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第一章 化学工业与化学工程 1

第一节 化学工业概述 1

一、化学工业的重要性及其发展 1

二、化学工业的分类及其特点 1

三、化工产品的市场及其前景 3

第二节 化学工程的发展趋势 3

一、化学工程的兴起与发展 4

二、化学工程的前沿研究领域 5

第三节 化工过程与单元操作 6

一、化工过程简介 6

二、化工单元操作 7

第四节 化工过程开发简介 7

一、化工过程开发的基本要求 7

二、化学实验与化工生产过程的联系与区别 8

三、化工过程开发步骤 9

四、化工过程开发最优化概念 11

第五节 化工数据 12

一、化工数据的分类 12

二、单位与单位制 12

三、单位换算 13

第二章 流体流动过程 14

第一节 概述 14

第二节 流体静力学基本方程式 14

一、流体的热力学属性 14

二、流体静力学基本方程式 16

三、流体静力学基本方程式的讨论 17

四、流体静力学基本方程式的应用 17

第三节 流体流动的基本方程式 19

一、流体的流动属性 19

二、流体的运动状态 20

三、连续性方程式 20

四、伯努利方程式 21

第四节 管内流体流动现象 24

一、牛顿粘性定律与流体的粘度 24

二、流体流动的内部结构 25

第五节 管内流体流动的阻力 28

一、流体在直管中的流动阻力 28

二、流体在非圆形管内的流动阻力 31

三、局部阻力 32

第六节 管路计算 计算机在管路计算中的应用 33

一、简单管路 33

二、复杂管路 37

第七节 流量的测量 40

一、孔板流量计 41

二、文丘里流量计 43

三、测速管 43

四、转子流量计 44

第八节 流体输送机械 45

一、离心泵 45

二、其他类型的化工用泵 53

三、泵的选择 55

四、气体输送机械 56

习题 61

第三章 传热 65

第一节 概述 65

一、热量传递的三种基本方式 65

二、传热过程在化工生产中的应用 66

三、传热学与热力学的关系 66

第二节 热传导 66

一、热传导方程 67

二、传导传热计算 68

第三节 对流传热 75

一、对流传热分析 75

二、壁面和流体间的对流传热速率 76

三、管内湍流流动的传热膜系数 77

四、管外湍流流动的传热膜系数 79

五、大空间内自然对流的传热膜系数 80

第四节 传热计算 81

一、换热器的热负荷计算 81

二、传热平均温度差的计算 82

三、总传热系数 89

四、效率——传热单元数法 93

第五节 热交换器 97

一、间壁式换热器的类型 97

二、板式换热器 99

三、换热器发展概况 100

第六节 传热过程的强化 101

第七节 管壳式换热器的设计与选用 103

一、确定设计方案的基本原则 103

二、设计内容 104

三、管壳式换热器的选用 104

第四章 吸收 107

第一节 概述 107

一、吸收在化工生产中的应用 107

二、吸收剂的选择 107

三、吸收设备与吸收操作 107

第二节 吸收过程的相平衡关系 108

一、气体在液体中的溶解度 108

二、亨利定律 108

第三节 吸收过程机理 111

一、物质在单相中的扩散 111

二、双膜理论 112

第四节 吸收速率方程 113

一、气膜吸收速率方程 114

二、液膜吸收速率方程 114

三、总吸收速率方程 115

四、总传质系数与膜传质系数的关系 115

第五节 填料吸收塔计算 118

一、物料衡算、操作线方程 118

二、吸收剂用量的确定 119

三、填料塔塔径的计算 120

四、填料层高度的计算 120

第六节 填料塔 124

一、填料塔的构造和填料 124

二、填料塔的流体力学特性 126

三、填料塔的附件 128

习题 131

第五章 精馏 133

第一节 概述 133

第二节 精馏的基本原理 133

一、双组分溶液的气液相平衡 134

二、相对挥发度 136

三、精馏原理 138

第三节 双组分连续精馏塔的计算 139

一、全塔物料衡算 139

二、精馏段物料衡算和精馏段操作线方程 140

三、提馏段物料衡算和提馏段操作线方程 140

四、加料板的物料衡算与热量衡算 141

五、理论塔板数的计算 145

六、塔板效率与实际塔板数 152

七、塔高、塔径及板压降的计算 153

第四节 间歇精馏 155

一、馏出液浓度维持恒定的操作 155

二、回流比维持恒定的操作 156

第五节 特殊精馏 156

一、恒沸精馏 157

二、萃取精馏 157

第六节 精馏塔及其选择 158

一、有溢流装置的板式塔 158

二、无溢流装置的板式塔 161

三、新型塔板 161

四、精馏装置的选择 163

习题 164

第六章 萃取 166

第一节 概述 166

一、液-液萃取简介 166

二、萃取过程的适用性与经济性 166

三、萃取技术在工业上的应用 167

四、萃取剂的选择与发展 167

五、萃取基本流程 167

第二节 三元体系的液-液平衡关系 169

一、三角形坐标 169

二、杠杆规则 170

三、三角形相图 171

第三节 萃取过程的计算 173

一、单级萃取的计算 173

二、多级错流萃取的计算 174

三、多级逆流萃取的计算 175

第四节 液-液萃取设备及其选择 179

一、混合-澄清萃取器 179

二、离心式萃取设备 180

三、塔式萃取设备 181

四、液-液萃取设备的选择 184

习题 184

第七章 新型分离技术 186

第一节 膜分离技术 186

一、膜分离技术的发展 186

二、膜及膜分离技术的定义和分类 186

三、膜过滤的基本概念 188

四、膜过滤的基本理论 189

五、膜组件的结构及其特点 190

六、超滤和反渗透的应用 192

第二节 超临界流体萃取 192

一、超临界流体的性质 192

二、超临界流体萃取过程 193

三、超临界流体萃取的应用 194

第八章 化学反应工程学——反应器基本原理 196

第一节 概述 196

一、化学反应工程学的基本任务和研究方法 196

二、化学反应过程和化学反应器的分类 196

三、理想均相反应器 202

第二节 物料在反应器内的流动模型 203

一、理想流动模型 204

二、非理想流动模型 206

第三节 理想均相反应器计算 206

一、基本原理 206

二、间歇反应器 207

三、活塞流反应器 209

四、全混流反应器 214

五、多级全混流反应器 216

第四节 非理想流动 219

一、实际反应器对理想类型的偏离 219

二、停留时间分布的表示方法 219

三、停留时间分布的实验测定 220

四、停留时间分布的数字特征 222

五、理想反应器中的停留时间分布 223

六、非理想反应器中的停留时间分布 225

七、停留时间分布曲线的应用 228

第五节 气-固相催化反应器 231

一、气-固催化反应过程 231

二、气-固催化反应动力学 232

三、固定床催化反应器简介 234

四、流化床反应器简介 235

习题 236

附录 239

一、物理量的单位、量纲与换算 239

二、水的重要物理性质 240

三、水在不同温度下的粘度(0℃～100℃) 241

四、饱和水蒸气性质(以温度为准) 242

五、饱和水蒸气的性质(以压强为准) 243

六、低压流体输送用焊接钢管规格 244

七、泵规格 245

八、物质的热导率 248

九、几种气体溶于水时的亨利系数 249

十、物质的扩散系数 249

主要参考文献 251