本次修订保留了前三版的特色:

(1)体系完整,内容精炼。在保证内容体系完整的前提下,充分体现“理论够用为度,注重技能培养”的原则,最大限度优化了课程内容。

(2)立足实际,注重应用。围绕提高学生解决工程实际问题的能力这一理念,从例题和习题选取到典型设备介绍等都贴近实际生产过程。

本次修订所做的改进如下:

(1)为响应教育部全面推进高等学校课程思政建设工作的要求,挖掘了相关的思政元素,逐步培养学生正确的思政意识,树立爱国主义和肩负建设国家重任的意识,从而实现全员、全过程、全方位育人。

(2)增加了非均 相 混 合 物 的 分 离、吸 收、精 馏 等 单 元 操 作 的 新 技 术、新 工 艺、新 理 论、新

方法。

(3)重要章节及例题增加了化工生产装置的实际案例,调整了部分书后习题并重新修订了参考答案。

(4)重点内容随文增加了视频微课,学生即时扫描二维码学习观看,实现了教材的数字化、信息化、立体化,增强了学生学习的自主性与自由性,将课堂教学与课下学习紧密结合,为广大读者提供更为全面并且多样化的教材配套服务。

绪 论……………………………………… 1

第1章 流体流动 ……………………… 5

 1.1 概 述……………………………… 5

 1.2 流体静力学………………………… 6

 1.2.1 流体的物理性质……………… 6

 1.2.2 流体的压力…………………… 8

  1.2.3 流体静力学基本方程式及

应用…………………………… 9

 1.3 流体动力学 ……………………… 13

 1.3.1 流量与流速 ………………… 13

 1.3.2 流体流动的质量衡算 ……… 14

 1.3.3 流体流动的能量衡算 ……… 16

 1.4 流体流动的阻力 ………………… 20

 1.4.1 牛顿黏性定律 ……………… 20

 1.4.2 流体流动类型与雷诺数 …… 21

 1.4.3 流体在圆管内的速度分布 … 22

 1.4.4 管、管件及阀门……………… 23

 1.4.5 流体在直管中的流动阻力 … 25

 1.4.6 流体流动局部阻力的计算 … 32

  1.4.7 流体在管内流动的总阻力

损失计算 …………………… 34

 1.5 管路计算 ………………………… 35

 1.5.1 简单管路 …………………… 36

 1.5.2 复杂管路 …………………… 37

 1.6 流速和流量的测量 ……………… 39

 1.6.1 测速管 ……………………… 39

 1.6.2 孔板流量计 ………………… 41

 1.6.3 文氏流量计 ………………… 43

 1.6.4 转子流量计 ………………… 44

 思考题…………………………………… 45

 习 题…………………………………… 45

 主要符号说明…………………………… 49

第2章 流体输送机械 ……………… 50

 2.1 概 述 …………………………… 50

  2.1.1 对流体输送机械的

基本要求 …………………… 50

 2.1.2 流体输送机械的分类 ……… 50

 2.2 离心泵 …………………………… 51

 2.2.1 离心泵的工作原理 ………… 51

 2.2.2 离心泵的主要部件 ………… 52

 2.2.3 离心泵的主要性能参数 …… 54

  2.2.4 离心泵的特性曲线及其

影响因素 …………………… 55

  2.2.5 离心泵的工作点

与流量调节 ………………… 57

  2.2.6 离心泵的气蚀现象

与安装高度 ………………… 62

 2.2.7 离心泵的类型与选用 ……… 64

 2.3 其他类型化工用泵 ……………… 67

 2.3.1 往复泵 ……………………… 67

 2.3.2 计量泵 ……………………… 70

 2.3.3 齿轮泵 ……………………… 71

 2.3.4 螺杆泵 ……………………… 71

 2.3.5 旋涡泵 ……………………… 71

 2.4 气体输送机械 …………………… 72

  2.4.1 离心式通风机、离心式鼓风

机和离心式压缩机 ………… 72

 2.4.2 往复式压缩机 ……………… 75

 2.4.3 罗茨鼓风机 ………………… 77

 2.4.4 真空泵 ……………………… 77

 思考题…………………………………… 79

 习 题…………………………………… 79

 主要符号说明…………………………… 80

第3章 非均相混合物的分离 ……… 81

 3.1 概 述 …………………………… 81

 3.2 重力沉降 ………………………… 82

 3.2.1 颗粒的自由沉降 …………… 82

 3.2.2 重力沉降设备 ……………… 85

 3.3 离心沉降 ………………………… 88

 3.3.1 离心沉降速度 ……………… 88

 3.3.2 旋风分离器 ………………… 89

 3.3.3 旋液分离器 ………………… 92

 3.3.4 离心沉降机 ………………… 92

 3.4 过 滤 …………………………… 93

 3.4.1 过滤的基本概念 …………… 93

 3.4.2 过滤的基本方程式 ………… 95

 3.4.3 恒压过滤 …………………… 96

 3.4.4 过滤设备 …………………… 99

 思考题 ………………………………… 104

 习 题 ………………………………… 105

 主要符号说明 ………………………… 106

第4章 传 热 ……………………… 107

 4.1 概 述…………………………… 107

  4.1.1 传热过程在化工生产中的

应用………………………… 107

 4.1.2 传热的基本方式…………… 107

 4.1.3 间壁换热过程的剖析……… 108

 4.2 热传导…………………………… 109

 4.2.1 傅里叶定律………………… 109

 4.2.2 导热系数…………………… 111

 4.2.3 平壁的稳态热传导………… 113

 4.2.4 圆筒壁的稳态热传导……… 116

 4.3 对流传热………………………… 119

  4.3.1 对流传热方程与对流传热

系数………………………… 119

  4.3.2 对流传热系数的经验

关联式……………………… 120

  4.3.3 流体无相变时对流传热系

数的经验关联式…………… 121

  4.3.4 流体有相变时对流传热系

数的经验关联式…………… 126

  4.3.5 选用对流传热系数关联式的

注意事项…………………… 131

 4.4 传热计算………………………… 132

 4.4.1 热量衡算…………………… 132

  4.4.2 总传热速率方程微分式

和总传热系数……………… 133

  4.4.3 传热平均温度差和总传热

速率方程…………………… 137

 4.4.4 壁温的计算………………… 142

 4.5 热辐射…………………………… 144

 4.5.1 基本概念…………………… 144

  4.5.2 物体的辐射能力与斯蒂芬-

玻尔兹曼定律……………… 144

 4.5.3 克希霍夫定律……………… 145

 4.5.4 两固体间的辐射传热……… 146

 4.6 换热器…………………………… 147

 4.6.1 换热器的分类……………… 147

 4.6.2 间壁式换热器……………… 147

 4.6.3 强化传热的途径…………… 153

  4.6.4 列管式换热器的设计

与选用……………………… 155

 思考题 ………………………………… 161

 习 题 ………………………………… 162

 主要符号说明 ………………………… 164

第5章 气体吸收 …………………… 165

 5.1 概 述…………………………… 165

  5.1.1 吸收操作在化工生产中的

应用………………………… 165

  5.1.2 吸收操作必须解决的

问题………………………… 166

 5.1.3 吸收操作的分类 ………… 167

 5.2 气液相平衡……………………… 168

 5.2.1 气体在液体中的溶解度…… 168

 5.2.2 亨利定律…………………… 169

  5.2.3 相平衡关系在吸收过程中

的应用……………………… 172

 5.3 传质机理与吸收过程的速率…… 173

 5.3.1 分子扩散与费克定律……… 173

 5.3.2 等摩尔反向扩散…………… 174

 5.3.3 单向扩散…………………… 175

 5.3.4 分子扩散系数……………… 176

 5.3.5 单相内对流传质…………… 176

 5.3.6 两相间传质的双膜理论…… 178

 5.3.7 总传质速率方程式………… 178

 5.4 填料吸收塔的计算……………… 181

 5.4.1 物料衡算与操作线方程…… 181

  5.4.2 吸收剂用量与最小

液气比……………………… 183

 5.4.3 填料层高度的计算………… 184

 5.5 填料塔…………………………… 191

 5.5.1 填料塔的结构……………… 191

 5.5.2 填料的种类与特性………… 192

  5.5.3 填料塔内气液两相流动

特性………………………… 194

 5.5.4 塔径的计算………………… 196

 5.5.5 填料塔的内件……………… 197

 5.6 解吸操作………………………… 199

 5.6.1 解吸方法…………………… 199

 5.6.2 气提解吸的计算…………… 200

 思考题 ………………………………… 202

 习 题 ………………………………… 202

 主要符号说明 ………………………… 205

第6章 蒸 馏 ……………………… 206

 6.1 概 述…………………………… 206

 6.1.1 蒸馏过程的分类…………… 206

 6.1.2 蒸馏操作的特点…………… 207

 6.2 双组分溶液的气液相平衡……… 207

  6.2.1 双组分理想物系的

气液相平衡………………… 207

  6.2.2 双组分非理想物系的

气液相平衡………………… 210

 6.3 蒸馏与精馏原理………………… 211

 6.3.1 简单蒸馏和平衡蒸馏……… 211

 6.3.2 精馏原理…………………… 212

 6.4 双组分连续精馏塔的计算……… 213

 6.4.1 全塔物料衡算……………… 213

  6.4.2 理论板的概念及恒摩尔流

假定………………………… 215

 6.4.3 操作线方程………………… 216

 6.4.4 进料热状态及q 线方程 … 218

 6.4.5 理论板数的计算…………… 221

 6.4.6 回流比的影响与选择……… 225

 6.4.7 理论板数的简捷计算……… 228

 6.4.8 其他蒸馏方式简介………… 229

 6.4.9 精馏操作分析……………… 231

 6.5 间歇精馏………………………… 232

 6.5.1 恒定回流比的间歇精馏…… 232

  6.5.2 馏出液组成恒定的

间歇精馏…………………… 233

 6.6 恒沸精馏和萃取精馏…………… 234

 6.6.1 恒沸精馏…………………… 234

 6.6.2 萃取精馏…………………… 235

 6.7 板式塔…………………………… 236

 6.7.1 塔板结构…………………… 236

 6.7.2 塔板的类型及性能评价…… 238

  6.7.3 板式塔的流体力学性能

与操作特性………………… 240

 6.7.4 塔板效率…………………… 243

 6.7.5 塔高及塔径的确定………… 244

 思考题 ………………………………… 246

 习 题 ………………………………… 247

 主要符号说明 ………………………… 249

第7章 液液萃取 …………………… 250

 7.1 概 述…………………………… 250

 7.1.1 液液萃取原理……………… 250

  7.1.2 液液萃取在工业中的

应用………………………… 251

 7.2 液液萃取相平衡………………… 252

  7.2.1 三角形坐标图及

杠杆规则…………………… 252

 7.2.2 三角形相图………………… 253

 7.2.3 萃取剂的选择……………… 256

 7.3 液液萃取过程的计算…………… 258

 7.3.1 单级萃取计算……………… 259

 7.3.2 多级错流萃取计算………… 260

 7.3.3 多级逆流萃取计算………… 262

 7.3.4 微分接触式逆流萃取计算 … 266

 7.3.5 回流萃取…………………… 268

7.4 超临界气体萃取简介…………… 268

 7.5 液液萃取设备…………………… 269

  7.5.1 萃取设备的基本要求

与分类……………………… 269

 7.5.2 常用萃取设备简介………… 270

 7.5.3 萃取设备的选择…………… 275

 思考题 ………………………………… 276

 习 题 ………………………………… 276

 主要符号说明 ………………………… 279

第8章 固体物料的干燥 ………… 280

 8.1 概 述…………………………… 280

 8.1.1 固体去湿方法……………… 280

 8.1.2 干燥过程的分类…………… 281

  8.1.3 对流干燥过程的传热

与传质……………………… 282

 8.2 湿空气的性质及湿度图………… 282

 8.2.1 湿空气的性质……………… 282

 8.2.2 湿空气的湿度图…………… 287

 8.3 干燥过程的物料衡算和

热量衡算………………………… 289

 8.3.1 干燥过程的物料衡算……… 289

 8.3.2 干燥过程的热量衡算……… 291

  8.3.3 空气通过干燥器时的

状态变化…………………… 292

 8.4 干燥速率和干燥时间…………… 295

 8.4.1 物料中所含水分的性质…… 295

 8.4.2 固体物料的干燥机理……… 297

  8.4.3 恒定干燥条件下的

干燥速率…………………… 297

  8.4.4 恒定干燥条件下干燥时间

的计算……………………… 299

 8.5 干燥设备………………………… 300

 8.5.1 干燥器简介………………… 300

 8.5.2 干燥器的选用……………… 303

 思考题 ………………………………… 304

 习 题 ………………………………… 304

 主要符号说明 ………………………… 306

参考文献 ……………………………… 307

附 录…………………………………… 308

 附录1 常用物理量 SI单位

和因次 ……………………… 308

 附录2 SI制与其他单位制的

换算关系 …………………… 308

 附录3 某些液体的重要物理性质 … 309

 附录4 某些气体的重要物理性质 … 310

 附录5 水的物理性质 ……………… 311

 附录6 干空气的物理性质 ………… 311

 附录7 饱和水蒸气表 ……………… 312

 附录8 有机液体相对密度(液体密

度与4 ℃水的密度之比)

共线图 ……………………… 313

 附录9 液体黏度共线图 …………… 314

 附录10 气体黏度共线图 …………… 315

 附录11 气体比热容共线图 ………… 316

 附录12 液体比热容共线图 ………… 317

 附录13 液体汽化热共线图 ………… 318

 附录14 某些液体的表面张力

及常压下的沸点 …………… 319

 附录15 某些气体和蒸气的

导热系数 …………………… 319

 附录16 某些液体的导热系数 ……… 320

 附录17 某些固体材料的

导热系数 …………………… 320

 附录18 管子规格(摘录)…………… 321

 附录19 泵规格(摘录)……………… 322

 附录20 9-19型离心通风机

规格(摘录)………………… 323

 附录21 管壳式热交换器系列

标准 ………………………… 325

 附录22 某些二元物系气液平衡

数据 ………………………… 328