《化学工程基础》(第三版)根据高等学校理科化学、应用化学专业化学工程基础教学基本要求编写。为适应工科少学时环境工程、生物工程、制药工程等专业的需要做了相应修订。主要论述化学工程中典型单元操作及化学反应工程典型反应器基本原理及其应用。内容包括化学工业与化学工程、流体流动过程、沉降与过滤、传热、蒸发、吸收、精馏、萃取、新型分离技术、干燥和化学反应工程学反应器基本原理。《化学工程基础》(第三版)可作为高等学校理科化学、应用化学以及工科少学时环境、生物、制药工程等专业的基础课程教材，亦可供从事化学应用研究人员和上述专业从事设计、开发、运行的工程技术人员参考。
前言《化学工程基础》为教育部普通高等教育十一五国家级规划教材。自《化学工程基础》(第二版)2007年问世以来，使用了近十年，教材几乎年年重印，这次修订是作者在听取了广大同行和学生意见和建议的基础上进行的。本次修订的指导思想是：教材必须以提高学生的科学素养为宗旨，以培养学生创新精神和实践能力为重点，为促使学生变被动式接收学习为主动探究式学习为突破口，不断加强基础，拓宽学生知识面，培养其创新能力，坚持以生为本，注重阐述重要概念和规律的形成背景、问题提出和解决的过程，重思路的编写思想和安排，力求使新版教材更有利于培养理工科院校学生的思维方法和创新能力。既保持原有特色，又与时俱进，力求使其成为一本真正有用的、受广大读者喜爱的好教材。《化学工程基础》(第三版)根据应用型本科办学的定位，以更好地适应化学、应用化学、环境工程、生物工程及制药工程等专业的专业基础课程教学需要。第三版教材删减少学时教学过程较少使用的内容，修改个别繁复内容。通过修订，力求做到概念准确、表述正确、数字精确。增补沉降和过滤等单元操作内容。这样既便于理工科院校师生选择教材，又能达到科学性、先进性和适用性的统一。在系统介绍单元操作知识的基础上，加强单元操作共性与特殊性的综合分析，介绍过程或典型设备的强化、优化途径，以利于拓宽理工科院校学生分析和解决工程实际问题的思路，增强工程观念和创新意识。《化学工程基础》(第三版)各章除开篇教学基本要求予以保留外，在每章结束处增加图示小结，并在相关章节安排适量工程背景的实例和习题。此外，与本书配套的《化学工程基础全程导学与习题详解》、《化学工程基础实验》等教材均早已出版。在第三版教材修订编写过程中，华中师范大学化学学院领导和同行给予了大力支持和关注，在此深表感谢。再次对本书引用的文献资料的作者和单位表示衷心感谢。诚望广大读者不吝赐教，并提出宝贵的意见和建议。李德华2017年4月第二版前言本书于2000年由化学工业出版社出版以后，在国内一些高等院校经过近八年的使用，得到了广大读者及同行的充分肯定，并获得许多有益的建议和支持。值此本书被列为教育部普通高等教育十一五国家级规划教材之际，作者仍将按照教育部化学类专业教学指导委员会制定的普通高等学校本科化学和应用化学专业化学工程基础教学基本要求，修订和进一步完善教材内容。在高等院校理科化学和应用化学专业教学大纲、教学计划的指导下，为突出教材内容的规范性、适用性和创新性，从教与学两个方面考虑，在教材编写体例上着手：各章前安排教学基本要求；正文通过内容创新，以体现教材的应用性；例题尽可能解析详实、针对性强，以利于学生逐步突破难点；各章习题给出参考答案，从而做到既可满足教本，又能满足学与练之本。为满足化学和应用化学专业的教学需要，方便教师选择教学内容，作者首先在《化学工程基础》教材三传一反的内容上增加了蒸发和干燥两个单元操作，从而进一步充实三传过程，形成以流体流动过程为基础的动量传递过程，以传热和蒸发操作为基础的热量传递过程，以吸收、精馏、萃取和新型分离技术为基础的质量传递过程，以及以干燥操作为基础的热、质同时传递过程，以丰富和强化一反化学反应工程学的概念和方法。并在化学反应工程学一章，尽量反映其利用理论推演、结合工程实践、研究化学反应在工业上实现时所必须克服的传递和流动等因素对化学反应结果的影响，建立数学模型应用于反应器的设计放大和操作控制。以期为培养学生的工程方法论、工程能力、技术经济观念及将实验室科研成果开发放大和技术创新打下良好基础。与本书配套使用的实验课程教材也即将出版。本书此次修订仍贯彻以下初衷：文字叙述力求严谨、清晰、突出重点，以利于教学和不同层次读者自学。对第一版中的不妥之处予以修正；部分章节和习题作了适当增删；对于以算术平均值代替对数平均值的问题，结合数学推导和形势的发展，提出了不必再做替代的看法，使教材内容尽可能做到与时俱进。然而，作者虽尽力修订本书，但难免挂一漏万，书中疏漏之处，敬祈读者不吝赐教。本书得到华中师范大学教务处和化学学院领导的支持，在此表达诚挚的谢意。对书中引用文献资料的作者和单位，谨表衷心感谢。欢迎使用本书的同行及广大读者批评指正。李德华2007年4月
李德华，华中师范大学化学学院，教授，主要教学经历：1969年毕业于华中师范大学，留校后任教。先后从事过无机化学、物理化学等课程的教学及研究工作。1980～1981年在华东化工学院化学工程系学习化学工程、化学反应工程、计算机程序设计等课程，并担任化学工程系无工70班化学工程实验教学及教辅工作。自1982年起一直在华中师范大学化学系从事化学工程基础、化工基础实验、计算机在化学中的应用、化工过程开发、化工原理仿真实验和绿色化学等课程的本科生、研究生的教学及科研工作。曾任华中师范大学化学学院化学工程教研室主任、学院教学委员会委员；湖北省化学化工学会化学工程专业委员会副主任；中国计算机学会会员。现担任华中师范大学化学学院教学督导，并在华中师范大学汉口分校及武汉生物工程学院任教。主要教学、科学研究、实践经历多年从事化学化工的教学科研工作，开展了 HZ-8605高温重载润滑脂中试研究开发和中试技术转让工作，曾获国家科委科技成果完成者证书和湖北省化学化工学会奖；进行了连续氯化法制氯化钡横向联合、小试技术开发转让，获得湖北省化学化工学会奖；研制计算机辅助定性分析与元素周期律教学软件，通过了教育部高教司组织的鉴定，并在全国高校推广使用。参加 九五国家重点科技攻关96-750项目02子专题研制工作，为该项目传质工程负责人；参加教育部面向21世纪教改计划立项项目研究工作JS040A和JS178B两项；曾获湖北省教学成果二等奖和华中师范大学优 秀教学成果一等奖各1项；主持研制的化学工程基础多媒体CAI课件，获湖北省教育厅全省普通高等学校优 秀多媒体教学课件三等奖1项；获华中师范大学教师全员教学竞赛一等奖1项；获华中师范大学校级优 秀教学和优 秀教学成果奖多项。著作:①编著普通高等教育十一五国 家级规划教材《化学工程基础》（第二版），北京：化学工业出版社，2007年8月出版；②主编《化学工程基础实验》，北京：化学工业出版社，2008年9月出版；③编写《化学工程基础》，北京：化学工业出版社，2000年1月出版；④编著《绿色化学化工导论》，北京：科学出版社，2005年11月出版；⑤主编教育部师范教育司（专升本）教材《化工基础与实验》，北京：高等教育出版社，2002年7月出版；⑥参编教育部九五重点教材《化工过程开发概要》（第二版），北京：高等教育出版社，2002年4月出版；⑦参编高等化学试题库 《化工基础》（光盘版），北京：高等教育出版社，2002年5月出版；⑧参编面向21世纪课程教材《化工基础》，北京：高等教育出版社，2002年6月出版；⑨参编《化工基础实验》，北京：高等教育出版社，2005年6月出版。
第一章化学工业与化学工程1
第一节化学工业概述1
一、化学工业的重要性及其发展1
二、化学工业的分类及其特点1
三、化工产品的市场及其前景3
第二节化学工程的发展趋势3
一、化学工程的兴起与发展4
二、化学工程的前沿研究领域5
第三节化工过程与单元操作7
一、化工过程简介7
二、化工单元操作7
三、常用基本概念8
第四节化工过程开发简介10
一、化工过程开发的基本要求10
二、化学实验与化工生产过程的联系与区别10
三、化工过程开发步骤11
四、化工过程开发最优化概念13
第五节化工数据14
一、化工数据的分类14
二、单位与单位制15
三、单位换算15
第二章流体流动过程16
第一节概述16
第二节流体静力学基本方程式16
一、流体的热力学属性16
二、流体静力学基本方程式18
三、流体静力学基本方程式的讨论19
四、流体静力学基本方程式的应用19
第三节流体流动的基本方程式21
一、流体的流动属性21
二、流体的运动状态22
三、连续性方程式22
四、伯努利方程式23
第四节管内流体流动现象27
一、牛顿黏性定律与流体的黏度27
二、流体流动的内部结构28
第五节管内流体流动的阻力31
一、流体在直管中的流动阻力31
二、流体在非圆形管内的流动阻力33
三、局部阻力34
第六节管路计算35
一、简单管路35
二、复杂管路37
第七节流量的测量40
一、变压头流量计41
二、变截面流量计43
第八节流体输送机械44
一、离心泵44
二、其他类型的化工用泵52
三、泵的选择54
四、气体输送机械55
小结61
习题61
第三章沉降与过滤65
第一节概述65
第二节沉降65
一、重力沉降66
二、重力沉降设备68
三、离心沉降及设备71
第三节过滤73
一、过滤的基本概念74
二、过滤基本方程式76
三、恒压过滤与恒速过滤78
四、过滤常数的测定80
五、过滤设备82
小结85
习题85
第四章传热86
第一节概述86
一、热量传递的三种基本方式86
二、传热过程在化工生产中的应用87
三、传热学与热力学的关系87
第二节热传导87
一、热传导方程88
二、传导传热计算89
第三节对流传热94
一、对流传热分析94
二、壁面和流体间的对流传热速率94
三、管内湍流流动的传热膜系数96
四、管外湍流流动的传热膜系数99
五、大空间内自然对流的传热膜系数99
第四节辐射传热100
一、基本概念100
二、斯忒藩-玻耳兹曼定律101
三、克希霍夫定律102
四、两固体间的相互辐射102
五、设备热损失的计算104
第五节传热计算104
一、换热器的热负荷计算105
二、传热平均温度差的计算106
三、总传热系数113
第六节热交换器118
一、间壁式换热器的类型118
二、板式换热器119
三、换热器发展概况121
第七节传热过程的强化123
一、换热器热交换过程的强化123
二、强化技术及能耗研究124
第八节管壳式换热器的设计与选用125
一、确定设计方案的基本原则125
二、设计内容125
三、管壳式换热器的选用125
小结126
习题126
第五章蒸发129
第一节概述129
一、蒸发操作及特点129
二、蒸发操作的经济性及多效蒸发流程130
第二节蒸发过程计算132
一、蒸发过程的传热系数132
二、浓缩热和溶液的焓浓图132
三、溶液的沸点和传热温度差损失132
第三节单效蒸发计算134
一、水分蒸发量135
二、加热蒸汽消耗量135
三、蒸发器的传热面积136
第四节多效蒸发计算137
第五节蒸发器的类型与选择141
一、蒸发器的类型141
二、蒸发器的性能比较与选型146
三、蒸发器的改进与研究147
小结147
习题147
第六章吸收149
第一节概述149
一、吸收在化工生产中的应用149
二、吸收剂的选择149
三、吸收设备与吸收操作150
第二节吸收过程的相平衡关系150
一、气体在液体中的溶解度150
二、亨利定律151
三、相平衡关系在吸收过程中的应用153
第三节吸收过程机理154
一、物质在单相中的扩散155
二、双膜理论156
第四节传质速率方程157
一、气相传质速率方程158
二、液相传质速率方程158
三、总传质速率方程158
四、总传质系数与膜传质系数的关系159
第五节填料吸收塔计算163
一、物料衡算与操作线方程163
二、吸收剂用量的确定164
三、填料塔塔径的计算166
四、填料层高度的计算166
第六节填料塔170
一、填料塔的构造和填料170
二、填料塔的流体力学特性171
三、填料塔的附件174
小结177
习题177
第七章精馏180
第一节概述180
第二节双组分溶液的气液相平衡180
一、双组分溶液的气液相平衡181
二、相对挥发度183
第三节简单蒸馏和平衡蒸馏185
一、简单蒸馏185
二、平衡蒸馏185
第四节精馏基本原理186
第五节双组分连续精馏塔的计算187
一、全塔物料衡算188
二、精馏段物料衡算和精馏段操作线方程189
三、提馏段物料衡算和提馏段操作线方程189
四、加料板的物料衡算与热量衡算190
五、理论塔板数的计算194
六、塔板效率与实际塔板数202
七、塔高、塔径及板压降的计算203
第六节间歇精馏205
一、馏出液浓度维持恒定的操作205
二、回流比维持恒定的操作206
第七节特殊精馏206
一、恒沸精馏207
二、萃取精馏208
第八节精馏塔及其选择208
一、有溢流装置的板式塔208
二、无溢流装置的板式塔211
三、新型塔板212
四、精馏装置的选择214
小结214
习题214
第八章萃取217
第一节概述217
一、液-液萃取简介217
二、萃取过程的适用性与经济性218
三、萃取技术在工业上的应用218
四、萃取剂的选择与发展219
五、萃取基本流程219
第二节三元体系的液-液平衡关系220
一、三角形坐标220
二、杠杆规则221
三、三角形相图222
第三节萃取过程的计算225
一、单级萃取的计算225
二、多级错流萃取的计算226
三、多级逆流萃取的计算228
第四节液-液萃取设备及其选择232
一、混合-澄清萃取器232
二、离心式萃取设备233
三、塔式萃取设备233
四、液-液萃取设备的选择236
小结237
习题237
第九章新型分离技术239
第一节膜分离技术239
一、膜分离技术的发展239
二、膜及膜分离技术的定义和分类240
三、膜过滤的基本概念241
四、膜过滤的基本理论242
五、膜组件的结构及其特点243
六、超滤和反渗透的应用245
第二节超临界流体萃取245
一、超临界流体的性质246
二、超临界流体萃取过程247
三、国产超临界二氧化碳萃取装置生产工艺248
四、超临界流体萃取的应用249
第十章干燥251
第一节概述251
一、干燥过程的目的和应用251
二、干燥过程的分类251
三、对流干燥的特点及流程252
第二节湿空气的性质和湿度图253
一、湿空气的性质253
二、空气的湿度图258
三、湿度图的用法259
第三节干燥过程的物料衡算和热量衡算260
一、物料衡算260
二、热量衡算262
三、干燥器出口空气状态的确定263
四、干燥器的热效率和干燥效率264
第四节干燥速率和干燥时间265
一、物料与水分的结合状态265
二、干燥速率及其影响因素266
三、恒定干燥条件下的干燥时间计算268
第五节干燥器及其选择270
一、对干燥器的要求270
二、干燥器的分类271
三、工业常用的对流干燥器271
四、干燥器的选型274
小结275
习题275
第十一章化学反应工程学反应器基本原理277
第一节概述277
一、化学反应工程学的基本任务和研究方法277
二、化学反应过程和化学反应器的分类278
三、理想均相反应器284
第二节物料在反应器内的流动模型286
一、理想流动模型286
二、非理想流动模型288
第三节理想均相反应器计算288
一、基本原理288
二、间歇反应器289
三、活塞流反应器291
四、全混流反应器296
五、多级全混流反应器298
第四节反应器型式和操作方法的评比与选择301
一、反应器生产能力的比较301
二、反应产物收率的比较303
第五节非理想流动305
一、实际反应器对理想类型的偏离305
二、停留时间分布的表示方法306
三、停留时间分布的实验测定306
四、停留时间分布的数字特征308
五、理想反应器中的停留时间分布309
六、非理想反应器中的停留时间分布311
七、停留时间分布曲线的应用314
第六节气-固相催化反应器317
一、气-固催化反应过程318
二、气-固催化反应动力学318
三、固定床催化反应器简介320
四、流化床反应器简介322
小结324
习题324
附录327
一、物理量的单位、量纲与换算327
二、水的重要物理性质328
三、水在不同温度下的黏度（0～100℃）329
四、饱和水蒸气性质（以温度为准）330
五、饱和水蒸气的性质（以压强为准）331
六、管子规格332
七、泵规格333
八、物质的热导率335
九、列管式换热器总传热系数K的范围336
十、某些气体溶于水时的亨利系数337
十一、物质的扩散系数338
十二、某些二元物系气液平衡组成338
十三、干空气的物理性质(p=101.325kPa)339
参考文献340
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