第8章氣體吸收/ 1

8.1概述1

8.2氣液相平衡4

8.2.1平衡溶解度4

8.2.2相平衡與吸收過程的關繫6

8.3擴散和單相傳質8

8.3.1雙組分混合物中的分子擴散8

8.3.2擴散繫數11

8.3.3對流傳質14

8.3.4對流傳質理論15

8.4相際傳質16

8.4.1相際傳質速率16

8.4.2傳質阻力的控制步驟與界面濃度18

8.5低濃度氣體吸收19

8.5.1吸收過程的數學描述19

8.5.2數的計算方法21

8.5.3吸收塔的設計型計算24

8.5.4吸收塔的操作型計算31

8.5.5理論板數的計算36

8.6高濃度氣體吸收和化學吸收38

8.6.1高濃度氣體吸收38

8.6.2化學吸收41

習題44

符號說明47



第9章液體精餾/ 49

9.1蒸餾概述49

9.2雙組分溶液的汽液平衡50

9.2.1理想物繫的汽液平衡50

9.2.2非理想物繫的汽液平衡53

9.3平衡蒸餾與簡單蒸餾58

9.3.1平衡蒸餾58

9.3.2簡單蒸餾59

9.4精餾60

9.4.1精餾過程60

9.4.2精餾過程數學描述的基本方法61

9.4.3塔板上過程的數學描述62

9.4.4塔段的數學描述66

9.5雙組分精餾的設計型計算68

9.5.1理論板數的計算68

9.5.2回流比的選擇72

9.5.3加料熱狀態的選擇75

9.5.4雙組分精餾過程的其他類型77

9.5.5平衡線為直線時理論板數的解析計算80

9.6雙組分精餾的操作型計算81

9.6.1精餾過程的操作型計算81

9.6.2精餾塔的溫度分布和靈敏板83

9.7間歇精餾86

9.7.1間歇精餾過程的特點86

9.7.2保持餾出液組成恆定的間歇精餾86

9.7.3保持回流比恆定的間歇精餾88

9.8恆沸精餾與萃取精餾89

9.8.1恆沸精餾90

9.8.2萃取精餾91

9.9熱耦精餾與分壁式精餾92

9.10多組分精餾基礎93

9.10.1多組分精餾流程方案的選擇93

9.10.2多組分的汽液平衡94

9.10.3多組分精餾的關鍵組分和物料衡算97

9.10.4多組分精餾理論板數的計算99

習題102

符號說明105



第10章氣液傳質設備/ 107

10.1板式塔107

10.1.1概述107

10.1.2篩板上的氣液接觸狀態108

10.1.3氣體通過篩板的阻力損失109

10.1.4篩板塔內氣液兩相的非理想流動110

10.1.5板式塔的不正常操作現像113

10.1.6板效率的各種表示方法及其應用115

10.1.7提高塔板效率的措施120

10.1.8塔板型式122

10.1.9篩板塔的設計128

10.2填料塔137

10.2.1填料塔的結構及填料特性137

10.2.2氣液兩相在填料層內的流動140

10.2.3填料塔的傳質145

10.2.4填料塔的附屬結構147

10.2.5填料塔與板式塔的比較148

習題149

符號說明150



第11章液液萃取/ 152

11.1概述152

11.1.1液液萃取過程152

11.1.2兩相的接觸方式153

11.2液液相平衡154

11.2.1三角形相圖154

11.2.2部分互溶物繫的相平衡156

11.2.3液液相平衡與萃取操作的關繫158

11.3萃取過程的計算160

11.3.1萃取級的數學描述160

11.3.2單級萃取161

11.3.3多級錯流萃取163

11.3.4多級逆流萃取165

11.3.5完全不互溶物繫萃取過程的計算166

11.3.6回流萃取169

11.3.7微分接觸式逆流萃取169

11.4萃取設備170

11.4.1萃取設備的主要類型170

11.4.2逐級接觸式萃取設備171

11.4.3微分接觸式萃取設備172

11.4.4液液傳質設備的選擇174

11.5超臨界流體萃取和液膜萃取175

11.5.1超臨界流體萃取175

11.5.2液膜萃取178

習題179

符號說明181



第12章其他傳質分離方法/ 182

12.1溶液結晶182

12.1.1概述182

12.1.2溶解度與溶液的過飽和183

12.1.3結晶機理與動力學185

12.1.4結晶過程的物料和熱量衡算186

12.1.5結晶設備188

12.1.6其他結晶方法190

12.2吸附分離191

12.2.1概述191

12.2.2吸附相平衡193

12.2.3傳質及吸附速率196

12.2.4固定床吸附過程分析197

12.2.5吸附分離設備201

12.3膜分離203

12.3.1概述203

12.3.2反滲透205

12.3.3超濾207

12.3.4電滲析209

12.3.5氣體混合物的分離210

12.3.6膜分離設備211

12.4常規分離方法的選擇213

習題214

符號說明215



第13章熱、質同時傳遞過程/ 216

13.1概述216

13.2氣液直接接觸時的傳熱和傳質218

13.2.1過程的分析218

13.2.2濕球溫度與絕熱飽和溫度的關繫221

13.3過程的計算222

13.3.1熱、質同時傳遞時過程的數學描述222

13.3.2逐段計算法223

13.3.3以焓差為推動力的近似計算法225

習題228

符號說明229



第14章固體干燥/ 230

14.1概述230

14.1.1固體去濕方法230

14.1.2對流干燥流程及經濟性230

14.2干燥靜力學231

14.2.1濕空氣的狀態參數231

14.2.2濕空氣狀態的變化過程234

14.2.3水分在氣-固兩相間的平衡236

14.3干燥速率與干燥過程計算238

14.3.1物料在定態空氣條件下的干燥速率238

14.3.2間歇干燥過程的計算240

14.3.3連續干燥過程一般特性244

14.3.4干燥過程的物料衡算與熱量衡算245

14.3.5干燥過程的熱效率248

14.3.6連續干燥過程設備容積的計算方法250

14.4干燥器252

14.4.1干燥器的基本要求252

14.4.2常用對流式干燥器253

14.4.3非對流式干燥器257

習題259

符號說明261



附錄/ 262

一、氣體的擴散繫數262

二、幾種氣體溶於水時的亨利繫數263

三、 物繫的汽液平衡組成263

四、物繫的液液平衡數據264

五、填料的特性265



參考文獻/ 266



名人堂/ 268

根據新時代國家戰略急需、新一輪產業變革趨勢和社會民生新要求，我國工科高等教育正在加快推進新工科建設。在此背景下，高校要重塑高等教育人纔培養體繫，以互聯網和工業智能為核心的新興產業也迫切需要高素質復合型人纔。在化工類及相關工科專業人纔培養過程中，學習化工過程技術開發的基本原理至關重要，如何改革化工原理課程教學內容以適應新工科的挑戰，是《化工原理》（第五版）修訂再版時我們重點考慮的。

《化工原理》（第五版）將操作按傳遞過程共性歸類，以動量傳遞為基礎敘述流體輸送、攪拌、流體通過顆粒層的流動、繞流及相操作；以熱量傳遞為基礎闡述換熱和蒸發操作；以質量傳遞原理說明吸收、精餾、萃取、吸附、結晶、膜分離等操作；後闡述了具有熱、質同時傳遞過程特點的固體干燥。

本書還結合操作的定量分析和數學描述對現代化工技術常用的方法作了較詳細的說明，如數學模型法、參數歸並法和過程分解與綜合法操作的發展在過程和設備方面積累了豐富的材料，筆者在取舍和組織這些材料時，注意培養讀者的工程觀點，如機械能衡算、控制步驟與過程強化等，以使讀者在獲取知識的同時對重要的工程觀點有較深的印像，便於日後分析較為復雜的工程問題。在數學描述結果的應用中，本書從設計、操作和綜合三個方面著手討論，便於讀者理論聯繫實際。本書各章均配有思考題、習題及答案，便於讀者自學。

《化工原理》（第五版）由陳敏恆、叢德滋、齊鳴齋、潘鶴林、黃婕編。本次修訂我們融合了現代教學技術手段，增加了主要章節的微課和重要知識點的動畫視頻，以提升讀者的學習效果。微課視頻由華東理工大學化工原理教學中心潘鶴林、黃婕、張輝、孫浩、宗原、曹正芳、葉啟亮、劉玉蘭、許煦、叢梅、熊丹柳老師聯合錄制。動畫資源由浙江中控技術股份有限公司提供技術支持。

方圖南先生是本書前四版的作者之一，方先生將畢生寶貴的教書育人經驗凝結於本書之中。華東理工大學化工原理教研室的前輩先賢也為教材的建設奉獻了畢生精力，值此再版之時，謹向方先生及各位前輩表示崇高的敬意！

本書是華東理工大學化工原理教學中心集體的教學經驗與成果，在此向全體同事在編寫工作中給予的幫助和支持表示衷心感謝。本書的持續發展離不開讀者們的認可與支持，在此向全國選用本書作為教材的廣大高等院校師生表示感謝。

書中難免有不足之處，懇請讀者批評指正，使本書不斷完善。



編者

2020年2月