Учебник для техникумов/— Л.: Химия, 1989. — 560 c., ил. ISBN
5—7245—0020—5, dpi300, навигатор.
В учебнике рассматриваются основные технологические процессы и
аппараты химической промышленности — гидромеханические, тепловые,
массообменные, химические и механические.
Изложены теоретические основы типовых процессов химической технологии, принципы действия важнейших аппаратов и методы их расчета. Даны развернутые примеры расчета основных типов химических реакторов.
Книга предназначена для учащихся химико-технологических и политехнических техникумов. Введение
Краткий исторический очерк процессов и аппаратов химической промышленности
Классификация основных процессов химической технологии
Гидромеханические процессы и аппараты
Основы прикладной гидравлики
Гидростатика
Системы единиц измерения физических величин
Основные физические свойства жидкостей
Дифференциальное уравнение равновесия жидкости (газа) Эйлера
Основное уравнение гидростатики
Уравнение Паскаля
Гидродинамика
Вязкость
Ньютоновские и неньютоновские жидкости
Скорость и расход жидкости
Уравнение неразрывности
Дифференциальные уравнения движения вязкой несжимаемой жидкости (уравнения Навье — Стокса)
Материальный и энергетический балансы потока
Режимы движения реальной жидкости
Распределение скоростей по сечению потока
Моделирование и гидродинамическое подобие
Основы теории подобия
Основные критерии гидродинамического подобия
Метод анализа размерностей
Структура потоков и распределение времени пребывания жидкости в аппаратах
Физические модели структуры потоков
Закон сопротивления при движении потока в трубах
Экономически оптимальная скорость жидкости в трубопроводах
Определение расхода энергии на транспортирование жидкости по трубам
Движение жидкости через отверстия и водосливы, неподвижные насадки
Пленочное движение жидкостей
Движение жидкости в слое
Псевдоожижение
Двух- и трехфазные системы
Перемещение жидкостей и газов
Трубопроводы
Трубы
Арматура
Расчет трубопроводов
Классификация насосов, вентиляторов, компрессоров
Насосы
Поршневые насосы
Центробежные насосы
Насосы других типов
Вентиляторы
Центробежные вентиляторы
Осевые вентиляторы
Компрессоры
Центробежные компрессоры и газодувки
Поршневые компрессоры
Разделение жидких и газовых неоднородных систем
Классификация неоднородных систем и методов их разделения
Осаждение
Гравитационное осаждение
Осаждение под действием центробежной силы
Отстойники
Гидроциклоны
Фильтрование
Фильтрующие перегородки
Способы фильтрования
Уравнение фильтрования
Определение констант фильтрования
Промывка осадков
Основные конструктивные типы фильтров
Центрифугирование
Ультрафильтрование и обратный осмос
Очистка газов от пыли
Интенсификация процессов разделении жидких и газовых неоднородных систем
Фильтрование
Фильтровальное оборудование
Перемешивание в жидких средах
Способы перемешивания
Перемешивание механическими мешалками
Типы мешалок
Режимы перемешивания
Расход мощности при механическом перемешивании
Моделирование аппаратов с мешалками
Конструкции аппаратов с мешалками
Циркуляционное перемешивание
Поточное перемешивание
Пневматическое (барботажное) перемешивание
Интенсификация процессов перемешивания
Тепловые процессы и аппараты
Основы теплопередачи
Механизм переноса теплоты
Тепловой баланс
Температурное поле и температурный градиент Тепловой поток
Теплопроводность. Закон Фурье
Конвекция. Закон Ньютона
Условия теплового подобия. Критерии теплового подобия
Теплоотдача без изменения агрегатного состояния потока
Теплообмен при вынужденной конвекции
Теплоотдача в прямых трубах и каналах
Теплоотдача к жидкости, движущейся в канале с концентрическим сечением
Теплоотдача при продольном омывании пучка труб
Теплоотдача при поперечном обтекании труб
Теплоотдача в аппаратах с мешалкой
Теплоотдача при пленочном течении жидкости
5.8. Теплоотдача при изменении агрегатного состояния потока
Теплообмен при естественной конвекции
Теплоотдача при кипении жидкостей
Теплоотдача при конденсации пара
Численные значения коэффициентов теплоотдачи
Теплопередача
Основное уравнение теплопередачи
Теплопередача через плоскую стенку
Теплопередача через цилиндрическую стенку Движущая сила процесса теплопередачи
Определение температуры стенки
Лучеиспускание
Закон Стефана — Больцмана
Закон Кирхгофа
Совместная теплоотдача лучеиспусканием и конвекцией
Потери теплоты в окружающую среду
Источники энергии. Теплообменные аппараты
Требования, предъявляемые к теплоносителям в химической промышленности
Нагревающие агенты и способы нагревания
Водяной пар
Горячая вода
Высокотемпературные органические теплоносители (ВОТ)
Расплавы неорганических солей
Жидкие металлы
Топочные газы
Электронагрев
Охлаждающие агенты и способы охлаждения
Теплообменные аппараты
Классификация теплообменников
Поверхностные теплообменные аппараты
Смесительные теплообменники
Регенеративные теплообменники
Теплообмен в кипящем (псевдоожиженном) слое
Основы выбора теплообменных аппаратов. Материалы, применяемые для изготовления теплообменников
Выпаривание растворов
Способы выпаривания
Выпарные аппараты
Классификация выпарных аппаратов
Выпарные аппараты поверхностного типа
Выпарные аппараты контактного типа
Основы выбора выпарных аппаратов. Конструкционные материалы
Расчет выпарного аппарата
Материальный баланс
Тепловой баланс
Площадь поверхности теплообмена
Общая разность температур. Температурные потери. Температура кипения раствора
Многокорпусные выпарные установки
Схемы многокорпусных выпарных установок
Расчет многокорпусных выпарных установок
Адиабатные выпарные установки
Выпарные установки с тепловым насосом
Искусственное охлаждение
Способы получения искусственного холода
Умеренное охлаждение
Холодильные машины
Хладагенты
Передача холода на расстояние с помощью промежуточных хладоносителей
Компрессионные холодильные машины
Цикл идеальной компрессионной холодильной машины
Цикл действительной компрессионной холодильной машины
Многоступенчатые холодильные машины
Оборудование парокомпрессионной холодильной установки
Абсорбционные холодильные машины
Пароэжекторные холодильные машины
Глубокое охлаждение
Массообменные процессы и аппараты
Общие сведения о массообменных процессах
Промышленные процессы массопередачи
Способы выражения состава фаз
Статика массообменных процессов
Равновесие между фазами
Материальный баланс массообменных процессов. Рабочая линия
Кинетика массообменных процессов
Направление массопередачи и движущая сила массообменных процессов
Скорость массопередачи
Дифференциальное уравнение переноса массы в потоке
Моделирование массообменных процессов
Уравнения массоотдачи и массопередачи
Подобие диффузионных процессов. Критерии подобия
Средняя движущая сила массопередачи
Способы определения общего числа единиц переноса
Основы расчета массообменных аппаратов
Расчет непрерывно-противоточных аппаратов
Расчет ступенчато-противоточных аппаратов
Метод теоретических ступеней изменения концентрации (теоретических тарелок)
Абсорбция
Общие сведения. Физические основы процесса
Статика процесса абсорбции
Материальный баланс абсорбера
Расход абсорбента
Кинетика процесса абсорбции
Схемы абсорбционных установок непрерывного действия
Расчет абсорберов
Основные конструктивные типы абсорберов. Сепарационные устройства
Десорбция
Дистилляция и ректификация
Дистилляция
Простая дистилляция
Дистилляция в токе водяного пара и инертных газов
Молекулярная дистилляция
Ректификация
Материальный баланс ректификационной колонны
Построение рабочих линий на диаграмме у — х
Флегмовое число
Тепловой баланс ректификационной колонны
Периодическая ректификация
Экстрактивная ректификация
Азеотропная ректификация
Устройство и расчет ректификационных колонн
Интенсификация процессов дистилляции и ректификации
Жидкостная экстракция и экстрагирование
Экстракция в системе жидкость — жидкость
Общая характеристика процесса
Выбор растворителя
Статика процесса экстракционного извлечения
Треугольная диаграмма
Методы экстракционного разделения
Расчет экстракционных процессов
Одноступенчатое однократное экстракционное разделение
Минимальный расход растворителя
Многоступенчатое (многократное) экстракционное разделение
Многоступенчатое противоточное экстракционное разделение
Классификация и типовые конструкции экстракционных аппаратов
Экстрагирование с системе жидкость — твердое тело
Адсорбция и ионный обмен
Промышленные адсорбенты и иониты
Фазовое равновесие при адсорбции
Типы изотерм адсорбции
Активность адсорбента
Материальный баланс адсорбции
Теплота адсорбции
Кинетика адсорбции
Расчет адсорбции в неподвижном слое адсорбента
Методы адсорбции и десорбции
Расчет адсорбции в движущемся слое адсорбента
Типовые конструкции адсорбентов периодического и непрерывного действия
Ионный обмен
Сушка
Классификация процессов сушки
Связь влаги с материалом
Контактная сушка
Тепловой баланс контактной сушки
Контактные сушилки
Конвективная сушка
Основные свойства влажного воздуха
Уравнение влагосодержания
Уравнение энтальпии
Диаграмма состояния влажного атмосферного воздуха
Материальный баланс воздушной конвективной сушилки
Тепловой баланс воздушной конвективной сушилки
Изображение основных вариантов конвективной сутки на диаграмме I — х для теоретической сушилки
Изображение реального процесса сушки (нормальный вариант) на диаграмме I — х
Тепло- и массообмен между воздухом и материалом при сушке
Движущая сила процесса сушки
Равновесная влажность и связь влаги с материалом
Кинетика процесса сушки
Периоды постоянной и падающей скорости
Продолжительность сушки. Константы скорости сушки
Сушка инфракрасными лучами (радиационная сушка)
Сушка токами высокой частоты
Сублимационная сушка
Кристаллизация
Кристаллизация из растворов
Физические основы процесса
Кинетика кристаллизации
Теории кристаллизации
Способы кристаллизации
Кристаллизаторы
Расчет кристаллизатора
Кристаллизация из расплавов
Зонная плавка
Химические процессы и реакторы
Классификация химических процессов
Степень превращения, выход и избирательность химического процесса
Материальный и тепловой балансы процесса химического превращения вещества
Равновесие и скорость химического процесса
Химическая кинетика и катализ
Основные факторы, влияющие на скорость химического превращения вещества
Способы ведения химических процессов (методы оперирования) Химические реакторы
Классификация химических реакторов
Конструктивные типы реакторов
Основные конструкционные материалы
Устройства для перемешивания и теплообмена в реакторе
Сравнение и выбор типа реактора
Примеры аппаратурного оформления реакторных процессов химической технологии
Механические процессы и аппараты
Измельчение твердых материалов
Модели механизма измельчения
Способы измельчения
Схемы измельчения
Оборудование для дробления
Оборудование для помола
Классификация, дозирование и смешение твердых материалов
Методы классификации
Грохочение, сита и ситовой анализ
Типы грохотов
Пневмо- и гидроклассификаторы
Дозирование
Смешение
Перемещение твердых материалов
Механические транспортные устройства для вертикального и смешанного перемещения
Механические транспортные устройства для горизонтального перемещения
Пневмо- и гидротранспорт
Расчет производительности и расхода энергии транспортных устройств
Библиографический список
Предметный указатель
Изложены теоретические основы типовых процессов химической технологии, принципы действия важнейших аппаратов и методы их расчета. Даны развернутые примеры расчета основных типов химических реакторов.
Книга предназначена для учащихся химико-технологических и политехнических техникумов. Введение
Краткий исторический очерк процессов и аппаратов химической промышленности
Классификация основных процессов химической технологии
Гидромеханические процессы и аппараты
Основы прикладной гидравлики
Гидростатика
Системы единиц измерения физических величин
Основные физические свойства жидкостей
Дифференциальное уравнение равновесия жидкости (газа) Эйлера
Основное уравнение гидростатики
Уравнение Паскаля
Гидродинамика
Вязкость
Ньютоновские и неньютоновские жидкости
Скорость и расход жидкости
Уравнение неразрывности
Дифференциальные уравнения движения вязкой несжимаемой жидкости (уравнения Навье — Стокса)
Материальный и энергетический балансы потока
Режимы движения реальной жидкости
Распределение скоростей по сечению потока
Моделирование и гидродинамическое подобие
Основы теории подобия
Основные критерии гидродинамического подобия
Метод анализа размерностей
Структура потоков и распределение времени пребывания жидкости в аппаратах
Физические модели структуры потоков
Закон сопротивления при движении потока в трубах
Экономически оптимальная скорость жидкости в трубопроводах
Определение расхода энергии на транспортирование жидкости по трубам
Движение жидкости через отверстия и водосливы, неподвижные насадки
Пленочное движение жидкостей
Движение жидкости в слое
Псевдоожижение
Двух- и трехфазные системы
Перемещение жидкостей и газов
Трубопроводы
Трубы
Арматура
Расчет трубопроводов
Классификация насосов, вентиляторов, компрессоров
Насосы
Поршневые насосы
Центробежные насосы
Насосы других типов
Вентиляторы
Центробежные вентиляторы
Осевые вентиляторы
Компрессоры
Центробежные компрессоры и газодувки
Поршневые компрессоры
Разделение жидких и газовых неоднородных систем
Классификация неоднородных систем и методов их разделения
Осаждение
Гравитационное осаждение
Осаждение под действием центробежной силы
Отстойники
Гидроциклоны
Фильтрование
Фильтрующие перегородки
Способы фильтрования
Уравнение фильтрования
Определение констант фильтрования
Промывка осадков
Основные конструктивные типы фильтров
Центрифугирование
Ультрафильтрование и обратный осмос
Очистка газов от пыли
Интенсификация процессов разделении жидких и газовых неоднородных систем
Фильтрование
Фильтровальное оборудование
Перемешивание в жидких средах
Способы перемешивания
Перемешивание механическими мешалками
Типы мешалок
Режимы перемешивания
Расход мощности при механическом перемешивании
Моделирование аппаратов с мешалками
Конструкции аппаратов с мешалками
Циркуляционное перемешивание
Поточное перемешивание
Пневматическое (барботажное) перемешивание
Интенсификация процессов перемешивания
Тепловые процессы и аппараты
Основы теплопередачи
Механизм переноса теплоты
Тепловой баланс
Температурное поле и температурный градиент Тепловой поток
Теплопроводность. Закон Фурье
Конвекция. Закон Ньютона
Условия теплового подобия. Критерии теплового подобия
Теплоотдача без изменения агрегатного состояния потока
Теплообмен при вынужденной конвекции
Теплоотдача в прямых трубах и каналах
Теплоотдача к жидкости, движущейся в канале с концентрическим сечением
Теплоотдача при продольном омывании пучка труб
Теплоотдача при поперечном обтекании труб
Теплоотдача в аппаратах с мешалкой
Теплоотдача при пленочном течении жидкости
5.8. Теплоотдача при изменении агрегатного состояния потока
Теплообмен при естественной конвекции
Теплоотдача при кипении жидкостей
Теплоотдача при конденсации пара
Численные значения коэффициентов теплоотдачи
Теплопередача
Основное уравнение теплопередачи
Теплопередача через плоскую стенку
Теплопередача через цилиндрическую стенку Движущая сила процесса теплопередачи
Определение температуры стенки
Лучеиспускание
Закон Стефана — Больцмана
Закон Кирхгофа
Совместная теплоотдача лучеиспусканием и конвекцией
Потери теплоты в окружающую среду
Источники энергии. Теплообменные аппараты
Требования, предъявляемые к теплоносителям в химической промышленности
Нагревающие агенты и способы нагревания
Водяной пар
Горячая вода
Высокотемпературные органические теплоносители (ВОТ)
Расплавы неорганических солей
Жидкие металлы
Топочные газы
Электронагрев
Охлаждающие агенты и способы охлаждения
Теплообменные аппараты
Классификация теплообменников
Поверхностные теплообменные аппараты
Смесительные теплообменники
Регенеративные теплообменники
Теплообмен в кипящем (псевдоожиженном) слое
Основы выбора теплообменных аппаратов. Материалы, применяемые для изготовления теплообменников
Выпаривание растворов
Способы выпаривания
Выпарные аппараты
Классификация выпарных аппаратов
Выпарные аппараты поверхностного типа
Выпарные аппараты контактного типа
Основы выбора выпарных аппаратов. Конструкционные материалы
Расчет выпарного аппарата
Материальный баланс
Тепловой баланс
Площадь поверхности теплообмена
Общая разность температур. Температурные потери. Температура кипения раствора
Многокорпусные выпарные установки
Схемы многокорпусных выпарных установок
Расчет многокорпусных выпарных установок
Адиабатные выпарные установки
Выпарные установки с тепловым насосом
Искусственное охлаждение
Способы получения искусственного холода
Умеренное охлаждение
Холодильные машины
Хладагенты
Передача холода на расстояние с помощью промежуточных хладоносителей
Компрессионные холодильные машины
Цикл идеальной компрессионной холодильной машины
Цикл действительной компрессионной холодильной машины
Многоступенчатые холодильные машины
Оборудование парокомпрессионной холодильной установки
Абсорбционные холодильные машины
Пароэжекторные холодильные машины
Глубокое охлаждение
Массообменные процессы и аппараты
Общие сведения о массообменных процессах
Промышленные процессы массопередачи
Способы выражения состава фаз
Статика массообменных процессов
Равновесие между фазами
Материальный баланс массообменных процессов. Рабочая линия
Кинетика массообменных процессов
Направление массопередачи и движущая сила массообменных процессов
Скорость массопередачи
Дифференциальное уравнение переноса массы в потоке
Моделирование массообменных процессов
Уравнения массоотдачи и массопередачи
Подобие диффузионных процессов. Критерии подобия
Средняя движущая сила массопередачи
Способы определения общего числа единиц переноса
Основы расчета массообменных аппаратов
Расчет непрерывно-противоточных аппаратов
Расчет ступенчато-противоточных аппаратов
Метод теоретических ступеней изменения концентрации (теоретических тарелок)
Абсорбция
Общие сведения. Физические основы процесса
Статика процесса абсорбции
Материальный баланс абсорбера
Расход абсорбента
Кинетика процесса абсорбции
Схемы абсорбционных установок непрерывного действия
Расчет абсорберов
Основные конструктивные типы абсорберов. Сепарационные устройства
Десорбция
Дистилляция и ректификация
Дистилляция
Простая дистилляция
Дистилляция в токе водяного пара и инертных газов
Молекулярная дистилляция
Ректификация
Материальный баланс ректификационной колонны
Построение рабочих линий на диаграмме у — х
Флегмовое число
Тепловой баланс ректификационной колонны
Периодическая ректификация
Экстрактивная ректификация
Азеотропная ректификация
Устройство и расчет ректификационных колонн
Интенсификация процессов дистилляции и ректификации
Жидкостная экстракция и экстрагирование
Экстракция в системе жидкость — жидкость
Общая характеристика процесса
Выбор растворителя
Статика процесса экстракционного извлечения
Треугольная диаграмма
Методы экстракционного разделения
Расчет экстракционных процессов
Одноступенчатое однократное экстракционное разделение
Минимальный расход растворителя
Многоступенчатое (многократное) экстракционное разделение
Многоступенчатое противоточное экстракционное разделение
Классификация и типовые конструкции экстракционных аппаратов
Экстрагирование с системе жидкость — твердое тело
Адсорбция и ионный обмен
Промышленные адсорбенты и иониты
Фазовое равновесие при адсорбции
Типы изотерм адсорбции
Активность адсорбента
Материальный баланс адсорбции
Теплота адсорбции
Кинетика адсорбции
Расчет адсорбции в неподвижном слое адсорбента
Методы адсорбции и десорбции
Расчет адсорбции в движущемся слое адсорбента
Типовые конструкции адсорбентов периодического и непрерывного действия
Ионный обмен
Сушка
Классификация процессов сушки
Связь влаги с материалом
Контактная сушка
Тепловой баланс контактной сушки
Контактные сушилки
Конвективная сушка
Основные свойства влажного воздуха
Уравнение влагосодержания
Уравнение энтальпии
Диаграмма состояния влажного атмосферного воздуха
Материальный баланс воздушной конвективной сушилки
Тепловой баланс воздушной конвективной сушилки
Изображение основных вариантов конвективной сутки на диаграмме I — х для теоретической сушилки
Изображение реального процесса сушки (нормальный вариант) на диаграмме I — х
Тепло- и массообмен между воздухом и материалом при сушке
Движущая сила процесса сушки
Равновесная влажность и связь влаги с материалом
Кинетика процесса сушки
Периоды постоянной и падающей скорости
Продолжительность сушки. Константы скорости сушки
Сушка инфракрасными лучами (радиационная сушка)
Сушка токами высокой частоты
Сублимационная сушка
Кристаллизация
Кристаллизация из растворов
Физические основы процесса
Кинетика кристаллизации
Теории кристаллизации
Способы кристаллизации
Кристаллизаторы
Расчет кристаллизатора
Кристаллизация из расплавов
Зонная плавка
Химические процессы и реакторы
Классификация химических процессов
Степень превращения, выход и избирательность химического процесса
Материальный и тепловой балансы процесса химического превращения вещества
Равновесие и скорость химического процесса
Химическая кинетика и катализ
Основные факторы, влияющие на скорость химического превращения вещества
Способы ведения химических процессов (методы оперирования) Химические реакторы
Классификация химических реакторов
Конструктивные типы реакторов
Основные конструкционные материалы
Устройства для перемешивания и теплообмена в реакторе
Сравнение и выбор типа реактора
Примеры аппаратурного оформления реакторных процессов химической технологии
Механические процессы и аппараты
Измельчение твердых материалов
Модели механизма измельчения
Способы измельчения
Схемы измельчения
Оборудование для дробления
Оборудование для помола
Классификация, дозирование и смешение твердых материалов
Методы классификации
Грохочение, сита и ситовой анализ
Типы грохотов
Пневмо- и гидроклассификаторы
Дозирование
Смешение
Перемещение твердых материалов
Механические транспортные устройства для вертикального и смешанного перемещения
Механические транспортные устройства для горизонтального перемещения
Пневмо- и гидротранспорт
Расчет производительности и расхода энергии транспортных устройств
Библиографический список
Предметный указатель