化学工程基础PDF电子书下载

绪论 1

0.1本课程的内容和任务 1

0.2本课程的思想方法和几个基本概念 2

0.3单位与单位换算 3

0.3.1国际单位制（SI单位制） 3

0.3.2工程单位制与英制单位 3

0.3.3物理量的单位换算 4

0.4因次与经验公式的换算 4

0.4.1因次与因次式 4

0.4.2经验公式的换算 5

习题 6

第1章 流体流动 7

1.1流体静力学 7

1.1.1流体密度与比容 7

1.1.2流体静压强 8

1.1.3流体静力学基本方程式及其应用 9

1.2流体在管道内的流动 15

1.2.1流量与流速 15

1.2.2稳定流动的连续性方程式 17

1.2.3流动系统中的能量关系——柏努利方程式 18

1.3流体在管内流动时的摩擦阻力和能量消耗 25

1.3.1牛顿粘性定律与流体的粘度 25

1.3.2流动类型与雷诺准数 28

1.3.3对流型的形象理解 30

1.3.4流体在圆形管内流动时的摩擦阻力 31

1.3.5非圆形管内的流体摩擦阻力 35

1.3.6管路局部阻力 37

1.4管路系统的计算 40

1.4.1管路系统中的总流动阻力 40

1.4.2管路系统的计算 40

1.5流量的测量 47

1.5.1测速管 47

1.5.2孔板流量计 49

1.5.3文丘里流量计 53

1.5.4转子流量计 53

习题 54

第2章 流体输送机械 57

2.1概述 57

2.1.1流体输送机械的功能 57

2.1.2压头和风头的概念 58

2.2离心泵 59

2.2.1离心泵的工作原理和主要部件 59

2.2.2离心泵的性能参数与特性曲线 61

2.2.3离心泵的气蚀现象与安装高度 66

2.2.4离心泵的工作点与流量调节 69

2.2.5离心泵的类型与选用 72

2.3其他类型化工用泵 75

2.3.1往复泵 75

2.3.2旋转泵 77

2.3.3旋涡泵 79

2.4气体输送机械 79

2.4.1离心式通风机 80

2.4.2离心式鼓风机和压缩机 82

2.4.3旋转鼓风机和压缩机 83

2.4.4往复压缩机 84

2.4.5真空喷射泵 89

习题 90

第3章 沉降与过滤 92

3.1概述 92

3.2沉降过程 92

3.2.1重力沉降 92

3.2.2离心沉降 98

3.3过滤 103

3.3.1过滤操作原理 103

3.3.2过滤基本方程式 105

3.3.3恒压过滤 107

3.3.4过滤常数的测定 108

3.3.5过滤设备 108

3.3.6滤饼的洗涤 111

3.3.7过滤机的生产能力 112

习题 114

第4章传热 116

4.1概述 116

4.2热传导 117

4.2.1热传导与傅立叶定律 117

4.2.2导热系数 118

4.2.3热传导的计算 118

4.3对流传热 122

4.3.1对流传热与牛顿冷却定律 122

4.3.2对流传热系数 122

4.4辐射传热 132

4.4.1热辐射与克希霍夫定律 132

4.4.2两固体间的辐射传热 134

4.5传热过程的计算 136

4.5.1热量衡算 136

4.5.2总传热速率方程 137

4.5.3总传热系数 138

4.5.4传热平均温度差 140

4.5.5总传热速率方程应用举例 143

4.6换热器 145

4.6.1间壁式换热器 145

4.6.2列管式换热器的设计和选用 149

习题 152

第5章 蒸发 155

5.1概述 155

5.1.1蒸发及其技术特点 155

5.1.2蒸发操作的分类 156

5.2蒸发流程及计算 157

5.2.1单效蒸发 157

5.2.2多效蒸发 165

5.3蒸发设备及选用 170

5.3.1蒸发设备 170

5.3.2蒸发器的选择 175

5.3.3蒸发器的工艺设计及主要结构尺寸 176

5.3.4蒸发装置的附属设备 180

习题 183

第6章 蒸馏 185

6.1概述 185

6.2两组分溶液的汽液平衡 185

6.2.1平衡物系的自由度 185

6.2.2汽液平衡关联式 186

6.2.3两组分理想溶液的汽液平衡相图 189

6.2.4非理想溶液的汽液平衡要点 190

6.3蒸馏方式 191

6.3.1平衡蒸馏与简单蒸馏 191

6.3.2精馏 191

6.4两组分连续精馏的计算 193

6.4.1理论板及恒摩尔流假定 193

6.4.2全塔物料衡算 193

6.4.3精馏段物料衡算及其操作线方程 194

6.4.4提馏段物料衡算及其操作线方程 195

6.4.5进料热状态的影响 196

6.4.6理论塔板数的计算 199

6.4.7回流比的选择 202

6.4.8理论板数的简捷算法 204

6.4.9板效率与实际板数 205

6.4.10塔高与塔径 207

6.4.11精馏装置的热量衡算 207

6.5间歇精馏 208

6.5.1间歇精馏两种典型的操作方式 209

6.5.2间歇精馏的特点 209

6.6恒沸精馏和萃取精馏 209

6.6.1恒沸精馏 209

6.6.2萃取蒸馏 210

6.7板式塔 211

6.7.1塔板结构与气液接触状态 211

6.7.2不正常操作现象与操作负荷性能图 212

6.7.3板式塔简要计算 214

习题 218

第7章 吸收 221

7.1概述 221

7.1.1有关气体吸收的几个概念 221

7.1.2吸收操作的分类 222

7.1.3吸收剂的选择 222

7.2气液相平衡 223

7.2.1气体在液体中的溶解度 223

7.2.2亨利定律 224

7.2.3相平衡与吸收过程的关系 226

7.3传质机理与吸收速率 227

7.3.1分子扩散和费克定律 227

7.3.2吸收速率方程 227

7.3.3吸收中的双膜理论 228

7.3.4传质速率方程 229

7.4吸收塔的计算 230

7.4.1吸收塔的物料衡算 231

7.4.2吸收剂用量的确定 232

7.4.3塔径的计算 233

7.4.4低浓度气体吸收过程填料层高度的计算 234

7.4.5理论塔板数的计算 242

7.5解吸塔的计算 242

7.6吸收过程的实验研究与操作 243

7.6.1吸收系数的测定与经验公式 244

7.6.2吸收操作概要 245

7.7填料塔 246

7.7.1填料塔的结构与操作 246

7.7.2常用填料的种类和特性 246

7.7.3气液两相逆流通过填料层的流动状况 248

7.7.4填料塔直径的计算 250

7.7.5填料塔的主要附件 252

习题 254

第8章 液-液萃取 256

8.1概述 256

8.2液-液萃取过程 257

8.2.1萃取操作的基本原理 257

8.2.2液-液相平衡关系 257

8.3萃取过程的计算 265

8.3.1单级萃取过程的计算 265

8.3.2多级错流萃取过程的计算 268

8.3.3多级逆流萃取的计算 271

8.3.4完全不互溶物系萃取过程的计算 274

8.4液-液萃取设备 277

8.4.1混合澄清器 277

8.4.2萃取塔 278

8.4.3离心式萃取器 281

8.4.4萃取设备的选择 282

习题 282

第9章 干燥 285

9.1概述 285

9.1.1固体物料去湿方法 285

9.1.2干燥过程 285

9.1.3对流干燥 285

9.2干燥过程的基本原理 286

9.2.1湿空气的性质 286

9.2.2湿空气的H-I图（湿焓图） 290

9.2.3湿空气H-I图的应用 292

9.3干燥过程的物料衡算和热量衡算 293

9.3.1干燥过程原理流程与空气干燥器的操作过程 293

9.3.2干燥过程的物料衡算和热量衡算 293

9.4干燥速度和干燥时间 299

9.4.1固体物料的干燥机理 299

9.4.2干燥速度 299

9.4.3干燥时间的计算 301

9.5干燥器 303

9.5.1厢式干燥器 303

9.5.2带式干燥器 304

9.5.3气流干燥器 304

9.5.4喷雾干燥器 305

9.5.5流化床干燥器（沸腾床干燥器） 306

习题 306

第10章 化学反应工程学概要 308

10.1概述 308

10.1.1化学反应器的作用 308

10.1.2化学反应工程学的研究领域和方法 308

10.2基本反应器 309

10.2.1化学反应器的类型 309

10.2.2几种典型的基本反应器 310

10.3反应器的流动模型 313

10.3.1全混流模型 313

10.3.2平推流模型 313

10.3.3多釜串联流动模型 314

10.3.4轴向扩散流动模型 314

10.4均相反应器的计算 315

10.4.1间歇操作的搅拌反应器 315

10.4.2连续操作的管式反应器 318

10.4.3连续操作的搅拌釜 319

10.4.4多釜串联搅拌釜 320

10.4.5均相反应器的优化 324

10.5停留时间分布和流动模型 326

10.5.1物料返混与停留时间分布 326

10.5.2停留时间分布的实验测定方法 330

10.5.3理想反应器中的停留时间分布 334

10.5.4停留时间分布在均相非理想反应器中的运用 337

10.6扩散模型 339

10.6.1模型形态 339

10.6.2柏克莱准数与扩散模型参数 341

10.7气固相催化反应器 343

10.7.1固定床催化反应器 343

10.7.2流化床催化反应器 353

习题 355

附录 358

一、常用单位的换算 358

二、某些气体的重要物理性质 360

三、某些液体的重要物理性质 361

四、某些固体的重要物理性质 362

五、干空气的物理性质（101.33×103Pa） 362

六、水的物理性质 363

七、水在不同温度下的饱和蒸汽压与粘度（-20～1100℃） 364

八、饱和水蒸气表（按温度顺序排） 367

九、饱和水蒸气表（按kPa顺序排） 368

十、某些液体的导热系数（如附图1所示） 369

十一、某些气体和蒸汽的导热系数 370

十二、某些固体材料的导热系数 372

十三、液体的粘度和密度 372

十四、101.33kPa下气体的粘度 377

十五、液体的比热容 379

十六、101.33kPa下气体的比热容 380

十七、汽化热 381

十八、液体的表面张力 383

十九、壁面污垢热阻（污垢系数）（m2.K/W） 385

二十、管壳式换热器总传热系数K0的推荐值 386

二十一、管子规格 387

二十二、泵规格（摘录） 388

二十三、472-11型离心通风机规格（摘录） 391

二十四、列管式换热器系列标准（摘录） 392

参考答案 394

主要参考文献 398