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纸 张: 胶版纸包 装: 平装是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787030318077丛书名: 全国高等师范院校化学类规划教材
编辑推荐
化学工程,师范大学,教材
内容简介
《化工基础》根据高等院校“化学工程基础”课程教学要求编写。《化工基础》共分12章，以化工过程开发方法为引导，系统地介绍了化学工程中典型单元操作与反应器基本原理，主要包括流体流动过程、传热过程、传质分离过程的基本原理、反应工程基本原理、合成氨及硫酸生产工艺。
目 录
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 化学工程学的形成与发展 1
1.2 化学工程学的性质、任务、内容和研究方法 2
1.2.1 化学工程学的性质和任务 2
1.2.2 化学工程学的内容 2
1.2.3 化学工程学的研究方法 3
1.2.4 本课程的学习目的 3
1.3 化学工程学的基本规律 4
1.3.1 物料衡算 4
1.3.2 能量衡算 5
1.3.3 平衡关系 6
1.3.4 过程速率 6
1.4 化学与化工生产 6
1.4.1 从实验室研究到工业化生产 6
1.4.2 化工开发过程及步骤 7
1.5 化学工程学的发展趋势 8
1.5.1 化工过程与系统工程结合 8
1.5.2 化学工程与材料科学结合 9
1.5.3 化学工程与信息工程结合 9
1.5.4 化工过程的绿色化 9
第2章 流体的流动过程与输送机械 10
2.1 流体静力学基本方程式 10
2.1.1 密度和比容 10
2.1.2 压强 11
2.1.3 流体静力学基本方程式及应用 12
2.2 流体流动基本规律 15
2.2.1 流量与流速 16
2.2.2 定态流动与非定态流动 17
2.2.3 理想流体与实际流体 17
2.2.4 连续性方程 18
2.2.5 伯努利方程 18
2.2.6 伯努利方程的应用 21
2.3 流体流动阻力 24
2.3.1 牛顿黏性定律与流体的黏度 24
2.3.2 流体的流动现象 26
2.3.3 流体管内流动阻力的计算 29
2.4 管路计算 37
2.4.1 管路计算的类型和基本方法 37
2.4.2 简单管路 38
2.4.3 复杂管路 38
2.5 流速和流量的测量 39
2.5.1 测速管 39
2.5.2 孔板流量计 41
2.5.3 文丘里流量计 42
2.5.4 转子流量计 43
2.6 流体输送机械 44
2.6.1 离心泵 45
2.6.2 往复压缩机 51
习题 54
第3章 热量传递 58
3.1 概述 58
3.1.1 传热过程在化工生产中的应用 58
3.1.2 传热的基本方式 58
3.1.3 定态传热与非定态传热 60
3.1.4 载热体及其选择 60
3.1.5 工业中的换热方式 61
3.1.6 传热速率与热通量 62
3.2 热传导 63
3.2.1 傅里叶定律 63
3.2.2 导热系数 63
3.2.3 平壁热传导 64
3.2.4 圆筒壁的定态热传导 67
3.3 对流传热 69
3.3.1 对流传热机理 69
3.3.2 对流传热基本方程 70
3.3.3 对流传热分系数 70
3.3.4 对流传热分系数准数关联式 72
3.4 传热计算 75
3.4.1 热量衡算式及热负荷的计算 75
3.4.2 总传热速率方程 76
3.4.3 总传热系数的计算 77
3.4.4 传热平均温度差的计算 80
3.5 传热设备——换热器 85
3.5.1 间壁式换热器 85
3.5.2 强化传热的途径 87
习题 90
第4章 气体吸收 93
4.1 概述 93
4.1.1 气体吸收过程 93
4.1.2 吸收过程的分类 94
4.1.3 吸收剂的选择 95
4.1.4 吸收操作的流程 95
4.2 吸收的气、液相平衡关系 95
4.2.1 气体在液体中的溶解度 95
4.2.2 亨利定律 96
4.2.3 相平衡关系与吸收过程中的关系 98
4.3 吸收速率方程 99
4.3.1 单一相内物质的传递 100
4.3.2 双膜理论 103
4.3.3 吸收速率方程 104
4.4 填料吸收塔的计算 109
4.4.1 吸收剂用量的计算 109
4.4.2 填料层高度的计算 113
4.4.3 吸收塔塔径的计算 119
4.5 填料塔 120
4.5.1 填料塔结构简介 120
4.5.2 填料 120
4.5.3 填料塔内的流体力学性能 122
4.5.4 填料塔的附件 124
4.5.5 强化吸收过程的措施 125
4.6 其他气体分离技术简介 126
4.6.1 变压吸附技术 126
4.6.2 膜分离技术 127
习题 129
第5章 蒸馏 131
5.1 概述 131
5.1.1 蒸馏过程的分类 131
5.1.2 蒸馏分离的特点 132
5.2 双组分溶液的气、液相平衡 132
5.2.1 相律 133
5.2.2 双组分理想体系的气、液相平衡 133
5.2.3 双组分非理想体系的气、液相平衡 136
5.3 简单蒸馏和平衡蒸馏 138
5.3.1 简单蒸馏 138
5.3.2 平衡蒸馏 139
5.4 精馏 139
5.4.1 精馏原理 139
5.4.2 精馏操作流程 141
5.5 双组分连续精馏的计算 142
5.5.1 恒摩尔流假定 142
5.5.2 物料衡算与操作线方程 143
5.5.3 进料热状态对精馏操作的影响 145
5.5.4 理论板层数的计算 149
5.5.5 回流比的选择 152
5.5.6 理论板数的简捷计算法 157
5.5.7 实际塔板数和塔板效率 158
5.6 间歇精馏 159
5.6.1 回流比恒定时的间歇精馏 159
5.6.2 馏出液组成恒定时的间歇精馏 160
5.7 特殊精馏 160
5.7.1 恒沸精馏 161
5.7.2 萃取精馏 162
5.8 板式塔 163
5.8.1 塔板的类型及性能评价 163
5.8.2 板式塔的结构与性能 165
5.8.3 板式塔工艺尺寸的计算 168
习题 168
第6章 工业反应器设计基础 171
6.1 化学反应和工业反应器 171
6.1.1 化学反应的分类 171
6.1.2 工业反应器的基本类型 171
6.2 工业反应器的操作方式 174
6.2.1 间歇操作 174
6.2.2 连续操作 174
6.2.3 半连续操作 175
6.3 反应工程学基础理论中的重要概念 175
6.3.1 化学热力学的有关基本概念 175
6.3.2 化学动力学的有关基本概念 180
6.3.3 传递工程学的有关基本概念 187
6.4 反应器设计的基本方程 188
习题 189
第7章 均相反应过程与理想反应器 191
7.1 釜式反应器 191
7.1.1 釜式反应器的物料衡算式 191
7.1.2 间歇搅拌釜式反应器 191
7.1.3 理想连续搅拌釜式反应器 193
7.1.4 连续搅拌釜式反应器的串联 194
7.1.5 连续搅拌釜式反应器的热稳定性 198
7.2 活塞流管式反应器 200
7.2.1 活塞流反应器的理想假设 200
7.2.2 活塞流反应器的体积计算 200
7.3 理想均相反应器的优化选择 202
7.3.1 以生产强度为优化目标选择反应器 202
7.3.2 以产率和选择性为优化目标选择反应器 205
习题 207
第8章 停留时间分布与非理想反应器的计算 209
8.1 停留时间分布函数 209
8.1.1 停留时间分布函数的定义 209
8.1.2 停留时间分布的实验测定 212
8.1.3 停留时间分布的数学特征 215
8.1.4 理想反应器的停留时间分布 217
8.2 非理想流动模型及实际反应器的计算 220
8.2.1 离析流模型 221
8.2.2 多釜串联模型 221
8.2.3 轴向扩散模型 224
8.2.4 非理想反应器的计算 225
习题 227
第9章 多相催化反应 229
9.1 工业催化简介 229
9.1.1 固体催化剂 229
9.1.2 工业催化剂的要求和特点 229
9.2 气、固相催化反应动力学 230
9.2.1 气、固相催化反应的历程 230
9.2.2 表面动力学控制 231
9.2.3 外扩散过程 234
9.2.4 内扩散过程 236
9.2.5 反应过程的控制阶段 240
9.3 非等温过程 241
9.3.1 操作温度的**化 241
9.3.2 热量衡算与绝热反应器 243
9.3.3 绝热反应器的容积计算 245
9.4 气、固相催化反应器 246
9.4.1 固定床反应器 246
9.4.2 流化床反应器 248
习题 249
第10章 合成氨工艺 251
10.1 概述 251
10.1.1 合成氨工业的重要性及发展概况 251
10.1.2 合成氨主要原料及原则流程 252
10.2 原料气的生产 253
10.2.1 固体燃料气化法 254
10.2.2 其他造气方法简介 256
10.3 原料气的净化 258
10.3.1 原料气的脱硫 258
10.3.2 一氧化碳的变换 259
10.3.3 二氧化碳的脱除 262
10.3.4 原料气的精制 264
10.4 氨的合成 265
10.4.1 氨合成的热力学 265
10.4.2 氨合成的动力学 267
10.4.3 氨合成*佳工艺条件的确定 269
10.4.4 氨合成流程 272
10.4.5 氨合成的主要设备——合成塔 273
10.5 氨的加工 275
10.5.1 尿素概述 275
10.5.2 合成原理和工艺条件 275
习题 278
第11章 硫酸生产工艺 279
11.1 硫酸概述 279
11.1.1 硫酸的性质 279
11.1.2 硫酸的用途和产品规格 279
11.1.3 硫酸工业发展概况 280
11.2 生产硫酸的原料和生产原则流程 281
11.2.1 生产硫酸的原料 281
11.2.2 以硫铁矿为原料的接触法生产硫酸的原则流程 283
11.3 二氧化硫炉气的生产 283
11.3.1 硫铁矿焙烧原理 283
11.3.2 焙烧工艺条件的确定 285
11.3.3 固体流态化和沸腾焙烧炉 286
11.4 二氧化硫炉气的净化与干燥 288
11.4.1 净化的目的 288
11.4.2 净化方法 289
11.4.3 二氧化硫炉气的干燥 290
11.5 二氧化硫的催化氧化 291
11.5.1 SO2催化氧化的基本原理 291
11.5.2 平衡常数与平衡转化率 291
11.5.3 催化剂与反应速率 293
11.5.4 适宜工艺条件的确定 293
11.5.5 二氧化硫转化流程 296
11.6 三氧化硫的吸收成酸 298
11.6.1 吸收成酸的原理及影响因
前言
第1章 绪论 1
1.1 化学工程学的形成与发展 1
1.2 化学工程学的性质、任务、内容和研究方法 2
1.2.1 化学工程学的性质和任务 2
1.2.2 化学工程学的内容 2
1.2.3 化学工程学的研究方法 3
1.2.4 本课程的学习目的 3
1.3 化学工程学的基本规律 4
1.3.1 物料衡算 4
1.3.2 能量衡算 5
1.3.3 平衡关系 6
1.3.4 过程速率 6
1.4 化学与化工生产 6
1.4.1 从实验室研究到工业化生产 6
1.4.2 化工开发过程及步骤 7
1.5 化学工程学的发展趋势 8
1.5.1 化工过程与系统工程结合 8
1.5.2 化学工程与材料科学结合 9
1.5.3 化学工程与信息工程结合 9
1.5.4 化工过程的绿色化 9
第2章 流体的流动过程与输送机械 10
2.1 流体静力学基本方程式 10
2.1.1 密度和比容 10
2.1.2 压强 11
2.1.3 流体静力学基本方程式及应用 12
2.2 流体流动基本规律 15
2.2.1 流量与流速 16
2.2.2 定态流动与非定态流动 17
2.2.3 理想流体与实际流体 17
2.2.4 连续性方程 18
2.2.5 伯努利方程 18
2.2.6 伯努利方程的应用 21
2.3 流体流动阻力 24
2.3.1 牛顿黏性定律与流体的黏度 24
2.3.2 流体的流动现象 26
2.3.3 流体管内流动阻力的计算 29
2.4 管路计算 37
2.4.1 管路计算的类型和基本方法 37
2.4.2 简单管路 38
2.4.3 复杂管路 38
2.5 流速和流量的测量 39
2.5.1 测速管 39
2.5.2 孔板流量计 41
2.5.3 文丘里流量计 42
2.5.4 转子流量计 43
2.6 流体输送机械 44
2.6.1 离心泵 45
2.6.2 往复压缩机 51
习题 54
第3章 热量传递 58
3.1 概述 58
3.1.1 传热过程在化工生产中的应用 58
3.1.2 传热的基本方式 58
3.1.3 定态传热与非定态传热 60
3.1.4 载热体及其选择 60
3.1.5 工业中的换热方式 61
3.1.6 传热速率与热通量 62
3.2 热传导 63
3.2.1 傅里叶定律 63
3.2.2 导热系数 63
3.2.3 平壁热传导 64
3.2.4 圆筒壁的定态热传导 67
3.3 对流传热 69
3.3.1 对流传热机理 69
3.3.2 对流传热基本方程 70
3.3.3 对流传热分系数 70
3.3.4 对流传热分系数准数关联式 72
3.4 传热计算 75
3.4.1 热量衡算式及热负荷的计算 75
3.4.2 总传热速率方程 76
3.4.3 总传热系数的计算 77
3.4.4 传热平均温度差的计算 80
3.5 传热设备——换热器 85
3.5.1 间壁式换热器 85
3.5.2 强化传热的途径 87
习题 90
第4章 气体吸收 93
4.1 概述 93
4.1.1 气体吸收过程 93
4.1.2 吸收过程的分类 94
4.1.3 吸收剂的选择 95
4.1.4 吸收操作的流程 95
4.2 吸收的气、液相平衡关系 95
4.2.1 气体在液体中的溶解度 95
4.2.2 亨利定律 96
4.2.3 相平衡关系与吸收过程中的关系 98
4.3 吸收速率方程 99
4.3.1 单一相内物质的传递 100
4.3.2 双膜理论 103
4.3.3 吸收速率方程 104
4.4 填料吸收塔的计算 109
4.4.1 吸收剂用量的计算 109
4.4.2 填料层高度的计算 113
4.4.3 吸收塔塔径的计算 119
4.5 填料塔 120
4.5.1 填料塔结构简介 120
4.5.2 填料 120
4.5.3 填料塔内的流体力学性能 122
4.5.4 填料塔的附件 124
4.5.5 强化吸收过程的措施 125
4.6 其他气体分离技术简介 126
4.6.1 变压吸附技术 126
4.6.2 膜分离技术 127
习题 129
第5章 蒸馏 131
5.1 概述 131
5.1.1 蒸馏过程的分类 131
5.1.2 蒸馏分离的特点 132
5.2 双组分溶液的气、液相平衡 132
5.2.1 相律 133
5.2.2 双组分理想体系的气、液相平衡 133
5.2.3 双组分非理想体系的气、液相平衡 136
5.3 简单蒸馏和平衡蒸馏 138
5.3.1 简单蒸馏 138
5.3.2 平衡蒸馏 139
5.4 精馏 139
5.4.1 精馏原理 139
5.4.2 精馏操作流程 141
5.5 双组分连续精馏的计算 142
5.5.1 恒摩尔流假定 142
5.5.2 物料衡算与操作线方程 143
5.5.3 进料热状态对精馏操作的影响 145
5.5.4 理论板层数的计算 149
5.5.5 回流比的选择 152
5.5.6 理论板数的简捷计算法 157
5.5.7 实际塔板数和塔板效率 158
5.6 间歇精馏 159
5.6.1 回流比恒定时的间歇精馏 159
5.6.2 馏出液组成恒定时的间歇精馏 160
5.7 特殊精馏 160
5.7.1 恒沸精馏 161
5.7.2 萃取精馏 162
5.8 板式塔 163
5.8.1 塔板的类型及性能评价 163
5.8.2 板式塔的结构与性能 165
5.8.3 板式塔工艺尺寸的计算 168
习题 168
第6章 工业反应器设计基础 171
6.1 化学反应和工业反应器 171
6.1.1 化学反应的分类 171
6.1.2 工业反应器的基本类型 171
6.2 工业反应器的操作方式 174
6.2.1 间歇操作 174
6.2.2 连续操作 174
6.2.3 半连续操作 175
6.3 反应工程学基础理论中的重要概念 175
6.3.1 化学热力学的有关基本概念 175
6.3.2 化学动力学的有关基本概念 180
6.3.3 传递工程学的有关基本概念 187
6.4 反应器设计的基本方程 188
习题 189
第7章 均相反应过程与理想反应器 191
7.1 釜式反应器 191
7.1.1 釜式反应器的物料衡算式 191
7.1.2 间歇搅拌釜式反应器 191
7.1.3 理想连续搅拌釜式反应器 193
7.1.4 连续搅拌釜式反应器的串联 194
7.1.5 连续搅拌釜式反应器的热稳定性 198
7.2 活塞流管式反应器 200
7.2.1 活塞流反应器的理想假设 200
7.2.2 活塞流反应器的体积计算 200
7.3 理想均相反应器的优化选择 202
7.3.1 以生产强度为优化目标选择反应器 202
7.3.2 以产率和选择性为优化目标选择反应器 205
习题 207
第8章 停留时间分布与非理想反应器的计算 209
8.1 停留时间分布函数 209
8.1.1 停留时间分布函数的定义 209
8.1.2 停留时间分布的实验测定 212
8.1.3 停留时间分布的数学特征 215
8.1.4 理想反应器的停留时间分布 217
8.2 非理想流动模型及实际反应器的计算 220
8.2.1 离析流模型 221
8.2.2 多釜串联模型 221
8.2.3 轴向扩散模型 224
8.2.4 非理想反应器的计算 225
习题 227
第9章 多相催化反应 229
9.1 工业催化简介 229
9.1.1 固体催化剂 229
9.1.2 工业催化剂的要求和特点 229
9.2 气、固相催化反应动力学 230
9.2.1 气、固相催化反应的历程 230
9.2.2 表面动力学控制 231
9.2.3 外扩散过程 234
9.2.4 内扩散过程 236
9.2.5 反应过程的控制阶段 240
9.3 非等温过程 241
9.3.1 操作温度的**化 241
9.3.2 热量衡算与绝热反应器 243
9.3.3 绝热反应器的容积计算 245
9.4 气、固相催化反应器 246
9.4.1 固定床反应器 246
9.4.2 流化床反应器 248
习题 249
第10章 合成氨工艺 251
10.1 概述 251
10.1.1 合成氨工业的重要性及发展概况 251
10.1.2 合成氨主要原料及原则流程 252
10.2 原料气的生产 253
10.2.1 固体燃料气化法 254
10.2.2 其他造气方法简介 256
10.3 原料气的净化 258
10.3.1 原料气的脱硫 258
10.3.2 一氧化碳的变换 259
10.3.3 二氧化碳的脱除 262
10.3.4 原料气的精制 264
10.4 氨的合成 265
10.4.1 氨合成的热力学 265
10.4.2 氨合成的动力学 267
10.4.3 氨合成*佳工艺条件的确定 269
10.4.4 氨合成流程 272
10.4.5 氨合成的主要设备——合成塔 273
10.5 氨的加工 275
10.5.1 尿素概述 275
10.5.2 合成原理和工艺条件 275
习题 278
第11章 硫酸生产工艺 279
11.1 硫酸概述 279
11.1.1 硫酸的性质 279
11.1.2 硫酸的用途和产品规格 279
11.1.3 硫酸工业发展概况 280
11.2 生产硫酸的原料和生产原则流程 281
11.2.1 生产硫酸的原料 281
11.2.2 以硫铁矿为原料的接触法生产硫酸的原则流程 283
11.3 二氧化硫炉气的生产 283
11.3.1 硫铁矿焙烧原理 283
11.3.2 焙烧工艺条件的确定 285
11.3.3 固体流态化和沸腾焙烧炉 286
11.4 二氧化硫炉气的净化与干燥 288
11.4.1 净化的目的 288
11.4.2 净化方法 289
11.4.3 二氧化硫炉气的干燥 290
11.5 二氧化硫的催化氧化 291
11.5.1 SO2催化氧化的基本原理 291
11.5.2 平衡常数与平衡转化率 291
11.5.3 催化剂与反应速率 293
11.5.4 适宜工艺条件的确定 293
11.5.5 二氧化硫转化流程 296
11.6 三氧化硫的吸收成酸 298
11.6.1 吸收成酸的原理及影响因
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