化工原理（上册）(王国胜)

《化工原理》突出化工过程的理论、原理、设计、运行、优化与强化等内容，加强对学生实践能力和创新能力的培养。《化工原理》每章首设有本章知识点，使读者对所学内容一目了然。《化工原理》作者团队曾获得辽宁省教学成果一等奖，理论联系实际的教学经验非常丰富。 

《化工原理》重点介绍了化工单元操作的基本原理、计算方法和典型设备。全书分为上、下两册，上册主要内容为：绪论、流体流动、流体输送机械、非均相物系分离、传热和蒸发；下册主要内容为：蒸馏、气体吸收、干燥、液液萃取及其他分离技术。《化工原理》理论联系实际，工程特点明显，以单元过程与装备为主线，着重讲述单元过程与装备的工作原理、设计与计算、优化与强化，并适当介绍本学科的新进展。内容简练，深入浅出，突出重点，有利于提高学生分析和解决工程实际问题的能力。《化工原理》可作为高等院校化工及相关专业的教材，也可供化工及相关行业的科学技术人员参考。

王国胜，沈阳化工大学 化学工程学院教授教学情况：1989年-1996年化工原理实验教学；1996年至今化工原理教学；获得辽宁省优 秀教学成果一等奖一项、二等奖一项、三等奖三项。科研情况：从事工业特种资源与化工技术研究，主要开展纳米材料科学与技术、手性配体的制备与手性药物拆分技术、化学反应工程技术等研究，发表学术论文70余篇。

绪论 / 1

第1章流体流动 / 2

1.1概述2

1.2流体的物理性质3

1.2.1流体的密度3

1.2.2比体积4

1.2.3流体的黏度4

1.3流体静力学基本方程式及应用6

1.3.1流体的压力6

1.3.2流体静力学基本方程式7

1.3.3流体静力学基本方程式的应用9

1.4流体动力学13

1.4.1管路系统的构成13

1.4.2流量与流速15

1.4.3管道的选用15

1.4.4稳定流动与非稳定流动17

1.4.5连续性方程式17

1.4.6伯努利方程式18

1.4.7伯努利方程式的应用22

1.5流体流动的阻力24

1.5.1流体流动类型与雷诺数24

1.5.2流体在圆管内流动时的速度分布25

1.5.3边界层的概念26

1.6流动阻力计算28

1.6.1直管阻力计算式28

1.6.2摩擦系数计算方法29

1.6.3非圆形管内流动阻力33

1.6.4局部阻力的计算34

1.6.5流体在管内流动的总阻力损失计算35

1.7管路计算38

1.7.1简单管路38

1.7.2复杂管路39

1.8流速和流量的测量40

1.8.1测速管40

1.8.2孔板流量计41

1.8.3文丘里流量计43

1.8.4转子流量计44

第2章流体输送机械 / 48

2.1概述48

2.1.1流体输送机械的基本要求48

2.1.2流体输送机械的分类48

2.2离心泵49

2.2.1离心泵的工作原理49

2.2.2离心泵的主要部件50

2.2.3离心泵的主要性能参数52

2.2.4离心泵的特性曲线及其影响因素53

2.2.5离心泵的工作点与流量调节56

2.2.6离心泵的汽蚀现象与安装高度60

2.2.7离心泵的类型与选用63

2.3其他类型化工用泵66

2.3.1往复泵67

2.3.2计量泵69

2.3.3齿轮泵69

2.3.4螺杆泵70

2.3.5旋涡泵70

2.4气体输送机械71

2.4.1离心式通风机、鼓风机和压缩机71

2.4.2往复式压缩机74

2.4.3真空泵76

第3章非均相物系分离 / 80

3.1概述80

3.1.1混合物的分类80

3.1.2非均相混合物分离在化工生产中的应用80

3.1.3常见非均相物系的分类和分离方法81

3.2沉降81

3.2.1颗粒的特性82

3.2.2重力沉降83

3.2.3离心沉降92

3.3过滤97

3.3.1流体通过颗粒床层压降97

3.3.2过滤基本概念100

3.3.3影响过滤的因素101

3.3.4过滤基本方程式102

3.3.5过滤设备111

3.3.6滤饼洗涤115

3.3.7过滤机的生产能力116

3.4流态化118

3.4.1气-固流态化118

3.4.2液-固流态化120

3.5非均相物系分离过程强化121

3.5.1沉降过程的强化121

3.5.2过滤过程的强化122

3.5.3过滤技术进展122

第4章传热/ 128

4.1概述128

4.1.1稳态传热与非稳态传热129

4.1.2冷热流体的接触方式 129

4.1.3载热体及其选择129

4.1.4传热速率与热流密度130

4.1.5传热的基本方式130

4.1.6两流体通过间壁的传热过程131

4.2热传导132

4.2.1基本概念和傅里叶定律132

4.2.2平壁的热传导134

4.2.3圆筒壁的热传导138

4.3对流传热141

4.3.1对流传热过程分析141

4.3.2牛顿冷却定律和传热系数142

4.3.3无相变的对流传热系数的经验关联式144

4.3.4有相变的传热系数147

4.4热辐射150

4.4.1基本概念150

4.4.2基本定律151

4.4.3两固体间的辐射传热152

4.5传热过程的计算153

4.5.1传热过程的数学描述153

4.5.2传热平均温度差155

4.5.3总传热系数157

4.5.4壁温的计算162

4.5.5换热器的操作型计算163

4.5.6换热器的设计型计算163

4.5.7传热单元数法164

4.6换热器165

4.6.1换热器的类型165

4.6.2间壁式换热器165

4.6.3强化传热170

4.6.4列管式换热器的设计与选用171

4.7强化传热技术的工程应用177

4.7.1审核实验数据的适用性177

4.7.2制造问题177

4.7.3运行问题178

第5章蒸发 / 183

5.1概述183

5.2蒸发过程与设备184

5.2.1循环型（非膜式）蒸发器184

5.2.2单程型（膜式）蒸发器185

5.2.3除沫器187

5.3单效蒸发188

5.3.1单效蒸发流程188

5.3.2溶剂的蒸发量188

5.3.3加热蒸汽的消耗量189

5.3.4蒸发器的传热面积190

5.4多效蒸发190

5.4.1多效蒸发的概念190

5.4.2多效蒸发的流程190

5.4.3多效蒸发的计算过程191

5.4.4蒸发效数的选择及工业应用注意事项194

附录 / 197

附录1部分物理量的SI单位及量纲197

附录2水与饱和水蒸气的物理性质197

附录3干空气的物理性质（ｐ＝101.33kPa）200

附录4某些液体的重要物理性质201

附录5某些气体的重要物理性质203

附录6管子规格（摘录）204

附录7IS型单级单吸离心泵性能表（摘录）205

附录8管壳式换热器系列标准及型号表示方法207

附录9其他重要图表213

参考文献 / 214

 

“卓越工程师教育培养计划”是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010—2020年）》的重大改革项目，旨在培养造就一大批创新能力强，适应经济社会发展需要的高质量工程技术人才。卓越工程师教育培养计划的核心就是企业深度参与人才培养。高等工程教育要强化服务意识，创新培养机制，改革培养模式，提升学生的工程实践能力、创新能力和国际竞争力。

化工原理是化工类专业的专业基础课，工程特点明显，主要讲述化工单元操作的过程与装备，课程内容紧密联系化工生产实际。本书依照工程学习的认识规律，按理论基础、单元过程与装备的工作原理、设计与计算、优化与强化这样一条主线讲解各个单元过程，以利于学生学习和理解。本书增加了联系工程实际的设计和操作型案例式例题，并提供了部分过程与装备的三维工程图示，旨在理论联系实际，提高学生分析和解决工程实际问题的能力。

全书分上、下两册，上册包括绪论以及流体流动、流体输送机械、非均相物系分离、传热和蒸发5章；下册包括蒸馏、气体吸收、干燥、液液萃取及其他分离技术5章。本书可作为高等院校化工类专业教材，也可供有关科技人员参考。

本书由王国胜主编，孙怀宇、王祝敏副主编。第1章流体流动、第2章流体输送机械由孙怀宇编写，第3章非均相物系分离、第10章其他分离技术由高枫编写，第4章传热由裴世红编写，第5章蒸发、第9章液液萃取由陈立峰编写，绪论、第6章蒸馏、第7章气体吸收由王祝敏、王国胜编写，第8章干燥由范俊刚编写。

由于编者水平有限，书中难免有不当和疏漏之处，恳请读者批评指正。

编者

2018年6月