化學工程基礎(chǔ)

前言

根據(jù)教育部關(guān)于高等理科教育面向21世紀進行教學內(nèi)容和課程體系改革的精神，在高等教育出版社的積極支持和具體組織下，由武漢大學、南開大學、蘭州大學和廈門大學四校共同編寫了這本《化學工程基礎(chǔ)》教材，供理科化學專業(yè)和應用化學專業(yè)開設(shè)“化工基礎(chǔ)”課程使用。在理科化學系開設(shè)化學工程方面的課程由來已久，自建國以來其教學內(nèi)容已由“工業(yè)化學”、“化學工藝學”和“化工原理”逐漸演變成為今日的“化學工程基礎(chǔ)”。理科化學和應用化學專業(yè)培養(yǎng)的人才，應當既具有扎實的基礎(chǔ)理論知識，又具有聯(lián)系實際分析問題和解決問題的能力。化工基礎(chǔ)課程擔負的任務是：傳授化工基礎(chǔ)知識、培養(yǎng)學生的技術(shù)經(jīng)濟觀點、提高他們從事應用和開發(fā)研究的能力，使他們在科技成果轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)力的過程中能較好地與工程技術(shù)人員相互配合。本書在編寫過程中著重考慮了以下幾點：一、針對理科學生缺乏工程技術(shù)知識的實際情況，增加了關(guān)于化學工業(yè)與化工生產(chǎn)過程的一般性介紹，以便學生在接受化學工程知識之前，對化學工業(yè)和化工生產(chǎn)過程有所了解。二、在“流體流動”、“傳熱”和“傳質(zhì)”等三個傳遞過程的內(nèi)容中，著重介紹了過程的基本原理和處理工程問題的思想方法，適當削減了以設(shè)備設(shè)計為目的的有關(guān)工科專業(yè)視為重點的內(nèi)容，增加了反映學科發(fā)展的若干新知識，如膜分離技術(shù)、超臨界萃取技術(shù)、反應與分離聯(lián)用技術(shù)、變壓吸附技術(shù)以及新型加熱技術(shù)等。三、在化學反應工程學的內(nèi)容中，將基礎(chǔ)知識單列一章，著重介紹建立數(shù)學模型的思想方法，同時將均相反應過程和多相催化反應過程各單列一章，試圖加強有關(guān)內(nèi)容的深度和廣度。四、考慮到現(xiàn)代化學工業(yè)和生物技術(shù)的相互滲透，增加了生化反應器一章。由于生化反應器和化學反應器有許多相似之處，故在介紹了化學反應工程的基本知識后，再介紹生化反應器，所占篇幅不大，但內(nèi)容卻獲得了較寬的拓展，擴大了學生的工程技術(shù)知識視野。

內(nèi)容概要

本書是教育部“高等教育面向21世紀教學內(nèi)容和課程體系改革計劃”的研究成果，是“面向21世紀課程教材”。本書既介紹了一些傳統(tǒng)的化工過程及設(shè)備，又介紹了一些化學工程技術(shù)的新進展，內(nèi)容側(cè)重于理科化學及應用化學專業(yè)學生所必須了解或掌握的化學工程學及化學反應工程學方面的基本知識，包括流體流動與輸送、傳熱、吸收、精餾、新型分離技術(shù)以及均相反應器、氣固相催化反應器和生化反應器。    本書可作為綜合性大學或師范院校理科化學類專業(yè)的化工基礎(chǔ)課程教材或教學參考書。

書籍目錄

第一章 化學工業(yè)與化學工程　1 化學工業(yè)概述　2 化工生產(chǎn)過程　3 化學工程學科　4 實驗室研究與化工生產(chǎn)的差別第二章 流體流動與輸送　1 流體靜力學　2 流體流動　3 流體流動系統(tǒng)的質(zhì)量衡算　4 流體流動系統(tǒng)的能量衡算　5 管內(nèi)流動阻力　6 流體流量的測量　7 流體輸送設(shè)備第三章 傳熱過程　1 熱傳導　2 對流傳熱　3 熱輻射　4 熱交換的計算　5 間壁式熱交換器　6 加熱技術(shù)第四章 傳質(zhì)過程　1 傳質(zhì)分離過程概述　2 傳質(zhì)過程機理第五章 吸收　1 化工生產(chǎn)中的吸收操作　2 氣液相平衡關(guān)系　3 吸收速率方程　4 吸收塔的計算　5 多組分吸收簡介第六章 精餾　1 氣液相平衡　2 精餾原理　3 雙組分連續(xù)精餾的物料衡算和能量衡算　4 理論塔板數(shù)的計算　5 間歇精餾　6 多組分精餾和其他精餾方法簡介　7 傳質(zhì)設(shè)備第七章 新型分離技術(shù)　1 膜分離技術(shù)　2 超臨界萃取　3 反應和分離聯(lián)用技術(shù)　4 變壓吸附分離第八章 化學反應工程學基本原理　1 工業(yè)反應器的基本類型　2 化學反應的轉(zhuǎn)化率和收率　3 流動系統(tǒng)的反應動力學　4 反應器內(nèi)物料的流動模型　5 反應器內(nèi)物料的停留時間分布　6 幾種流動模型的停留時間分布函數(shù)第九章 均相反應過程　1 均相反應動力學　2 間歇操作反應器　3 連續(xù)操作管式反應器　4 連續(xù)操作釜式反應器　5 多釜串聯(lián)反應器　6 均相反應過程優(yōu)化和反應器選擇第十章 氣-固相催化反應過程　1 氣-固相催化反應動力學　2 固定床催化反應器　3 固體流態(tài)化和流化床反應器　4 反應器操作溫度最佳化　5 反應器的熱穩(wěn)定性第十一章 生化反應器　1 生物和酶催化反應　2 生物和酶反應動力學　3 生化反應器附錄索引主要參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：6-1高頻介質(zhì)加熱和微波加熱高頻介質(zhì)加熱和微波加熱的基本原理都是在電磁波的輻射下非導電物質(zhì)分子（稱為偶極子）反復極化、振動和摩擦而發(fā)熱，兩者所不同的是：高頻加熱是在電容器電場中進行的，而微波是在波導管和諧振腔中進行的。高頻介質(zhì)加熱高頻介質(zhì)加熱設(shè)備系由電子高頻振蕩器、工作電容器和被加熱的物料三部分組成。當待加熱非導電物料置于高頻電場內(nèi)時，原本由作雜亂無規(guī)則運動的偶極子進行定向排列，帶正電的一端朝向負極，帶負電的一端朝向正極，這樣外加的電場就給予了偶極子以勢能，介質(zhì)極化愈強，介質(zhì)中所貯存的能量也就愈多；若改變兩極間電場的方向，偶極子排列的方向也隨之改變，若所加的直流電壓改為頻率50Hz的工業(yè)交流電壓，則偶極子也同樣以每秒50次的頻率改變方向，這種偶極子改變方向的擺動使分子間產(chǎn)生了摩擦阻力，于是產(chǎn)生了熱。由此可見，高頻介質(zhì)加熱與其他方法不同，一般加熱方法是先從物料表面加熱開始，而后借傳導將熱傳至物料內(nèi)部，高頻介質(zhì)加熱則不同，物料在電場作用下，整個物料內(nèi)部的分子（偶極子）上都處于不斷運動中，故而加熱均勻、快捷。高頻介質(zhì)加熱器的主要部件是高頻發(fā)生器，它有電子管式和機械式高頻發(fā)生器二種，電子管式發(fā)生器包括整流器、振蕩回路和負載回路。整流器將線路中的交流電變換為高壓直流電，以供振蕩回路工作，振蕩回路的作用是將整流器來的直流電變成高頻交流電，然后通過線圈將高頻交流電流輸送到負載回路，在負載回路的兩極間放置被加熱物料。電子管式發(fā)生器結(jié)構(gòu)簡單，但效率較低，故工業(yè)上常采用機械式發(fā)生器或者兩者聯(lián)合采用。

編輯推薦

《化學工程基礎(chǔ)》是教育部“高等教育面向21世紀教學內(nèi)容和課程體系改革計劃”的研究成果，是“面向21世紀課程教材”。

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