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出版者:科学

作者:朱家骅

出品人:

页数:445

译者:

出版时间:2005-6

价格:36.00元

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isbn号码:9787030149596

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化工原理（上册） 书籍简介 《化工原理（上册）》旨在为化工及相关专业领域学生和工程师提供一套系统、深入且兼具实用性的基础理论和工程应用知识体系。本书聚焦于化工过程中的核心单元操作和基本原理，是理解现代化学工程学科的基石。 本册内容主要围绕流体流动、热量传递、质量传递这三大基础单元操作展开，辅以必要的物理化学和工程数学基础，确保读者能够建立起扎实的理论框架，并能将这些理论应用于实际的工程设计与优化中。 --- 第一部分：流体流动与流体力学基础 本部分是全书的开端，详细阐述了物质在管道、设备和反应器中流动的基本规律和工程处理方法。 第一章：绪论与化工过程概述 本章首先界定化工的范畴及其在现代工业中的地位，介绍化学工程学科的学科结构。重点解析了化工生产过程的基本要素，包括物料衡算和能量衡算在过程分析中的核心作用。通过对典型化工流程图（PFD）的剖析，使读者对化工生产的整体流程有一个宏观认识。此外，本章还将介绍化学工程中的基本单位和工程常用量纲分析方法，为后续章节的量纲一致性提供基础保障。 第二章：流体物性与流体静力学 本章深入探讨流体的基本性质，如密度、粘度、表面张力等，并解释这些性质如何影响流体行为。流体静力学部分详细阐述了流体在平衡状态下的压力分布规律，包括帕斯卡定律、静水压力计算、测压计原理与应用。重点讨论了不同类型压力（表压、绝压、真空度）的转换及其在工程仪表中的应用。 第三章：牛顿流体与层流 本章是流体力学分析的基础。首先引入了流动的基本概念，如流速、流量、流线、流束等。随后，详细推导了描述牛顿流体运动的纳维-斯托克斯（Navier-Stokes）方程组，并讨论了其在简化情况下的应用。核心内容集中在层流分析，包括泊肃叶定律（Poiseuille’s Law）的推导及其在圆形管道中流量与压降关系的精确描述。本章还会涉及边界层理论的初步介绍，解释粘性效应在近壁面区域的重要性。 第四章：湍流与非牛顿流体 实际工程中，大部分流体流动属于湍流。本章将系统分析湍流的特征，包括紊流脉动、动量和能量的有效传递。重点介绍雷诺数的物理意义及其在判断层流与湍流转换中的关键作用。详细阐述了湍流管道中的摩擦损失计算，包括摩擦系数（$f$）的确定，如使用光滑管、粗糙管的经验关系式，并详细解析了摩迪图（Moody Chart）的结构、读取方法及其在工程设计中的不可替代性。 针对非牛顿流体，本章区分了剪切增稠、剪切稀化、屈服应力流体等类型，并介绍了适用于描述其流变特性的本构方程，如幂律模型，指导读者如何处理非传统流体的流动问题。 第五章：管路系统与设备中的流体阻力 本章将理论知识应用于实际的管道设计。除了摩擦损失，设备和附件引入的局部阻力是不可忽视的因素。详细分析了阀门、弯头、扩大管、收缩管等各种管件造成的局部压力损失，并介绍了等效长度法和局部阻力系数法。 本章的重点在于流体机械——泵的应用。详细介绍离心泵、轴流泵的工作原理，泵的性能曲线（扬程-流量、效率-流量）的绘制与解读。重点阐述了管路系统曲线与泵特性的匹配问题，以及气蚀现象的成因、预防和控制措施，确保流体输送过程的安全与高效。 --- 第二部分：热量传递 本部分是化工单元操作的核心内容之一，涵盖了热量从高温物体向低温物体传递的三种基本机制及其工程应用。 第六章：热量传递基础与导热 本章首先确立热量传递的驱动力——温差，并定义了热流密度、传热速率等基本概念。重点剖析热传导的基本定律——傅里叶定律，并分析其在笛卡尔坐标系和柱坐标系下的应用。系统分析了单层、多层平壁以及圆筒壁的稳态导热问题，计算通过壁面的热阻和热流量。本章还涉及非稳态导热的初步概念，特别是傅里叶数在瞬态问题中的应用。 第七章：对流换热 对流换热是化工过程中最普遍的热量传递方式。本章深入探讨强制对流和自然对流的机理。通过量纲分析，引入努塞尔数（$Nu$）、普朗特数（$Pr$）等无量纲准则数，建立温度边界层与速度边界层的关系。重点介绍对流换热系数的计算方法，包括针对管道内流动和设备外壁流动的经验关联式（如Dittus-Boelter方程等）。 第八章：换热设备与强化传热 本章将导热和对流换热的知识应用于实际的工程设备——换热器。详细分析了管壳式换热器的结构、类型（如固定管板式、浮头式等）及其操作要点。核心在于换热器热量计算，包括总传热系数（$K$）的确定，以及采用平均温差法和有效传热面积法进行设计和校核。重点讲解了LMTD（对数平均温差）的计算，以及对于错流和多程换热器的修正因子F的引入和应用。此外，本章还会介绍如何通过增加翅片、插管等方式实现强化传热的技术手段。 第九章：热辐射 热辐射是高温过程中的重要传热方式。本章阐述了热辐射的基本原理，包括黑体辐射定律（斯特藩-玻尔兹曼定律）和光谱分布规律。区分了黑体、灰体和实际表面体的辐射特性，引入了辐射力和吸收率等概念。重点分析了两个表面之间的净辐射传热计算，特别是引入了形状因子（或称视角因子）来描述几何配置对辐射传热的影响，并讨论了在真空或稀薄介质中，辐射在总传热量中的占比。 --- 第三部分：质量传递基础 本部分是化工单元操作理论与实践的衔接点，主要关注物质在不同相态或浓度梯度驱动下的迁移规律。 第十章：扩散与质量传递基础 本章奠定本部分理论基础。首先介绍扩散的微观本质，区分分子扩散和表观扩散。核心内容是菲克定律（Fick's Laws）及其在不同体系中的应用，包括理想气体中的扩散和液体中的扩散。详细讨论了恒定摩尔流扩散、两种组分互扩散（等压、等温）等典型扩散情景下的浓度分布计算。 第十一章：对流质量传递 对流质量传递是发生在流体运动中的物质迁移过程。本章将质量传递与动量传递（流体力学）和热量传递进行类比，引入舍伍德数（Sh）作为无量纲参数。通过对流传质系数的确定，讲解了如何利用经验关联式（如利用已知的$Nu$和$Re$关系类推得出$Sh$的关系）来计算设备中发生对流传质的速率。本章还将简要介绍吸收、蒸馏等过程中的传质系数的意义。 第十二章：相平衡与气液传质导论 本章为后续的吸收、精馏等分离操作做理论铺垫。重点讨论相平衡的基本概念，如逸度（Fugacity）和活度（Activity）。对于理想溶液体系，详细介绍拉乌尔定律和亨利定律，并展示如何利用这些定律绘制气液平衡相图。最后，引入传质驱动力的概念，为理解吸收塔或精馏塔中的物质迁移速率提供理论基础。 --- 总结与展望 《化工原理（上册）》通过对流体、热量和质量三大传递现象的系统性论述，构建了化学工程计算与设计的基本工具箱。上册内容强调基础理论的精确推导和工程经验公式的正确运用，为学生后续学习单元操作的综合应用（如吸收、蒸馏、萃取等）以及化工过程的模拟与优化打下坚实的基础。本书结构严谨，逻辑清晰，辅以大量的例题和习题，旨在培养读者独立分析和解决工程问题的能力。

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这本书的语言风格过于陈旧和学术化，读起来感觉像是在啃一本上世纪八十年代的翻译著作，缺乏现代教学中倡导的亲和力和启发性。作者似乎更倾向于使用晦涩难懂的长难句和复杂的逻辑结构来阐述概念，而不是用清晰、简洁、直观的语言来引导读者理解背后的物理图像。例如，对于能量守恒原理的阐述，它花费了大量的篇幅去论证数学上的严格性，却很少用生动的比喻或者生活中的例子来帮助读者建立直观的认识。这种“先入为主”的精英式叙事方式，无疑会劝退那些对化工抱有热情但基础可能稍弱的同学。我希望能看到更多与时俱进的例子，比如利用绿色化学的视角去重新审视传统的单元操作，或者讨论如何用计算流体力学（CFD）工具来辅助理解书中的动量传递问题，让这本教材焕发出新的生命力。

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读完这套书的“上册”，我最大的感受是内容广度令人印象深刻，但深度上总觉得有点浅尝辄止，仿佛在走马观花。它试图用有限的篇幅涵盖从流体力学到传热传质再到基础反应动力学的庞大体系，结果就是很多关键概念讲得不够透彻。比如在讲述热交换器设计时，明明提到了很多种类型，但对每种类型的优缺点分析、适用工况的判断，都只是简单罗列，缺乏深入的比较和权衡。我希望看到的是，作者能更聚焦于几个核心的、目前工业界应用最广泛的单元操作，然后深入挖掘其背后的机理和优化策略，而不是将所有内容都平均分配，导致哪里都讲了，但哪里都不够精。对于初学者而言，这种“大而全”的结构反而容易让人迷失方向，不知道重点在哪里。等到想深入研究某个特定章节时，发现后面还需要大量的其他专业知识作为铺垫，显得结构不够清晰和系统化。

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我对这本书中对“过程控制”部分的论述感到非常失望。虽然它在章节末尾提及了PID控制和一些基础的反馈回路概念，但这部分内容明显是匆忙加上去的，与前面积累的单元操作理论缺乏有机的结合。化工生产的本质是过程的优化和稳定运行，如果一本原理教材不能有力地将物理化学的知识点与现代化的过程控制技术联系起来，那么它就失去了对未来工程师的指导意义。我期待看到的是，如何利用传质速率的理论模型来设计更灵敏的萃取塔的控制方案，或者如何根据反应热力学数据来设计更安全的温度连锁保护系统。然而，这本书中的控制部分显得非常孤立和表面化，仿佛只是为了凑齐“现代化工”的标题而生硬地塞进去的配角，完全没有体现出控制理论在化工生产中的核心地位和巨大潜力。

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这本书的排版和装帧设计简直是一个灾难，严重影响了阅读体验。印刷质量时好时坏，有些图例的线条模糊不清，尤其是那些用来表示流线或温度梯度的矢量图，看得我眼睛都要花了。更要命的是，公式的编号和引用系统混乱不堪，经常需要不断地翻页才能找到前后文引用的那个公式的完整形式，极大地打断了思考的连贯性。我理解化工原理涵盖的公式和变量众多，但起码在同一个章节内，变量的定义应该保持高度一致性，这本书中却时常出现变量符号在不同章节间含义发生微妙变化的情况，这对于需要反复查阅和对比不同章节知识点的学习者来说，简直是噩梦。我怀疑编辑在校对环节是不是也“心有旁骛”，错漏和不规范的地方实在太多了，这对于一本严谨的工程教材来说，是绝对不可接受的疏忽。

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这本《化工原理（上册）》真是让我头疼。我本以为能在这本书里找到一些解决实际生产问题的灵感和具体的工程案例，结果大部分内容都集中在枯燥的理论推导和复杂的数学模型上。书中的习题设计得非常抽象，很多题目脱离了实际生产场景，单纯考察对公式的记忆和代入能力，这对于一个工程应用导向的学习者来说，简直是一种折磨。我花了好大力气去理解那些看不见摸不着的“理想流体”和“完美气体”假设背后的物理意义，但书中给出的联系却显得异常薄弱。尤其是关于流体输送和动量传递的部分，图示的模糊和文字描述的冗长，使得我不得不去查阅其他参考资料才能勉强跟上思路。感觉这本书更像是为理论研究者准备的教科书，而不是为将要进入化工厂一线解决实际问题的工程师服务的。如果能增加一些近期的工业应用实例，比如新材料的合成过程中的传质问题，或者节能减排方面的优化设计，那该多好。现在读完，我脑子里充斥的只有一堆记不住的符号和公式，实际操作能力提升有限，非常令人沮丧。

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