化工原理

緒論 1
0.1 “化工原理”課程性質(zhì)與目標 1
0.1.1 課程的性質(zhì) 1
0.1.2 課程學習的目標 1
0.2 “化工原理”課程研究對象與特點 2
0.2.1 研究對象——單元操作 2
0.2.2 單元操作的分類 2
0.2.3 單元操作的特點 2
0.3 物理量單位制與量綱 2
0.3.1 單位制 2
0.3.2 物理量的量綱 3
0.4 “化工原理”課程研究的手段與方法 4
0.4.1 研究手段 4
0.4.2 學習與處理問題的方法 6

第1章 流體流動 8
1.1 流體靜力學 8
1.1.1 密度 8
1.1.2 流體的靜壓強 10
1.1.3 流體靜力學基本方程式 11
1.2 流體動力學 16
1.2.1 流量與流速 16
1.2.2 連續(xù)性方程 17
1.2.3 柏努利方程 18
1.3 流體流動現(xiàn)象 28
1.3.1 流體的黏度 28
1.3.2 流體的流動類型與雷諾數(shù) 30
1.3.3 流體在圓管內(nèi)的速度分布 31
1.3.4 邊界層 33
1.4 流體流動阻力 34
1.4.1 流體在直管中的流動阻力 34
1.4.2 局部阻力 40
1.4.3 流體在管路中的總能量損失 43
1.5 管路計算 44
1.5.1 簡單管路 44
1.5.2 復雜管路 47
1.6 流速與流量測量 49
1.6.1 皮托測速計 50
1.6.2 文丘里流量計 51
1.6.3 孔板流量計 52
1.6.4 轉(zhuǎn)子流量計 52
習題 54

第2章 流體輸送機械 60
2.1 概述 60
2.2 離心泵 61
2.2.1 離心泵的基本結(jié)構(gòu) 61
2.2.2 離心泵的工作原理 63
2.2.3 離心泵的主要性能參數(shù) 64
2.2.4 離心泵的特性曲線 65
2.2.5 離心泵的管路特性曲線與工作點 67
2.2.6 離心泵的安裝高度 71
2.2.7 離心泵的類型和選用及安裝操作 74
2.3 其他類型液體輸送機械 76
2.3.1 往復泵 76
2.3.2 計量泵 78
2.3.3 隔膜泵 80
2.3.4 齒輪泵 81
2.3.5 螺桿泵 82
2.4 氣體輸送機械 84
2.4.1 真空泵 84
2.4.2 壓縮機 86
習題 88

第3章 非均相物系的分離和固體流態(tài)化 92
3.1 概述 92
3.2 顆粒及顆粒床層的特性 92
3.2.1 單個顆粒的性質(zhì) 92
3.2.2 混合顆粒的特性 93
3.2.3 顆粒床層的特性 94
3.2.4 流體通過床層流動的壓降 95
3.3 沉降 96
3.3.1 重力沉降 96
3.3.2 重力沉降設(shè)備 101
3.3.3 離心沉降 104
3.3.4 離心沉降設(shè)備 105
3.4 過濾 112
3.4.1 過濾的基本概念 112
3.4.2 過濾過程的物料衡算 113
3.4.3 過濾基本方程式 114
3.4.4 恒壓過濾 117
3.4.5 恒速過濾與先恒速后恒壓過濾 119
3.4.6 過濾常數(shù)的測定 121
3.4.7 濾餅的洗滌 122
3.4.8 過濾機及其生產(chǎn)能力 122
3.5 離心過濾 129
3.5.1 基本概念 129
3.5.2 離心過濾計算 130
3.5.3 離心過濾設(shè)備 130
3.6 固體流態(tài)化 132
3.6.1 床層的流態(tài)化過程 132
3.6.2 流化床類似液體的特性 133
3.6.3 流體通過流化床的阻力 133
3.6.4 流化床的流化類型與不正常現(xiàn)象 134
3.6.5 流化床的操作范圍 135
3.6.6 流化床的高度與直徑 137
3.6.7 氣力輸送的一般概念 138
3.6.8 氣力輸送的類型 138
習題 140

第4章 熱量傳遞 145
4.1 概述 145
4.1.1 傳熱的三種基本方式 145
4.1.2 傳熱過程中冷、熱流體的接觸方式 146
4.1.3 熱源、冷源及其選擇 147
4.1.4 間壁式換熱器的傳熱過程 148
4.2 熱傳導 149
4.2.1 有關(guān)熱傳導的基本概念 149
4.2.2 傅里葉定律 150
4.2.3 熱導率 150
4.2.4 平壁的熱傳導 151
4.2.5 圓筒壁的定態(tài)熱傳導 153
4.3 對流傳熱 155
4.3.1 對流傳熱過程分析 156
4.3.2 對流傳熱速率方程 156
4.3.3 影響對流傳熱系數(shù)的因素 157
4.3.4 對流傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式的建立 158
4.3.5 無相變時的對流傳熱系數(shù) 159
4.3.6 冷凝時的對流傳熱系數(shù) 162
4.3.7 沸騰時的對流傳熱系數(shù) 164
4.4 傳熱過程的計算 165
4.4.1 熱量衡算 165
4.4.2 總傳熱速率方程與熱阻 166
4.4.3 平均溫差的計算 169
4.4.4 傳熱面積的計算 175
4.5 熱輻射 180
4.5.1 基本概念 180
4.5.2 輻射能力和輻射基本定律 181
4.5.3 兩固體間的相互輻射 182
4.6 換熱器 185
4.6.1 蓄熱式換熱器 185
4.6.2 間壁式換熱器 186
4.6.3 列管式換熱器的設(shè)計和選用 192
4.6.4 傳熱過程的強化措施 194
習題 195

第5章 蒸餾 201
5.1 概述 201
5.1.1 蒸餾分離的依據(jù) 201
5.1.2 蒸餾操作的分類 202
5.2 雙組分溶液的氣、液兩相平衡 203
5.2.1 相平衡條件和物系的自由度 203
5.2.2 拉烏爾(Raoult)定律 204
5.2.3 氣、液兩相平衡關(guān)系表達形式 205
5.3 簡單蒸餾與平衡蒸餾 207
5.3.1 簡單蒸餾 207
5.3.2 平衡蒸餾 208
5.4 精餾 210
5.4.1 精餾流程與原理 210
5.4.2 理論板假設(shè)和板效率 211
5.4.3 恒摩爾流假設(shè) 212
5.4.4 加料板與加料熱狀況 213
5.5 雙組分連續(xù)精餾塔的計算 214
5.5.1 物料衡算與操作線方程 214
5.5.2 雙組分精餾塔的設(shè)計型計算 218
5.5.3 雙組分精餾塔的操作型分析與計算 226
5.5.4 精餾塔的溫度分布與靈敏板 230
5.6 其他類型的連續(xù)精餾和精餾塔 230
5.6.1 直接蒸汽加熱的精餾塔 230
5.6.2 回收塔 231
5.6.3 多股加料的精餾塔 232
5.6.4 側(cè)線采出的精餾塔 234
5.7 間歇精餾過程 234
5.7.1 餾出液組成保持恒定的間歇精餾 235
5.7.2 回流比保持恒定的間歇精餾 237
5.8 特殊精餾 240
5.8.1 萃取精餾 240
5.8.2 共沸精餾 242
5.8.3 反應精餾 244
5.9 板式塔 246
5.9.1 板式塔的類型 247
5.9.2 板式塔的流體力學性能 250
5.9.3 篩板塔的設(shè)計 259
5.9.4 板效率 263
習題 265

第6章 氣體吸收 272
6.1 吸收基本概念 273
6.1.1 相組成表示法 273
6.1.2 氣體吸收的分類 275
6.1.3 吸收劑的選擇原則 276
6.2 氣、液相平衡關(guān)系與亨利定律 276
6.2.1 氣、液相平衡關(guān)系 277
6.2.2 亨利定律 278
6.2.3 相平衡關(guān)系在吸收過程中的應用 280
6.3 單相傳質(zhì) 281
6.3.1 分子擴散 281
6.3.2 分子擴散系數(shù) 285
6.3.3 單相對流傳質(zhì)機理 287
6.4 相際對流傳質(zhì)及總傳質(zhì)速率方程 288
6.4.1 相際間的對流傳質(zhì)過程 288
6.4.2 吸收過程的總傳質(zhì)速率方程 290
6.5 吸收塔的計算 295
6.5.1 物料衡算和操作線方程 296
6.5.2 吸收劑用量與最小液氣比 297
6.5.3 吸收塔塔徑的計算 299
6.5.4 吸收塔填料層高度的計算 300
6.5.5 吸收塔的設(shè)計型計算 306
6.5.6 強化吸收過程的措施 307
6.6 填料塔 309
6.6.1 填料與類型 310
6.6.2 填料塔的流體力學性能與操作特性 314
6.6.3 填料塔的內(nèi)件 317
習題 319

第7章 蒸發(fā) 325
7.1 概述 325
7.1.1 蒸發(fā)操作及其在工業(yè)中的應用 325
7.1.2 蒸發(fā)操作的特點 326
7.1.3 蒸發(fā)操作的分類 326
7.2 單效蒸發(fā)與真空蒸發(fā) 327
7.2.1 單效蒸發(fā)設(shè)計計算 327
7.2.2 蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力與生產(chǎn)強度 331
7.3 多效蒸發(fā) 332
7.3.1 多效蒸發(fā)流程 332
7.3.2 多效蒸發(fā)的計算 333
7.3.3 蒸汽的經(jīng)濟性與效數(shù)選擇 338
7.4 蒸發(fā)器 339
7.4.1 循環(huán)型蒸發(fā)器 339
7.4.2 單程型蒸發(fā)器 342
7.4.3 蒸發(fā)器的選型與附件 345
7.4.4 蒸發(fā)過程的強化 347
習題 348

第8章 干燥 351
8.1 概述 351
8.1.1 物料的去濕方法 351
8.1.2 干燥過程的分類 351
8.1.3 對流干燥 352
8.2 濕空氣的性質(zhì)與濕度圖 352
8.2.1 濕空氣的性質(zhì) 352
8.2.2 濕空氣的濕度圖及其應用 358
8.3 干燥過程的物料衡算與熱量衡算 359
8.3.1 濕物料中的含水量 359
8.3.2 干燥過程的物料衡算 360
8.3.3 干燥系統(tǒng)熱量衡算與熱效率 361
8.4 干燥速率與干燥時間 362
8.4.1 恒定干燥條件下的干燥速率 363
8.4.2 恒定干燥條件下干燥時間τ 365
8.5 干燥器 367
8.5.1 干燥器的基本要求 367
8.5.2 干燥器的分類 368
8.5.3 常用的對流式干燥器 369
習題 376

附錄 380
附錄1 常見物理量的單位和量綱 380
附錄2 某些氣體的重要物理性質(zhì) 383
附錄3 某些液體的重要物理性質(zhì) 384
附錄4 干空氣的物理性質(zhì)(101.3MPa) 385
附錄5 水的物理性質(zhì) 385
附錄6 飽和水蒸氣表 386
附錄7 某些液體的熱導率 388
附錄8 某些固體材料的熱導率 389
附錄9 常用固體材料的密度和比熱容 390
附錄10 壁面污垢熱阻(污垢系數(shù)) 390
附錄11 液體與氣體黏度共線圖 391
附錄12 氣體熱導率共線圖(101.3kPa) 394
附錄13 液體比熱容共線圖 394
附錄14 離心泵規(guī)格(摘錄) 396
附錄15 4-72型離心通風機規(guī)格(摘錄) 399
附錄16 管殼式換熱器總傳熱系數(shù)K的推薦值 400

參考文獻 402

電子教學課件和習題解答獲取方式 402

主要設(shè)備及原理素材資源(建議在wifi環(huán)境下掃碼觀看)
柏努利方程的推導及物理意義 18
各種閥門工作原理示意(1) 42
各種閥門工作原理示意(2) 42
測速計工作原理 50
文丘里流量計工作原理 51
孔板流量計工作原理 52
轉(zhuǎn)子流量計 53
轉(zhuǎn)子流量計工作原理 53
離心泵結(jié)構(gòu)與部件 61
葉輪樣式與結(jié)構(gòu) 62
離心泵工作原理 63
汽蝕和氣縛現(xiàn)象 71
多級離心泵工作原理 74
單動往復泵工作原理 76
雙動及三動往復泵工作原理與流量曲線 76
隔膜泵工作原理 80
齒輪泵工作原理 81
螺桿泵工作原理 82
水環(huán)式真空泵工作原理 85
蒸汽噴射泵工作原理 86
降塵室工作原理 101
旋風分離器工作原理 106
濾板和濾框 123
板框壓濾機工作狀態(tài) 123
葉濾機的構(gòu)造 126
回轉(zhuǎn)真空過濾機 127
三足式離心機結(jié)構(gòu) 131
臥式刮刀卸料離心機原理 131
真空吸引式稀相輸送 139
低壓壓送式稀相輸送 139
蓄熱室原理 146
套管式換熱器 147
列管式換熱器 147
逆流傳熱的溫度變化曲線 170
并流傳熱的溫度變化曲線 170
夾套式換熱器 186
固定管板式換熱器 188
具有補償圈的換熱器 188
浮頭式換熱器 189
U形管換熱器 189
螺旋板式換熱器 190
簡單蒸餾 202
平衡蒸餾 202
萃取精餾流程實例 241
共沸精餾流程實例 242
板式精餾塔 247
板式精餾塔工作原理 247
篩板結(jié)構(gòu) 249
吸收與解吸流程 273
填料塔 310
典型填料 311
單效真空蒸發(fā)流程 325
并流加料蒸發(fā)流程 332
逆流加料蒸發(fā)流程 333
平流加料蒸發(fā)流程 333
中央循環(huán)管式蒸發(fā)器 340
外加熱式蒸發(fā)器 341
強制循環(huán)式蒸發(fā)器 342
升膜蒸發(fā)器 343
降膜蒸發(fā)器 344
氣流干燥器 369
噴霧器結(jié)構(gòu) 371
噴霧干燥器 371
流化床干燥器 373
單滾筒干燥機 374
雙滾筒干燥機 374