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第1篇 流体动力过程及装备 1

1　流体静力学过程 1

1.1　流体静力学基本原理 1

1.1.1 流体的基本概念 1

1.1.2　流体静力学基本方程 2

1.2　流体静力学原理的设备 4

1.2.1　静压压强测定 4

1.2.2　压强传递设备 5

1.2.3　液体密封装置 6

1.2.4　动压压强测定 6

参考文献 7

2　流体动力学过程 8

2.1　流体动力学基本原理 8

2.1.1　基本概念 8

2.1.2　流体动力学基本方程 9

2.1.3　湍流流动模式方程 11

2.1.4 流动相似原理及模型实验 12

2.2　应用流体动力学的设备 14

2.2.1　流体速度场的测量装备 14

2.2.2　流体速度场的显示装备 16

2.2.3　流体流量的测量装备 16

参考文献 18

3　液体输送过程 19

3.1　液体输送过程的基本原理 19

3.1.1　液体输送过程的构成 19

3.1.2 液体输送动力源的特点及主要性能指标 19

3.1.3　液体输送过程的流型及阻力 21

3.1.4　液体输送过程的基本原理 23

3.2　液体输送过程的基本设备 24

3.2.1 液体输送过程的动力设备 24

3.2.2　液体输送过程的管路及附件 42

参考文献 44

4　气体压缩与输送过程 46

4.1　气体压缩与输送基本原理 46

4.1.1 气体压缩与输送过程的构成 46

4.1.2 气体输送动力源的特点 46

4.1.3　气体压缩与输送过程的基本原理 47

4.2　气体输送过程的基本设备 48

4.2.1 气体压缩与输送动力设备 48

4.2.2　气体输送过程的管路及附件 59

参考文献 62

5　搅拌与混合过程 63

5.1　搅拌与混合的基本原理 63

5.1.1　搅拌混合的目的 63

5.1.2　搅拌槽内液体的流动特性 63

5.1.3 搅拌效果及影响因素 65

5.2　搅拌与混合过程的基本装备 66

5.2.1　搅拌装置 66

5.2.2　静态混合器 72

参考文献 76

第2篇　热量传递过程及装备 77

6　热量传递过程 77

6.1　传热过程的基本概念 77

6.2　热传导过程的基本原理 78

6.2.1　傅立叶定律 78

6.2.2　热导率 78

6.2.3　平壁的一维稳态导热 79

6.2.4 圆筒壁的一维稳态导热 81

6.2.5　通过球壳的导热 82

6.3　对流传热过程的基本原理 83

6.3.1　对流传热过程机理 83

6.3.2　牛顿冷却定律 83

6.3.3　影响对流传热的因素 84

6.3.4　流体无相变时对流传热系数关联式 85

6.3.5　自然对流传热 89

6.4　辐射传热过程的基本原理 89

6.4.1 物体的辐射能力与斯蒂芬-玻耳兹曼定律 89

6.4.2　物体表面间的辐射传热 90

参考文献 91

7　热量交换过程 92

7.1　热量交换过程的基本原理 92

7.1.1　基本传热方程式 92

7.1.2　热平衡方程式 92

7.1.3　传热平均温差 93

7.1.4　传热系数K 94

7.1.5　壁温的估算 96

7.1.6　传热效率与传热单元数 96

7.1.7　流体流动选择 98

7.2　热量交换过程的基本设备 99

7.2.1　换热器的分类 99

7.2.2　间壁式换热器 100

7.3　管壳式换热器的传热过程的强化 107

7.3.1　强化传热管的结构及特点 107

7.3.2　管内插入物的结构及特点 110

7.3.3　壳程管束支承结构改进 111

参考文献 115

8　有相变的热量交换过程 116

8.1 相变热量交换过程的基本原理 116

8.1.1　蒸汽冷凝换热过程 116

8.1.2　沸腾换热 118

8.2　相变的热量交换过程的基本设备 120

8.2.1　冷凝器 120

8.2.2　再沸器 122

8.2.3　热管换热器 123

8.2.4　废热锅炉 124

参考文献 126

9　蒸发过程 127

9.1　蒸发过程的基本原理 127

9.2　单效蒸发过程 128

9.2.1　物料与热量衡算方程 128

9.2.2　传热速率方程 129

9.2.3　蒸发器的生产能力与生产强度 131

9.3　多效蒸发过程 132

9.3.1　多效蒸发流程 132

9.3.2　多效蒸发设计计算 133

9.3.3　多效蒸发的计算 134

9.3.4　多效蒸发的经济性及效数限制 136

9.3.5　蒸发过程强化 137

9.4　蒸发过程设备 138

9.4.1　蒸发器类型与选型 138

9.4.2　蒸发的辅助设备 142

9.4.3　蒸发器的选型 142

9.4.4　蒸发器改进与发展 144

参考文献 144

第3篇 质量传递过程及装备 145

10　干燥过程 145

10.1　干燥过程的基本原理 145

10.1.1　干燥的目的 145

10.1.2　干燥过程采用的方法 145

10.1.3　物料内所含水分的种类 146

10.1.4　湿空气的性质 148

10.1.5　湿物料的性质 149

10.2　干燥过程的基本设备 150

10.2.1　干燥器的分类 150

10.2.2　固定床干燥器 150

10.2.3　移动床干燥器 150

10.2.4 自由降落床干燥器 151

10.2.5　流化床干燥器 151

10.2.6　流动气流干燥器 151

参考文献 153

11　蒸馏过程 154

11.1　蒸馏过程的基本原理 154

11.1.1 蒸馏的目的 154

11.1.2　蒸馏的分类 154

11.2　板式塔 160

11.2.1　板式塔的总体结构 160

11.2.2　塔板 160

11.3　填料塔 165

11.3.1　概述 165

11.3.2　填料 165

11.3.3　散堆填料 166

11.3.4　环形填料 166

11.3.5　鞍形填料 167

11.3.6　规整填料 168

11.4　塔设备的选型原则 169

11.4.1　板式塔的选型原则 169

11.4.2　填料塔的选型原则 169

参考文献 170

12　吸收与吸附过程 171

12.1　吸收过程的基本原理 171

12.1.1 吸收的目的 171

12.1.2　物理吸收与化学吸收 171

12.1.3　吸收剂的选择 171

12.1.4 吸收过程中的相平衡关系 172

12.1.5　不同类型的扩散与吸收 173

12.1.6　吸收速率 178

12.1.7　小结 179

12.2　吸收过程的基本装置 180

12.3　吸附过程的基本原理 180

12.3.1　概述 180

12.3.2　吸附理论 181

12.4　吸附过程的基本设备 184

12.4.1 概述 184

12.4.2　接触式吸附器 184

12.4.3　固定填充床吸附器 184

12.4.4　流动填充床吸附器 186

12.5　气体的增湿与减湿 186

12.5.1　概述 186

12.5.2　增湿与减湿的理论 186

12.5.3　增湿器与减湿器 188

参考文献 189

13　萃取过程 190

13.1　萃取过程的基本原理 190

13.1.1　萃取的目的 190

13.1.2　萃取操作原理 190

13.1.3　萃取剂的选择 193

13.2　萃取过程的基本设备 195

13.2.1　混合沉降器 195

13.2.2　无搅拌的萃取塔 199

13.2.3　往复搅拌的萃取塔 201

13.2.4　旋转搅拌的萃取塔 203

13.2.5　离心萃取机 205

13.2.6　其他萃取设备 209

参考文献 209

14　膜分离过程 210

14.1　膜分离过程基本原理 210

14.1.1　分离用膜 210

14.1.2　膜分离过程 210

14.1.3　膜分离的工艺流程 211

14.1.4　膜分离过程的强化方法 211

14.2 膜分离过程的基本装备 213

14.2.1　反渗透膜分离过程 213

14.2.2　渗析膜分离过程 214

14.2.3　电渗析膜分离过程 215

14.2.4　液膜分离过程 217

14.2.5　气体渗透分离过程 219

14.2.6　过滤膜分离过程 220

参考文献 224

15　离子交换过程 225

15.1　离子过程的基本原理 225

15.1.1　离子交换的目的 225

15.1.2　离子交换过程的基本原理 225

15.1.3 离子交换过程的基本操作 226

15.1.4　离子交换剂的种类 227

15.1.5　离子交换剂的选用 229

15.2　工业离子交换过程和设备 230

15.2.1　间歇槽式 230

15.2.2　固定床式 230

15.3　离子交换膜 233

15.3.1　离子交换膜的性能及其制备 233

15.3.2　离子交换膜分离过程和应用 234

15.4　离子交换过程在工业上的应用 235

15.4.1　水处理 235

15.4.2　食品工业 236

15.4.3　湿法冶金 237

参考文献 237

16 结晶过程 238

16.1 结晶过程的基本原理 238

16.1.1 结晶的目的 238

16.1.2 晶体的性质 238

16.1.3 晶核的生成和晶体的成长 239

16.1.4　溶解度与溶解度曲线 240

16.1.5　溶液的过饱和度 241

16.1.6　结晶操作的一些特点 242

16.2 结晶过程的主要设备 243

16.2.1　溶液结晶设备 243

16.2.2　熔融结晶设备 251

16.3　结晶设备小结 254

参考文献 254

第4篇　机械操作过程及装备 255

17　固体粉碎过程 255

17.1　粉碎机理 255

17.1.1　物料性质 255

17.1.2　破碎方式 256

17.1.3　破碎的功耗学说 257

17.2　粉碎设备 258

17.2.1　颚式破碎机 258

17.2.2　圆锥破碎机 260

17.2.3　锤式破碎机 260

17.2.4　球磨机 261

17.2.5　盘磨机 262

17.2.6　气流粉碎机 264

参考文献 265

18　机械分离过程 266

18.1 机械分离过程的基本原理 266

18.1.1　沉降基本原理 267

18.1.2　过滤基本原理 268

18.2　机械分离设备 270

18.2.1　重力沉降分离设备 270

18.2.2　过滤设备 272

18.2.3　离心分离设备 274

参考文献 276

19　粉体分级过程 277

19.1　分级机理 277

19.1.1　分级原理 277

19.1.2　筛分性能参数 278

19.1.3　流体分级性能参数 278

19.2　分级设备 279

19.2.1　筛分设备 279

19.2.2　气流分级设备 282

19.2.3　水力分级设备 284

参考文献 286

20　粉体混合过程 287

20.1　粉体混合机理 287

20.1.1　粉体混合机理 287

20.1.2　混合质量表示方法 287

20.2　粉体混合器的类型 289

20.2.1　双锥形混合器 290

20.2.2　V形混合器 291

20.2.3　螺旋式锥形混合机 291

20.2.4　无重力粒子混合机 292

20.2.5　三维运动混合机 293

20.2.6　空气混合机 294

20.2.7　连续混合机 294

20.2.8　捏合机 294

参考文献 296

21　粉体造粒过程 297

21.1　颗粒性质 297

21.1.1　粒度和粒度分布 297

21.1.2　颗粒密度表示法 298

21.1.3　颗粒的摩擦性能 298

21.1.4　造粒方法的分类及原理 299

21.1.5　造粒方法的选用 300

21.2　造粒设备 301

21.2.1　压块过程及设备 301

21.2.2　造球过程及设备 303

参考文献 307

第5篇　热力学过程及装备 308

22　热力学基本过程 308

22.1 热力学基本概念和基本定律 308

22.1.1　基本概念 308

22.1.2　热力学基本定律 309

22.2　理想气体的基本热力过程 310

22.3　蒸汽的热力过程 311

22.3.1　蒸汽热力性质表述 311

22.3.2　蒸汽的基本热力过程 313

参考文献 313

23　气体动力循环过程 314

23.1　燃气轮机装置循环的基本原理 314

23.1.1　前言 314

23.1.2　燃气轮机装置的应用及其基本工作过程 314

23.1.3　燃气轮机装置定压加热理想循环的性能 315

23.1.4　具有回热的燃气轮机装置 316

23.2　燃气轮机装置及主要设备 317

23.2.1　燃气轮机装置结构形式 317

23.2.2　压气机 318

23.2.3　燃烧室 318

23.2.4　透平 318

23.3　内燃机循环的基本原理 319

23.3.1　内燃机的工作过程 319

23.3.2 内燃机理想循环及其性能 320

23.4　内燃机的基本构造 321

参考文献 323

24　蒸汽动力循环过程 324

24.1 蒸汽动力循环装置工作过程与原理 324

24.1.1　卡诺循环 324

24.1.2 朗肯循环装置工作过程及性能 325

24.1.3　朗肯循环的改进 325

24.1.4 工业企业蒸汽动力系统 327

24.2　蒸汽动力循环系统装置与主要设备 328

24.2.1 常规电站热力系统装置 328

24.2.2　锅炉 328

24.2.3　汽轮机 329

24.2.4　凝汽设备 330

参考文献 330

25　制冷循环过程 331

25.1　制冷过程的热力学原理 331

25.1.1　概述 331

25.1.2　制冷的基本热力学原理及性能指标 331

25.2 常见制冷循环系统装置及主要设备 333

25.2.1　蒸气压缩式制冷 333

25.2.2　蒸汽吸收式制冷 340

25.2.3　蒸汽喷射式制冷 342

25.2.4　吸附式制冷 343

25.3　热泵的基本热力学原理及性能指标 343

25.4　热泵装置系统 344

参考文献 344

26　气体低温液化及分离过程 346

26.1　气体低温液化原理与系统 346

26.1.1　概述 346

26.1.2　气体液化的理论循环 346

26.1.3　气体液化循环的性能指标 347

26.1.4　节流液化循环 348

26.1.5　带膨胀机的液化循环 351

26.2 气体分离的原理与系统 353

26.2.1　气体分离方法概述 353

26.2.2　空气分离原理与系统 354

26.3　气体液化及分离装置的基本设备 356

参考文献 357

第6篇　化学反应过程及装备 358

27　化工反应过程 358

27.1　化工反应过程基本原理 358

27.1.1 概述 358

27.1.2　化学反应过程动力学 359

27.2　化工反应过程基本设备 362

27.2.1　概述 362

27.2.2　固定床反应器 362

27.2.3　流化床反应器 363

27.2.4　搅拌反应器 363

参考文献 370

28　生物反应过程 371

28.1 生物反应过程的基本原理 371

28.1.1　概述 371

28.1.2　生物反应过程的特点 371

28.1.3 生物反应过程及生物反应器的分类 372

28.2　酶反应器 374

28.2.1　搅拌釜反应器 374

28.2.2　固定床反应器 374

28.2.3　流化床反应器 374

28.2.4 连续搅拌釜——超滤膜反应器 374

28.2.5 中空纤维膜式反应器 375

28.2.6　螺旋卷绕膜反应器 375

28.2.7 F型反应器 375

28.3　微生物反应器 376

28.3.1　机械搅拌式发酵罐 376

28.3.2　自吸式发酵罐 377

28.3.3　气升式发酵罐 378

28.3.4　塔式发酵罐 378

28.3.5　液体喷射循环反应器 379

28.3.6　流态化反应器 380

28.3.7　固定床微生物反应器 380

28.3.8　动物细胞培养反应器 381

28.3.9　植物细胞培养反应器 381

参考文献 381

29　核反应过程 382

29.1　核反应过程基本原理 382

29.1.1　概述 382

29.1.2　链式反应 383

29.1.3　慢化剂和冷却剂 384

29.1.4　聚变反应 384

29.2　核反应动力装置 385

29.2.1　核电站的基本组成及工作过程 385

29.2.2　压水反应堆 387

29.2.3　蒸汽发生器 392

29.2.4　其他设备 393

30　环境治理过程 394

30.1　废水处理过程 394

30.1.1　概述 394

30.1.2　废水的分级处理 395

30.2　废水处理的主要设备 398

30.2.1　活性污泥法的设备 398

30.2.2　生物膜法的设备 399

30.3　废气处理过程 400

30.3.1　概述 400

30.3.2　废气处理主要设备 401

30.4　固体废弃物处理过程 405

30.4.1 概述 405

30.4.2 固体废弃物主要处理和处置方法 405

参考文献 407