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目录1

第1章 物理和化学性质1

1.1 摩尔气体常数1

1.2 用经验关联式估算临界温度1

1.3 用基团贡献法估算临界性质2

1.4 REDLICH-KWONG状态方程6

1.5 气体混合物的P-V-T性质7

1.6 气体混合物的密度11

1.7 液体密度的估算11

1.8 理想气体热容的估算12

1.9 实际气体的热容16

1.10 液体的热容——普遍化关联式18

1.11 理想气体的焓差20

1.12 蒸发热的估算20

1.13 蒸气压的预测22

1.14 焓的估算——普遍化方法25

1.15 与相变有关的熵28

1.16 用热容计算绝对熵29

1.17 等熵条件下的膨胀30

1.18 逸度的计算32

1.19 用SCATCHARD-HILDBRAND方程计算活度系数34

1.20 活度系数关联式和液－液平衡数据38

1.21 活度系数关联式和气－液平衡数据39

1.22 汇聚压力气－液平衡K值41

1.23 来自元素的生成热56

1.24 标准反应热，标准自由能变化和平衡常数58

1.25 由生成热计算标准反应热——水溶液59

1.26 由燃烧热计算标准反应热60

1.27 由燃烧热计算标准生成热61

1.29 高温下液体粘度的估算62

1.28 由溶解度数据计算吸收热62

1.30 高压下非极性和极性气体的粘度63

1.31 气体的热导率65

1.32 液体的热导率65

1.33 低压下二组分气体系统的扩散系数67

1.34 纯液体表面张力的估算68

参考文献68

第2章 化学计量学70

2.1 物料衡算——不涉及化学反应70

2.2 物料衡算——涉及化学反应71

2.3 物料衡算——不完全的组成或流率数据72

2.4 关系元素在物料衡算计算中的应用73

2.5 物料衡算——涉及化学反应和循环物流74

2.6 物料衡算——涉及化学反应、循环物流和排放物流75

2.7 能量衡算与物料衡算的应用76

2.8 物料衡算——将循环物流和排放物流与反应选择性和转化率相联系77

2.9 煤燃料在炉子中的燃烧80

2.10 燃料油在炉子中的燃烧82

2.11 天然气在炉子中的燃烧83

3.1 理想溶液性质的气－液平衡常数87

第3章 相平衡87

3.2 纯液体的逸度88

3.3 非理想气相混合物89

3.4 非理想液相混合物90

3.5 理想液相、非理想气相的K值92

3.6 理想气相、非理想液相的K值92

3.7 气－液平衡实验数据的热力学一致性93

3.8 估算无限稀释活度系数95

3.9 估算活度系数的Wilson方程模型参数95

3.10 液相为理想时计算露点97

3.11 气相为理想时计算泡点98

3.12 气－液平衡的二元相图99

3.13 多组分液－液平衡101

3.14 等温闪蒸计算102

参考文献103

第4章 化学反应平衡105

4.1 反应热105

4.2 非常见化合物的生成热107

4.3 反应的标准Gibbs自由能变化108

4.4 平衡组成的估算109

4.5 基于混合标准态的活度110

4.6 温度和压力对平衡组成的影响111

4.7 同时发生的已知化学反应的平衡组成112

4.8 同时发生的未指明化学反应的平衡组成114

4.9 非均相化学反应115

4.10 计算反应转化率、选择性和产率116

参考文献117

第5章 反应动力学和反应器设计118

5.1 由间歇反应器数据的积分分析确定速率表达式118

5.2 由间歇反应器数据的微分分析确定速率表达式119

5.3 求取绝热连续流动搅拌釜反应器的所需体积121

5.4 计算等温活塞流反应器的大小124

5.5 计算间歇反应器需要的反应时间126

5.6 由连续流动搅拌釜反应器数据计算反应速率129

5.7 催化剂的总表面积、活性表面积、孔隙率和平均孔径133

5.8 搅拌釜反应器系统的大小确定和设计135

5.9 由活塞流反应器数据确定反应速率表达式138

5.10 反应－分离过程：最优循环选择方案和最小要求选择性141

参考文献144

6.2 流体的相对密度和粘度145

第6章 流体和固体的流动145

6.1 BERNOULLI原理和连续性方程145

6.3 层流时管内的压力损失146

6.4 确定管内压力损失146

6.5 复杂串联管路的当量长度152

6.6 水力半径和管内的液体速度153

6.7 各种材料水管内的摩擦压头损失153

6.8 管道的相对输送能力155

6.9 压缩空气和气体管道内的流率和压力损失155

6.10 液体流动过程中部分充满管道的计算157

6.11 处理悬浮固体时管内的摩擦损失158

6.12 确定蒸汽管路的压力损失159

6.13 适合过程应用的汽水分离器的选择163

6.14 蒸汽管路的孔板流量计选择168

6.15 用于蒸汽设施的压力调节阀的选择169

6.16 用于水管路的减压阀的选择170

6.17 离心泵的相似律和类似律172

6.18 离心泵选择中的相似律和类似律172

6.19 离心泵选择中的比速度考虑173

6.21 处理不含蒸气的液体时泵的总压头176

6.20 选择离心泵的最佳操作速度176

6.22 任何泵送系统泵的选择179

6.23 泵和系统特性曲线的分析186

6.24 热液体泵的净正吸入头191

6.25 离心泵的最小安全流量193

6.26 选择处理粘稠液体的离心泵193

6.27 液体粘度对再生泵性能的影响196

6.28 液体粘度对往复泵性能的影响197

6.29 粘度和溶解气体对旋转泵的影响197

6.30 选择强制和诱导排风机199

6.31 从能力表选择电厂排风机201

6.32 最经济风机控制的确定203

6.33 高真空系统真空泵的选择205

6.34 真空系统的泵送速度和管道尺寸207

6.35 粒状物料提升机和输送机的选择208

6.36 螺旋输送机的输入功率和输送量211

参考文献213

第7章 传热214

7.1 确定辐射防护214

7.2 黑表面盒内的辐射换热215

7.3 阳光的热量对储罐的影响219

7.4 未绝热表面到大气的热损失221

7.5 绝热表面到大气的热损失222

7.6 掩埋管线的热损失223

7.7 非定态的热传导：冷却时间223

7.8 非定态的热传导：温度224

7.9 非定态的热传导：温度分布224

7.10 带式冷却器的热传导227

7.11 确定带式冷却器的尺寸227

7.12 间歇加热：内蛇管，等温加热介质228

7.13 间歇冷却：内蛇管，非等温冷却介质229

7.14 间歇冷却：外换热器（逆流），非等温冷却介质229

7.15 间歇冷却：外换热器（1-2多程），非等温冷却介质230

7.16 搅拌容器内的传热232

7.17 自然对流传热233

7.18 管内流体流动的传热系数：强制对流，显热234

7.19 蛇管内流动流体的传热系数235

7.20 通过管束的流体流动的传热系数：强制对流，显热236

7.21 换热器的平均温差238

7.22 列管式换热器的总传热系数241

7.23 逆流换热器的出口温度244

7.24 1-2多程换热器的出口温度245

7.25 垂直管的冷凝247

7.26 水平管内的冷凝250

7.27 水平管外的冷凝254

7.28 存在不凝性气体时的冷凝257

7.29 有上流蒸气冷凝器的最大蒸气速度260

7.30 泡核沸腾传热260

7.31 达到泡核沸腾的最小温差262

7.32 釜式再沸器的最大热通量263

7.33 用裸管的套管换热器264

7.34 用纵向翅片管的套管换热器265

7.35 低翅片管传热267

7.36 翅片管束传热270

7.37 空冷换热器272

7.38 管内流动的压降：单相流体275

7.39 管内流动的压降：两相流体278

7.40 通过管束流动的压降：单相流体280

7.41 通过管束流动的压降：两相流体285

7.42 冷凝器－过冷器试验数据288

7.43 换热器网络化291

参考文献294

第8章 精馏296

8.1 平衡级的计算296

8.2 精馏塔板选择和设计303

8.3 塔效率311

8.4 填料塔设计313

8.5 间歇精馏316

8.6 间歇塔设计317

8.7 整个塔的选择和设计322

9.1 多级逆流液－液萃取327

第9章 萃取和沥取327

9.2 多级逆流沥取330

第10章 结晶335

10.1 冷却产生无水盐固相335

10.2 沸腾产生无水盐固相336

10.3 冷却产生水合盐固相336

10.4 沸腾产生水合盐固相338

10.5 结晶分离苯和萘339

10.6 已知晶体大小分布（CSD）的分析341

10.7 淤浆样品的晶体大小分布342

1O.8 加晶种结晶器产物的晶体大小分布344

10.9 混合悬浮－混合产物排除结晶器的数据分析345

10.10 产物筛分效率347

参考文献348

第11章 吸收和气提349

11.1 填料塔的流体力学设计349

11.2 填料塔的流体力学评价353

11.3 用直平衡线和操作线确定吸收所需的填料高度353

11.4 用直平衡线和操作线确定气提所需的填料高度358

11.5 用平衡曲线和操作曲线确定吸收所需的填料高度361

11.6 用模型系统的数据确定空气气提的传质单元高度（HTU）365

11.7 存在实际瞬间不可逆化学反应时吸收所需的填料高度366

第12章 液体搅拌369

12.1 使搅拌器叶轮旋转所需的功率369

12.2 设计混合二种液体的搅拌器371

12.3 达到均匀混合所需的时间375

12.4 搅拌槽内的传热377

12.5 搅拌固体悬浮系统的放大378

12.6 气体分散的搅拌器设计380

12.7 涡轮搅拌器轴的设计382

12.8 由搅拌器功率确定粘度385

12.9 液体搅拌器的非几何相似放大388

参考文献394

第13章 粉碎395

13.1 粉碎或磨碎物料的颗粒大小分布395

13.2 由间歇球磨试验获得的破碎和选择函数396

13.3 由进料数据预测产品颗粒大小分布398

13.4 闭路研磨的物料衡算399

13.6 作为功耗指数函数的研磨功率消耗400

13.5 功耗指数计算400

13.7 球磨机操作参数401

13.8 研磨介质的最大尺寸401

13.9 研磨机牵引功率402

13.10 闭路研磨系统的水需求402

参考文献404

第14章 过滤405

14.1 过滤计算基础405

14.2 恒压过滤406

14.3 离心泵过滤410

14.4 滤饼洗涤413

14.5 回转真空鼓过滤机416

14.6 回转真空鼓过滤机的设计419

14.7 颗粒床过滤机的压降和比沉积率421

参考文献424

第15章 大气污染控制425

15.1 粒子沉降室的效率425

15.2 旋风分离器的效率427

15.3 确定静电沉降器的大小428

15.4 文丘里洗涤操作的效率429

15.5 袋滤器系统的选择430

15.6 为有气味的蒸汽确定冷凝器大小431

15.7 挥发性有机化合物吸附器所用吸附剂的数量432

15.8 加力燃烧室的性能433

15.9 气体清洁吸收器大小的初步确定435

15.10 估计意外排放的危害距离436

15.11 按未燃可燃性气体的着地浓度436

参考文献437

第16章 水污染控制438

16.1 固体数据分析438

16.3 氧在水中的饱和浓度439

16.2 气体浓度单位的转换439

16.4 由实验室数据确定生物化学需氧量（BOD）440

16.5 理论需氧量（ThOD）的计算440

16.6 BOD持续不变的质量负荷值的开发441

16.7 粗筛中压头损失的构成443

16.8 流率均化体积要求的确定和对BOD质量负荷值的影响444

16.9 废水絮凝器的功率需求和搅拌面积448

16.10 活性淤泥沉淀槽大小的确定448

16.11 活性淤泥工艺中苯的气提450

16.12 由未处理废水的化学沉淀估计淤泥体积452

16.13 脱除磷酸盐用明矾剂量的确定453

16.14 根据初级沉淀槽中磷酸盐和石灰的化学沉淀估计淤泥体积454

16.15 反应势的确定457

16.16 实测的生物体生成量和氧消耗量458

16.17 生物体量和固体量的确定459

16.18 预测厌氧反应器产生的甲烷460

16.19 废水特性评价461

16.20 用NRC方程确定滴流过滤器的大小463

16.21 过滤介质尺寸的确定464

16.22 去矿物质所需膜面积的确定465

16.23 电渗析的面积和功率需求466

16.24 活性炭吸附数据的分析467

16.25 估计典型二次污水所需臭氧剂量468

16.26 紫外线消毒系统的设计470

16.27 污水组成的估计471

16.28 设计组合的用于原生和废活性污泥的重力增稠器473

16.29 带式压滤机设计474

参考文献476

17.1 确定接种某生物反应所需的实验室反应器的尺寸477

17.2 估计生物反应器杀菌所需的保持时间477

第17章 生物技术477

17.3 确定杀菌器需要的容积479

17.4 求取水中溶解氧的传质系数480

17.5 对水中氧的扩散系数进行估计并评估其结果480

17.6 计算喷射生化反应器的参数481

17.7 确定用于蛋白质溶液微过滤的过滤器的尺寸483

17.8 估计从肉汤中除去细菌的Westfalia分离器的能力485

参考文献486

第18章 费用工程488

18.2 资本和年度费用的升降490

18.1 利用放大因子估计装置资本费用490

18.3 单元操作总投资492

18.4 过程年度费用495

18.5 净现值（NPW）分析496

18.6 内部收益率（IRR）分析498

18.7 当量均匀年度收益（EUAR）分析499

18.8 评价投资备选方案500

参考文献501

第19章 其它化工计算502

19.1 蒸汽Mollier图和蒸汽表的应用502

19.2 蒸汽表数值的内插504

19.3 等压蒸汽过程506

19.4 等容蒸汽过程508

19.5 等温蒸汽过程509

19.6 等熵蒸汽过程511

19.7 蒸汽的不可逆绝热膨胀512

19.8 不可逆绝热蒸汽压缩513

19.9 蒸汽和水的节流过程515

19.10 湿度图的应用516

19.11 冷却塔的排污和补充要求518

19.12 水软化器选择和分析519

19.13 水的完全去离子化520

19.14 已知热负荷的冷却池容积523

19.15 过程温度控制分析524

19.16 过程控制的控制阀选择525

19.17 控制阀的特性和可控范围527

19.18 控制器选择中的气蚀、次临界和临界流动考虑528

19.19 固体的间接干燥530

19.20 固体的真空干燥533

19.21 水的热力学和传递性质估算534

19.22 评价容器吊耳的适用性536