化工單元過程及操作

前言

　　化工單元過程及操作是化工類及相關(guān)專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，旨在通過對該門課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠運用單元操作的原理、分析方法處理工程實際問題，進(jìn)行裝置操作。本教材為江蘇省教育廳立項建設(shè)的精品教材，力求在吸取同類教材優(yōu)點的基礎(chǔ)上編出一本符合高等職業(yè)教育特點、遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律、趣味性強，并與生產(chǎn)實際結(jié)合密切的教材，為此，本教材進(jìn)行了以下嘗試?！　??案例貫穿于各單元操作的始終。為便于學(xué)生的理解，各單元操作一般采用日常生活中能夠接觸到的實際例子引入，輔之以典型生產(chǎn)案例。本教材以工作任務(wù)為主線，按照認(rèn)知規(guī)律和工作程序把單元操作的原理、設(shè)備、有關(guān)計算、操作分析融合起來，更加符合培養(yǎng)生產(chǎn)一線技術(shù)應(yīng)用型人才的需要。　　2?努力培養(yǎng)學(xué)生的工程觀點。除典型案例來自于生產(chǎn)實際外，例題的選取和有關(guān)問題的分析皆來自于生產(chǎn)實際，使學(xué)生通過這些例題了解有關(guān)原理、概念、公式的實際應(yīng)用，做到學(xué)以致用。此外，各章之后也增加了一些需要學(xué)生查找資料或?qū)嵉卣{(diào)查才能解決的習(xí)題，以培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力。　　3?圖文結(jié)合，直觀生動。教材中插有豐富的實物和設(shè)備內(nèi)部、外觀圖，增強直觀生動性和趣味性，引領(lǐng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)?！　??加強專業(yè)英文詞匯的學(xué)習(xí)。各章重要的專業(yè)詞匯第一次出現(xiàn)時均有對應(yīng)的英文翻譯，使學(xué)生在學(xué)習(xí)單元操作知識的同時，也學(xué)習(xí)了相應(yīng)的英文詞匯?！　”窘滩挠蓞羌t主編，參加編寫人員有吳紅（第三、四、六章）、徐忠娟（第一章）、田華（第二章）、劉郁（第五、七章）、張旭光（第八章），全書由吳紅統(tǒng)稿。教材的編寫得到有關(guān)企業(yè)的專家李毅、王家俊提供的部分案例支持，主審周立雪教授對教材的編寫給予了大力支持與指導(dǎo)，冷士良、潘文群、張傳梅、蔣麗芬、湯立新、簡華對教材進(jìn)行了初審并提出了很多寶貴的建議，在此向他們表示深深的謝意。　　本教材是化工原理教材建設(shè)的有益嘗試，因編者水平有限，不當(dāng)之處在所難免，敬希指正?！　【幷摺　?008年5月

內(nèi)容概要

　　《高職高專“十一五”規(guī)劃教材·江蘇省教育廳立項建設(shè)精品教材·化工單元過程及操作》為江蘇省教育廳立項建設(shè)的精品教材，力求吸取同類教材的優(yōu)點?！陡呗毟邔！笆晃濉币?guī)劃教材·江蘇省教育廳立項建設(shè)精品教材·化工單元過程及操作》主要內(nèi)容包括化工單元操作的基本概念、原理、工藝計算和操作技術(shù)。其特色是以工作任務(wù)為主線，按照認(rèn)知規(guī)律和工作程序把單元操作的原理、設(shè)備、工藝計算、操作分析融合起來，重點介紹了流體流動與輸送、傳熱、蒸餾、蒸發(fā)、吸收、干燥等單元操作。此外，還對吸附、萃取、混合、膜分離技術(shù)、超臨界流體萃取等單元操作在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行了簡單介紹。　　《高職高?！笆晃濉币?guī)劃教材·江蘇省教育廳立項建設(shè)精品教材·化工單元過程及操作》可作為高職高?；ゎ惣跋嚓P(guān)專業(yè)教材，也可供化工企業(yè)技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第一章 流體輸送1第一節(jié) 概述1第二節(jié) 流體輸送管路基本組成及其安裝3一、化工管路基本構(gòu)件的選擇3二、化工管路的標(biāo)準(zhǔn)11三、管路直徑的確定13四、化工管路的工程安裝16第三節(jié) 流體輸送方式的選擇19一、生產(chǎn)案例19二、穩(wěn)定流動與不穩(wěn)定流動19三、流體穩(wěn)定流動時流速的變化規(guī)律——連續(xù)性方程20四、流體穩(wěn)定流動時能量的變化規(guī)律——柏努利方程21五、常見流體輸送問題的分析與處理——柏努利方程的應(yīng)用27第四節(jié) 流體流動參數(shù)的測量47一、壓力測量47二、液位測量50三、流量測量51第五節(jié) 流體輸送機械的選擇、安裝及操作57一、液體輸送機械57二、氣體輸送機械82本章注意點93本章主要符號說明93思考題94習(xí)題95第二章 傳熱99第一節(jié) 概述99一、傳熱案例99二、傳熱概述100第二節(jié) 工業(yè)中的換熱設(shè)備101一、換熱器的分類101二、間壁式換熱器的結(jié)構(gòu)型式102第三節(jié) 工業(yè)保溫107一、保溫材料的確定107二、保溫層厚度的確定109第四節(jié) 工業(yè)換熱111一、生產(chǎn)任務(wù)的確定111二、載熱體的確定114三、換熱面積的確定115第五節(jié) 換熱器的操作與選用121一、換熱器的操作121二、換熱器的選用124本章注意點129本章主要符號說明130思考題130習(xí)題130第三章 蒸餾132第一節(jié) 概述132一、蒸餾案例133二、蒸餾概述134第二節(jié) 蒸餾設(shè)備134一、精餾流程134二、精餾設(shè)備137三、其他蒸餾方式140第三節(jié) 精餾過程分析142一、進(jìn)入精餾塔原料量和精餾塔塔徑的確定143二、再沸器內(nèi)加熱蒸汽消耗量的確定148三、塔板數(shù)的確定150四、進(jìn)料熱狀態(tài)的影響及適宜加料位置的確定152五、回流比的影響及適宜回流比的確定155六、進(jìn)料組成和流量的影響157七、操作溫度和操作壓力的影響157第四節(jié) 精餾塔的操作158一、精餾塔的開、停車158二、精餾塔的運行調(diào)節(jié)159三、精餾操作中不正?，F(xiàn)象及處理方法161本章注意點162本章主要符號說明163思考題163習(xí)題163第四章 吸收166第一節(jié) 概述166一、吸收案例166二、吸收概述169第二節(jié) 吸收設(shè)備170一、吸收流程170二、吸收設(shè)備171三、其他吸收方式177第三節(jié) 吸收過程分析178一、吸收過程的限度178二、吸收劑用量的確定181三、吸收速率185四、塔徑的確定188五、填料層高度的確定189第四節(jié) 吸收塔的操作191一、填料吸收塔的開、停車191二、吸收操作的調(diào)節(jié)192三、吸收操作不正?，F(xiàn)象及處理方法193本章注意點193本章主要符號說明193思考題194習(xí)題195第五章 非均相物系的分離197第一節(jié) 概述197一、非均相物系分離案例197二、常見非均相物系的分離方法200第二節(jié) 沉降200一、重力沉降設(shè)備及計算200二、離心沉降設(shè)備及計算207第三節(jié) 過濾215一、過濾設(shè)備215二、過濾的基本知識219第四節(jié) 氣體的其他凈制方法與非均相物系分離方法的選擇222一、氣體的其他分離方法與設(shè)備222二、非均相物系分離方法的選擇224第五節(jié) 轉(zhuǎn)筒真空過濾機的操作225一、開、停車225二、正常操作226三、轉(zhuǎn)鼓真空過濾機操作常見異?，F(xiàn)象與處理226四、轉(zhuǎn)鼓真空過濾機的使用與維護226本章注意點226本章主要符號說明227思考題227習(xí)題227第六章 固體干燥228第一節(jié) 概述228一、固體物料的去濕方法228二、干燥案例229三、干燥方法230第二節(jié) 干燥設(shè)備231一、干燥流程231二、干燥設(shè)備231第三節(jié) 濕空氣的性質(zhì)及濕物料中水分的性質(zhì)235一、濕空氣的性質(zhì)236二、濕物料中水分的性質(zhì)240第四節(jié) 干燥過程分析243一、空氣消耗量的確定243二、干燥速率245第五節(jié) 干燥操作247一、干燥操作條件分析247二、常用干燥設(shè)備的使用與維護249本章注意點251本章主要符號說明251思考題252習(xí)題252第七章 蒸發(fā)253第一節(jié) 概述253第二節(jié) 蒸發(fā)設(shè)備255一、蒸發(fā)特點255二、蒸發(fā)操作的分類255三、蒸發(fā)流程256四、常用的蒸發(fā)設(shè)備及適用的范圍257五、蒸發(fā)器的性能比較262六、蒸發(fā)器的改進(jìn)與研究262七、蒸發(fā)器的輔助設(shè)備262第三節(jié) 蒸發(fā)計算263一、單效蒸發(fā)的計算263二、蒸發(fā)器的生產(chǎn)強度268三、蒸發(fā)器的經(jīng)濟分析268四、提高蒸發(fā)器生產(chǎn)能力的措施272第四節(jié) 蒸發(fā)操作273一、開、停車273二、工藝條件對蒸發(fā)操作的影響275三、蒸發(fā)操作異?，F(xiàn)象及處理275本章注意點276本章主要符號說明276思考題277習(xí)題277第八章 其他單元操作簡介278第一節(jié) 吸附278一、應(yīng)用案例278二、吸附分離的基本原理278三、吸附劑280四、吸附分離工藝282第二節(jié) 液?液萃取290一、應(yīng)用案例290二、液?液萃取的基本原理290三、萃取劑的選擇293四、液?液萃取設(shè)備294五、萃取塔的操作297第三節(jié) 膜分離技術(shù)299一、應(yīng)用案例299二、膜分離技術(shù)概述299三、分離用膜302四、膜分離設(shè)備的類型302五、超濾、反滲透的工藝流程305第四節(jié) 混合、乳化306一、混合306二、乳化312第五節(jié) 破碎、篩分318一、破碎318二、篩分321第六節(jié) 超臨界流體萃取簡介323一、超臨界流體的性質(zhì)324二、超臨界流體萃取過程的特點325三、超臨界流體萃取的工藝流程325本章主要符號說明326思考題327附錄328一、單位換算系數(shù)328二、常用化學(xué)元素的相對原子質(zhì)量328三、飽和水的物理性質(zhì)329四、飽和水蒸氣表（按溫度排列）330五、飽和水蒸氣表（按壓力排列）331六、干空氣的熱物理性質(zhì)（p=1?01325×105Pa）332七、液體飽和蒸汽壓p°的Antoine（安托因）常數(shù)332八、水在不同溫度下的黏度333九、固體材料的熱導(dǎo)率333十、某些液體的熱導(dǎo)率334十一、某些無機物水溶液的表面張力（dyn/cm）334十二、某些有機液體的相對密度（液體密度與4℃水的密度之比）335十三、有機液體的表面張力共線圖337十四、液體黏度共線圖339十五、液體的比熱容341十六、蒸發(fā)潛熱（汽化熱）343十七、氣體黏度共線圖（常壓下用）345十八、101?3kPa壓力下氣體的比熱容347十九、某些液體的熱導(dǎo)率348二十、管子規(guī)格349二十一、IS型單級單吸離心泵規(guī)格（摘錄）349二十二、某些二元物系在101?3kPa（絕壓）下的汽液平衡組成352參考文獻(xiàn)354

章節(jié)摘錄

　　第一章　流體輸送　　學(xué)習(xí)目標(biāo)　　1．了解：流體流動規(guī)律和流體輸送操作在化工生產(chǎn)中的重要性；實際生產(chǎn)中常見流體輸送方式及其應(yīng)用的場合；計量泵、螺桿泵、鼓風(fēng)機、真空泵等輸送機械的工作原理、特性及應(yīng)用范圍?！　?．理解：連續(xù)性方程、柏努利方程、靜力學(xué)基本方程的物理意義；流體阻力產(chǎn)生的原因和確定方法，流體的流動類型及判斷依據(jù)，流體流動中邊界層的概念，管內(nèi)流體速度的分布規(guī)律；各種流量計工作原理、基本結(jié)構(gòu)、性能和流量計算方法及選用原則；往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)、工作原理、性能參數(shù)、特性曲線、操作要點及應(yīng)用，離心通風(fēng)機的工作原理，性能參數(shù)及使用注意事項?！　?．掌握：管路布置的原則、管道直徑的確定方法；連續(xù)性方程、柏努利方程、靜力學(xué)基本方程式及其應(yīng)用；流體輸送方式選擇的原則及其有關(guān)的計算；離心泵的結(jié)構(gòu)、工作原理、性能參數(shù)及其影響因素、安裝高度的計算方法、安裝和操作要點、選型步驟；往復(fù)式壓縮機的工作原理、基本計算及使用操作要點?！　〉谝还?jié)　概述　　化工生產(chǎn)過程所處理的物料，包括原料、中間體和產(chǎn)品，絕大多數(shù)是流體（氣體和液體），或者是包括流體在內(nèi)的非均相混合物。按照化工生產(chǎn)工藝要求，物料通常要從一個地方輸送到另一個地方，從上一道工序轉(zhuǎn)移到下一道工序，從一個設(shè)備送往另一個設(shè)備，逐步完成各種物理變化和化學(xué)變化，才能得到所需要的化工產(chǎn)品。因此，要完成化工生產(chǎn)過程，必須要解決流體輸送（transportation of fluid）問題。另一方面，化工生產(chǎn)中的傳熱、傳質(zhì)及化學(xué)反應(yīng)過程多數(shù)是在流體流動狀況下進(jìn)行的，流體的流動狀況對這些過程的操作費用和設(shè)備費用有著很大的影響，關(guān)系到化工產(chǎn)品的生產(chǎn)成本和經(jīng)濟效益。因此，流體流動規(guī)律是本課程的重要基礎(chǔ)，流體輸送問題是化工生產(chǎn)必須解決的基本問題。　　化工生產(chǎn)中要解決的流體輸送問題主要有三大類：一是將流體從低位送到高位；二是將流體從低壓設(shè)備送往高壓設(shè)備；三是從一個地方送到很遠(yuǎn)的另一個地方，最常見的還是這幾類輸送問題的綜合。為了完成工藝要求的流體輸送任務(wù)，可從生產(chǎn)實際出發(fā)采取不同的輸送方式。流體的輸送方式有以下四種。　　……

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