化工單元操作

緒論 1
0.1課程內(nèi)容和任務(wù)1
0.2單元操作的分類和特點(diǎn)1
0.2.1單元操作的分類1
0.2.2單元操作的特點(diǎn)2
0.3課程中常用的研究方法2
0.4課程中常用的基本概念3
0.5單位與單位換算4
0.5.1SI制（國際單位制）4
0.5.2工程單位制和英單位制5
0.5.3物理量單位換算5
0.6量綱和經(jīng)驗(yàn)公式變換6
0.6.1量綱6
0.6.2經(jīng)驗(yàn)公式變換6
思考題7
習(xí)題7

第1章 流體流動 9
本章符號說明9
1.1流體性質(zhì)和管道設(shè)計(jì)10
1.1.1流體的物理性質(zhì)10
1.1.2管徑計(jì)算與選擇12
1.1.3連續(xù)穩(wěn)態(tài)流動流體的物料衡算13
1.1.4化工常用管子、管件和閥門14
1.2流體流動系統(tǒng)中的機(jī)械能衡算16
1.2.1流體機(jī)械能衡算式16
1.2.2流體靜力學(xué)17
1.2.3管內(nèi)流體機(jī)械能損失的測定21
1.2.4滿足輸送要求的位差或壓差確定21
1.2.5輸送機(jī)械提供能量的計(jì)算22
1.2.6流量測量23
1.3管內(nèi)流體流動的機(jī)械能損失26
1.3.1流體流動類型和雷諾數(shù)26
1.3.2層流的摩擦阻力28
1.3.3量綱分析法分析機(jī)械能損失29
1.3.4局部摩擦阻力損失32
1.3.5管路系統(tǒng)中總機(jī)械能損失的計(jì)算33
1.3.6阻力對管內(nèi)流體流動的影響35
1.4管路的安裝與操作37
1.5管路計(jì)算及案例分析37
1.5.1簡單管路計(jì)算38
1.5.2復(fù)雜管路計(jì)算39
思考題41
習(xí)題43

第2章 流體輸送機(jī)械 47
本章符號說明47
2.1離心泵48
2.1.1離心泵的工作原理48
2.1.2離心泵的性能參數(shù)49
2.1.3離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)51
2.1.4離心泵類型和選用53
2.1.5離心泵的吸上高度54
2.2化工中常用的其他類型泵57
2.2.1往復(fù)泵57
2.2.2旋轉(zhuǎn)泵58
2.2.3旋渦泵59
2.3化工中常用的氣體輸送機(jī)械60
2.3.1離心式通風(fēng)機(jī)60
2.3.2離心式鼓風(fēng)機(jī)和離心式壓縮機(jī)63
2.3.3旋轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機(jī)和旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)64
2.3.4往復(fù)式壓縮機(jī)64
2.3.5真空泵66
2.4離心泵的操作67
2.4.1離心泵的使用67
2.4.2日常維護(hù)68
2.5案例分析68
思考題69
習(xí)題70

第3章 過濾與沉降 72
本章符號說明72
3.1化工中的過濾操作和常用設(shè)備73
3.1.1板框壓濾機(jī)73
3.1.2葉濾機(jī)74
3.1.3轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)75
3.1.4離心過濾機(jī)76
3.2過濾過程的工藝計(jì)算77
3.2.1過濾的速度方程77
3.2.2過濾過程的物料衡算78
3.2.3恒壓過濾時間與濾液的關(guān)系79
3.2.4過濾常數(shù)的測定79
3.2.5洗滌過程的計(jì)算82
3.2.6過濾機(jī)生產(chǎn)能力82
3.3重力沉降85
3.3.1重力沉降速度85
3.3.2影響沉降速度的其他因素88
3.3.3降塵室89
3.3.4沉降槽90
3.3.5分級器91
3.4離心沉降92
3.4.1慣性離心力作用下的沉降速度93
3.4.2旋風(fēng)分離器94
3.5板框壓濾機(jī)的操作97
3.5.1開車前的準(zhǔn)備97
3.5.2開停車步驟98
3.5.3事故分析98
3.6案例分析99
3.6.1案例199
3.6.2案例2101
思考題102
習(xí)題102

第4章 傳熱 104
本章符號說明104
4.1化工中的傳熱操作及常用換熱設(shè)備105
4.1.1夾套換熱器105
4.1.2蛇管換熱器106
4.1.3噴淋式換熱器106
4.1.4套管換熱器106
4.1.5列管式換熱器107
4.1.6平板式換熱器108
4.1.7螺旋板式換熱器109
4.1.8翅片管換熱器109
4.1.9板翅式換熱器109
4.2載熱體和間壁式換熱器的熱量衡算110
4.2.1化工中常用載熱體110
4.2.2換熱器熱負(fù)荷計(jì)算112
4.2.3間壁換熱器的傳熱速率113
4.3熱傳導(dǎo)113
4.3.1導(dǎo)熱基本方程式113
4.3.2熱導(dǎo)率114
4.3.3平壁的定態(tài)導(dǎo)熱114
4.3.4圓筒壁的定態(tài)導(dǎo)熱115
4.4對流傳熱117
4.4.1對流傳熱方程式118
4.4.2影響對流傳熱(給熱)系數(shù)的主要因素118
4.4.3傳熱過程中常用到的準(zhǔn)數(shù)119
4.4.4流體管內(nèi)強(qiáng)制對流的傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式119
4.4.5流體管外強(qiáng)制對流時的傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式121
4.4.6蒸氣冷凝時的對流傳熱系數(shù)123
4.4.7液體沸騰時的傳熱系數(shù)124
4.5間壁式換熱器的傳熱計(jì)算125
4.5.1傳熱平均溫度差Δtm的計(jì)算125
4.5.2總傳熱系數(shù)129
4.5.3傳熱面積的計(jì)算與操作核算132
4.5.4傳熱單元數(shù)法135
4.5.5非定態(tài)傳熱計(jì)算示例138
4.5.6列管式換熱器的選用139
4.6輻射傳熱142
4.6.1物體對熱輻射的性能表現(xiàn)142
4.6.2物體的輻射能力143
4.6.3物體間的輻射傳熱144
4.6.4輻射和對流的聯(lián)合傳熱145
4.6.5保溫層材料的選擇146
4.7傳熱的操作147
4.7.1傳熱操作的開工準(zhǔn)備147
4.7.2傳熱操作的開停車147
4.7.3傳熱操作的故障及處理148
4.7.4傳熱操作的日常維護(hù)和檢修149
4.7.5傳熱操作的安全技術(shù)149
4.8案例分析150
4.8.1案例1150
4.8.2案例2153
思考題155
習(xí)題156

第5章 蒸發(fā) 158
本章符號說明158
5.1化工中的蒸發(fā)操作及常用蒸發(fā)設(shè)備159
5.1.1循環(huán)式蒸發(fā)器160
5.1.2單程型蒸發(fā)器161
5.2蒸發(fā)過程溶液沸點(diǎn)的確定163
5.2.1因溶質(zhì)存在溶液蒸氣壓下降而引起的沸點(diǎn)升高163
5.2.2因液柱壓頭引起的溶液沸點(diǎn)升高165
5.2.3因流動阻力產(chǎn)生壓降引起的沸點(diǎn)升高165
5.3單效蒸發(fā)的計(jì)算166
5.3.1物料衡算166
5.3.2熱量衡算166
5.3.3蒸發(fā)器傳熱面積的計(jì)算167
5.3.4蒸發(fā)操作的調(diào)節(jié)169
5.4多效蒸發(fā)及提高加熱蒸汽利用率的其他措施170
5.4.1多效蒸發(fā)的流程170
5.4.2多效蒸發(fā)與單效蒸發(fā)的比較171
5.4.3多效蒸發(fā)的效數(shù)限制172
5.4.4引出額外蒸汽為他用熱源172
5.4.5熱泵蒸發(fā)173
5.4.6冷凝水自蒸發(fā)的應(yīng)用174
5.5蒸發(fā)的操作174
5.5.1蒸發(fā)操作的開工準(zhǔn)備174
5.5.2蒸發(fā)操作的開停車175
5.5.3蒸發(fā)操作的故障及處理175
5.5.4蒸發(fā)操作的安全技術(shù)176
5.6案例分析176
5.6.1案例1177
5.6.2案例2178
思考題179
習(xí)題180

第6章 吸收 181
本章符號說明181
6.1化工中的吸收操作182
6.1.1吸收分離的依據(jù)182
6.1.2吸收操作的分類183
6.1.3吸收操作在化工中的應(yīng)用183
6.1.4吸收操作的流程183
6.1.5吸收劑選擇原則185
6.1.6吸收操作需要解決的基本問題185
6.2氣液相平衡185
6.2.1氣體在液體中的溶解度185
6.2.2亨利定律186
6.2.3氣液相平衡在吸收中的應(yīng)用188
6.3吸收過程速率189
6.3.1吸收機(jī)理189
6.3.2吸收速率方程189
6.3.3總吸收系數(shù)與膜系數(shù)關(guān)系191
6.4吸收塔計(jì)算192
6.4.1吸收塔物料衡算192
6.4.2吸收劑用量的確定193
6.4.3填料層高度的基本計(jì)算式195
6.4.4傳質(zhì)單元高度概念196
6.4.5傳質(zhì)單元數(shù)的解析計(jì)算196
6.4.6傳質(zhì)單元數(shù)的其他求解法199
6.4.7吸收的操作型計(jì)算示例201
6.4.8解吸塔的計(jì)算204
6.4.9理論塔板數(shù)的計(jì)算206
6.5填料塔206
6.5.1填料塔的結(jié)構(gòu)與操作206
6.5.2填料特性206
6.5.3常用填料207
6.5.4氣、液兩相逆流通過填料層的流動狀況209
6.5.5填料塔直徑的計(jì)算210
6.5.6填料塔的主要附件212
6.6吸收塔的操作和調(diào)節(jié)214
6.7吸收塔的操作技術(shù)215
6.7.1裝填料215
6.7.2設(shè)備的清洗機(jī)填料的處理216
6.7.3系統(tǒng)的開車216
6.7.4系統(tǒng)的停車216
6.7.5正常操作要點(diǎn)217
6.7.6吸收塔操作正常維護(hù)要點(diǎn)217
6.7.7吸收塔常見的異?，F(xiàn)象及處理方法217
6.8案例分析218
6.8.1案例1218
6.8.2案例2221
思考題222
習(xí)題223

第7章 蒸餾 225
本章符號說明225
7.1概述226
7.1.1蒸餾分離的依據(jù)226
7.1.2蒸餾過程的分類227
7.1.3精餾操作的工程問題228
7.2雙組分溶液的氣液平衡229
7.2.1理想物系的泡點(diǎn)方程和露點(diǎn)方程229
7.2.2相平衡的溫度組成圖(t-x-y圖)230
7.2.3相平衡的氣液組成關(guān)系圖(y-x圖)231
7.2.4相對揮發(fā)度與相平衡組成關(guān)系表達(dá)式232
7.3精餾操作過程234
7.3.1精餾原理234
7.3.2理論板概念與恒摩爾流假設(shè)235
7.3.3精餾段與提餾段兩塔段的氣液流量關(guān)系236
7.4雙組分物系連續(xù)精餾的計(jì)算237
7.4.1全塔物料衡算237
7.4.2確定理論塔板數(shù)的途徑238
7.4.3精餾段任意兩相鄰板間氣、液的組成關(guān)系238
7.4.4提餾段任意相鄰兩板間氣、液的組成關(guān)系239
7.4.5理論塔板數(shù)的逐板計(jì)算法240
7.4.6精餾段與提餾段兩操作線交點(diǎn)的軌跡方程242
7.4.7理論塔板數(shù)的圖解法(McCabe-Thiele法)242
7.4.8直接蒸汽加熱的精餾塔理論塔板數(shù)計(jì)算244
7.4.9塔板效率與實(shí)際塔板數(shù)245
7.4.10填料層的理論板當(dāng)量高度246
7.4.11冷凝器和再沸器247
7.5精餾操作條件參數(shù)選擇247
7.5.1精餾操作壓強(qiáng)的確定247
7.5.2進(jìn)料熱狀態(tài)的影響247
7.5.3操作回流比的選擇249
7.5.4理論塔板數(shù)的簡捷計(jì)算251
7.6精餾的操作型計(jì)算252
7.7連續(xù)精餾的操作261
7.8間歇精餾的操作262
7.9板式塔262
7.9.1塔板結(jié)構(gòu)與氣液接觸狀態(tài)262
7.9.2應(yīng)避免的操作現(xiàn)象與操作負(fù)荷性能圖263
7.9.3塔徑的確定264
7.9.4塔高的確定265
7.9.5塔板類型簡介267
7.10精餾塔的開停車操作和調(diào)節(jié)技術(shù)268
7.10.1精餾塔的開工準(zhǔn)備268
7.10.2精餾塔的開車操作272
7.10.3精餾塔的停車操作273
7.10.4精餾的操作與調(diào)節(jié)273
7.10.5精餾的操作故障及處理275
7.10.6精餾塔的日常維護(hù)和檢修276
7.10.7精餾塔的節(jié)能277
7.10.8精餾操作的安全技術(shù)278
7.11案例分析280
7.11.1案例1280
7.11.2案例2282
思考題288
習(xí)題289

第8章 萃取 291
本章符號說明291
8.1化工中的萃取操作292
8.1.1萃取操作在化工中的應(yīng)用292
8.1.2萃取的操作流程293
8.1.3萃取劑的選擇原則293
8.1.4萃取操作中的工程問題294
8.2液-液相平衡294
8.2.1三角形相圖上的表示方法294
8.2.2杠桿原則295
8.2.3溶解度曲線與平衡連接線296
8.2.4輔助曲線和臨界混溶點(diǎn)297
8.2.5分配系數(shù)與分配曲線298
8.2.6溫度對相平衡關(guān)系的影響300
8.2.7選擇性系數(shù)300
8.3萃取過程計(jì)算301
8.3.1萃取劑與稀釋劑為部分互溶體系302
8.3.2萃取劑與稀釋劑為完全不溶體系307
8.4液-液萃取設(shè)備308
8.4.1逐級接觸式萃取設(shè)備308
8.4.2微分接觸式萃取設(shè)備309
8.4.3萃取設(shè)備的選擇311
8.5萃取操作312
8.5.1萃取裝置的操作規(guī)程312
8.5.2操作過程的注意事項(xiàng)313
8.5.3不正?，F(xiàn)象原因及處理方法313
8.5.4事故處理313
8.6案例分析314
8.6.1案例1314
8.6.2案例2314
思考題315
習(xí)題316

第9章 干燥 317
本章符號說明317
9.1化工中的干燥操作及常壓干燥設(shè)備317
9.1.1廂式干燥器318
9.1.2氣流干燥器319
9.1.3沸騰床干燥器319
9.1.4噴霧干燥器320
9.1.5轉(zhuǎn)筒干燥器321
9.2濕空氣的性質(zhì)和濕焓圖321
9.2.1濕空氣性質(zhì)322
9.2.2濕空氣的濕焓圖(H-I圖)325
9.2.3H-I圖的應(yīng)用325
9.3固體干燥的平衡關(guān)系327
9.3.1物料含水量的表示方法327
9.3.2平衡水分與干燥平衡曲線328
9.3.3結(jié)合水分與非結(jié)合水分328
9.3.4平衡曲線的應(yīng)用329
9.4干燥過程的物料衡算和熱量衡算330
9.4.1干燥過程的物料衡算330
9.4.2干燥過程的熱量衡算331
9.4.3干燥過程的熱效率η332
9.4.4干燥介質(zhì)條件的影響與確定334
9.5干燥速度與干燥時間334
9.5.1干燥曲線335
9.5.2干燥速度曲線335
9.5.3干燥過程分析336
9.5.4恒速階段干燥時間計(jì)算336
9.5.5降速階段干燥時間計(jì)算336
9.6柱式干燥塔的操作337
9.6.1開機(jī)準(zhǔn)備337
9.6.2停車過程338
9.6.3事故分析與處理338
9.6.4安全操作注意事項(xiàng)338
9.7案例分析339
9.7.1案例1339
9.7.2案例2340
思考題343
習(xí)題344

附錄 346
附錄1單位換算系數(shù)346
附錄2基本物理常數(shù)349
附錄3水的物理性質(zhì)350
附錄4某些氣體的重要物理性質(zhì)350
附錄5某些液體的重要物理性質(zhì)351
附錄6某些有機(jī)液體的相對密度(液體密度與4℃水的密度之比)353
附錄7飽和水蒸氣(以溫度為準(zhǔn))354
附錄8飽和水蒸氣(以壓強(qiáng)為準(zhǔn))355
附錄9水在不同溫度下的黏度356
附錄10液體黏度共線圖357
附錄11氣體黏度共線圖(常壓下用)359
附錄12某些液體的熱導(dǎo)率360
附錄13某些固體物質(zhì)的黑度360
附錄14固體材料的熱導(dǎo)率361
附錄15常用固體材料的密度和比熱容362
附錄16氣體熱導(dǎo)率共線圖(101.3kPa)363
附錄17液體的比熱容共線圖365
附錄18氣體的比熱容共線圖( 101.325kPa)367
附錄19液體比汽化熱共線圖369
附錄20液體表面張力共線圖370
附錄21某些氣體溶于水的亨利系數(shù)372
附錄22雙組分溶液的汽液相平衡數(shù)據(jù)372
附錄23管子規(guī)格373
附錄24IS型離心泵規(guī)格375
附錄25熱交換器系列標(biāo)準(zhǔn)(摘自JB/T 4714—1992、JB/T 4715—1992)379
附錄26部分三元組分體系的平衡數(shù)據(jù)380

參考文獻(xiàn) 382