具体描述
本书与已出版的王振中、张利锋编《化工原理》(上、下册，第二版)相配套。本书紧扣教材，按章给出了学习要求、学习要点、例题与解题分析和习题解答。
本书条理清楚，系统性强，重点突出，主次分明，全面体现教学目标。本书可作为中等职业学校、中等专业学校化工类及相关专业学生学习“化工原理”课程的学习指导书，也可作为教师讲授本课程的参考书，还可作为从事化工工作人员的自学指导书。
《化学工程基础》 内容梗概： 本书是为化学工程专业本科生量身定制的入门级教材，旨在全面、系统地介绍化学工程领域的核心概念、基本原理和研究方法。全书涵盖了化学工程的学科概览、物质传输基础、能量传输基础、化学反应工程、单元操作与设备、工艺流程设计以及安全与环保等关键模块，力求为读者构建坚实的理论框架和扎实的实践技能。 第一部分：化学工程学科概览与基础 第一章：化学工程导论 化学工程的定义与范畴： 深入探讨化学工程作为一门综合性工程学科的本质，它如何将化学、物理、数学等基础科学知识应用于解决大规模化学过程的设计、开发、操作和优化问题。我们将追溯化学工程的发展历程，认识其在现代工业社会中的重要地位，例如石油化工、制药、食品加工、新材料制造、能源转化以及环境保护等领域。 化学工程师的角色与职责： 分析化学工程师在不同行业、不同岗位上的核心工作内容，包括研发、设计、生产管理、工艺优化、安全评估、项目管理等。强调其跨学科的思维方式和解决复杂问题的能力。 化学工程的研究对象与方法： 介绍化学工程所研究的主要对象——化学过程，并阐述分析和解决化学过程问题的基本思路和方法，如物质衡算、能量衡算、传质传热计算、动力学分析等。 第二章：物质的性质与相平衡 物质的状态与性质： 系统回顾理想气体、真实气体、液体和固体的基本性质，重点讲解气体的摩尔体积、压力、温度等参数的关系，以及气液固三相的相变现象。 热力学基本定律： 深入讲解热力学第一、第二、第三定律，以及能量守恒、熵增原理在化学过程中的应用。介绍焓、熵、吉布斯自由能等热力学函数的概念及其计算方法。 相平衡原理： 阐述相平衡的概念，重点介绍单组分和多组分系统的相图（如P-T图、T-x图、y-x图等），以及相律在确定平衡状态中的作用。详细讲解理想溶液和非理想溶液中的汽液平衡（Raoult定律、Henry定律）、液液平衡和固液平衡，为后续的单元操作设计奠定基础。 化学平衡： 介绍化学平衡的概念，重点讲解标准自由能变、平衡常数与吉布斯自由能变的关系，以及影响化学平衡的因素（温度、压力、浓度）。 第二部分：物质传输基础 第三章：流体流动 流体的基本概念： 定义流体及其粘性、密度、表面张力等基本属性。 流体静力学： 阐述静止流体中的压力分布规律，以及静压强、静水压力和浮力等概念。 流体动力学： 引入流体流动的基本概念，如流线、迹线、层流和湍流。讲解连续性方程和能量方程（伯努利方程）及其在流体流动分析中的应用，并讨论流体在管道中流动的阻力损失（摩擦损失和局部损失）。 流量计与泵： 介绍常用的流量测量仪表（如孔板流量计、文丘里流量计）和流体输送设备（如离心泵、容积泵）的工作原理和选型原则。 第四章：传热 传热基本定律： 详细讲解传热的三种基本方式：热传导、对流传热和辐射传热。深入阐述傅里叶导热定律、牛顿冷却定律和基尔霍夫辐射定律。 传热系数与传热速率： 定义并推导总传热系数，介绍影响传热系数的因素，如流体性质、流速、几何形状等。 换热器： 详细介绍各种类型的换热器，如管壳式换热器、板式换热器、套管式换热器等，分析其结构特点、传热原理和应用场景。讲解平均温差的概念及其计算方法（如算术平均温差、对数平均温差）。 相变传热： 重点分析沸腾和冷凝过程中的传热特点，介绍相变传热系数的计算。 第五章：传质 传质基本定律： 讲解传质的两种基本机制：分子扩散和对流扩散。阐述菲克第一定律和菲克第二定律，以及传质系数的概念。 传质系数与传质速率： 讨论影响传质系数的因素，并推导努赛尔特数（传热）与谢伍德数（传质）的类比关系。 对流传质： 分析层流和湍流中的对流传质过程，介绍传质传热的类比原理。 相际传质： 介绍气液、液液、固液等相际传质过程，为后续的单元操作打下基础。 第三部分：化学反应工程 第六章：化学反应动力学 反应速率与反应级数： 定义反应速率，并讲解零级、一级、二级等反应的速率方程。 影响反应速率的因素： 详细分析温度（阿伦尼乌斯方程）、浓度、催化剂和压力对反应速率的影响。 反应器类型： 介绍主要的化学反应器类型，如釜式反应器（CSTR）、管式反应器（PFR）和填充床反应器，以及它们的特点和适用范围。 第七章：化学反应器设计 反应器物质衡算： 建立不同类型反应器的物质守恒方程，并讲解如何求解反应器的容积或停留时间。 恒温和绝热反应器： 分析恒温和绝热条件下反应器的设计方程，讨论温度效应在反应器设计中的重要性。 多相反应器： 介绍气-液、气-固、液-液等多相反应器的基本概念和设计要点。 催化反应器： 重点讲解固定床、流化床等催化反应器的特点和设计方法。 第四部分：单元操作与设备 第八章：分离过程 精馏： 深入讲解精馏原理，包括相平衡、理论板概念、物料衡算和热量衡算。介绍塔板式和填料塔式精馏塔的设计和操作。 吸收： 讲解吸收过程的原理、传质速率和吸收塔设计。 萃取： 介绍液-液萃取和固-液萃取的原理、设备选择和操作。 结晶： 阐述结晶过程的原理、影响因素以及结晶器的类型。 过滤与沉降： 介绍固液分离的操作原理和常用设备，如过滤器、离心机、沉降槽等。 第九章：固体处理 粉碎与筛分： 讲解颗粒的破碎和尺寸分离原理，介绍相关的设备。 干燥： 分析各种物料的干燥机理，介绍不同类型干燥器的结构、原理和应用。 混合： 介绍固体颗粒的混合原理和混合设备。 第五部分：工艺流程设计与优化 第十章：工艺流程模拟与优化 流程图符号与表示： 学习和使用标准的化工流程图符号，绘制和理解工艺流程图（PFD）和管道及仪表流程图（P&ID）。 工艺流程设计步骤： 概述从概念设计到详细设计的整个流程，包括物料衡算、能量衡算、单元操作选择、设备选型、流程优化等。 化工过程模拟： 介绍使用计算机软件（如Aspen Plus, HYSYS等）进行工艺流程模拟的方法，以及模拟在流程设计、优化和故障诊断中的应用。 工艺优化： 探讨如何通过改变操作条件、改进设备或调整流程参数来提高收率、降低能耗、减少成本和环境影响。 第十一章：工业安全与环境保护 工艺安全： 讲解化学工业中常见的安全风险，如火灾、爆炸、毒性物质泄露等，以及风险评估（HAZOP）和安全设计原则。 环境保护： 介绍化学工业对环境的影响，如废水、废气、固体废弃物的处理，以及清洁生产和可持续发展的理念。 过程控制基础： 简单介绍过程控制的基本概念、仪器仪表以及反馈控制在维持生产稳定性和产品质量中的作用。 学习建议： 本书强调理论与实践相结合，在每个章节的末尾都配有相关的思考题和习题，旨在帮助读者巩固所学知识，提高分析和解决实际工程问题的能力。建议读者在学习过程中，积极思考，勇于提问，并尝试将理论知识应用于分析身边的化学现象和工业过程。 《化学工程基础》将为读者打开通往化学工程领域的大门，引导您成为一名具备扎实理论功底和卓越实践能力的优秀化学工程师。
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