化工單元操作

本書主要介紹化工生產過程中常見的單元操作的基本原理、典型設備的構造和性能、一般的計算方法以及單元操作技術。內容包括：流體流動，液體輸送，氣體的壓縮與輸送，非均相物系的分離，傳熱，蒸發和結晶，蒸餾，吸收，萃取，乾燥。

本書可供化工單元操作技術、化工機械技術、分析檢測類專業高職高專學生使用，也可作為化工類高級工培訓教材。

緒論1

一、本課程的學習內容和任務1

二、單元操作的名稱與分類1

三、基本概念與方法2

四、單位制和單位換算3

複習題5

習題5

第一章流體流動6

第一節流體流動的主要任務6

一、流體的輸送6

二、壓力、流速和流量的測量6

三、為強化設備提供適宜的流動條件6

第二節流體靜力學7

一、流體的壓縮性7

二、流體的主要物理量7

三、流體靜力學基本方程式11

第三節流體動力學15

一、流量方程式15

二、穩定流動與不穩定流動17

三、流體穩定流動時的物料衡算——連續性方程17

四、流體穩定流動時的能量衡算——伯努利方程18

五、伯努利方程的應用20

第四節流體阻力22

一、流體的黏度22

二、流體流動的類型23

三、圓管內流體的速度分佈25

四、流體阻力的計算25

第五節流量的測量與調節30

一、孔板流量計30

二、文氏管流量計31

三、轉子流量計31

第六節管路32

一、管子32

二、管件33

三、閥件34

四、管路的連接37

五、管路的熱補償37

六、管路的保溫和塗色38

複習題39

習題40

第二章液體輸送44

第一節液體輸送的主要任務44

第二節離心泵操作技術45

一、離心泵的工作原理與構造45

二、離心泵的性能參數與特性曲線47

三、離心泵的安裝高度與汽蝕現象50

四、離心泵的工作點與流量調節52

五、離心泵的操作、運轉及維護53

六、離心泵的類型與選擇55

第三節正位移泵操作技術57

一、往複泵57

二、旋轉泵59

三、旋渦泵59

四、正位移泵的操作、運轉及維護60

第四節常見流體輸送方式61

一、壓縮空氣送料61

二、真空輸送62

三、高位槽送料63

四、液體輸送機械送料63

複習題63

習題64

第三章氣體的壓縮與輸送65

第一節氣體壓縮與輸送的主要任務65

第二節往複式壓縮機65

一、往複式壓縮機的主要構造和工作原理65

二、往複式壓縮機的生產能力66

三、多級壓縮67

四、往複式壓縮機的操作、運轉及維護68

第三節離心式氣體輸送機械68

一、離心式通風機69

二、離心式鼓風機和壓縮機70

第四節旋轉式氣體輸送機械71

一、羅茨鼓風機71

二、液環壓縮機72

第五節真空泵72

一、往複式真空泵73

二、水環真空泵73

三、真空噴射泵73

複習題74

第四章非均相物系的分離75

第一節非均相物系分離的主要任務75

一、非均相混合物的分離在工業中的應用75

二、非均相混合物的分離方法76

第二節過濾76

一、過濾的基本概念76

二、過濾操作過程78

三、過濾設備78

四、影響過濾操作的因素81

第三節沉降 81

一、重力沉降81

二、離心沉降85

三、其他氣體凈制設備87

第四節離心分離88

一、離心分離的概念88

二、離心機的結構與操作89

複習題91

第五章傳熱93

第一節傳熱的主要任務93

一、傳熱在化工生產中的應用93

二、傳熱的基本方式93

三、工業生產上的換熱方法94

四、間壁式換熱器簡介94

五、穩定傳熱與不穩定傳熱95

第二節傳熱計算95

一、傳熱速率方程95

二、熱負荷和載熱體用量的計算96

三、平均溫度差98

四、傳熱係數的測定和經驗值101

第三節熱傳導104

一、導熱基本方程和熱導率104

二、通過平壁的穩定熱傳導105

三、通過圓筒壁的穩定熱傳導106

第四節對流傳熱108

一、對流傳熱方程108

二、對流傳熱係數109

三、設備熱損失計算111

第五節傳熱係數112

一、傳熱係數的計算112

二、污垢熱阻114

第六節換熱器115

一、間壁式換熱器的類型116

二、換熱器的運行操作121

三、換熱器常見故障與處理方法121

四、傳熱過程的強化途徑122

五、列管式換熱器設計或選用時應考慮的問題123

複習題125

習題126

第六章蒸發結晶129

第一節蒸發結晶的主要任務129

第二節單效蒸發130

一、單效蒸發流程130

二、單效蒸發的計算130

三、溶液的沸點和溫度差損失132

第三節多效蒸發134

一、多效蒸發的操作原理134

二、多效蒸發的流程134

三、多效蒸發效數的限定136

第四節結晶的基本原理136

一、溶解度和溶液的過飽和度136

二、結晶的速率和晶粒的大小138

三、結晶產品的純度和產量139

四、結晶的方法140

第五節蒸發器和結晶器140

一、蒸發器的基本結構140

二、蒸發器的主要類型140

三、蒸發器的輔助裝置143

四、結晶器144

複習題146

習題147

第七章蒸餾148

第一節蒸餾的主要任務148

一、蒸餾及其在化工生產中的應用148

二、汽液傳質設備的分類149

第二節兩組分溶液的汽液相平衡關係150

一、理想溶液的汽液相平衡關係——拉烏爾定律150

二、雙組分理想溶液的汽液平衡相圖150

三、相對揮發度152

第三節簡單蒸餾和精餾153

一、簡單蒸餾153

二、精餾原理154

三、精餾裝置及精餾操作流程155

第四節雙組分連續精餾過程的物料衡算155

一、理論板的概念及恆摩爾流假定155

二、物料衡算和操作線方程156

三、進料熱狀況的影響158

第五節塔板數和迴流比的確定160

一、理論塔板數的求法160

二、塔板效率和實際塔板數163

三、迴流比的影響及其選擇164

四、精餾塔操作分析167

五、精餾塔的產品質量控制和調節168

第六節連續精餾裝置的熱量衡算168

一、冷凝器的熱量衡算168

二、再沸器的熱量衡算169

第七節板式塔170

一、精餾操作對塔設備的要求170

二、常用板式塔類型171

三、浮閥塔設計173

複習題183

習題184

第八章吸收187

第一節吸收的主要任務187

一、吸收操作及其在化工生產中的應用187

二、吸收劑的選擇188

第二節吸收過程的相平衡關係188

一、吸收中常用的相組成表示法188

二、氣液相平衡關係190

三、吸收機理192

四、吸收速率方程194

第三節吸收過程的計算196

一、吸收塔的物料衡算和操作線方程196

二、吸收劑消耗量197

三、填料塔直徑的計算199

四、填料層高度的計算199

第四節填料塔201

一、填料塔的構造201

二、填料及其特性202

三、填料塔的附屬設備204

四、填料塔內的流體力學特徵205

第五節吸收過程運行操作205

一、吸收過程的強化途徑205

二、吸收操作要點206

複習題207

習題208

第九章萃取210

第一節液液萃取的基本原理210

一、基本概念210

二、萃取在工業生產中的應用210

三、液液平衡關係210

四、萃取過程在三角形相圖上的表示213

五、影響萃取操作的主要因素214

第二節萃取操作流程與萃取過程的計算216

一、單級接觸萃取流程與計算216

二、多級萃取流程218

第三節液液萃取設備219

一、基本概念219

二、萃取設備簡介219

複習題222

習題223

第十章乾燥225

第一節乾燥的主要任務225

第二節乾燥的基礎知識226

一、濕空氣的性質226

二、濕空氣的焓濕圖（IH圖）及其應用230

三、濕物料中含水量的表示方法233

四、物料中所含水分的性質233

第三節乾燥過程的計算234

一、物料衡算234

二、熱量衡算236

三、理想乾燥過程237

四、乾燥速率和乾燥速率曲線237

五、影響乾燥速率的因素239

第四節乾燥操作條件與乾燥器240

一、乾燥操作條件的確定240

二、乾燥設備的分類241

三、乾燥器241

四、乾燥器的選型245

複習題246

習題246

附錄248

一、常用單位的換算248

二、某些氣體的重要物理性質249

三、某些液體的重要物理性質249

四、干空氣的物理性質（10133kPa）250

五、水的物理性質251

六、飽和水蒸氣表 (以溫度為準)252

七、飽和水蒸氣表 (以用kPa為單位的壓力為準)253

八、水在不同溫度下的黏度255

九、液體的黏度共線圖256

十、10133kPa壓力下氣體的黏度共線圖258

十一、液體的比熱容260

十二、10133kPa壓力下氣體的比熱容262

十三、蒸發潛熱（汽化熱）264

十四、某些有機液體的相對密度（液體密度與4℃水的密度之比）266

十五、管子規格（摘錄）268

十六、離心泵規格(摘錄)269

十七、無機鹽水溶液在10133kPa壓力下的沸點271

參考文獻272