

4.1.3 热源、冷源及其选择 147

4.1.4 间壁式换热器的传热过程 148

4.2 热传导 149

4.2.1 有关热传导的基本概念 149

4.2.2 傅里叶定律 150

4.2.3 热导率 150

4.2.4 平壁的热传导 151

4.2.5 圆筒壁的定态热传导 153

4.3 对流传热 155

4.3.1 对流传热过程分析 156

4.3.2 对流传热速率方程 156

4.3.3 影响对流传热系数的因素 157

4.3.4 对流传热系数关联式的建立 158

4.3.5 无相变时的对流传热系数 159

4.3.6 冷凝时的对流传热系数 162

4.3.7 沸腾时的对流传热系数 164

4.4 传热过程的计算 165

4.4.1 热量衡算 165

4.4.2 总传热速率方程与热阻 166

4.4.3 平均温差的计算 169

4.4.4 传热面积的计算 175

4.5 热辐射 180

4.5.1 基本概念 180

4.5.2 辐射能力和辐射基本定律 181

4.5.3 两固体间的相互辐射 182

4.6 换热器 185

4.6.1 蓄热式换热器 185

4.6.2 间壁式换热器 186

4.6.3 列管式换热器的设计和选用 192

4.6.4 传热过程的强化措施 194

习题 195



第5章 蒸馏 201

5.1 概述 201

5.1.1 蒸馏分离的依据 201

5.1.2 蒸馏操作的分类 202

5.2 双组分溶液的气、液两相平衡 203

5.2.1 相平衡条件和物系的自由度 203

5.2.2 拉乌尔(Raoult)定律 204

5.2.3 气、液两相平衡关系表达形式 205

5.3 简单蒸馏与平衡蒸馏 207

5.3.1 简单蒸馏 207

5.3.2 平衡蒸馏 208

5.4 精馏 210

5.4.1 精馏流程与原理 210

5.4.2 理论板假设和板效率 211

5.4.3 恒摩尔流假设 212

5.4.4 加料板与加料热状况 213

5.5 双组分连续精馏塔的计算 214

5.5.1 物料衡算与操作线方程 214

5.5.2 双组分精馏塔的设计型计算 218

5.5.3 双组分精馏塔的操作型分析与计算 226

5.5.4 精馏塔的温度分布与灵敏板 230

5.6 其他类型的连续精馏和精馏塔 230

5.6.1 直接蒸汽加热的精馏塔 230

5.6.2 回收塔 231

5.6.3 多股加料的精馏塔 232

5.6.4 侧线采出的精馏塔 234

5.7 间歇精馏过程 234

5.7.1 馏出液组成保持恒定的间歇精馏 235

5.7.2 回流比保持恒定的间歇精馏 237

5.8 特殊精馏 240

5.8.1 萃取精馏 240

5.8.2 共沸精馏 242

5.8.3 反应精馏 244

5.9 板式塔 246

5.9.1 板式塔的类型 247

5.9.2 板式塔的流体力学性能 250

5.9.3 筛板塔的设计 259

5.9.4 板效率 263

习题 265



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