化工原理(上、下册)

　　　　　　　　　　　　　　　　　　第三版前言　　本书系统地阐述了“三传”基础理论、主要化工单元操作的基本原理和过程计算、典型设备的结构及性能，涉及流体流动、流体输送机械、搅拌、非均相系统的分离、传热、蒸发、吸收、蒸馏、气液传质设备、液-液萃取、固体干燥和其他传质分离过程等单元过程，突出工程观点，力求做到理论联系实际，并适当引入过程强化措施、新型分离技术等前沿领域的研究内容。　　本书分为上、下两册，由李宁、孟祥春主编，杜长海审阅了本书的部分内容。本书由重庆工商大学、长春工业大学、山东科技大学、重庆交通大学、长春理工大学、长江师范学院、长春大学等院校教师在第二版的基础上修订完成，在此向第一版、第二版的参编人员表示诚挚的谢意。参与本次修订的人员如下：李宁（重庆工商大学）、孟祥春（长春工业大学）、李传强（重庆交通大学）、贾乾发（长江师范学院）、叶梅（重庆工商大学）、牟莉（长春大学）、王巍（长春工业大学）、刘方彬（长春理工大学）、徐冬梅（山东科技大学）、李天一（长春工业大学）、许锐（长春工业大学）、李伟（长春工业大学）、于在乾（长春工业大学）、刘学成（重庆工商大学）、谷德银（重庆工商大学）、张治山（山东科技大学）、李敏（山东科技大学）、周海峰（山东科技大学）、刘珊珊（山东科技大学）、马艺心（山东科技大学）。　　第三版相对于第二版，删除了部分过于晦涩的公式和描述，纠正了第二版的个别错误，删除了一些教学期间几乎不讲解的知识点；融入了课程思政元素，以培养学生的家国情怀和工程伦理意识；每章设置了本章的学习要求，使学习时有所侧重。替换了第二版中的部分习题，减小了习题的总量，并增加了参考答案；统一了全书的符号，使符号与现行大多数教材保持一致；增设了二维码，以期为读者提供“纸数融合”的新形态教材。　　在本书编写和修订过程中，参考了国内外公开出版的同类书籍，并偶有引用，特在此说明并表示感谢。　　由于编者水平有限，书中难免存在不足之处，敬请读者批评指正。

　　化工原理由重庆工商大学、长春工业大学、山东科技大学、重庆交通大学、长春理工大学、长江师范学院、长春大学等院校长期工作在教学第一线的教师，根据多年教学实践，参考国内外同类教材，在第二版基础上修订而成。　　全书分为上、下两册，上册包括绪论、流体流动、流体输送机械、搅拌、非均相系统的分离、传热、蒸发等，下册包括吸收、蒸馏、气液传质设备、液液萃取、固体干燥、其他传质分离过程等。每章设置了本章的学习要求。除绪论外，每章均有例题、习题和思考题。习题后附有参考答案，以供读者自我检查和复习，强化学习效果。书中增设了二维码。读者可以根据需要，扫码阅读课程思政及与课程相关的知识。　　本书可作为普通高等院校化学工程与工艺、制药工程、环境工程、应用化学专业及相近专业相关课程的教材，也可供轻工、食品、石油、生物等专业选用及有关技术人员参考。

李宁，男，汉族，中共党员，1975年9月生，四川安岳人，工学博士，教授，硕士生导师，环境与资源学院副院长。首批重庆英才、创新创业示范团队负责人，重庆市研究生导师团队——生物化工团队负责人，重庆市精品课程、精品资源共享课《化工原理》课程负责人，重庆市级重点学科——化学工程与技术学科负责人，重庆工商大学材料与化工专业硕士学位授权点负责人。主持*省部级科研项目12项，横向项目2项，公开发表论文60余篇，其中SCI、EI收录20余篇；获授权发明专利10项，出版专著、教材5部。

上册目录

第0章绪论

0.1化学工业与单元操作

0.2化工原理课程的性质及学习要求

0.3单元操作中常用的基本概念

0.4基本研究方法

第1章流体流动

1.1概述

1.2流体静力学

1.2.1流体的物理性质

1.2.2流体压力

1.2.3流体静力学基本方程

1.2.4流体静力学基本方程的应用

1.3流体动力学

1.3.1流量与流速

1.3.2定态流动与非定态流动

1.3.3连续性方程

1.3.4伯努利方程

1.3.5伯努利方程的应用

1.4流体流动现象

1.4.1流动类型

1.4.2流体在圆管内流动时的速度分布

1.4.3边界层的概念

1.5流体在管内的流动阻力

1.5.1流体在直管中的流动阻力

1.5.2管路中的局部阻力

1.5.3流体在管路系统中的总阻力

1.5.4管路基本知识

1.6管路计算与布置原则

1.6.1管路计算

1.6.2管路布置的一般原则

1.7流量测量

1.7.1变压头恒截面型流量计

1.7.2恒压差变截面型流量计——转子流量计

思考题

习题

本章主要符号说明

第2章流体输送机械

2.1离心泵

2.1.1离心泵的工作原理与主要构件

2.1.2离心泵的基本方程

2.1.3离心泵的主要性能参数和特性曲线

2.1.4离心泵的安装高度

2.1.5离心泵的工作点与流量调节

2.1.6离心泵的组合操作

2.1.7离心泵的类型与选用

2.2其他类型化工用泵

2.2.1往复泵

2.2.2旋转泵

2.2.3旋涡泵

2.3气体输送机械

2.3.1离心式通风机、鼓风机、压缩机

2.3.2旋转鼓风机和压缩机

2.3.3往复压缩机

2.3.4真空泵

思考题

习题

本章主要符号说明

第3章搅拌

3.1概述

3.2搅拌设备

3.2.1搅拌设备的基本结构

3.2.2常见的搅拌器类型

3.2.3搅拌作用下流体的流动

3.3混合机理

3.3.1均相系统的混合机理

3.3.2非均相系统的混合机理

3.3.3搅拌效果的度量

3.4搅拌功率

3.4.1搅拌釜内叶轮的泵出流量、压头及功率

3.4.2功率关联式及功率曲线

3.5搅拌装置的设计

3.5.1搅拌器的选型

3.5.2搅拌器的放大准则

思考题

习题

本章主要符号说明

第4章非均相系统的分离

4.1概述

4.2流体通过颗粒床层的流动

4.2.1颗粒及颗粒床层的特性

4.2.2流体通过固定床层的压降

4.3过滤

4.3.1过滤概述

4.3.2过滤基本方程

4.3.3过滤设备及过滤计算

4.4沉降

4.4.1颗粒在流体中的沉降过程

4.4.2重力沉降设备

4.4.3离心沉降设备

4.5固体流态化

4.5.1流态化过程

4.5.2流化床的流化类型与不正常现象

4.5.3流化床的主要特性

思考题

习题

本章主要符号说明

第5章传热

5.1概述

5.1.1传热在化工生产中的应用

5.1.2加热介质与冷却介质

5.1.3传热的三种基本方式

5.1.4热流量与热流密度

5.1.5定态传热与非定态传热

5.2热传导

5.2.1基本概念和傅里叶定律

5.2.2导热系数

5.2.3平壁的定态热传导

5.2.4圆筒壁的定态热传导

5.3对流传热

5.3.1对流传热过程分析

5.3.2牛顿冷却定律

5.3.3影响对流传热系数的因素

5.3.4对流传热系数无因次分析

5.3.5流体无相变时对流传热系数的经验关联式

5.3.6流体有相变时的对流传热系数

5.4热辐射

5.4.1热辐射的基本概念

5.4.2物体的辐射能力与斯蒂芬玻耳兹曼定律

5.4.3克希霍夫定律

5.4.4两固体间的相互辐射

5.4.5影响辐射传热的主要因素

5.4.6辐射对流联合传热

5.5传热过程的计算

5.5.1热量衡算

5.5.2总热流量方程

5.5.3平均传热温度差

5.5.4总传热系数和壁温的计算

5.6换热器

5.6.1间壁式换热器

5.6.2新型高效换热器

5.6.3列管式换热器的设计和选用计算中的有关问题

5.6.4列管式换热器的选用步骤

5.6.5换热器的传热强化途径

思考题

习题

本章主要符号说明

第6章蒸发

6.1概述

6.1.1蒸发操作的分类

6.1.2蒸发操作的特点

6.2单效蒸发

6.2.1单效蒸发流程

6.2.2单效蒸发计算

6.2.3蒸发器的生产能力与生产强度

6.3多效蒸发

6.3.1加热蒸汽的经济性

6.3.2多效蒸发流程

6.3.3多效蒸发的计算

6.3.4多效蒸发效数的限制

6.4蒸发器

6.4.1蒸发器的类型

6.4.2蒸发器的总传热系数

6.4.3蒸发设备的附属装置

6.4.4蒸发器的选型

思考题

习题

本章主要符号说明

附录

附录A单位和量纲

附录B水与蒸汽的物理性质

附录C干空气的物理性质

附录D液体的物理性质

附录E气体的重要物理性质

附录F固体性质

附录G管子规格

附录H泵与风机

附录I换热器基本参数

附录J筛的主要参数

附录K管壳式换热器总传热系数K的推荐值

主要参考文献

下册目录
第7章吸收

7.1概述

7.1.1工业吸收过程

7.1.2溶剂的选择

7.1.3吸收的种类

7.1.4吸收过程中气、液两相的接触方式

7.2气体吸收的平衡关系

7.2.1气体在液体中的溶解度

7.2.2亨利定律

7.2.3相平衡关系在吸收过程中的应用

7.3扩散与单相传质

7.3.1双组分混合物中的分子扩散

7.3.2分子扩散与主体流动

7.3.3分子扩散系数

7.3.4对流传质速率

7.3.5对流传质理论

7.4相际传质速率

7.4.1界面组成

7.4.2总传质速率方程

7.4.3传质速率方程的各种表达式

7.5低含量气体吸收

7.5.1吸收塔的物料衡算与操作线方程

7.5.2吸收剂用量与最小液气比

7.5.3塔径的计算

7.5.4填料层高度的计算

7.5.5吸收塔的设计型计算

7.5.6吸收塔的操作型计算

7.6传质系数

7.6.1传质系数的测定

7.6.2传质系数的经验关联式

7.7高含量气体吸收

7.7.1高含量气体吸收过程分析

7.7.2高含量气体吸收过程的数学描述

7.7.3高含量气体等温吸收过程的计算

7.8化学吸收

7.8.1化学反应对相平衡的影响

7.8.2化学吸收速率

7.9解吸塔的最小气液比与设计型计算

思考题

习题

本章主要符号说明

第8章蒸馏

8.1概述

8.1.1蒸馏分离的依据及在工业生产中的应用

8.1.2蒸馏的分类

8.1.3蒸馏分离的特点

8.2双组分溶液的汽液平衡关系

8.2.1理想溶液的汽液平衡关系

8.2.2非理想溶液的汽液平衡关系

8.3简单蒸馏与平衡蒸馏

8.3.1简单蒸馏

8.3.2平衡蒸馏

8.4精馏

8.4.1精馏过程原理和条件

8.4.2精馏装置与流程

8.5双组分连续精馏的计算

8.5.1理论板的概念与恒摩尔流的假设 ？

8.5.2物料衡算与操作线方程

8.5.3进料热状态的影响与q线方程

8.5.4理论塔板层数的计算

8.5.5回流比的影响及其选择

8.5.6加料热状态的选择

8.5.7双组分精馏过程的其他类型

8.5.8精馏装置的热量衡算

8.5.9双组分精馏的操作型计算

8.6间歇精馏

8.6.1间歇精馏的特点

8.6.2回流比恒定时的间歇精馏

8.6.3馏出液组成恒定时的间歇精馏

8.7特殊精馏

8.7.1恒沸精馏

8.7.2萃取精馏

8.7.3反应精馏

8.7.4分子蒸馏

8.8多组分精馏

8.8.1流程方案的选择

8.8.2多组分系统的汽液平衡

8.8.3关键组分与物料衡算

8.8.4理论塔板层数的计算

思考题

习题

本章主要符号说明

第9章气液传质设备

9.1板式塔

9.1.1塔板的构造

9.1.2筛板塔的流体力学性能

9.1.3气、液两相接触状态

9.1.4塔内气、液两相的非理想流动

9.1.5板式塔内的不正常操作现象

9.1.6塔板类型

9.1.7板效率

9.1.8板式塔的工艺设计

9.2填料塔

9.2.1填料塔的结构

9.2.2填料

9.2.3填料塔的流体力学性能

9.2.4填料塔的计算

9.2.5填料塔的附件

思考题

习题

本章主要符号说明

第10章液液萃取

10.1概述

10.2液液相平衡

10.2.1三角形相图

10.2.2部分互溶系统的相平衡

10.2.3萃取过程在三角形相图上的表示

10.2.4直角坐标系中的相平衡关系

10.2.5萃取剂的选择

10.3萃取流程与计算

10.3.1萃取理论级的概念

10.3.2单级萃取计算

10.3.3多级错流萃取的计算

10.3.4多级逆流萃取的计算

10.3.5微分接触式逆流萃取的计算

10.3.6回流萃取

10.4液液萃取设备

10.4.1混合澄清器

10.4.2塔式萃取设备

10.4.3离心萃取器

10.4.4液液萃取设备中流体的流动与传质

10.4.5萃取设备的选择

10.5超临界萃取和液膜萃取

10.5.1超临界萃取

10.5.2液膜萃取

思考题

习题

本章主要符号说明

第11章固体干燥

11.1概述

11.1.1固体物料的去湿方法

11.1.2干燥操作的类型

11.1.3对流干燥过程的传热与传质

11.2湿空气的性质与湿度图

11.2.1湿空气的性质

11.2.2湿空气的湿度图及其应用

11.3干燥过程中的物料衡算与热量衡算

11.3.1干燥过程中的物料衡算

11.3.2干燥过程中的热量衡算

11.3.3空气通过干燥器时的状态变化

11.3.4干燥过程的热效率

11.4干燥速率和干燥时间

11.4.1物料中所含水分的性质

11.4.2恒定干燥条件下的干燥速率

11.4.3恒定干燥条件下干燥时间的计算

11.5干燥器

11.5.1对流式干燥器

11.5.2非对流式干燥器

11.5.3干燥器的选用

思考题

习题

本章主要符号说明

第12章其他传质分离过程

12.1结晶

12.1.1概述

12.1.2结晶基础

12.1.3结晶器

12.2吸附分离过程

12.2.1概述

12.2.2吸附平衡

12.2.3吸附过程的传质

12.2.4吸附分离过程与技术

12.3膜分离

12.3.1膜

12.3.2膜组件

12.3.3膜分离过程

思考题

习题

本章主要符号说明

附录

附录A一些气体溶于水的亨利系数

附录B一些物质在空气中的扩散系数

附录C一些物质在水中的扩散系数

附录D几种物质的原子体积与简单气体的分子体积

附录E一些二元系统的气液平衡组成

附录F一些三元系统的液液平衡数据

附录G填料的特性

参考文献

　　化工原理由重庆工商大学、长春工业大学、山东科技大学、重庆交通大学、长春理工大学、长江师范学院、长春大学等院校长期工作在教学第一线的教师，根据多年教学实践，参考国内外同类教材，在第二版基础上修订而成。　　全书分为上、下两册，上册包括绪论、流体流动、流体输送机械、搅拌、非均相系统的分离、传热、蒸发等，下册包括吸收、蒸馏、气液传质设备、液液萃取、固体干燥、其他传质分离过程等。每章设置了本章的学习要求。除绪论外，每章均有例