《化工單元操作》第二版是遵照上海市教委關(guān)于“應(yīng)用型本科專業(yè)建設(shè)”教材的要求，為應(yīng)用型本科層次《化工原理》課程編寫的教材。以培養(yǎng)在生產(chǎn)第一線的應(yīng)用型人才為目標(biāo)，本教材介紹化工生產(chǎn)中最基礎(chǔ)的理論和普遍應(yīng)用的化工單元操作——流體流動(dòng)和流體輸送、分離、傳熱、蒸發(fā)、吸收、蒸餾、萃取、干燥，力求內(nèi)容簡(jiǎn)明扼要，學(xué)以致用。關(guān)鍵的操作單元和設(shè)備還配了視頻資源，可通過(guò)掃描二維碼查看。
《化工單元操作》第二版可作為應(yīng)用型本科和高職類院校化工、制藥、材料、環(huán)境、輕工等專業(yè)《化工原理》課程的教材，也可供相關(guān)專業(yè)的科研和企業(yè)技術(shù)人員參考閱讀。
陳桂娥，上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院化學(xué)與環(huán)境學(xué)院，教授，教研室主任，主要教學(xué)經(jīng)歷：
1993-現(xiàn)在上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院從事“化工原理”、“化工原理實(shí)驗(yàn)”、“化工課程設(shè)計(jì)”、“生產(chǎn)實(shí)習(xí)”和“認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)”等課程教學(xué)工作。
論文：
[1] Gui-E Chen, Li Sun, Zhen-Liang Xu, Hu Yang, Hui-Hong Huang, and Yan-Jun Liu. Surface modification of poly (vinylidene fluoride) membrane with hydrophilic and anti-fouling performance via a two-step polymerization. KoreanJ. Chem. Eng., DOI: 10.1007/s11814-015-0105-z
[2] Gui-E Chen, Yan-Jun Liu, Zhen-Liang Xu, Deng Hu, Hui-Hong Huang, Li Sun. Preparation and characterization of the composite nanofiltration membrane from cyclen and Trimesoyl Chloride by interfacial polymerization. J ApplPolymSci, 20150411. DOI: 10.1002/APP.42345
[3] Gui-E Chen, Yan-Jun Liu, Zhen-Liang Xu, Yong-Jian Tang, Hui-Hong Huang, Li Sun. Fabrication and characterization of a novel nanofiltration membrane by the interfacial polymerization of 1,4-Diaminocyclohexane (DCH) and trimesoyl chloride (TMC).RSC Advances, 2015, 5(51):40742-40752. DOI:10.1039/C%RA02560E
專利：
[1] 1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷及其納濾膜的制備方法. 專利，201410573813X
[2] 一種羧基化氧化石墨烯/聚偏氟乙烯復(fù)合超濾膜及制備方法. 專利，2014102411959
[3] 一種改性聚偏氟乙烯微孔膜的制備方法. 專利，2014105770722
[4] 一種抗污染親水性聚偏氟乙烯膜的改性方法. 專利，2014102534446
[5] 大分子疏水性單體聚四氫呋喃二丙烯酸酯及其制備方法. 專利，2014101020731
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常用的研究方法2
0.4常用的基本概念3
0.5單位與單位換算4
0.5.1SI制(國(guó)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8
第1章流體流動(dòng)9
本章符號(hào)說(shuō)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(dòng)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(dòng)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
視頻：伯努利方程的物理意義17
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(cè)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(cè)量24
1.3管內(nèi)流體流動(dòng)的機(jī)械能損失26
1.3.1流體流動(dòng)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(duì)管內(nèi)流體流動(dòng)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(jiǎn)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(hào)說(shuō)明47
2.1離心泵48
2.1.1離心泵的工作原理48
視頻：離心泵48
視頻：離心泵的氣縛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
視頻：離心泵的汽蝕55
2.2化工中常用的其他類型泵57
2.2.1往復(fù)泵57
視頻：齒輪泵58
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)64
2.3.3旋轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機(jī)和旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)64
視頻：羅茨鼓風(fēng)機(jī)工作原理64
2.3.4往復(fù)式壓縮機(jī)65
視頻：往復(fù)式壓縮機(jī)的工作原理65
2.3.5真空泵66
視頻：水環(huán)真空泵67
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69
思考題70
習(xí)題70
第3章過(guò)濾與沉降72
本章符號(hào)說(shuō)明72
3.1化工中的過(guò)濾操作和常用設(shè)備73
3.1.1板框壓濾機(jī)73
視頻：板框過(guò)濾機(jī)的工作原理73
3.1.2葉濾機(jī)74
3.1.3轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)75
視頻：轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)76
3.1.4離心過(guò)濾機(jī)76
3.2過(guò)濾過(guò)程的工藝計(jì)算77
3.2.1過(guò)濾的速度方程77
3.2.2過(guò)濾過(guò)程的物料衡算78
3.2.3恒壓過(guò)濾時(shí)間與濾液的關(guān)系79
3.2.4過(guò)濾常數(shù)的測(cè)定80
3.2.5洗滌過(guò)程的計(jì)算82
3.2.6過(guò)濾機(jī)生產(chǎn)能力83
3.3重力沉降86
3.3.1重力沉降速度86
3.3.2影響沉降速度的其他因素89
3.3.3降塵室90
視頻：降塵室的工作原理90
3.3.4沉降槽91
3.3.5分級(jí)器92
3.4離心沉降93
3.4.1慣性離心力作用下的沉降速度94
3.4.2旋風(fēng)分離器95
視頻：旋風(fēng)分離器95
3.5板框壓濾機(jī)的操作99
3.5.1開車前的準(zhǔn)備99
3.5.2開停車步驟99
3.5.3事故分析99
3.6案例分析101
3.6.1案例1101
3.6.2案例2102
思考題103
習(xí)題104
第4章傳熱106
本章符號(hào)說(shuō)明106
4.1化工中的傳熱操作及常用換熱設(shè)備107
4.1.1夾套換熱器107
4.1.2蛇管換熱器108
4.1.3噴淋式換熱器108
4.1.4套管換熱器108
視頻：套管換熱器工作狀態(tài)109
4.1.5列管式換熱器109
視頻：固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)109
視頻：浮頭式換熱器110
視頻：U形管式換熱器110
4.1.6平板式換熱器110
視頻：平板式換熱器110
4.1.7螺旋板式換熱器111
視頻：螺旋板式換熱器111
4.1.8翅片管換熱器111
4.1.9板翅式換熱器111
4.2載熱體和間壁式換熱器的熱量衡算112
4.2.1化工中常用載熱體112
4.2.2換熱器熱負(fù)荷計(jì)算114
4.2.3間壁換熱器的傳熱速率與熱流密度115
4.3熱傳導(dǎo)115
4.3.1導(dǎo)熱基本方程式115
4.3.2熱導(dǎo)率116
4.3.3平壁的定態(tài)導(dǎo)熱116
4.3.4圓筒壁的定態(tài)導(dǎo)熱118
4.4對(duì)流傳熱120
4.4.1對(duì)流傳熱方程式120
4.4.2影響對(duì)流傳熱(給熱)系數(shù)的主要因素120
4.4.3傳熱過(guò)程中常用到的準(zhǔn)數(shù)121
4.4.4流體管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流的傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式121
4.4.5流體管外強(qiáng)制對(duì)流的傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式123
4.4.6蒸氣冷凝時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)125
4.4.7液體沸騰時(shí)的傳熱系數(shù)126
4.5間壁式換熱器的傳熱計(jì)算128
4.5.1傳熱平均溫度差Δtm的計(jì)算128
4.5.2總傳熱系數(shù)132
4.5.3傳熱面積的計(jì)算與操作核算135
4.5.4傳熱單元數(shù)法137
4.5.5非定態(tài)傳熱計(jì)算示例140
4.5.6列管式換熱器的選用142
4.6輻射傳熱145
4.6.1物體對(duì)熱輻射的性能表現(xiàn)145
4.6.2物體的輻射能力146
4.6.3物體間的輻射傳熱147
4.6.4輻射和對(duì)流的聯(lián)合傳熱148
4.6.5保溫層材料的選擇149
4.7傳熱的操作150
4.7.1傳熱操作的開工準(zhǔn)備150
4.7.2傳熱操作的開停車151
4.7.3傳熱操作的故障及處理152
4.7.4傳熱操作的日常維護(hù)和檢修152
4.7.5傳熱操作的安全技術(shù)152
4.8案例分析153
4.8.1案例1153
4.8.2案例2156
思考題158
習(xí)題159
第5章蒸發(fā)161
本章符號(hào)說(shuō)明161
5.1化工中的蒸發(fā)操作及常用蒸發(fā)設(shè)備162
5.1.1循環(huán)式蒸發(fā)器163
5.1.2單程型蒸發(fā)器164
5.2蒸發(fā)過(guò)程溶液沸點(diǎn)的確定166
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166
5.2.2因液柱壓頭引起的溶液沸點(diǎn)升高168
5.2.3因流動(dòng)阻力產(chǎn)生壓降引起的沸點(diǎn)升高168
5.3單效蒸發(fā)的計(jì)算169
5.3.1物料衡算169
5.3.2熱量衡算169
5.3.3蒸發(fā)器傳熱面積的計(jì)算170
5.3.4蒸發(fā)操作的調(diào)節(jié)172
5.4多效蒸發(fā)及提高加熱蒸汽利用率的其他措施174
5.4.1多效蒸發(fā)的流程174
5.4.2多效蒸發(fā)與單效蒸發(fā)的比較174
5.4.3多效蒸發(fā)的效數(shù)限制175
5.4.4引出額外蒸汽為他用熱源176
5.4.5熱泵蒸發(fā)176
5.4.6冷凝水自蒸發(fā)的應(yīng)用177
5.5蒸發(fā)的操作177
5.5.1蒸發(fā)操作的開工準(zhǔn)備177
5.5.2蒸發(fā)操作的開停車178
5.5.3蒸發(fā)操作的故障及處理179
5.5.4蒸發(fā)操作的安全技術(shù)179
5.6案例分析179
5.6.1案例1180
5.6.2案例2181
思考題182
習(xí)題183
第6章吸收184
本章符號(hào)說(shuō)明184
6.1化工中的吸收操作185
6.1.1吸收分離的依據(jù)185
6.1.2吸收操作的分類186
6.1.3吸收操作在化工中的應(yīng)用186
6.1.4吸收操作的流程186
6.1.5吸收劑選擇原則188
6.1.6吸收操作需要解決的基本問題188
6.2氣液相平衡188
6.2.1氣體在液體中的溶解度188
6.2.2亨利定律189
6.2.3氣液相平衡在吸收中的應(yīng)用191
6.3吸收過(guò)程速率192
6.3.1吸收機(jī)理192
6.3.2吸收速率方程192
6.3.3總吸收系數(shù)與膜系數(shù)關(guān)系194
6.4吸收塔計(jì)算195
6.4.1吸收塔物料衡算195
6.4.2吸收劑用量的確定196
6.4.3填料層高度的基本計(jì)算式198
6.4.4傳質(zhì)單元高度概念199
6.4.5傳質(zhì)單元數(shù)的解析計(jì)算199
6.4.6傳質(zhì)單元數(shù)的其他求解法202
6.4.7吸收的操作型計(jì)算示例204
6.4.8解吸塔的計(jì)算207
6.4.9理論塔板數(shù)的計(jì)算209
6.5填料塔209
6.5.1填料塔的結(jié)構(gòu)與操作209
6.5.2填料特性209
視頻：填料塔209
6.5.3常用填料210
6.5.4氣、液兩相逆流通過(guò)填料層的流動(dòng)狀況212
視頻：填料塔工作原理212
6.5.5填料塔直徑的計(jì)算213
6.5.6填料塔的主要附件215
6.6吸收塔的操作和調(diào)節(jié)217
6.7吸收塔的操作技術(shù)218
6.7.1裝填料218
6.7.2設(shè)備的清洗機(jī)填料的處理219
6.7.3系統(tǒng)的開車219
6.7.4系統(tǒng)的停車219
6.7.5正常操作要點(diǎn)220
6.7.6吸收塔操作正常維護(hù)要點(diǎn)220
6.7.7吸收塔常見的異�，F(xiàn)象及處理方法220
6.8案例分析221
6.8.1案例1221
6.8.2案例2224
思考題225
習(xí)題226
第7章蒸餾228
本章符號(hào)說(shuō)明228
7.1概述229
7.1.1蒸餾分離的依據(jù)229
7.1.2蒸餾過(guò)程的分類230
7.1.3精餾操作的工程問題231
7.2雙組分溶液的氣液平衡232
7.2.1理想物系的泡點(diǎn)方程和露點(diǎn)方程232
7.2.2相平衡的溫度組成圖(t-x-y圖)233
7.2.3相平衡的氣液組成關(guān)系圖(y-x圖)234
7.2.4相對(duì)揮發(fā)度與相平衡組成關(guān)系表達(dá)式235
7.3精餾操作過(guò)程237
7.3.1精餾原理237
7.3.2理論板概念與恒摩爾流假設(shè)238
7.3.3精餾段與提餾段兩塔段的氣液流量關(guān)系239
7.4雙組分物系連續(xù)精餾的計(jì)算240
7.4.1全塔物料衡算240
7.4.2確定理論塔板數(shù)的途徑241
7.4.3精餾段任意兩相鄰板間氣、液的組成關(guān)系241
7.4.4提餾段任意相鄰兩板間氣、液的組成關(guān)系242
7.4.5理論塔板數(shù)的逐板計(jì)算法243
7.4.6精餾段與提餾段兩操作線交點(diǎn)的軌跡方程245
7.4.7理論塔板數(shù)的圖解法(McCabe-Thiele法)245
7.4.8直接蒸汽加熱的精餾塔理論塔板數(shù)計(jì)算247
7.4.9塔板效率與實(shí)際塔板數(shù)248
7.4.10填料層的理論板當(dāng)量高度249
7.4.11冷凝器和再沸器250
7.5精餾操作條件參數(shù)選擇250
7.5.1精餾操作壓強(qiáng)的確定250
7.5.2進(jìn)料熱狀態(tài)的影響250
7.5.3操作回流比的選擇252
7.5.4理論塔板數(shù)的簡(jiǎn)捷計(jì)算254
7.6精餾的操作型計(jì)算255
7.7連續(xù)精餾的操作264
7.8間歇精餾的操作265
7.9板式塔265
7.9.1塔板結(jié)構(gòu)與氣液接觸狀態(tài)266
視頻：板式塔266
視頻：板式塔結(jié)構(gòu)266
7.9.2應(yīng)避免的操作現(xiàn)象與操作負(fù)荷性能圖266
7.9.3塔徑的確定267
7.9.4塔高的確定269
7.9.5塔板類型簡(jiǎn)介270
視頻：塔板類型271
7.10精餾塔的開停車操作和調(diào)節(jié)技術(shù)272
7.10.1精餾塔的開工準(zhǔn)備272
7.10.2精餾塔的開車操作275
7.10.3精餾塔的停車操作276
7.10.4精餾的操作與調(diào)節(jié)277
7.10.5精餾的操作故障及處理279
7.10.6精餾塔的日常維護(hù)和檢修280
7.10.7精餾塔的節(jié)能280
7.10.8精餾操作的安全技術(shù)281
7.11案例分析283
7.11.1案例1283
7.11.2案例2285
思考題292
習(xí)題292
第8章萃取295
本章符號(hào)說(shuō)明295
8.1化工中的萃取操作296
8.1.1萃取操作在化工中的應(yīng)用296
8.1.2萃取的操作流程297
8.1.3萃取劑的選擇原則297
8.1.4萃取操作中的工程問題298
8.2液-液相平衡298
8.2.1三角形相圖上的表示方法298
8.2.2杠桿原則299
8.2.3溶解度曲線與平衡連接線300
8.2.4輔助曲線和臨界混溶點(diǎn)301
8.2.5分配系數(shù)與分配曲線302
8.2.6溫度對(duì)相平衡關(guān)系的影響304
8.2.7選擇性系數(shù)304
8.3萃取過(guò)程計(jì)算305
8.3.1萃取劑與稀釋劑為部分互溶體系306
8.3.2萃取劑與稀釋劑為完全不溶體系311
8.4液-液萃取設(shè)備312
8.4.1逐級(jí)接觸式萃取設(shè)備312
8.4.2微分接觸式萃取設(shè)備313
8.4.3萃取設(shè)備的選擇315
8.5萃取操作316
8.5.1萃取裝置的操作規(guī)程316
8.5.2操作過(guò)程的注意事項(xiàng)317
8.5.3不正常現(xiàn)象原因及處理方法317
8.5.4事故處理317
8.6案例分析318
8.6.1案例1318
8.6.2案例2318
思考題319
習(xí)題320
第9章干燥321
本章符號(hào)說(shuō)明321
9.1化工中的干燥操作及常壓干燥設(shè)備321
9.1.1廂式干燥器322
視頻：廂式干燥器323
9.1.2氣流干燥器323
視頻：氣流干燥器323
9.1.3沸騰床干燥器323
視頻：沸騰床干燥器324
9.1.4噴霧干燥器324
視頻：噴霧干燥器324
9.1.5轉(zhuǎn)筒干燥器325
視頻：轉(zhuǎn)筒干燥器325
9.2濕空氣的性質(zhì)和濕焓圖325
9.2.1濕空氣性質(zhì)326
9.2.2濕空氣的濕焓圖(H-I圖)329
9.2.3H-I圖的應(yīng)用329
9.3固體干燥的平衡關(guān)系332
9.3.1物料含水量的表示方法332
9.3.2平衡水分與干燥平衡曲線332
9.3.3結(jié)合水分與非結(jié)合水分332
9.3.4平衡曲線的應(yīng)用334
9.4干燥過(guò)程的物料衡算和熱量衡算334
9.4.1干燥過(guò)程的物料衡算334
9.4.2干燥過(guò)程的熱量衡算335
9.4.3干燥過(guò)程的熱效率336
9.4.4干燥介質(zhì)條件的影響與確定338
9.5干燥速度與干燥時(shí)間339
9.5.1干燥曲線339
9.5.2干燥速度曲線339
9.5.3干燥過(guò)程分析340
9.5.4恒速階段干燥時(shí)間計(jì)算340
9.5.5降速階段干燥時(shí)間計(jì)算341
9.6柱式干燥塔的操作342
9.6.1開機(jī)準(zhǔn)備342
9.6.2停車過(guò)程342
9.6.3事故分析與處理343
9.6.4安全操作注意事項(xiàng)343
9.7案例分析343
9.7.1案例1343
9.7.2案例2345
思考題348
習(xí)題348
附錄350
附錄1單位換算系數(shù)350
附錄2基本物理常數(shù)353
附錄3水的物理性質(zhì)354
附錄4某些氣體的重要物理性質(zhì)354
附錄5某些液體的重要物理性質(zhì)355
附錄6某些有機(jī)液體的相對(duì)密度(液體密度與4℃水的密度之比)357
附錄7飽和水蒸氣(以溫度為準(zhǔn))358
附錄8飽和水蒸氣(以壓強(qiáng)為準(zhǔn))359
附錄9水在不同溫度下的黏度360
附錄10液體黏度共線圖361
附錄11氣體黏度共線圖(常壓下用)363
附錄12某些液體的熱導(dǎo)率364
附錄13某些固體物質(zhì)的黑度364
附錄14固體材料的熱導(dǎo)率365
附錄15常用固體材料的密度和比熱容366
附錄16氣體熱導(dǎo)率共線圖(101.325kPa)367
附錄17液體的比熱容共線圖369
附錄18氣體的比熱容共線圖( 101.325kPa)371
附錄19液體比汽化熱共線圖373
附錄20液體表面張力共線圖374
附錄21某些氣體溶于水的亨利系數(shù)376
附錄22雙組分溶液的汽液相平衡數(shù)據(jù)376
附錄23管子規(guī)格377
附錄24IS型離心泵規(guī)格379
附錄25熱交換器系列標(biāo)準(zhǔn)(摘自JB/T 4714—1992、JB/T 4715—1992)383
附錄26部分三元組分體系的平衡數(shù)據(jù)384
參考文獻(xiàn)386
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