《化学工程基础全程导学与习题详解》

978-7-122-07875-9

化学工业出版社

2010年5月

李德华

《化学工程基础实验》

978-7-122-03394-9

化学工业出版社

2008年9月

李德华

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4

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7

一、化工过程简介7

二、化工单元操作8

三、常用基本概念9

第四节化工过程开发简介10

一、化工过程开发的基本要求10

二、化学实验与化工生产过程的联系与区别10

三、化工过程开发步骤11

四、化工过程开发最优化概念13

第五节化工数据14

一、化工数据的分类14

二、单位与单位制15

三、单位换算15

第二章流体流动过程16

第一节概述16

第二节流体静力学基本方程式16

一、流体的热力学属性16

二、流体静力学基本方程式18

三、流体静力学基本方程式的讨论19

四、流体静力学基本方程式的应用19

第三节流体流动的基本方程式21

一、流体的流动属性21

二、流体的运动状态22

三、连续性方程式23

四、伯努利方程式23

第四节管内流体流动现象27

一、牛顿黏性定律与流体的黏度27

二、流体流动的内部结构28

第五节管内流体流动的阻力31

一、流体在直管中的流动阻力31

二、流体在非圆形管内的流动阻力33

三、局部阻力34

第六节管路计算35

一、简单管路35

二、复杂管路37

第七节流量的测量40

一、孔板流量计40

二、文丘里流量计42

三、测速管42

四、转子流量计43

第八节流体输送机械44

一、离心泵44

二、其他类型的化工用泵52

三、泵的选择55

四、气体输送机械55

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73

一、对流传热分析73

二、壁面和流体间的对流传热速率73

三、管内湍流流动的传热膜系数75

四、管外湍流流动的传热膜系数77

五、大空间内自然对流的传热膜系数78

第四节辐射传热79

一、基本概念79

二、斯特藩玻耳兹曼定律79

三、克希霍夫定律80

四、两固体间的相互辐射81

五、设备热损失的计算82

第五节传热计算83

一、换热器的热负荷计算84

二、传热平均温度差的计算84

三、总传热系数92

四、效率——传热单元数法96

第六节热交换器98

一、间壁式换热器的类型98

二、板式换热器100

三、换热器发展概况101

第七节传热过程的强化103

一、换热器热交换过程的强化103

二、强化技术及能耗研究104

第八节管壳式换热器的设计与选用105

一、确定设计方案的基本原则105

二、设计内容105

三、管壳式换热器的选用105

习题106

第四章蒸发109

第一节概述109

一、蒸发操作及特点109

二、蒸发操作的经济性及多效蒸发流程110

第二节蒸发过程计算112

一、蒸发过程的传热系数112

二、浓缩热和溶液的焓浓图112

三、溶液的沸点和传热温度差损失112

第三节单效蒸发计算114

一、水分蒸发量115

二、加热蒸汽消耗量115

三、蒸发器的传热面积116

第四节多效蒸发计算117

第五节蒸发器的类型与选择121

一、蒸发器的类型121

二、蒸发器的性能比较与选型126

三、蒸发器的改进与研究126

习题127

第五章吸收128

第一节概述128

一、吸收在化工生产中的应用128

二、吸收剂的选择128

三、吸收设备与吸收操作129

第二节吸收过程的相平衡关系129

一、气体在液体中的溶解度129

二、亨利定律130

三、相平衡关系在吸收过程中的应用132

第三节吸收过程机理133

一、物质在单相中的扩散134

二、双膜理论135

第四节传质速率方程136

一、气相传质速率方程137

二、液相传质速率方程137

三、总传质速率方程137

四、总传质系数与膜传质系数的关系138

第五节填料吸收塔计算141

一、物料衡算与操作线方程141

二、吸收剂用量的确定143

三、填料塔塔径的计算145

四、填料层高度的计算145

第六节填料塔148

一、填料塔的构造和填料148

二、填料塔的流体力学特性150

三、填料塔的附件152

习题156

第六章精馏158

第一节概述158

第二节双组分溶液的气液相平衡158

一、双组分溶液的气液相平衡159

二、相对挥发度161

第三节简单蒸馏和平衡蒸馏163

一、简单蒸馏163

二、平衡蒸馏163

第四节精馏基本原理164

第五节双组分连续精馏塔的计算165

一、全塔物料衡算166

二、精馏段物料衡算和精馏段操作线方程167

三、提馏段物料衡算和提馏段操作线方程167

四、加料板的物料衡算与热量衡算168

五、理论塔板数的计算172

六、塔板效率与实际塔板数180

七、塔高、塔径及板压降的计算181

第六节间歇精馏183

一、馏出液浓度维持恒定的操作183

二、回流比维持恒定的操作184

第七节特殊精馏184

一、恒沸精馏184

二、萃取精馏185

第八节精馏塔及其选择186

一、有溢流装置的板式塔187

二、无溢流装置的板式塔189

三、新型塔板189

四、精馏装置的选择191

习题191

第七章萃取194

第一节概述194

一、液液萃取简介194

二、萃取过程的适用性与经济性195

三、萃取技术在工业上的应用195

四、萃取剂的选择与发展196

五、萃取基本流程196

第二节三元体系的液液平衡关系197

一、三角形坐标197

二、杠杆规则198

三、三角形相图199

第三节萃取过程的计算202

一、单级萃取的计算202

二、多级错流萃取的计算203

三、多级逆流萃取的计算205

第四节液液萃取设备及其选择208

一、混合澄清萃取器209

二、离心式萃取设备210

三、塔式萃取设备210

四、液液萃取设备的选择213

习题213

第八章新型分离技术215

第一节膜分离技术215

一、膜分离技术的发展215

二、膜及膜分离技术的定义和分类216

三、膜过滤的基本概念217

四、膜过滤的基本理论218

五、膜组件的结构及其特点219

六、超滤和反渗透的应用221

第二节超临界流体萃取221

一、超临界流体的性质222

二、超临界流体萃取过程223

三、国产超临界二氧化碳萃取装置生产工艺224

四、超临界流体萃取的应用225

第九章干燥227

第一节概述227

一、干燥过程的目的和应用227

二、干燥过程的分类227

三、对流干燥的特点及流程228

第二节湿空气的性质和湿度图229

一、湿空气的性质229

二、空气的湿度图234

三、湿度图的用法235

第三节干燥过程的物料衡算和热量衡算236

一、物料衡算236

二、热量衡算238

三、干燥器出口空气状态的确定239

四、干燥器的热效率和干燥效率240

第四节干燥速率和干燥时间241

一、物料与水分的结合状态241

二、干燥速率及其影响因素242

三、恒定干燥条件下的干燥时间计算244

第五节干燥器及其选择246

一、对干燥器的要求246

二、干燥器的分类246

三、工业常用的对流干燥器247

四、干燥器的选型250

习题250

第十章化学反应工程学——反应器基本原理252

第一节概述252

一、化学反应工程学的基本任务和研究方法252

二、化学反应过程和化学反应器的分类253

三、理想均相反应器259

第二节物料在反应器内的流动模型260

一、理想流动模型261

二、非理想流动模型263

第三节理想均相反应器计算263

一、基本原理263

二、间歇反应器264

三、活塞流反应器266

四、全混流反应器271

五、多级全混流反应器272

第四节反应器型式和操作方法的评比与选择276

一、反应器生产能力的比较276

二、反应产物收率的比较277

第五节非理想流动280

一、实际反应器对理想类型的偏离280

二、停留时间分布的表示方法280

三、停留时间分布的实验测定281

四、停留时间分布的数字特征282

五、理想反应器中的停留时间分布284

六、非理想反应器中的停留时间分布286

七、停留时间分布曲线的应用289

第六节气固相催化反应器291

一、气固催化反应过程292

二、气固催化反应动力学292

三、固定床催化反应器简介295

四、流化床反应器简介296

习题298

附录301

一、物理量的单位、量纲与换算301

二、水的重要物理性质302

三、水在不同温度下的黏度（0～100℃）303

四、饱和水蒸气性质（以温度为准）304

五、饱和水蒸气的性质（以压强为准）305

六、管子规格306

七、泵规格307

八、物质的热导率309

九、列管式换热器总传热系数K的范围310

十、某些气体溶于水时的亨利系数311

十一、物质的扩散系数312

十二、某些二元物系气液平衡组成312

参考文献314

刘俊之

汲永臻

张辉

洪雅姝