化工单元操作/陈桂娥等

绪论 1
0.1课程内容和任务1
0.2单元操作的分类和特点1
0.2.1单元操作的分类1
0.2.2单元操作的特点2
0.3课程中常用的研究方法2
0.4课程中常用的基本概念3
0.5单位与单位换算4
0.5.1SI制（国际单位制）4
0.5.2工程单位制和英单位制5
0.5.3物理量单位换算5
0.6量纲和经验公式变换6
0.6.1量纲6
0.6.2经验公式变换6
思考题7
习题7

第1章 流体流动 9
本章符号说明9
1.1流体性质和管道设计10
1.1.1流体的物理性质10
1.1.2管径计算与选择12
1.1.3连续稳态流动流体的物料衡算13
1.1.4化工常用管子、管件和阀门14
1.2流体流动系统中的机械能衡算16
1.2.1流体机械能衡算式16
1.2.2流体静力学17
1.2.3管内流体机械能损失的测定21
1.2.4满足输送要求的位差或压差确定21
1.2.5输送机械提供能量的计算22
1.2.6流量测量23
1.3管内流体流动的机械能损失26
1.3.1流体流动类型和雷诺数26
1.3.2层流的摩擦阻力28
1.3.3量纲分析法分析机械能损失29
1.3.4局部摩擦阻力损失32
1.3.5管路系统中总机械能损失的计算33
1.3.6阻力对管内流体流动的影响35
1.4管路的安装与操作37
1.5管路计算及案例分析37
1.5.1简单管路计算38
1.5.2复杂管路计算39
思考题41
习题43

第2章 流体输送机械 47
本章符号说明47
2.1离心泵48
2.1.1离心泵的工作原理48
2.1.2离心泵的性能参数49
2.1.3离心泵的工作点与流量调节51
2.1.4离心泵类型和选用53
2.1.5离心泵的吸上高度54
2.2化工中常用的其他类型泵57
2.2.1往复泵57
2.2.2旋转泵58
2.2.3旋涡泵59
2.3化工中常用的气体输送机械60
2.3.1离心式通风机60
2.3.2离心式鼓风机和离心式压缩机63
2.3.3旋转式鼓风机和旋转式压缩机64
2.3.4往复式压缩机64
2.3.5真空泵66
2.4离心泵的操作67
2.4.1离心泵的使用67
2.4.2日常维护68
2.5案例分析68
思考题69
习题70

第3章 过滤与沉降 72
本章符号说明72
3.1化工中的过滤操作和常用设备73
3.1.1板框压滤机73
3.1.2叶滤机74
3.1.3转筒真空过滤机75
3.1.4离心过滤机76
3.2过滤过程的工艺计算77
3.2.1过滤的速度方程77
3.2.2过滤过程的物料衡算78
3.2.3恒压过滤时间与滤液的关系79
3.2.4过滤常数的测定79
3.2.5洗涤过程的计算82
3.2.6过滤机生产能力82
3.3重力沉降85
3.3.1重力沉降速度85
3.3.2影响沉降速度的其他因素88
3.3.3降尘室89
3.3.4沉降槽90
3.3.5分级器91
3.4离心沉降92
3.4.1惯性离心力作用下的沉降速度93
3.4.2旋风分离器94
3.5板框压滤机的操作97
3.5.1开车前的准备97
3.5.2开停车步骤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
思考题102
习题102

第4章 传热 104
本章符号说明104
4.1化工中的传热操作及常用换热设备105
4.1.1夹套换热器105
4.1.2蛇管换热器106
4.1.3喷淋式换热器106
4.1.4套管换热器106
4.1.5列管式换热器107
4.1.6平板式换热器108
4.1.7螺旋板式换热器109
4.1.8翅片管换热器109
4.1.9板翅式换热器109
4.2载热体和间壁式换热器的热量衡算110
4.2.1化工中常用载热体110
4.2.2换热器热负荷计算112
4.2.3间壁换热器的传热速率113
4.3热传导113
4.3.1导热基本方程式113
4.3.2热导率114
4.3.3平壁的定态导热114
4.3.4圆筒壁的定态导热115
4.4对流传热117
4.4.1对流传热方程式118
4.4.2影响对流传热(给热)系数的主要因素118
4.4.3传热过程中常用到的准数119
4.4.4流体管内强制对流的传热系数关联式119
4.4.5流体管外强制对流时的传热系数关联式121
4.4.6蒸气冷凝时的对流传热系数123
4.4.7液体沸腾时的传热系数124
4.5间壁式换热器的传热计算125
4.5.1传热平均温度差Δtm的计算125
4.5.2总传热系数129
4.5.3传热面积的计算与操作核算132
4.5.4传热单元数法135
4.5.5非定态传热计算示例138
4.5.6列管式换热器的选用139
4.6辐射传热142
4.6.1物体对热辐射的性能表现142
4.6.2物体的辐射能力143
4.6.3物体间的辐射传热144
4.6.4辐射和对流的联合传热145
4.6.5保温层材料的选择146
4.7传热的操作147
4.7.1传热操作的开工准备147
4.7.2传热操作的开停车147
4.7.3传热操作的故障及处理148
4.7.4传热操作的日常维护和检修149
4.7.5传热操作的安全技术149
4.8案例分析150
4.8.1案例1150
4.8.2案例2153
思考题155
习题156

第5章 蒸发 158
本章符号说明158
5.1化工中的蒸发操作及常用蒸发设备159
5.1.1循环式蒸发器160
5.1.2单程型蒸发器161
5.2蒸发过程溶液沸点的确定163
5.2.1因溶质存在溶液蒸气压下降而引起的沸点升高163
5.2.2因液柱压头引起的溶液沸点升高165
5.2.3因流动阻力产生压降引起的沸点升高165
5.3单效蒸发的计算166
5.3.1物料衡算166
5.3.2热量衡算166
5.3.3蒸发器传热面积的计算167
5.3.4蒸发操作的调节169
5.4多效蒸发及提高加热蒸汽利用率的其他措施170
5.4.1多效蒸发的流程170
5.4.2多效蒸发与单效蒸发的比较171
5.4.3多效蒸发的效数限制172
5.4.4引出额外蒸汽为他用热源172
5.4.5热泵蒸发173
5.4.6冷凝水自蒸发的应用174
5.5蒸发的操作174
5.5.1蒸发操作的开工准备174
5.5.2蒸发操作的开停车175
5.5.3蒸发操作的故障及处理175
5.5.4蒸发操作的安全技术176
5.6案例分析176
5.6.1案例1177
5.6.2案例2178
思考题179
习题180

第6章 吸收 181
本章符号说明181
6.1化工中的吸收操作182
6.1.1吸收分离的依据182
6.1.2吸收操作的分类183
6.1.3吸收操作在化工中的应用183
6.1.4吸收操作的流程183
6.1.5吸收剂选择原则185
6.1.6吸收操作需要解决的基本问题185
6.2气液相平衡185
6.2.1气体在液体中的溶解度185
6.2.2亨利定律186
6.2.3气液相平衡在吸收中的应用188
6.3吸收过程速率189
6.3.1吸收机理189
6.3.2吸收速率方程189
6.3.3总吸收系数与膜系数关系191
6.4吸收塔计算192
6.4.1吸收塔物料衡算192
6.4.2吸收剂用量的确定193
6.4.3填料层高度的基本计算式195
6.4.4传质单元高度概念196
6.4.5传质单元数的解析计算196
6.4.6传质单元数的其他求解法199
6.4.7吸收的操作型计算示例201
6.4.8解吸塔的计算204
6.4.9理论塔板数的计算206
6.5填料塔206
6.5.1填料塔的结构与操作206
6.5.2填料特性206
6.5.3常用填料207
6.5.4气、液两相逆流通过填料层的流动状况209
6.5.5填料塔直径的计算210
6.5.6填料塔的主要附件212
6.6吸收塔的操作和调节214
6.7吸收塔的操作技术215
6.7.1装填料215
6.7.2设备的清洗机填料的处理216
6.7.3系统的开车216
6.7.4系统的停车216
6.7.5正常操作要点217
6.7.6吸收塔操作正常维护要点217
6.7.7吸收塔常见的异常现象及处理方法217
6.8案例分析218
6.8.1案例1218
6.8.2案例2221
思考题222
习题223

第7章 蒸馏 225
本章符号说明225
7.1概述226
7.1.1蒸馏分离的依据226
7.1.2蒸馏过程的分类227
7.1.3精馏操作的工程问题228
7.2双组分溶液的气液平衡229
7.2.1理想物系的泡点方程和露点方程229
7.2.2相平衡的温度组成图(t-x-y图)230
7.2.3相平衡的气液组成关系图(y-x图)231
7.2.4相对挥发度与相平衡组成关系表达式232
7.3精馏操作过程234
7.3.1精馏原理234
7.3.2理论板概念与恒摩尔流假设235
7.3.3精馏段与提馏段两塔段的气液流量关系236
7.4双组分物系连续精馏的计算237
7.4.1全塔物料衡算237
7.4.2确定理论塔板数的途径238
7.4.3精馏段任意两相邻板间气、液的组成关系238
7.4.4提馏段任意相邻两板间气、液的组成关系239
7.4.5理论塔板数的逐板计算法240
7.4.6精馏段与提馏段两操作线交点的轨迹方程242
7.4.7理论塔板数的图解法(McCabe-Thiele法)242
7.4.8直接蒸汽加热的精馏塔理论塔板数计算244
7.4.9塔板效率与实际塔板数245
7.4.10填料层的理论板当量高度246
7.4.11冷凝器和再沸器247
7.5精馏操作条件参数选择247
7.5.1精馏操作压强的确定247
7.5.2进料热状态的影响247
7.5.3操作回流比的选择249
7.5.4理论塔板数的简捷计算251
7.6精馏的操作型计算252
7.7连续精馏的操作261
7.8间歇精馏的操作262
7.9板式塔262
7.9.1塔板结构与气液接触状态262
7.9.2应避免的操作现象与操作负荷性能图263
7.9.3塔径的确定264
7.9.4塔高的确定265
7.9.5塔板类型简介267
7.10精馏塔的开停车操作和调节技术268
7.10.1精馏塔的开工准备268
7.10.2精馏塔的开车操作272
7.10.3精馏塔的停车操作273
7.10.4精馏的操作与调节273
7.10.5精馏的操作故障及处理275
7.10.6精馏塔的日常维护和检修276
7.10.7精馏塔的节能277
7.10.8精馏操作的安全技术278
7.11案例分析280
7.11.1案例1280
7.11.2案例2282
思考题288
习题289

第8章 萃取 291
本章符号说明291
8.1化工中的萃取操作292
8.1.1萃取操作在化工中的应用292
8.1.2萃取的操作流程293
8.1.3萃取剂的选择原则293
8.1.4萃取操作中的工程问题294
8.2液-液相平衡294
8.2.1三角形相图上的表示方法294
8.2.2杠杆原则295
8.2.3溶解度曲线与平衡连接线296
8.2.4辅助曲线和临界混溶点297
8.2.5分配系数与分配曲线298
8.2.6温度对相平衡关系的影响300
8.2.7选择性系数300
8.3萃取过程计算301
8.3.1萃取剂与稀释剂为部分互溶体系302
8.3.2萃取剂与稀释剂为完全不溶体系307
8.4液-液萃取设备308
8.4.1逐级接触式萃取设备308
8.4.2微分接触式萃取设备309
8.4.3萃取设备的选择311
8.5萃取操作312
8.5.1萃取装置的操作规程312
8.5.2操作过程的注意事项313
8.5.3不正常现象原因及处理方法313
8.5.4事故处理313
8.6案例分析314
8.6.1案例1314
8.6.2案例2314
思考题315
习题316

第9章 干燥 317
本章符号说明317
9.1化工中的干燥操作及常压干燥设备317
9.1.1厢式干燥器318
9.1.2气流干燥器319
9.1.3沸腾床干燥器319
9.1.4喷雾干燥器320
9.1.5转筒干燥器321
9.2湿空气的性质和湿焓图321
9.2.1湿空气性质322
9.2.2湿空气的湿焓图(H-I图)325
9.2.3H-I图的应用325
9.3固体干燥的平衡关系327
9.3.1物料含水量的表示方法327
9.3.2平衡水分与干燥平衡曲线328
9.3.3结合水分与非结合水分328
9.3.4平衡曲线的应用329
9.4干燥过程的物料衡算和热量衡算330
9.4.1干燥过程的物料衡算330
9.4.2干燥过程的热量衡算331
9.4.3干燥过程的热效率η332
9.4.4干燥介质条件的影响与确定334
9.5干燥速度与干燥时间334
9.5.1干燥曲线335
9.5.2干燥速度曲线335
9.5.3干燥过程分析336
9.5.4恒速阶段干燥时间计算336
9.5.5降速阶段干燥时间计算336
9.6柱式干燥塔的操作337
9.6.1开机准备337
9.6.2停车过程338
9.6.3事故分析与处理338
9.6.4安全操作注意事项338
9.7案例分析339
9.7.1案例1339
9.7.2案例2340
思考题343
习题344

附录 346
附录1单位换算系数346
附录2基本物理常数349
附录3水的物理性质350
附录4某些气体的重要物理性质350
附录5某些液体的重要物理性质351
附录6某些有机液体的相对密度(液体密度与4℃水的密度之比)353
附录7饱和水蒸气(以温度为准)354
附录8饱和水蒸气(以压强为准)355
附录9水在不同温度下的黏度356
附录10液体黏度共线图357
附录11气体黏度共线图(常压下用)359
附录12某些液体的热导率360
附录13某些固体物质的黑度360
附录14固体材料的热导率361
附录15常用固体材料的密度和比热容362
附录16气体热导率共线图(101.3kPa)363
附录17液体的比热容共线图365
附录18气体的比热容共线图( 101.325kPa)367
附录19液体比汽化热共线图369
附录20液体表面张力共线图370
附录21某些气体溶于水的亨利系数372
附录22双组分溶液的汽液相平衡数据372
附录23管子规格373
附录24IS型离心泵规格375
附录25热交换器系列标准(摘自JB/T 4714—1992、JB/T 4715—1992)379
附录26部分三元组分体系的平衡数据380

参考文献 382