化工单元操作第四版_周长丽主编_9787122481351

《化工单元操作》（第四版）按项目化任务式编排，通过企业调研、专家研讨、典型工作任务分析，精选了十一个典型的化工单元操作项目，包括流体输送、非均相混合物的分离、物料换热、蒸发操作、蒸馏操作、气体吸收与解吸、液-液萃取、溶液结晶、物料干燥、吸附和膜分离技术。每个项目开篇即锚定执着专注、精益求精的工匠精神等素质目标，以国家重点工程如西气东输、南水北调及科学家范旭东、屠呦呦背后的“中国故事”，蒸馏操作节能减排、“双碳”目标等“拓展阅读”架构德育内容；融入党的二十大报告中的数字化、智能化等要素，链接数字化资源，实现精神引领与专业成长同频共振。教材中还引入了纳米流体、流程集成技术、膜蒸馏技术、智能化工设备等“四新”内容；配套复习思考题，题型多样、知识点全面、难易兼顾，其中计算题附有答案。书末有附录，供解题时查数据使用。本教材是高职化工类及其相近专业的核心课程教材，也是煤化工生产企业职工培训的主选教材，同时也可作为其他相关专业，如石油、生物工程、制药、冶金、环境工程等专业的教材或参考书。

绪论 001 素质目标 001 学习目标 001 一、课程的性质、作用及任务 001 二、化工单元操作及分类 002 三、化工单元操作过程中的基本规律 003 四、单位制及单位换算 004 五、学习本课程要注意的问题及培养的能力 006 复习思考题 006 项目一　流体输送 007 素质目标 007 学习目标 007 生产案例 008 任务一　流体输送方式的选择 009 一、设备输送 009 二、压送和真空抽料 010 三、高位槽送料 010 任务二　流体输送管路的选择与安装 010 一、流体输送管路的分类 011 二、管路的构成 011 三、管路直径的确定 016 四、管路的连接方式 017 五、管路的布置与安装 017 六、管路常见故障及处理 019 任务三　流体力学基本方程的应用 019 一、流体的主要物理量 019 二、静力学基本方程式及应用 025 三、连续性方程及应用 026 四、伯努利方程式及应用 028 任务四　流体主要参数的测定 032 一、流体静压强的测量 032 二、液位的测量 034 三、液封高度的确定 035 四、流速的测量 036 五、流量的测量 037 任务五　流体阻力的计算 040 一、流体流动类型及判定 040 二、流体阻力的来源及分类 042 三、管内流体阻力计算 042 四、降低管路系统流动阻力的途径与措施 048 任务六　离心泵的操作与维护 049 一、离心泵的基本结构和工作原理 049 二、离心泵的性能参数及特性曲线 051 三、离心泵工作点的确定与流量调节 054 四、离心泵的汽蚀现象与安装高度 057 五、离心泵的组合操作 059 六、离心泵的类型及选择 060 七、离心泵的安装、操作及维护 063 八、离心泵常见故障及处理措施 064 任务七　往复泵的操作与维护 065 一、往复泵结构与工作原理 066 二、往复泵的类型及特性 066 三、往复泵的流量调节 067 四、往复泵的操作与维护 067 五、往复泵常见故障及处理方法 068 任务八　其他化工用泵的操作与维护 069 一、旋涡泵 069 二、屏蔽泵 070 三、齿轮泵 071 四、计量泵 071 五、隔膜泵 071 六、螺杆泵 072 七、液下泵 072 八、水环真空泵 072 任务九　离心式通风机的操作与维护 073 一、离心式通风机构造和工作原理 073 二、离心式通风机性能参数及特性曲线 074 三、离心式通风机的类型与选择 075 任务十　鼓风机的操作与维护 076 一、离心式鼓风机 076 二、罗茨鼓风机 079 任务十一　压缩机的操作与维护 080 一、往复式压缩机 080 二、离心式压缩机 085 复习思考题 088 项目二　非均相混合物的分离 093 素质目标 093 学习目标 093 生产案例 093 任务一　沉降分离操作 094 一、重力沉降分离 094 二、离心沉降分离 099 任务二　过滤分离操作 102 一、过滤操作的基本知识 103 二、过滤设备的操作与维护 105 任务三　离心机的操作与维护 109 一、沉降式离心机 109 二、过滤式离心机 110 任务四　静电分离操作 112 一、静电除尘器 113 二、静电除雾器 114 任务五　气体的其他净制分离操作 115 一、袋滤器 115 二、文丘里除尘器 116 三、泡沫塔 117 四、湍球塔 117 复习思考题 118 项目三　物料换热 120 素质目标 120 学习目标 120 生产案例 120 任务一　传热基础的认知 121 一、传热基本方式 121 二、工业换热方法 121 三、传热速率 122 四、载热体 123 五、稳定传热和非稳定传热 123 六、纳米流体的应用 123 任务二　导热过程的计算及其应用 124 一、傅里叶定律及热导率 124 二、平壁稳定热传导过程的计算 126 三、圆筒壁稳定热传导过程计算 128 任务三　对流传热过程分析及其应用 130 一、对流传热过程分析 130 二、对流传热速率方程 131 三、对流传热系数及影响因素 132 四、对流传热系数的获取 133 五、流体有相变时的对流传热过程分析 134 任务四　间壁换热过程分析及计算 136 一、热量衡算 136 二、平均温度差计算 137 三、传热系数的获取 139 四、污垢热阻 141 五、强化传热的途径 141 任务五　换热设备的选择 143 一、间壁式换热器的分类 143 二、列管式换热器的型号及选用 148 任务六　列管式换热器的操作与维护 149 一、列管式换热器的基本操作 149 二、列管式换热器的正确使用及注意事项 150 三、列管式换热器常见故障及处理方法 151 四、列管式换热器的维护与清洗 151 复习思考题 152 项目四　蒸发操作 156 素质目标 156 学习目标 156 生产案例 156 任务一　蒸发操作及其流程的识读 157 一、蒸发操作特点及其分类 157 二、蒸发操作的流程 158 任务二　单效蒸发有关参数的计算 160 一、水分蒸发量 160 二、加热蒸汽消耗量 160 三、蒸发器传热面积 161 任务三　蒸发设备的选择 163 一、蒸发器的结构及分类 163 二、蒸发器的附属设备 165 三、蒸发器的选择 166 任务四　蒸发设备的运行与操作 167 一、蒸发器的生产强度及其影响因素 167 二、蒸发操作的经济性 168 三、蒸发系统的日常运行及开停车操作 169 复习思考题 170 项目五　蒸馏操作 172 素质目标 172 学习目标 172 生产案例 173 任务一　双组分气-液相平衡关系分析 173 一、蒸馏的理论基础 173 二、双组分理想溶液气-液相图分析 175 三、双组分非理想溶液气-液相图分析 176 四、气液相平衡方程 177 任务二　蒸馏过程分析 179 一、简单蒸馏 179 二、平衡蒸馏 180 三、膜蒸馏 180 四、反应精馏 181 五、热泵精馏 181 六、连续精馏 181 任务三　连续精馏过程的计算 183 一、全塔物料衡算 183 二、操作线方程 185 三、进料热状况对操作线的影响 187 四、塔板数的计算 190 五、适宜回流比的选择 194 任务四　蒸馏设备及其选择 196 一、板式塔的结构及气液传质过程分析 196 二、工业上常用的板式塔 198 三、板式塔的选择 200 任务五　板式精馏塔的操作与控制 201 一、气-液相负荷对精馏操作的影响 201 二、板式精馏塔的操作 202 三、板式精馏塔的操作控制 203 四、精馏设备常见的操作故障与处理 205 复习思考题 206 项目六　气体吸收与解吸 210 素质目标 210 学习目标 210 生产案例 211 任务一　吸收流程与装置的认识 212 一、吸收的基本流程及其选择 212 二、用水吸收空气中CO2流程的识读 214 任务二　吸收剂的选择 216 一、吸收剂选择的依据 216 二、工业上常用的吸收剂 216 任务三　吸收过程分析 216 一、气-液相平衡分析 216 二、气-液相平衡关系在吸收过程中的应用 221 三、吸收机理分析 222 四、吸收速率方程 223 五、吸收过程的控制 225 六、提高吸收速率的途径 226 任务四　吸收剂消耗量的确定 226 一、全塔物料衡算和操作线方程 226 二、吸收剂用量的确定 228 任务五　填料吸收塔直径和填料层高度的确定 230 一、填料吸收塔直径的确定 230 二、填料层高度的确定 231 任务六　解吸及其他类型的吸收操作 236 一、解吸操作 236 二、其他类型的吸收 237 任务七　吸收设备及其选型 238 一、吸收设备的一般要求 238 二、常见吸收设备的结构和特点 238 三、填料吸收塔 240 任务八　吸收塔的操作与调节 246 一、吸收塔操作的主要控制因素 246 二、强化吸收过程的措施 247 三、吸收塔的调节 248 四、吸收系统常见设备的操作故障与处理 248 五、吸收系统常见操作故障与处理 250 六、智能化工设备的应用 251 复习思考题 251 项目七　液-液萃取 255 素质目标 255 学习目标 255 生产案例 255 任务一　液-液萃取过程分析 256 一、液-液萃取的基本原理 256 二、液-液相平衡 257 三、萃取剂的选择 258 任务二　萃取流程的识读 259 一、单级萃取流程 259 二、多级萃取流程 259 任务三　萃取设备的操作 261 一、萃取设备的类型 261 二、萃取设备的选用 264 三、影响萃取操作的主要因素 265 四、萃取塔的操作 266 任务四　超临界萃取 266 一、超临界萃取的基本原理 266 二、超临界萃取的流程 266 三、超临界萃取的特点及其工业应用 267 复习思考题 268 项目八　溶液结晶 270 素质目标 270 学习目标 270 生产案例 270 任务一　结晶过程分析及计算 271 一、结晶过程的基本原理 271 二、结晶过程的相平衡 272 三、结晶生成过程 273 四、结晶过程的物料衡算 274 任务二　结晶过程的操作与控制 275 一、结晶操作的影响因素 275 二、结晶过程的操作控制 276 任务三　结晶方法与设备的选择 276 一、结晶方法的选择 277 二、常用的结晶设备 277 复习思考题 279 项目九　物料干燥 281 素质目标 281 学习目标 281 生产案例 281 任务一　干燥过程的分析 282 一、干燥过程的分类 282 二、对流干燥过程分析 283 任务二　湿空气的性质及湿焓图的应用 284 一、湿空气的性质 284 二、湿焓图的识读及其应用 289 任务三　湿物料的性质分析 291 一、物料含水量的表示方法 291 二、物料中水分的性质 292 任务四　干燥过程的计算 293 一、物料衡算 293 二、热量衡算 293 三、干燥器的热效率 294 四、干燥速率及影响因素分析 295 任务五　干燥设备及其操作 297 一、干燥器的基本要求及分类 297 二、常用对流干燥器 298 三、非对流式干燥器 300 四、干燥器的选用原则 302 五、常用干燥器的操作与维护 302 六、干燥过程的节能措施 303 复习思考题 305 项目十　吸附 307 素质目标 307 学习目标 307 生产案例 307 任务一　吸附过程分析 309 一、吸附现象 309 二、吸附分类 309 三、物理吸附过程分析 309 任务二　吸附剂的选择 310 一、吸附剂的基本要求 310 二、工业上常用的吸附剂 310 三、吸附剂的性能 311 任务三　吸附平衡与吸附速率 312 一、吸附平衡 312 二、吸附速率 313 任务四　吸附装置的操作 314 一、吸附方法的选择 314 二、吸附装置的具体操作 314 三、吸附过程的强化与展望 317 复习思考题 318 项目十一　膜分离技术 320 素质目标 320 学习目标 320 生产案例 320 任务一　膜分离过程分析 322 一、膜分离过程及特点 322 二、膜及膜组件 323 任务二　反渗透过程分析 325 一、反渗透原理 326 二、反渗透工艺流程 326 三、影响反渗透过程的因素 327 任务三　电渗析过程分析 327 一、电渗析分离原理及特点 327 二、电渗析器构成与组装方式 329 三、电渗析典型工艺流程 329 四、电渗析技术的工业应用 329 任务四　超滤与微滤过程分析 331 一、超滤与微滤的基本原理 331 二、超滤膜与微滤膜 332 三、超滤与微滤操作流程 332 四、超滤与微滤的工业应用 334 任务五　气体膜分离过程分析 336 一、气体膜分离原理 336 二、影响气体膜分离效果的因素 336 三、气体膜分离流程 337 四、气体膜分离技术的应用 338 任务六　膜分离过程中的问题及处理 339 一、压密作用 339 二、水解作用 340 三、浓差极化与膜污染 340 复习思考题 340 附录 342 附录一　化工常用法定计量单位及单位换算 342 附录二　某些气体的重要物理性质（101.3kPa） 344 附录三　某些有机液体的相对密度（液体密度与4℃时水的密度之比） 345 附录四　某些液体的重要物理性质 346 附录五　部分无机盐水溶液的沸点（101.3kPa） 348 附录六　某些固体材料的重要物理性质 349 附录七　水的重要物理性质 350 附录八　饱和水蒸气表（按温度排列） 351 附录九　饱和水蒸气表（按压力排列） 352 附录十　干空气的热物理性质（p =1.013×105 Pa） 353 附录十一　水的黏度（0℃至100℃） 354 附录十二　液体黏度共线图 355 附录十三　气体黏度共线图 356 附录十四　气体热导率共线图（101.3kPa） 357 附录十五　液体比热容共线图 359 附录十六　气体比热容共线图（101.3kPa） 360 附录十七　液体汽化热共线图 361 附录十八　液体表面张力共线图 363 附录十九　管子规格 365 附录二十　离心泵规格（摘录） 365 参考文献 370

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