化工單元操作

化工單元操作

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教材 >> 高職 >> 高職化工

作者：周長麗、田海玲 主編

出版日期：2010年9月 書號：978-7-122-08856-7

開本：16 裝幀：平 版次：1版1次 頁數：349頁

化工單元操作的種類很多，每種單元操作均包含十分豐富的內容。本書根據專業培養方案精選了十一個典型的化工單元操作進行介紹，包括流體輸送、沉降與過濾、傳熱、蒸發、蒸餾、吸收、萃取、結晶、乾燥、吸附、膜分離技術。

本書可作為其他相關專業，如石油、生物工程、製藥、冶金、食品等專業的教材或參考書，也可作為化工生產企業技術人員的培訓教材。

緒論1

學習目標1

一、課程的性質、作用及任務1

二、化工單元操作及分類1

三、化工單元操作過程中的基本規律2

四、單位制及單位換算3

五、學習本課程要注意的問題及

培養的能力5

複習思考題5

項目一流體輸送6

學習目標6

生產案例6

任務一流體輸送方式的選擇7

一、流體輸送設備7

二、壓送和真空抽料8

三、高位槽送料8

任務二流體輸送管路的選擇與安裝8

一、流體輸送管路的分類9

二、管路的構成9

三、管路直徑的確定14

四、管路的連接方式15

五、管路的布置與安裝16

六、管路常見故障及處理17

任務三流體力學基本方程的應用17

一、流體的主要物理量17

二、靜力學基本方程式及應用22

三、連續性方程及應用24

四、伯努利方程式及應用25

任務四流體主要參數的測定29

一、流體靜壓強的測量29

二、液位的測量31

三、液封高度的確定32

四、流速的測量33

五、流量的測量34

任務五流體阻力的計算36

一、流體流動類型及判定37

二、流體阻力的來源及分類38

三、管內流體阻力計算39

四、降低管路系統流動阻力的途徑

與措施45

任務六離心泵的操作與維護45

一、離心泵的基本結構和工作原理45

二、離心泵的性能參數及特性曲線47

三、離心泵工作點的確定與流量調節50

四、離心泵的汽蝕現象與安裝高度53

五、離心泵的組合操作55

六、離心泵的類型及選擇57

七、離心泵的安裝、操作及維護59

八、離心泵常見故障及處理措施61

任務七往複泵的操作與維護61

一、往複泵結構與工作原理61

二、往複泵的類型及特性62

三、往複泵的流量調節62

四、往複泵的操作與維護63

五、往複泵常見故障及處理方法63

任務八其他化工用泵的操作與維護64

一、旋渦泵64

二、屏蔽泵65

三、齒輪泵66

四、計量泵67

五、隔膜泵68

六、螺桿泵68

七、液下泵68

任務九離心式通風機的操作與維護68

一、離心式通風機構造和工作原理69

二、離心式通風機性能參數及特性曲線69

三、離心式通風機的類型與選擇70

任務十鼓風機的操作與維護71

一、離心式鼓風機71

二、羅茨鼓風機75

任務十一往複式壓縮機的操作與維護76

一、往複式壓縮機76

二、離心式壓縮機81

複習思考題85

項目二非均相混合物的分離88

學習目標88

生產案例88

任務一沉降分離操作89

一、重力沉降分離89

二、離心沉降分離94

任務二過濾分離操作97

一、過濾操作的基本知識97

二、過濾設備的操作與維護99

任務三離心機的操作與維護104

一、沉降式離心機104

二、過濾式離心機的操作與維護105

任務四靜電分離操作108

一、靜電除塵器108

二、靜電除霧器109

任務五氣體的其他凈制分離操作109

一、袋濾器109

二、文丘里洗滌器110

三、泡沫塔111

四、湍球塔111

複習思考題111

項目三物料換熱113

學習目標113

生產案例113

任務一傳熱基礎的認知114

一、傳熱基本方式114

二、工業換熱方法114

三、傳熱速率115

四、載熱體115

五、穩定傳熱和非穩定傳熱116

任務二導熱過程的計算及其應用116

一、傅里葉定律及熱導率116

二、平壁穩定熱傳導過程的計算117

三、圓筒壁穩定熱傳導過程計算120

任務三對流傳熱過程分析及其應用121

一、對流傳熱過程分析121

二、對流傳熱速率方程122

三、對流傳熱係數及影響因素122

四、對流傳熱係數的獲取123

五、流體有相變時的對流傳熱過程

分析124

任務四間壁換熱過程分析及計算126

一、熱量衡算126

二、平均溫度差計算126

三、傳熱係數的獲取129

四、污垢熱阻131

五、強化傳熱的途徑131

任務五換熱設備的選擇132

一、間壁式換熱器的分類132

二、列管換熱器的型號及選用138

任務六列管換熱器的操作與維護138

一、列管換熱器的基本操作138

二、列管換熱器的正確使用及

注意事項139

三、列管換熱器常見故障及處理方法140

四、換熱器的維護與清洗140

複習思考題141

項目四蒸發操作144

學習目標144

生產案例144

任務一蒸發操作及其流程的識讀145

一、蒸發操作及其分類145

二、蒸發操作的流程146

任務二單效蒸發有關參數的計算147

一、水分蒸發量148

二、加熱蒸汽消耗量148

三、蒸發器傳熱面積149

任務三蒸發設備的選擇150

一、蒸發器的結構及分類150

二、蒸發器的附屬設備153

三、蒸發器的選擇154

任務四蒸發設備的運行與操作155

一、蒸發器的生產強度及影響因素155

二、蒸發操作的經濟性156

三、蒸發系統的日常運行及開停車

操作157

複習思考題158

項目五蒸餾操作160

學習目標160

生產案例160

任務一雙組分氣液相平衡關係分析161

一、蒸餾的理論基礎161

二、雙組分理想溶液氣液相圖分析163

三、雙組分非理想溶液氣液相圖分析164

四、氣液相平衡方程165

任務二蒸餾過程分析167

一、簡單蒸餾167

二、平衡蒸餾167

三、精餾168

任務三連續精餾過程的計算170

一、全塔物料衡算170

二、操作線方程172

三、進料狀況對操作線的影響174

四、塔板數的計算177

五、適宜迴流比的選擇181

任務四蒸餾設備及其選擇184

一、板式塔的結構及氣液傳質過程

分析184

二、工業上常用的板式塔185

三、板式塔的選擇187

任務五板式精餾塔的操作與控制188

一、氣液相負荷對精餾操作的影響188

二、板式精餾塔的操作189

三、板式精餾塔的操作控制190

四、精餾設備常見的操作故障與處理192

複習思考題193

項目六氣體吸收與解吸197

學習目標197

生產案例197

任務一吸收流程與裝置的認識198

一、吸收的基本流程及其選擇198

二、用水吸收空氣中CO2流程的識讀200

任務二吸收劑的選擇202

一、吸收劑選擇的依據202

二、工業上常用的吸收劑202

任務三吸收過程分析202

一、氣液相平衡分析202

二、氣液相平衡關係在吸收過程

中的應用206

三、吸收機理分析208

四、吸收速率方程208

五、吸收過程的控制210

六、提高吸收速率的途徑211

任務四吸收劑消耗量的確定211

一、全塔物料衡算和操作線方程211

二、吸收劑用量的確定212

任務五填料吸收塔直徑和填料層

高度的確定215

一、填料吸收塔直徑的確定215

二、填料層高度的確定215

任務六解吸及其他類型的吸收操作220

一、解吸操作220

二、其他類型的吸收221

任務七吸收設備及其選型222

一、吸收設備的一般要求222

二、常見吸收設備的結構和特點222

三、填料吸收塔224

任務八吸收塔的操作與調節231

一、吸收塔操作的主要控制因素231

二、強化吸收過程的措施232

三、吸收塔的調節233

四、吸收系統常見設備的操作故障

與處理233

五、吸收系統常見操作故障與處理234

複習思考題235

項目七液液萃取238

學習目標238

生產案例238

任務一液液萃取過程分析239

一、液液萃取的基本原理239

二、液液相平衡240

三、萃取劑的選擇241

任務二萃取流程的識讀242

一、單級萃取流程242

二、多級萃取流程242

任務三萃取設備的操作243

一、萃取設備的類型243

二、萃取設備的選用246

三、影響萃取操作的主要因素247

四、萃取塔的操作248

任務四超臨界萃取248

一、超臨界萃取的基本原理248

二、超臨界萃取的流程248

三、超臨界萃取的特點及其工業應用249

複習思考題251

項目八溶液結晶253

學習目標253

生產案例253

任務一結晶過程分析及計算254

一、結晶過程的基本原理254

二、結晶過程的相平衡255

三、結晶生成過程256

四、結晶過程的物料衡算257

任務二結晶過程的操作與控制258

一、結晶操作的影響因素258

二、結晶過程的操作控制259

任務三結晶方法與設備的選擇259

一、結晶方法的選擇259

二、常用的結晶設備260

複習思考題262

項目九物料乾燥264

學習目標264

生產案例264

任務一乾燥過程的分析265

一、乾燥操作的分類265

二、對流乾燥過程分析266

任務二濕空氣的性質及濕焓圖的應用266

一、濕空氣的性質266

二、濕焓圖的識讀及其應用270

任務三濕物料的性質分析273

一、物料含水量的表示方法273

二、物料中水分的性質273

任務四乾燥過程的計算274

一、物料衡算274

二、熱量衡算274

三、乾燥器的熱效率275

四、乾燥速率及影響因素分析276

任務五乾燥設備及其操作278

一、乾燥器的基本要求及分類278

二、常用對流乾燥器278

三、非對流式乾燥器281

四、乾燥器的選用原則282

五、常用乾燥器的操作與維護283

六、乾燥過程的節能措施284

複習思考題285

項目十吸附287

學習目標287

生產案例287

任務一吸附過程分析288

一、吸附現象288

二、吸附分類288

三、物理吸附過程分析288

任務二吸附劑的選擇289

一、吸附劑的基本要求289

二、工業上常用的吸附劑289

三、吸附劑的性能290

任務三吸附平衡與吸附速率291

一、吸附平衡291

二、吸附速率292

任務四吸附裝置的操作293

一、吸附方法的選擇293

二、吸附裝置的操作293

三、吸附過程的強化與展望297

複習思考題298

項目十一膜分離技術299

學習目標299

生產案例299

任務一膜分離過程分析300

一、膜分離過程及特點300

二、膜及膜組件302

任務二反滲透過程分析304

一、反滲透原理304

二、反滲透工藝流程305

三、影響反滲透過程的因素306

任務三電滲析過程分析306

一、電滲析分離原理及特點306

二、電滲析器構成與組裝方式308

三、電滲析典型工藝流程308

四、電滲析技術的工業應用308

任務四超濾與微濾過程分析310

一、超濾與微濾的基本原理310

二、超濾膜與微濾膜311

三、超濾與微濾操作流程311

四、超濾與微濾的工業應用313

任務五氣體膜分離過程分析315

一、氣體膜分離原理315

二、影響氣體膜分離效果的因素315

三、氣體膜分離流程316

四、氣體膜分離技術的應用317

任務六膜分離過程中的問題及處理318

一、壓密作用318

二、水解作用318

三、濃差極化與膜污染319

複習思考題319

附錄321

附錄一化工常用法定計量單位及

單位換算321

附錄二某些氣體的重要物理性質

（1013kPa）323

附錄三某些有機液體的相對密度(液體

密度與4℃時水的密度之比)324

附錄四某些液體的重要物理性質325

附錄五部分無機鹽水溶液的沸點

(1013kPa)327

附錄六某些固體材料的重要物理性質328

附錄七水的重要物理性質329

附錄八飽和水蒸氣表(按溫度排列)330

附錄九飽和水蒸氣表(按壓力排列)331

附錄十干空氣的熱物理性質

(p=1013×105Pa)332

附錄十一水的黏度(0℃至100℃)333

附錄十二液體黏度共線圖334

附錄十三氣體黏度共線圖335

附錄十四氣體熱導率共線圖

（1013kPa）336

附錄十五液體比熱容共線圖338

附錄十六氣體比熱容共線圖

（1013kPa）339

附錄十七液體汽化熱共線圖340

附錄十八液體表面張力共線圖342

附錄十九管子規格344

附錄二十離心泵規格（摘錄）345

參考文獻349