化工單元操作

前言

　　化工單元操作是化工技術(shù)類及相關(guān)專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，其傳授的知識和技能在化工生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用?！　”窘滩母鶕?jù)高職教育的特點、要求和教學(xué)實際，按照“工作過程系統(tǒng)化”課程開發(fā)方法，根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案中課程體系的重構(gòu)思路，打破本科教材的常規(guī)，不再以傳統(tǒng)的“三傳”為主線來安排教學(xué)次序，而是將化工原理、化工裝備、電器與儀表等課程的相關(guān)知識有機融合，以典型化工生產(chǎn)單元操作及其設(shè)備為紐帶，進行理實一體化的模塊化內(nèi)容設(shè)計?！　∪珪卜帧傲黧w流動及輸送技術(shù)、傳熱技術(shù)（傳熱、冷凍）、分離技術(shù)（非均相物系的分離——沉降和過濾、蒸發(fā)、干燥、蒸餾、吸收、萃取、結(jié)晶、新型分離方法——膜分離和吸附）”三大模塊，十一個子模塊，各子模塊均涵蓋“技術(shù)應(yīng)用”、“設(shè)備或流程認知”、“相關(guān)知識獲取”、“操作方法”、“故障處理”、“安全生產(chǎn)”及“節(jié)能”等內(nèi)容，突出對學(xué)生工程應(yīng)用能力、實踐技能和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，初步構(gòu)建了“以職業(yè)崗位為課程目標(biāo)，以職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為課程內(nèi)容，以教學(xué)模塊為課程結(jié)構(gòu)，以最新技術(shù)為課程視野，以職業(yè)能力為課程核心，以‘雙師’教師為課程主導(dǎo)”的課程新體系，高職特色較鮮明?！　≡诰唧w內(nèi)容編排上也與以往教材有所不同：教學(xué)內(nèi)容模塊化、任務(wù)化、全面化；精簡理論，刪除繁瑣的公式推導(dǎo)過程和純理論型計算，放棄對過程原理及理論計算“過深、過細、過全、過難”的描述；增加與實際生產(chǎn)相關(guān)的操作知識，拓寬了工程技術(shù)視野；力求理論聯(lián)系實際，注重知識和技能的實用性、工程性、多樣性、先進性；設(shè)備外觀圖片相片化、現(xiàn)場化、直觀化；增加生產(chǎn)應(yīng)用型案例，習(xí)題更具有針對性、實用性、典型性、實訓(xùn)性?！　閹椭鷮W(xué)生了解所學(xué)內(nèi)容、明確學(xué)習(xí)將要達到的目標(biāo)，每模塊前提出了本模塊的“知識、技能、素質(zhì)”目標(biāo)，引導(dǎo)學(xué)生開展自我學(xué)習(xí)和自我評價?！　”窘滩目勺鳛楦呗毟邔；ぜ夹g(shù)類及相關(guān)專業(yè)的教材，亦可供化工企業(yè)生產(chǎn)一線的工程技術(shù)人員參考?！　”窘滩挠珊螢畯?、禹練英、譚平主編，易衛(wèi)國主審。緒論、模塊二、模塊十一由何灝彥編寫，模塊一由于津津編寫，模塊三由譚平編寫，模塊四、模塊五由楊文淵編寫，模塊六由佘嬡媛編寫，模塊七由梁美東編寫，模塊八由禹練英編寫，模塊九由劉絢艷編寫，模塊十由張果龍編寫。全書由何灝彥提出細化的編寫提綱、統(tǒng)稿并作最后的修改?！　≡诒緯木帉戇^程中，得到了編寫學(xué)校（湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院、貴州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院、湖南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院）的領(lǐng)導(dǎo)和老師的大力支持與幫助，在此謹(jǐn)向他們表示衷心的感謝?！　∮捎诰幷咚剿?，不妥之處在所難免，敬請讀者和同仁們指正，以便今后修訂。

內(nèi)容概要

本教材根據(jù)高職教育的特點、要求和教學(xué)實際，按照“工作過程系統(tǒng)化”課程開發(fā)方法，打破本科教材的常規(guī)，不再以傳統(tǒng)的“三傳”為主線來安排教學(xué)次序，而是將化工原理、化工裝備、電器與儀表等課程的相關(guān)知識有機融合, 以典型化工生產(chǎn)單元操作及其設(shè)備為紐帶，進行理實一體化的模塊化內(nèi)容設(shè)計,且精簡理論，刪除繁瑣的公式推導(dǎo)過程和純理論型計算，放棄對過程原理及理論計算“過深、過細、過全、過難”的描述。    全書共分“流體流動及輸送技術(shù)、傳熱技術(shù)（傳熱、冷凍）、分離技術(shù)（非均相物系的分離——沉降和過濾、蒸發(fā)、干燥、蒸餾、吸收、萃取、結(jié)晶、新型分離方法——膜分離和吸附）”三大模塊，十一個子模塊，各子模塊均涵蓋“技術(shù)應(yīng)用”、“設(shè)備或流程認知”、“相關(guān)知識獲取”、“操作方法”、“故障處理”、“安全生產(chǎn)”及“節(jié)能”等內(nèi)容，突出對學(xué)生工程應(yīng)用能力、實踐技能和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。    本教材可作為高職高?；ぜ夹g(shù)類及相關(guān)專業(yè)的教材，亦可供化工企業(yè)生產(chǎn)一線的工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

緒論1   任務(wù)一  了解化工生產(chǎn)過程及單元操作1     一、化工生產(chǎn)過程與單元操作1     二、單元操作的分類2   任務(wù)二  了解本課程的性質(zhì)、內(nèi)容和課程目標(biāo)2     一、本課程的性質(zhì)、內(nèi)容2     二、課程目標(biāo)3   任務(wù)三  了解解決工程問題的基本思路和方法3   任務(wù)四  正確使用單位5     一、單位和單位制5     二、單位換算5   習(xí)題5 模塊一  流體流動及輸送7   任務(wù)一  認知流體輸送設(shè)備及管路7     一、貯罐8     二、化工管路10     三、輸送設(shè)備16   任務(wù)二  獲取流體輸送知識17     一、流體的基本物理量17     二、靜力學(xué)方程式及其應(yīng)用20     三、連續(xù)性方程式及其應(yīng)用24     四、柏努利方程式及其應(yīng)用26     五、流體流動阻力及降低措施29     六、流體的基本物理量的檢測39   任務(wù)三  熟悉流體輸送機械46     一、液體輸送機械46     二、氣體輸送機械62   任務(wù)四  離心泵的操作66     一、操作方法66     二、故障分析及處理67   習(xí)題68 模塊二  傳熱71   任務(wù)一  了解傳熱過程及其應(yīng)用71     一、傳熱在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用 71     二、傳熱過程的類型72     三、載熱體及其選擇72     四、傳熱的基本方式73   任務(wù)二  認知傳熱設(shè)備73     一、換熱器的分類73     二、間壁換熱器的結(jié)構(gòu)與性能特點75     三、列管換熱器的型號與系列標(biāo)準(zhǔn)81   任務(wù)三  獲取傳熱知識82     一、傳熱速率方程及其應(yīng)用82     二、傳熱速率與熱負荷83     三、傳熱推動力86     四、傳熱系數(shù)90     五、強化與削弱傳熱103     六、傳熱計算案例107   任務(wù)四  列管換熱器的操作109     一、操作方法109     二、故障分析及處理111     三、安全生產(chǎn)111   習(xí)題111 模塊三  冷凍114   任務(wù)一  了解冷凍過程及其應(yīng)用114     一、制冷在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用114     二、制冷方法114     三、壓縮制冷過程115     四、制冷劑與載冷體117   任務(wù)二  認知冷凍設(shè)備120     一、壓縮機120     二、冷凝器120     三、蒸發(fā)器121     四、節(jié)流膨脹閥122   任務(wù)三  獲取冷凍知識122     一、冷凍能力122     二、操作溫度的選擇123   習(xí)題124 模塊四  非均相物系的分離126   任務(wù)一  了解非均相物系的分離過程及其應(yīng)用126     一、常見非均相物系分離的方法126     二、非均相物系分離在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用127   任務(wù)二  認知非均相物系的分離設(shè)備127     一、沉降設(shè)備127     二、過濾設(shè)備129     三、離心機132     四、氣體的其他凈制方法及設(shè)備136     五、分離方法和設(shè)備的選用139   任務(wù)三  獲取沉降和過濾知識140     一、沉降140     二、過濾144   任務(wù)四  沉降和過濾設(shè)備的操作147     一、操作方法147     二、故障分析及處理149   習(xí)題150 模塊五  蒸發(fā)152   任務(wù)一  了解蒸發(fā)過程及其應(yīng)用152     一、蒸發(fā)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用152     二、蒸發(fā)操作的特點152     三、蒸發(fā)操作的分類153     四、蒸發(fā)流程154   任務(wù)二  認知蒸發(fā)設(shè)備155     一、蒸發(fā)器的形式與結(jié)構(gòu)156     二、蒸發(fā)器的輔助設(shè)備161     三、蒸發(fā)器的選用162   任務(wù)三  獲取蒸發(fā)知識163     一、蒸發(fā)水量163     二、加熱蒸汽消耗量163     三、蒸發(fā)器的傳熱面積165     四、蒸發(fā)器的生產(chǎn)強度168     五、蒸發(fā)器的節(jié)能措施169   任務(wù)四  蒸發(fā)器的操作170     一、操作方法與日常維護170     二、故障分析及處理172     三、安全生產(chǎn)172   習(xí)題172 模塊六  干燥174   任務(wù)一  了解干燥過程及其應(yīng)用174     一、干燥在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用174     二、固體物料的去濕方法174     三、干燥操作的分類175     四、對流干燥流程175   任務(wù)二  認知干燥設(shè)備176     一、對干燥設(shè)備的基本要求176     二、常用的工業(yè)干燥器176     三、干燥器的選用178   任務(wù)三  獲取干燥知識179     一、濕空氣的性質(zhì)179     二、濕空氣的濕度圖182     三、干燥過程的工藝計算184     四、干燥速率 189     五、干燥操作的節(jié)能191   任務(wù)四  噴霧干燥器的操作191     一、操作方法與日常維護191     二、故障分析及處理192     三、安全生產(chǎn)192   習(xí)題193 模塊七  蒸餾195   任務(wù)一  了解蒸餾過程及其應(yīng)用195     一、蒸餾在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用195     二、蒸餾操作的分類195     三、蒸餾流程196   任務(wù)二  認知蒸餾設(shè)備198     一、板式塔的結(jié)構(gòu)198     二、板式塔的類型199     三、板式塔的流體力學(xué)性能200     四、塔板負荷性能圖202   任務(wù)三  獲取蒸餾知識203     一、蒸餾的氣液相平衡203     二、精餾的工藝計算207     三、精餾操作的節(jié)能217     四、其他蒸餾方式218   任務(wù)四  精餾塔的操作220     一、精餾操作的分析220     二、操作方法222     三、故障分析及處理222     四、安全生產(chǎn)224   習(xí)題225 模塊八  吸收227   任務(wù)一  了解吸收過程及其應(yīng)用227     一、工業(yè)生產(chǎn)中的吸收操作過程227     二、吸收在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用228     三、吸收操作的分類228     四、吸收劑的選擇228   任務(wù)二  認知吸收設(shè)備229     一、填料塔的構(gòu)造229     二、填料的類型229     三、填料的特性231     四、填料塔的流體力學(xué)性能232     五、填料塔的附件233   任務(wù)三  獲取吸收知識235     一、吸收的氣液相平衡235     二、吸收的傳質(zhì)機理239     三、吸收速率方程241     四、吸收塔的計算242     五、其他吸收與解析249   任務(wù)四  填料吸收塔的操作251     一、吸收操作的分析251     二、操作方法255     三、故障分析及處理256     四、安全生產(chǎn)256   習(xí)題257 模塊九  萃取260   任務(wù)一  了解萃取過程及其應(yīng)用260     一、萃取在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用260     二、萃取操作及其特點260     三、萃取流程261     四、萃取劑的選擇262   任務(wù)二  認知萃取設(shè)備263     一、萃取塔的形式與結(jié)構(gòu)263     二、萃取設(shè)備的選用264   任務(wù)三  獲取萃取知識265     一、部分互溶物系的相平衡265     二、萃取的工藝計算267     三、超臨界流體萃取技術(shù)269   任務(wù)四  萃取塔的操作270     一、操作方法270     二、故障分析及處理271   習(xí)題272 模塊十  結(jié)晶274   任務(wù)一  了解結(jié)晶過程及其應(yīng)用274     一、結(jié)晶在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用274     二、結(jié)晶操作的特點274     三、結(jié)晶操作的分類274   任務(wù)二  認知結(jié)晶設(shè)備275     一、結(jié)晶器的形式與結(jié)構(gòu)275     二、結(jié)晶器的選用278   任務(wù)三  獲取結(jié)晶知識278     一、固液體系相平衡278     二、結(jié)晶過程279     三、影響結(jié)晶操作的因素280   任務(wù)四  結(jié)晶器的操作281     一、操作方法281     二、故障分析及處理282   習(xí)題283 模塊十一  新型分離方法284   任務(wù)一  認知膜分離技術(shù)284     一、膜分離在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用284     二、膜分離操作的特點285     三、膜的性能及分類 285     四、膜分離裝置與工藝286     五、典型膜分離過程及應(yīng)用290   任務(wù)二  認知吸附技術(shù)292     一、吸附在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用292     二、吸附操作的特點292     三、吸附劑293     四、吸附速率294     五、吸附的分離過程及工藝295   習(xí)題296 附錄297 參考文獻324

章節(jié)摘錄

　?。?）非金屬管用各種非金屬材料制作而成的管子的統(tǒng)稱。　?、偬沾晒?陶瓷管的特點是耐腐性高，對除氫氟酸以外的所有酸堿物料均具有耐腐蝕性，但性脆、機械強度低、承壓能力弱、不耐溫度劇變。因此，工業(yè)生產(chǎn)中主要用于輸送壓力小于O.2 MPa、溫度低于423K的腐蝕性流體?！　≈饕?guī)格有DN50、DNl00、DNl50、DN200、DN250及.DN300mm等。　?、谒喙?水泥管主要用于下水道的排污水管。通常無筋混凝土管用作無壓流體的輸送；預(yù)應(yīng)力混凝土管可在有壓情況下輸送流體，并用以代替鑄鐵管和鋼管。水泥管的內(nèi)徑范圍在100～1500mm，規(guī)格通常用聲內(nèi)徑×壁厚表示。　?、鄄ＡЧ苡糜诨どa(chǎn)中的玻璃管主要是由硼玻璃和石英玻璃制成的。用玻璃制作的管子具有透明、耐腐蝕、易清洗、阻力小和價格低的優(yōu)點以及性脆、熱穩(wěn)定性差和不耐壓力的缺點，對除氫氟酸、含氟磷酸、熱濃磷酸和熱堿外的絕大多數(shù)物料均具有良好的耐腐蝕性。但玻璃的脆性限制了其用途?！　、芩芰瞎苁且詷渲瑸樵辖?jīng)加工制成的管子，主要有聚乙烯管、聚氯乙烯管、酚醛塑料管、聚甲基丙烯酸甲酯管、增強塑料管（玻璃鋼管）、ABS。塑料管和聚四氟乙烯管等。其共同優(yōu)點是抗腐蝕性強、質(zhì)量輕、易于加工，熱塑性塑料管還能任意彎曲和加工成各種形狀。但都具有強度低、不耐壓和耐熱性差的缺點。每一種管子又有各自的特點，使用中可根據(jù)具體情況，參閱有關(guān)資料合理選擇。應(yīng)該指出，由于塑料種類繁多，。有韻專項性能優(yōu)于金屬管，因此用途越來越廣泛，有很多原來用金屬管的場合均被塑料管所代替，如下水管?！　、菹鹉z管 橡膠管按結(jié)構(gòu)分為純膠小口徑管、橡膠帆布撓性管和橡膠螺旋鋼絲撓性管等；按用途分為抽吸管、壓力管和蒸汽管。橡膠管盼特點是能耐酸堿，但不耐硝酸、有機酸和石油產(chǎn)品。主要用作臨時性管路連接及一些管路的撓性連接.如水管、煤氣管的連接。通常不用作永久連接。近年來，由于聚氯乙烯軟管的使用，橡膠管正逐漸為聚氯乙烯軟管所替代?！　?.管件　　化工生產(chǎn)中的管件類型很多，、根據(jù)管材類型分為5種，即水煤氣鋼管件、鑄鐵管件、塑料管件、耐酸陶瓷管件和電焊鋼管管件。根據(jù)管件在管路中的作用不同可以分成如下5類，一種管件能起到上述作用中的一個或多個，例如彎頭既是連接管路的管件，又是改變管路方向的管件。

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