化工原理 上册 第4版

前言 
本教材是为满足高职高专化工类专业《化工单元及操作》课程教学需求编写的，本书于1995年出版，2006年再版，2012年第三版。本书自出版以来得到了广大读者的认可和好评，曾获得中国石油和化学工业优秀教材奖一等奖。目前，本书第三版出版至今已有十年，根据国家产业变革趋势和职业教育发展规划，为培养具有爱国情怀、奉献精神的复合型应用人才，对本教材进行了修订再版。 
本教材主要介绍化工单元操作的基本原理、计算方法、典型设备和有关的化工工程实用知识。全书分上、下两册。上册以动量传递为基础，叙述了流体流动、流体输送机械、非均相混合物分离的单元操作；以热量传递为基础叙述了传热和蒸发操作；下册以质量传递为基础阐述了吸收、蒸馏、气液传质设备、液-液萃取、干燥和膜分离等单元操作。与本教材配套的有“化工原理多媒体课件”和“习题解答”以及“化工原理学习指导”。教材编写原则是适应职业教育的特点，从便于自学和实际应用出发，以必需、够用为度，加强运用基本概念和工程观点分析解决化工实际问题的训练。 
本次修订保留原教材特点，对部分内容进行了删减和修改，增补了一些单元操作的实用技术和研究成果，强调单元操作与节能减排、绿色发展的关系；增配了部分单元操作设备工作原理及结构的动画或视频二维码；结合每章内容增加了一些工程案例。通过这些案例教学，培养学生的爱国情怀和敬业精神，使学生具有崇尚科学和求实担当的品质，勇于通过实践创新立业。希望这些案例能起到抛砖引玉的作用，引导任课教师编写更多适合职业教育特点的案例。本次修订在附录中增加了化工原理基本概念中英对照索引。 
本教材可以作为职业教育化工类专业高职高专、本科学生教学使用。本教材部分内容列为选学内容，用“*”标出，对于化工类专业专科，可视情况选学。本教材涉及单元操作较多，对于非化工类专业，可以仅学习部分章节。本教材也可供化工及相关行业技术人员参考。 
本次修订主要由张浩勤负责，张婕做了大量艰苦细致的工作；书中二维码链接资源来源于北方仿真软件技术有限公司，并得到了使用授权。感谢前期众多编者的贡献，特别感谢朱士亮教授再次为本书审稿。 
感谢全国选用本书作为教材的师生，您的认可和支持是本书持续出版的动力源泉。书中难免有不妥之处，恳请读者批评指正，并将意见反馈，使本书不断完善。 

编者 
2022年8月 

版前言 
根据化学工业部（93）化人培便字184号文件，化工部属院校成人教育协作组将陆续组织编写一套适合函授大学、职工大学、业余大学等以自学为主的各化工类专业通用的成人教育教材，本书就是其中的一种。 
《化工原理》是化工类专业极为重要的专业基础课程，根据本教材编写大纲，主要介绍化工单元操作的基本原理、计算方法、典型设备以及有关的化工工程实用知识。其编写原则是，从便于自学和实际应用出发，以必需、够用为度，加强运用基本概念和工程观点分析解决化工实际问题的训练。 
为了便于自学，教材内容按“熟练掌握”、“理解”和“了解”三个层次编写，在每章开始的“本章学习要求”中都有明确的说明以分清主次，并通过例题、思考题和习题的反复练习达到理解和熟练掌握的要求。有些地方增加了思考内容或小结；增加了不同层次的实用性的例题和对例题的分析；指出了随学习进度所应完成的习题号并给出习题答案；章末的思考题大多供复习使用，包括必须掌握的概念和专用名词的定义和内涵、研究对象的各种影响因素的分析等方面的内容，有的概念要通过对比以深入理解其意义和作用，有助于训练分析和归纳问题的能力。 
本书的计量单位统一使用我国法定计量单位，但根据当前工程实际，学生还应熟悉各种物理量，特别是压强、黏度、能量、传热系数等在不同单位制之间的换算。化工原理教材中历来使用符号较多，本书试图在GB 3100～3102规定的基础上力求符号的统一。在各章后仍有“本章主要符号说明”，但与前章通用的符号不再重复列出。设备、材料的规格型号尽量采用的国标或部颁标准，以利于实际应用。鉴于化工工程计算中有效数字3～4位已经足够，对附录中的部分物性数据作了简化。 
为了照顾不同类型学制和不同专业的需要，本书部分章节内容列为选学，用“*”号标出（包括部分习题）。因此本书既可作为各种成人高等教育化（轻）工类专业的教材，也可作为全日制化工类专业的大专教材。 
本书分上、下两册出版，由郑州工学院陆美娟主编。参加编写人员有：陆美娟（绪论、、二、五、九、十章）、叶学军（第三章）、张浩勤（第四、六章）、王红（第七、八章）、赵继红（附录及部分习题的选校）。本书上册由郑州工学院朱士亮教授主审，下册由北京化工大学李云倩教授、黄大铿副教授主审。 
本书编写过程中，得到了北京化工大学、青岛化工学院、郑州工学院各级领导以及各校成人教育学院的有关负责同志的大力支持和协助，化工部属院校的化工原理教研室的老师们对编写大纲提出了许多宝贵意见，在此向他们表示深切的谢意。 
由于编者水平有限，错误不当之处在所难免，敬希指正。 

编者 
1995年3月 

第二版前言 
本教材是按照原化学工业部的要求,为满足高职高专化工类专业《化工原理》教学需要而编写的。本教材于1995年出版，2001年进行过简单的修改。多年教学实践证明，本教材的体系、内容基本能够满足教学需要，适于自学，受到了广大师生的欢迎。但随着化工技术的发展，本教材的部分内容需要更新，故进行本次修订。 
本教材主要介绍化工单元操作的基本原理、计算方法、典型设备以及有关的化工工程实用知识。其编写原则是，从便于自学和实际应用出发，以必需、够用为度，加强运用基本概念和工程观点分析解决化工实际问题的训练。上册包括绪论、流体流动、流体输送机械、非均相混合物的分离、传热、蒸发和附录；下册包括吸收、蒸馏、气液传质设备、萃取、干燥和膜分离技术。 
本次修订保留了原教材的特点，教材内容仍然按照“熟练掌握”、“理解”和“了解”三个层次编写，并通过例题、思考题和习题的反复练习达到理解和熟练掌握的要求；为了突出高等职业教育的应用特色，对理论推导部分进行了必要的简化，删去了工程上已较少使用的内容和计算方法；删去了部分难度大的例题和习题；适当增加了新型设备应用和研究成果的内容；并增加膜分离技术一章，简要介绍膜分离技术的基本概念和应用。另外，为了照顾不同类型学制和不同专业的需要，本书部分章节内容列为选学，用“*”号标出（包括部分习题）。 
自本教材问世以来，得到了许多读者和同行的支持和鼓励。在本次修订过程中，开封大学王方林、平原大学徐绍红等提出了许多宝贵的建议，在此表示感谢。 
同时十分感谢版教材的编审；特别感谢朱士亮教授再次为本书再版审稿并提出了许多宝贵的意见。感谢郑州大学各级领导、有关负责同志及化工原理教研室的同事所给予的支持和帮助。 
本次修订主要由郑州大学陆美娟和张浩勤负责，刘金盾编写了膜分离技术一章，谭翎燕对习题进行了校正。 
由于编者学识和水平有限，不当之处，敬请指正。 

编者 
2006年2月 

第三版前言 
本教材是按照原化学工业部的要求，为满足高职高专化工类专业《化工原理》教学需要编写的。本教材于1995年出版，2006年再版。本教材自出版以来得到了广大读者的认可和好评，曾获得第九届中国石油和化学工业优秀教材奖一等奖。 
本教材主要介绍化工单元操作的基本原理、计算方法、典型设备和有关的化工工程实用知识。全书分上、下两册。上册以动量传递为基础，叙述了流体流动、流体输送机械、非均相混合物分离的单元操作；以热量传递为基础叙述了传热和蒸发操作；下册以质量传递为基础阐述了吸收、蒸馏、气液传质设备、萃取、干燥和膜分离等单元操作。与本教材配套的有“化工原理多媒体课件”和“习题解答”以及“化工原理学习指导”。 
教材编写原则是适应高职高专教育的特点，从便于自学和实际应用出发，以必需、够用为度，加强运用基本概念和工程观点分析解决化工实际问题的训练。本次修订保留了原教材的特点，教材内容按照“熟练掌握”、“理解”和“了解”三个层次编写，并通过例题、思考题和习题的反复练习达到理解和熟练掌握的要求；教材强调工程观点，兼顾单元操作的过程与设备、设计与操作，强化应用和技能培养；教材每章都编入了较多的例题（包括不同层次的实用性例题和分析），章末有思考题和习题，习题附有参考答案，思考题大多供复习使用，包括了必须掌握的概念和专用名词的定义和内涵。此外，为照顾不同类型学制和不同专业的需要，本书部分章节内容和部分习题列为选学，用“*”标出。第三版主要对原书表述不够清晰严谨、有歧义以及印刷错误之处做了仔细的订正，对一些技术数据进行了校核，个别章节做了较大改动，以求更便于自学和运用。 
本教材第二版出版以来，得到了许多读者和同行的支持和建设性意见，在此表示感谢。作者感谢郑州大学化工原理教研室的同事在本书修订中给予的帮助和支持，特别感谢朱士亮教授再次为本书审稿。 
本次修订主要由陆美娟和张浩勤负责。由于编者学识有限，书中不妥之处恳请读者批评指正。 

编者 
2012.6 

本书主要介绍化工单元操作的基本原理、计算方法、典型设备和有关的化工工程实用知识。全书分上、下两册。上册包括绪论、流体流动、流体输送机械、非均相混合物的分离、传热、蒸发和附录；下册包括吸收、蒸馏、气液传质设备、萃取、干燥和膜分离技术。编写原则是适应高职高专教育的特点，从便于自学和实际应用出发，以必需、够用为度，加强运用基本概念和工程观点分析解决化工实际问题的训练。每章都编入了较多的例题，章末有思考题和习题，并对习题附有参考答案。为照顾不同类型学制和不同专业的需要，部分内容列为选学(标“*”部分)。本书配有含单元操作过程动画演示的电子教案，课后练习详解；化工原理学习指导等。

本书主要介绍化工单元操作的基本原理、计算方法、典型设备和有关的化工工程实用知识。全书分上、下两册。上册包括绪论、流体流动、流体输送机械、非均相混合物的分离、传热、蒸发和附录；下册包括吸收、蒸馏、气液传质设备、萃取、干燥和膜分离技术。编写原则是适应高职高专教育的特点，从便于自学和实际应用出发，以必需、够用为度，加强运用基本概念和工程观点分析解决化工实际问题的训练。每章都编入了较多的例题，章末有思考题和习题，并对习题附有参考答案。为照顾不同类型学制和不同专业的需要，部分内容列为选学(标“*”部分)。本书配有含单元操作过程动画演示的电子教案，课后练习详解；化工原理学习指导等。

陆美娟，郑州大学化工与能源学院，教授。长期从事化工原理、课程设计、化工原理实验的教学工作；同时也承担研究生传递过程、膜分离技术的教学工作，具有丰富的教学经验。曾担任郑州大学化工原理课程负责人，多次获得省级教学成果奖，主编教材多部。张浩勤，郑州大学化工与能源学院，教授。长期从事化工原理、课程设计、化工原理实验的教学工作；同时也承担研究生传递过程、膜分离技术的教学工作，具有丰富的教学经验。曾担任郑州大学化工原理课程负责人，该课程为国家优秀课程和河南省精品课程，主持了化工原理精品课程、示范课程等教研项目，多次获得省级教学成果奖。主编教材4部，其中《化工原理》为国家高职高专十一五规划教材，该教材获得中国石油化学工业优秀教材一等奖。长期从事新型膜分离技术开发与应用的研究工作，主持了国家高技术发展（863）计划（2008AA06Z330）项目和科技部科技人员服务企业行动计划项目（2009GJD00048）的研究工作，特点为采用界面聚合方法制备了复合荷电镶嵌膜，并将其应用于数码喷墨印花高纯染料的生产。2009以来发表文章21篇，其中SCI、EI 、ISTP 收录12篇；获得发明专利1项，申请发明专利5项，部分研究结果实现了产业化。

绪论001 
学习要求  001 
一、《化工原理》课程的性质、地位和作用  001 
二、化工过程与单元操作  002 
三、单元操作的物料衡算与热量衡算  006 
四、量纲一致性与单位一致性  010 
思考题  012 
习题  012 

章流体流动013 
学习要求  013 
节概述  013 
一、流体的连续介质模型  013 
二、流体的密度与比体积  014 
三、流体的黏性  016 
*四、流体的压缩性与膨胀性  018 
第二节流体静力学  018 
一、流体的压强  018 
二、流体静力学基本方程  019 
第三节流体动力学  026 
一、流量与流速  026 
二、流体定常流动过程的物料衡算——连续性方程  028 
三、流体定常流动过程的机械能衡算——柏努利方程  029 
四、实际流体的基本流动现象  038 
第四节管内流动阻力  042 
一、化工管路的构成  042 
二、直管内的流动阻力  046 
三、局部阻力  056 
四、流体在管内流动的总阻力计算  059 
第五节管路计算  061 
一、简单管路与复杂管路  061 
二、简单管路的计算  062 
第六节流量的测定  065 
一、皮托测速管（简称皮托管）  065 
二、孔板流量计  067 
三、文氏流量计（或称文丘里流量计）  070 
四、转子流量计  071 
思考题  074 
习题  075 
本章主要符号说明  078 

第二章流体输送机械079 
学习要求  079 
节概述  079 
一、流体输送机械的作用  079 
二、流体输送机械的分类  079 
第二节离心泵  080 
一、离心泵的工作原理与主要部件的结构  080 
二、离心泵的主要性能参数  083 
三、离心泵的特性曲线及其影响因素分析  085 
四、离心泵的工作点与流量调节  087 
五、离心泵的汽蚀现象与安装高度  090 
六、离心泵的安装、运转、类型与选用  092 
第三节其他类型的化工用泵  097 
一、往复泵  097 
二、旋转泵  099 
三、旋涡泵  100 
第四节气体输送机械  101 
一、离心式通风机  101 
二、鼓风机  103 
三、压缩机  104 
四、真空泵  104 
思考题  106 
习题  106 
本章主要符号说明  107 

第三章非均相混合物的分离109 
学习要求  109 
节沉降  110 
一、重力沉降  110 
二、离心沉降  114 
三、沉降分离设备  115 
第二节过滤  120 
一、概述  120 
二、恒压过滤  123 
三、过滤设备  127 
第三节分离设备的选择  131 
思考题  133 
习题  133 
本章主要符号说明  134 

第四章传热136 
学习要求  136 
节概述  136 
一、传热在化工生产中的应用  136 
二、传热的基本方式  137 
三、间壁式换热器传热过程简述  137 
第二节热传导  138 
一、热传导的基本定律  138 
二、通过平壁的定常热传导  141 
三、通过圆筒壁的定常热传导  143 
第三节对流传热  146 
一、对流传热基本方程和对流传热系数  146 
二、影响对流传热系数的因素  148 
三、量纲分析法在对流传热中的应用  148 
四、流体无相变时的对流传热系数  150 
五、流体有相变化时的对流传热系数  155 
六、对流传热小结  160 
第四节传热计算  161 
一、热量衡算  161 
二、传热速率方程  162 
三、传热平均温度差  163 
四、传热系数  168 
五、传热计算示例与分析  172 
六、工业热源与冷源  177 
*第五节热辐射  178 
一、热辐射的基本概念  178 
二、两固体间的热辐射  180 
三、辐射对流联合传热  182 
第六节换热器  183 
一、间壁式换热器的类型  184 
二、列管式换热器的工艺设计和选用  190 
三、传热过程的强化  196 
思考题  199 
习题  199 
本章主要符号说明  203 

*第五章蒸发204 
学习要求  204 
节概述  204 
一、蒸发过程及其特点  204 
二、蒸发过程的分类  205 
第二节单效蒸发过程  206 
一、单效蒸发流程  206 
二、单效蒸发过程的计算  206 
三、蒸发器的生产能力和生产强度  212 
第三节多效蒸发过程  213 
一、多效蒸发的操作流程  213 
二、多效蒸发的效数  215 
*三、多效蒸发过程的计算  215 
第四节蒸发装置及其选型  215 
一、蒸发器  215 
二、蒸发器的选用  219 
三、蒸发装置的附属设备  220 
思考题  222 
习题  222 
本章主要符号说明  223 

附录224 
附录一化工常用法定计量单位及单位换算  224 
附录二某些液体的重要物理性质  227 
附录三常用固体材料的密度和比热容  228 
附录四干空气的重要物理性质（10133kPa）  229 
附录五水的重要物理性质  230 
附录六水在不同温度下的黏度  231 
附录七饱和水蒸气表（按温度排列）  232 
附录八饱和水蒸气表（按压强排列）  233 
附录九液体黏度共线图  234 
附录十气体黏度共线图（常压下用）  235 
附录十一液体比热容共线图  237 
附录十二气体比热容共线图（常压下用）  238 
附录十三气体热导率共线图（常压下用）  239 
附录十四液体比汽化焓（蒸发潜热）共线图  241 
附录十五液体表面张力共线图  243 
附录十六无机溶液在大气压下的沸点  245 
附录十七管子规格  245 
附录十八泵规格（摘录）  246 
附录十九4-72-11型离心通风机规格（摘录）  251 
附录二十热交换器系列标准（摘录）  251 

《化工原理》基本概念中英对照索引  258 

参考文献  262 

本书主要介绍化工单元操作的基本原理、计算方法、典型设备和有关的化工工程实用知识。全书分上、下两册。上册包括绪论、流体流动、流体输送机械、非均相混合物的分离、传热、蒸发和附录；下册包括吸收、蒸馏、气液传质设备、萃取、干燥和膜分离技术。编写原则是适应高职高专教育的特点，从便于自学和实际应用出发，以必需、够用为度，加强运用基本概念和工程观点分析解决化工实际问题的训练。每章都编入了较多的例题，章末有思考题和习题，并对习题附有参考答案。为照顾不同类型学制和不同专业的需要，部分内容列为选学(标“*”部分)。本书配有含单元操作过程动画演示的电子教案，课后练习详解；化工原理学习指导等。

陆美娟，郑州大学化工与能源学院，教授。长期从事化工原理、课程设计、化工原理实验的教学工作；同时也承担研究生传递过程、膜分离技术的教学工作，具有丰富的教学经验。曾担任郑州大学