輸送現象與單元操作(一)：流體輸送與操作(二版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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• 輸送現象
• 單元操作
• 流體力學
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• 傳質
• 傳熱
• 流體輸送
• 化工工程
• 分離工程
• 操作工程

「輸送現象與單元操作」這一學門，其理論乃基於質量、能量及動量之結算，而內容除包括動量輸送、熱量輸送及質量輸送之單元操作外，尚有粉粒體之單元操作。由於這一學門所涵蓋之領域如此之廣，故本書共分三冊，分彆討論動量輸送、熱量輸送、質量輸送及各輸送之單元操作；而為瞭三冊內容分配平均，故將粉粒體之單元操作併入第二冊中。

　　本冊先復習質量、能量及動量之結算；然後討論動量輸送之基本原理，包括流體之性質、層狀流動與擾狀流動，以及流體流量之測定；最後逐項介紹動量輸送之單元操作，包括流體輸送裝置及計算、流體之攪拌與混閤、過濾、離心分離以及機械分離。
 

好的，這是一份針對一本名為《輸送現象與單元操作（一）：流體輸送與操作（二版）》的教材的圖書簡介，該簡介旨在詳細介紹一本不包含該書內容的、具有相關主題的教材。 --- 書名：過程工程基礎：傳熱、傳質與流體動力學原理 簡介 在現代化學工程、生物工程、材料科學以及環境工程等諸多領域中，對物質和能量的有效傳輸與轉化是實現工業化生産的核心。本教材《過程工程基礎：傳熱、傳質與流體動力學原理》旨在為工程專業的本科生和研究生提供一個全麵、係統且深入的基礎知識框架，涵蓋瞭過程工程中三大核心支柱——流體輸運、熱量傳遞和質量傳遞——的基礎理論、數學模型及工程應用。本書側重於從微觀機理齣發，構建宏觀尺度的工程計算方法，強調理論與實踐的緊密結閤。 核心內容與結構 本書分為三個主要部分，共計十二章，力求構建一個邏輯清晰、循序漸進的學習路徑。 第一部分：流體動力學與輸運基礎 本部分聚焦於流體在管道、設備及反應器中的運動規律。我們首先從流體力學的基礎概念入手，深入探討牛頓流體與非牛頓流體的本構關係，以及流場分析的基本方法，如流綫、渦量和應力分析。 第一章：流體的基本性質與本構關係 詳細闡述瞭流體的連續性假設、密度、粘度等基本參數的物理意義及其測量方法。重點解析瞭牛頓粘性定律，並對剪切稀化、剪切增稠等常見非牛頓流體的行為進行瞭建模和描述，為後續的動量傳遞分析奠定基礎。 第二章：流體靜力學 係統講解瞭靜止流體中的壓力分布規律，包括帕斯卡定律的應用、液柱壓力測量以及浮力、浮心和流體靜力平衡的計算。通過大量的實例分析瞭儲罐和管道中靜載荷的確定。 第三章：宏觀動量守恒與流動分析 本章是流體輸運的核心。引入瞭雷諾輸運定理（Reynolds Transport Theorem），並基於此推導瞭牛頓第二定律在控製體上的應用，即動量守恒方程。重點講解瞭理想流體與粘性流體在直管中的層流和湍流狀態，詳細分析瞭達西-韋斯巴赫公式的適用條件與修正。 第四章：管道流動的阻力與損失 深入剖析瞭流體在管道、閥門、彎頭等管件中産生的摩擦損失和局部阻力。係統介紹瞭摩擦係數的確定方法（如Moody圖和Colebrook方程的迭代求解），並討論瞭泵選型與管路係統的水力設計原則，包括串聯與並聯泵站的性能匹配計算。 第五章：非圓截麵與復雜流道中的流動 針對非標準流道，如環形通道、多孔介質中的流動，引入瞭等效直徑和滲透率的概念。詳盡闡述瞭達西定律在地下水流和過濾過程中的應用，並介紹瞭邊界層理論的基本概念，為理解附麵層分離和阻力産生機製提供理論支撐。 第二部分：熱量傳遞原理 本部分將熱量傳遞的機理分解為傳導、對流和輻射三個基本模式，並探討它們在工程係統中的耦閤作用。 第六章：熱傳導的基本定律與應用 基於傅裏葉定律，推導瞭一維、二維定常與非定常導熱的傅裏葉方程。詳細分析瞭復閤壁結構、散熱片（Fin）的熱阻計算，以及考慮溫度梯度對材料性質影響的復雜導熱問題。 第七章：對流傳熱 本章是熱量傳遞的重點。首先引入無量綱數（如雷諾數、普朗特數、努塞爾數）的物理意義。詳細分析瞭平闆上流動的層流與湍流邊界層內的熱邊界條件，並介紹瞭強迫對流（如管內流動）和自然對流的傳熱係數計算方法，例如Sieder-Tate方程的應用。 第八章：熱輻射 係統闡述瞭黑體輻射定律、斯蒂芬-玻爾茲曼定律以及不同錶麵性質（發射率、吸收率）對輻射換熱的影響。重點講解瞭間壁輻射換熱的計算，如兩錶麵之間的淨輻射熱流計算，以及氣體輻射的特殊處理方式。 第九章：換熱設備的設計與分析 將前述理論應用於工程實踐。詳細介紹瞭管殼式換熱器的結構類型、熱負荷計算方法，包括平均溫度差法和$epsilon-NTU$法。對換熱器中可能齣現的汙垢（Fouling）問題及其對換熱效率的影響進行瞭定量評估。 第三部分：質量傳遞原理 本部分關注組分在不同相體中的遷移過程，這是分離工程和反應動力學的基石。 第十章：組分擴散的基本定律 從菲剋第一定律齣發，係統闡述瞭分子擴散的機理。區分瞭二組分擴散（恒溫恒壓下）和多組分擴散，並引入瞭非恒定條件下的菲剋第二定律，探討瞭瞬態擴散現象，如半無限體中的擴散過程。 第十一章：對流傳質 將動量和能量傳遞中的相似性原理推廣到質量傳遞領域。介紹瞭Sherwood數、Schmidt數，並建立瞭傳質係數與流體力學參數之間的經驗關係。重點分析瞭邊界層理論在氣液界麵傳質過程中的應用，如吸收和汽提塔中的氣膜與液膜阻力。 第十二章：過程工程中的耦閤現象與相似性 本章旨在整閤全書知識。通過對動量、能量和質量傳遞的輸運方程進行對比分析（普適性輸運方程），揭示三者在數學結構上的深刻聯係，如J. O. Hinze 相似性原理的應用。最後，通過一個典型的反應器設計案例，演示如何綜閤運用流體動力學、熱量傳遞和質量傳遞的知識來解決復雜的工程問題。 本書特色 1. 理論深度與廣度兼備： 在保證對基本原理深入闡述的同時，融入瞭最新的研究進展，如湍流模型簡介和多孔介質中的非綫性輸運。 2. 強調無量綱分析： 貫穿全書，通過無量綱化幫助學生理解物理本質，並指導實驗設計與放大。 3. 豐富的工程實例： 每一章節後都附有詳細的、與實際工業過程緊密相關的計算實例，涵蓋瞭化工、石油、製藥等多個行業應用。 4. 問題導嚮的習題設計： 習題分為基礎概念、計算推導和工程應用三類，旨在培養學生的分析能力和解決實際工程問題的能力。 《過程工程基礎：傳熱、傳質與流體動力學原理》緻力於培養學生紮實的理論基礎和嚴謹的工程思維，是過程係統設計、優化與控製領域不可或缺的參考書。

作者簡介

葉和明

　　學曆：
　　美國喬治亞理工學院化工博士

　　經曆：
　　成功大學化學工程學係教授
　　美國新墨西哥大學化工係客座教授
　　颱灣大學化學工程學係教授
　　淡江大學化材係教授

自　序

1 緒　論   1
1-1 單位與因次   1
1-2 因次分析   5
1-3 流係之質量結算   10
1-4 流係之能量結算   17
1-5 流係之動量結算   23
符號說明   29
習　題   30

2 流體輸送之基本原理   33
2-1 流體靜力學   33
2-2 液柱壓力計   36
2-3 平均速度與質量流通量   40
2-4 牛頓黏度定律   41
2-5 非牛頓流體   44
2-6 穩態流動   45
2-7 流體之流動方式   45
2-8 雷諾數   46
2-9 殼動量結算與邊界條件   49
2-10 液膜沿垂直壁之層狀流動   50
2-11 兩平行闆間之層狀流動   56
2-12 流體在管內之層狀流動   62
2-13 套管中之層狀流動   68
2-14 非牛頓流體在水平圓管中之層狀流動   74
2-15 牽引係數   76
符號說明   81
習　題   83

3 動量輸送   87
3-1 時間導函數   88
3-2 直角坐標係之連續方程式   90
3-3 麯綫坐標係之連續方程式   94
3-4 直角坐標係之運動方程式   100
3-5 麯綫坐標係之運動方程式   107
3-6 運動方程式之應用   113
3-7 流綫與流綫函數   117
3-8 繞過圓球之緩慢流動   118
3-9 理想流動   127
3-10 勢流動與Bernoulli方程式   128
3-11 繞過圓柱體之勢流動   134
3-12 邊界層之形成   139
3-13 Prandtl邊界層方程式   141
3-14 越過水平平闆之邊界層層狀流動   142
3-15 von Kármán動量積分方程式及其應用   149
3-16 圓管進口處之層狀流動   155
3-17 非穩態層狀流動   158
3-18 擾狀流動序論   166
3-19 擾流中之波動   167
3-20 擾流中之時間平均量   168
3-21 擾流三區域   170
3-22 擾流之連續方程式   171
3-23 擾流之運動方程式   172
3-24 雷諾應力之半實驗式   177
3-25 平滑管內之擾狀流動   179
3-26 越過平闆之擾狀流動   186
3-27 圓管中擾流之牽引係數   189
3-28 其他流動係統之牽引係數   196
符號說明   201
習　題   204

4 流體輸送裝置   207
4-1 管、管件及閥   207
4-2 管   208
4-3 管　件   209
4-4 管之接閤方法   210
4-5 閥   211
4-6 流體輸送機械   214
4-7 泵   214
4-8 推動氣體之裝置   219
4-9 真空泵   221
符號說明   222
習　題   222

5 流體流量之測定   223
5-1 位移流量計   223
5-2 流速計   224
5-3 皮托管   224
5-4 細腰流量計   227
5-5 孔口流量計   230
5-6 可壓縮流體之衡量   238
5-7 浮標流量計   239
符號說明   242
習　題   244

6 流體輸送之計算   247
6-1 機械能方程式   247
6-2 管綫中之摩擦損失   251
6-3 功率計算   256
6-4 流量計算   258
6-5 平行管   260
6-6 可壓縮流體   262
6-7 非圓管與相當直徑   264
符號說明   267
習　題   269

7 流體通過多孔床或粒子床之流動   271
7-1 流體繞過單一固體粒子之流動與單一固體粒子在流體中之沉降   272
7-2 通過粒子靜床或多孔床之單相流動   275
7-3 固體之流體化   282
7-4 最小流體化速度   283
7-5 沸騰床   284
7-6 流體化之最小孔隙度   287
7-7 沸騰床中粒子床之高度   288
7-8 沸騰床中之壓力落差   289
7-9 沸騰床中之流體錶麵速度   292
7-10 流體化床與靜床之比較   292
7-11 連續式流體化   293
7-12 通過靜床之兩相流動    294
符號說明   294
習　題   296

8 流體之攪拌與混閤   297
8-1 混閤作用   298
8-2 混閤操作之目的   299
8-3 影響混閤作用之諸物理性質   300
8-4 混閤強度   302
8-5 混閤裝置   302
8-6 攪拌器   303
8-7 槳式攪拌器   304
8-8 槳式攪拌器之性能   306
8-9 槳式攪拌器所需之動力   307
8-10 輪機式攪拌器   308
8-11 液體黏度對輪機式攪拌器動力之影響   310
8-12 螺鏇槳式攪拌器   310
8-13 壓氣攪拌器   313
8-14 螺鏇帶式攪拌器   314
8-15 固體之摻和操作與裝置   315
8-16 捏和操作   315
8-17 捏和裝置   316
8-18 乳化操作   317
8-19 乳化之安定性   318
8-20 乳化裝置   319
習　題   321

9過　濾   323
9-1 過濾裝置   324
9-2 重力濾器   324
9-3 壓濾機   326
9-4 葉濾機   330
9-5 連續式鏇轉真空濾機   330
9-6 過濾操作   333
9-7 過濾機之選擇   334
9-8 過濾介質之選擇   334
9-9 過濾理論   335
9-10 不可壓縮過濾之計算   340
9-11 可壓縮過濾之計算   347
9-12 離心過濾   347
符號說明   347
習　題   349

10 離心分離   351
10-1 離心裝置   352
10-2 批式離心機   353
10-3 連續式離心機   356
10-4 自動批式離心機   358
10-5 高速離心機   359
習　題   360

11 機械分離   361
11-1 離　析   362
11-2 沉降定律   363
11-3 等落速粒子   364
11-4 水力離析之理論   365
11-5 水力離析之實際應用   369
11-6 水力離析裝置   371
11-7 框　篩   373
11-8 靜電離析   376
11-9 磁力離析   377
11-10 浮　選   377
11-11 沉析與稠化   378
11-12 集塵與氣體之淨化   379
11-13 水油分離器   385
符號說明   385
習　題   386

附錄A  變換因素及常數   387
附錄B  氣體之黏度   391
附錄C  液體之黏度   393
附錄D  鋼管之尺寸   397

索　引   398

自序
　　
　　化學工廠中之操作技術，可分類成物理處理與化學處理兩種。早期的化工廠中，物理處理係由機械工程師所負起；至於化學處理，當然是化學師的職責。後來因發現機械工程師與化學師間很難達到閤作無間，於是遂有化學工程師之應運而生，而一位受過良好訓練之化學工程師，必須兼備物理、化學及機械方麵之豐富學識，如此纔能肩負化工廠中裝備之設計、組立及操作。
　　
　　化學工廠中之各種物理處理，總稱為「單元操作」，其基本原理為「輸送現象」，包括動量、熱及質量等三種輸送。化學工業之種類雖然繁多，但每一化學工業中之物理處理，係屬「單元操作」這一學門中幾項操作的組閤。因此吾人隻要熟習《輸送現象與單元操作》一書，就能負起任一化學工業中之物理處理。
　　
　　本書共分三冊，除分彆討論動量輸送、熱輸送及質量輸送暨其單元操作外，尚包括粉粒體操作。為使三冊分配平均，因此將粉粒體操作與熱輸送操作，閤併於第二冊。本書可供大學與技術學院化學工程相關科係教學之用。
　　
　　撰寫本書時，筆者預設讀者已熟習普通物理及化學，而且已修讀過工程數學及化工計算等課程。本書內容力求淺易、簡要；筆者纔疏學淺，謬誤之處必所難免，尚祈各方先進不吝指教，俾再版時得以更正，不勝感激。

评分☆☆☆☆☆

這本書在理論深度和實用性之間找到瞭一個很好的平衡點。雖然是教材，但它並沒有完全脫離實際工業應用。在介紹各種輸送設備的時候，作者會提及這些設備在實際生産中的應用場景，以及它們在不同工況下的性能錶現。比如在講到離心泵和容積泵的區彆時，就分析瞭它們各自的優缺點，以及在選擇設備時需要考慮的因素。這對於我這種即將進入職場的學生來說，是非常寶貴的經驗。我不需要再花額外的時間去搜集這些信息，這本書已經把它們整閤好瞭，並且用清晰易懂的方式呈現齣來。我特彆喜歡其中關於管道流動的章節，裏麵詳細講解瞭不同管徑、不同流速下産生的壓降計算，以及如何通過調整管道設計來降低能量損耗，這對於我未來設計管道係統非常有幫助。

评分☆☆☆☆☆

我非常喜歡這本書的案例分析部分。很多教材在講解完理論後，就戛然而止瞭，但這本書不同，它在每個重要的章節後麵，都會附帶一些實際的工程案例。這些案例不僅僅是簡單地羅列問題和答案，而是詳細地分析瞭問題的背景、涉及的原理、求解的過程，以及最終的解決方案。比如在講解流體測量儀錶時，就用到瞭一個關於化工生産中流量計選擇的案例，詳細分析瞭不同類型流量計的特點和適用範圍，以及在特定環境下應該如何選擇最閤適的儀錶。這種結閤實際應用的教學方式，讓我感覺學習的知識更有價值，也更能激發我對工程問題的興趣。

评分☆☆☆☆☆

我個人認為，《輸送現象與單元操作 (一)：流體輸送與操作 (二版)》這本書的參考文獻和索引做得非常紮實。這對於我這種喜歡深入研究的讀者來說，是非常有幫助的。當我遇到一些概念不太理解，或者想瞭解更進一步的信息時，可以直接查閱參考文獻，找到更權威的資料。而且，書後的索引也做得很詳細，我可以通過關鍵詞快速找到我需要的內容，節省瞭很多查找時間。這體現瞭作者的嚴謹態度，也為讀者提供瞭便利。我特彆注意到，書中有不少引用瞭颱灣本地的一些研究成果和實際案例，這讓我覺得這本書更貼近我們的學習和工作環境，也更容易産生共鳴。

评分☆☆☆☆☆

從颱灣齣版書籍的嚴謹性來看，這本《輸送現象與單元操作 (一)：流體輸送與操作 (二版)》無疑是一本高質量的著作。書中的公式推導清晰，邏輯嚴謹，每一個步驟都經過仔細考量。我個人比較注重公式的推導過程，因為這能幫助我理解公式背後的物理意義，而不僅僅是死記硬背。作者在這一點上做得非常到位，不僅給齣瞭公式，還詳細解釋瞭推導過程中所做的假設和簡化，以及這些假設在實際應用中的局限性。這讓我在學習過程中，能夠更深入地理解所學的知識，而不是停留在錶麵。而且，書中的一些概念，比如動量守恒方程，作者更是花瞭大量的篇幅來講解，從不同的參考係去分析，力求讓讀者能夠徹底理解。

评分☆☆☆☆☆

這本書的排版和紙質，我必須給個贊。颱灣齣版的書籍，在細節上的處理總是能讓人感受到用心。書頁的厚度適中，不會太薄導緻墨水洇染，也不會太厚顯得笨重。印刷的字體清晰，大小也恰到好處，長時間閱讀也不會讓眼睛感到疲勞。書中的插圖和圖錶，更是做得非常齣色，不僅數量多，而且清晰度很高，很多復雜的概念通過圖示立刻就變得直觀起來。比如在講解各種泵的工作原理時，作者配上瞭非常精細的剖視圖，每一個部件的功能和運動都描繪得淋灕盡緻，這對於我這種需要通過視覺來輔助理解的人來說，簡直是福音。感覺作者在內容的呈現上，真的是下瞭很大的功夫，力求讓讀者能夠輕鬆地掌握那些看似枯燥的理論知識。

评分☆☆☆☆☆

嘿，各位正在浩瀚書海中尋覓真經的同道中人！最近我入手瞭一本《輸送現象與單元操作 (一)：流體輸送與操作 (二版)》，拿到手的那一刻，我就被它沉甸甸的厚度給鎮住瞭，感覺就像抱瞭一塊磚頭，不過是知識的磚頭，想想就有點小激動。拿到這本書，我首先翻閱的當然是目錄，我個人對流體輸送這部分特彆有感覺，畢竟化學工程的學習，很多基礎都建立在對流體行為的理解之上。這本書的目錄劃分得相當細緻，從流體的基本性質、守恒定律，到各種輸送設備，比如泵、壓縮機、管道流等，都進行瞭詳盡的介紹。我尤其關注瞭關於流體混閤的部分，因為在很多工業過程中，高效的混閤是決定産品質量的關鍵，而這本書在這方麵的內容，我覺得應該會給我帶來不少啓發。

评分☆☆☆☆☆

在閱讀《輸送現象與單元操作 (一)：流體輸送與操作 (二版)》這本書的過程中，我發現作者非常注重培養讀者的工程思維。書中不僅僅是告訴我們“怎麼做”，更是強調“為什麼這麼做”。比如在講解泵的選擇時，作者會引導讀者去分析生産工藝的要求，考慮成本、效率、可靠性等多種因素，然後纔能做齣最優的選擇。這種思考方式，對於我們這些未來的工程師來說，是非常重要的。這本書讓我明白，工程不僅僅是數學公式的堆砌，更是一種綜閤考慮各種因素的決策過程。我尤其喜歡書中關於能量衡算的部分，它教導我們如何係統地分析一個過程中的能量得失，以及如何通過優化設計來提高能量利用效率，這在當今節能減排的時代尤為重要。

评分☆☆☆☆☆

對於《輸送現象與單元操作 (一)：流體輸送與操作 (二版)》這本書，我發現它在概念的闡述上也非常到位。作者沒有使用過於晦澀難懂的專業術語，而是用通俗易懂的語言來解釋每一個概念。即使是一些比較抽象的概念，比如湍流邊界層，作者也會通過形象的比喻來幫助讀者理解。我特彆欣賞作者在講解“伯努利方程”的時候，不僅僅是給瞭方程本身，更是詳細解釋瞭方程中各項的物理意義，以及在實際應用中需要注意的條件和限製。這讓我覺得，這本書不僅僅是一本教科書，更是一位循循善誘的老師，能夠引導我一步一步地掌握復雜的知識。

评分☆☆☆☆☆

我對於《輸送現象與單元操作 (一)：流體輸送與操作 (二版)》這本書的章節安排，覺得非常閤理。它並沒有上來就直接講解非常復雜的數學模型，而是循序漸進地從最基礎的流體靜力學和動力學入手。這種由淺入深的學習方式，對於初學者來說，無疑是極大的幫助。我試著閱讀瞭關於流體粘度和雷諾數的章節，作者用非常生動的語言和實例，解釋瞭這些概念的物理意義，而不是僅僅羅列公式。這讓我感覺，作者不僅僅是想傳授知識，更是想教會我們如何去思考和理解這些工程問題。而且，書中的一些例題，都經過精心設計，能夠很好地鞏固所學知識，讓我覺得學習過程不是那麼枯燥乏味，反而充滿瞭挑戰和樂趣。

评分☆☆☆☆☆

這本書給我的整體感覺就是“厚實”和“可靠”。在信息爆炸的時代，找到一本內容紮實、講解清晰的教材並不容易。而《輸送現象與單元操作 (一)：流體輸送與操作 (二版)》這本書，恰恰就是這樣的典範。它涵蓋瞭流體輸送和操作的方方麵麵，從基礎理論到實際應用，都進行瞭詳盡的闡述。我感覺，通過學習這本書，我不僅能夠掌握流體輸送的基本原理和操作技能，更能培養齣解決實際工程問題的能力。這本書的價值，遠不止於考試，更在於它為我未來的職業生涯打下瞭堅實的基礎。我非常期待在後續的學習中，能夠繼續挖掘這本書的更多寶藏。