冶金设备基础:传递原理及物料运输 -中南大学出版社

冶金设备基础:传递原理及物料运输

【作者】：唐谟堂
【出版时间】：2013-01-01
【字数】：386（千字）
【定价】：￥48（元）
【出版社】：中南大学出版社
【ISBN】：978-7-81061-575-4
【页码】：（页）
【开本】：小16开

本教材是根据学校和冶金科学及工程学院对冶金工程专业的教学改革的要求,在本教材试用稿已试用4年的基础上而编写的,适于冶金工程专业本科生使用,也可供有关工程技术人员参考。在内容编排上,考虑到本专业以后的发展,书的内容较多,讲授时可酌情删减。

冶金设备系列教材共三本,将陆续出版。《冶金设备系列教材之一——冶金设备基础》主要介绍流体力学及传热、传质和动量传递的基本原理和应用基础,流体输送和热平衡计算;另外还讲述流体及颗粒物料输送设备及热交换设备。《冶金设备系列教材之二——火法冶金设备》主要介绍火法冶金设备的分类、结构尺寸、工作原理、应用范围、选择原则及发展趋势等内容;此外,还对耐热及保温材料、燃料与燃烧计算以及燃烧器等作了介绍;还要说明的是,与试用稿比较,本教材补充了炼铁高炉、炼钢转炉及电炉等钢铁冶金设备的内容。《冶金设备系列教材之三——湿法冶金设备》对反应槽、储槽、液固分离设备、水溶液电解设备、萃取及离子交换设备、蒸发及浓缩结晶设备等湿法冶金设备的内容作了详细介绍;并对防腐材料及设备防腐等有关知识给予讲述。书中按章附有习题,以利培养学生运用基本概念和解决实际问题的能力。

绪论(1)

0.1 冶金设备的内容(1)

0.2 国际单位制和单位换算(2)

第一篇动量传递与物料输送

1 流体的基本性质与流体流动现象(6)

1.1 流体的概念与连续介质模型(6)

1.2 流体的密度和比容(7)

1.3 流体的压缩性和膨胀性(8)

1.4 流体的粘性(9)

1.4.1 牛顿粘性定律(9)

1.4.2 牛顿流体和非牛顿流体(11)

1.4.3 理想流体模型(12)

1.5 流体的流动型态(12)

1.5.1 流体的流动型态(12)

1.5.2 紊流的脉动性和时均化(14)

1.6 边界层的概念(15)

习题(18)

2 流体静力学基本方程(19)

2.1 作用在流体上的力及流体的静压力(19)

2.1.1 作用在流体上的力(19)

2.1.2 流体的静压力(19)

2.2 流体静力学基本方程(20)

2.2.1 流体静力平衡微分方程(20)

2.2.2 流体静力学基本方程(22)

2.3 流体静力学基本方程的应用(24)

2.3.1 压力与压差的测定(24)

2.3.2 液位的测定(24)

2.4 双流体静力学基本方程(25)

习题(27)

3 流体动力学基本方程(31)

3.1 流体流动的基本概念(31)

3.1.1 流场的概念及其表示方法(31)

3.1.2 稳定流动与不稳定流动(32)

3.1.3 流量与流速(32)

3.1.4 流体在管内的速度分布(34)

3.1.5 流体的动量通量(37)

3.2 流体质量守恒——连续性方程(39)

3.3 理想流体的动量传递——欧拉运动方程(44)

3.4 实际流体的动量传递——纳维-斯托克斯方程(47)

3.5 流体机械能守恒——柏努利方程(53)

3.5.1 理想流体沿流线稳定流动的柏努利方程(53)

3.5.2 理想流体沿管道稳定流动的柏努利方程(55)

3.5.3 实际流体的柏努利方程(55)

3.5.4 柏努利方程的讨论(56)

3.6 柏努利方程的应用(58)

3.6.1 应用柏努利方程的解题要点(58)

3.6.2 柏努利方程的应用(59)

习题(66)

4 相似理论与量纲分析原理(70)

4.1 相似理论(70)

4.1.1 相似的基本概念(70)

4.1.2 流动相似准数(73)

4.1.3 相似理论的应用(76)

4.2 量纲分析原理(78)

4.2.1 量纲的基本概念(78)

4.2.2 量纲和谐原则和Π定理(79)

4.2.3 量纲分析方法的应用(80)

习题(81)

5 流体流动阻力与管路计算(83)

5.1 管流沿程阻力(83)

5.1.1 圆管内层流流动沿程阻力(83)

5.1.2 圆管内紊流流动沿程阻力(86)

5.1.3 非圆形直管沿程阻力(90)

5.2 管流局部阻力(91)

5.2.1 阻力系数法(91)

5.2.2 当量长度法(93)

5.3 减少流动阻力的途径(93)

5.4 管路与烟道计算(94)

5.4.1 已知流量和管径求阻力(94)

5.4.2 已知阻力和流量求管径(96)

5.4.3 并联管路的计算(97)

习题(99)

6 流体输送机械(102)

6.1 概述(102)

6.2 离心泵(102)

6.2.1 离心泵的工作原理及主要构件(103)

6.2.2 离心泵的主要性能参数(105)

6.2.3 离心泵的特性及操作调节(107)

6.2.4 离心泵的安装高度(112)

6.2.5 离心泵的类型和选用(115)

6.3 其他类型泵(117)

6.3.1 往复泵(117)

6.3.2 旋转泵(120)

6.3.3 各种泵的比较(120)

6.4 气体输送机械(121)

6.4.1 通风机(122)

6.4.2 鼓风机(125)

6.4.3 压缩机(125)

6.4.4 真空泵(130)

习题(131)

7 流态化和颗粒物料的流体输送(133)

7.1 流态化基本原理(133)

7.1.1 流态化现象(133)

7.1.2 床层压降与流速的关系——流态化曲线(134)

7.1.3 流态化床的流态化类型及两种不正常现象(136)

7.1.4 临界流化速度与颗粒带出速度(138)

7.2 颗粒物料的气力输送简介(144)

7.2.1 气力输送的类型(144)

7.2.2 气力输送系统的工艺设计计算(147)

习题(152)

第二篇热量传递

1 导热(155)

1.1 温度梯度和傅立叶导热定律(155)

1.1.1 温度场及温度梯度(155)

1.1.2 傅立叶导热定律(156)

1.1.3 导热系数(157)

1.2 导热微分方程(158)

1.2.1 导热微分方程(159)

1.2.2 导热过程的定解条件(161)

1.3 平壁的一维稳定导热(162)

1.3.1 单层平壁(162)

1.3.2 多层平壁(163)

1.4 圆筒壁的一维稳定导热(166)

1.4.1 单层圆筒壁(166)

1.4.2 多层圆筒壁(168)

1.5 变导热系数的一维稳定导热(170)

*1.6 导热问题的数值解基础(171)

1.6.1 有限差分法基本原理(171)

1.6.2 二维稳定导热的数值解(174)

习题(184)

2 对流传热(187)

2.1 对流传热概述(187)

2.1.1 热边界层(187)

2.1.2 牛顿冷却定律及对流传热系数α(188)

2.2 边界层对流传热微分方程组(190)

2.2.1 对流传热微分方程(190)

2.2.2 边界层控制方程组(190)

2.2.3 对流传热能量微分方程(192)

2.3 动量传递与热量传递的类似性(194)

2.3.1 紊流动量传递与紊流热量传递(195)

2.3.2 雷诺类似律公式(195)

2.4 对流传热问题的实验求解(199)

2.4.1 对流传热相似准数(199)

2.4.2 对流传热准数方程(202)

2.5 流体无相变时的对流传热(204)

2.5.1 流体在管内强制对流传热(204)

2.5.2 流体在管外强制对流传热(208)

2.5.3 其他强制对流传热(211)

2.5.4 自然对流传热(211)

2.6 流体有相变时的对流传热(213)

2.6.1 蒸汽冷凝时的对流传热(213)

2.6.2 液体沸腾时的对流传热(215)

2.7 壁温的估算(217)

习题(218)

3 辐射传热(220)

3.1 热辐射的基本概念和基本定律(220)

3.1.1 基本概念(220)

3.1.2 普朗克定律(221)

3.1.3 斯蒂芬-波耳兹曼定律(222)

3.1.4 克希荷夫定律(223)

3.2 物体表面间的辐射传热(224)

3.2.1 角度系数(224)

3.2.2 两物体间的辐射传热(225)

3.3 气体与固体间的辐射传热(230)

3.3.1 气体辐射的特点(230)

3.3.2 气体的黑度(230)

3.3.3 火焰的黑度(232)

3.3.4 气体与围壁间的辐射传热(232)

习题(234)

4 稳态综合传热及换热器(236)

4.1 稳态综合传热计算(236)

4.1.1 传热基本方程(236)

4.1.2 设备热损失(236)

4.1.3 通过间壁的传热(237)

4.1.4 火焰炉炉膛内的传热(240)

4.2 换热器及其传热计算(242)

4.2.1 换热器的种类(242)

4.2.2 列管式换热器(245)

4.2.3 强化传热过程的途径(254)

习题(256)

第三篇质量传递

1 质量传递概论与传质微分方程(259)

1.1 质量传递概述(259)

1.1.1 传质分离过程(259)

1.1.2 质量传递的基本方式(260)

1.1.3 均相物系分离方法的选择(261)

1.2 扩散速率与传质通量(262)

1.2.1 费克第一定律(262)

1.2.2 传质通量(263)

1.2.3 扩散系数(264)

1.3 传质微分方程(270)

1.3.1 组分守恒方程(270)

1.3.2 边界层传质微分方程(271)

习题(272)

2 分子传质(273)

2.1 稳态分子传质(273)

2.1.1 等摩尔反向扩散(273)

2.1.2 单向扩散(274)

2.1.3 多孔固体中的稳态扩散(277)

2.2 不稳态分子传质 (279)

2.2.1 费克第二定律(279)

2.2.2 表面浓度恒定时半无限体中的扩散(280)

习题(281)

3 对流传质(282)

3.1 涡流扩散 (282)

3.2 膜传质模型(283)

3.3 对流传质模型(284)

3.4 传质系数(288)

习题(289)

4 相际传质(290)

4.1 相际平衡(290)

4.2 双膜传质理论与总传质系数(291)

4.3 传质过程的物料衡算基本方程(293)

4.3.1 总的物料衡算基本方程(293)

4.3.2 着眼组分Bi的物料衡算(294)

习题(294)

5 动量、热量与质量传递的类似性(295)

5.1 分子传递的基本定律(295)

5.1.1 牛顿粘性定律(295)

5.1.2 傅立叶定律(296)

5.1.3 费克定律(297)

5.2 动量通量、热量通量与质量通量的普遍表达式(297)

5.2.1 动量通量表达式(297)

5.2.2 热量通量表达式(298)

5.2.3 质量通量表达式(298)

5.3 涡流传递的类似性(300)

习题(301)

6 传质分离过程的基本操作方法和两类设备(302)

6.1 单级接触操作和理论级数(302)

6.2 并流接触操作(303)

6.3 逆流接触操作(304)

6.3.1 连续逆流操作(304)

6.3.2 多级逆流操作(305)

6.4 错流接触操作(306)

6.5 传质分离过程的两种方法和两类设备(307)

6.5.1 分级接触式设备(308)

6.5.2 微分接触式设备(308)

习题(308)

附录

Ⅰ 流体的物性参数(309)

Ⅰ-1 干空气的物性参数(1.013×10⁵ Pa)(309)

Ⅰ-2 水的物性参数(饱和线的水)(310)

Ⅰ-3 几种常见气体的物性参数(1.013×10⁵ Pa)(311)

Ⅰ-4 饱和水蒸气的物性参数(313)

Ⅱ 泵的规格(摘录)(315)

Ⅱ-1 B型水泵性能表(315)

Ⅱ-2 Y型离心泵性能表(317)

Ⅲ 常见气体的黑度及其修正系数(318)
Ⅳ 对数平均温度差校正系数ε_Δt值(320)

Ⅴ 列管式换热器系列标准(摘录)(322)

Ⅴ-1 补偿圈式换热器系列基本参数(322)

Ⅴ-2 浮头式换热器系列基本参数(323)

主要参考文献(324)

本教材将《冶金炉》和《化工原理及设备》两本教材合并,内容重组,是冶金工程专业课程体系的一大改革和首次尝试。这对加强冶金工程专业本科生的冶金设备基础和冶金设备工程知识将很有补益。

参加教材编写工作的有中南大学唐谟堂(绪论、《火法冶金设备》的第二篇,《湿法冶金设备》的第一、七篇),李运姣(《冶金设备基础》第一、二篇),曹刿(《冶金设备基础》第三篇,《湿法冶金设备》第四、五、六篇),何静(《火法冶金设备》第一篇的第一、二章,第三篇的第二、三章),姚维义(《火法冶金设备》第三篇的第一、四、五章),彭志宏(《火法冶金设备》第一篇的第三章、第四篇,《湿法冶金设备》第二、三篇);另外曾德文参与了试用稿中篇第一、二章,第五章(部分),下篇第七章的撰写工作。冶金设备系列教材全书由唐谟堂主编,李运姣、何静和曹刿分别担任《冶金设备基础》、《火法冶金设备》和《湿法冶金设备》的副主编。

中南大学梅炽、任鸿九、李洪桂、刘道德、郭逵、彭容秋、张多默、张启修等老教师及冶金学院领导和原冶金系张传福、刘志宏等领导对本教材的编写提供了不少宝贵建议和组织领导工作,编者在此表示衷心感谢。

由于编者水平有限,编写时间仓促,书中错误一定不少,恳请读者批评指正。