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化学工程基础

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北京朝阳
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作者林爱光,阴金香

出版社清华大学出版社

ISBN9787302172642

出版时间2007-04

装帧平装

开本16开

定价65元

货号9768232

上书时间2024-06-21

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商品描述
目录

绪论
1 流体的流动与输送
1.1 概述
1.2 流体静力学方程
1.2.1 流体的性质
1.2.2 流体的压强
1.2.3 流体静力学基本方程
1.2.4 流体静力学方程的应用
1.3 流体流动的基本方程
1.3.1 流量与流速
1.3.2 粘度
1.3.3 流体流动的类型及其判断
1.3.4 流动边界层
1.3.5 流体稳定流动时的连续性方程
1.3.6 流体流动过程的能量守恒和转化(伯努利方程式)
1.4 流速与流量的测量
1.4.1 测速管
1.4.2 孔板流量计
1.4.3 转子流量计
1.5 流体流动时的阻力
1.5.1 管路的沿程阻力
1.5.2 非圆形管内的流体阻力
1.5.3 局部阻力
1.5.4 乌氏粘度计测粘度的原理
1.6 管路计算
1.6.1 管路计算的类型和基本方法
1.6.2 简单管路的计算
1.6.3 复杂管路的计算
1.7 两相流动
1.7.1 球形颗粒在流体中运动时的阻力
1.7.2 曳力系数与雷诺数的关系
1.7.3 重力沉降
1.7.4 固体流态化
1.8 流体输送设备
1.8.1 离心泵
1.8.2 离心压缩机
1.8.3 往复压缩机和往复泵
1.8.4 其他常用流体输送设备
习题
讨论题
本章符号说明

2 传热过程和传热设备
2.1 概述
2.1.1 化工生产中的传热
2.1.2 热传递的基本方式
2.1.3 热量衡算
2.1.4 稳定与不稳定传热
2.2 热传导
2.2.1 基本概念与傅里叶定律
2.2.2 热导率
2.2.3 通过平壁的稳定热传导
2.2.4 通过圆筒壁的稳定热传导
2.3 对流传热
2.3.1 基本概念与牛顿冷却定律
2.3.2 用量纲分析法求无相变时流体的给热系数a
2.3.3 管内强制对流时的给热系数
2.3.4 大空间自然对流传热
2.3.5 保温层的临界直径
2.4 辐射传热
2.4.1 基本概念与定律
2.4.2 物体间的辐射传热
2.4.3 对流和辐射的联合传热
2.5 热交换过程的传热计算
2.5.1 热交换器的传热机理和传热基本方程式
2.5.2 总传热系数
2.5.3 传热的平均温度差
2.5.4 传热面积的计算
2.5.5 热交换设备
2.5.6 热交换过程的强化途径
习题
讨论题
……

3 精馏
4 吸收
5 气液传质设备
6 化学反应工程学
7 膜分离过程

本书配套多媒体课件简介
附录
参考文献



内容摘要
1.本课程的内容和教学目的

化学工程是研究改变物料的化学组成和物理性质的工程技术学科。它研究的内容不但

包括具有化学变化的过程,而且还包括分离混合物为较纯净的不同组分的过程,以及改变物料的物理状态和性质的各种过程。因此,它需要高等数学、物理学、物理化学等课程为基础,研究化学、石油、冶金、轻工、生物、食品、环保等工业中具有共同特点的单元操作和化学反应工程等,以及有关的流体力学,热量传递和物质传递的原理,热力学和化学动力学等,以求得工业生产上的优质、高效、低能耗,并防止环境污染。

据考证,早在1万年前中国人就已掌握了用窑穴烧制陶器的技艺;5000年前埃及人开

始酿制葡萄酒,并用布袋对葡萄汁过滤……但在相当长的时间里,这些操作都仅仅是规模很

小的手工作业。化学工程真正成为一门独立的学科,是19世纪下半叶随着大规模制造化学

产品的生产过程的发展而形成的。

1791年N.吕布兰发明的吕布兰工业制碱法标志着化学工业的诞生。到了19世纪70

年代,制碱、制酸、化肥、煤化工等都已有了相当规模,许多新发明、新技术被应用到化学工业

中,此时主要研究对象是采用化学加工技术、涉及各种行业的化工生产工艺,研究内容涉及

原料特点、生产原理、工艺流程、最适宜操作条件以及所用机械设备的构造与使用,开设的课称为化学工艺学。

作为一门独立的学科,化学工程始于20世纪初。1901年英国人G.E.戴维斯出版的《化学工程手册》成为世界上第一本阐述各种化工生产过程共性规律的著作。第一本系统阐述单元操作原理和计算方法的著作是1923年W.H.Walker,W.K.Lewis和W.H.

McAdams 合著的《Principles of Chemical Engineering》。

此后20年,化学工程学主要是对单元操作,尤其是对于流体流动、传热、传质等单元操作进行研究,并把它们归纳于传递的理论之中。到了20世纪40年代,化工技术的突破发展,促进了工程上对化学反应过程的研究,50年代形成了化学反应工程分支。化学反应工程研究反应器内传递过程和化学反应的相互关系和影响,阐明工业反应过程的实质,目的在于控制生产规模下的化学反应过程,实现反应器的最佳设计。化学反应过程涉及化工生产过程的核心问题,与早先发展起来的传递过程共同形成化学工程学两大支柱,解释和解决化学工程中的理论问题。“三传一反”(动量传递、热量传递、质量传递和化学反应工程)应运而生。

20世纪70年代以后,随着化工生产日趋大型化、连续化以及计算机技术的迅速发展,化学工程学的研究已不再限于单个单元操作或化学反应工程,而是深人到整个工厂,甚至是整个行业的大系统研究,从而形成化学系统工程,其主要任务是研究系统的设计、控制和管理。

化学工程学经过近100年的发展,现已形成一个体系完整、研究内容丰富、研究方法先进的工程技术学科。然而,近几十年来高新技术的迅速发展对每个学科都提出了崭新的要求,化学工程学亦面临新的挑战,在解决面临的问题中自身完善,也形成了一些具有学科特色、高有开创性的前沿研究领域1)化学工程学与高新技术学科结合形成新的前沿学科

(1)材料化学工程

材料化学工程是化学工程与材料化学及物理相结合而产生的新学科。高技术的发展要求开发具有高强度和特殊性能的新型材料,除金属材料由冶金工程学科研究外,聚合物材料、无机非金属材料、复合材料等都是材料化学工程研究的对象。新型材料的制备、加工处理、性能与组成及结构间关系等都是材料化学工程学的研究领域。

(2)生物化学工程

生物化学工程是生物工程和化学工程相结合的交叉学科。发酵工程(各种抗菌素医药、维生素药物、氨基酸、柠檬酸、乳酸等的生产)、酶工程(各类酶制剂与辅酶、核酸与核苷药物等制备)、基因工程(各种a与y干扰素的研制、DNA重组等)和细胞工程(各类动植物细胞培养疫苗、免疫试剂等)都是生物化学工程的研究和开发领域,通过发酵、酶催化、基因工程、细胞培养等技术,可以在条件温和、设备简单、选择性好、副反应少、产品性能优良、污染少的条件下生产多种化学品。生化反应动力学,各类生化反应器的研制和放大设计,生物产品的提取、分离和精制技术等,都需要依靠化学工程的基本理论和技术。

(3)能源和资源化学工程

化学工业是高能耗产业,存在能量供求平衡关系;化学工业又是资源消耗大户,亦面临着资源日趋匮乏的挑战。如何充分利用能源和资源,这便是化学工程学与能源技术、资源学、人类生态学相结合而产生的新领域——能源和资源化学工程。

(4)环境化学工程

由化学工程学和环境化学、生态化学相结合而形成的环境化学工程的研究涉及现有化工厂生产中的“三废”治理,化工工艺无害化的研究与开发,建立“生态化工”。另外,还涉及一些重要的环境化学工程问题,诸如化工原料的无害化、CO:的综合利用、机动车尾气净化等。

随着社会发展,新兴技术与产业对高新合成物质与工艺及设备的需求剧增,化学工程还将向更广阔的领域延伸,诸如超细粉体化学工程、表面与界面化学工程、微电子化学工程、信息化学工程、电子化学工程、海洋化学工程、生态化学工程等都将是化学工程学渗透发展的方向。

2)化学工程学的前沿研究

(1)过程耦合技术

采用反应-分离、反应-反应等耦合研究技术,在同一设备中完成两个或多个过程,是反应工程与反应器开发的一个热点。反应-蒸馏已在工业生产中获得成功应用,如甲醇与含异丁烯的混合气体反应生产甲基叔丁基。技术核心是通过耦合突破了平衡转化率的限制,蒸馏过程避免了共沸物的出现,反应热还可供蒸馏使用,大大节省了投资和能源消耗。反应与膜分离结合的膜反应器,可在反应过程中不断除去反应物,增大反应速率和转化率,适用于各类可逆反应和产物对反应有抑制作用的过程。近期工业化的反应-分离结合的过程还有反应-萃取、反应-吸附、反应-结晶等。......



精彩内容

  《化学工程基础(第2版)》为清华大学“化工原理”课程所用教材,在清华大学多个院系使用多年。
  《化学工程基础(第2版)》分7章,包括流体的流动与输送、传热过程和传热设备、精馏、吸收、气液传质设备、化学反应工程学和膜分离过程。为便于学生理解和掌握课程内容,书中提供了典型的例题和习题。书末附有做化工习题常用的物性参数图表及管子、泵、通风机的部分规格。
  《化学工程基础(第2版)》可用作高等院校工科有关专业及理科化学和应用化学专业“化工基础”课程的教材,也可供上述专业从事设计、开发和运行的科技人员参考。



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