具体描述
《化工原理（下）》涵盖了化工生产过程中至关重要的单元操作和过程控制原理。本书以深入浅出的方式，系统阐述了动量传递、热量传递和质量传递等基础理论，并将其应用于各种化工设备的设计与操作。 在动量传递部分，我们首先回顾了流体静力学和流体动力学的基础知识，包括伯努利方程在各种实际工程问题中的应用，如管道流动、阀门与接头的水力损失计算等。接着，深入探讨了层流与湍流状态下流体的运动规律，详细介绍了雷诺数、摩擦系数等关键参数的确定方法。本书还重点介绍了各种输送流体的设备，如泵、风机和压缩机的原理、选型与操作要点，并对搅拌器的设计与应用进行了详细阐述，包括不同类型搅拌器的流场模拟与混合效率评估。 在热量传递部分，本书全面介绍了传导、对流和辐射三种基本传热方式。对于传导传热，我们讨论了傅里叶定律，并分析了各种形状物体（如平板、圆筒）的稳态和非稳态导热问题。在对流传热方面，本书详细讲解了自然对流和强制对流的机理，重点介绍了传热系数的计算方法，并结合努塞尔数、雷诺数和普朗特数等无量纲准则进行了深入分析。对于辐射传热，我们阐述了黑体辐射定律、斯蒂芬-玻尔兹曼定律和基尔霍夫定律，并讨论了灰体和选择性表面的辐射特性。在此基础上，本书系统介绍了各种换热器的类型、结构、设计计算方法和操作优化，包括管壳式换热器、套管式换热器、空气冷却器等，并对换热器效率的提高和结垢问题的解决策略进行了探讨。 在质量传递部分，本书着重介绍了相际传质的理论和工程应用。我们首先从扩散入手，阐述了菲克定律在气体、液体和固体中的应用。随后，深入探讨了对流传质，包括膜理论和表面更新理论，以及传质系数的计算方法。本书详细介绍了各种单元操作中的质量传递过程，如蒸馏、吸收、精馏、萃取、吸附、干燥和结晶等。对于蒸馏，我们阐述了气液平衡关系、相图、理论塔板概念以及McCabe-Thiele图解法和平衡计算法，并重点介绍了连续精馏塔的设计与操作。在吸收操作中，我们讨论了吸收剂的选择、吸收过程的计算以及填料塔和板式塔的设计。对于萃取，我们分析了液液平衡关系、相图以及萃取设备的选型与设计。此外，本书还详细阐述了干燥操作中物料的干燥速率曲线、干燥方法以及干燥设备的选型；吸附操作中吸附平衡与动力学以及吸附设备的再生；结晶操作中结晶机理、晶体生长动力学以及结晶设备的类型与设计。 除了基础的单元操作，本书还重点介绍了化工过程的控制原理。我们从过程动力学出发，介绍了反应器、换热器等典型过程单元的动态特性，包括一阶系统、二阶系统和死区系统。在此基础上，本书详细讲解了反馈控制、前馈控制、串级控制和比值控制等控制策略，并介绍了PID控制器的整定方法和实际应用。我们还探讨了过程安全与风险评估，包括工艺危险分析（PHA）、故障模式与影响分析（FMI）等方法，以及安全仪表系统（SIS）在保障生产安全中的作用。 本书的编写注重理论与实践相结合，通过大量的工程实例和习题，帮助读者掌握化工原理的应用。读者将能够理解并解决实际化工生产中遇到的动量、热量和质量传递问题，并能够初步设计和操作相关的化工设备，以及理解和应用基本的化工过程控制方法。本书旨在为化工、制药、环保、材料等相关领域的学生和工程师提供坚实的理论基础和实践指导，使其能够更好地应对化工生产中的挑战。
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