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。每章均有複習題，部分章節附有習題和答案。書末有附錄，供解題時查數據使用。

本書在編寫上力求深入淺出，淺顯易懂，避免了一些繁雜的數學推導，同時通過二維碼加入了部分數字資源，豐富了教材的呈現形式。側重單元操作基礎知識的學習和應用，突出工程觀點，注意啓迪思維，便於自學。

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/001

一、本課程的學習內容和任務/001

二、單元操作的名稱與分類/001

三、基本概念與方法/002

四、單位制和單位換算/003

複習題/005

習題/005

章流體流動/006

節流體流動的主要任務/006

一、流體的輸送/006

二、壓力、流速和流量的測量/006

三、為強化設備提供適宜的流動條件/007

第二節流體靜力學/007

一、流體的壓縮性/007

二、流體的主要物理量/007

三、流體靜力學基本方程式/012

第三節流體動力學/016

一、流量方程式/017

二、穩定流動與不穩定流動/018

三、流體穩定流動時的物料衡算——連續性方程/019

四、流體穩定流動時的能量衡算——伯努利方程/020

五、伯努利方程的應用/022

第四節流體阻力/024

一、流體的黏度/024

二、流體流動的類型/025

三、圓管內流體的速度分佈/027

四、流體阻力的計算/028

第五節流量的測量與調節/032

一、孔板流量計/032

二、文氏管流量計/034

三、轉子流量計/034

第六節管路/035

一、管子/035

二、管件/036

三、閥件/038

四、管路的連接/040

五、管路的熱補償/041

六、管路的保温和塗色/041

複習題/043

習題/044

第二章液體輸送/048

節液體輸送的主要任務/048

第二節離心泵操作技術/049

一、離心泵的工作原理與構造/049

二、離心泵的性能參數與特性曲線/052

三、離心泵的安裝高度與汽蝕現象/055

四、離心泵的工作點與流量調節/057

五、離心泵的操作、運轉及維護/058

六、離心泵的類型與選擇/060

第三節正位移泵操作技術/062

一、往復泵/062

二、旋轉泵/063

三、旋渦泵/064

四、正位移泵的操作、運轉及維護/065

第四節常見流體輸送方式/066

一、壓縮空氣送料/067

二、真空輸送/067

三、高位槽送料/068

四、液體輸送機械送料/069

複習題/069

習題/070

第三章氣體的壓縮與輸送/071

節氣體壓縮與輸送的主要任務/071

第二節往復式壓縮機/072

一、往復式壓縮機的主要構造和工作原理/072

二、往復式壓縮機的生產能力/073

三、多級壓縮/073

四、往復式壓縮機的操作、運轉及維護/074

第三節離心式氣體輸送機械/075

一、離心式通風機/075

二、離心式鼓風機和壓縮機/077

第四節旋轉式氣體輸送機械/078

一、羅茨鼓風機/078

二、液環壓縮機/079

第五節真空泵/079

一、往復式真空泵/080

二、水環真空泵/080

三、真空噴射泵/080

複習題/081

第四章非均相物系的分離/082

節非均相物系分離的主要任務/082

一、非均相混合物的分離在工業中的應用/082

二、非均相混合物的分離方法/083

第二節過濾/083

一、過濾的基本概念/083

二、過濾操作過程/085

三、過濾設備/086

四、影響過濾操作的因素/088

第三節沉降 /089

一、重力沉降/089

二、離心沉降/092

三、其他氣體淨制設備/094

第四節離心分離/096

一、離心分離的概念/096

二、離心機的結構與操作/096

複習題/099

第五章傳熱/101

節傳熱的主要任務/101

一、傳熱在化工生產中的應用/101

二、傳熱的基本方式/101

三、工業生產上的換熱方法/102

四、間壁式換熱器簡介/103

五、穩定傳熱與不穩定傳熱/103

第二節傳熱計算/104

一、傳熱速率方程/104

二、熱負荷和載熱體用量的計算/104

三、平均温度差/107

四、傳熱係數的測定和經驗值/110

第三節熱傳導/113

一、導熱基本方程和熱導率/113

二、通過平壁的穩定熱傳導/115

三、通過圓筒壁的穩定熱傳導/116

第四節對流傳熱/117

一、對流傳熱方程/117

二、對流傳熱係數/118

三、設備熱損失計算/121

第五節傳熱係數/122

一、傳熱係數的計算/122

二、污垢熱阻/124

第六節換熱器/126

一、間壁式換熱器的類型/126

二、換熱器的運行操作/132

三、換熱器常見故障與處理方法/132

四、傳熱過程的強化途徑/133

五、列管式換熱器設計或選用時應考慮的問題/134

複習題/136

習題/137

第六章蒸發-結晶/140

節蒸發-結晶的主要任務/140

第二節單效蒸發/141

一、單效蒸發流程/141

二、單效蒸發的計算/142

三、溶液的沸點和温度差損失/143

第三節多效蒸發/145

一、多效蒸發的操作原理/145

二、多效蒸發的流程/146

三、多效蒸發效數的限定/147

第四節結晶的基本原理/148

一、溶解度和溶液的過飽和度/148

二、結晶的速率和晶粒的大小/149

三、結晶產品的純度和產量/151

四、結晶的方法/151

第五節蒸發器和結晶器/152

一、蒸發器的基本結構/152

二、蒸發器的主要類型/152

三、蒸發器的輔助裝置/155

四、結晶器/156

複習題/158

習題/159

第七章蒸餾/160

節蒸餾的主要任務/160

一、蒸餾及其在化工生產中的應用/160

二、汽液傳質設備的分類/161

第二節兩組分溶液的汽液相平衡關係/162

一、理想溶液的汽液相平衡關係——拉烏爾定律/162

二、雙組分理想溶液的汽液平衡相圖/162

三、相對揮發度/164

第三節簡單蒸餾和精餾/166

一、簡單蒸餾/166

二、精餾原理/166

三、精餾裝置及精餾操作流程/167

第四節雙組分連續精餾過程的物料衡算/168

一、理論板的概念及恆摩爾流假定/168

二、物料衡算和操作線方程/169

三、進料熱狀況的影響/171

第五節塔板數和迴流比的確定/173

一、理論塔板數的求法/173

二、塔板效率和實際塔板數/176

三、迴流比的影響及其選擇/177

四、精餾塔操作分析/180

五、精餾塔的產品質量控制和調節/181

第六節連續精餾裝置的熱量衡算/181

一、冷凝器的熱量衡算/181

二、再沸器的熱量衡算/182

第七節板式塔/184

一、精餾操作對塔設備的要求/184

二、常用板式塔類型/184

三、浮閥塔設計/186

複習題/197

習題/198

第八章吸收/201

節吸收的主要任務/201

一、吸收操作及其在化工生產中的應用/201

二、吸收劑的選擇/202

第二節吸收過程的相平衡關係/203

一、吸收中常用的相組成表示法/203

二、氣液相平衡關係/204

三、吸收機理/207

四、吸收速率方程/209

第三節吸收過程的計算/211

一、吸收塔的物料衡算和操作線方程/211

二、吸收劑消耗量/212

三、填料塔直徑的計算/215

四、填料層高度的計算/215

第四節填料塔/217

一、填料塔的構造/217

二、填料及其特性/217

三、填料塔的附屬設備/220

四、填料塔內的流體力學特徵/221

第五節吸收過程運行操作/221

一、吸收過程的強化途徑/221

二、吸收操作要點/222

複習題/223

習題/224

第九章萃取/226

節液-液萃取的基本原理/226

一、基本概念/226

二、萃取在工業生產中的應用/226

三、液-液平衡關係/227

四、萃取過程在三角形相圖上的表示/229

五、影響萃取操作的主要因素/231

第二節萃取操作流程與萃取過程的計算/232

一、單級接觸萃取流程與計算/232

二、多級萃取流程/235

第三節液-液萃取設備/236

一、基本概念/236

二、萃取設備簡介/236

複習題/239

習題/240

第十章乾燥/242

節乾燥的主要任務/242

第二節乾燥的基礎知識/243

一、濕空氣的性質/243

二、濕空氣的焓濕圖（I-H圖）及其應用/248

三、濕物料中含水量的表示方法/251

四、物料中所含水分的性質/251

第三節乾燥過程的計算/252

一、物料衡算/252

二、熱量衡算/254

三、理想幹燥過程/255

四、乾燥速率和乾燥速率曲線/255

五、影響乾燥速率的因素/257

第四節乾燥操作條件與乾燥器/258

一、乾燥操作條件的確定/258

二、乾燥設備的分類/260

三、乾燥器/260

四、乾燥器的選型/264

複習題/265

習題/265

附錄/267

一、常用單位的換算/267

二、某些氣體的重要物理性質/268

三、某些液體的重要物理性質/268

四、幹空氣的物理性質（101.33kPa）/269

五、水的物理性質/270

六、飽和水蒸氣表(以温度為準)/271

七、飽和水蒸氣表(以用kPa為單位的壓力為準)/272

八、水在不同温度下的黏度/274

九、液體的黏度共線圖/275

十、101.33kPa壓力下氣體的黏度共線圖/277

十一、液體的比熱容/279

十二、101.33kPa壓力下氣體的比熱容/281

十三、蒸發潛熱（汽化熱）/283

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）/285

十五、管子規格（摘錄）/287

十六、離心泵規格（摘錄）/287

十七、無機鹽水溶液在101.33kPa壓力下的沸點/290

參考文獻/291