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出版者:科学出版社

作者:陈立仁

出品人:

页数:329

译者:

出版时间:2006-1

价格:58.00元

装帧:精裝本

isbn号码:9787030169761

丛书系列:

图书标签:

• 手性色谱
• HPLC柱技术
• 液相色谱
• 手性分离
• 色谱分析
• 手性化合物
• 药物分析
• 生物分析
• 分离技术
• 化学分析
• HPLC
• 手性色谱柱

《化工原理：流体流动与热力学基础》 内容简介 本书旨在为化学工程及相关专业本科生和研究生提供坚实的化工原理基础，重点阐述流体流动、热量传递和化学反应器工程等核心概念。内容编排注重理论与实践的紧密结合，通过大量实例和习题，帮助读者深入理解并掌握化工过程的设计、操作与优化所需的关键知识体系。 第一部分：流体流动与流体力学 本部分深入探讨了流体静力学和流体动力学的基本原理。首先介绍了流体的基本性质，如密度、粘度和表面张力，并推导了流体静力学平衡方程，讨论了不同形状容器内流体施加的压力分布和作用力计算。 随后，重点转向流体的运动学和动力学。详细阐述了连续性方程（质量守恒）、动量方程（牛顿第二定律在流体中的应用，即纳维-斯托克斯方程的简化形式）以及能量方程（能量守恒）。通过对流场速度剖面的分析，介绍了层流和湍流的特性，特别是雷诺数的物理意义及其在判断流态中的作用。书中对管道中的流动进行了详尽的分析，推导了达西-魏斯巴赫方程，并结合摩阻系数图（Moody图），讲解了实际管道系统中的摩擦损失计算。此外，还涵盖了非圆形管道、流体通过固定床和填料塔时的局部阻力计算方法，为后续单元操作的学习奠定基础。 第二部分：动量传递与单元操作 此部分将流体力学原理应用于实际的动量传递过程，主要围绕分离技术展开。系统介绍了泵和压缩机的工作原理及其选型原则，包括离心泵和容积泵的性能曲线分析，并讨论了系统曲线的绘制与操作点的确定。 在分离操作方面，本书细致地剖析了过滤、沉降和离心分离等重力驱动的分离技术。对于固液分离，详细讲解了过滤介质的选择、过滤速率的计算，包括恒定压力过滤和恒定速率过滤的数学模型，并讨论了过滤设备（如板框压滤机和转鼓过滤机）的工作方式。沉降操作则基于斯托克斯定律，讨论了颗粒在不同介质中的沉降行为，以及沉降设备的放大设计。离心分离则侧重于介绍离心力在加速沉降过程中的应用，以及离心机在化工生产中的重要地位。 第三部分：热量传递原理 热量传递是化工单元操作的核心之一。本部分系统地介绍了三种基本传热模式：导热、对流和辐射。 对于导热，首先阐述傅里叶定律，并推导了在不同几何形状（如平板、圆柱和球体）下的稳态和非稳态导热微分方程。重点分析了复合壁结构的热阻概念，为换热器设计提供理论支撑。 对流传热部分是本章的重点。区分了自然对流和强制对流，并通过无量纲数（如毕晓普数、雷诺数、努塞尔数）的引入，建立了对流传热系数的经验关联式。详细讨论了管内流动和管外流动的换热特性。 辐射传热部分介绍了黑体辐射定律、斯蒂芬-玻尔兹曼定律以及对流体和固体表面辐射特性的描述。 最后，将三种传热模式整合，详细介绍换热器的设计与分析。阐述了总传热系数的概念，推导了单壳层、双壳层换热器的有效传热面积计算公式，并重点讲解了对数平均温差法（LMTD）和过程热流通量法（Effectiveness-NTU Method）在换热器设计与校核中的应用。 第四部分：热力学基础与相平衡 本部分为理解化学反应和分离过程提供了必要的物理化学基础。 热力学基础部分从宏观角度出发，系统回顾了热力学第一定律（能量守恒）和第二定律（熵增原理）。详细讲解了热力学状态函数（内能、焓、熵、吉布斯自由能）的定义、性质及计算方法。通过推导麦克斯韦关系式和利用偏微分关系，展示了如何从易测量的量推导出难以测量的量。 相平衡是分离过程的基础。本章详细讨论了气-液平衡（VLE）和液-液平衡（LLE）。对于VLE，介绍了理想溶液模型（Raoult定律）和非理想模型（如Wilson、NRTL、UNIQUAC方程），以及它们在精馏塔设计中的应用。对于LLE，讨论了分配系数和相容性问题。此外，还涵盖了化学势在相平衡中的核心作用，以及利用逸度概念处理高压或非理想气体的平衡问题。 第五部分：物质传递与分离过程 物质传递是实现组分分离的关键。本部分基于扩散定律，首先阐述了Fick扩散定律，区分了不同扩散机制（如分子扩散和对流扩散），并讨论了在气体、液体和固体中的扩散特性。 在此基础上，本书将物质传递的原理应用于关键的分离单元操作： 1. 蒸馏（精馏）：详细介绍了气液平衡在精馏塔设计中的应用，推导了雷勃尔-吉列公式，并使用McCabe-Thiele图解法和More-HETH平衡计算法进行塔板数的计算和操作线的绘制。讨论了加压精馏、减压精馏以及共沸与萃取精馏。 2. 吸收与汽提：阐述了气体吸收和液体汽提的机理，基于双组分体系的平衡线和操作线，使用积分法和图解法计算吸收塔和汽提塔的理论塔板数。讨论了逆流操作的效率和吸收剂的选择。 3. 萃取：介绍了液液萃取的原理，包括溶剂的选择标准、平衡数据的获取，并应用萃取图解法（如三角形图）来确定萃取级数和操作流程。 第六部分：化学反应器工程 本部分将热力学和反应动力学知识应用于反应器的设计。 首先，系统回顾了化学反应动力学，包括反应速率方程、反应级数、表观活化能的测定方法，并介绍了不同反应机理下的速率表达式。重点讨论了催化反应动力学，如Langmuir-Hinshelwood模型。 随后，详细分析了理想反应器的设计： 间歇反应器（Batch Reactor）：适用于小批量生产，分析了其转化率随时间的变化规律。 连续搅拌釜式反应器（CSTR）：分析了稳态操作下的体积计算，尤其关注其空间时间的概念。 管式反应器（PFR）：推导了轴向流动反应器的设计方程，讨论了温度和浓度的轴向分布。 最后，讨论了复杂反应系统（如非等温、非绝热操作、反应与传热耦合）的设计问题，并初步介绍了多相反应器（如固定床和流化床）的设计考量。 全书结构严谨，逻辑清晰，旨在培养读者对化工过程进行量化分析和系统设计的能力。

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讲解了目前常用的手性固定相：Pirkle型，修饰多糖，环糊精，大环内酯，配体交换。未涉及手性高聚物、糖蛋白、MOF以及在流动相中加入手性化合物的手性添加剂法。列出了大量实例色谱条件，并介绍了模拟移动床色谱法。值得一读，了解手性固定相与其适用范围。

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