本书主要介绍化学工程中常见单元操作的基本原理、典型设备及其工艺设计计算。全书共11章，分上、下两册出版。上册从揭示流体流动的基本规律入手，相继讲述与流体流动和传热有关的单元操作，包括流体流动、流体输送机械、非均相物系的分离、传热和蒸发；下册主要讲述各种传质单元操作，包括吸收、蒸馏、传质设备、萃取、干燥和其他传质分离技术。本书对各种单元操作的讨论均按如下思路进行：过程基本原理设备结构和工作原理过程与设备的计算（设计型和操作型）。本书加强了动量传递、热量传递和质量传递的理论基础，努力与工程实际相结合，注重培养工程观念及处理工程问题的能力和创新意识。 本书可作为化学工程与工艺、制药工程、应用化学专业及相近专业相关课程的教材，也可供轻工、食品、石油、环境、生物等专业选用及有关技术人员参考。

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。

前言

化工原理是化学工程与工艺、制药工程、应用化学、食品科学与工程、环境工程、生物工程及相近和相关专业的主干课程，其主要任务是研究化工过程单元操作的基本原理、典型过程设备，进行过程工艺设计计算和设备选型及单元过程的操作分析。通过本门课程的学习，并结合化工原理实验化工原理课程设计等课程的训练，培养学生的工程素养以及分析和解决化工生产实际问题的能力。

本教材以教育部高等学校化工类专业教学指导委员会对化工工程师培养的基本要求为指导，吸取国内外同类教材的长处，并结合编者在多年课程教学实践中形成的认识和经验编写而成。全书分上、下两册出版。上册除绪论与附录外，包括流体流动、流体输送机械、非均相物系的分离、传热及蒸发等单元操作； 下册包括吸收、蒸馏、萃取、干燥、结晶及其他分离过程等单元操作。

本书由任永胜统稿。参加上册各章编写的有： 绪论（于辉、任永胜）； 流体流动（王淑杰）； 流体输送机械（王淑杰）； 非均相物系的分离（王淑杰、陈丽丽）； 传热（田永华）； 蒸发（田永华）； 附录（陈丽丽、田永华、任永胜）。参与下册各章编写的有： 吸收（王淑杰）、蒸馏（于辉）、传质设备（陈丽丽、田永华）、萃取（田永华、陈丽丽）、干燥（陈丽丽、田永华）、其他分离方法（于辉）。校稿工作由任永胜、王淑杰、陈丽丽、田永华、于辉等老师承担。在本书的编写过程中，化工系主任李平及范辉、张晓光、董梅、蔡超、方芬、詹海鹃、麻晓霞、王晓中、冯雪兰等同事给予了无私的帮助和支持，在此一并表示衷心的感谢。

本书的出版得到了宁夏高等学校一流学科建设项目（宁夏大学化学工程与技术学科，编号： NXYLXK2017A04）的资助，同时获得了省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室、化学国家基础实验教学示范中心（宁夏大学）、化学化工学院和清华大学出版社等单位的大力支持，在此致以诚挚的谢意。

由于编者水平所限，书中不妥之处甚至错误在所难免，恳请读者批评指正。

编者2017年12月

目录

绪论

0.1化学工业与化学工程

0.2化工原理课程的内容和特点

0.3化工原理课程的研究方法

0.4化工原理课程的基本概念

0.5化工原理课程的任务

0.6单位制及单位换算

第1章流体流动

1.1流体流动的研究方法

1.1.1流体的连续介质假定

1.1.2流体质点运动的考察方法

1.1.3作用在流体上的力

1.2流体的基本性质

1.2.1流体的流动性

1.2.2流体的黏性

1.2.3流体的密度及其他物理量

1.2.4流体的可压缩性

1.3流体静力学基本方程

1.3.1作用在流体上的力

1.3.2静止流体的压强及其特性

1.3.3流体静力学基本方程

1.3.4流体静力学方程的应用

1.4流体流动的基本方程

1.4.1稳态流动与非稳态流动

1.4.2流量与流速

1.4.3流体的衡算方程

1.5圆管内流动阻力

1.5.1动量传递与阻力产生的机理

1.5.2流动阻力导论

1.5.3流体流动边界层

1.5.4流体流动阻力计算

1.5.5局部阻力

1.5.6系统的总阻力

1.6管路计算

1.6.1阻力对管内流动的影响

1.6.2管路计算

1.7流速和流量的测定

1.7.1测速管

1.7.2孔板流量计

1.7.3文丘里流量计

1.7.4转子流量计

习题

第2章流体输送机械

2.1概述

2.1.1管路系统对流体输送机械的基本要求

2.1.2流体输送机械分类

2.2离心泵

2.2.1离心泵的基本结构和工作原理

2.2.2离心泵的基本方程

2.2.3离心泵的特性曲线与性能参数

2.2.4离心泵的工作点和流量调节

2.2.5离心泵的汽蚀现象与安装高度

2.2.6离心泵的类型与选择

2.3其他流体输送机械

2.3.1往复泵

2.3.2计量泵

2.3.3隔膜泵

2.3.4回转式泵

2.3.5旋涡泵

2.4气体输送机械

2.4.1离心式通风机、鼓风机和压缩机

2.4.2真空泵

习题

第3章非均相物系的分离

3.1概述

3.2颗粒及颗粒床层的特性

3.2.1单一颗粒的特性

3.2.2颗粒床层的特性

3.3颗粒与流体间的相对运动

3.3.1床层的当量直径

3.3.2流体通过固体颗粒床层(固定床)的压降的数学描述

3.3.3模型参数的实验测定

3.3.4量纲分析法与数学模型法的比较

3.4沉降分离

3.4.1概述

3.4.2重力沉降

3.4.3离心沉降

3.5过滤分离

3.5.1过滤原理

3.5.2过滤的数学描述过滤基本方程式

3.5.3过滤基本方程式

3.5.4过滤操作方式

3.5.5恒压过滤

3.5.6过滤设备

3.5.7滤饼的洗涤

3.5.8过滤机的生产能力

3.5.9强化过滤的途径

3.6固体流态化

3.6.1概述

3.6.2流化床的流体力学

3.6.3气力输送

习题

第4章传热

4．1概述

4．1．1传热的基本方式

4．1．2工业生产中的加热介质和冷却介质

4．1．3典型传热设备

4．2热传导

4．2．1傅里叶定律

4．2．2导热系数

4．2．3平面壁的一维稳态热传导

4．2．4圆筒壁的一维稳态热传导

4．3对流传热

4．3．1对流传热机理

4．3．2对流传热速率方程

4．3．3对流传热过程的量纲分析

4．4对流传热系数关联式

4．4．1流体无相变时的强制对流传热

4．4．2流体有相变时的对流传热

4．5辐射传热

4．5．1辐射传热的基本概念

4．5．2物体的辐射能力

4．5．3对流和辐射联合传热

4．6换热器的传热计算

4．6．1热量衡算

4．6．2总传热速率方程

4．6．3传热平均温度差

4．7换热设备

4．7．1管式换热器

4．7．2板式换热器

4．7．3列管式换热器的设计和选型

4．7．4传热过程的强化与削弱

习题

第5章蒸发

5．1概述

5．2单效蒸发

5．2．1物料与热量衡算

5．2．2传热速率方程

5．2．3溶液的沸点和传热温度差损失

5．2．4蒸发器的生产能力和蒸发强度

5．3多效蒸发

5．3．1多效蒸发流程

5．3．2多效蒸发分析

5．3．3多效蒸发计算

5．4蒸发设备

5．4．1常用蒸发器的结构与特点

5．4．2蒸发器的工艺设计

5．4．3蒸发器改进与发展

习题

参考文献

附录

附录1常用物理量的单位与量纲

附录2某些气体的重要物理性质

附录3某些液体的重要物理性质

附录4干空气的物理性质(101．3kPa)

附录5水的物理性质

附录6水的饱和蒸汽压

附录7饱和水蒸气压表(按压强排列)

附录8某些液体的导热系数

附录9某些气体和蒸汽的导热系数

附录10某些固体材料的导热系数

附录11常用固体材料的密度和比热容

附录12壁面污垢热阻(污垢系数)

附录13无机盐水溶液的沸点(101．3kPa)

附录14离心泵的规格(摘录)

附录15472型离心通风机规格(摘录)

附录16低压流体输送用（镀锌）焊接钢管(摘自GB/T 30912008)

附录17管壳式换热器系列标准(摘录)

附录18管壳式换热器总传热系数K的推荐值