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出版者:南京大学出版社

作者:张雅明，谷和平，

出品人:

页数:148

译者:

出版时间:2006-8

价格:20.00元

装帧:

isbn号码:9787305048036

丛书系列:

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《化学工程与工艺实验》是一本专注于提供全面、深入且贴近实践的化学工程实验指导的著作。它旨在为化学工程专业的学生、研究人员以及相关领域的工程师提供一个坚实的基础，帮助他们理解和掌握化学工程中的关键概念、操作单元以及工艺流程。本书的内容设计，力求在理论与实践之间架起一座桥梁，让读者不仅能学习到实验的原理，更能学会如何设计、执行、分析和优化实验，从而更好地应对实际工程中的挑战。 本书的核心内容与结构设计 本书的编写秉持着系统性、完整性和实用性的原则，涵盖了化学工程领域中最为核心和常用的实验项目。其结构设计循序渐进，从基础的单元操作实验，逐步过渡到更为复杂的工艺过程模拟与优化。 第一部分：单元操作实验 这部分是全书的基石，深入探讨了化学工程中最基础也最重要的单元操作。每个实验都围绕一个特定的单元操作展开，旨在让读者深刻理解其物理原理、操作特性、影响因素以及在实际生产中的应用。 流体流动与传热： 流体流动测量： 介绍流量计（如孔板、文丘里管、涡轮流量计等）的工作原理，讲解如何通过测量压差和流速来确定流体流量，并分析管道粗糙度、流体黏度等因素对流动阻力的影响。实验将指导读者安装和操作这些设备，读取数据，并进行相关的计算和误差分析。 粘度测量： 涵盖不同类型的粘度计（如奥氏粘度计、旋转粘度计等）的原理和使用方法。读者将学习如何测量不同温度下液体的绝对粘度和相对粘度，并理解粘度对流体输送和混合过程的重要性。 压降测量与阻力计算： 通过在不同管径、不同长度的管道中测量流体流动的压降，让读者直观感受流体阻力的存在，并学习计算沿程阻力和局部阻力。这将为后续的泵选型和管道设计提供重要依据。 传热原理与装置： 深入介绍对流传热、传导传热和辐射传热等基本传热机制。重点关注各种换热器（如管壳式换热器、板式换热器等）的工作原理、传热系数的测定方法。实验将指导读者如何搭建简易换热装置，测量热流体和冷流体的进出口温度、流量，并据此计算总传热系数，分析影响传热效率的因素。 蒸发与结晶： 探讨单效蒸发器、多效蒸发器的工作原理，包括物料衡算、能量衡算以及操作参数（如真空度、加热蒸汽压力）对蒸发速率的影响。结晶实验则会涉及过饱和度的控制、晶体生长动力学等内容，指导读者如何获得特定粒径和形态的晶体。 单元操作精要： 分离操作： 吸收与解吸： 详细介绍吸收塔、填料塔、板式塔等吸收设备的工作原理，重点研究传质阻力、传质系数、吸收剂用量、气液比等参数对吸收效率的影响。实验将涉及气体组分的测定，并利用吸收理论进行计算和分析。解吸实验则与吸收过程相反，关注如何将溶解在液体中的组分从气相中分离出来。 吸附： 介绍固体吸附剂（如活性炭、分子筛等）的吸附原理，不同类型吸附装置（如固定床吸附器）的操作。实验将研究吸附容量、吸附速率、再生方法等，并分析吸附过程在气体净化、溶剂回收等方面的应用。 萃取： 深入讲解液-液萃取的基本原理，不同类型萃取器（如混合澄清槽、填料塔、筛板塔）的工作特点。实验将通过实际操作，让读者掌握萃取过程中的物料衡算、相平衡计算，并分析萃取剂选择、萃取级数、逆流操作等对分离效果的影响。 精馏： 这是本书中一个极为重要的部分。详细介绍二元和多元组分精馏的理论基础，如相平衡关系、相对挥发度、平衡级概念等。重点讲解塔板（如泡罩塔板、筛板）和填料塔的结构及传质效率。实验将指导读者进行简单二元体系的精馏操作，测量塔顶塔底产品组成，并利用Fenske方程、McCabe-Thiele图解法、平衡级计算等方法进行设计和验证。 蒸馏与汽液平衡： 除了精馏，还会涉及简单蒸馏、分馏等其他蒸馏技术。通过实验，读者将深入理解不同蒸馏操作在分离不同沸点物质时的适用性，并学习汽液平衡数据的获取和应用。 过滤与沉降： 介绍过滤操作的原理、过滤设备（如板框压滤机、转鼓过滤机）的工作方式。实验将研究滤饼阻力、过滤速率、滤布选择等因素，并学习如何根据物料特性和生产需求选择合适的过滤设备。沉降实验则关注重力沉降和离心沉降，研究颗粒沉降速率、沉降设备（如沉砂池、离心机）的原理和操作。 干燥： 介绍不同类型干燥设备（如烘箱、流化床干燥器、喷雾干燥器）的工作原理和特点。实验将研究干燥速率曲线，分析温度、湿度、气流速度等对干燥效果的影响，并学习如何优化干燥条件以节约能源和保证产品质量。 催化反应工程基础： 催化剂性能评价： 介绍催化剂活性、选择性和稳定性的概念。实验将通过模拟一个简易催化反应器，测量反应转化率、产物收率，并分析催化剂的性能，学习如何评价和选择合适的催化剂。 固定床反应器实验： 模拟工业中常用的固定床反应器，研究反应动力学、传质传热过程。读者将学习如何通过控制反应物进料速率、温度、压力等参数，来优化反应产率和选择性。 第二部分：工艺过程模拟与优化 在掌握了基本的单元操作后，本书将引导读者将这些知识应用于复杂的工艺过程。这部分内容侧重于如何整合单元操作，设计和模拟整个生产流程，并通过优化来提高效率和降低成本。 反应器设计与操作： 釜式反应器： 详细介绍间歇式、连续搅拌釜式（CSTR）和管式（PFR）反应器的设计原理和操作特点。实验将通过模拟不同类型的反应器，研究反应动力学、停留时间分布、温度控制等因素对反应产率和选择性的影响。 催化反应器模拟： 结合前面介绍的催化剂知识，深入探讨多相催化反应器（如固定床、流化床）的设计和模拟。读者将学习如何运用数学模型描述反应速率、传质传热过程，并进行参数优化。 工艺流程模拟： 流程模拟软件介绍与应用： 本书会介绍一些常用的化学工艺流程模拟软件（如Aspen Plus, HYSYS等），并提供相关的入门级教程和案例。读者将学习如何利用这些软件建立化工流程模型，输入物性数据、设备参数，进行稳态和动态模拟。 物料衡算与能量衡算： 在流程模拟中，物料衡算和能量衡算作为基本工具贯穿始终。读者将学习如何对整个流程进行详细的物料和能量的分配与计算，识别物料损耗和能量消耗的环节。 单元操作集成与流程设计： 通过实例，指导读者如何将分散的单元操作有机地组合成一个完整的生产流程。例如，如何将反应、分离、传热等单元操作串联起来，形成一个具有特定功能的生产线。 过程优化与控制： 优化目标设定： 讲解在工艺优化过程中需要考虑的各种目标，如提高产率、降低能耗、减少污染物排放、提高产品质量等。 优化方法介绍： 介绍一些常用的工艺优化方法，如单变量优化、多变量优化、响应面法等。 控制系统基础： 简要介绍自动控制的基本概念，如反馈控制、前馈控制、PID控制等，并讲解其在化工过程中的应用，如何通过控制系统稳定生产，提高产品质量。 案例分析： 提供具体的工艺优化案例，指导读者如何运用模拟结果和优化方法，对现有工艺进行改进，或对新设计工艺进行优化。 本书的特色与价值 理论联系实际： 本书的每一项实验都紧密围绕实际化工生产中的单元操作和工艺过程展开，让读者在动手操作中加深对理论知识的理解。 系统性与全面性： 从基础的流体流动、传热，到复杂的反应工程、流程模拟，本书力求覆盖化学工程领域的核心内容，为读者提供一个全面的知识体系。 实验指导的细致性： 实验步骤清晰，操作说明详细，并附有必要的安全注意事项。每个实验都包含了实验目的、原理、仪器设备、实验步骤、数据记录与处理、结果分析与讨论等完整内容。 数据处理与分析能力的培养： 鼓励读者对实验数据进行深入分析，运用相关的理论公式进行计算，并进行误差分析，培养其独立解决问题的能力。 计算与模拟方法的引入： 引入了现代化的流程模拟软件和优化方法，使读者能够接触到工业界先进的工程工具，为未来的职业生涯打下坚实基础。 安全与环保意识的强化： 在实验过程中，始终强调安全操作的重要性，并穿插介绍与环保相关的知识，培养读者严谨负责的工作态度。 本书的目标读者 本书主要面向以下读者群体： 化学工程及其相关专业的本科生： 作为教材或实验参考书，帮助学生掌握化学工程实验的基本技能和理论知识。 研究生： 为深入研究提供实验基础和方法指导。 化工企业的研发人员和工程师： 作为工作参考，温习和提升实验操作、数据分析和工艺优化能力。 对化学工程感兴趣的自学者： 提供一个系统学习化学工程实验的途径。 总而言之，《化学工程与工艺实验》是一本集理论、实践、模拟和优化于一体的综合性著作，它将是化学工程领域学习者和实践者的宝贵工具。通过本书的学习，读者将能够更好地理解化学工程的本质，掌握解决实际工程问题的能力，为未来的发展奠定坚实的基础。

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这本书的深度和广度着实令人印象深刻，它远远超出了许多同类教材仅停留在“操作指南”层面的局限。在涉及热力学和相平衡的章节中，作者不仅涵盖了经典的范特霍夫方程和吉布斯相律，更深入探讨了高压气液平衡的非理想模型，比如Peng-Robinson方程的应用与局限性，这一点对于未来从事精细化工或石油化工领域的读者来说至关重要。此外，书中对实验误差的处理部分也极为细致，它没有采用那种简单粗暴的“取平均值”的方式，而是引入了更具统计学意义的贝叶斯推断方法来评估系统误差和随机误差，并给出了在数据不充分情况下的保守估计准则。这种对细节的执着和对前沿方法的采纳，使得这本书不仅是一本实验指导书，更像是一本微型的、面向工程实践的“错误分析与决策手册”。对于希望在实验数据分析环节建立起扎实基本功的读者，这本书无疑提供了无与伦比的资源。

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阅读体验中，最让人感到贴心的是其对“安全规范”的强调，这通常是教材中容易被一带而过的部分，但在这本书中，它占据了显著的篇幅，且内容极具操作性。它不是简单地列出“佩戴护目镜”这种口号式的警告，而是针对每一个具体实验步骤中潜在的化学品风险、反应失控的临界点，以及紧急泄压和中和处理的具体流程，都做了详细的图文并茂的说明。比如，在处理强酸碱溶液时，书中甚至细致到指导了不同浓度下皮肤接触后应采取的冲洗时间标准和急救物资的存放位置。这种近乎“保姆式”的周全考虑，体现了编者对实验室安全文化的深刻理解和对学生生命安全的极端负责态度。在这样一个高风险的学科领域，这种前瞻性的安全教育价值，甚至可能超过了对最终实验数据的获取本身。

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这本书的内容编排逻辑严密得如同一个设计精良的化工流程，从基础的单元操作原理引入，逐步过渡到复杂的反应动力学分析，每一步的递进都显得顺理成章，毫无跳跃感。初接触时，我担心那些抽象的理论会让人望而却步，但作者显然深谙教学的艺术，他们没有将理论堆砌在一起，而是巧妙地将理论知识点嵌入到具体的实验案例分析之中。例如，在讲解动量传递单元时，对文丘里管流量计的校准部分，不仅详细列出了计算公式，更配上了实测数据点的拟合曲线分析，这让抽象的雷诺数概念瞬间具象化了。更值得称赞的是，对于每一个实验项目的设置，都清晰地标注了其在实际工业生产中的对应环节和重要意义，这极大地激发了我探索“为什么要做这个实验”的内在驱动力，而不是仅仅为了完成任务。它成功地架起了一座理论与实践之间的坚固桥梁，让学习过程充满了发现的乐趣。

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从教学方法的角度来看，这本书的“案例穿插”技巧达到了炉火纯青的地步。它巧妙地将一些著名的工业事故或工艺优化成功的案例，以小篇幅的“历史回眸”形式嵌入到相关理论的讲解之后。比如，在讨论催化剂失活机理时，作者引用了某大型合成氨装置因积碳导致的周期性停工事件，并分析了实验室内模拟反应器如何能提前预测和缓解此类问题。这种历史的厚重感和现实的紧迫感结合起来，极大地提升了知识的“黏性”。它促使读者不断地进行反思：这些看似枯燥的实验参数，在宏观世界中会引发多么剧烈的经济或环境影响。这本书成功地将学习过程从单纯的技能训练，升华为一种对工程责任和职业伦理的深刻体悟，让人在合上书本之后，仍能感受到那份沉甸甸的行业使命感。

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这本书的装帧设计简直是工业美学的典范，硬壳封面采用了哑光处理，触感细腻却又不失稳重，中央的烫金书名“化学工程与工艺实验”在灯光下闪烁着低调而专业的光芒，让人在第一时间就能感受到它作为一本专业教材的严谨性。内页的纸张选择非常考究，米白色的纸张有效减轻了长时间阅读带来的视觉疲劳，印刷的清晰度无可挑剔，即便是那些复杂的流程图和精密的实验数据表格，也展现出了锐利的线条和准确的色彩还原。我尤其欣赏其排版布局的巧思，左右页留白适中，使得密集的公式和步骤说明在视觉上得以呼吸，不会显得过于拥挤。封面设计上，没有采用那种充斥着夸张爆炸效果的化学反应图示，而是选择了一个简洁的、抽象化的反应器内部结构示意图，这无疑是在向读者传达一个信息：本书的重点在于深入理解过程控制和工程优化，而非仅仅停留在表面的现象描述。这种克制而高级的设计语言，无疑极大地提升了它在书架上的“存在感”，绝对是理工科学生书架上不可或缺的镇馆之宝。

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