化工基礎（第5版）

緒論1
一、化工過程及單元操作1
二、本課程的地位和任務2
三、單位制及單位換算2
四、單元操作中的基本規律4
本章小結7
思考題與習題7

第一章流體輸送8
第一節概述8
第二節流體靜力學9
一、流體的主要物理量9
二、流體靜力學基本方程式13
第三節流體動力學19
一、基本概念19
二、穩定流動的連續方程21
三、伯努利方程式22
第四節流體阻力30
一、流體的黏度30
二、流體的流動形態與雷諾數31
三、流體阻力計算33
第五節流體輸送管路佈置38
一、管子的類型39
二、管件、閥以及管路的連接方式41
三、管路佈置及安裝原則45
第六節流量的測量47
一、孔板流量計47
二、文丘裡流量計47
三、轉子流量計48
本章小結49
思考題與習題49

第二章流體輸送機械58
第一節概述58
第二節離心泵58
一、離心泵工作原理59
二、離心泵的主要部件60
三、離心泵的主要性能和特性曲線61
四、離心泵的安裝高度65
五、離心泵的分類和型號67
六、離心泵的安裝和操作72
第三節往復泵73
一、往復泵的工作原理73
二、往復泵的主要性能76
三、往復泵的使用與維護78
第四節其他類型泵及各類泵的比較79
一、計量泵79
二、齒輪泵79
三、螺杆泵80
四、遮罩泵80
五、液下泵81
六、旋渦泵81
七、流體作用泵82
八、各類泵的比較82
第五節往復式壓縮機84
一、往復式壓縮機的結構和主要部件84
二、往復式壓縮機的主要性能86
三、實際壓縮迴圈88
四、多級壓縮89
五、往復式壓縮機的分類和型號90
六、往復式壓縮機的正常操作91
第六節離心式壓縮機92
一、離心式壓縮機工作原理和結構92
二、離心式壓縮機的操作93
第七節各類風機簡介94
一、鼓風機94
二、通風機95
第八節真空泵96
一、往復式真空泵97
二、液環式真空泵97
三、旋片式真空泵98
四、噴射式真空泵99
本章小結100
思考題與習題100

第三章非均相混合物的分離103
第一節概述103
第二節重力沉降104
一、重力作用下的沉降速度104
二、降塵室108
三、沉降器109
第三節過濾110
一、懸浮液的過濾110
二、過濾機的構造與操作114
第四節離心分離119
一、離心作用下的沉降速度119
二、離心分離設備121
第五節其他氣體淨制過程及設備128
一、慣性分離器128
二、袋濾器129
三、靜電除塵器130
四、文丘裡除塵器131
第六節固體流態化131
一、基本概念132
二、流化床的不正常現象134
三、流化床的操作範圍135
第七節氣力輸送136
本章小結140
思考題與習題140

第四章傳熱143
第一節概述143
第二節傳熱的基本方式144
一、熱傳導144
二、對流144
三、輻射144
四、間壁式換熱器中的傳熱過程144
第三節熱傳導146
一、導熱基本定律146
二、多層平壁的導熱148
三、圓筒壁的導熱149
第四節對流傳熱151
一、對流傳熱方程式151
二、給熱係數的經驗公式152
第五節輻射傳熱154
一、輻射傳熱的基本概念155
二、物體的輻射能力156
三、兩物體間的相互輻射157
四、設備熱損失的計算157
第六節傳熱計算158
一、換熱器的熱負荷計算158
二、載熱體的用量及其終溫的計算161
三、平均傳熱溫差的計算162
四、傳熱係數的計算和討論167
五、傳熱面積計算171
第七節強化傳熱的途徑與熱絕緣方法173
一、強化傳熱的途徑173
二、管路和設備的熱絕緣方法175
第八節換熱設備176
一、換熱器的分類176
二、列管式換熱器177
三、其他換熱器182
第九節加熱方法和載熱體193
一、加熱方法和加熱劑193
二、常用冷卻劑196
第十節換熱器的操作196
一、投用前的檢查試壓196
二、換熱器的投用（以水冷卻油品為例）196
三、換熱器的停用197
本章小結198
思考題與習題198

第五章溶液的蒸發204
第一節概述204
一、蒸發的特點204
二、蒸發操作的分類205
第二節單效蒸發206
一、單效蒸發流程206
二、單效蒸發計算207
第三節多效蒸發與流程211
一、概述211
二、多效蒸發流程211
第四節蒸發設備簡介213
一、蒸發鍋214
二、蛇管式蒸發器214
三、標準式蒸發器(中央迴圈管式蒸發器)214
四、懸筐式蒸發器215
五、外加熱式蒸發器215
六、列文蒸發器215
七、強制迴圈蒸發器216
八、液膜蒸發器216
九、除沫器與冷凝器218
第五節蒸發過程的分析219
一、影響生產強度的因素219
二、影響溶液沸點升高的因素220
三、降低熱能消耗的措施220
本章小結221
思考題與習題221

第六章結晶224
第一節概述224
一、結晶過程224
二、結晶產品的純度225
三、溶解度和溶液的過飽和度226
四、晶核的形成與晶體的長大及影響因素229
第二節結晶方法231
第三節結晶設備231
一、結晶設備的類型及特點231
二、移除部分溶劑的結晶器232
三、不移除溶劑的結晶器235
四、結晶操作應注意的問題238
第四節結晶操作的物料和熱量衡算239
一、物料衡算239
二、熱量衡算240
本章小結242
思考題與習題242

第七章溶液的蒸餾244
第一節概述244
一、蒸餾過程在化工中的應用244
二、蒸餾的分類245
三、蒸餾分離的特點245
第二節溶液氣液平衡關係246
一、雙組分理想溶液的氣液平衡關係246
二、沸點-組成圖248
三、氣液平衡相圖250
四、揮發度和相對揮發度250
第三節精餾原理253
一、簡單蒸餾原理和流程253
二、精餾基礎255
三、精餾流程258
第四節精餾塔的物料衡算259
一、全塔物料衡算260
二、精餾段的物料衡算261
三、提餾段的物料衡算262
四、進料狀況對操作線的影響263
五、理論塔板數的計算266
第五節回流比271
一、全回流271
二、最小回流比271
三、實際回流比的選擇273
第六節連續精餾塔的熱量衡算274
一、全塔熱量衡算274
二、塔頂冷凝器冷卻水消耗量的計算276
第七節特殊蒸餾277
一、共沸蒸餾277
二、萃取蒸餾279
三、水蒸氣蒸餾281
第八節精餾塔282
一、精餾塔的分類和選擇282
二、泡罩塔283
三、篩板塔284
四、浮閥塔285
五、噴射型塔286
六、斜孔篩板塔288
七、填料塔288
第九節精餾塔的操作288
一、氣、液相負荷對精餾操作的影響288
二、精餾塔的操作控制290
三、精餾塔的操作技術291
本章小結294
思考題與習題295

第八章吸收299
第一節概述299
一、氣體吸收的工業應用299
二、氣體吸收分類300
三、吸收的傳質特點300
四、吸收劑的選擇301
第二節吸收的物理基礎301
一、氣相和液相組成的表示方法301
二、氣體在液體中的溶解度304
三、氣液平衡關係305
四、傳質的基本方式308
五、吸收機理——雙膜理論309
第三節吸收速率方程式310
一、吸收速率方程式310
二、氣體溶解度對吸收係數的影響312
第四節吸收過程的計算314
一、全塔物料衡算與操作線方程315
二、吸收劑消耗量的計算317
三、填料吸收塔塔徑的確定320
四、填料層高度的確定321
第五節吸收設備324
一、填料塔結構324
二、填料的選擇及類型325
三、湍球塔327
四、噴射式吸收器328
第六節吸收塔的操作328
一、影響吸收操作的因素328
二、吸收塔的操作技術330
第七節解吸331
第八節吸收流程333
本章小結335
思考題與習題336

第九章液-液萃取340
第一節概述340
第二節液-液萃取過程341
一、三元物系的相平衡341
二、液-液萃取的原理344
三、液-液萃取操作流程346
四、萃取劑的選擇348
五、萃取操作的影響因素349
第三節液-液萃取設備350
一、液-液萃取設備的分類350
二、混合-沉降槽351
三、重力流動萃取塔352
四、輸入機械能的萃取設備355
五、離心萃取機355
六、萃取設備的選擇356
本章小結358
思考題與習題358

第十章乾燥360
第一節概述360
一、固體物料的去濕法360
二、乾燥過程的分類361
三、乾燥過程的實質和必要條件361
第二節濕空氣的性質及濕度圖362
一、濕空氣的性質362
二、濕度圖370
三、物料中所含水分的性質374
四、固體物料乾燥機理376
第三節乾燥器的物料衡算和熱量衡算377
一、物料含水量的表示方法377
二、乾燥後的物料量和水分蒸發量378
三、空氣消耗量379
四、乾燥器熱量衡算380
第四節乾燥速率381
一、乾燥速率公式381
二、影響乾燥速率的因素382
第五節乾燥的操作方式383
一、乾燥的操作方式介紹383
二、其他乾燥方式385
第六節流態化乾燥技術386
一、概述386
二、流化床結構386
三、流態化乾燥的應用388
第七節乾燥器388
一、乾燥器應具備的條件和分類388
二、乾燥器的主要形式和特點389
三、乾燥器的選型399
本章小結401
思考題與習題401

第十一章冷凍404
第一節概述404
一、冷凍方法404
二、冷凍的分類405
第二節冷凍的基本原理406
一、冷凍迴圈406
二、冷凍係數407
三、操作溫度的選定408
四、過冷操作409
第三節冷凍能力410
一、單位品質冷凍劑的冷凍能力410
二、單位體積冷凍劑的冷凍能力410
三、冷凍能力的計算412
四、標準冷凍能力413
第四節兩級壓縮冷凍迴圈414
一、採用兩級壓縮的原因414
二、兩級壓縮冷凍迴圈簡介414
三、複疊式冷凍迴圈415
第五節冷凍劑與載冷體416
一、冷凍劑416
二、載冷體418
三、潤滑油419
第六節壓縮蒸氣冷凍裝置的主要設備421
一、壓縮機421
二、冷凝器421
三、蒸發器422
四、膨脹閥422
本章小結423
思考題與習題423

第十二章新型傳質分離方法簡介426
第一節吸附426
一、吸附的基本概念426
二、吸附原理427
第二節膜分離429
一、膜分離的基本概念429
二、膜分離技術的應用430
第三節超臨界流體萃取432
一、超臨界流體萃取的特點433
二、超臨界流體萃取基本原理433
本章小結434
思考題與習題434

附錄435
一、部分物理量的單位435
二、單位換算表436
三、水的物理性質437
四、飽和水蒸氣表(按壓力排列)438
五、某些氣體的物理性質440
六、管道內各種流體常用流速範圍441
七、常用管子規格442
八、常見固體的熱導率443
九、列管式換熱器的傳熱係數444
十、污垢熱阻經驗資料444

為了適應經濟發展對目前職工教育培訓的要求，積極配合化工技術工人進行培訓和職業技能鑒定，根據國家《職業標準》對中級工應該掌握和瞭解的有關技術理論知識（應知）和工藝操作能力（應會）的要求，我們對2012年出版的化工工人中級技術培訓系列教材進行修訂。

在對《職業標準》內容範圍和深淺程度有了充分理解的基礎上，兼顧中、高級技術工人在操作技能上的差別及其在基本技術理論知識上的共性特點，以強化應用為目的，理論夠用為原則，注重理論聯繫實際和檢修維護的特點，由淺入深、由易到難地提出問題、分析問題和解決問題，並列舉了生產和計算實例。同時考慮到工人學習的特點，在文字表達方面注意做到通俗易懂，圖表清晰。

本書自第一版出版以來歷經數次修訂、不斷完善，力求為工作在化工生產一線的操作人員提供理論上的幫助。

在第四版的基礎上，本書主要有以下變化：

1.變換了一些參數的表示符號，使之更加貼近目前各相關書籍習慣使用的符號形式，使讀者閱讀其他參考資料時能更好地銜接；

2.在每章的前面增加了學習目標和能力目標，使讀者更好地瞭解每章的主要內容和需要掌握的程度。在每章後面增加了本章小結，可以使讀者通過框圖清晰地瞭解本章的知識脈絡；

3.補充了部分知識點的敘述，使內容更加完整。

本書共十二章，由吉林化工學院張振坤統稿並編寫了第1～9章，參加編寫的人員還有：吉林化工學院劉建中（緒論、附錄）、吉化有機合成廠王錫玉（第10章）、吉林化工學院楊梅（第10、11、12章），全書由張振坤、王錫玉主編。

本書在編寫過程中參考了王慧倫主編的《化工基礎》和劉盛賓主編的《化工基礎》的部分內容。對參與審稿的吉化職工教育培訓部門的李守忠、陳雲明、劉勃安表示感謝。

由於編者水準有限，對於書中出現的欠妥之處，希望專家和廣大讀者給予批評和指正，以便今後進一步完善。

編者
2019年1月