高能效工业与民用照明系统--节能与设计原理及应用内容介绍

内容提要

本书是专为照明工程师和企业经理提供多种指导性照明节能新技术知识而写的。

其目的是为改进照明系统的运行性能和提供节约照明用能源的各种途径。本书在介

绍改进照明品质的同时，强调增强人们的视力操作条件，并提出了照明控制、天然采

光、泛光照明等照明技术的选择原则，对照明的设计和改建工作也提出了指导性的实

例和各种典型的节能照明装置，最后还提出了照明标准的建议。

本书可作为有关大专院校照明工程的辅助教材。对利用新技术、新光源和从事新

建、改建照明工程的技术人员以及节能工作人员均有一定的参考价值。

作者自序

1942年我毕业于中国国立交通大学，1945年去美国继续学

习，并获硕士、博士学位。1956年我开始任美国西屋电气公司电

光源部门高级工程师，主持设计工厂电力分配及照明系统工程。

1968年升为特级荣誉工程师，负责总管12所工厂及几所仓库的

电路及照明工程，同时还担任西屋公司在加拿大、波多黎各及墨西

哥等国分公司的电气工程顾问。

1973年美国能源供应出现紧张，我的工作便着重于节能工

程。当时高能效电光源及灯具都尚在萌芽时期，我就积极主持及

推动改装各工厂的照明节能设施。在八年内共改装一百多所工厂

的照明系统，节约电能达9000万kWh时，每年节省电费达300万

美元。每一工程完成后，都由我亲自测量、记录，并将数据提供给

公司中的光源及灯具设计部门，以推动当时节能照明器具的发展，

并曾获发明专利多项。当时，我曾在工业应用学会（IEEE－LAS）发

表有关节能论文15篇，获得照明论文最佳奖九次，学会最佳论文

奖二次，并于1992年荣获IEEE葛夫门金质奖章，表彰我个人对

于节能工程方面的贡献。

1982年9月上海复旦大学邀请我作为客座教授举办“照明设

计与节能”讲座，为期三周有余。当时的组织人是电光源专家蔡祖

泉副校长，参加讲座的有全国各地照明工程师及教授等60多人。

他们都希望我将授课讲义编成中文教材，可惜因工作繁忙未能如

愿。其后美国高能效电光源及灯具又经数年研究改进已如雨后春

笋，美不胜收，一时节能工程师各抒所见，但大多数偏重于以省

“瓦”为目标而忽视了节能照明的另一主要任务――改进员工视觉

条件，提高工作效率及减少环境污染。当时我力主照明改进工作

必须从设计原则开始，首先确定员工视觉需要，然后作出设计分

析，决定采用的新制度，制度决定后再选择最合用的高效率光源与

灯具，这才是正确的设计步骤。凡是按此步骤作出的改装工作都

能收到改善员工视觉需要和节约电能消耗的双重目的。为了总结

这一设计思想，我决定将工作多年的经验和心得写出一本专著

《Energy Effective IndustrialIlluminating Systems 》。在同仁们的鼓

励下，终于在1994年秋将此书在美国出版问世，以便将个人的经

验和体会提供给广大的照明及能源工程师作参考。

近年来，中国建筑工程一日千里，新的高楼大厦到处林立，照

明与节能工程的要求日趋迫切。1996年我借参加西安交通大学

百年校庆之机，接受陕西省建筑电气学会主任委员王德正先生邀

请到西安讲学，即以此书为主要教材。在陕西省建筑电气学会和

西安交通大学的支持下，这本英文版专著的中译本即将由西安交

通大学出版社出版发行。全书由陕西省建筑电气学会组织会员译

出中文初稿，然后经西安交通大学汪人和、吴励坚两位资深教授审

校、修改和定稿。深盼此书对中国今后培养建筑照明节能设计工

程师有所帮助，若能引导年轻照明设计师加强应用高能效照明系

统实现节能功效，直接有利于加速中国的经济发展则不胜欣慰，特

为之序。

陈 镐

1996年12月

目录

作者自序

译者的话

前言

第1章 引言

1.1 照明介绍

1.2 高能效系统的重要性

1.3 本书的目的

第2章 照明设计的新概念

2.1 照度标准的确定

2.2 照明的计算方法

2.3 照明设计的计算机程序

参考书目

第3章 影响工业照明的因素

3.1 基本定义

3.2 因素与改善

3.3 天然采光

参考书目

第4章 系统组成

4.1 光源

4.2 镇流器

4.3 灯具

参考书目

第5章 照明控制和天然采光

5.1 引言

5.2 控制类型

5.3 开/关控制

5.4 照明水平控制

5.5 选择照明控制的基准

5.6 天然采光

参考书目

第6章 照明系统高能效的实现和评估

6.1 新建系统节能的实现

6.2 改建系统节能的实现

6.3 新建或改建系统节能效果的评估

参考书目

第7章 新建和改建的照明设备实例

7.1 引言

7.2 新建装置

7.3 改建装置

参考书目

第8章 泛光照明设计基础

8.1 泛光照明的功能

8.2 基本的泛光照明效果

8.3 选择电光源

8.4 选择灯具

8.5 设计程序

8.6 应用指导

8.7 泛光照明装设实例

参考书目

第9章 工业照明及能源标准

9.1 美国能源标准的发展史

9.2 照明能源标准的发展

9.3 能源政策法令

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《膨胀节设计与应用》主要介绍了膨胀节的结构形式、设计原理，含膨胀节管系的支点受力分析，膨胀节波纹管的腐蚀、选材和膨胀节制造及安装等要求，并以大量工业应用实例，详细说明了膨胀节和含膨胀节管系的受力计算方法及设计步骤。

《膨胀节设计与应用》由多年从事膨胀节设计的一线专家编写，理论与实际结合，书中包含了18个不同类型的应用实例可加深对膨胀节设计规范和工程设计过程的理解。

内容简介

《反应过程、设备与工业应用》是“过程设备与工业应用丛书”的一个分册，本书在系统介绍化学反应基本理论的基础上，分别详细介绍了釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器、离子交换反应器、电化学反应器、膜生物反应器以及其他一些新式化学反应器的工作特性、设计原理、工业应用及评价。

《反应过程、设备与工业应用》不仅适用于石油、化工、生物、制药、食品、医药、环境、机械等专业的高等学校的教师、研究生及高年级本科生阅读，同时对相关行业的工程技术人员、研究设计人员也会有所帮助。

目录

第1章绪论

1.1过程工业与工业化学过程/001

1.1.1过程工业/001

1.1.2工业化学过程/002

1.2化学反应过程的基本规律/004

1.3反应过程与设备的关系/006

1.3.1最优化的经济目标/006

1.3.2最优化的技术目标/007

1.4化学反应与反应设备的分类/008

1.4.1化学反应的分类/008

1.4.2工业反应设备的类型/009

1.5化学反应器的设计与放大/012

1.5.1化学反应器的设计原则/012

1.5.2工业反应器的放大/013

1.6化学反应过程与设备的发展/015

第2章化学反应过程基本理论

2.1化工原料资源/018

2.1.1煤炭/019

2.1.2石油/021

2.1.3天然气/023

2.1.4生物质/023

2.1.5工业“三废”/025

2.2化学反应动力学基础/026

2.2.1化学反应速率/026

2.2.2反应速率的影响因素/027

2.2.3复杂反应的动力学表达/030

2.3反应器的操作方式/032

2.4反应器计算的基本方程式/033

2.4.1反应动力学方程式/034

2.4.2物料衡算式/035

2.4.3热量衡算式/035

2.5均相理想反应器/036

2.5.1均相反应器的特点/036

2.5.2釜式反应器的设计与操作/037

2.5.3管式反应器的设计与操作/043

2.6连续流动反应器的停留时间分布/045

2.6.1非理想流动/045

2.6.2停留时间分布函数/046

2.6.3停留时间分布函数的应用/048

2.7非理想流动/049

2.7.1非理想流动模型/050

2.7.2非理想流动对反应结果的影响/053

参考文献/055

第3章釜式反应器

3.1间歇操作釜式反应器工艺计算/057

3.1.1反应时间/057

3.1.2反应器有效体积/058

3.2连续操作釜式反应器工艺计算/059

3.2.1单段连续釜式反应器/060

3.2.2多段连续釜式反应器/060

3.3搅拌器/063

3.3.1搅拌的混合机理和液体流动特性/064

3.3.2常用搅拌器的类型及性能特征/067

3.3.3搅拌功率/072

3.4搅拌釜式反应器的传热/078

3.4.1反应釜的传热装置/078

3.4.2高温热源的选择/080

3.5搅拌反应釜传热系数的计算/082

3.5.1反应器内壁对流传热系数的计算/083

3.5.2蛇管外壁对流传热系数的计算/084

3.6立式搅拌反应釜的选用/085

3.6.1搅拌器的选型/085

3.6.2立式搅拌反应釜的选型/086

3.7釜式反应器在硝基苯生产中的应用/088

3.7.1生产工艺/088

3.7.2硝化剂/090

3.7.3硝化反应器/091

3.7.4硝化反应器的放大设计/092

参考文献/094

第4章管式反应器

4.1管式反应器的计算基础方程式/096

4.1.1计算基础方程式/097

4.1.2空间速度与空间时间/097

4.2液相管式反应器的设计/098

4.2.1等温液相管式反应器/098

4.2.2变温液相管式反应器/099

4.3气相管式反应器的设计/101

4.4管式反应器的数学模拟/102

4.4.1管式反应器的数学模型/103

4.4.2数学模型方程的求解/104

4.5反应器类型和操作方式的比较/104

4.5.1生产能力的比较/105

4.5.2反应选择性比较/107

4.5.3操作与计算最优化/109

4.6管式反应器在环氧乙烷生产中的应用/109

4.6.1乙烯氧化合成环氧乙烷的反应机理/111

4.6.2反应过程的影响因素/112

4.6.3氧化反应器的设计/117

4.6.4氧化反应器的结构特点/120

4.7管式反应器在聚乙烯生产中的应用/121

4.7.1聚乙烯的分子结构及分类/122

4.7.2聚乙烯的生产工艺/123

4.7.3乙烯自由基聚合原理及动力学/126

4.7.4高压管式反应器/130

参考文献/133

第5章塔式反应器

5.1塔式反应器的类型及构造/135

5.1.1塔式反应器的分类/135

5.1.2塔式反应器的一般构造/136

5.1.3附属装置/137

5.1.4塔类型的选择/139

5.2板式塔/139

5.2.1板式塔的结构/140

5.2.2塔板类型/140

5.2.3浮阀塔的设计计算/142

5.3填料塔/146

5.3.1物理吸收过程/146

5.3.2化学吸收过程/147

5.3.3填料塔的设计/151

5.4鼓泡塔/156

5.4.1鼓泡塔的操作状态/156

5.4.2鼓泡塔内的流动特性/157

5.4.3鼓泡塔内的传热特性/161

5.4.4鼓泡塔的工业应用/162

5.5塔设备设计常见错误/171

5.6喷射反应器/173

5.6.1喷射反应器的研究现状及进展/173

5.6.2喷射反应器的应用/174

参考文献/177

第6章固定床反应器

6.1固定床反应器的构造/179

6.2固定床反应器内的流体流动/181

6.2.1催化剂颗粒直径和形状系数/181

6.2.2床层空隙率/182

6.2.3流体在固定床中的流动特性/183

6.2.4流体流过固定床层的压力降/184

6.3固定床反应器内的传热/185

6.3.1床层对壁总传热系数/185

6.3.2床层有效导热系数/187

6.3.3表观壁膜传热系数/189

6.3.4流体与催化剂颗粒间的传热系数/191

6.4固定床反应器内的传质/191

6.4.1流体与催化剂颗粒外表面间的传质/192

6.4.2催化剂颗粒内部的传质/194

6.4.3床层内的混合扩散/196

6.5固定床反应器的设计/197

6.5.1总反应速率方程式/197

6.5.2反应器的设计/199

6.6固定床反应器在合成氨生产中的应用/201

6.6.1一氧化碳变换的基本原理/202

6.6.2一氧化碳变换的工艺过程/206

6.6.3变换反应器/207

6.6.4变换反应器的新发展/210

6.7固定床反应器的日常运行与操作/212

6.8固定床反应器在二甲醚生产中的应用/214

6.8.1二甲醚的合成技术/215

6.8.2甲醇脱水工艺及反应器设计/217

参考文献/223

第7章流化床反应器

7.1流态床反应器的特性/226

7.1.1流态化/226

7.1.2散式流化床和聚式流化床/227

7.1.3流化床中的气泡及其行为/227

7.1.4流化床的异常现象及处理方法/228

7.1.5流化床反应器内的传质/229

7.1.6流化床反应器内的传热/231

7.2流化床反应器的设计/232

7.2.1反应器直径与高度的确定/232

7.2.2压力降的计算/234

7.2.3反应器的数学模型/237

7.3流化床反应器的运行与操作/239

7.4流化床反应器在丙烯腈生产中的应用/241

7.4.1丙烯腈生产工艺/242

7.4.2丙烯氨氧化反应器/245

7.5流化床反应器在苯胺生产中的应用/248

7.5.1苯胺的生产路线/248

7.5.2加氢流化床反应器/250

7.6流化床反应器的研究发展/255

参考文献/257

第8章离子交换反应器

8.1离子交换法的基本原理/260

8.1.1离子交换平衡/260

8.1.2离子交换速率/261

8.2离子交换剂与离子交换树脂/262

8.2.1离子交换剂/262

8.2.2离子交换树脂/263

8.2.3离子交换树脂的类型/264

8.2.4离子交换树脂的物理性能/266

8.2.5离子交换树脂的化学性质/267

8.3离子交换反应器的应用/269

8.3.1离子交换反应的特性/269

8.3.2离子交换软化除盐/270

8.3.3软化与除碱/272

8.3.4复床、混床除盐/274

8.4离子交换器的工作过程/276

8.4.1固定床离子交换器间歇工作过程/276

8.4.2一级复床的工作过程/281

8.4.3连续式离子交换器工作过程/282

8.5离子交换器/283

8.5.1固定床离子交换器/283

8.5.2移动床离子交换器/287

8.5.3连续床离子交换器/287

8.5.4混合床离子交换器/288

8.5.5浮动床离子交换器/288

8.5.6双室浮动床离子交换器/290

8.5.7回程式离子交换器/291

8.5.8离子交换柱/293

8.6离子交换装置的设计/293

8.6.1设计依据/293

8.6.2系统的参数计算/294

参考文献/295

第9章电化学反应器

9.1电化学反应器/298

9.1.1电化学反应器的主要构件/299

9.1.2二维反应器/299

9.1.3三维反应器/302

9.2电解槽/302

9.2.1电极反应/303

9.2.2法拉第电解定律/303

9.2.3分解电压与极化现象/304

9.2.4电解槽的分类及构造/305

9.2.5电解槽的工艺设计/307

9.3电化学反应器的工业应用/309

9.3.1电解氧化法处理废水/309

9.3.2电解还原法处理无机污染物/310

9.3.3电解凝聚与电解气浮/314

9.3.4电解消毒/316

9.4电化学技术的发展方向/317

9.4.1阳极材料/317

9.4.2电化学反应器（electrochemical reactor）/318

9.4.3电化学组合工艺/319

9.4.4生物膜电极法/319

参考文献/320

第10章膜生物反应器

10.1膜反应器/321

10.1.1分离膜/321

10.1.2膜反应器/326

10.2生物反应器/330

10.2.1生物反应器的特点及分类/331

10.2.2大型生物反应器设计与放大/332

10.2.3微型生物反应器/333

10.2.4动物细胞及组织工程反应器/335

10.2.5酶反应器/338

10.3膜生物反应器/339

10.3.1膜生物反应器的形式/339

10.3.2膜生物反应器的类型/340

10.3.3新型膜生物反应器/343

10.3.4膜生物反应器的应用/345

10.4膜污染控制技术/347

10.4.1膜污染控制措施/348

10.4.2膜污染的清洗/349

参考文献/350

第11章其他反应器

11.1气液固三相反应器/352

11.2涓流床反应器/354

11.2.1涓流床的流体力学/355

11.2.2涓流床反应器中的传质/356

11.2.3涓流床反应器中的传热/357

11.2.4涓流床反应器的结构/359

11.2.5涓流床反应器的设计与放大/360

11.3热管反应器/361

11.3.1热管的工作原理/361

11.3.2热管的结构/362

11.3.3热管的主要特性/363

11.3.4热管反应器的应用/363

11.4径向反应器/364

11.4.1乙苯脱氢反应原理/365

11.4.2乙苯催化脱氢生产过程/365

11.4.3脱氢径向反应器/367

11.4.4轴径向反应器的开发/369

11.5微反应器/369

11.5.1微反应器的结构/370

11.5.2微反应器的主要特点/370

11.5.3聚合反应器的类型/371

11.5.4微反应器在聚合反应中的应用/372

参考文献/379 2100433B