化工单元操作(第3版)/冷士良

0绪论1

0.1化工让生活更美好1

0.2化工生产过程2

0.3化工单元操作2

0.4本课程的研究对象、性质、任务与内容3

0.5单位的正确使用3

0.5.1国际单位制3

0.5.2法定计量单位5

0.6学习建议6

思考题6



第1章流体输送7

学习目标7

1.1概述7

1.1.1流体输送在化工生产中的应用7

1.1.2常见流体输送方式7

1.2流体的物理性质10

1.2.1密度与相对密度10

1.2.2压力13

1.2.3黏度14

1.3流体流动基本知识14

1.3.1流量方程式14

1.3.2稳定流动与不稳定流动16

1.3.3稳定流动系统的物料衡算连续性方程16

1.3.4稳定流动系统的能量衡算伯努利方程17

1.3.5流体阻力24

1.4化工管路26

1.4.1化工管路的构成与标准化27

1.4.2化工管路的布置与安装34

1.5流体输送机械36

1.5.1离心泵37

1.5.2其他类型泵45

1.5.3往复式压缩机49

1.5.4离心压缩机52

1.5.5流体输送机械的进展54

1.6流量测量54

1.6.1孔板流量计54

1.6.2文丘里流量计55

1.6.3转子流量计55

1.7流体输送过程的控制56

本章小结56

本章主要符号说明57

思考题57

习题58

自测题60



第2章非均相物系的分离62

学习目标62

2.1概述62

2.1.1非均相物系分离在化工生产中的应用62

2.1.2非均相物系的常见分离方法63

2.2沉降63

2.2.1重力沉降63

2.2.2离心沉降68

2.3过滤71

2.3.1过滤的基本知识71

2.3.2过滤设备74

2.4气体的其他净制方法与非均相物系分离方法的选择78

2.4.1气体的其他分离方法与设备78

2.4.2非均相物系分离方法的选择79

本章小结80

本章主要符号说明80

思考题81

习题81

自测题81



第3章传热83

学习目标83

3.1概述83

3.1.1传热在化工生产中的应用83

3.1.2稳态传热与非稳态传热84

3.1.3工业换热方法84

3.2传热的基本方式85

3.2.1传导传热85

3.2.2对流传热90

3.2.3辐射传热94

3.3间壁传热96

3.3.1总传热速率方程及其应用96

3.3.2热量衡算97

3.3.3传热推动力的计算100

3.3.4传热系数的获取方法105

3.3.5强化传热与削弱传热106

3.3.6工业加热与冷却方法110

3.4换热器111

3.4.1换热器的分类112

3.4.2换热器的结构与性能特点112

3.4.3列管换热器的选型原则120

3.4.4换热器的操作与保养123

本章小结126

本章主要符号说明127

思考题127

习题128

自测题129



第4章液体蒸馏131

学习目标131

4.1概述131

4.1.1蒸馏在化工生产中的应用131

4.1.2精馏原理和流程131

4.1.3蒸馏在相图上的表示133

4.2精馏的物料衡算134

4.2.1全塔物料衡算134

4.2.2精馏段物料衡算136

4.2.3提馏段物料衡算137

4.3塔板数的确定139

4.3.1实际塔板数与板效率139

4.3.2理论塔板数的确定原则139

4.3.3理论塔板数的确定方法140

4.4连续精馏的操作分析144

4.4.1进料状况对精馏操作的影响144

4.4.2回流比的影响147

4.4.3操作温度和操作压力的影响149

4.5精馏过程的热量平衡与节能150

4.6其他蒸馏方式153

4.6.1简单蒸馏153

4.6.2闪蒸153

4.6.3特殊精馏154

4.6.4精馏操作的进展155

4.7精馏设备155

4.7.1板式塔155

4.7.2辅助设备158

4.8精馏塔的操作158

本章小结159

本章主要符号说明159

思考题160

习题160

自测题161



第5章气体吸收163

学习目标163

5.1概述163

5.1.1气体吸收在化工生产中的应用163

5.1.2气体吸收的分类164

5.1.3吸收剂的选择164

5.2从溶解相平衡看吸收操作165

5.2.1气液相平衡关系165

5.2.2气液相平衡关系对吸收操作的意义167

5.3吸收速率168

5.3.1传质基本方式168

5.3.2双膜理论169

5.3.3吸收速率169

5.3.4影响吸收速率的因素170

5.4吸收的物料衡算171

5.4.1全塔物料衡算171

5.4.2吸收操作线172

5.4.3吸收剂用量173

5.5填料层高度的确定175

5.5.1填料层高度的确定原则175

5.5.2填料层高度的确定方法176

5.5.3填料层高度的计算177

5.6吸收操作分析179

5.6.1影响吸收操作的因素179

5.6.2吸收操作的特点179

5.6.3吸收塔的操作和调节180

5.7其他吸收与解吸181

5.7.1化学吸收181

5.7.2高含量气体吸收182

5.7.3多组分吸收183

5.7.4解吸183

5.8吸收设备184

5.8.1吸收塔184

5.8.2填料186

5.8.3辅助设备188

5.9吸收与蒸馏的比较191

本章小结192

本章主要符号说明192

思考题193

习题193

自测题194



第6章固体干燥196

学习目标196

6.1概述196

6.1.1干燥在工业生产中的应用及干燥方法196

6.1.2对流干燥的条件和流程197

6.2湿空气的性质198

6.2.1湿度(湿含量)198

6.2.2相对湿度198

6.2.3湿空气的比体积199

6.2.4湿空气的比热容200

6.2.5湿空气的焓200

6.2.6干球温度201

6.2.7露点201

6.2.8湿球温度201

6.2.9绝热饱和温度202

6.3湿物料中水分的性质203

6.3.1物料中含水量的表示方式203

6.3.2平衡水分与自由水分203

6.3.3结合水分与非结合水分204

6.4干燥过程的物料衡算204

6.4.1水分蒸发量205

6.4.2空气消耗量205

6.5干燥速率206

6.5.1干燥速率概述206

6.5.2影响干燥速率的因素208

6.5.3干燥速率的选择208

6.6干燥设备208

6.6.1对干燥器的基本要求208

6.6.2工业上常用的干燥器209

6.6.3干燥器的选择211

6.6.4干燥过程的操作分析212

6.7干燥技术及设备的进展213

本章小结215

本章主要符号说明216

思考题216

习题216

自测题217



第7章蒸发218

学习目标218

7.1概述218

7.1.1蒸发在工业生产中的应用218

7.1.2单效蒸发的流程与计算219

7.2多效蒸发222

7.2.1多效蒸发对节能的意义222

7.2.2多效蒸发的流程223

7.3蒸发设备224

7.3.1常见蒸发设备224

7.3.2蒸发操作的要点227

本章小结228

本章主要符号说明229

思考题229

习题229

自测题229



第8章结晶231

学习目标231

8.1概述231

8.1.1结晶及其工业应用231

8.1.2固液体系相平衡232

8.1.3晶核的形成及影响因素233

8.1.4晶体的成长235

8.2结晶方法236

8.2.1冷却结晶236

8.2.2蒸发结晶236

8.2.3真空冷却结晶236

8.2.4盐析结晶236

8.2.5反应沉淀结晶236

8.2.6升华结晶237

8.2.7熔融结晶237

8.3结晶设备与操作237

8.3.1常见结晶设备237

8.3.2间歇结晶操作240

本章小结242

思考题242

自测题242



第9章液-液萃取244

学习目标244

9.1概述244

9.1.1萃取在工业生产中的应用244

9.1.2萃取剂的选择245

9.1.3萃取操作流程245

9.2液液相平衡247

9.2.1部分互溶物系的相平衡247

9.2.2单级萃取在相平衡图上的表示252

9.3萃取设备253

9.3.1塔式萃取设备253

9.3.2萃取塔的操作257

9.4萃取技术的进展259

本章小结260

本章主要符号说明260

习题260

自测题262



第10章制冷263

学习目标263

10.1概述263

10.1.1制冷方法263

10.1.2制冷的分类265

10.2制冷基本原理265

10.2.1压缩蒸气制冷循环265

10.2.2制冷系数266

10.2.3操作温度的选择267

10.2.4制冷剂的过冷267

10.3制冷能力268

10.3.1制冷能力的表示268

10.3.2标准制冷能力268

10.4制冷剂与载冷体269

10.4.1制冷剂269

10.4.2载冷体270

10.5压缩蒸气制冷设备271

10.5.1压缩机271

10.5.2冷凝器271

10.5.3节流阀272

本章小结272

本章主要符号说明272

思考题273

自测题273



第11章新型单元操作简介274

学习目标274

11.1吸附274

11.1.1吸附原理与吸附剂274

11.1.2吸附平衡与吸附速率275

11.1.3吸附工艺简介276

11.2膜分离279

11.2.1膜分离技术的基本原理279

11.2.2分离膜应具备的条件及类型282

11.2.3几种主要的膜分离过程285

11.3超临界流体萃取技术291

11.3.1超临界流体萃取技术的发展与特点291

11.3.2超临界流体萃取原理291

11.3.3超临界流体萃取过程简介292

11.3.4超临界流体萃取的工业应用293

本章小结294

思考题295



附录296

一、中华人民共和国法定计量单位(摘录)296

二、某些气体的重要物理性质296

三、某些液体的重要物理性质297

四、干空气的物理性质(101.33kPa)298

五、水的物理性质299

六、常用固体材料的密度和比热容300

七、饱和蒸汽(以温度为基准)300

八、饱和蒸汽(以压力为基准)301

九、某些液体的热导率304

十、某些气体和蒸气的热导率305

十一、某些固体材料的热导率306

十二、液体的黏度共线图307

十三、101.33kPa压力下气体的黏度共线图309

十四、液体的比热容共线图310

十五、气体的比热容共线图(101.33kPa)312

十六、蒸发潜热(汽化热)共线图313

十七、某些有机液体的相对密度共线图315

十八、壁面污垢热阻(污垢系数)316

十九、离心泵的规格(摘录)317

二十、管壳式换热器系列标准(摘录)322

二十一、某些二元物系在101.3kPa(绝压)下的气（汽）液平衡组成325



自测题参考答案326



参考文献327



主要设备结构及工作过程素材资源(建议在wifi环境下扫码观看)

稳定流动与不稳定流动16

离心泵工作原理37

离心泵的气缚现象37

离心泵的汽蚀现象43

单级往复泵工作原理46

多级往复泵工作原理46

齿轮泵工作原理48

螺杆泵工作原理48

喷射泵工作原理49

孔板流量计55

文丘里流量计工作原理55

转子流量计工作原理55

气体在降尘室的沉降运动67

旋风分离器结构及工作过程70

过滤原理72

板框压滤机结构74

板框压滤机的过滤和洗涤75

转筒真空过滤机工作过程75

卧式刮刀离心机结构及工作过程78

固定管板式换热器结构及工作过程113

浮头式换热器结构及工作过程114

U形管式换热器结构及工作过程114

套管式换热器结构及工作过程115

板式换热器工作过程117

螺旋板式换热器结构及工作过程117

板式精馏塔工作过程132

板式塔（普通浮阀塔）结构156

塔板在塔内排列156

板式塔内汽液接触状态157

严重漏液158

液泛-淹塔158

吸收与解吸流程163

填料塔结构185

厢式干燥器结构及工作过程209

气流干燥器结构及工作过程210

沸腾床干燥器结构及工作过程211

中央循环管式蒸发器结构及工作过程224

外加热式蒸发器结构及工作过程225

强制循环蒸发器（立式）结构及工作过程226

升膜式蒸发器结构及工作过程227

降膜式蒸发器结构及工作过程227

Krystal-Oslo结晶器结构及工作过程238

蒸发型结晶器结构及工作过程239

冷却式连续结晶器结构及工作过程239