普通高等教育十五国家级规划教材：化工原理（上） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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　　《化工原理(上)》内容体系完善，概念论述清楚，突出工程性。《化工原理(上)》可作为理工院校化工及相关专业的本科生规划教材，也是从事化工及相关专业的科技人员、设计和生产人员的参考书。
　　
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内容简介

　　《化工原理(上)》是普通高等教育“十五”国家规划教材，普通高等教育“九五”国家得点教材，面向21世纪课程教材。《化工原理(上)》将化工单元操作按传递过程共性归类：以动量传递为基础叙述流体输送、搅拌、流体通过颗粒层的流动、绕流及相关的单元操作；以热量传递为基础阐述换热及蒸发操作；以质量传递的原理说明吸收、精馏、萃取、吸附、结晶、膜分离等传质单元操作，后阐述了热量、质量同时传递过程的特点及增湿、减湿和干燥操作。在相关的单元操作之后，阐述了常规分离方法的选择，为读者日后的工业实践打下一定的基础。《化工原理(上)》以过程工程原理的共性和处理工程问题的方法论作为贯穿化工单元操作的两条主线，注意从典型实例的剖析中提炼若干重要的工程观点，以期提高读者处理实际工程问题的能力。全书分上、下两册。上册包括：绪论、流体流动、流体输送机械、液体的搅拌、流体通过颗粒层的流动、颗粒的沉降和流态化、传热、蒸发共七章。每章均附有例题、习题、思考题。

内页插图

目录

绪论
第1章 流体流动
1.1 概述
1.1.1 流体流动的考察方法
1.1.2 流体流动中的作用力
1.1.3 流体流动中的机械能
1.2 流体静力学
1.2.1 静压强在空间的分布
1.2.2 压强能与位能
1.2.3 压强的表示方法
1.2.4 压强的静力学测量方法
1.3 流体流动中的守恒原理
1.3.1 质量守恒
1.3.2 机械能守恒
1.3.3 动量守恒
1.4 流体流动的内部结构
1.4.1 流动的类型
1.4.2 湍流的基本特征
1.4.3 边界层及边界层脱体
1.4.4 圆管内流体运动的数学描述
1.5 阻力损失
1.5.1 两种阻力损失
1.5.2 湍流时直管阻力损失的实验研究方法
1.5.3 直管阻力损失的计算式
1.5.4 局部阻力损失
1.6 流体输送管路的计算
1.6.1 阻力对管内流动的影响
1.6.2 管路计算
1.6.3 可压缩流体的管路计算
1.7 流速和流量的测定
1.7.1 皮托管
1.7.2 孔板流量计
1.7.3 转子流量计
1.8 非牛顿流体的流动
1.8.1 非牛顿流体的基本特性
1.8.2 非牛顿流体的层流流动
1.8.3 非牛顿流体的湍流流动与减阻现象
习题
思考题
本章 主要符号说明
参考文献
第2章 流体输送机械
2.1 概述
2.2 离心泵
2.2.1 离心泵的工作原理
2.2.2 离心泵的特性曲线
2.2.3 离心泵的流量调节和组合操作
2.2.4 离心泵的安装高度
2.2.5 离心泵的类型与选用
2.3 往复泵
2.3.1 往复泵的作用原理和类型
2.3.2 往复泵的流量调节
2.4 其他化工用泵
2.4.1 非正位移泵
2.4.2 正位移泵
2.4.3 各类化工用泵的比较与选择
2.5 气体输送机械
2.5.1 通风机
2.5.2 鼓风机
2.5.3 压缩机
2.5.4 真空泵
习题
思考题
本章 主要符号说明
参考文献
第3章 液体的搅拌
3.1 概述
3.1.1 搅拌器的类型
3.1.2 混合效果的度量
3.2 混合机理
3.2.1 搅拌器的两个功能
3.2.2 均相液体的混合机理
3.2.3 非均相物系的混合机理
3.3 搅拌器的性能
3.3.1 几种常用搅拌器的性能
3.3.2 强化湍动的措施
3.4 搅拌功率
3.4.1 搅拌器的混合效果与功率消耗
3.4.2 功率曲线
3.4.3 搅拌功率的分配
3.5 搅拌器的放大
3.6 其他混合设备
习题
思考题
本章 主要符号说明
参考文献
第4章 流体通过颗粒层的流动
4.1 概述
4.2 颗粒床层的特性
4.2.1 单颗粒的特性
4.2.2 颗粒群的特性
4.2.3 床层特性
4.3 流体通过固定床的压降
4.3.1 颗粒床层的简化模型
4.3.2 量纲分析法和数学模型法的比较
4.4 过滤原理及设备
4.4.1 过滤原理
4.4.2 过滤设备
4.5 过滤过程计算
4.5.1 过滤过程的数学描述
4.5.2 间歇过滤的滤液量与过滤时间的关系
4.5.3 洗涤速率与洗涤时间
4.5.4 过滤过程的计算
4.6 加快过滤速率的途径
习题
思考题
本章 主要符号说明
参考文献
第5章 颗粒的沉降和流态化
5.1 概述
5.2 颗粒的沉降运动
5.2.1 流体对固体颗粒的绕流
5.2.2 静止流体中颗粒的自由沉降
5.3 沉降分离设备
5.3.1 重力沉降设备
5.3.2 离心沉降设备
5.4 固体流态化技术
5.4.1 流化床的基本概念
5.4.2 实际的流化现象
5.4.3 流化床的主要特性
5.4.4 流化床的操作范围
5.4.5 流化质量
5.5 气力输送
5.5.1 概述
5.5.2 气力输送装置
5.5.3 稀相输送的流动特性
习题
思考题
本章 主要符号说明
参考文献
第6章 传热
6.1 概述
6.1.1 概述
6.1.2 传热过程
6.2 热传导
6.2.1 傅里叶定律和热导率
6.2.2 通过平壁的定态导热过程
6.2.3 通过圆筒壁的定态导热过程
6.2.4 通过多层壁的定态导热过程
6.3 对流给热
6.3.1 对流给热过程分析
6.3.2 对流给热过程的数学描述
6.3.3 无相变的对流给热系数的经验关联式
6.4 沸腾给热与冷凝给热
6.4.1 沸腾给热
6.4.2 沸腾给热过程的强化
6.4.3 蒸汽冷凝给热
6.4.4 冷凝给热系数
6.4.5 其他影响冷凝给热的因素及强化措施
6.5 热辐射
6.5.1 固体辐射
6.5.2 气体辐射
6.6 传热过程的计算
6.6.1 传热过程的数学描述
6.6.2 传热过程基本方程式
6.6.3 换热器的设计型计算
6.6.4 换热器的操作型计算
6.6.5 非定态传热过程的拟定态处理
6.6.6 变系数的传热过程计算
6.7 换热器
6.7.1 间壁式换热器的类型
6.7.2 管壳式换热器的设计和选用
6.7.3换热器的强化和其他类型
习题
思考题
本章 主要符号说明
参考文献
第7章 蒸发
7.1 概述
7.1.1 蒸发操作的目的和方法
7.1.2 蒸发操作的特点
7.2 蒸发设备
7.2.1 各种蒸发器
7.2.2 蒸发器的传热系数
7.2.3 蒸发辅助设备
7.3 单效蒸发
7.3.1 物料衡算
7.3.2 热量衡算
7.3.3 蒸发速率与传热温度差
7.3.4 单效蒸发过程的计算
7.4 蒸发操作的经济性和多效蒸发
7.4.1 衡量蒸发操作经济性的方法
7.4.2 蒸发操作的节能方法
7.4.3 多效蒸发过程分析
习题
思考题
本章 主要符号说明
参考文献
附录
一、部分物理量的单位和量纲
二、水与蒸汽的物理性质
三、干空气的物理性质
四、液体及水溶液的物理性质
五、气体的重要物理性质
六、固体性质
七、管子规格
八、泵与风机
九、换热器
十、标准筛目
十一、气体常数R
十二、量纲分析方法和丌定理

前言/序言

化学工程基础理论与应用 本书简介 本书深入浅出地阐述了化学工程领域的核心基础理论与关键技术，旨在为相关专业的学生、工程师及研究人员提供一本全面、系统的参考资料。全书内容紧密围绕化工过程的本质、单元操作的原理以及过程设计与优化展开，力求在理论深度与工程实践之间架起坚实的桥梁。 第一部分：物质传递与分离原理 本部分聚焦于化工过程中最常见且至关重要的物质传递现象及其在分离技术中的应用。 第一章：流体力学基础 本章从微观和宏观角度剖析了流体的基本性质，包括粘度、密度、表面张力等。详细介绍了流体静力学原理及其在工程中的应用，如测压技术和浮力计算。重点探讨了流体动力学，从描述流体运动的纳维-斯托克斯方程出发，推导并应用了伯努利方程，阐述了层流与湍流的判据（雷诺数）。对管道、设备中常见的流体流动阻力进行了详尽的分析，包括沿程阻力和局部阻力，并给出了工程中常用的摩擦系数计算图表和经验公式。此外，本章还涵盖了非牛顿流体的特性描述及处理方法，以及气体、液体在复杂管道网络中的流动特性分析。对泵、风机等流体输送设备的性能曲线、选型原则及运行特点进行了系统的介绍。 第二章：热量传递原理 本章系统梳理了热量传递的三种基本形式：传导、对流和辐射。 在传导方面，详细阐述了傅里叶定律，并将其应用于一维、二维稳态和非稳态热传导问题的求解，特别关注了复合壁结构和圆柱壳体的热阻计算。对于非均相体系中的热传导，引入了有效导热系数的概念。 对流部分是本章的重点。区分了自然对流与强制对流，推导并应用了牛顿冷却定律。通过无量纲分析（如毕渥数、斯特兰数等），系统地介绍了对流换热系数的计算方法，包括针对平板、管内、管外流动的经验关联式。本章还深入讨论了相变传热，如沸腾和冷凝过程的机理、特点及换热系数的估算。 辐射传热部分则侧重于黑体、灰体和实际表面的辐射特性，包括斯蒂芬-玻尔兹曼定律、辐射交换的几何因子计算及其在真空环境下的应用。最后，本章综合论述了换热器的工作原理，包括管壳式换热器的结构分类、传热计算（如平均温差法和$varepsilon- ext{NTU}$法）以及污垢热阻的影响。 第三章：动量、热量与质量在多相体系中的传递 本章将前两章的基本原理推广到涉及相界面物质和能量传递的复杂体系。 重点分析了液-气、液-液、固-液界面上的动量、热量和质量传递的驱动力、阻力与速率方程。详细探讨了扩散与对流在质量传递中的相对作用，引入了菲克定律及其在不同几何条件下的应用。 针对气液分离过程，深入分析了吸收、蒸馏等单元操作的理论基础。在吸收理论中，详细阐述了双膜理论，用以计算吸收塔内总传质系数，并介绍了塔板效率的概念及计算方法。在精馏理论中，系统讲解了相平衡关系（如拉乌尔定律、亨利定律），推导了克劳修斯-克拉佩龙方程，并应用 McCabe-Thiele 作图法和微分方程法求解二组分精馏塔的理论塔板数和回流比。本章也触及了萃取、干燥等其他重要分离过程的传质特点。 第二部分：化工过程控制与优化 本部分将理论基础应用于实际过程的建模、控制与优化，确保化工生产的稳定、高效与安全。 第四章：化学反应动力学基础 本章是理解反应器设计的前提。首先介绍了反应速率的定义和表征方式。详细分析了反应级数、反应级数与速率常数对温度的依赖性（阿累尼乌斯方程）。深入探讨了反应机理，包括单分子反应、双分子反应以及复杂反应的速率方程建立。本章还讨论了催化反应的特点，包括活性中心、催化剂的性质对反应速率的影响。对于非均相反应，分析了反应物在催化剂表面的扩散与反应的耦合效应（颗粒级反应器）。最后，对反应平衡和热力学限制进行了分析。 第五章：化学反应器设计与分析 本章将动力学知识应用于反应器的设计与模拟。详细分析了理想反应器模型：间歇反应器（Batch Reactor, BR）、连续搅拌釜式反应器（CSTR）和管式反应器（PFR）。针对每种反应器，结合反应速率方程和反应热效应，推导了体积、停留时间与转化率之间的关系，并考虑了热效应引起的温度影响。 重点分析了复杂反应器的操作，如串联反应器、返混对反应过程的影响。在热效应处理上，详细讨论了反应热对反应器稳定性的影响，介绍了反应器热控制的手段，包括夹套冷却、内盘管冷却以及反应物分级加入等。对于多相催化反应器，如固定床和流化床，分析了床层压降、反应物在催化剂颗粒内的扩散和反应速率之间的相互制约关系。 第六章：过程模拟与控制 本章着眼于现代化工生产过程的自动化与优化。 首先介绍了过程模拟的基础，包括稳态和动态模拟的概念，以及求解复杂过程的数值方法。在过程控制方面，系统讲解了自动控制系统的基本组成、反馈与前馈控制的原理。着重分析了一阶、二阶和具有纯滞后的环节的动态特性。详细阐述了经典 PID 控制器的设计、整定方法（如齐格勒-尼科尔斯法）及其在化工过程中的应用。对于多变量系统，引入了反馈控制、解耦控制的基本概念。最后，简要介绍了先进过程控制（APC）的初步思想及其在大型复杂装置中的应用前景。 结论与展望 本书以严谨的科学态度，系统地整合了化学工程的基础理论框架。通过对物质、能量和动量传递的深入理解，结合化学反应动力学和反应器工程，为读者构建了一个从微观机理到宏观过程的完整知识体系。本书内容涵盖了化工过程的核心单元操作和关键设计原理，强调理论与工程实践的紧密结合，旨在培养具备扎实理论基础和较强工程应用能力的专业人才。