化工原理(第4版十二五普通高等教育本科规划教材)

本书介绍化工及其相近工业生产中常见“单元操作”的原理、设备和工艺计算方法，以及必需的流体流动、传热和传质学基础知识。全书共12章，包括流体流动、流体输送机械、颗粒流体力学基础与机械分离、传热及换热器、蒸发、气体吸收、液体蒸馏、塔设备、液液萃取、固体干燥、吸附及膜分离技术。本书重视物理概念，强调方法论，注重教学法，注意对学生工程观点和分析、解决问题能力的培养。 本书可作为高等院校化工类及相关专业的本科教材及企业培训教材，也可供相关部门的生产、设计、研究人员参考。

管国锋，南京工业大学研究生院院长，教育部化学工程与工艺教指委委员，中国化工学会石油化工专业委员会委员，院长 教授 硕导， 教学方面：1984年毕业于南京化工学院并留校任教， 经过多年不懈努力，带领的化工原理教研室取得了丰硕成果，化工原理课程获“国家精品课程”称号，主编出版《化工原理》、《化工原理实验》教材2部，其中《化工原理》被评为“十一五”国家规划教材、江苏省高等教育精品教材；2004年，“创建化工品牌专业、培养特设人才的研究与实践”获江苏省教学成果特等奖(排名第二)，“21世纪化工原理课程建设改革与实践”获江苏省教学成果二等奖(排名第一)，；主持13项学校教学研究课题，发表教学研究论文6篇。 科研方面：长期从事化工新材料的开发、计算机模拟及化工分离过程强化等方向的研究，现为中国化工学会石油化工专业委员会委员。作为项目负责人先后承担了多项江苏省自然科学基金研究项目、中国石化总公司科技开发项目、江苏省环保厅环保科技发展计划项目、江苏省高校自然科学研究计划项目和企业的合作项目，在废水处理、共沸精馏、萃取精馏、反应萃取、单元操作成套设备设计与加工与制作等方面取得多项成果，为企业创造效益达2000多万元。在国内外核心期刊发表相关学术论文60多篇，其中SCI、EI收录论文30余篇，国家授权发明专利4项。

绪论 习题 复习思考题 第1章　流体流动 1.1概述 1.1.1流体及其特征 1.1.2连续介质模型 1.1.3流体力学与流体流动 1.2流体静力学 1.2.1流体静压强 1.2.2流体密度 1.2.3流体静力学基本方程 1.2.4U形压差计 1.3流体流动的基本概念 1.3.1流体在流道中的流量与流速 1.3.2定态与非定态流动 1.3.3流线 1.3.4流体黏度 1.3.5流动型态 1.3.6流体在圆直管内流动的流速侧形与流动阻力 1.4流体流动过程的物料衡算与机械能衡算 1.4.1连续性方程 1.4.2理想流体流动的机械能守恒 1.4.3真实流体流动的机械能守恒 1.5圆直管内流体层流时的流速分布与阻力计算 1.6圆直管内湍流的流速分布与阻力计算 1.6.1涡流黏度与圆直管内湍流的流速分布 1.6.2流体沿壁流动的速度边界层 1.6.3量纲分析方法 1.6.4摩擦系数图 1.6.5流体沿程阻力计算 1.6.6局部阻力计算 1.6.7流体流过非圆形截面管道的阻力计算 1.7管路计算 1.7.1管路的分类和管路计算图表 1.7.2简单管路计算 1.7.3并联管路计算 1.7.4分支管路计算 1.7.5变密度流体的简单管路计算 1.8流速与流量测定 1.8.1毕托管 1.8.2文丘里流量计 1.8.3孔板流量计 1.8.4转子流量计 本章主要符号 习题 复习思考题 第2章　流体输送机械 2.1概述 2.1.1流体输送机械的作用 2.1.2离心泵与离心式风机简介 2.1.3离心力场中流体修正压强的分布规律 2.2离心泵操作性能的基本方程 2.2.1速度三角形 2.2.2欧拉方程 2.3实际离心泵的性能曲线 2.3.1离心泵操作性能参量 2.3.2离心泵的各项效率分析 2.3.3各种叶片类型离心泵的操作性能比较 2.3.4实测的离心泵性能曲线 2.3.5转速改变或叶轮切削对离心泵性能曲线的影响 2.3.6液体性质对离心泵特性的影响 2.4离心泵的操作 2.4.1灌泵及对汲入管路的要求 2.4.2离心泵的工作点 2.4.3离心泵的串联操作 2.4.4离心泵的并联操作 2.5离心泵的安装高度限制 2.5.1离心泵的安装高度问题 2.5.2气蚀现象 2.5.3离心泵正常操作必须满足的条件 2.5.4离心泵最大安装高度计算 2.6离心泵的类型与选型 2.6.1离心泵的类型 2.6.2离心泵的选型 2.7离心式风机 2.7.1使用风机的目的及离心式风机的分类 2.7.2离心式风机主要性能参量与性能曲线 2.7.3离心式风机选型计算 2.8其他类型的泵与风机 2.8.1往复泵 2.8.2隔膜泵 2.8.3齿轮泵 2.8.4旋涡泵 2.8.5罗茨鼓风机 2.8.6纳氏泵 2.8.7水环真空泵 2.8.8喷射泵 本章主要符号 习题 复习思考题 第3章　颗粒流体力学基础与机械分离 3.1固体颗粒的几何特性与筛分分析 3.1.1单颗粒的几何特性 3.1.2筛分分析与颗粒群的几何特性 3.2流体通过固定床层的流动 3.2.1固定床结构的一维简化模型 3.2.2数学模型中模型参数的估值 3.3悬浮液滤饼过滤 3.3.1悬浮液滤饼过滤的操作特点 3.3.2悬浮液滤饼过滤的物料衡算 3.3.3过滤速率基本方程式 3.3.4间歇式过滤设备 3.3.5叶滤机的过滤、洗涤过程计算和最大产率问题 3.3.6板框式压滤机的过滤、洗涤过程计算和最大产率问题 3.3.7过滤常量的测定 3.3.8先恒速后恒压过滤 3.3.9连续式过滤设备 3.3.10过滤操作的改进 3.4颗粒沉降与沉降分离设备 3.4.1重力沉降速度 3.4.2重力沉降室 3.4.3离心沉降速度 3.4.4旋风分离器 3.5固体流态化 3.5.1固体流态化现象 3.5.2固体流态化的流体力学特性 本章主要符号 习题 复习思考题 第4章　传热及换热器 4.1概述 4.1.1传热在化工生产中的应用 4.1.2加热介质与冷却介质 4.1.3传热的基本方式 4.1.4冷、热流体热交换形式 4.1.5传热速率与热通量 4.1.6定态传热与非定态传热 4.2热传导 4.2.1热传导的基本概念 4.2.2傅里叶定律 4.2.3热导率 4.2.4平壁的热传导 4.2.5圆筒壁的热传导 4.3对流传热概述 4.3.1给热和给热的类型 4.3.2给热速率与给热系数 4.4无相变流体的给热 4.4.1影响给热的因素 4.4.2温度边界层 4.4.3与给热有关的特征数及特征数关联式的确定方法 4.4.4流体在管内强制对流给热 4.4.5流体在管外强制对流给热 4.4.6大空间自然对流给热 4.5有相变流体的给热 4.5.1蒸汽冷凝给热 4.5.2液体沸腾给热 4.6辐射传热 4.6.1辐射传热的基本概念与定律 4.6.2固体壁面间的辐射传热 4.6.3对流与辐射并联传热 4.7串联传热过程计算 4.7.1传热速率方程 4.7.2热量衡算 4.7.3传热系数 4.7.4换热器的平均温度差 4.7.5传热效率法 4.8换热器 4.8.1间壁式换热器 4.8.2换热器传热过程的强化 4.8.3列管式换热器设计与选型原则 本章主要符号 习题 复习思考题 第5章　蒸发 5.1单效蒸发 5.1.1溶液沸点和温度差损失 5.1.2单效蒸发的计算 5.2多效蒸发 5.2.1多效蒸发操作流程 5.2.2多效蒸发的计算 5.2.3多效蒸发效数的限制 5.3蒸发器生产能力和生产强度 5.3.1生产能力 5.3.2生产强度 5.3.3提高生产强度的途径 5.4蒸发操作的其他节能措施 5.4.1额外蒸汽引出 5.4.2二次蒸汽的再压缩 5.4.3冷凝水热量的利用 5.5蒸发设备 5.5.1蒸发器 5.5.2蒸发辅助设备 本章主要符号 习题 复习思考题 第6章　气体吸收 6.1概述 6.1.1吸收与传质 6.1.2物理吸收与化学吸收 6.1.3吸收与解吸 6.1.4溶剂的选择 6.2气液相平衡 6.2.1平衡溶解度图 6.2.2过程方向判断与过程推动力 6.3分子扩散 6.3.1分子扩散速率——费克定律 6.3.2分子扩散传质速率 6.3.3组分在气相中的分子扩散系数 6.3.4组分在液相中的分子扩散系数 6.4对流传质 6.4.1吸收过程中溶质气体由气相转移至液相的过程 6.4.2吸收机理模型 6.4.3对流传质速率 6.4.4总传质系数 6.5填料塔中低浓度气体吸收过程的计算 6.5.1填料塔简介 6.5.2低浓度气体吸收的特点 6.5.3物料衡算——操作线方程 6.5.4填料层高度的计算式 6.5.5传质单元高度的计算 6.5.6传质单元数的计算 6.5.7填料吸收塔的设计型计算 6.5.8填料吸收塔的操作型计算 6.5.9其他吸收流程 6.6气体解吸 6.6.1气体解吸的特点与常用的解吸方法 6.6.2逆流气体解吸塔的计算 6.7高浓度气体吸收 6.7.1高浓度气体吸收的特点 6.7.2高浓度气体吸收过程计算 本章主要符号 习题 复习思考题 第7章　液体蒸馏 7.1概述 7.1.1蒸馏原理与蒸馏操作 7.1.2闪蒸 7.2双组分物系的汽液平衡 7.2.1理想物系的汽液平衡 7.2.2非理想物系的汽液平衡 7.3双组分简单蒸馏 7.4双组分液体连续精馏 7.4.1精馏原理与过程分析 7.4.2基本型连续精馏塔的设计型计算 7.4.3基本型连续精馏塔的操作型计算 7.4.4其他类型的连续精馏 7.5双组分间歇精馏 7.5.1间歇精馏过程特点 7.5.2xＤ恒定的间歇精馏 7.5.3R恒定的间歇精馏 7.6特殊精馏 7.6.1萃取精馏 7.6.2共沸精馏 7.6.3反应精馏 7.6.4热泵精馏 7.6.5分子蒸馏 本章主要符号 习题 复习思考题 第8章　塔设备 8.1填料塔 8.1.1填料塔简介 8.1.2填料的种类与特性 8.1.3填料层内气液逆流的流体力学特性 8.1.4填料层内的气液传质 8.1.5填料塔的附属设备 8.2板式塔综述 8.2.1板式塔的气液流动类型 8.2.2几种主要板式塔型简介 8.3筛板塔 8.3.1筛板塔的结构 8.3.2筛板塔正常操作的气液流量范围 8.3.3筛板塔的设计 8.4浮阀塔 8.4.1浮阀塔的结构 8.4.2浮阀塔正常操作的气液流量范围 8.5塔板效率 8.5.1塔板效率的不同表示方法及其应用 8.5.2提高塔器操作传质效果须注意的问题 8.5.3总板效率的经验图线 本章主要符号 习题 复习思考题 第9章　液液萃取 9.1概述 9.1.1液液萃取原理 9.1.2工业萃取过程 9.1.3萃取过程的经济性 9.2液液相平衡原理 9.2.1三角形相图 9.2.2三角形相图在单级萃取中的应用 9.3萃取过程计算 9.3.1萃取级内过程的数学描述 9.3.2多级错流萃取 9.3.3多级逆流萃取 9.3.4连续接触逆流萃取 9.4萃取设备 9.4.1常用萃取设备 9.4.2萃取设备的选择 9.5萃取过程的新进展 9.5.1超临界流体萃取 9.5.2反胶束萃取 9.5.3双水相萃取 9.5.4络合萃取 本章主要符号 习题 第10章　固体干燥 10.1湿空气的性质和湿度图 10.1.1湿空气的性质 10.1.2湿空气的Ｉ-H图及其应用 10.2干燥过程的物料衡算和热量衡算 10.2.1物料衡算 10.2.2热量衡算 10.2.3干燥器出口空气状态的确定 10.2.4干燥器的热效率和干燥效率 10.3干燥速率和干燥时间 10.3.1物料中所含水分的性质 10.3.2干燥速率及其影响因素 10.3.3恒定干燥条件下干燥时间的计算 10.4干燥器 10.4.1干燥器的主要型式 10.4.2干燥器设计原则与举例 10.5气体的增湿与减湿 10.5.1增湿过程与减湿过程 10.5.2空气调湿器与水冷却塔 本章主要符号 习题 复习思考题 第11章　吸附 11.1概述 11.1.1吸附现象及其工业应用 11.1.2常用吸附剂 11.2吸附平衡 11.2.1吸附等温线 11.2.2单一气体(或蒸汽)的吸附平衡 11.2.3液相吸附平衡 11.3吸附机理和吸附速率 11.3.1吸附机理 11.3.2吸附速率 11.3.3吸附的传质速率方程 11.4吸附设备与吸附过程计算 11.4.1固定床吸附器与固定床吸附过程计算 11.4.2移动床吸附器与移动床吸附过程计算 本章主要符号 第12章　膜分离技术 12.1概述 12.1.1膜的概念 12.1.2膜分离技术发展简史 12.1.3各种膜分离过程简介 12.1.4膜分离设备 12.2反渗透 12.2.1反渗透过程 12.2.2反渗透过程的操作 12.2.3反渗透的应用 12.3超滤和微滤 12.3.1过程原理 12.3.2过程与操作 12.3.3应用 12.4电渗析 12.4.1电渗析原理 12.4.2离子交换膜及其性质 12.4.3电渗析设备与操作 12.4.4电渗析的应用 12.5其他膜过程 12.5.1气体分离膜 12.5.2渗透汽化 12.5.3液膜分离技术 本章主要符号 附录 1.单位换算 2.水的物理性质 3.水在不同温度下的黏度 4.干空气的物理性质(p=101.3kPa) 5.饱和水蒸气(以温度为准) 6.饱和水蒸气(以压强为准) 7.某些无机物水溶液的表面张力σ×103／(N/m) 8.某些有机液体的相对密度(液体密度与4℃水的密度之比) 9.有机液体的表面张力共线图 10.液体黏度共线图 11.液体的比热容 12.蒸发潜热(汽化 ) 13.气体黏度共线图(常压下用) 14. 101.3kPa压强下气体的比热容 15.某些液体的热导率 16.某些固体物质的黑度 17.某些固体材料的热导率 18.常用固体材料的密度和比热容 19.某些气体溶于水的亨利系数 20.某些二元物系的汽液平衡组成 21.管子规格 22. IS型离心泵性能表 23.管壳式热交换器系列标准(摘录) 24.标准筛目 专业词汇中英文对照 参考文献