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绪论 1

第一章 流体流动 8

1.1 概述 8

1.1.1 流体及其特性 8

1.1.2 连续介质模型 8

1.1.3 流体力学与“流体流动” 8

1.2 流体静力学 9

1.2.1 流体静压强 9

1.2.2 流体密度 10

1.2.3 流体静力学基本方程 10

1.2.4 U形压差计 13

1.3 流体在单通道中流动时的物料衡算及能量衡算 14

1.3.3 流线 15

1.3.4 连续性方程 15

1.3.1 流体在流道中的流量与流速 15

1.3.2 定态流动与非定态流动 15

1.3.5 流体的粘度 16

1.3.6 机械能衡算方程 18

1.4 流动阻力分析与层流阻力计算 24

1.4.1 流动型态的分类 24

1.4.2 流体流动的阻力分析 25

1.4.3 圆直管内流体层流时的流速分布与阻力计算 26

1.5.1 湍流的特征 29

1.4.4 沿壁流动中的速度边界层 29

1.5 湍流阻力计算 29

1.5.2 湍流阻力的类型 30

1.5.3 涡流粘度与圆管内湍流的流速分布规律 31

1.5.4 相似原理 32

1.5.5 流体流过圆直管内时由实验测得的“λ-Rc”图线 36

1.5.6 流体流过圆直管内的沿程阻力计算 37

1.5.7 局部阻力计算 38

1.5.8 流体流过非圆形截面管道的阻力计算 38

1.6.1 管路的分类和管路计算图表 39

1.6 管路计算 39

1.6.2 简单管路计算 40

1.6.3 并联管路计算 46

1.6.4 分支管路计算 48

1.7 流速与流量测定 49

1.7.1 毕托管 49

1.7.2 文丘里流量计 50

1.7.3 孔板流量计 51

1.7.4 转子流量计 52

第二章 流体输送机械 60

2.1 概述 60

2.1.1 流体输送机械的作用 60

2.1.2 离心泵与防心式风机简介 60

2.1.3 离心力场中流体的修正压强分布规律 61

2.1.4 速度三角形 62

2.2.1 离心泵操作性能参量 63

2.2.2 欧拉方程 63

2.2 离心泵操作性能的基本方程 63

2.3 实际离心泵的性能曲线 65

2.3.1 各种叶片类型离心泵的操作性能比较 65

2.3.2 离心泵的各项交率分析 66

2.3.3 离心泵采用后弯叶片的原因 67

2.4.1 灌泵及对汲人管路的要求 68

2.4.2 离心泵的工作点 68

2.4 离心泵的操作 68

2.3.4 实际离心泵的性能曲线 68

2.4.3 离心泵的串联操作 69

2.4.4 离心泵的并联操作 70

2.5 离心泵的安装高度限制 71

2.5.1 离心泵的安装高度问题 71

2.5.2 汽蚀现象 71

2.5.3 离心泵正常操作必须满足的条件 72

2.5.4 离心泵最大安装高度计算 73

2.6 相似原理在离心泵操作分析中的应用 75

2.6.1 离心泵操作状况动力相似的条件 75

2.6.2 离心泵操作性能的普遍化曲线 76

2.7 离心泵的类型与选型 78

2.7.1 离心泵的类型 78

2.7.2 离心泵的选型 80

2.8 离心式风机 80

2.8.1 使用风机的目的及离心式风机的分类 80

2.8.2 离心式风机主要性能参量与性能曲线 81

2.8.3 离心式风机选型计算 82

2.9 其它类型的泵与风机 86

2.9.1 往复泵 86

2.9.2 隔膜泵 87

2.9.3 齿轮泵 87

2.9.4 旋涡泵 88

2.9.5 罗茨鼓风机 89

2.9.6 纳氏泵 89

2.9.7 水环真空泵 89

2.9.8 喷射泵 90

第三章 颗粒流体力学基础与机械分离 93

3.1 概述 93

3.1.1 流体非均相混合物的分离问题与颗粒流体力学 93

3.2 单颗粒与颗粒群的几何特性 94

3.2.1 单颗粒的几何特性 94

3.2.2 颗粒群的几何特性 94

3.3 流体通过固定床层的流动与液体过滤 98

3.3.1 流体通过固定床层的流动 98

3.3.2 流体过滤概念与过滤速度基本计算式 100

3.3.3 恒压与恒速过滤 103

3.3.4 过滤常量的测定 105

3.3.5 滤饼洗涤 108

3.3.6 过滤设备 109

3.4 颗粒沉降与沉降分离设备 114

3.4.1 重力沉降与重力沉降设备 114

3.4.2 离心沉降与离心沉降设备 122

3.5.1 固体流态化现象 130

3.5 固体流态化 130

3.5.2 固体流态化的流体力学特性 132

第四章 传热及换热器 138

4.1 概述 138

4.1.1 传热在化工生产中的应用 138

4.1.2 加热介质与冷却介质 138

4.1.3 传热的基本方式 139

4.1.4 冷、热流体热交换形式 139

4.1.5 传热速率与热通量 140

4.1.6 定态传热与非定态传热 141

4.2 热传导 141

4.2.1 热传导的基本概念 141

4.2.2 傅立叶定律 141

4.2.3 导热系数 142

4.2.4 平壁的热传导 142

4.2.5 圆筒壁的热传导 145

4.3.1 给热和给热的类型 146

4.3 对流传热概述 146

4.3.2 给热速率与给热系数 148

4.4 无相变流体的给热 148

4.4.1 影响给热的因素 148

4.4.2 温度边界层 148

4.4.3 与给热有关的准数及准数关联式的确定方法 149

4.4.4 流体在管内强制对流给热 152

4.4.5 流体在管外强制对流给热 154

4.4.6 大空间自然对流给热 157

4.5 有相变流体的给热 158

4.5.1 蒸汽冷凝给热 158

4.5.2 液体沸腾给热 162

4.6 辐射传热 165

4.6.1 辐射传热的基本概念与定律 165

4.6.2 固体壁面间的辐射传热 168

4.6.3 对流与辐射并联传热 170

4.7 串联传热过程计算 171

4.7.1 传热速率方程 171

4.7.3 传热系数 172

4.7.2 热量衡算 172

4.7.4 换热器的平均温度差 175

4.7.5 传热效率法 180

4.8 换热器 184

4.8.1 间壁式换热器 184

4.8.2 换热器传热过程的强化 190

4.8.3 列管式换热器设计与选型原则 191

第五章 气体吸收 202

5.1 概述 202

5.1.1 吸收与传质 202

5.1.2 物理吸收与化学吸收 202

5.1.3 吸收与解吸 203

5.1.4 溶剂的选择 203

5.2 气液相平衡 203

5.2.1 平衡溶解度 203

5.2.2 过程方向判断与过程推动力 206

5.3 分子扩散 207

5.3.1 分子扩散速率--菲克定律 208

5.3.2 分子扩散传质速率 208

5.3.3 组分在气相中的分子扩散系数 211

5.3.4 组分在液相中的分子扩散系数 213

5.4 对流传质 213

5.4.1 吸收过程中溶质气体由气相转移至液相的过程 214

5.4.2 吸收机理模型 214

5.4.4 总传质系数 216

5.4.3 对流传质速率 216

5.5 在填料塔中低浓度气体吸收过程的计算 218

5.5.1 填料塔简介 218

5.5.2 低浓度气体吸收的特点 219

5.5.3 物料衡算--操作线方程 219

5.5.4 填料层高度的计算式 219

5.5.5 传质单元高度的计算 221

5.5.6 传质单元数的计算 222

5.5.7 填料吸收塔的设计型计算 224

5.5.8 填料吸收塔的操作型计算 227

5.5.9 其它吸收流程 229

5.6 气体解吸 231

5.6.1 气体解吸的特点与常用的解吸方法 231

5.6.2 逆流气体解吸塔的计算 231

5.7 高浓度气体吸收 231

5.7.1 高浓度气体吸收的特点 231

5.7.2 高浓度气体吸收过程计算 232

6.1.1 蒸馏原理与蒸馏操作 237

6.1 概述 237

第六章 液体蒸馏 237

6.1.2 闪蒸 238

6.2 双组分物系的汽液相平衡 238

6.2.1 理想物系的汽液相平衡 238

6.2.2 非理想物系的汽液相平衡 242

6.3 双组分简单蒸馏 245

6.3.1 简单蒸馏 245

6.4.1 连续精馏原理与过程分析 246

6.4 双组分连续精馏 246

6.4.2 基本型连续精馏塔的设计型计算 253

6.4.3 基本型连续精馏塔的操作型计算 259

6.4.4 其它类型的连续精馏 261

6.5 双组分间歇精馏 266

6.5.1 间歇精馏的特点与计算 266

6.6 特殊精馏 269

6.6.1 萃取精馏 269

6.6.2 恒沸精馏 270

第七章 塔设备 275

7.1 概述 275

7.1.1 生产上对塔器的要求 275

7.2 填料塔 275

7.2.1 填料塔简介 275

7.2.2 填料的种类与特性 276

7.2.3 填料层内气液逆流的流体力学特性 280

7.2.4 填料层内的气液传质 283

7.2.5 填料塔的附属设备 287

7.3 板式塔综述 289

7.3.1 板式塔的气液流动类型 289

7.3.2 几种主要板式塔型简介 290

7.4 筛板塔 292

7.4.1 筛板塔的结构 292

7.4.2 筛板塔正常操作的气液流量范围 295

7.4.3 筛板塔的设计 302

7.5.1 浮阀塔的结构 304

7.5 浮阀塔 304

7.5.2 浮阀塔正常操作的气液流量范围 305

7.6 塔板效率 306

7.6.1 塔板效率的不同表示方法及其应用 306

7.6.2 提高塔器操作传质效果须注意的问题 308

7.6.3 总板效率的经验图线 309

第八章 固体干燥 311

8.1 概述 311

8.2.1 湿空气的性质 312

8.2 湿空气的性质和湿度图 312

8.2.2 湿空气的“I-H”图及其应用 316

8.3 干燥过程的物料衡算和热量衡算 319

8.3.1 物料衡算 319

8.3.2 热量衡算 321

8.3.3 干燥器出口空气状态的确定 322

8.3.4 干燥器的热效率和干燥效率 323

8.4 干燥速率和干燥时间 324

8.4.1 物料中所含水分的性质 325

8.4.2 干燥速率及其影响因素 326

8.4.3 恒定干燥条件下干燥时间的计算 330

8.5 干燥器 331

8.5.1 干燥器的主要形式 332

8.5.2 干燥器设计原则与举例 337

第九章 吸附 344

9.1 概述 344

9.1.1 吸附现象及其工业应用 344

9.1.2 常用吸附剂 345

9.2.1 吸附等温线 346

9.2 吸附平衡 346

9.2.2 单一气体(或蒸汽)的吸附平衡 348

9.2.3 液相吸附平衡 349

9.3 吸附机理和吸附速率 350

9.3.1 吸附机理 350

9.3.2 吸附速率 350

9.3.3 吸附的传质速率方程 351

9.4.1 固定床吸附器与固定床吸附过程计算 352

9.4 吸附设备与吸附过程计算 352

9.4.2 移动床吸附器与移动床吸附过程计算 356

第十章 膜分离技术 360

10.1 概述 360

10.1.1 膜的概念 360

10.1.2 膜分离技术发展简史 360

10.1.3 各种膜分离过程简介 361

10.1.4 膜分离设备 362

10.2.1 反渗透过程原理 364

10.2 反渗透 364

10.2.2 反渗透过程的操作 367

10.2.3 反渗透的应用 370

10.3 超滤和微滤 370

10.3.1 过程原理 370

10.3.2 过程与操作 372

10.3.3 应用 373

10.4 电渗析 374

10.4.1 电渗析原理 374

10.4.2 离子交换膜及其性质 375

10.4.3 电渗析设备与操作 376

10.4.4 电渗析的应用 378

10.5 其它膜过程 380

10.5.1 气体膜分离 380

10.5.2 渗透汽化 381

10.5.3 液膜分离技术 382

附录 385