化工单元操作（第三版）

绪　论 001
思政目标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 002
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 005
复习思考题005

项目一　流体输送 007
思政目标007
学习目标007
生产案例008
任务一　流体输送方式的选择008
一、设备输送 009
二、压送和真空抽料 009
三、高位槽送料 009
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 010
二、管路的构成 010
三、管路直径的确定 015
四、管路的连接方式 016
五、管路的布置与安装 017
六、管路常见故障及处理 018
任务三　流体力学基本方程的应用018
一、流体的主要物理量 018
二、静力学基本方程式及应用 024
三、连续性方程及应用 025
四、伯努利方程式及应用 026
任务四　流体主要参数的测定030
一、流体静压强的测量 031
二、液位的测量 032
三、液封高度的确定 034
四、流速的测量 034
五、流量的测量 035
任务五　流体阻力的计算038
一、流体流动类型及判定 038
二、流体阻力的来源及分类 040
三、管内流体阻力计算 040
四、降低管路系统流动阻力的途径与措施 046
任务六　离心泵的操作与维护046
一、离心泵的基本结构和工作原理 047
二、离心泵的性能参数及特性曲线 048
三、离心泵工作点的确定与流量调节 051
四、离心泵的汽蚀现象与安装高度 054
五、离心泵的组合操作 057
六、离心泵的类型及选择 058
七、离心泵的安装、操作及维护 060
八、离心泵常见故障及处理措施 061
任务七　往复泵的操作与维护062
一、往复泵结构与工作原理 062
二、往复泵的类型及特性 063
三、往复泵的流量调节 063
四、往复泵的操作与维护 064
五、往复泵常见故障及处理方法 064
任务八　其他化工用泵的操作与维护065
一、旋涡泵 065
二、屏蔽泵 066
三、齿轮泵 067
四、计量泵 068
五、隔膜泵 068
六、螺杆泵 069
七、液下泵 069
八、水环真空泵 069
任务九　离心式通风机的操作与维护070
一、离心式通风机构造和工作原理 070
二、离心式通风机性能参数及特性曲线 070
三、离心式通风机的类型与选择 072
任务十　鼓风机的操作与维护073
一、离心式鼓风机 073
二、罗茨鼓风机 076
任务十一　往复式压缩机的操作与维护077
一、往复式压缩机 077
二、离心式压缩机 082
复习思考题085

项目二　非均相混合物的分离 089
思政目标089
学习目标089
生产案例089
任务一　沉降分离操作090
一、重力沉降分离 090
二、离心沉降分离 095
任务二　过滤分离操作098
一、过滤操作的基本知识 099
二、过滤设备的操作与维护 100
任务三　离心机的操作与维护105
一、沉降式离心机 105
二、过滤式离心机 106
任务四　静电分离操作108
一、静电除尘器 108
二、静电除雾器 110
任务五　气体的其他净制分离操作110
一、袋滤器 110
二、文丘里除尘器 111
三、泡沫塔 112
四、湍球塔 112
复习思考题112

项目三　物料换热 114
思政目标114
学习目标114
生产案例114
任务一　传热基础的认知115
一、传热基本方式 115
二、工业换热方法 115
三、传热速率 116
四、载热体 117
五、稳定传热和非稳定传热 117
任务二　导热过程的计算及其应用117
一、傅里叶定律及热导率 117
二、平壁稳定热传导过程的计算 119
三、圆筒壁稳定热传导过程计算 121
任务三　对流传热过程分析及其应用123
一、对流传热过程分析 123
二、对流传热速率方程 124
三、对流传热系数及影响因素 125
四、对流传热系数的获取 126
五、流体有相变时的对流传热过程分析 127
任务四　间壁换热过程分析及计算129
一、热量衡算 129
二、平均温度差计算 130
三、传热系数的获取 132
四、污垢热阻 134
五、强化传热的途径 134
任务五　换热设备的选择136
一、间壁式换热器的分类 136
二、列管换热器的型号及选用 140
任务六　列管换热器的操作与维护141
一、列管换热器的基本操作 141
二、列管换热器的正确使用及注意事项 142
三、列管换热器常见故障及处理方法 143
四、换热器的维护与清洗 143
复习思考题144

项目四　蒸发操作 147
思政目标147
学习目标147
生产案例147
任务一　蒸发操作及其流程的识读148
一、蒸发操作及其分类 148
二、蒸发操作的流程 149
任务二　单效蒸发有关参数的计算150
一、水分蒸发量 151
二、加热蒸汽消耗量 151
三、蒸发器传热面积 152
任务三　蒸发设备的选择153
一、蒸发器的结构及分类 154
二、蒸发器的附属设备 156
三、蒸发器的选择 157
任务四　蒸发设备的运行与操作158
一、蒸发器的生产强度及影响因素 158
二、蒸发操作的经济性 159
三、蒸发系统的日常运行及开停车操作 160
复习思考题161

项目五　蒸馏操作 163
思政目标163
学习目标163
生产案例164
任务一　双组分气-液相平衡关系分析 164
一、蒸馏的理论基础 164
二、双组分理想溶液气-液相图分析 166
三、双组分非理想溶液气-液相图分析 167
四、气液相平衡方程 168
任务二　蒸馏过程分析170
一、简单蒸馏 170
二、平衡蒸馏 171
三、精馏 171
任务三　连续精馏过程的计算173
一、全塔物料衡算 173
二、操作线方程 175
三、进料状况对操作线的影响 177
四、塔板数的计算 180
五、适宜回流比的选择 184
任务四　蒸馏设备及其选择186
一、板式塔的结构及气液传质过程分析 186
二、工业上常用的板式塔 188
三、板式塔的选择 190
任务五　板式精馏塔的操作与控制191
一、气-液相负荷对精馏操作的影响 191
二、板式精馏塔的操作 192
三、板式精馏塔的操作控制 193
四、精馏设备常见的操作故障与处理 194
复习思考题195

项目六　气体吸收与解吸 199
思政目标199
学习目标199
生产案例199
任务一　吸收流程与装置的认识200
一、吸收的基本流程及其选择 200
二、用水吸收空气中CO2流程的识读 202
任务二　吸收剂的选择204
一、吸收剂选择的依据 204
二、工业上常用的吸收剂 204
任务三　吸收过程分析204
一、气液相平衡分析 204
二、气-液相平衡关系在吸收过程中的应用 209
三、吸收机理分析 210
四、吸收速率方程 211
五、吸收过程的控制 213
六、提高吸收速率的途径 214
任务四　吸收剂消耗量的确定214
一、全塔物料衡算和操作线方程 214
二、吸收剂用量的确定 216
任务五　填料吸收塔直径和填料层高度的确定218
一、填料吸收塔直径的确定 218
二、填料层高度的确定 219
任务六　解吸及其他类型的吸收操作224
一、解吸操作 224
二、其他类型的吸收 225
任务七　吸收设备及其选型226
一、吸收设备的一般要求 226
二、常见吸收设备的结构和特点 226
三、填料吸收塔 228
任务八　吸收塔的操作与调节234
一、吸收塔操作的主要控制因素 234
二、强化吸收过程的措施 235
三、吸收塔的调节 236
四、吸收系统常见设备的操作故障与处理 236
五、吸收系统常见操作故障与处理 238
复习思考题239

项目七　液-液萃取 241
思政目标241
学习目标241
生产案例241
任务一　液-液萃取过程分析 242
一、液-液萃取的基本原理 242
二、液-液相平衡 243
三、萃取剂的选择 244
任务二　萃取流程的识读245
一、单级萃取流程 245
二、多级萃取流程 245
任务三　萃取设备的操作246
一、萃取设备的类型 246
二、萃取设备的选用 250
三、影响萃取操作的主要因素 250
四、萃取塔的操作 251
任务四　超临界萃取251
一、超临界萃取的基本原理 251
二、超临界萃取的流程 252
三、超临界萃取的特点及其工业应用 253
复习思考题254

项目八　溶液结晶 256
思政目标256
学习目标256
生产案例256
任务一　结晶过程分析及计算257
一、结晶过程的基本原理 257
二、结晶过程的相平衡 258
三、结晶生成过程 259
四、结晶过程的物料衡算 260
任务二　结晶过程的操作与控制261
一、结晶操作的影响因素 261
二、结晶过程的操作控制 262
任务三　结晶方法与设备的选择262
一、结晶方法的选择 263
二、常用的结晶设备 263
复习思考题265

项目九　物料干燥 267
思政目标267
学习目标267
生产案例267
任务一　干燥过程的分析268
一、干燥操作的分类 268
二、对流干燥过程分析 269
任务二　湿空气的性质及湿焓图的应用270
一、湿空气的性质 270
二、湿焓图的识读及其应用 274
任务三　湿物料的性质分析276
一、物料含水量的表示方法 276
二、物料中水分的性质 276
任务四　干燥过程的计算277
一、物料衡算 277
二、热量衡算 278
三、干燥器的热效率 279
四、干燥速率及影响因素分析 280
任务五　干燥设备及其操作282
一、干燥器的基本要求及分类 282
二、常用对流干燥器 282
三、非对流式干燥器 285
四、干燥器的选用原则 286
五、常用干燥器的操作与维护 287
六、干燥过程的节能措施 288
复习思考题289

项目十　吸　附 291
思政目标291
学习目标291
生产案例291
任务一　吸附过程分析293
一、吸附现象 293
二、吸附分类 293
三、物理吸附过程分析 293
任务二　吸附剂的选择294
一、吸附剂的基本要求 294
二、工业上常用的吸附剂 294
三、吸附剂的性能 295
任务三　吸附平衡与吸附速率296
一、吸附平衡 296
二、吸附速率 297
任务四　吸附装置的操作298
一、吸附方法的选择 298
二、吸附装置的操作 298
三、吸附过程的强化与展望 301
复习思考题302

项目十一　膜分离技术 304
思政目标304
学习目标304
生产案例304
任务一　膜分离过程分析306
一、膜分离过程及特点 306
二、膜及膜组件 307
任务二　反渗透过程分析309
一、反渗透原理 310
二、反渗透工艺流程 310
三、影响反渗透过程的因素 311
任务三　电渗析过程分析311
一、电渗析分离原理及特点 311
二、电渗析器构成与组装方式 313
三、电渗析典型工艺流程 313
四、电渗析技术的工业应用 313
任务四　超滤与微滤过程分析315
一、超滤与微滤的基本原理 315
二、超滤膜与微滤膜 316
三、超滤与微滤操作流程 316
四、超滤与微滤的工业应用 318
任务五　气体膜分离过程分析320
一、气体膜分离原理 320
二、影响气体膜分离效果的因素 320
三、气体膜分离流程 321
四、气体膜分离技术的应用 322
任务六　膜分离过程中的问题及处理323
一、压密作用 323
二、水解作用 324
三、浓差极化与膜污染 324
复习思考题324

附　录 326
附录一　化工常用法定计量单位及单位换算326
附录二　某些气体的重要物理性质（101.3kPa）328
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） 329
附录四　某些液体的重要物理性质330
附录五　部分无机盐水溶液的沸点（101.3kPa）332
附录六　某些固体材料的重要物理性质333
附录七　水的重要物理性质334
附录八　饱和水蒸气表（按温度排列）335
附录九　饱和水蒸气表（按压力排列）336
附录十　干空气的热物理性质（p =1.013×105 Pa） 337
附录十一　水的黏度（0℃至100℃） 338
附录十二　液体黏度共线图339
附录十三　气体黏度共线图340
附录十四　气体热导率共线图（101.3kPa）341
附录十五　液体比热容共线图343
附录十六　气体比热容共线图（101.3kPa）344
附录十七　液体汽化热共线图345
附录十八　液体表面张力共线图347
附录十九　管子规格349
附录二十　离心泵规格（摘录）350

参考文献 354