化工计算手册 第3版PDF电子书下载

目录 1

第1章 物理和化学性质 1

1.1 摩尔气体常数 1

1.2 用经验关联式估算临界温度 1

1.3 用基团贡献法估算临界性质 2

1.4 REDLICH-KWONG状态方程 6

1.5 气体混合物的P-V-T性质 7

1.6 气体混合物的密度 11

1.7 液体密度的估算 11

1.8 理想气体热容的估算 12

1.9 实际气体的热容 16

1.10 液体的热容——普遍化关联式 18

1.11 理想气体的焓差 20

1.12 蒸发热的估算 20

1.13 蒸气压的预测 22

1.14 焓的估算——普遍化方法 25

1.15 与相变有关的熵 28

1.16 用热容计算绝对熵 29

1.17 等熵条件下的膨胀 30

1.18 逸度的计算 32

1.19 用SCATCHARD-HILDBRAND方程计算活度系数 34

1.20 活度系数关联式和液－液平衡数据 38

1.21 活度系数关联式和气－液平衡数据 39

1.22 汇聚压力气－液平衡K值 41

1.23 来自元素的生成热 56

1.24 标准反应热，标准自由能变化和平衡常数 58

1.25 由生成热计算标准反应热——水溶液 59

1.26 由燃烧热计算标准反应热 60

1.27 由燃烧热计算标准生成热 61

1.29 高温下液体粘度的估算 62

1.28 由溶解度数据计算吸收热 62

1.30 高压下非极性和极性气体的粘度 63

1.31 气体的热导率 65

1.32 液体的热导率 65

1.33 低压下二组分气体系统的扩散系数 67

1.34 纯液体表面张力的估算 68

参考文献 68

第2章 化学计量学 70

2.1 物料衡算——不涉及化学反应 70

2.2 物料衡算——涉及化学反应 71

2.3 物料衡算——不完全的组成或流率数据 72

2.4 关系元素在物料衡算计算中的应用 73

2.5 物料衡算——涉及化学反应和循环物流 74

2.6 物料衡算——涉及化学反应、循环物流和排放物流 75

2.7 能量衡算与物料衡算的应用 76

2.8 物料衡算——将循环物流和排放物流与反应选择性和转化率相联系 77

2.9 煤燃料在炉子中的燃烧 80

2.10 燃料油在炉子中的燃烧 82

2.11 天然气在炉子中的燃烧 83

3.1 理想溶液性质的气－液平衡常数 87

第3章 相平衡 87

3.2 纯液体的逸度 88

3.3 非理想气相混合物 89

3.4 非理想液相混合物 90

3.5 理想液相、非理想气相的K值 92

3.6 理想气相、非理想液相的K值 92

3.7 气－液平衡实验数据的热力学一致性 93

3.8 估算无限稀释活度系数 95

3.9 估算活度系数的Wilson方程模型参数 95

3.10 液相为理想时计算露点 97

3.11 气相为理想时计算泡点 98

3.12 气－液平衡的二元相图 99

3.13 多组分液－液平衡 101

3.14 等温闪蒸计算 102

参考文献 103

第4章 化学反应平衡 105

4.1 反应热 105

4.2 非常见化合物的生成热 107

4.3 反应的标准Gibbs自由能变化 108

4.4 平衡组成的估算 109

4.5 基于混合标准态的活度 110

4.6 温度和压力对平衡组成的影响 111

4.7 同时发生的已知化学反应的平衡组成 112

4.8 同时发生的未指明化学反应的平衡组成 114

4.9 非均相化学反应 115

4.10 计算反应转化率、选择性和产率 116

参考文献 117

第5章 反应动力学和反应器设计 118

5.1 由间歇反应器数据的积分分析确定速率表达式 118

5.2 由间歇反应器数据的微分分析确定速率表达式 119

5.3 求取绝热连续流动搅拌釜反应器的所需体积 121

5.4 计算等温活塞流反应器的大小 124

5.5 计算间歇反应器需要的反应时间 126

5.6 由连续流动搅拌釜反应器数据计算反应速率 129

5.7 催化剂的总表面积、活性表面积、孔隙率和平均孔径 133

5.8 搅拌釜反应器系统的大小确定和设计 135

5.9 由活塞流反应器数据确定反应速率表达式 138

5.10 反应－分离过程：最优循环选择方案和最小要求选择性 141

参考文献 144

6.2 流体的相对密度和粘度 145

第6章 流体和固体的流动 145

6.1 BERNOULLI原理和连续性方程 145

6.3 层流时管内的压力损失 146

6.4 确定管内压力损失 146

6.5 复杂串联管路的当量长度 152

6.6 水力半径和管内的液体速度 153

6.7 各种材料水管内的摩擦压头损失 153

6.8 管道的相对输送能力 155

6.9 压缩空气和气体管道内的流率和压力损失 155

6.10 液体流动过程中部分充满管道的计算 157

6.11 处理悬浮固体时管内的摩擦损失 158

6.12 确定蒸汽管路的压力损失 159

6.13 适合过程应用的汽水分离器的选择 163

6.14 蒸汽管路的孔板流量计选择 168

6.15 用于蒸汽设施的压力调节阀的选择 169

6.16 用于水管路的减压阀的选择 170

6.17 离心泵的相似律和类似律 172

6.18 离心泵选择中的相似律和类似律 172

6.19 离心泵选择中的比速度考虑 173

6.21 处理不含蒸气的液体时泵的总压头 176

6.20 选择离心泵的最佳操作速度 176

6.22 任何泵送系统泵的选择 179

6.23 泵和系统特性曲线的分析 186

6.24 热液体泵的净正吸入头 191

6.25 离心泵的最小安全流量 193

6.26 选择处理粘稠液体的离心泵 193

6.27 液体粘度对再生泵性能的影响 196

6.28 液体粘度对往复泵性能的影响 197

6.29 粘度和溶解气体对旋转泵的影响 197

6.30 选择强制和诱导排风机 199

6.31 从能力表选择电厂排风机 201

6.32 最经济风机控制的确定 203

6.33 高真空系统真空泵的选择 205

6.34 真空系统的泵送速度和管道尺寸 207

6.35 粒状物料提升机和输送机的选择 208

6.36 螺旋输送机的输入功率和输送量 211

参考文献 213

第7章 传热 214

7.1 确定辐射防护 214

7.2 黑表面盒内的辐射换热 215

7.3 阳光的热量对储罐的影响 219

7.4 未绝热表面到大气的热损失 221

7.5 绝热表面到大气的热损失 222

7.6 掩埋管线的热损失 223

7.7 非定态的热传导：冷却时间 223

7.8 非定态的热传导：温度 224

7.9 非定态的热传导：温度分布 224

7.10 带式冷却器的热传导 227

7.11 确定带式冷却器的尺寸 227

7.12 间歇加热：内蛇管，等温加热介质 228

7.13 间歇冷却：内蛇管，非等温冷却介质 229

7.14 间歇冷却：外换热器（逆流），非等温冷却介质 229

7.15 间歇冷却：外换热器（1-2多程），非等温冷却介质 230

7.16 搅拌容器内的传热 232

7.17 自然对流传热 233

7.18 管内流体流动的传热系数：强制对流，显热 234

7.19 蛇管内流动流体的传热系数 235

7.20 通过管束的流体流动的传热系数：强制对流，显热 236

7.21 换热器的平均温差 238

7.22 列管式换热器的总传热系数 241

7.23 逆流换热器的出口温度 244

7.24 1-2多程换热器的出口温度 245

7.25 垂直管的冷凝 247

7.26 水平管内的冷凝 250

7.27 水平管外的冷凝 254

7.28 存在不凝性气体时的冷凝 257

7.29 有上流蒸气冷凝器的最大蒸气速度 260

7.30 泡核沸腾传热 260

7.31 达到泡核沸腾的最小温差 262

7.32 釜式再沸器的最大热通量 263

7.33 用裸管的套管换热器 264

7.34 用纵向翅片管的套管换热器 265

7.35 低翅片管传热 267

7.36 翅片管束传热 270

7.37 空冷换热器 272

7.38 管内流动的压降：单相流体 275

7.39 管内流动的压降：两相流体 278

7.40 通过管束流动的压降：单相流体 280

7.41 通过管束流动的压降：两相流体 285

7.42 冷凝器－过冷器试验数据 288

7.43 换热器网络化 291

参考文献 294

第8章 精馏 296

8.1 平衡级的计算 296

8.2 精馏塔板选择和设计 303

8.3 塔效率 311

8.4 填料塔设计 313

8.5 间歇精馏 316

8.6 间歇塔设计 317

8.7 整个塔的选择和设计 322

9.1 多级逆流液－液萃取 327

第9章 萃取和沥取 327

9.2 多级逆流沥取 330

第10章 结晶 335

10.1 冷却产生无水盐固相 335

10.2 沸腾产生无水盐固相 336

10.3 冷却产生水合盐固相 336

10.4 沸腾产生水合盐固相 338

10.5 结晶分离苯和萘 339

10.6 已知晶体大小分布（CSD）的分析 341

10.7 淤浆样品的晶体大小分布 342

1O.8 加晶种结晶器产物的晶体大小分布 344

10.9 混合悬浮－混合产物排除结晶器的数据分析 345

10.10 产物筛分效率 347

参考文献 348

第11章 吸收和气提 349

11.1 填料塔的流体力学设计 349

11.2 填料塔的流体力学评价 353

11.3 用直平衡线和操作线确定吸收所需的填料高度 353

11.4 用直平衡线和操作线确定气提所需的填料高度 358

11.5 用平衡曲线和操作曲线确定吸收所需的填料高度 361

11.6 用模型系统的数据确定空气气提的传质单元高度（HTU） 365

11.7 存在实际瞬间不可逆化学反应时吸收所需的填料高度 366

第12章 液体搅拌 369

12.1 使搅拌器叶轮旋转所需的功率 369

12.2 设计混合二种液体的搅拌器 371

12.3 达到均匀混合所需的时间 375

12.4 搅拌槽内的传热 377

12.5 搅拌固体悬浮系统的放大 378

12.6 气体分散的搅拌器设计 380

12.7 涡轮搅拌器轴的设计 382

12.8 由搅拌器功率确定粘度 385

12.9 液体搅拌器的非几何相似放大 388

参考文献 394

第13章 粉碎 395

13.1 粉碎或磨碎物料的颗粒大小分布 395

13.2 由间歇球磨试验获得的破碎和选择函数 396

13.3 由进料数据预测产品颗粒大小分布 398

13.4 闭路研磨的物料衡算 399

13.6 作为功耗指数函数的研磨功率消耗 400

13.5 功耗指数计算 400

13.7 球磨机操作参数 401

13.8 研磨介质的最大尺寸 401

13.9 研磨机牵引功率 402

13.10 闭路研磨系统的水需求 402

参考文献 404

第14章 过滤 405

14.1 过滤计算基础 405

14.2 恒压过滤 406

14.3 离心泵过滤 410

14.4 滤饼洗涤 413

14.5 回转真空鼓过滤机 416

14.6 回转真空鼓过滤机的设计 419

14.7 颗粒床过滤机的压降和比沉积率 421

参考文献 424

第15章 大气污染控制 425

15.1 粒子沉降室的效率 425

15.2 旋风分离器的效率 427

15.3 确定静电沉降器的大小 428

15.4 文丘里洗涤操作的效率 429

15.5 袋滤器系统的选择 430

15.6 为有气味的蒸汽确定冷凝器大小 431

15.7 挥发性有机化合物吸附器所用吸附剂的数量 432

15.8 加力燃烧室的性能 433

15.9 气体清洁吸收器大小的初步确定 435

15.10 估计意外排放的危害距离 436

15.11 按未燃可燃性气体的着地浓度 436

参考文献 437

第16章 水污染控制 438

16.1 固体数据分析 438

16.3 氧在水中的饱和浓度 439

16.2 气体浓度单位的转换 439

16.4 由实验室数据确定生物化学需氧量（BOD） 440

16.5 理论需氧量（ThOD）的计算 440

16.6 BOD持续不变的质量负荷值的开发 441

16.7 粗筛中压头损失的构成 443

16.8 流率均化体积要求的确定和对BOD质量负荷值的影响 444

16.9 废水絮凝器的功率需求和搅拌面积 448

16.10 活性淤泥沉淀槽大小的确定 448

16.11 活性淤泥工艺中苯的气提 450

16.12 由未处理废水的化学沉淀估计淤泥体积 452

16.13 脱除磷酸盐用明矾剂量的确定 453

16.14 根据初级沉淀槽中磷酸盐和石灰的化学沉淀估计淤泥体积 454

16.15 反应势的确定 457

16.16 实测的生物体生成量和氧消耗量 458

16.17 生物体量和固体量的确定 459

16.18 预测厌氧反应器产生的甲烷 460

16.19 废水特性评价 461

16.20 用NRC方程确定滴流过滤器的大小 463

16.21 过滤介质尺寸的确定 464

16.22 去矿物质所需膜面积的确定 465

16.23 电渗析的面积和功率需求 466

16.24 活性炭吸附数据的分析 467

16.25 估计典型二次污水所需臭氧剂量 468

16.26 紫外线消毒系统的设计 470

16.27 污水组成的估计 471

16.28 设计组合的用于原生和废活性污泥的重力增稠器 473

16.29 带式压滤机设计 474

参考文献 476

17.1 确定接种某生物反应所需的实验室反应器的尺寸 477

17.2 估计生物反应器杀菌所需的保持时间 477

第17章 生物技术 477

17.3 确定杀菌器需要的容积 479

17.4 求取水中溶解氧的传质系数 480

17.5 对水中氧的扩散系数进行估计并评估其结果 480

17.6 计算喷射生化反应器的参数 481

17.7 确定用于蛋白质溶液微过滤的过滤器的尺寸 483

17.8 估计从肉汤中除去细菌的Westfalia分离器的能力 485

参考文献 486

第18章 费用工程 488

18.2 资本和年度费用的升降 490

18.1 利用放大因子估计装置资本费用 490

18.3 单元操作总投资 492

18.4 过程年度费用 495

18.5 净现值（NPW）分析 496

18.6 内部收益率（IRR）分析 498

18.7 当量均匀年度收益（EUAR）分析 499

18.8 评价投资备选方案 500

参考文献 501

第19章 其它化工计算 502

19.1 蒸汽Mollier图和蒸汽表的应用 502

19.2 蒸汽表数值的内插 504

19.3 等压蒸汽过程 506

19.4 等容蒸汽过程 508

19.5 等温蒸汽过程 509

19.6 等熵蒸汽过程 511

19.7 蒸汽的不可逆绝热膨胀 512

19.8 不可逆绝热蒸汽压缩 513

19.9 蒸汽和水的节流过程 515

19.10 湿度图的应用 516

19.11 冷却塔的排污和补充要求 518

19.12 水软化器选择和分析 519

19.13 水的完全去离子化 520

19.14 已知热负荷的冷却池容积 523

19.15 过程温度控制分析 524

19.16 过程控制的控制阀选择 525

19.17 控制阀的特性和可控范围 527

19.18 控制器选择中的气蚀、次临界和临界流动考虑 528

19.19 固体的间接干燥 530

19.20 固体的真空干燥 533

19.21 水的热力学和传递性质估算 534

19.22 评价容器吊耳的适用性 536