化工原理（第三版）(2014年化學工業出版社出版的教材（楊祖榮）)

成書過程

修訂過程

《化工原理（第三版）》在第二版的基礎上進行了修訂，刪除了部分工程上已少用的內容和計算方法，補充了反映化工學科現狀及新進展的內容，並更換了少量的例題與習題。此外，對一些專業術語進行了規範化處理。

該教材由北京化工大學楊祖榮（緒論、蒸發、結晶）、劉麗英（流體流動與輸送機械、固體乾燥、膜分離）、劉偉（氣體吸收、吸附）、丁忠偉（傳熱）、蘇海佳（蒸餾）及開封大學陶穎（非均相物系分離）共同編寫，由清華大學蔣維鈞教授審閱。

該教材在編寫過程中，得到了北京化工大學化工原理教研室的同事和同行們的支持和幫助。

出版工作

2014年6月，該教材由電子工業出版社出版。

出版社工作人員名單

職務	姓名
責任編輯	何麗、郭乃鋒、徐雅妮
裝幀設計	關飛
責任校對	吳靜

內容簡介

《化工原理（第三版）》共分8個章節的內容。主要包括緒論、流體流動與輸送機械、非均相物系分離、傳熱、蒸發、氣體吸收、蒸餾、固體乾燥及其他分離技術。在每一章節下還設有思考題、習題、本章符號說明、參考文獻、閱讀參考文獻等欄目。此外，還包括十三個附錄的內容。

教材目錄

緒論/ 1

0.1化工生產過程與單元操作1

0.1.1化工生產過程1

0.1.2單元操作1

0.2《化工原理》課程的性質、內容及任務2

0.3單元操作中常用的基本概念和觀點3

第1章流體流動與輸送機械/ 5

1.1流體基本性質5

1.1.1連續介質的假定5

1.1.2流體的壓縮性6

1.1.3作用在流體上的力6

1.1.4質量力與密度6

1.1.5壓力7

1.1.6剪下力與黏度8

1.2流體靜力學9

1.2.1靜壓力特性10

1.2.2流體靜力學基本方程10

1.3流體動力學15

1.3.1流體的流量與流速15

1.3.2定態流動與非定態流動16

1.3.3定態流動系統的質量衡算16

1.3.4定態流動系統的機械能衡算17

1.4流體流動的內部結構23

1.4.1流體的流動型態24

1.4.2流體在圓管內的速度分布25

1.5流體流動阻力29

1.5.1直管阻力29

1.5.2局部阻力37

1.5.3流體在管路中的總阻力39

1.6管路計算41

1.6.1簡單管路41

1.6.2複雜管路46

1.7流速與流量的測量47

1.7.1測速管47

1.7.2孔板流量計48

1.7.3文丘里流量計51

1.7.4轉子流量計52

1.8流體輸送機械54

1.8.1離心泵54

1.8.2其他類型化工用泵69

1.8.3氣體輸送機械72

思考題78

習題78

本章符號說明85

參考文獻85

第2章非均相物系分離/ 87

2.1概述87

2.1.1非均相物系分離在工業

生產中的套用88

2.1.2顆粒與顆粒群的特性88

2.2顆粒沉降90

2.2.1顆粒在流體中的沉降過程90

2.2.2重力沉降及設備90

2.2.3離心沉降及設備96

2.3過濾100

2.3.1概述100

2.3.2過濾基本方程式102

2.3.3過濾設備105

2.4非均相物系分離過程強化與展望109

2.4.1沉降過程的強化110

2.4.2過濾過程的強化110

2.4.3過濾技術展望111

思考題112

習題112

本章符號說明113

參考文獻114

閱讀參考文獻114

第3章傳熱/ 115

3.1概述115

3.1.1傳熱在化工生產中的套用115

3.1.2工業生產中的加熱劑和冷卻劑116

3.1.3傳熱設備中冷、熱流體的接觸方式116

3.1.4傳熱學中一些基本概念117

3.2熱傳導118

3.2.1熱傳導機理簡介118

3.2.2熱傳導速率的表達——傅立葉定律118

3.2.3熱導率118

3.2.4單層平壁的定態熱傳導120

3.2.5單層圓筒壁的定態熱傳導121

3.2.6通過多層壁的定態熱傳導122

3.3對流傳熱125

3.3.1對流傳熱過程分析125

3.3.2對流傳熱速率——牛頓冷卻定律125

3.3.3對流傳熱係數的實驗研究方法126

3.3.4流體無相變時的對流傳熱係數經驗關聯式128

3.3.5蒸氣冷凝傳熱136

3.3.6液體沸騰傳熱139

3.4傳熱過程計算141

3.4.1換熱器的熱量平衡方程141

3.4.2總傳熱係數141

3.4.3總傳熱速率方程144

3.4.4總傳熱速率方程與熱量平衡方程的聯用145

3.4.5平均傳熱溫差的計算146

3.4.6傳熱過程的設計型計算149

3.4.7傳熱過程的操作型計算150

3.4.8設備壁溫的計算152

3.5輻射傳熱153

3.5.1熱輻射的基本概念153

3.5.2物體的輻射能力154

3.5.3兩固體間的輻射傳熱156

3.5.4對流-輻射聯合傳熱158

3.6換熱器159

3.6.1間壁式換熱器159

3.6.2列管式換熱器的設計與選型中相關條件的選擇166

3.6.3列管式換熱器的選型計算167

3.7傳熱過程的強化170

3.7.1換熱器中傳熱過程的強化170

3.7.2換熱網路的最佳化171

3.7.3換熱器中污垢的產生、阻垢和清洗172

思考題173

習題173

本章符號說明176

參考文獻177

第4章蒸發/ 178

4.1概述178

4.1.1蒸發操作及其在工業中的套用178

4.1.2蒸發操作的特點178

4.1.3蒸發操作的分類179

4.2單效蒸發與真空蒸發180

4.2.1單效蒸發流程180

4.2.2單效蒸發設計計算180

4.2.3蒸發器的生產能力與生產強度184

4.3多效蒸發185

4.3.1加熱蒸汽的經濟性185

4.3.2多效蒸發186

4.3.3多效蒸發效數的限制192

4.4蒸發設備192

4.4.1蒸發器192

4.4.2蒸發器的選型195

4.4.3蒸發裝置的附屬設備和機械195

4.5蒸發過程和設備的強化與展望197

思考題197

習題198

本章符號說明198

參考文獻198

閱讀參考文獻199

第5章氣體吸收/ 200

5.1概述200

5.1.1化工生產中的傳質過程200

5.1.2相組成表示法201

5.1.3氣體吸收過程203

5.1.4氣體吸收過程的套用204

5.1.5吸收劑的選用205

5.1.6吸收操作的分類205

5.2吸收過程的氣-液相平衡關係206

5.2.1氣體在液體中的溶解度206

5.2.2相平衡關係在吸收過程中的套用211

5.3單相內傳質213

5.3.1單相內物質的分子擴散213

5.3.2分子擴散係數217

5.3.3單相對流傳質機理221

5.3.4單相內對流傳質速率方程222

5.4相際對流傳質及總傳質速率方程223

5.4.1雙膜理論224

5.4.2吸收過程的總傳質速率方程224

5.5吸收塔的計算229

5.5.1物料衡算和操作線方程229

5.5.2吸收劑用量與最小液-氣比231

5.5.3吸收塔填料層高度的計算233

5.5.4吸收塔塔徑的計算240

5.5.5吸收塔的操作型計算241

5.5.6解吸及其計算242

5.6填料塔246

5.6.1填料246

5.6.2填料塔的流體力學性能248

5.6.3填料塔的附屬檔案252

5.6.4強化吸收過程的措施254

5.6.5填料塔分離技術新進展255

思考題256

習題257

本章符號說明259

參考文獻260

閱讀參考文獻260

第6章蒸餾/ 261

6.1概述261

6.2雙組分溶液的汽-液平衡262

6.2.1理想溶液的汽-液平衡262

6.2.2溫度組成圖(t-x-y圖)263

6.2.3氣液平衡圖（x-y圖）264

6.2.4揮發度與相對揮發度265

6.2.5非理想溶液的汽-液平衡267

6.3簡單蒸餾和平衡蒸餾268

6.3.1簡單蒸餾268

6.3.2平衡蒸餾269

6.4精餾原理269

6.4.1多次部分汽化、部分冷凝269

6.4.2連續精餾裝置流程270

6.4.3塔板的作用271

6.4.4精餾過程的回流272

6.5雙組分連續精餾塔的計算273

6.5.1理論板的概念與恆摩爾流的假設273

6.5.2全塔物料衡算274

6.5.3操作線方程275

6.5.4進料熱狀況的影響及q線方程277

6.5.5理論塔板數的確定281

6.5.6回流比的影響與選擇288

6.5.7理論板數的簡捷計算296

6.5.8精餾裝置的熱量衡算297

6.5.9雙組分精餾的操作型計算300

6.6間歇精餾301

6.6.1維持餾出液濃度恆定的操作301

6.6.2維持回流比恆定的操作302

6.7恆沸精餾與萃取精餾303

6.7.1恆沸精餾303

6.7.2萃取精餾 304

6.8板式塔304

6.8.1板式塔的結構特點和流體力學特性305

6.8.2塔板的流體力學狀況306

6.8.3塔板效率308

6.8.4塔高和塔徑的計算310

6.8.5塔板負荷性能圖313

6.8.6板式塔的類型314

6.9蒸餾過程的強化與展望317

思考題318

習題319

本章符號說明323

參考文獻323

閱讀參考文獻324

第7章固體乾燥/ 325

7.1概述325

7.1.1物料的去濕方法325

7.1.2物料的乾燥方法325

7.1.3對流乾燥特點326

7.2濕空氣的性質與濕度圖326

7.2.1濕空氣的性質326

7.2.2濕空氣的濕度圖及其套用332

7.3固體物料的乾燥平衡335

7.3.1物料中水分含量的表示方法335

7.3.2水分在氣-固兩相間的平衡335

7.4乾燥過程的計算337

7.4.1乾燥過程的物料衡算337

7.4.2乾燥過程的熱量衡算339

7.4.3乾燥系統的熱效率340

7.4.4乾燥器空氣出口狀態的確定341

7.5乾燥速率與乾燥時間343

7.5.1乾燥速率343

7.5.2恆定乾燥條件下乾燥時間的計算347

7.6乾燥器349

7.6.1乾燥器的基本要求與分類349

7.6.2工業上常用的乾燥器349

7.6.3乾燥器的選用354

7.7固體乾燥過程的強化與展望355

7.7.1乾燥過程強化355

7.7.2乾燥設備改進356

7.7.3乾燥技術展望357

思考題358

習題358

本章符號說明360

參考文獻361

閱讀參考文獻361

第8章其他分離技術/ 362

8.1結晶362

8.1.1概述362

8.1.2結晶原理362

8.1.3結晶器簡介364

8.1.4結晶過程的強化與展望366

8.2吸附分離366

8.2.1概述366

8.2.2吸附劑及其特性367

8.2.3吸附平衡369

8.2.4吸附速率371

8.2.5吸附操作與裝置372

8.2.6吸附過程的強化與展望375

8.3膜分離376

8.3.1概述376

8.3.2膜與膜組件379

8.3.3反滲透381

8.3.4超濾與微濾382

8.3.5氣體分離384

8.3.6膜接觸器385

思考題387

本章符號說明388

閱讀參考文獻388

附錄/ 389

附錄一、常用物理量的單位與量綱389

附錄二、某些氣體的重要物理性質389

附錄三、某些液體的重要物理性質390

附錄四、乾空氣的物理性質（101.3kPa）391

附錄五、水及蒸汽的物理性質392

1．水的物理性質392

2．水在不同溫度下的黏度393

3．飽和水蒸氣表（按溫度排列）394

4.飽和水蒸氣表（按壓力排列）395

附錄六、黏度396

1．液體黏度共線圖396

2．氣體黏度共線圖398

附錄七、熱導率399

1．固體熱導率399

2.某些液體的熱導率400

3.氣體熱導率共線圖（101.3kPa）401

附錄八、比熱容403

1．液體比熱容共線圖403

2．氣體比熱容共線圖（101.3kPa）405

附錄九、液體相變焓共線圖407

附錄十、無機物水溶液的沸點(101.3kPa)409

附錄十一、管子規格410

附錄十二、離心泵規格(摘錄)410

附錄十三、換熱器系列(摘錄)414

1．管殼式熱交換器系列標準(摘自JB/T 4714、4715—92)414

2．管殼式換熱器型號的表示方法420

（註：目錄排版順序為從左列至右列）

教學資源

配套教材

《化工原理（第三版）》有配套教材——《化工原理學習指導（第二版）》。

書名	ISNB	出版社	出版時間	作者
《化工原理學習指導（第二版）》	978-7-122-19907-2	化學工業出版社	2014年6月	丁忠偉

課程資源

該教材配套有相關教案、習題參考答案以及數據檔案。

教材特色

《化工原理（第三版）》注重理論聯繫實際，突出工程觀點和研究方法，同時反映出新技術的發展。在闡明基本原理的基礎上介紹計算方法和典型設備，同時適當介紹相關學科的新進展。該教材保持了原教材的總體結構和特色風格，僅對部分內容進行了刪減、調整和補充。對各章節，在內容論述和例題選編方面，突出工程中設計型和操作型問題的區別和聯繫。

作者簡介

楊祖榮：男，國家級教學名師，北京化工大學化學工程學院教授，化工原理教研室主任、化工教學實驗中心主任，主要從事化工原理教學、實驗室建設和化工單元過程的研究工作。曾獲得北京市教育系統先進工作者、北京化工大學優秀黨員等稱號。