化工過程物料平衡與能量平衡

內(nèi)容概要

本教材是作者在多年本科《化工計(jì)算》課程教學(xué)的基礎(chǔ)上，參考國內(nèi)外先進(jìn)教材，融合自身科研與教學(xué)體會，經(jīng)總結(jié)提煉而成。本書以闡述如何建立化工過程的物料平衡與能量平衡問題的全部獨(dú)立方程、過程變量分析及求解的一般方法為核心，輔以求解技巧與計(jì)算機(jī)在物料平衡與能量平衡計(jì)算中的應(yīng)用，使學(xué)生掌握化工過程物熱衡算的一般方法，使學(xué)完本課程的同學(xué)在工程一線上對復(fù)雜系統(tǒng)的物熱衡算問題不會感到“不知從何處下手”。本書在內(nèi)容闡述上由簡單過程到復(fù)雜過程，由物料平衡、能量平衡的計(jì)算再到物熱平衡問題的聯(lián)立求解，由淺人深，以方便讀者的理解與自學(xué)。教材中列舉了適量的例題與習(xí)題，并選取了一定量的計(jì)算機(jī)計(jì)算題目，可對掌握衡算原理、方法與技巧，加強(qiáng)計(jì)算機(jī)計(jì)算能力起到輔助作用。本書可供化工類本科教學(xué)使用，也可供從事化工生產(chǎn)與設(shè)計(jì)人品參考。

書籍目錄

第1章  緒論  1.1  基本概念  1.2  化工經(jīng)濟(jì)與化工過程技術(shù)開發(fā)    1.2.1  化工經(jīng)濟(jì)    1.2.2  化工過程技術(shù)開發(fā)    1.2.3  化工過程技術(shù)開發(fā)舉例——氯乙烯生產(chǎn)過程的開發(fā)  1.3  化工過程的物料衡算與能量衡算所依據(jù)的基本原理第2章  過程單元的物料平衡  2.1　物料衡算的目的  2.2　物料平衡方程    2.2.1  簡單控制體的質(zhì)量衡算    2.2.2通用總質(zhì)量衡算方程    2.2.3穩(wěn)態(tài)過程的物料平衡方程　2.3　物料衡算的基準(zhǔn)　2.4　物料衡算的一般分析    2.4.1物料衡算的一般步驟    2.4.2  方程與約束式    2.4.3  變量分析    2.4.4  求解方程組  2.5  無化學(xué)反應(yīng)過程單元的物料衡算舉例    2.5.1  脫水過程    2.5.2  精餾塔的物料平衡    2.5.3  水洗沉降過程的物料平衡    2.5.4  閃蒸與分凝過程的物料平衡    2.5.5  多相閃蒸    2.5.6  液-液萃取過程的物料平衡  2.6  列寫物料平衡方程及規(guī)定設(shè)計(jì)變量時的常見錯誤  2.7  雙層圖法確定設(shè)計(jì)變量第3章  化學(xué)反應(yīng)器的物料平衡  3.1  化學(xué)反應(yīng)過程物料平衡的特點(diǎn)  3.2  基本概念  3.3  化學(xué)反應(yīng)器的物料平衡    3.3.1  直接計(jì)算法    3.3.2  利用化學(xué)反應(yīng)速率進(jìn)行物料衡算    3.3.3利用原子守恒原理求算化學(xué)反應(yīng)過程的物料平衡  3.4　可逆反應(yīng)的物料平衡  3.5　平衡轉(zhuǎn)化率與實(shí)際轉(zhuǎn)化率  3.6　連續(xù)攪拌槽式反應(yīng)器（CSTR）的簡化模型第4章  過程單元系統(tǒng)的物料平衡  4.1　求解化工過程單元系統(tǒng)物料平衡的一般步驟  4.2　不含循環(huán)物流的過程單元系統(tǒng)之物料平衡  4.3　循環(huán)物流  4.4　排放  4.5  單元模塊法  4.6  哈伯（Haber）法合成氨過程的物料平衡第5章  能量平衡  5.1　能量平衡的意義  5.2　能量平衡方程    5.2.1  控制質(zhì)量系統(tǒng)的能量平衡    5.2.2　控制體積系統(tǒng)的能量平衡  5.3　焓值方程    5.3.1  物理過程的焓差計(jì)算    5.3.2　化學(xué)反應(yīng)過程的焓差計(jì)算  5.4　無化學(xué)反應(yīng)過程的能量平衡  5.5　化學(xué)反應(yīng)過程的能量平衡第6章  物料平衡與能量平衡的聯(lián)解  6.1　物料平衡方程與能量平衡方程的復(fù)習(xí)    6.1.1　物料平衡方程的復(fù)習(xí)    6.1.2　能量平衡方程的復(fù)習(xí)  6.2　物料平衡與能量平衡的系統(tǒng)分析  6.3　物料平衡與能量平衡的聯(lián)立求解    6.3.1  烴類燃燒過程的物料平衡與能量平衡    6.3.2  多組分閃蒸過程的物料平衡與能量平衡    6.3.3  泡點(diǎn)與露點(diǎn)  6.4　過程單元系統(tǒng)的物料平衡與能量平衡  6.5　精餾塔的逐級計(jì)算第7章  非穩(wěn)態(tài)過程的物料平衡與能量平衡  7.1　非穩(wěn)態(tài)過程的物料平衡與能量平衡方程式  7.2　無化學(xué)反應(yīng)的非穩(wěn)態(tài)過程的物料平衡  7.3　非穩(wěn)態(tài)化學(xué)反應(yīng)器的物料平衡    7.3.1　反應(yīng)進(jìn)行情況隨時間的變化關(guān)系    7.3.2  關(guān)鍵組分法求解非穩(wěn)態(tài)反應(yīng)過程的物料平衡  7.4　非穩(wěn)態(tài)過程的能量平衡附錄　附錄1　求解非線性方程的牛頓法　附錄2　求解非線性方程組的優(yōu)先排序法　附錄3　剝離法　附錄4  Newtoll-Raphson法　附表1　某些物質(zhì)的相對分子質(zhì)量，正常沸點(diǎn)，潛熱　附表2　理想氣體熱溶　附表3　液體熱溶　附表4　純組分蒸氣壓力的安托尼（Antoine公式）　附表5　25℃下化合物的生成熱和燃燒熱　附表6　25℃下溶解和衡釋的積分熱主要參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章　緒論　　1.1　基本概念　　1．單元操作　　人們在長期的生產(chǎn)實(shí)踐與科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，掌握了大量的物質(zhì)間的變化規(guī)律，發(fā)明了各種可以獲得人類需求的物質(zhì)的化工過程，并對其進(jìn)行了分門別類的研究，獲得了諸如流體流動與輸送，固體的粉碎與分選、物料的攪拌、沉降、過濾、傳熱、蒸發(fā)、冷凝、溶解、結(jié)晶、萃取、蒸餾、吸收、吸附、干燥，化學(xué)反應(yīng)等化工操作。對于這些化工操作，我們可以對其特性進(jìn)行獨(dú)立的研究，將其稱為單元操作。化工過程中的單元操作種類繁多，但可大體上歸結(jié)為動量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞及反應(yīng)工程四大類，即“三傳一反”，亦是化學(xué)工程學(xué)科所研究的內(nèi)容。某些兩相分離過程的單元操作及其工業(yè)應(yīng)用列于表l—l中?！　?．過程單元　　過程單元亦即化工過程的基本單元。具體講來，它是一個設(shè)備，或某個化工過程的一部分，當(dāng)物料通過其中時，完成某種物理變化或化學(xué)變化，或同時完成這兩種變化。大多數(shù)過程單元完成幾項(xiàng)單元操作。　　圖1—1為典型的過程單元——管式反應(yīng)器。內(nèi)部裝有固體催化劑，適于放熱的氣相反應(yīng)。進(jìn)料氣體以穩(wěn)定的流量進(jìn)入反應(yīng)器，在反應(yīng)器內(nèi)上升過程中，被催化劑床層加熱至反應(yīng)溫度，并從頂部開始與催化劑接觸，進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)所放出的熱量被進(jìn)料氣體帶走以維持穩(wěn)定生產(chǎn)。氣體產(chǎn)物流出催化劑床層，最后以穩(wěn)定的流量流出反應(yīng)器。此管式反應(yīng)器，完成流體流動、傳熱、及化學(xué)反應(yīng)三種單元操作?！　　?/pre>








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