化工基础（第五版）（张振坤）

1.经典教材——本书为教材第五版，是市面上的化工培训行业，中高级院校的经典用书。

2.作者专业——作者长期从事化工专业的教学与研究工作、化工培训工作，编写的教材能满足化工中级工、化工院校读者的切实要求。

3.修订提高——本次修订在每章都增加了“学习目标”、“能力目标”、“本章小结”，学习使用的针对性更高。

 

 

本书是“化工工人中级技术培训教材”中的一本。全书共分十二章，介绍了化工单元操作的基本原理和计算。包括绪论、流体输送、流体输送机械、非均相混合物的分离、传热、溶液的蒸发、结晶、溶液的蒸馏、吸收、液液萃取、干燥、冷冻及新型传质分离方法简介等。

本书力求深入浅出，简明扼要，概念准确，表述清晰，图文并茂。

本书可作为化工及相关企业中级技术工人的培训教材，也可作为非化工专业人员及管理干部的自学参考书。

 

绪论1

一、化工过程及单元操作1

二、本课程的地位和任务2

三、单位制及单位换算2

四、单元操作中的基本规律4

本章小结7

思考题与习题7

第一章流体输送8

第一节概述8

第二节流体静力学9

一、流体的主要物理量9

二、流体静力学基本方程式13

第三节流体动力学19

一、基本概念19

二、稳定流动的连续方程21

三、伯努利方程式22

第四节流体阻力30

一、流体的黏度30

二、流体的流动形态与雷诺数31

三、流体阻力计算33

第五节流体输送管路布置38

一、管子的类型39

二、管件、阀以及管路的连接方式41

三、管路布置及安装原则45

第六节流量的测量47

一、孔板流量计47

二、文丘里流量计47

三、转子流量计48

本章小结49

思考题与习题49

第二章流体输送机械58

第一节概述58

第二节离心泵58

一、离心泵工作原理59

二、离心泵的主要部件60

三、离心泵的主要性能和特性曲线61

四、离心泵的安装高度65

五、离心泵的分类和型号67

六、离心泵的安装和操作72

第三节往复泵73

一、往复泵的工作原理73

二、往复泵的主要性能76

三、往复泵的使用与维护78

第四节其他类型泵及各类泵的比较79

一、计量泵79

二、齿轮泵79

三、螺杆泵80

四、屏蔽泵80

五、液下泵81

六、旋涡泵81

七、流体作用泵82

八、各类泵的比较82

第五节往复式压缩机84

一、往复式压缩机的结构和主要部件84

二、往复式压缩机的主要性能86

三、实际压缩循环88

四、多级压缩89

五、往复式压缩机的分类和型号90

六、往复式压缩机的正常操作91

第六节离心式压缩机92

一、离心式压缩机工作原理和结构92

二、离心式压缩机的操作93

第七节各类风机简介94

一、鼓风机94

二、通风机95

第八节真空泵96

一、往复式真空泵97

二、液环式真空泵97

三、旋片式真空泵98

四、喷射式真空泵99

本章小结100

思考题与习题100

第三章非均相混合物的分离103

第一节概述103

第二节重力沉降104

一、重力作用下的沉降速度104

二、降尘室108

三、沉降器109

第三节过滤110

一、悬浮液的过滤110

二、过滤机的构造与操作114

第四节离心分离119

一、离心作用下的沉降速度119

二、离心分离设备121

第五节其他气体净制过程及设备128

一、惯性分离器128

二、袋滤器129

三、静电除尘器130

四、文丘里除尘器131

第六节固体流态化131

一、基本概念132

二、流化床的不正常现象134

三、流化床的操作范围135

第七节气力输送136

本章小结140

思考题与习题140

第四章传热143

第一节概述143

第二节传热的基本方式144

一、热传导144

二、对流144

三、辐射144

四、间壁式换热器中的传热过程144

第三节热传导146

一、导热基本定律146

二、多层平壁的导热148

三、圆筒壁的导热149

第四节对流传热151

一、对流传热方程式151

二、给热系数的经验公式152

第五节辐射传热154

一、辐射传热的基本概念155

二、物体的辐射能力156

三、两物体间的相互辐射157

四、设备热损失的计算157

第六节传热计算158

一、换热器的热负荷计算158

二、载热体的用量及其终温的计算161

三、平均传热温差的计算162

四、传热系数的计算和讨论167

五、传热面积计算171

第七节强化传热的途径与热绝缘方法173

一、强化传热的途径173

二、管路和设备的热绝缘方法175

第八节换热设备176

一、换热器的分类176

二、列管式换热器177

三、其他换热器182

第九节加热方法和载热体193

一、加热方法和加热剂193

二、常用冷却剂196

第十节换热器的操作196

一、投用前的检查试压196

二、换热器的投用（以水冷却油品为例）196

三、换热器的停用197

本章小结198

思考题与习题198

第五章溶液的蒸发204

第一节概述204

一、蒸发的特点204

二、蒸发操作的分类205

第二节单效蒸发206

一、单效蒸发流程206

二、单效蒸发计算207

第三节多效蒸发与流程211

一、概述211

二、多效蒸发流程211

第四节蒸发设备简介213

一、蒸发锅214

二、蛇管式蒸发器214

三、标准式蒸发器(中央循环管式蒸发器)214

四、悬筐式蒸发器215

五、外加热式蒸发器215

六、列文蒸发器215

七、强制循环蒸发器216

八、液膜蒸发器216

九、除沫器与冷凝器218

第五节蒸发过程的分析219

一、影响生产强度的因素219

二、影响溶液沸点升高的因素220

三、降低热能消耗的措施220

本章小结221

思考题与习题221

第六章结晶224

第一节概述224

一、结晶过程224

二、结晶产品的纯度225

三、溶解度和溶液的过饱和度226

四、晶核的形成与晶体的长大及影响因素229

第二节结晶方法231

第三节结晶设备231

一、结晶设备的类型及特点231

二、移除部分溶剂的结晶器232

三、不移除溶剂的结晶器235

四、结晶操作应注意的问题238

第四节结晶操作的物料和热量衡算239

一、物料衡算239

二、热量衡算240

本章小结242

思考题与习题242

第七章溶液的蒸馏244

第一节概述244

一、蒸馏过程在化工中的应用244

二、蒸馏的分类245

三、蒸馏分离的特点245

第二节溶液气液平衡关系246

一、双组分理想溶液的气液平衡关系246

二、沸点-组成图248

三、气液平衡相图250

四、挥发度和相对挥发度250

第三节精馏原理253

一、简单蒸馏原理和流程253

二、精馏基础255

三、精馏流程258

第四节精馏塔的物料衡算259

一、全塔物料衡算260

二、精馏段的物料衡算261

三、提馏段的物料衡算262

四、进料状况对操作线的影响263

五、理论塔板数的计算266

第五节回流比271

一、全回流271

二、最小回流比271

三、实际回流比的选择273

第六节连续精馏塔的热量衡算274

一、全塔热量衡算274

二、塔顶冷凝器冷却水消耗量的计算276

第七节特殊蒸馏277

一、共沸蒸馏277

二、萃取蒸馏279

三、水蒸气蒸馏281

第八节精馏塔282

一、精馏塔的分类和选择282

二、泡罩塔283

三、筛板塔284

四、浮阀塔285

五、喷射型塔286

六、斜孔筛板塔288

七、填料塔288

第九节精馏塔的操作288

一、气、液相负荷对精馏操作的影响288

二、精馏塔的操作控制290

三、精馏塔的操作技术291

本章小结294

思考题与习题295

第八章吸收299

第一节概述299

一、气体吸收的工业应用299

二、气体吸收分类300

三、吸收的传质特点300

四、吸收剂的选择301

第二节吸收的物理基础301

一、气相和液相组成的表示方法301

二、气体在液体中的溶解度304

三、气液平衡关系305

四、传质的基本方式308

五、吸收机理——双膜理论309

第三节吸收速率方程式310

一、吸收速率方程式310

二、气体溶解度对吸收系数的影响312

第四节吸收过程的计算314

一、全塔物料衡算与操作线方程315

二、吸收剂消耗量的计算317

三、填料吸收塔塔径的确定320

四、填料层高度的确定321

第五节吸收设备324

一、填料塔结构324

二、填料的选择及类型325

三、湍球塔327

四、喷射式吸收器328

第六节吸收塔的操作328

一、影响吸收操作的因素328

二、吸收塔的操作技术330

第七节解吸331

第八节吸收流程333

本章小结335

思考题与习题336

第九章液-液萃取340

第一节概述340

第二节液-液萃取过程341

一、三元物系的相平衡341

二、液-液萃取的原理344

三、液-液萃取操作流程346

四、萃取剂的选择348

五、萃取操作的影响因素349

第三节液-液萃取设备350

一、液-液萃取设备的分类350

二、混合-沉降槽351

三、重力流动萃取塔352

四、输入机械能的萃取设备355

五、离心萃取机355

六、萃取设备的选择356

本章小结358

思考题与习题358

第十章干燥360

第一节概述360

一、固体物料的去湿法360

二、干燥过程的分类361

三、干燥过程的实质和必要条件361

第二节湿空气的性质及湿度图362

一、湿空气的性质362

二、湿度图370

三、物料中所含水分的性质374

四、固体物料干燥机理376

第三节干燥器的物料衡算和热量衡算377

一、物料含水量的表示方法377

二、干燥后的物料量和水分蒸发量378

三、空气消耗量379

四、干燥器热量衡算380

第四节干燥速率381

一、干燥速率公式381

二、影响干燥速率的因素382

第五节干燥的操作方式383

一、干燥的操作方式介绍383

二、其他干燥方式385

第六节流态化干燥技术386

一、概述386

二、流化床结构386

三、流态化干燥的应用388

第七节干燥器388

一、干燥器应具备的条件和分类388

二、干燥器的主要形式和特点389

三、干燥器的选型399

本章小结401

思考题与习题401

第十一章冷冻404

第一节概述404

一、冷冻方法404

二、冷冻的分类405

第二节冷冻的基本原理406

一、冷冻循环406

二、冷冻系数407

三、操作温度的选定408

四、过冷操作409

第三节冷冻能力410

一、单位质量冷冻剂的冷冻能力410

二、单位体积冷冻剂的冷冻能力410

三、冷冻能力的计算412

四、标准冷冻能力413

第四节两级压缩冷冻循环414

一、采用两级压缩的原因414

二、两级压缩冷冻循环简介414

三、复叠式冷冻循环415

第五节冷冻剂与载冷体416

一、冷冻剂416

二、载冷体418

三、润滑油419

第六节压缩蒸气冷冻装置的主要设备421

一、压缩机421

二、冷凝器421

三、蒸发器422

四、膨胀阀422

本章小结423

思考题与习题423

第十二章新型传质分离方法简介426

第一节吸附426

一、吸附的基本概念426

二、吸附原理427

第二节膜分离429

一、膜分离的基本概念429

二、膜分离技术的应用430

第三节超临界流体萃取432

一、超临界流体萃取的特点433

二、超临界流体萃取基本原理433

本章小结434

思考题与习题434

附录435

一、部分物理量的单位435

二、单位换算表436

三、水的物理性质437

四、饱和水蒸气表(按压力排列)438

五、某些气体的物理性质440

六、管道内各种流体常用流速范围441

七、常用管子规格442

八、常见固体的热导率443

九、列管式换热器的传热系数444

十、污垢热阻经验数据444

 

为了适应经济发展对目前职工教育培训的要求，积极配合化工技术工人进行培训和职业技能鉴定，根据国家《职业标准》对中级工应该掌握和了解的有关技术理论知识（应知）和工艺操作能力（应会）的要求，我们对2012年出版的化工工人中级技术培训系列教材进行修订。

在对《职业标准》内容范围和深浅程度有了充分理解的基础上，兼顾中、高级技术工人在操作技能上的差别及其在基本技术理论知识上的共性特点，以强化应用为目的，理论够用为原则，注重理论联系实际和检修维护的特点，由浅入深、由易到难地提出问题、分析问题和解决问题，并列举了生产和计算实例。同时考虑到工人学习的特点，在文字表达方面注意做到通俗易懂，图表清晰。

本书自第一版出版以来历经数次修订、不断完善，力求为工作在化工生产一线的操作人员提供理论上的帮助。

在第四版的基础上，本书主要有以下变化：

1.变换了一些参数的表示符号，使之更加贴近目前各相关书籍习惯使用的符号形式，使读者阅读其他参考资料时能更好地衔接；

2.在每章的前面增加了学习目标和能力目标，使读者更好地了解每章的主要内容和需要掌握的程度。在每章后面增加了本章小结，可以使读者通过框图清晰地了解本章的知识脉络；

3.补充了部分知识点的叙述，使内容更加完整。

本书共十二章，由吉林化工学院张振坤统稿并编写了第1～9章，参加编写的人员还有：吉林化工学院刘建中（绪论、附录）、吉化有机合成厂王锡玉（第10章）、吉林化工学院杨梅（第10、11、12章），全书由张振坤、王锡玉主编。

本书在编写过程中参考了王慧伦主编的《化工基础》和刘盛宾主编的《化工基础》 的部分内容。对参与审稿的吉化职工教育培训部门的李守忠、陈云明、刘勃安表示感谢。

由于编者水平有限，对于书中出现的欠妥之处，希望专家和广大读者给予批评和指正，以便今后进一步完善。

编者

2019年1月