化工过程装备主要服务于现代化工及与之相近的许多流程工业，在现代化工中必不可少，其技术发展水平直接影响着化工生产能力。本书以化工过程流体机械和化工静设备为切入点，全面而深入地介绍化工过程装备的设计、运行原理及应用方面的新进展等内容，旨在为广大读者特别是相关专业学生提供一本全面、系统的学习和参考资料。随着全球化学工业的蓬勃发展和科技水平的不断提高，化工过程装备的设计和应用正面临着前所未有的挑战和机遇。新材料、新工艺的出现，对化工过程装备的性能、安全性、环保性提出了更高的要求；同时，数字化、智能化技术的应用，也为化工过程装备的优化和创新开辟了新的道路。因此，我们编写了这本既全面反映化工过程装备新技术发展趋势，又能助力读者深刻理解并掌握其核心技术的教材。本书共6章，大体上可分为以下3个部分。第1部分（绪论）：介绍了化工过程装备的发展背景、现状及未来趋势，旨在为读者提供一个全局的视角，有助于读者理解化工过程装备在现代工业中的重要性及其发展动态。第2部分（第2～5章）：系统详细讲解了容积式泵与压缩机、透平式泵与压缩机、换热器、反应器等关键化工过程装备的基本结构、工作原理、性能特点和应用场景。此外，还探讨了设备的振动问题及其控制方法。这一部分是本书的核心内容，通过丰富的图表和实例，有助于读者深入理解各类装备的操作机制和应用领域。第3部分（第6章）：专门介绍了数值模拟技术在化工过程装备设计与优化中的应用及案例实践。随着计算机技术的发展，数值模拟已成为化工过程装备研发中不可或缺的工具。这部分内容旨在引导读者掌握数值模拟技术，提高其科技创新能力。本书全面客观地阐述了化工过程装备的新进展和新技术，科学系统地归纳了化工过程装备的知识点及其相互之间的联系与发展规律。本书在内容上尽可能涵盖化工过程装备基础知识的各方面，并系统性地阐述各类化工过程装备在结构、性能和应用上的新进展，尤其是数值模拟技术在化工过程装备中的应用。我们希望本书不仅能够帮助广大读者掌握化工过程装备的基础知识和应用技巧，更能激发与培养他们探索科学问题、解决实际工程问题的兴趣和能力。受限于本书的篇幅等因素，尽管我们努力涵盖尽可能广泛的内容，仍然有许多重要且位于技术前沿的领域未能得到覆盖。在本书包含的领域中，有部分领域我们所能提供的信息也远非深入完整，可能仅仅是浅显的一瞥，这意味着，尽管本书旨在为读者提供一个关于化工过程装备技术发展的全景视图，但鉴于科技的快速进步和本领域知识的深度与广度，仍有大量的知识和信息等待着读者去进一步探索和发掘。在书稿的编写和出版过程中，我们得到了众多专家学者和同行的宝贵意见和大力支持。在此，特别感谢李云、张早校、蔡柳溪、孙杰等人对本书内容的审阅和建议，他们的专业指导和无私帮助使得本书的质量得到了显著提升。同时，也感谢所有参与本书编写、审稿的同事和朋友，没有他们的辛勤工作和默默付出，本书无法顺利完成。在此，我们对所有参与本书编写和出版的同仁表示衷心的感谢。限于编者水平，书中难免存在疏漏之处，恳请广大读者批评指正。

编者

本书以化工过程装备两个主要组成部分化工过程流体机械和化工静设备为切入点，在系统介绍容积式泵与压缩机、透平式泵与压缩机、换热器、反应器等化工过程关键装备基本结构形式、工作原理、性能特点和应用场合的基础上，重点对其中存在的关键问题进行深度分析解释，以加深学生对化工过程装备的理解并使学生掌握分析相关问题的方法。内容主要涵盖流体力学、传热学、反应动力学、结构力学等方面的技术进步以及数值模拟技术的发展与应用，详细介绍了该类型装备在结构上的改进、性能（功能）上的提升和应用场合的拓展，并对如何将新技术进步应用于装备改进进行了深入分析；此外，亦对化工过程装备的发展趋势进行了展望。旨在通过系统性地讲述化工过程装备中的难点问题、新进展及其相关的技术支撑，有机融入科学精神、爱国奋斗精神和马克思主义的观点和方法，着力培养学生的创新思维、辩证思维、分析问题和解决问题的能力。本书可作为动力工程及工程热物理、化工和机械工程等学科的专业课程教材，亦可作为高等院校和科研院所相关专业的研究生、工程技术人员和研究人员的参考书。

无

第1章绪论11.1化工过程装备的分类及应用11.1.1化工过程流体机械的分类11.1.2化工静设备的分类21.1.3化工过程装备的应用31.2化工过程装备的设计开发思路51.2.1化工过程流体机械设计51.2.2化工静设备设计61.3化工过程装备发展趋势71.3.1化工过程流体机械的发展趋势71.3.2化工静设备的发展趋势8

第2章容积式压缩机与泵112.1分类112.1.1容积式压缩机112.1.2容积式泵122.2典型的结构与功能132.2.1往复式压缩机的结构和功能132.2.2回转式压缩机的结构和功能152.2.3往复泵的结构和功能192.2.4回转泵的结构和功能202.3容积式压缩机与泵的主要性能222.3.1结构及制造工艺232.3.2故障及诊断322.3.3节能降耗402.3.4密封472.3.5润滑502.4技术进展及未来发展趋势592.4.1结构设计与制造592.4.2新装备与特种装备69

第3章透平式压缩机与泵843.1分类843.1.1透平式压缩机843.1.2透平式泵853.2典型的结构与功能863.2.1离心式压缩机的结构与功能863.2.2轴流式压缩机的结构与功能913.2.3离心泵的结构与功能953.2.4轴流泵的结构与功能953.2.5旋涡泵的结构与功能963.3离心泵的工作特性973.3.1离心泵驼峰曲线973.3.2喘振1003.3.3泵的汽蚀问题1083.3.4汽蚀问题数值模拟1113.4技术进展及未来发展趋势1143.4.1大流量透平压缩机1153.4.2小流量透平压缩机1163.4.3透平压缩机流场测控1173.4.4高效率叶轮的设计1173.4.5高能头叶轮1183.4.6进气流场改善1193.4.7集成压缩机的设计和应用119

第4章化工静设备1214.1分类1214.1.1压力容器1214.1.2储存设备1234.1.3换热设备1244.1.4塔设备1264.1.5工业反应器1274.2化工设备的强度与稳定性设计1284.2.1化工设备的设计准则与安全分析1284.2.2设备的应力分析与强度计算1284.2.3设备的稳定性设计1314.3化工设备的环境与安全考量1364.3.1化工设备的环境影响评估1364.3.2安全法规、标准与合规性检查1374.3.3事故预防措施与应急响应计划1384.4现代化工设备的发展趋势1394.4.1缠绕管换热器1394.4.2螺旋折流板换热器1444.4.3微反应器1484.5化工设备常见工程问题1514.5.1压力容器1514.5.2换热器1544.5.3反应器163

第5章装备的振动及其控制1675.1振动的基本概念与分类1675.1.1机械振动的概念1675.1.2工程中的振动问题1675.1.3振动的分类1685.2单自由度系统振动1705.2.1无阻尼自由振动1705.2.2有阻尼自由振动1715.2.3强迫振动1725.2.4一般激励力下的强迫振动1745.2.5连续体和多自由度系统强迫振动1755.2.6风载荷激励下的响应1785.2.7地震载荷激励下的响应178

第6章化工过程设备数值模拟1816.1数值建模1816.1.1容积式压缩机1816.1.2透平式压缩机1956.1.3装备的流固耦合与振动2026.2数值模拟方法2166.2.1容积式压缩机2166.2.2透平式压缩机2276.2.3装备的流固耦合与振动2306.3典型算例2326.3.1静设备的热力模拟2326.3.2动设备的流动/传热2346.3.3流固耦合238

参考文献243