《化工基础(第四版)(上册)/高等学校教材》是在保留第三版先进性特色的基础上进行修订的,为高等师范院校化工基础课程教材,分上、下两册出版。
《化工基础(第四版)(上册)/高等学校教材》引导学生了解和理解实验室研究与规模生产的区别与联系,了解化工新产品开发过程中思考和解决问题的方法,指导学生掌握化学工程学和化学工艺学的重要概念和基本原理,并为拓宽知识面引入化学工业近年来开发的科研成果。《化工基础(第四版)(上册)/高等学校教材》上册共6章,内容包括:绪论、流体的流动和输送、流体一固体颗粒间的运动和流态化、传热过程、吸收、精馏等,书后附有附录、附表、索引。本书可作为高等师范院校化学、应用化学等专业的教学用书,也可供综合性大学化学、应用化学等专业的学生选用和相关人员参考。
福建师范大学编著的《化工基础(第4版上高等学校教材)》引导学生了解和理解实验室研究与规模生产的区别与联系、了解化工新产品开发过程中思考和解决问题的方法,指导学生掌握化学工程和化学工艺学的重要概念和基本原理。本书适用于高等师范院校化学专业、应用化学专业等本科生作教材,也可供综合性大学化学等专业的学生作参考书。
第一章 绪论
1.1 本课程的内容和学习目的
1.1.1 化工学科的内容
1.1.2 学习本课程的目的
1.2 化工生产的特点
1.3 化学工程和工艺中的一些基本规律
1.3.1 质量守恒
1.3.2 能量守恒
1.3.3 平衡关系
1.3.4 过程速率
1.4 从实验室研究到工厂生产
1.4.1 实验室研究
1.4.2 可行性研究
1.4.3 中间试验
1.4.4 工业装置的设计和投产
1.5 有关技术经济评价的概念
1.5.1 评价的原则
1.5.2 技术经济评价的主要指标
1.6 我国化学工业的发展趋势
1.6.1 我国化学工业的现状
1.6.2 我国在化工学科领域的研究概况
1.6.3 化学工程的发展趋势
1.6.4 化学工程技术的发展趋势
1.6.5 我国化工发展面临的挑战
1.6.6 我国石油和化学工业未来发展趋势
1.6.7 我国精细化工发展的趋势
本章主要参考书刊
第一篇 传递过程
第二章 流体的流动和输送
2.1 一些基本概念
2.1.1 理想流体和实际流体
2.1.2 流体的密度、相对密度和比体积
2.1.3 流体的压力及其测量
2.1.4 流量和流速
2.1.5 定态流动和非定态流动
2.2 流体定态流动时的衡算
2.2.1 流体定态流动时的物料衡算
2.2.2 流体定态流动时的能量衡算
2.2.3 伯努利方程的应用举例
2.2.4 流体流量的测量
2.3 实际流体的流动
2.3.1 黏度
2.3.2 流体流动的形态
2.4 流体在圆管内流动时的阻力计算
2.4.1 滞流时的摩擦阻力
2.4.2 湍流时的流动阻力
2.4.3 局部阻力
2.4.4 管路计算
2.5 液体输送机械
2.5.1 离心泵
2.5.2 往复泵
2.5.3 旋转泵
2.6 气体输送机械
2.6.1 离心式风机
2.6.2 旋转式风机
2.6.3 往复式压缩机
2.6.4 喷射泵
2.7 量纲分析
本章符号
复习题和思考题
习题
第三章 流体一固体颗粒间的运动和流态化
3.1 流体通过填充床层的流动
3.1.1 流体通过毛细管的流动
3.1.2 流体通过颗粒床层的流动
3.1.3 流体通过填料床层的流动
3.2 固体颗粒在流体中的运动
3.2.1 球形颗粒的沉降
3.2.2 重力沉降的应用
3.2.3 离心沉降
3.3 流态化
3.3.1 流态化现象
3.3.2 床层的压降
3.3.3 临界流化速度
3.3.4 带出速度
3.3.5 计算公式小结
3.4 流化床
3.4.1 流化床的类型
3.4.2 流化床的床径和总高
3.4.3 气体分布板
本章符号
复习题
习题
第四章 传热过程
4.1 概述
4.1.1 化工生产中的传热过程
4.1.2 传热中的一些基本物理量和单位
4.1.3 定态传热和非定态传热
4.2 传导传热
4.2.1 热传导基本方程——傅里叶定律
4.2.2 平面壁的定态热传导
4.2.3 圆筒壁的传导传热
4.3 对流传热
4.3.1 对流传热机理
4.3.2 对流传热膜系数
4.3.3 对流传热膜系数的值
4.4 热交换的计算
4.4.1 总传热方程
4.4.2 传热系数的大致范围
4.4.3 传热温差
4.4.4 强化传热过程的途径
4.5 热交换器
4.5.1 列管式热交换器
4.5.2 其他热交换器
4.6 辐射传热
4.6.1 基本概念
4.6.2 管式炉
4.6.3 远红外和微波技术
4.6.4 三种传热方式的概括比较
4.7 化工生产中的节能途径
本章符号
复习题
习题
第五章 吸收
5.1 概述
5.1.1 吸收的类型
5.1.2 吸收剂的选择
5.1.3 吸收操作的条件
5.2 吸收的相平衡
5.2.1 亨利定律
5.2.2 用摩尔比表示的相平衡关系
5.2.3 气体在液体中的溶解度
5.3 吸收速率
5.3.1 双膜理论
5.3.2 分子扩散定律——菲克定律
5.3.3 吸收速率方程
5.4 填料吸收塔的计算
5.4.1 填料层高度的计算式
5.4.2 吸收塔中的物料衡算
……
第六章 精馏
索引
(1)生物化学工程:生物化学工程包括生化反应工程、生物医学工程、生化分离工程、生化控制工程和生化系统工程。化学工程与生物、医学有类似之处,因为化工设备和生命机构具有相同的任务,都是在壳体内进行物理、化学过程,而后者远比前者精细、严密得多。生物、医学化学工程侧重的是了解有机生命界与化学工程技术的类似性,并运用化学工程技术去解决有机生命组织中的化学工程问题;反之,采用仿生学原理攻克化学工程中的难题,使生物、医学与化学工程相互促进和补充。
(2)过程系统工程:过程系统工程是以处理物料~能量一资金一信息流的过程系统为研究对象,其核心功能是过程系统的组织、计划、协调、设计、控制和管理,目的是总体上实现技术及经济上的最优化,满足可持续发展的要求。就目前过程系统工程的国际发展趋势,可以概括为如下五个方面:①向微观系统延伸,为新产品开发作贡献;②过程集成,为现有生物设备的强化、工艺流程的简化,以及节能降耗提供理论方法及工具;③为过程工业企业的优化运营、特别是商务决策提供理论指导及工具;④为企业全球化供应链管理的优化,提高企业竞争力作贡献;⑤绿色过程系统工程为过程工业企业的环境保护、责任关怀及可持续发展作贡献。
(3)化工装置的可靠性:当前化工技术可靠性是各工程领域中的重中之重,在化学工程中化工装置的可靠性也逐步成为一个新的分支。所谓可靠性,是指系统、设备、元件在规定的条件下和预定的时间内完成规定功能的概率。因此,可靠性技术中应用较多的是概率统计方法。鉴于近代化工装置的大型化和一条线生产,为确保生产装置的正常运转并得到达到规定要求的产品,化工装置的可靠性显得愈来愈重要,而当前的工作主要集中在化工装置的可靠性分析、化工设备和材料的可靠性、系统可靠性的模型化、最优化和评价方面。
(4)化学工程与过程开发:过程开发是实验室成果向产业转化的全过程。它涉及实验室研究、模试、中试、设计、技术经济评价、试生产等,其核心是“放大”。传统的“三传一反”难以解决常规化工过程的量化放大和调控问题,非线性和非平衡过程问题,物质转换过程中各异的时空多尺度结构,尤其是不同尺度现象之间的关联问题,这些问题均是化学工程必须突破的科学瓶颈,它们的突破将促进化学工程理论的变革,将避免过程开发的盲目性、偶然性。
(5)可持续发展化学工程:可持续发展观强调社会经济发展不应以牺牲资源与环境为代价。可持续发展是一个内涵极为丰富的概念.核心是处理人与人、人与自然、现代与未来之间的关系。可持续发展要求化工工艺要由粗放型向高效、精细的绿色环保型转换,对原料进行原子设计,对产品进行生命周期的设计,通过过程和工艺耦合集成,减少能源和其他自然资源的消耗,减少生产废料和污染物排放,实现循环经济。
(6)分子模拟技术:复杂分子、界面结构正成为化学工程与技术研究的新焦点,同时分子模拟也成为复杂分子结构设计和研发的一个基本工具,用以制备具有特定功能的物质结构,包括蛋白质体外折叠、介孔材料、晶须等,是当前化工学科基础理论领域最活跃的一个分支。分子模拟可以提供精细的局部微观图景,揭示微观结构并描述其转变过程,这为实验研究从设计到检测提供了有力的依据,其在化学化工及相关领域上的应用前景将极其广阔。
……