Unit 4 Sources of chemicals
化学物质的来源
化学物质的数量多得惊人，其差异很大：所知道的化学物质的数量就达上千万种。如此的数量与理论
上可能形成的含碳化合物的数量相比，相形见绌。含碳化合物的数量之大是耦合的结果：即相对较强的碳
碳共价键的碳原子长链和异构体的形成。大部分这些化合物只是满足实验室好奇心或学术兴趣。然而，其
他剩余的达几千种，是商业和实践兴趣。因此，可以预料到这些化学物质的来源很广。虽然对无机化学品
如此，但是奇怪的是，大多数有机化学品来源于一种资源，即原油（石油）。
1. 无机化学品
Table1-1 无机化学品的主要来源
因为“无机化学品”这个词（术语）涉及到（cover，包括、涵盖）的是除碳以外所有元素构成的化合物。
其来源的多样性并不很大（见表1-1）。一些较重要的来源是金属矿（包括重要的金属铁和铝）以及盐和海
水（用于生产氯、钠、氢氧化钠和碳酸钠）。在这些情况下，至少两种不同的元素化合以一种稳定的化合
物在一起。因此，如果要得到单个元素（也就是金属），那么提取过程除了纯物理的分离方法以外，还必
须涉及到化学处理（过程）。金属矿或无机矿很少以纯物质的形式存在，因此，处理过程的第一步通常是：
（将无机矿中）从不要的固体如粘土或沙石中分离出来。固体筛分后经压碎和研磨，利用颗粒尺寸差异可
以完成一些物理分离。下一步骤则取决于所需矿物的本质及其特征。例如，铁矿常在磁分离器利用他们的
磁性加以分离。泡沫浮选是另一种广泛应用的分离技术。在该技术中，所需要的矿物，以细小颗粒形式存
在，借助被水溶液润湿能力的差异而与其他矿物加以分离。常加入表面活性剂（抗润湿剂），这些典型的
分子，一头为非极性部分（如长碳氢链），另一头为极性部分（如-NH2）。该极性基团与矿物相吸，形成不
牢固的键；而碳氢基团与水相斥而阻止矿物被润湿，因而矿物能浮选。相反，其他固体物质很容易被润湿
而沉在水溶液中。搅拌溶液或液体中鼓泡以产生泡沫能大大促进表面活性剂包裹的矿物的漂浮，这些矿物
从容器中溢出到收集容器中，在收集容器，矿物得到回收。显然，该过程成功的关键在于，为所处理矿物
选择一种高选择的特定的表面活性剂。
2 有机化合物
相比于无机化学品来自于众多不同的资源（这一点我们已经明白了），商业上的一些重要的有机化合
物基本上来源单一。如今，所有有机化合物的99%以上，可以通过石化工艺过程从原油（石油）和天然气
得到。这是一种有趣的情形——该情形一直在改变，而且将来也会变化，因为从技术上讲，相同的化学品
可以从其他原料得到。尤其是脂肪族化合物，可以通过由碳水化合物的发酵所得的乙醇加以生产，另一方
面，芳香族化合物可以从煤焦油中分离得到。煤焦油是煤炭化工过程的副产物。动植物油脂，是为数不多
的脂肪族化合物的特定的资源，这些脂肪族化合物包括长链脂肪酸（如正十八酸）和长链醇（如正十二烷
醇）。
化石燃料（即石油、天然气和煤）的形成要花上百万年，一旦用掉就不能被替换，因此，它们称之为
不可再生的资源。这与来自于植物的碳水化合物恰恰相反，碳水化合物能够较快被更新。一种较为普遍应
用的资源为蔗糖——一旦作物被收割和土地被清理，又可以种植和收割新的作物，通常少于一年。因此，碳氢化合物可称为可再生资源。据估计，植物原料（干重）的总的年产量为1*1011 吨。化石燃料－天然气、原油和煤，主要用作为能源，而不是作为有机化合物的资源。例如，各种石油分馏物的气体，用于家用烹调和取暖、用作为汽车用的汽油、加热建筑物重燃油，或用于在工业处理以产生
的蒸汽。通常，一桶原油的8%用于化学品的生产。下列数据可以说明，为什么化学工业在原油的使用方
面与燃料或能源消耗的工业展开着竞争。
显然，若我们愿意使用可代替化石燃料的其他能源，那么这些可替代能源可以利用的，同时，我们自
信地预料到在不久的将来，可以用上其他的可替代能源。因此，有必要要去保存宝贵的石油供应以用于化
学品的生产。“处理石油的最后一件事情是将之燃烧”该说法是有根据的。注意到这件事很有趣且有益的：
早在1894 年门捷列夫（发现元素周期表之俄国科学家）就向当局报道，“石油是太宝贵的资源而不能将之
燃烧掉，应该将之以化学品资源加以保存。”
来自于碳水化合物（植物茎杆）的有机化学物质，职务的主要成分是碳水化合物，碳水化合物组成职
务的结构。它们为多糖（如纤维素和淀粉），大量的淀粉存在于食物（如谷类、大米和马铃薯）之中，纤
维素是组成细胞壁的主要物质，因而广泛存在，可以从木材、棉花等中得到。因此，来自于碳水化合物的
化学品的潜力是相当大的，而且该原料可再生。
从碳水化合物得到化学物质的主要途径是通过发酵过程。然而发酵过程不能利用多糖（如维素和淀
粉），因此，淀粉必须先收到酸性或酶水解反应生成更简单的糖类（单糖或二糖（如蔗糖），这些较为简单
的糖是发酵过程中的）合适的起始原料。
发酵过程是利用单细胞的微生物（一般有酵母菌、真菌、细菌或霉菌）生产特殊化学品。有些发酵农
家已用了上千年。最著名的例子为，谷物发酵生产含酒精的饮料。直到1950 年，该方法才成为生产脂肪
族有机化学品的最普遍的途径。因为生产的乙醇脱水生成乙烯，而乙烯是合成大量脂肪族化合物的关键中
间体。尽管用此方法生产的化学品有所减少，但是用这种方法生产汽车燃料方面存在大量的兴趣。
反映在发酵过程的缺点可分为两方面（1）原料（2）发酵过程。因为植物茎杆是一种农业原料，其生
产和收割均为劳动力密集型的过程，所以相比之，它的原料费用高于原油的费用。同时，物料的运输更困
难，费用更高。与石化处理过程相比，发酵过程的主要缺点是：其一，时间通常要好几天，相比有些催化
石油反应只要几秒；其二，所得的产物通常是以稀的水溶液（浓度<10%）存在，因此，分离和纯化费用
较高。因为微生物是活的体系，过程的条件几乎不容许改变。为了增加反应速度，即使相对于小的温升，独有可能会导致微生物的死亡和发酵过程终止。
另一方面，发酵方法的独特优点是，其选择性高，一些结构复杂而很难以合成或者需要多步合成的化合物，通过发酵很容易制得。著名的实例有多种多样的抗生素的生产。如青霉素，头孢菌素和链霉素。
如果也基因工程中快速发展的过程中大量的实际问题得到解决，那么发酵方面的兴趣存在很大的兴趣。在基因工程中。微生物（如细菌）能定制地生产成所需的化学品。然而，因为发酵反应速度慢和产物
分离费用高，在不久的将来要实现用发酵方法生产大众化学品（即需求量极大的化学品如依稀，笨。）看来是不可能。
来自于动植物油和脂肪的有机化学品，动植物油脂（常指类肪）是由甘油脂组成，甘油酯为三羟基醇，甘油（丙烷-1，2，3-三醇，丙三醇）。有多种不同的种植物油资源，较为普通的有，大豆，谷物，棕树核，油菜籽，橄榄油，动物脂肪和巨鲸。这些油类可通过溶剂萃取分离得到。有相当大的部分，烹调油脂的形式用食品工业中，用于生产黄油，人选黄油和其他食品（如冰激凌）。这些食品的烷基对人的健康的影响，
尤其对血液中的胆固醇的影响，存在着争议。血液中的高胆固醇的含量会引起高血压和心脏病。目前的观点似乎赞成高含量不饱和的基因在降低胆固醇的水平和降低心脏病（发病率）危险是有利的。这引起如下趋势。不用烹调脂类和普通黄油或人造黄油（这些物质中饱和烷基含量丰富），而转向用烹调油和不饱和烷基的含量高的人造黄油。
类脂属于脂类（物质），用于生产化学物质时，以水解反应开始，虽然水解反应可以用酸或碱催化，
但碱催化效果更好，因为碱催化反应不可逆。碱性条件下的水解反应叫做皂化反应。
注意到这样事实很重要—皂化反应，水解反应（脂肪分解）一级氢解反应不会利用单一甘油酯（或甲
基醇，实际上，所用植物油是各种甘油酯的混合物，因此（水解）产物也是混合物，需要分离。
Unit 5 Basic Chemicals
基本化学品
我们将化学工业部门分成两类，生产量较大的部门和产量较低的部门。在产量高的部门中，各种化学品的年产量达上万吨至几十万吨。结果这样所用的工厂专门生产某一个单个产品。这些工厂的连续方式进行操作，自动化程度高（计算机控制）归类于产量高的部门有硫酸，含磷化合物，含氮化合物，氯碱及其相关化合物，加上石油化学品和商品聚合物（如聚乙烯）（生产部门）。除商品聚合物外，其它的均为重要的中间体，或基本化学品。这些基本化学品是其他许多化学品的生产原
料，其他许多基本化学品的需求量很大。
相反，产量低的部门主要从事精细化学品的生产。单个化学品的年产量只有几十吨到几千吨。然而，与高产量的产品相比，这些产品单位重量具有很高的价值。通常，精细化斜坡的生产与间歇方式操作在工厂中，而且这些工厂常进行多种产品的生产。低产量生产部门生产农用化学品，染料，药品和特种聚合物（如聚醚醚酮）。
基础化学品在化学工业中得不到支持，它们不那么引人注意（如药品），有时候利润不很高。其利润来自于经济盛衰时难以预测的周期。
这些基本化学品不被公众注意到和直接使用，因此其重要性常得不到理解。即使在化学工业中，其重要性也得不到足够的重视。然而，如果没有这些基本化学品，其他工业就不复存在。
基本化学品处于原料（及那些从地下通过采矿、开采或用泵抽出来的物质）和最终产品的中间位臵。
基本化学品的一个显著的特征就是它们的生产规模，每一种（基本化学品）的生产规模都相当大。图2-1表示在1993 年美国市场上的25 中化学品。（为了使我们了解化学品的分类与生产量有关。）通常，基本化学品生产于那些年产量上万吨的工厂。年产量10 万吨的工厂每小时要生产1.25 吨。基本化学品的另一显著重要的特征是其价格。大多数价格相当便宜。基本化学品工业所作的工作（或任务）是找到经济的途径将原来转变为有用的中间体。生产厂家要对它们的产品收取较高的价格几乎没有余地，因此，那些最低费用生产产品的厂家可能获得的利润最高。这就意味着，厂家就必须不断准备寻求新的，更经济的生产和转变原料的方法。
许多基本化学品为石油精炼的产物，而部分基本化学品工业----硫、氮、磷和氯碱工业是把除C 和H、S 外的元素转变为化学品。总之，这些产品和石化工业的基本产物两者结合起来可生产无数重要的化学物质，这些重要的化学物质可作为其余化学工业的原料。
基本化学工业现在面临着其历史上中最大的挑战之一，该工业中的产品消费部门---农业以停止增长。同时大大减小了对肥料的需求。西方的农场主生产了大多的食物，政府减小了对农业部门的津贴，结果导致了更少的土地用于耕种和所需的肥料减少。过量肥料的流失而引起的环境的关注也减少了对肥料的需求。
诸如含氯化合物之类的产品，已收到了来自环境学家的压力。根据《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔白皮书》，一些产品将受到禁止。而其它的物质，可以受得住环境学家的压力。基本化学品工业再也不会依靠在需求量方面的长期增长。
为了实现更好的规模经济和某一特殊产品更好的市场地位，厂家相互交换工厂（车间），该工业注重不断合并联合。这使从事某一工业的人员减少，使该工业达到更好的供需平衡和更好的利润。基本化学品工业正逐渐转向为其他化学工业服务，而越来越小地为农业服务。
基本化学品受到的压力是许多大规模过程引起的（觉察得到的）较大的环境污染。尽管许多大厂家的生产效率较高，但是该工业要实现最好的环境标准还有很长的路要走。增加重复利用的驱动力和理想化的无排放的工厂，是影响接下来十年该工业发展的主要因素。
技术的进步不会停止，我们将日益重视无污染的工厂和过程。厂家将在效率上展开竞争。那些能以最低的成本生产最高质量产品的厂家将繁荣昌盛。这需要厂家在技术改进方面保持投资。基本化学品的合成有用的中间体的新颖方法将不断被人们发现。
在基本化学品工业中，仍然还有许多工作有待去做。
Unit 6 Chlor-Alkali and Related Processes
氯碱及其相关过程
纵观历史，大众化学品工业在氯碱及其相关过程之上。该部分通常包括氯气、苛性苏打（氢氧化钠）
无水碳酸钠（以各种形式存在的碳酸钠的衍生物），以及以石灰为基础的产品。
自从无水碳酸钠和氢氧化钠的各种制备工艺发现以来，两者在作为碱为主要原料方面相互竞争。电解过程的特殊经济性意味着不管对氯气和氢氧化钠这两种不同类型的产品的相对需求量如何，你只有以固定的比例同时制备氯气和氢氧化钠。这引起了氢氧化钠的价格的摇摆不定，从而使得纯碱作为一种碱或多或
少有利。
氯气苛性苏打和纯碱的生产都取决于廉价易得的原料供应，前者的生产需要廉价的海水和电力的供应，而纯碱的生产需要海水、石灰和大量的能耗。纯碱厂只有在其原料不必要长距离的运输时才能赢利。
这些原料供应利用是影响化工企业位臵分布的一个重要因素。
1. 石灰为基础的产品
一种关键（重要）原料是石灰石。石灰石主要是由CaCO3 组成，高质量的石灰石可直接用于下一步反应。石灰石通常在大型露天石矿中开采，许多采石矿也进行原料的一些处理。
从石灰石得到两种重要的产物：生石灰（CaO）和熟石灰水，生石灰是由石灰石根据该反应是热分解
（1200-1500℃）制备得到。
CaCO3 —— > CaO+ CO2
一般的，石灰石经过粉碎加入倾斜旋转窑的较高端，在此发生热分解反应，生石灰在另一端回收。
然而，通常生石灰用于进一步反应而分离，而加入其它化合物，与生石灰在窑的较低口处生成最低产品。
例如，加入铝矿、铁矿和沙石可生成硅酸盐水泥。纯碱的生产，通常要向生石灰加入焦炭，焦炭燃烧生成纯碱所需的CO2，熟石灰由生石灰和水的反应制造，较生石灰更加方便。
大约40%的石灰工业的产品用于钢铁制造业。在钢铁制造业中，纯碱用来与铁矿石中难溶解的硅酸盐反应，生成流态矿渣，矿渣漂浮于表面上，很容易从液态金属中分离，叫少量但重要的石灰工业的产品用于化学品的制造，污染控制和水处理。从石灰石得到的最重要的化学茶品是纯碱。
2. 纯碱
索尔维工艺，该工艺发现于1965 年由ES 优化：工艺是以当含氮的盐溶液经来自于石灰窑中焦炭燃烧产物CO2 碳酸盐反应时，NaHCO3 沉淀析出为基础。NaHCO3 经过滤、干燥、煅烧生成CaCO3。过滤后NH4Cl溶液和熟石灰反应后（溶液体呈碱性）。蒸馏出NH3 在该过程中循环利用，生成物CaCl2 是废弃物或副产物。
对于某一简单的基本产物来说，索尔维法看起来十分复杂。该反应的基本原理是，以NaCl2 和CaCO3为原料生成产物CaCl2 和Na2CO3.然而发生于原料和产物之间的反应并不明显，需要利用NH3 和Ca(OH)2作为中间化合物。
该过程的基本原理为：利用准确的控制组分（尤其是NH3 和NaCl）的浓度，NaHCO3 能够从含NaCl、CO2 和NH3 的溶液里沉淀析出。该过程的关键是控制溶液的酸碱强度和结晶的速度，该工艺的基本路线如
下，NH3 气于氨气吸收器中吸收于事先经纯化的海水中，纯化的海水以减小Ca+、Mg+离子的量。（Ca+、Mg+在生产过程中易产生沉淀而阻塞管道）。含NaCl 和NH4HCO3 的溶液经吸收了CO2 的吸收塔(CO2 气体量塔
底向上流) 开始时形成(NH4)2CO3 然后再生成NH4HCO3。
在工厂的下面步骤中，Nacl 和NH4HCO3 经复分解反应生成NaHCO3（以沉淀形式形成）和NH4Cl。
过滤将固体NaHCO3 从溶液中分离。将NaHCO3 送至旋转干燥器，在该干燥器中，NaHCO3 失去水和CO2后生成疏松的晶体块（即轻质纯碱）它的主要成分为Na2CO3 蓬松的晶体块很轻，是因为NaHCO3 失去CO2
后，留下很多空隙，而保留原来的晶体形状。通常要得到密度更大的物质很方便，加入水（水能引起咦密度较大的形式重结晶）进一步干燥即可实现。
值得争议的是，上述的化学知识是否为该过程的很好的描述，但这些只是肯定有助于理解过程。想要对此过程有详细的理解，必须要熟悉该组分体系中关于溶度积的很多知识。需要知道的重要知识是，该体
系是复杂体系，为了使该过程高效操作，需要对该过程每部分小心控制。
该过程的一个缺点是：产生的CaCl2 的量很大，其产生量比所需量大得多。因此，大部分CaCl2 只是简单的倒掉（CaCl2 毒性不大），如果能要该过程中的有的进料加以利用，那么该过程是有优势，例如，从该氯化物可产生HCl。
纯碱的用途，有50%的纯碱销往玻璃制造业，因为穿件是玻璃制造过程中的主要原料。因此纯碱工业的财富与玻璃需求量息息相关。纯碱作为一种碱在许多化学过程中与NaOH 存在直接竞争。Na2SO3 是由纯碱和SiO2 在1200-1400℃反应衍生而来的另一类化学物质。硅酸是具有大表面积细小颗粒的Na2SO3，可用于催化剂、色谱之中，洗涤剂和肥皂中作为部分磷酸盐的替代品。
3. 生成Cl2/NaOH 的电解过程
简介，在化学工业法杖是的各个时期，Cl2 和NaOH 两者的需求量均很大，但是不幸的是，对于电化学工厂的操作人员来说，两者的需求量必总是相同。Cl2 可作为漂白粉或作为漂白粉的生产原料，水供应的消毒剂，以及作为塑料和溶解剂知道的原料。苛性钠用于生产纯碱、肥皂和纺织品，以及在多种化学过程中作为一种十分重要的原料。
所有的电解有着共同之处，盐的电解生成Cl2 和NaOH。大多数生产过程是电解（盐的）水溶液，但是有些重要的工厂，电解熔融盐生成Cl2 和液态钠。这些电解熔融盐的过程用用于重要液态Na 的工业。虽
然石油添加剂厂家多种多样，设会出现液态钠的其他用途，但是他的主要是用于生产四烷基铅石油添加剂。
实质上用于水溶液电解过程有三种不同的电解槽：水银槽、隔板槽和膜电解槽。膜电解槽只是用于此案在化工厂中新的生产过程，但是还存在着大量的旧生产过程，尽管说阴曹涉及到对环境的影响，但是许多生产厂家上位法此案膜片电解槽代替水印电解槽的经济性。
所有的电解反应都是以电子作为化学反应的试剂的观点为基础。设水电解过程的基本反应可写成下式：
阳极2Cl—— 2e-→ Cl2
阴极2H2O + 2e—→ H2 + 2OH—
总反应为2Na+ + 2Cl—+ 2H2O→ NaOH + Cl2 + H2
该反应的自由能为正，因此，需要电驱使进行。
像其他许多化学品工艺一样，尽管该反应看起来似乎极其简单，但是有一些方面很复杂。首先，该反应的产物必须分开，如果H2 和Cl2 允许混合在一起，它们会剧烈反应。H2 和Cl2 反应生成HOCl 和氯化物
（两者均会浪费产物、生成副产物）。接着，HOCl 和次氯酸盐反应生成氯酸盐（ClO3
-）、质子和更多的氯化物。OH—在阳极区反应生成能污染Cl2 的O2。所有的这些反应可降低效率和（或）引起分解困难或污染
问题。因此，在产物销售之前，有必要对这些反应清理。理解各种用于电解过程的关键是各种类型的过程分离反应产物的方式。尽管不同的制造商所用的电解槽在细节方面有着多种改变，但是用于盐水的电解过程的电解槽基本可分为以上三类。
4、Cl2 和NaOH 的用途
NaOH 的用途之多，以致很难将它们方便地进行分类。最大的用途之一是用于造纸，造纸业中木材的处理需要强碱。有些国家造纸业中NaOH 的消耗占其产量的20%，另外的20%用于无机化学品（如，次氯酸钠、漂白粉和消毒剂）的生产。各种有机合成约消耗另外的15%，氧化铝和肥皂的生产需要少量的NaOH。
Cl2 广泛用于其它各种产品的生产。在全世界范围内大约有1/4 的Cl2 用于生产氯乙烯（生产PVC 的单体）。1/4 至1/2 的Cl2 用于水的纯化。尽管因为《关于消耗臭氧层物质的蒙特利议定书》多种溶剂正在被
逐步淘汰，但是仍有高达20%的氯气用于溶剂的生产（如甲基氯仿、三氯乙烯等）。全世界范围内，大约10%的Cl2 用于无机含氯的化合物的生产。尽管Cl2 用于漂白木材浆是来自环境压力的另一种途径，但是在一些国家Cl2 的十分重要的用途是用于木材浆的漂白。
Unit 7 Ammonia, Nitric Acid and Urea
氯、硝酸和尿素
虽然N2 占我们呼吸的空气3/4 以上，但是氯气不容易用于进一步化学应用。对化学工业来说，N2 的生成有用化学品的生物转化反应难以实现，因为所有的工业技术人员的努力（或尝试）还没有找到该过程
的简单其他方法。在常压和室温条件下，豆类植物能从空气中吸入N2 将之转化为NH3 以及含NH4-的产物。尽管（化学工艺师）花了一百年的精力，要实现上述转化，化学工业仍然需要高温和上百个大气压的
压力。直到Harber 过程的发明，所有的含N 化学品都来自于有生物活性的矿物资源。
基本上，所生产的化学品中所有的N（元素）都来自于Harber 法得来的NH3。NH3 的生产之大，（尽管因为氨分子较轻，生产的其它产品的量更大，但其生产的NH3 的分子数要多于其他任何化合物），以及
该过程的能源是如此的密集，以致于据估计，在二十世纪八十年代NH3 的生产就消耗全世界能源供应的
3%。
1、Harber 法合成NH3
引言所有的生产NH3 的方法基本都是以Harber 法为基础，稍稍加以改变，该过程是由Harber、Nerst、
Bosh 在德国于一战前开发出来的。
N2 +3H2≒2 NH3
原则上，H2 和N2 间的反应很容易进行，该反应是放热反应，低温时平衡向右移动。所不幸的是，
自然界赋予的N2 一个很强的叁键，这使得N2 分子不易受热力学因素的影响。用科学术语来说，该分子是动力学惰性的。因此，要使该反应以一定的速度进行，需要相当苛刻的反应条件。实际上，“固定”（意
思相互矛盾，“有用的反应活性”）氦的一种主要来源是闪电过程，闪电时生产大量的热量，把N2 和O2
转化为N2O.
在化工厂中要得到可观的NH3 的转化率，我们有必要使用催化剂。Harber 发现的催化剂（这使他获
得诺贝尔奖）。是一些价廉的含铁的化合物。即使有该催化剂，这反应也需要很高压力（早期高达600 个大气压）和高温（大约4000C）
因为四个气体分子转化为两个气体分子，所以增加压力使平衡向右（正方向）移动。然而，尽管高温使反应速度加快，但是高温使平衡向右移动，因此，所选的条件必须要折中的能以合理的速率得到令人满
意的转化率。条件的准确选择将取决于其他的经济因素和催化剂的具体情况。因为资本和能耗费用越发重
要，当代的工厂已经趋向于比早期工厂在更低的压力和更高的温度（循环使用未转化的物料）下进行操作。
氮的生物固定也使用了一种催化剂，该催化剂镶在较大的蛋白质分子中含有钼和铁，其详细结构直到
1992 年才被化学家弄清楚，该催化剂的详细作用机理尚未清楚。
原料。该过程需要以下几种原料（进料）的能源、N2 和H2。N2 很容易从空气中提取，但是H2 的来源很成问题。以前，H2 来源于通过煤的焦化反应，煤用作蒸汽重整的原料（主要是C 的来源），在蒸汽
重整过程中，水蒸气与C 反应生成H2、CO 和CO2。如今，以天然气（主要是甲烷）代替，尽管也使用来自石油的烃类物质。通常，制NH3 的工厂包括与NH3 生产相连接的H2 生产车间。
在重整反应之前，含硫化合物必须从烃原料中除去，因为它们既能污染重整催化剂又能污染Harber
催化剂。第一除硫步骤需要钴-铜催化剂。该催化剂能将所有的含硫化合物氢化生成H2S，H2S 能与ZnO
反应（ZnS 和H2O）加以除去。
主要的重整反应中，下列甲烷反应最为典型（甲烷的反应发生于约7500C.含镍催化剂上）
CH4 + H2O→ CO + 3H2 （合成气）
CH2 + 2H2O→ CO2 + 4H2
其他烃经历类似反应。
在次级重整器中，空气注入温度11000C 的气流，除了发生其他反应外，空气中的O2 与H2 反应生成H2O，结果剩下不会污染的O2 的混合物，该混合物中O2 与H2 的比接近理想比3：1.然而，下一步
反应必须通过下列转化反应将更多的CO 转变为H2 和CO2 。
CO+ H2O→ CO2 + H2
为使其尽可能完全的转化，此反应应该在较低温度下以两步进行（一步是在4000C 用铁为催化剂，另
一步是在2000C 下用催化剂）。
下一步中，CO2 必须从气体混合物中除去。除去CO2 可以用该酸性气体与碱性溶液（如KOH 和（或）
单乙醇胺或二乙醇胺反应得以实现。
这一步中，任然存在CO（污染Harbor 催化剂）对H2-N2 混合物造成很大污染，需要用另一步去将CO 得量降低至PPM 级，这一步称为甲烷化反应，涉及到CO 和H2 反应生成甲烷（即一些重整反应的逆
反应），该反应大约在325℃操作，用一种Ni 催化剂。
合成气混合物准备用于Harbor 反应
NH3 的生产各种不同氨厂的共同特征是合成经过加热，压缩，递往含成催化剂的反应器中，该基本
反应方程式很简单：
N2 + 3H2≒2NH3
该工业要实现的事：反应速度和反应产率的结合要令人满意，不同的时期和不同的经济环境下谋求
不同的折中方案，早期的制氨厂热衷于高压反应（其目的是在单程反应器中提高产率）但是当今大多数氨厂采用在较低的压力，很低的单程转化率，同时为节能而选择较低温度。为了确保反应器中的转化率最大，
通常在当反应达到平衡时，冷却合成气，使用热交换器或者在反应器的合适位置注入冷却氨，可实现合成
气的冷却，这样做的作用是：在反应在尽可能接近平衡使其冷冻停止，因为此反应时放热反应（同时在较
高温度下的平衡对氨的合成时不利的）所以为了得到好的收率，可以用这种方法，对热量进行很好的控制。
哈伯法的产物由氨和合成气混合物（组成）因此，下一步需要将两者进行分离以能循环利用合成气，
这可以压缩氨气得以实现（氨气的挥发度较其他组成小得多，大约在— 40℃沸腾）
氨的用途氨的主要用途不是用于进一步应用的含氨化合物的生产，而是用于生产肥料（如尿素，硝酸铵和磷酸铵）。肥料消耗了所生产氨的80%。例如：在1991 年美国消费的由氨得来的产物如下：其中大
部分用作肥料（数量以百万吨计）尿素（4.2 百万吨）硫酸铵（二百二十万吨），硝酸铵（二百六十万吨），
磷酸氢二铵（一千三百五十万吨）。
氨的化学应用各式各样，尽管在制备纯碱的索维尔工艺中氨气得到回收而没出现于最终产品中，但是
该过程需要使用氨气，很多过程直接吸收氨气，这些过程包括氰化物和芳香族含氮化合物（如吡啶）的生
产。许多聚合物（如尼龙和丙烯酸类聚合物）中的氮可以追溯到氨，通常通过睛或氰（HCN）大多数的其
他过称（工艺）以氨制的硝酸或硝酸盐作氮源，硝酸铵，用作含氮的肥料，它的另一种主要用途用作大众
化炸药。
2 硝酸
硝酸的生产化学工业制造其他原料时，所用的大部分氮元素不是以氨的形式直接利用，而是先将氨
转化为硝酸，硝酸的生产大约消耗所生产的氨的20%
氨生成硝酸的转化反应是一个三步过程：
1 4NH3 + 5O2→ 4NO + 6H2O
2 2NO +O2→ 2NO2
3 3NO2+H2O→ 2HNO3+N O
第一个反应用铂（实际上是铂铑金属网）催化，该催化反应可以再实验室上用一根铂丝和浓氨水溶液
观察到。初看起来，生成硝酸的总反应似乎很简单，所不幸的事，实际过程比化学家和工程师所想的要糟
的多，因此，存在许多复杂的因素。
工业上，第一反应于含铂铑金属网的反应器中，在900 度左右进行，温度由该反应产生的热量得以维
持，在该温度下，一些重要的副反应也进行得很快，其一，氨和空气混合物能被氧化生成氨气和水（如果
反应器器壁的温度高，那么该反应趋向于在壁上进行，因此有必要特意将之冷却），其二，催化剂可促进
第一反应的产物NO 的分解，生成氨气和氧气，因此重要的是尽可能快地将产物移出反应器，尽管这一做
法与下列事实相矛盾：为使原料和催化剂得以反应，有必要保持原料与催化剂接触时间足够长。其三：反
应产物NO 与氨反应生成氨气和水，因此重要的事，不让过多的暗器流过催化剂床层，否则，原料不可回
收而浪费。利用精心设计的反应器，控制温度和通过反应器的流速可以实现这些矛盾要素的控制。通常该
反应的实际接触时间约3×10-4 秒
第二步和第三步反应复杂性较小，但是，两者的反应速度很慢，尚未发现高效的催化剂，一般的，令
氨气和NO 的混合物流经一系列的冷凝压缩器，在这些压缩器中发生部分氧化反应，低温对该反应有利。
当混合气体流经大型泡罩吸收塔时，NO2 从该混合气体得以吸收，塔底为55%— 60%硝酸
因为硝酸在68%时与水形成共沸物，所以不能用蒸馏法加工以浓缩，硝酸厂通常利用含98%的硫酸塔
在其塔顶去生成90%硝酸，如有必要，利用硝酸镁对之进一步脱水可得到接近100%的硝酸
硝酸的用途在所生产硝酸大约有65%与氨反应制造硝酸铵，80%的硝酸铵用于肥料，其余的用作炸
药。硝酸的另一个主要作用是用于有机硝化反应，几乎所有的炸药最终都是来自硝酸（大部分为硝酸酯,如硝化甘油或为硝化芳香族化合物如三硝基甲苯）在合成重要的硝基或氨基芳香族中间体时（如苯胺）时，
第一步为利用和硝酸的硝化反应。苯胺的合成，第一步为芳香族化合物的硝化，然而将硝基还原为胺基。
许多重要的染料和药物最终都是通过该反应得到，尽它们的需求量很小，聚氨酯塑料的制备时以芳香族异
氰酸酯为基础，而芳香族异氰酸酯最终来自于硝化甲苯和苯，该用途大约要消耗5%— 10%的硝酸产量
3 尿素
尿素的生产，另一种重要的直接由氨大量生产的产物为尿素，大约有20%的氨用于尿素的生产，尿素
是通过CO2 和NH3 的高压反应合成（一般为200— 400 个atm 和180℃— 210℃）该反应可分为两步：
1 CO2+2NH3-NH2CO-2NH+4
2 NH2CO-2NH+4-NH2CONH2+H2O
该高压反应可实现将60%的CO2 转化为氨基甲酸酯，生成的混合物输入低压分解器使之转化为尿素，
未反应的物料被输回该工艺中高压步骤的开始阶段，这样做可以大大提高车间的总效率，第二阶段所得的
溶液可直接用作液态含氮肥料或经浓缩生产纯度为99%固体尿素
尿素的用途尿素的含氮量高使之成为另一种有利氮肥，尿素占氮肥市场的绝大部分，其他的用途也
很重要，但是只占所生产品尿素的10%左右。尿素的最大的另一用途是用于树脂（甲醛二聚氰酰胺和尿素
甲醛）例如这些树脂用作胶合板粘结剂和弗莱卡的表面。
Unit 11 Chemical and Process Thermodynamics 化工热力学
在投入大量的时间和精力去研究一个学科时，有理由去问一下以下两个问题：该学科是什
么？（研究）它有何用途？关于热力学，虽然第二个问题更容易回答，但回答第一个问题有必
要对该学科较深入的理解。（尽管）许多专家或学者赞同热力学的简单而准确的定义的观点（看
法）值得怀疑，但是还是有必要确定它的定义。然而，在讨论热力学的应用之后，就可以很容
易完成其定义
1．热力学的应用
热力学有两个主要的应用，两者对化学工程师都很重要。
（1）与过程相联系的热效应和功效应的计算，以及从过程得到的最大功或驱动过程所需
的最小功的计算。
（2）描述处于平衡的系统的各变量之间的关系的确定。
第一种应用由热力学这个名词可联想到，热力学表示运动中的热。直接利用第一和第二定
律可完成许多（热效应和功效应的）计算。例如：计算压缩气体的功，对一个完整过程或某一
过程单元的进行能量衡算，确定分离乙醇和水混合物所需的最小功，或者（evaluate）评估一
个氨合成工厂的效率。
热力学在特殊体系中的应用，引出了一些有用的函数的定义以及这些函数和其它变量（如
压强、温度、体积和摩尔分数）关系网络的确定。实际上，在运用第一、第二定律时，除非用
于评价必要的热力学函数变化已经存在，否则热力学的第一种应用不可能实现。通过已经建立
的关系网络，从实验确定的数据可以计算函数变化。除此之外，
某一体系中变量的关系网络，可让那些未知的或者那些难以从变量（这些变量容易得到或较易
测量）中实验确定的变量得以计算。例如，一种液体的汽化热，可以通过测量几个温度的蒸汽
压和几个温度下液相和汽相的密度得以计算；某一化学反应中任一温度下的可得的最大转化
率，可以通过参与该反应的各物质的热量法测量加以计算。
2. 热力学的本质
热力学定律有这经验的基础或实验基础，但是在描述其应用时，依赖实验测量显得很明显
化学工程与工艺专业英语第十一单元化工热力学
2
（stand out 突出）。因此，热力学广义上可以定义为：拓展我们实验所得的体系知识的一种手
段（方法），或定义为：观察和关联一个体系的行为的基本框架。为了理解热力学，拥有实验
的观点有必要，因为，如果我们不能对研究的体系或现象做出物理上正确的评价，那么热力学
的方法就无意义。我们应该要经常问问如下问题：怎样测量这一特殊的变量？怎样计算以及从
哪一类的数据计算一个特殊的函数。
由于热力学的实验基础，热力学处理的是宏观函数或大量的物质的函数，这与微观的函
数恰恰相反，微观函数涉及到的是组成物质的原子或分子。宏观函数要么可以直接测量，要么
可以从直接测量的函数计算得到，而不需要借助于某一具体的理论。相反，尽管（while）微观
函数最终是从实验测量得以确定，但是它们的真实性取决于用于它们计算时的特殊理论的有效
性。因此，热力学的权威性在于：它的结果与物质的理论无关，倍受尊敬，为大家大胆地接受。
除了与热力学结论一致的必然性以外，热力学有着广泛的应用性。因此，热力学形成了许
多学科中的工程师和科学家的教育中不可分割的部分。尽管如此，因为每门科学都只局限于
（focus on）关于热力学方面的较少应用，所以其全貌常被低估。实际上，在明显的（可观察
到）可再现的平衡态中存在的任何体系，都服从与热力学方法。除了流体、化学反应系统和处
于相平衡（化学工程师对这些十分感兴趣）之外，热力学也成功适用于有表面效应的系统、受压力的固体以及处于重力场、离心力场、磁场和电场的物质。
通过热力学，可以被确定用于定义和确定平衡的位能，并将之定量化。位能也可以确定一
个体系移动的方向以及体系达到的终态，但是不能提供有关到达终态所需要的时间的信息。因此，时间不是热力学的变量，速度的研究已超出了热力学的范畴，或者除了体系接近平衡的极限以外，速率的研究属于热力学的范畴。在这儿，速率的表达式应该在热力学上是连续的。
热力学定律建立于实验和观测基础之上的，这些实验和观测既不是最重要的，又不复杂。
同时，这些定律的本身是用相当普通语言加以描述的。然而，从这一明显的平淡的开始，发展成为一个很大的结构，这种结构对人类思想归纳力做出了贡献。这在想象力丰富、严肃认真的学生中成功地激发了敬畏（inspire awe），这使得Lewis 和Randall 将热力学视为科学的权威。因为除了技术上的成功和结构的严密性，这个比喻选择很恰当，我们可观察到美妙之处（和宏观体）。因此，毫无疑问，热力学的研究在学术上有价值的，智力上可以得到激发，同时，对一些人来说，是一种很好的经历。
3. 热力学定律
第一定律. 热力学第一定律是能量守恒的简单的一种描述。如图3-1 所示，稳态时离开一
个过程的所有能量的总和必须与所进入该过程的能量总和相等。工程师在设计和操作各种过程时绝对遵循质量和能量守恒定律。所不幸的是，就其本身而言，当试图评估过程的效率时，第化学工程与工艺专业英语第十一单元化工热力学
3
一定律引起混淆不清。人们将能量守恒视为一种重要的努力成果，但是事实上，使能量守恒不需要花任何努力——能量本身就是守恒的。
因为第一定律没有区分各种各样能量的形式，所以从第一定律所得到的结论是有限的。由
往复泵引入的轴功会以热量流向冷凝器的形式离开蒸馏塔，与在再沸器引入的热一样容易。在试图确定过程的效率时，一些工程师总掉入将各种形式的能量一起处理的陷阱。这种做法明显是不合理，因为各种能量形式有着不同的费用。
第二定律第二定律应用于热转变为功的循环，有多种不同的描述。至于这一点，一种更
加普通的描述是需要的：从一种形式的能量到另一种形式的能量的转换，总是导致质量上总量的损失。另一种描述为：所有系统都有接近平衡（无序）的趋势。这些表达方式指出了在表达第二定律时的困难之处。如果不定义另一个专门描述质量或无序的词语，第二定律的表达就不能令人满意。
这个专用名词为熵。这个状态函数对流体、物质或系统中的无序程度进行了定量化。绝对
零熵值定义绝对零度时纯净的、晶体固体的状态。每一个分子都由其他的以相当有序结构的相同的分子所包围。运动、随意、污染、不确定性，这一切都增加了混乱度，因此对熵做出了贡献。相反，不论是透明宝石，还是纯净化学产品，还是清洁的生活空间，还是新鲜的空气和水，（都是属于有序状态），有序是有价值的。有序需要付出很高的代价，只有通过做功才得以实现。我们很多工作都花费在家里、车间和环境中创造或恢复有序状态。环境中较高的熵值是较高的生产费用的具体化表现。
每一种生产过程的目的都是，利用将混合物分离为纯净物、减小我们知识的不确定性、或
是从原料创造（works of art）艺术品以减小熵值。总之，从将原料转变为产品的过程中，熵值
不断减小。然而，（inasmuch as）因为随着系统接近平衡，熵的增加是自发的趋势，所以减少熵值是艰难的工作（struggle）。
生产过程所需熵减的驱动力同时伴随着宇宙其余部分熵的剧增。一般说来，这种熵的增加
在同一工厂内不断持续下去，因此这种造成了产品熵的减小。反过来（whereas 而，却，其实，反过来），熵减存在于原料向产品的转化过程。燃料、电、空气以及水向燃烧产品、废水和无
用的热量的形式的转化可表示熵值的大大增加。
正象图3-1 中中间部分描述为第一定律一样，图中的底线部分描述了第二定律。离开一个
过程的所有的物流的熵值的总和，总是超过进入该过程的物流的熵值的总和。如果熵达到平衡，象质量和能量达到平衡一样，那么该过程是可逆的，即该过程也会反向移动。可逆过程只是在
理论上是可能的，需要动力学平衡维持连续存在，因此可逆过程是不可产生的。而且，如果不
化学工程与工艺专业英语第十一单元化工热力学
4
平衡（过程）倒过来，即如果有净熵的减少，那么所有的箭头也要反向，该过程被迫反向进行。实质上，是熵增驱使该过程：是同一种驱动力使水向下流，热流从热物质流向冷物质，使玻璃
打碎，金属腐蚀。简而言之，所有事物都同它们周围的环境接近平衡。
第一定律，需要能量守恒，所有形式能量变化有着相同的重要性。尽管所有过程都受第一
定律权威性的影响，但是该定律不能区分能量的质量，也不能解释为什么观察不到自发发生的
过程自发地使自身可逆。功可以全部转化为热而反向转换从来不会定量发生，这种反复验证过
的观测达成了这样的共识——热是一种低质量的能量。第二定律，深深扎根于热发动机效率的研究，能分辨能量的质量。通过这一定律，揭示了以前未认可的函数——熵的存在，可以看出，该函数确定了自发变化的方向。第二定律并没有（in no way）减小第一定律的权威性；相反，
第二定律拓展和加强了热力学的权限。
第三定律热力学第三定律规定了熵的绝对零值，描述如下：对于那些处在绝对零度的完
美晶体的变化来说，总的熵的变化为零。该定律使用绝对值来描述熵。
Unit 12 what do we mean by transport phenomena ?
Transport phenomena is the collective name given to the systematic and integrated study of three classical areas of engineering science : (i) energy or heat transport ,(ii) mass transport or diffusion ,and (iii) momentum transport or fluid dynamics . 传递现象是工程科学三个典型领域系统性和综合性研究的总称：能量或热量传递，质量传递或扩散，以及动量传递或流体力学。Of course , heat and mass transport occur frequently in fluids , and for this reason some engineering educators prefer to includes these processes in their treatment of fluid mechanics . 当然，热量和质量传递在流体中经常发生，正因如此一些工程教育家喜欢把这些过程包含在流体力学的范畴内。Since transport phenomena also includes heat conduction and diffusion in solids , however , the subject is actually of wider scope than fluid mechanics. 由于传递现象也包括固体中的热传导和扩散，因此，传递现象实际上比流体力学的领域更广。It is also distinguished from fluid mechanics in that the study of transport phenomena make use of the similarities between the equations used to describe the processes of heat,mass,and momentum transport. 传递现象的研究充分利用描述传热，传质，动量传递过程的方程间的相似性，这也区别于流体力学。These analogies,as they are usually called, can often be related to similarities in the physical mechanisms whereby the transport takes place. 这些类推(通常被这么叫)常常可以与传递现象发生的物理机制间的相似性关联起来。As a consequence,an understanding of one transport process can readily lead to an understanding of other processes. 因此，一个传递过程的理解能够容易促使其他过程的理解。Moreover,if the differential equations and boundary conditions are the same,a solution need be obtained for only one of the processes since by changing the nomenclature that solution can be used to obtain the solution for any other transport process. 而且，如果微分方程和边界条件是一样的，只需获得一个传递过程的解决方案即可，因为通过改变名称就可以用来获得其他任何传递过程的解决方案。
It must be emphasized , however, that while there are similarities between the transport processes, there are also important differences , especially between the transport of momentum (a vector ) and that of heat or mass (scalars ). 必须强调,虽然有相似之处,也有传递过程之间的差异,尤其重要的是运输动量(矢量)和热或质量(标量). Nevertheless , a systematic study of the similarities between the transport processes makes it easier to identify and understand the differences between them. 然而,系统地研究了相似性传递过程之间的相似性,使它更容易识别和理解它们之间的差别。
1．How We Approach the Subject 怎么研究传递过程？
In order to demonstrate the analogies between the transport processes , we will study each of the process in parallel-instead of studying momentum transport first , then energy transport , and finally mass transport. 为了找出传递过程间的相似性，我们将同时研究每一种传递过程——取代先研究动量传递，再传热，最后传质的方法。Besides promoting understanding , there is another pedagogical reason for not using the serial approach that is used in other textbooks : of the three processes, the concepts and equations involved in the study of momentum transport are the most difficult for the beginner to understand and to use . 除了促进理解之外，对于不使用在其他教科书里用到的顺序法还有另一个教学的原因：在三个过程中，包含在动量传递研究中的概念和方程对初学者来说是最难以理解并使用。Because it is impossible to cover heat and mass transport thoroughly without prior knowledge of momentum transport ,one is forced under the serial approach to take up the most difficult subject (momentum transport) first . 因为在不具有有关动量传递的知识前提下一个人不可能完全理解传热和传质，在顺序法的情况下他就被迫先研究最难的课程即动量传递。On the other hand ,if the subjects are studied in parallel , momentum transport becomes more understandable by reference to the familiar subject of heat transport. 另一方面，如果课程同时被研究，通过参照有关传热的熟悉课程动量传递就变得更好理解。Furthermore,the parallel treatment makes it possible to study the simpler the physical processes that are occurring rather than the mathematical procedures and representations. 而且，平行研究法可以先研究较为简单的概念，再深入到较难和较抽象的概念。我们可以先强调所发生的物理过程而不是数学性步骤和描述。For example ，we will study one-dimensional transport phenomena first because equations instead of partial requiring vector notation and we can often use ordinary differential equations instead of partial differential equations ,which are harder to solve . 例如，我们将先研究一
维传递现象，因为它在不要求矢量标注下就可以被解决，并且我们常常可以使用普通的微分方程代替难以解决的偏微分方程。This procedure is also justified by the fact that many of the practical problems of transport phenomena can be solved by one-dimensional models. 加上传递现象的许多实际问题可以通过一维模型解决的这样一个事实，这种处理做法也是合理的。
2.Why Should Engineers Study Transport Phenomena?为什么工程师要研究传递现象？
Since the discipline of transport phenomena deals with certain laws of nature , some people classify it as a branch of engineering . 因为传递现象这个学科牵扯到自然界定则，一些人就把它划分为工程的一个分支。For this reason the engineer , who is concerned with the economical design and operation of plants and equipment , quite properly should ask how transport phenomena will be of value in practice . 正因如此，对于那些关心工厂和设备设计和操作经济性的工程师而言，十分应该探知在实际中传递现象如何起到价值作用。There are two general types of answers to those questions . 对于那些问题有两种通用型答案。The first requires one to recognize that heat ,mass ,and momentum transport occur in many kinds of engineering , e.g., heat exchangers ,compressors ,nuclear and chemical reactors, humidifiers, air coolers ,driers , fractionaters , and absorbers. 第一种要求大家认识到传热，传质和动量传递发生在许多工程设备中，如热交换器，压缩机，核化反应器，增湿器，空气冷却器，干燥器，分离器和吸收器。These transport processes are also involved in the human body as well as in the complex processes whereby pollutants react and diffuse in the atmosphere. 这些传递过程也发生在人体内以及大气中污染物反应和扩散的一些复杂过程中。It is important that engineers have an understanding of the physical laws governing these transport processes if they are to understand what is taking place in engineering equipment and to make wise decisions with regard to its economical operation . 如果工程师要知道工程设备中正在发生什么并要做出能达到经济性操作的决策，对主导这些传递过程的物理定律有一个认识很重要。
The second answer is that engineers need to be able to use their understanding of natural laws to design process equipment in which these processes are occurring . 第二种答案是工程师需要能够运用自然定律的知识设计包含这些过程的工艺设备。To do so they must be able to predict rates of heat ,mass , or momentum transport . 要做到这点，他们必须能够预测传热，传质，或动量传递速率。For example, consider a simple heat exchanger , i.e., a pipe used to heat a fluid by maintaining its wall at a higher temperature than that of the fluid flowing through it . 例如，考虑一个简单的热交换器，也就是一根管道——通过维持壁温高于流经管道的流体温度来加热流体。The rate at which heat passes from the wall of the pipe to the fluid depends upon a parameter , etc. 热量从管壁传递到流体的速率取决于传热系数，传热系数反过来取决于管的大小，流体流速，流体性质等。Traditionally heat-transfer coefficients are obtained after expensive and time-consuming laboratory or pilot-plant measurements and are correlated through the use of dimensionless empirical equations. 传统上传热系数是在耗费和耗时的实验室或模范工厂的测量之后获得并且通过使用一维经验方程关联起来。Empirical equations are equations that fit the data over a certain range; they are not based upon theory and cannot be used accurately outside the range for which the data have heen taken . 经验方程是适合一定数据范围的方程，它们不是建立在理论基础上而且在应用数据的范围外不能被精确使用。
The less expensive and usually more reliable approach used in transport phenomena is to predict the heat-transfer coefficient from equations based on the laws of nature . 使用在传递现象中比较不耗费和通常较为可靠的方法是从以自然定律为基础的方程中预测传热系数。The predicted result would be obtained by a research engineer by solving some equations (often on a computer ). 预测的结果将由一个研究工程师通过解一些方程获得（常常在电脑上）A design engineer would then use the equation for the heat-transfer coefficient obtained by the research engineer . 设计工程师再使用由研究工程师获得的关于传热系数的方程。
Keep in mind that the job of designing the heat exchanger would be essentially the same no matter how the heat-transfer coefficients were originally obtained. 要记住无论传热系数是怎么得来的设计热交换器的工作将基本上是一样的。For this reason ,some courses in transport phenomena emphasize only the determination of the heat-transfer coefficient and leave the actual design procedure to a course in unit operations . 正因如此，传递现象的一些课程只强调传热系数的决定而把真正的设计步骤
留给单元操作中的一个课程。It is of co urce a “practical “matter to be able to obtain the parameters , i.e., the heat-transfer coefficients that are used in design , and for that reason a transport phenomena course can be considered an engineering course as well as one in science . 当然，能获得参数也就是设计中使用的传热系数是事实，并正因此，一个传递现象课程可被视为一个工程课程或一个科学课程。
In fact , there are some cases in which the design engineer might use the methods and equations of transport phenomena directly in the design of equipment . 实际上，在设备设计中有一些情况下设计工程师可能直接使用传递现象的方法和方程。An example would be a tubular reactor ,which might be illustrated as a pipe ,e.g., the heat exchanger described earlier, with a homogeneous chemical reaction occurring in the fluid within . 一种情况就是设计可以被称为管道的管式反应器，如，前面所提过的热交换器，在它里面的液相中发生着一个均相化学反应。The fluid enters with a certain concentration of reactant and leaves the tube with a decreased concentration of reactant and an increased concentration of product . 流体以一定浓度的反应物流进并以浓度降低的反应物和浓度增加的产物流出反应管。
If the reaction is exothermic , the reactor wall will usually be maintained at a low temperature in order to remove the heat generated by the chemical reaction . 如果反应是放热的，为了移除化学反应生成的热量反应器壁通常维持在一个低的温度。Therefore the temperature will decrease with radial position , i.e.,with the distance from the centerline of the pipe . 因此沿径向方向也就是说随离管道中心线距离的增大，温度降低。Then , since the reaction rate increases with temperature , it will be higher at the center ,where the temperature is high , than at the wall , where the temperature is low . 再者，因为反应速率随温度升高而增大，在温度高的中心处的反应速率高于温度低的管壁处的反应速率。Accordingly ,the products of the reaction will tend to accumulate at the centerline while the reactants accumulate near the wall of the reactor . 结果，反应产物将倾向于在中心线处积累而反应物在靠近管壁处积累。Hence , concentration as well as temperature will vary both with radial position and with length . 因此，沿径向和横向浓度和温度都将改变。To design the reactor we would need to know ,at any given length , the mean concentration of product . 为了设计反应器我们需要知道在任意给定的管长下产物的平均浓度。Since this mean concentration is obtained from the point values averaged over the cross section , we actually need to obtain the concentration at every point in the reactor , i.e., at every radial position and at every length . 由于这个平均浓度是将整个反应器内每个点的浓度平均起来得到的，实际上我们需要得到反应器内每个点的浓度，也就是说，在每个径向和横向位置。But to calculate the concentration at every point we need to know the reaction rate at every point , and to calculate the rate at every point we need to know both the temperature and the concentration at every point ! 但是为了计算每个点的浓度我们需要知道每个点处的反应速率，而为了计算每个点处的速率我们需要知道温度和浓度！Furthermore, to calculate the temperature we also need to know the rate and the velocity of the fluid at every point . 而且，为了计算温度我们也要知道每个点处的反应速率和速度。We will not go into the equations involved ,but obviously we have a complicated set of partial differential equations that must be solved by sophisticated procedures, usually on a computer. 我们将不得到所包含的方程，但显然有一组必须由精细繁琐的步骤解决的复杂偏微分方程（通常在电脑上）。It should be apparent that we could not handle such a problem by the empirical design procedures used in unit operations courses for a heat exchanger . 我们不能通过用于单元操作课程中关于热交换器的经验设计步骤来解决这样一个问题，应该是明显的。Instead the theory and mathematical procedures of transport phenomena are essential ,unless one wishes to go go the expense and take the time to build pilot plants of increasing size and measure the conersion in each . 然而传递现象的理论和数学步骤是必不可少的，除非一个人愿意花金钱和时间去建立规模不断扩大的模范工厂并测出每一个工厂的产率。Even then the final scale-up is precarious and uncertain.即便最后的扩大规模是靠不住和不确定的。
Of course ,not all problems today can be solved by the methods of transport phenomena. 当然，并非今天所有的问题都能通过传递现象的方法解决。However, with the development of the computer ,more and more problems are being solved by these methods . 然而，随着电脑科技的发展，越来越多的问题通过这些方法正被解决。If engineering students are to have an education that is not become obsolete , they must be prepared, through an understanding of the methods of transport phenomena , to make use of the computations that will be made in the future . 如果工程学学生要得到一个不过时的教育，他们必须通过理解
传递现象的方法准备好去充分利用将在未来形成的计算机计算。Because of its great potential as well as its current usefulness , a course in transport phenomena may ultimately prove to be the most practical and useful course on a student’s undergraduate career. 由于其极大的潜能及当前的实用性，在一个大学生的在校学习生涯中，传递现象这门课程或许最终证明是最实用和有用的课程。
Unit 13 Unit Operations in Chemical Engineering
化学工程中的单元操作
化学工程由不同顺序的步骤组成，这些步骤的原理与被操作的物
料以及该特殊体系的其他特征无关。在设计一个过程中，如果（研究）
步骤得到认可，那么所用每一步骤可以分别进行研究。有些步骤为化
学反应，而其他步骤为物理变化。化学工程的可变通性（versatility）
源于将一复杂过程的分解为单个的物理步骤（叫做单元操作）和化学
反应的实践。化学工程中单元操作的概念基于这种哲学观点：各种不
同顺序的步骤可以减少为简单的操作或反应。不管所处理的物料如何，
这些简单的操作或反应基本原理（fundamentals）是相同的。这一原理，
在美国化学工业发展期间先驱者来说是明显的，首先由A.D.Lttle 于
1915 年明确提出：
任何化学过程，不管所进行的规模如何，均可分解为（be resolved
into）一系列的相同的单元操作，如：粉碎、混合、加热、烘烤、吸
收、压缩、沉淀、结晶、过滤、溶解、电解等等。这些基本单元操作
（的数目）为数不多，任何特殊的过程中包含其中的几种。化学工程
的复杂性来自于条件（温度、压力等等）的多样性，在这些条件下，
单元操作以不同的过程进行，同时其复杂性来自于限制条件，如由反
应物质的物化特征所规定的结构材料和设备的设计。
最初列出的单元操作，引用的是上述的十二种操作，不是所有的
操作都可视为单元操作。从那时起，确定了其他单元操作，过去确定
的速度适中，但是近来速度加快。流体流动、传热、蒸馏、润湿、气
体吸收、沉降、分粒、搅拌以及离心得到了认可。近年来，对新技术
的不断理解以及古老但很少使用的分离技术的采用，引起了分离、处
理操作或生产过程步骤上的数量不断增加，在多种操作中，这些操作
步骤在使用时不要大的改变。这就是“单元操作”这个术语的基础，此基础为我们提供了一系列的技术。
1.单元操作的分类
（1）流体流动流体流动所涉及到的是确定任何流体的从一位
置到另一位置的流动或输送的原理。
（2）传热该单元操作涉及到（deal with）原理为：支配热量
和能量从一位置到另一位置的积累和传递。
（3）蒸发这是传热中的一种特例，涉及到的是在溶液中挥发
性溶剂从不挥发性的溶质（如盐或其他任何物质）的挥发。
（4）干燥在该操作中，挥发性的液体（通常是水）从固体物
质中除去。
（5）蒸馏蒸馏是这样一个操作：因为液体混合物的蒸汽压强
的差别，利用沸腾可将其中的各组分加以分离。
（6）吸收在该操作中，一种气流经过一种液体处理后，其中
一种组分得以除去。
（7）膜分离该操作涉及到液体或气体中的一种溶质通过半
透膜向另一种流中的扩散。
（8）液-液萃取在该操作中，（液体）溶液中的一种溶质通过
与该溶液相对不互溶的另一种液体溶剂相接触而加以分离。
（9）液-固浸取在该操作所涉及的是，用一种液体处理一种
细小可分固体，该液体能溶解这种固体，从而除去该固体中所含的溶
质。
（10）结晶结晶涉及到的是，通过沉降方法将溶液中的溶质
（如一种盐）从该溶液中加以分离。
（11）机械物理分离这些分离方法包括，利用物理方法分离固
体、液体、或气体。这些物理方法，如过滤、沉降、粒分，通常归为
分离单元操作。
许多单元操作有着相同的基本原理、基本原则或机理。例如，扩
散机理或质量传递发生于干燥、吸收、蒸馏和结晶中，传热存在于干燥、蒸馏、蒸发等等。
2. 基本概念
因为单元操作是工程学的一个分支，所以它们同时建立在科学研
究和实验的基础之上。在设计那些能够制造、能组合、能操作、能维
修的设备时，必须要将理论和实践结合起来。下面四个概念是基本的
（basic），形成了所有操作的计算的基础。
物料衡算
如果物质既没有被创造又没有被消灭，除了在操作中物质停留和
积累以外，那么进入某一操作的所有物料的总质量与离开该操作的所
有物料的总质量相等。应用该原理，可以计算出化学反应的收率或工
程操作的得率。
在连续操作中，操作中通常没有物料的积累，物料平衡简单地由
所有的进入的物料和所有的离开的物料组成，这种方式与会计所用方
法相同。结果必须要达到平衡。
只要（as long as）该反应是化学反应，而且不消灭或创造原子，
那么将原子作为物料平衡的基础是正确的，而且常常非常方便。可以
整个工厂或某一单元的任何一部分进行物料衡算，这取决于所研究的
问题。
能量恒算
相似地，要确定操作一操作所需的能量或维持所需的操作条件时，
可以对任何工厂或单元操作进行能量衡算。该原理与物料衡算同样重
要，使用方式相同。重要的是记住，尽管能量可能会转换为另一种等
量形式，但是要把各种形式的所有的能量包括在内。
理想接触（平衡级模型）
无论（whenever）所处理的物料在具体条件（如温度、压强、化
学组成或电势条件）下接触时间长短如何，这些物料都有接近一定的
平衡条件的趋势，该平衡由具体的条件确定。在多数情况下，达到平
衡条件的速率如此之快或所需时间足够长，以致每一次接触都达到了
平衡条件。这样的接触可视为一种平衡或一种平衡接触。理想接触数
目的计算是理解这些单元操作时所需的重要的步骤，这些单元操作涉
及到物料从一相到另一相的传递，如浸取、萃取、吸收和溶解。
操作速率（传递速率模型）
在大多数操作中，要么是因为时间不够，要么是因为不需要平衡，
因此达不到平衡，只要一达到平衡，就不会发生进一步变化，该过程
就会停止，但是工程师们必须要使该过程继续进行。由于这种原因，
速率操作，例如能量传递速率、质量传递速率以及化学反应速率，是
极其重要而有趣的。在所有的情况中，速率和方向决定于位能的差异
或驱动力。速率通常可表示为，与除以阻力的压降成正比。这种原理
在电能中应用，与用于稳定或直流电流的欧姆定律相似。
用这种简单的概念解决传热或传质中的速率问题时，主要的困难
是对阻力的估计，阻力一般是通过不同条件下许多传递速率的确定式
（determination）的经验关联式加以计算。
速率直接地决定于压降，间接地决定于阻力的这种基本概念，可
以运用到任一速率操作，尽管对于特殊情况的速率可以不同的方式用特殊的系数来表达。
Excel in Your Engineering
When I reflect on my 20-plus years of experience as a chemical engineer, I realize how wonderful my profession is. As engineers, we provide the essential link between technology and humanity. Our job is to make the world better for its human inhabitants while protecting the environment. And we fulfill our mission amongst the demands and guidelines of the business world.
But sometimes we get so bogged down in the everyday aspects of our jobs that we lose sight of the big picture. We forget to appreciate engineering—though it is challenging, creative, interesting, significant, and even fun.
For example, there’s nothing like getting engrossed in a tough technical problem and coming up with a neat solution. Do you find yourself hurrying to the office because you look forward to working? Do you ever wake up in the middle of the night thinking about a problem and lie there working out the details of a brilliant solution? Do you get up to write notes so you won’t forg et your breakthrough in the morning?
Engineering can be that wonderful. And being involved in your work doesn’t mean you’re a nut or a workaholic. We should like what we do: Enjoying something and doing it well is a “chicken-and-egg” situation. We tend to like activities we perform well, and to be good at things we enjoy. So here’s some advice for both enjoy ing and improving your engineering work.
1.Enhance technical skills
Engineering provides many opportunities to develop existing skills and to learn new ones. In fact, we have to keep learning or we atrophy--that’s the nature of any profession. The ability to grow is one reward of a good job. As your interests and involvements change, and as technology changes, you need to keep learning.
2.Hone interpersonal skills
Not all the development opportunities relate to technical matters. Successful engineering practice is strongly dependent on interpersonal and communications skills. It’s important to learn about people, motivation, organizational behavior, written a nd oral
communication and visual aids. With these skills as with any others, practice makes perfect (or at least very proficient).
In addition, remember that we are also “business people” and, as such, should keep up on trends in the business world, particularly in our industry. These communications skills can help develop relations both within and outside the company.
Activities outside of the workplace can be good opportunities for enhancing nontechnical skills. They can help you improve interpersonal, leadership and communication capabilities.
For example, it’s easy to get into leadership positions in volun teer organizations. All you have to do is attend some meetings and show that you’re willing to help out, and soon you’ll move right into whatever you want to do.
3.Do the whole job
You’re probably familiar with the concept of “completed staff work” (CSW). A ccording to this concept, a subordinate presents his or her boss with solutions, or at least options, rather than problems. The reasoning is that the person closes to the problem is better prepared than anyone—even the boss—to make a decision and to implement it. Decision are best made at the lowest practical level.
Before passing your work on to the boss, try to make the work as complete as you can. That means not only writing the report, but also the cover letter and any transmittal notes it will need to flow smoothly through channels. Think through any political ramifications and make appropriate contacts to preclude problems. Anticipate questions and prepare for them. If your boss looks good, you look good.
By maximizing the quality and quantity of your work, you maximize your value to your employer. Learn to do many things well. Be the engineer who can write a project proposal, plan and perform experiments, design equipment, analyze data, develop a mathematical model, write and present results, and bring in the next job. If you do it yourself—or lead others in doing it—or you will be indispensable.
4.see the big picture
Many engineers with little experience view their job too narrowly. They’re content to just do what they’re asked. They may be creative in carrying out designated tasks, and they may see some minor extensions of it, but they don’t explore widely enough.
But the “big picture” is not just the concern of higher-level people. Everything that happens in the company affects all of its employees. In turn, each employee can contribute to the well being of the company.
You can get involved in long-range planning, business development, and diversification into new products or services. The people who are already involved in these matters will welcome your help. Although you might start out with a small role, you will soon be contributing more and more. Such efforts often begin by demanding a little more of your personal time, but are later sanctioned by your supervisors as you prove your capability.
5.Be a leader
There’s always a need for leadership of technical activities, and many engineers are suited to this. Leaders aren’t born; leadership skills are developed.
Leadership is different from management. For example, consider a large group of people in a jungle; their task is to cut a path through the underbrush. Managers recruit the workers, teach them how to use a machete, provide them with appropriate clothing, arrange their transportation to the job site and ensure that they are fed.
But the leader is the one at the front of the group, showing them where to cut the path. Pr perhaps the leader tells the group that this is the wrong jungle and they need to go elsewhere.
Managers take charge f administrative, executive and business matters. They supervis e employees’ work to make sure that operations are flowing smoothly. Leaders, on the other hand, are those who break ground, bring in new technologies, and point the way toward innovation.
You don’t have to have any assigned management responsibility to be a leader. People respond to leaders—with or without prestigious titles.
As a matter of fact, you may be able to develop true leadership skills better if you don’t have administrative responsibiliti es. When you don’t have jurisdictional authority over peop le, you find other ways to influence them. Instead of ordering people to do
things, you make them want to do them—and that is the best way.
1.Be a mentor
As we gain experience, we can help younger engineers develop their potential. People pick up a lot of their attitudes toward work, approaches to problems, and working methods from their senior colleagues. If you are a senior engineer, your impact on new employees is particularly strong and important.
New engineer should be able to take a sufficiently broad view of their jobs and not limits themselves. It is rewarding to accomplish work through others, to see them develop into stronger engineers and move into positions of more responsibility.
Sometimes part of your success as an engineer may be hiring or training someone who goes on to do things you can do yourself. You can help a promising engineer with capabilities beyond your own. And if you have a hand in developing someone who goes on to a really high position in your company, be proud of your accomplishment.
2.Beware of diversions
A multifaceted profession, engineering involves other disciplines. But think about your chosen path before becoming involved in a peripheral area.
For example, many engineers become enamored with computers. Today is personal computers can certainly enhance out productivity. Remember, however, that a computer is a tool just like a telephone or a calculator. Do not let yourself value the means over the end. If you are working on computer tasks that support personnel can do more efficiently, you are probably not employing your time well.
Some engineers are so fascinated to computers that they have in reality shifted from being engineers to being computer scientists. There’s certainly merit in doing what you enjoy, but issue a caution. R emember that you had good reasons for going into engineering in the first place, and if you drift into another area, you may later find it difficult to return to your engineering duties.
Management is another popular diversion. For some engineers, going into management is a positive move. Management is challenging and rewarding, and many engineers are well suited to it. In addition, having an engineer-turned-manager is helpful to the other engineers. Moving in and out of management position, especially in the lower levels of management, can actually be good for an engineer’s career.
However, the longer you stay in management, the more you run the risk of no longer being able to return to engineering. Most engineers who move into lower-level management positions are wise to regard them as a temporary diversion from their true profession.
3.Keep fit
Good health is essential to doing a good job. When you’re fit, you have more energy and feel better generally. Thus you can put more onto your work, a well as into there aspects of your life. Because most engineers have predominantly sedentary jobs, it is important to eat carefully and get enough exercise.
4.Enjoy your profession
As professional engineers, we need to keep developing and broadening our skills. We need to expand the scope of our work and reach the full potential we have, to the benefit of both ourselves and our employer. For most engineers, the best job security is being able to do high-quality engineering work, which is always in great demand. Finally, we should relish the varied challenges and excitement that constitute engineering at its best.
当我反映，我作为一名化学工程师的经验加上20年，我知道我的职业是多么美妙。作为工程师，我们提供的技术和人性之间必不可少的环节。我们的工作是让世界更好的人类居民的同时保护环境。和我们履行我们的使命，其中包括商业界的需求和指引。
但有时我们得到所以深陷在日常工作方面，我们失去了对大局的视线。我们忘记了欣赏工程，虽然它是具有挑战性，创造性的，有趣的，显着，更有趣。
例如，有没有像醉心于一个棘手的技术问题和今后一个整洁的解决方案。你觉得自己赶往办公室，因为你期待吗？你曾经唤醒有关问题的晚上思考的中间，躺在那里工作了一个辉煌的解决方案的细节？你起床写笔记，这样你就不会忘记你在早
晨的突破？
工程可以是那么美妙。和参与，在你的工作并不意味着你是一个螺母或一个工作狂。我们要我们做什么：享受的东西，这样做是一个“鸡和蛋”的局面。我们往往喜欢我们做得好的活动，是我们享受的东西好。因此，这里是一些享受和改善工程的意见。
1。加强技术技能
工程提供了许多机遇，发展现有的技能和学习新的。事实上，我们必须不断学习，否则我们萎缩- 这是任何职业的性质。能力的增长是一个良好的工作报酬。作为您的利益，牵涉变化，随着技术的变化，你需要不断地学习。
2。磨练人际交往能力
并非所有的发展机遇，涉及的技术事宜。成功的工程实践是强烈依赖的人际关系和沟通技巧。重要的是要了解人，激励，组织行为学，书面和口头沟通和视觉教具。有了这些技能与任何其他人一样，熟能生巧（或至少是非常精通）。
此外，请记住，我们也“商务人士”，这样的趋势，应保持在商业世界，特别是在我们这个行业。这些沟通技巧，可以帮助开发公司内外的关系。
工作场所以外的活动，可以加强非技术性技能的好机会。他们可以帮助你改善人际关系，领导能力和沟通能力。
例如，可以很容易地进入志愿者组织的领导职务。所有您需要做的是参加一些会议，并表明你愿意帮忙，很快你就会移动到任何你想要做的权利。
3。做整个工作
你可能熟悉的“完成工作人员的工作”（妇）的概念。根据这一概念，下属提出的解决方案与他或她的上司，或者至少选项，而不是问题。推理是人关闭问题更好的准备比任何人，甚至老板作出决定，并实现它。决定是最好的，在实际的最低水平。老板通过你的工作之前，尽量让你可以完成的工作。这意味着不仅写报告，也将需要顺利通过渠道流入的求职信和任何传递票据。认为通过任何政治后果，并作出适当的接触，以排除问题。预见问题，并为他们准备。如果你的老板看起来不错，你看起来不错。
你通过你的工作的质量和数量的最大化，最大限度地提高您的价值，你的雇主。学会做很多事情。是谁可以写一个项目建议书，计划和执行实验，设计，设备，数据分析，开发了一个数学模型，编写和目前的结果，并在今后的工作带来的工程师。如果你这样做自己，或牵头人在做，或者你将是必不可少的。
4.see的大图片
经验少的许多工程师查看他们的工作过于狭窄。他们的内容，只是做他们要求。他们可能是创造性的开展指定的任务，他们可能会看到它的一些轻微的扩展，但他们没有足够广泛探讨。
但“大图片”不仅是更高层次的人的关注。公司发生的一切会影响它的所有员工。反过来，每个员工都可以贡献以及公司。您可以涉足中长程规划，业务发展，并进入新的产品或服务的多样化。那些已经在这些事项涉及的人会欢迎你的帮助。虽然你可能会开始了一个小角色，你会很快作出贡献越来越。这种努力往往首先要求你个人的时间多一点，但后来被上司认可你证明你的能力。
5.Be一个领导者
总是有一个技术活动的领导的需要，许多工程师都适合。领袖不是天生领导技能开发。
领导，是从不同的管理。例如，考虑在丛林中的一大群人，他们的任务是穿过草丛路径。经理招募的工人，教他们如何使用砍刀，为他们提供合适的衣服，安排他们到工地的运输，并确保他们厌倦。
但是，领导者是在一个组的前面，他们削减路径。公关也许领导告诉组，这是错误的丛林，他们需要到别处去。
经理采取行政，行政和业务事项相F。他们监督员工的工作，以确保操作顺畅。领导，另一方面，是那些破土动工，引进新技术，并指出走向创新之路。
你不必有任何分配的管理责任，成为一个领导者。回应人民的领导人或不著名的冠军。
事实上，您可能能够开发出真正的领导能力，更好，如果你不具备行政责任。当你没有过来人的司法管辖权限，你找到其他方式来影响他们。订购人做的事情，而是你做他们想要做的他们，那是最好的方式。
1。成为导师
当我们获得的经验，我们可以帮助年轻的工程师开发他们的潜力。人们拿起了很多他们对工作的态度，方法问题和工作方法，从他们的高级同事。如果你是一名高级工程师，您对新员工的影响是特别强的和重要的。
现代大学英语精读翻译 Revised by Hanlin on 10 January 2021
第三课 T1. Today we are in the throes of a worldwide reformation of cultures, a tectonic shift of habits and dreams called, in the curious vocabulary of social scientists, “globalization”. (Para.1)今天我们正经历着一种世界范围文化剧变的阵痛,一种习俗与追求的结构性变化,用社会科学家奇特的词汇来称呼这种变化,就叫“全球化”. T2. Whatever their backgrounds or agendas, these critics are convinced that Western—often equated with American—influences will flatten every cultural crease, producing, as one observer terms it, one big “McWorld”. (Para.4) 不管他们的背景和纲领如何,这些对全球化持反对态度的人深信西方的影响—往往等同于美国的影响—会把所有文化上的差异一一压平,就像一位观察家所说的,最终产生一个麦当劳世界,一个充斥美国货和体现美国价值观的世界. T3. But I also discovered that cultures are as resourceful, resilient, and unpredictable as the people who compose them. (Para.8) 不过我也发现文化就如同构成文化的民族一样,善于随机应变,富有弹性而且不可预测.
UNIT 2-1 一场关于男人是否比女人勇敢的激烈的讨论以一个意外的方式。晚宴我最初听到这个故事是在印度，那儿的人们今天讲起它来仍好像实有其事似的——尽管任何一位博物学家都知道这不可能是真的。后来有人告诉我，在第一次世界大战之后不久就出现在一本杂志上。但登在杂志上的那篇故事, 以及写那篇故事的人，我却一直未能找到。故事发生在印度。某殖民官员和他的夫人举行盛行的晚宴。跟他们一起就座的客人有——军官和他人的夫人，另外还有一位来访的美国博物学家——筵席设在他们家宽敞的餐室里，室内大理石地板上没有铺地毯；屋顶明椽裸露；宽大的玻璃门外便是阳台。席间，一位年轻的女士同一位少校展开了热烈的讨论。年轻的女士认为，妇女已经有所进步，不再像过去那样一见到老鼠就吓得跳到椅子上；少校则不以为然。“女人一遇到危急情况，”少校说，反应便是尖叫。而男人虽然也可能想叫，但比起女人来，自制力却略胜一筹。这多出来的一点自制力正是真正起作用的东西。”那个美国人没有参加这场争论，他只是注视着在座的其他客人。在他这样观察时，他发现女主人的脸上显出一种奇异的表情。她两眼盯着正前方，脸部肌肉在微微抽搐。她向站在座椅后面的印度男仆做了个手势，对他耳语了几句。男仆两眼睁得大大的，迅速地离开了餐室。在座的客人中，除了那位美国人以外论证也没有注意到这一幕，也没有看到那个男仆把一碗牛奶放在紧靠门边的阳台上。那个美国人突然醒悟过来。在印度，碗中的牛奶只有一个意思——引蛇的诱饵。他意识到餐室里一定有条眼镜蛇。他意识到餐室里一定有条眼镜蛇。他抬头看了看屋顶上的椽子——那是最可能有蛇藏身的地方——但那上面空荡荡的。室内的三个角落里也是空的，而在第四个角落里，仆人们正在等着下一道菜。这样，剩下的就只有一个地方了餐桌下面。他首先想到的是往后一跳，并向其他人发警告。但他知道这样会引起骚乱，致使眼镜索受惊咬人。于是他很快讲了一通话，其语气非常威严，竟使所有的人安静了下来。我想了解一下在座的诸位到底有多大的克制能力，我数三百下——也就五分钟——你们谁都不许动一动。动者将罚款五十卢比。准备好！”在他数数的过程中，那2 0 个人像一尊尊石雕一样端坐在那儿。当他数到“……280……”时，突然从眼然处看到那条眼镜蛇钻了出来，向那碗牛奶爬去。在他跳起来把通往阳台的门全都砰砰地牢牢关上时，室内响起了一片尖叫声。“你刚才说得很对，少校！”男主人大声说。一个男子刚刚为我们显示了从容不迫、镇定自若的范例。”“且慢”，那位美国人一边说着一边转向女主人。温兹太太，你怎么知道那条眼镜蛇是在屋子里呢？”女主人的脸上闪现出一丝淡淡的微笑，回答说：“因为它当时正从我的脚背上爬过去。” UNIT2 杰斐逊很久以前就死了，但是我们仍然对他的一些思想很感兴趣,杰斐逊的箴言, 布鲁斯.布利文、托马斯.杰斐逊美国第三任总统，也许不像乔治.华盛顿和亚伯拉罕.林肯那样著名，但大多数人至少记得有关他的一件事实：《独立宣言》是他起草的。虽然杰斐逊生活在二百多年以前，但我们今天仍可以从他身上学到很多东西。他的许多思想对当代青年特别有意义。下面就是他讲过和写到过的一些观点：自己去看。杰斐逊认为，一个自由的人除了从书本中获取知识外，还可以从许多别的来源获得知识；亲自做调查是很重要的。当他还年轻的时候，他就被任命为一个委员会的成员，去调查詹姆斯河南部支流的水深是否可以通行大型船只。委员会的其他成员都坐在州议会大厦内，研究有关这一问题的文件，而杰斐逊却跳进一只独木舟去做现场观测。你可以向任何人学习。按出身及其所受的教育，杰斐逊均属于最高的社会阶层。然而很少跟出身卑贱的人说话的年代，在那个贵人们除了发号施令以外。杰斐逊却想尽办法跟园丁、仆人和侍者交谈。有一次杰斐逊曾这样对法国贵族拉斐特说：你必须像我那样到平民百性的家里去，看看他们的烧饭锅，吃吃他们的面包。只要你肯这样做，你就会发现老百姓为什么会不满意，你就会理解正在威胁着法国的革命。”自已作判断。未经过认真的思考，杰斐逊绝不接受别人的意见。“不要相信它或拒绝它。
Book 4-Unit 5 Text A The Telephone Anwar F. Accawi 1.When I was growing up in Magdaluna, a small Lebanese village in the terraced, rocky mountains east of Sidon, time didn't mean much to anybody, except maybe to those who were dying. In those days, there was no real need for a calendar or a watch to keep track of the hours, days, months, and years. We knew what to do and when to do it, just as the Iraqi geese knew when to fly north, driven by the hot wind that blew in from the desert. The only timepiece we had need of then was the sun. It rose and set, and the seasons rolled by and we sowed seed and harvested and ate and played and married our cousins and had babies who got whooping cough and chickenpox—and those children who survived grew up and married their cousins and had babies who got whooping cough and chickenpox. We lived and loved and toiled and died without ever needing to know what year it was, or even the time of day. 2.It wasn't that we had no system for keeping track of time and of the important events in our lives. But ours was a natural or, rather, a divine—calendar, because it was framed by acts of God: earthquakes and droughts and floods and locusts and pestilences. Simple as our calendar was, it worked just fine for us. 3.Take, for example, the birth date of Teta Im Khalil, the oldest woman in Magdaluna and all the surrounding villages. When I asked Grandma, "How old is Teta Im Khalil" 4.Grandma had to think for a moment; then she said, "I've been told that Teta was born shortly after the big snow that caused the roof on the mayor's house to cave in."
Lesson 1 力学的基本概念 1、词汇： statics [st?tiks] 静力学；dynamics动力学；constraint约束；magnetic [m?ɡ＇netik]有磁性的；external [eks＇t?:nl] 外面的, 外部的；meshing啮合；follower从动件；magnitude [＇m?ɡnitju:d] 大小；intensity强度，应力；non-coincident [k?u＇insid?nt]不重合；parallel [＇p?r?lel]平行；intuitive 直观的；substance物质；proportional [pr?＇p?:??n?l]比例的；resist抵抗，对抗；celestial [si＇lestj?l]天空的；product乘积；particle质点；elastic [i＇l?stik]弹性；deformed变形的；strain拉力；uniform全都相同的；velocity[vi＇l?siti]速度；scalar[＇skeil?]标量；vector[＇vekt?]矢量；displacement代替；momentum [m?u＇ment?m]动量； 2、词组 make up of由……组成；if not要不，不然；even through即使，纵然； Lesson 2 力和力的作用效果 1、词汇： machine 机器；mechanism机构；movable活动的；given 规定的，给定的，已知的；perform执行；application 施用；produce引起，导致；stress压力；applied施加的；individual单独的；muscular [＇m?skjul?]]力臂；gravity[ɡr?vti]重力；stretch伸展，拉紧，延伸；tensile[tensail]拉力；tension张力，拉力；squeeze挤；compressive 有压力的，压缩的；torsional扭转的；torque转矩；twist扭，转动；molecule [m likju:l]分子的；slide滑动; 滑行；slip滑，溜；one another 互相；shear剪切；independently独立地，自立地；beam梁；compress压；revolve (使)旋转；exert [iɡ＇z?:t]用力，尽力，运用，发挥，施加；principle原则, 原理，准则，规范；spin使…旋转；screw螺丝钉；thread螺纹； 2、词组 a number of 许多；deal with 涉及，处理；result from由什么引起；prevent from阻止，防止；tends to 朝某个方向；in combination结合；fly apart飞散； 3、译文： 任何机器或机构的研究表明每一种机构都是由许多可动的零件组成。这些零件从规定的运动转变到期望的运动。另一方面，这些机器完成工作。当由施力引起的运动时，机器就开始工作了。所以，力和机器的研究涉及在一个物体上的力和力的作用效果。 力是推力或者拉力。力的作用效果要么是改变物体的形状或者运动，要么阻止其他的力发生改变。每一种
我们像在暖房里种花那样养孩子是错误的。我们必须让他们接触各种社会问题，因为不久他们就将作为公民来应对这些问题。 It was wrong to raise our children the way we grow flowers in the greenhouse. We must expose them to all social problems because very soon they will be dealing with them as responsible citizens. 随着时间的推移，我们不可避免地会越来越多地卷入国际事务。而冲突必然会发生，因为国家之间总有不同的观点和利益。 As time goes on we are inevitably going to get more and more involved in international affairs. And conflicts are sure to occur because there always exists different views and interests among nations 我们为我们的成就而骄傲，我们有理由感到骄傲。但是我们永远不能变得狂妄，不然我们就会失去我们的朋友。 We are proud of our accomplishments, and we have reason to be. But we must never become arrogant. Otherwise we will lose our friends. 信息现在唾手可得。一个普通的电脑就能储存一个普通图书馆的信息。 Information is now easily available. An average computer can store the information of a small library. 那家建筑公司没有资格操作这个项目。他们没有任何法律文件能证明他们具备必要的专门技术。我们必须找一个专门建造歌剧院的公司。 That construction company is not qualified to handle the project. They do not have any legal document to certify that they have the necessary expertise. We must find a company that specializes in building theatres. 这些智囊团不作决策。他们力图提出一些对决策者十分有用的新主意和深刻的分析。These think tanks do not make decisions. They are out to generate new ideas and penetrating analyses that will be extremely useful for decision makers. 国内生产总值不是一切。如果人民的生活质量没有真正改善的话，我们国家就不能说已经现代化了。 The growth of GDP is not everything. Our country cannot be said to have been modernized unless the quality of our people?s lives is really improved. 虽然那时候我们在很多方面都很困难，但作为孩子我们仍然幸福，因为有干净的空气、水；江河湖泊里有很多鱼、螃蟹，黄鳝；田野里有花，有树，有鸟。 Poor as we were in many ways at that time, we were still quite happy as children, for there was clean air, clean water, a lot of fish, crabs and eels in the rivers, lakes and ponds; and a lot of flowers, trees and birds in the fields.
Unit1 The Dinner Party 关于男人是否比女人更勇敢的一场激烈争论以一种颇为出人意料的方式解决了 The dinner party 晚宴 1. I first heard this tale in India, where is told as if true—though any naturalist would know it couldn’t be. Later someone told me that the story appeared in a magazine shortly before the First World War. That magazine story, and the person who wrote it, I have never been able to track down. 我最初听到这个故事是在印度，那儿的人们今天讲起它来仍好像确有其事似的——尽管任何一位博物学家都知道这不可能是真的。后来有人告诉我，在第一次世界大战之前不久，一家杂志曾刊登过这个故事。但登在杂志上的那篇故事以及写那篇故事的人，我却一直未能找到。 2.The country is India.A colonial official and his wife are giving a large dinner party. They are seated with their guests—officers and their wives, and a visiting American naturalist—in their spacious dining room, which has a bare marble floor, open rafters and wide glass doors opening onto a veranda. 故事发生在印度。某殖民地官员和他的夫人正举行盛大的晚宴。筵席设在他们家宽敞的餐室里，室内大理石地板上没有铺地毯；屋顶明椽裸露；宽大的玻璃门外便是走廊。跟他们一起就坐的客人有军官和他们的夫人，另外还有一位来访的美国博物学家。 3. A spirited discussion springs up between a young girl who says that women have outgrown the jumping-on-a-chair-at-the-sight-of-a-mouse era and a major who says that they haven't. 席间，一位年轻的女士同一位少校展开了热烈的讨论。年轻的女士认为，妇女已经有所进步，不再像过去那样一见到老鼠就吓得跳到椅子上；少校则不以为然。 4. "A woman's reaction in any crisis, "the major says, "is to scream. And while a man may feel like it, he has that ounce more of control than a woman has. And that last ounce is what really counts." 他说：“一遇到危急情况，女人的反应便是尖叫。而男人虽然也可能想叫，但比起女人来，自制力却略胜一筹。这多出来的一点自制力正是真正起作用的东西。” 5. The American does not join in the argument but watches the other guests. As he looks, he sees a strange expression come over the face of the hostess. She is straight ahead, her muscles contracting slightly. She motions to the native boy standing behind her chair and whispers something to him. The boy's eyes widen：he quickly leaves the room. 那个美国人没有参加这场争论，他只是注视着在座的其他客人。在他这样观察时，他发现女主人的脸上显出一种奇异的表情。她两眼盯着正前方，脸部肌肉在微微抽搐。她向站在座椅后面的印度男仆做了个手势，对他耳语了几句。男仆两眼睁得大大的，迅速地离开了餐室。 6. Of the guests, none except the American notices this or sees the boy place a bowl of milk on the veranda just outside the open doors. 在座的客人中除了那位美国人以外谁也没注意到这一幕，也没有看到那个男仆把一碗牛奶放在紧靠门边的走廊上。 7. The American comes to with a start. In India, milk in a bowl means only one thing—bait for a snake. He realizes there must be a cobra in the room. He looks up at the rafters—the likeliest place—but they are bare. Three corners of the room are empty, and in the fourth the servants are
Unit1 Another School Year — What For Let me tell you one of the earliest disasters in my career as a teacher. It was January of 1940 and I was fresh out of graduate school starting my first semester at the University of Kansas City. Part of the student body was a beanpole with hair on top who came into my class, sat down, folded his arms, and looked at me as if to say "All right, teach me something." Two weeks later we started Hamlet. Three weeks later he came into my office with his hands on his hips. "Look," he said, "I came here to be a pharmacist. Why do I have to read this stuff" And not having a book of his own to point to, he pointed to mine which was lying on the desk. New as I was to the faculty, I could have told this specimen a number of things. I could have pointed out that he had enrolled, not in a drugstore-mechanics school, but in a college and that at the end of his course meant to reach for a scroll that read Bachelor of Science. It would not read: Qualified Pill-Grinding Technician. It would certify that he had specialized in pharmacy, but it would further certify that he had been exposed to some of the ideas mankind has generated within its history. That is to say, he had not entered a technical training school but a university and in universities students enroll for both training and education.
2、应力和应变 在任何工程结构中独立的部件或构件将承受来自于部件的使用状况或工作的外部环境的外力作用。如果组件就处于平衡状态,由此而来的各种外力将会为零,但尽管如此,它们共同作用部件的载荷易于使部件变形同时在材料里面产生相应的内力。 有很多不同负载可以应用于构件的方式。负荷根据相应时间的不同可分为: (a)静态负荷是一种在相对较短的时间内逐步达到平衡的应用载荷。 (b)持续负载是一种在很长一段时间为一个常数的载荷, 例如结构的重量。这种类型的载荷以相同的方式作为一个静态负荷; 然而,对一些材料与温度和压力的条件下,短时间的载荷和长时间的载荷抵抗失效的能力可能是不同的。 (c)冲击载荷是一种快速载荷(一种能量载荷)。振动通常导致一个冲击载荷, 一般平衡是不能建立的直到通过自然的阻尼力的作用使振动停止的时候。 (d)重复载荷是一种被应用和去除千万次的载荷。 (e)疲劳载荷或交变载荷是一种大小和设计随时间不断变化的载荷。 上面已经提到，作用于物体的外力与在材料里面产生的相应内力平衡。因此,如果一个杆受到一个均匀的拉伸和压缩，也就是说, 一个力,均匀分布于一截面,那么产生的内力也均匀分布并且可以说杆是受到一个均匀的正常应力,应力被定义为 应力==负载 P /压力 A, 因此根据载荷的性质应力是可以压缩或拉伸的,并被度量为牛顿每平方米或它的倍数。 如果一个杆受到轴向载荷，即是应力，那么杆的长度会改变。如果杆的初始长度L和改变量△L已知，产生的应力定义如下: 应力==改变长△L /初始长 L 因此应力是一个测量材料变形和无量纲的物理量 ,即它没有单位;它只是两个相同单位的物理量的比值。 一般来说,在实践中,在荷载作用下材料的延伸是非常小的, 测量的应力以*10-6的形式是方便的, 即微应变, 使用的符号也相应成为ue。 从某种意义上说，拉伸应力与应变被认为是正的。压缩应力与应变被认为是负的。因此负应力使长度减小。 当负载移除时，如果材料回复到初始的，无负载时的尺寸时，我们就说它是具有弹性的。一特定形式的适用于大范围的工程材料至少工程材料受载荷的大部分的弹性, 产生正比于负载的变形。由于载荷正比于载荷所产生的压力并且变形正比于应变, 这也说明,当材料是弹性的时候, 应力与应变成正比。因此胡克定律陈述, 应力正比于应变。 这定律服从于大部分铁合金在特定的范围内, 甚至以其合理的准确性可以假定适用于其他工程材料比如混凝土，木材，非铁合金。 当一个材料是弹性的时候，当载荷消除之后，任何负载所产生的变形可以完全恢复,没有永久的变形。
Lesson Eight The Kindness of Strangers Mike Mclntyre 1. One summer I was driving from my home town of Tahoe City, Calif, to New Orleans. In the middle of the desert, I came upon a young man standing by the roadside. He had his thumb out and held a gas can in his other hand. I drove right by him. There was a time in the country when you' d be considered a jerk if you passed by somebody in need. Now you are a fool for helping. With gangs, drug addicts, murderers, rapists, thieves lurking everywhere, "I don't want to get involved" has become a national motto. 2. Several states later I was still thinking about the hitchhiker. Leaving him stranded in the desert did not bother me so much. What bothered me was how easily I had reached the decision. I never even lifted my foot off the accelerator. 3. Does anyone stop any more? I wondered. I recalled Blanche DuBois's famous line: "I have always depended on the kindness of strangers." Could anyone rely on the kindness of strangers these days? One way to test this would be for a person to journey from coast to coast without any money, relying solely on the good will of his fellow Americans. What kind of Americans would he find? Who would feed him, shelter him, carry him down the road? 4. The idea intrigued me. 5. The week I turned 37, I realized that I had never taken a gamble in my life. So I decided to travel from the Pacific to the Atlantic without a penny. It would be a cashless journey through the land of the almighty dollar. I would only accept offers of rides, food and a place to rest my head. My final destination would be Cape Fear in North Carolina, a symbol of all the fears I'd have to conquer during the trip. 6. I rose early on September 6, 1994, and headed for the Golden Gate Bridge with a 50-pound pack on my back and a sign displaying my destination to passing vehicles: "America." 7. For six weeks I hitched 82 rides and covered 4223 miles across 14 states. As I traveled, folks were always warning me about someplace else. In Montana they told me to watch out for the cowboys in Wyoming, In Nebraska they said people would not be as nice in Iowa. Yet I was treated with kindness everywhere I went. I was amazed by people's readiness to help a stranger, even when it seemed to run contrary to their own best interests. 8. One day in Nebraska a car pulled to the road shoulder. When I reached the window, I saw two little old ladies dressed in their Sunday finest." I know you're not supposed to pick up hitchhikers, but it's so far between towns out here, you feel bad passing a person," said the driver, who introduced herself as Vi. I didn't know whether to kiss them or scold them for stopping. This woman was telling me she'd rather risk her life than feel bad about passing a stranger on the side of the road. 9. Once when I was hitchhiking unsuccessfully in the rain, a trucker pulled over, locking his brakes so hard he skidded on the grass shoulder. The driver told me he was once robbed at knifepoint by a hitchhiker. "But I hate to see a man stand out in the rain," he added. "People don't have no heart anymore." 10. I found, however, that people were generally compassionate. Hearing I had no money and would take none, people bought me food or shared whatever they happened to have with them. Those who had the least to give often gave the most. In Oregon a house painter named Mike noted the chilly weather and asked if I had a coat. When he learned that I had "a light one," he drove me to his house, and handed me a big green army-style jacket. A lumber-mill worker named Tim invited me to a simple dinner with his family in their shabby house. Then he offered me his tent. I refused, knowing it was probably one of the family's most valuable possessions. But Tim was determined that I have it, and finally I agreed to take it. 11. I was grateful to all the people I met for their rides, their food, their shelter, and their gifts. But what I found most touching was the fact that they all did it as a matter of course.
Michael Welzenbach 1. When I was 12 years old, my family moved to England, the fourth major move in my short life. My father’s government job demanded that he go overseas every few years, so I was used to wrenching myself away from friends. 2. We rented an 18th-century farmhouse in Berkshire. Nearby were ancient castles and churches. Loving nature, however, I was most delighted by the endless patchwork of farms and woodland that surrounded our house. In the deep woods that verged against our back fence, a network of paths led almost everywhere, and pheasants rocketed off into the dense laurels ahead as you walked. 3. I spent most of my time roaming the woods and fields alone, playing Robin Hood, daydreaming, collecting bugs and bird-watching. It was heaven for a boy —but a lonely heaven. Keeping to myself was my way of not forming attachments that I would only have to abandon
机械制造专业英语文章 篇一：机械专业英语文章中英文对照 Types of Materials 材料的类型 Materials may be grouped in several ways. Scientists often classify materials by their state: solid, liquid, or gas. They also separate them into organic (once living) and inorganic (never living) materials. 材料可以按多种方法分类。科学家常根据状态将材料分为：固体、液体或气体。他们也把材料分为有机材料(曾经有生命的)和无机材料(从未有生命的)。 For industrial purposes, materials are divided into engineering materials or nonengineering materials. Engineering materials are those used in manufacture and become parts of products. 就工业效用而言，材料被分为工程材料和非工程材料。那些用于加工制造并成为产品组成部分的就是工程材料。 Nonengineering materials are the chemicals, fuels, lubricants, and other materials used in the manufacturing process, which do not become part of the product. 非工程材料则是化学品、燃料、润滑剂以及其它用于加工制造过程但不成为产品组成部分的材料。 Engineering materials may be further subdivided into: ①Metal ②Ceramics ③Composite ④Polymers, etc. 工程材料还能进一步细分为：①金属材料②陶瓷材料③复合材料④聚合材料，等等。 Metals and Metal Alloys 金属和金属合金 Metals are elements that generally have good electrical and thermal conductivity. Many metals have high strength, high stiffness, and have good ductility. 金属就是通常具有良好导电性和导热性的元素。许多金属具有高强度、高硬度以及良好的延展性。 Some metals, such as iron, cobalt and nickel, are magnetic. At low temperatures, some metals and intermetallic compounds become superconductors. 某些金属能被磁化，例如铁、钴和镍。在极低的温度下，某些金属和金属化合物能转变成超导体。 What is the difference between an alloy and a pure metal? Pure metals are elements which come from a particular area of the periodic table. Examples of pure metals include copper in electrical wires and aluminum in cooking foil and beverage cans. 合金与纯金属的区别是什么？纯金属是在元素周期表中占据特定位置的元素。 例如电线中的铜和制造烹饪箔及饮料罐的铝。 Alloys contain more than one metallic element. Their properties can be changed by changing the elements present in the alloy. Examples of metal alloys include stainless steel which is an alloy of iron, nickel, and chromium; and gold jewelry which usually contains an alloy of gold