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緒論1 0.1課程內容和任務1 0.2單元操作的分類和特點1 0.2.1單元操作的分類1 0.2.2單元操作的特點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( 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量綱和經驗公式變換6 0.6.1量綱6 0.6.2經驗公式變換6 思考題7 習題8 第1章 流體流動9 本章符號說明9 1.1流體性質和管道設計10 1.1.1流體的物理性質10 1.1.2管徑計算與選擇12 1.1.3連續穩態流動流體的物料衡算13 1.1.4化工常用管子、管件和閥門14 1.2流體流動系統中的機械能衡算16 1.2.1流體機械能衡算式16 視頻：伯努利方程的物理意義17 1.2.2流體靜力學17 1.2.3管內流體機械能損失的測定21 1.2.4滿足輸送要求的位差或壓差確定21 1.2.5輸送機械提供能量的計算22 1.2.6流量測量24 1.3管內流體流動的機械能損失26 1.3.1流體流動類型和雷諾數26 1.3.2層流的摩擦阻力28 1.3.3量綱分析法分析機械能損失29 1.3.4局部摩擦阻力損失32 1.3.5管路系統中總機械能損失的計算33 1.3.6阻力對管內流體流動的影響35 1.4管路的安裝與操作37 1.5管路計算及案例分析37 1.5.1簡單管路計算38 1.5.2複雜管路計算39 思考題41 習題43 第2章 流體輸送機械47 本章符號說明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49 2.1.3離心泵的工作點與流量調節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往復泵57 視頻：齒輪泵58 2.2.2旋轉泵58 2.2.3旋渦泵59 2.3化工中常用的氣體輸送機械60 2.3.1離心式通風機60 2.3.2離心式鼓風機和離心式壓縮機64 2.3.3旋轉式鼓風機和旋轉式壓縮機64 視頻：羅茨鼓風機工作原理64 2.3.4往復式壓縮機65 視頻：往復式壓縮機的工作原理65 2.3.5真空泵66 視頻：水環真空泵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68 2.5案例分析69 思考題70 習題70 第3章 過濾與沉降72 本章符號說明72 3.1化工中的過濾操作和常用設備73 3.1.1板框壓濾機73 視頻：板框過濾機的工作原理73 3.1.2葉濾機74 3.1.3轉筒真空過濾機75 視頻：轉筒真空過濾機76 3.1.4離心過濾機76 3.2過濾過程的工藝計算77 3.2.1過濾的速度方程77 3.2.2過濾過程的物料衡算78 3.2.3恒壓過濾時間與濾液的關係79 3.2.4過濾常數的測定80 3.2.5洗滌過程的計算82 3.2.6過濾機生產能力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旋風分離器95 視頻：旋風分離器95 3.5板框壓濾機的操作99 3.5.1開車前的準備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 習題104 第4章 傳熱106 本章符號說明106 4.1化工中的傳熱操作及常用換熱設備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109 4.1.5列管式換熱器109 視頻：固定管板式換熱器結構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換熱器熱負荷計算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115 4.3.1導熱基本方程式115 4.3.2熱導率116 4.3.3平壁的定態導熱116 4.3.4圓筒壁的定態導熱118 4.4對流傳熱120 4.4.1對流傳熱方程式120 4.4.2影響對流傳熱(給熱)係數的主要因素120 4.4.3傳熱過程中常用到的准數121 4.4.4流體管內強制對流的傳熱係數關聯式121 4.4.5流體管外強制對流的傳熱係數關聯式123 4.4.6蒸氣冷凝時的對流傳熱係數125 4.4.7液體沸騰時的傳熱係數126 4.5間壁式換熱器的傳熱計算128 4.5.1傳熱平均溫度差Δtm的計算128 4.5.2總傳熱係數132 4.5.3傳熱面積的計算與操作核算135 4.5.4傳熱單元數法137 4.5.5非定態傳熱計算示例140 4.5.6列管式換熱器的選用142 4.6輻射傳熱145 4.6.1物體對熱輻射的性能表現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輻射和對流的聯合傳熱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和檢修152 4.7.5傳熱操作的安全技術152 4.8案例分析153 4.8.1案例1153 4.8.2案例2156 思考題158 習題159 第5章 蒸發161 本章符號說明161 5.1化工中的蒸發操作及常用蒸發設備162 5.1.1迴圈式蒸發器163 5.1.2單程型蒸發器164 5.2蒸發過程溶液沸點的確定166 5.2.1因溶質存在溶液蒸氣壓下降而引起的沸點升高166 5.2.2因液柱壓頭引起的溶液沸點升高168 5.2.3因流動阻力產生壓降引起的沸點升高168 5.3單效蒸發的計算169 5.3.1物料衡算169 5.3.2熱量衡算169 5.3.3蒸發器傳熱面積的計算170 5.3.4蒸發操作的調節172 5.4多效蒸發及提高加熱蒸汽利用率的其他措施174 5.4.1多效蒸發的流程174 5.4.2多效蒸發與單效蒸發的比較174 5.4.3多效蒸發的效數限制175 5.4.4引出額外蒸汽為他用熱源176 5.4.5熱泵蒸發176 5.4.6冷凝水自蒸發的應用177 5.5蒸發的操作177 5.5.1蒸發操作的開工準備177 5.5.2蒸發操作的開停車178 5.5.3蒸發操作的故障及處理179 5.5.4蒸發操作的安全技術179 5.6案例分析179 5.6.1案例1180 5.6.2案例2181 思考題182 習題183 第6章 吸收184 本章符號說明184 6.1化工中的吸收操作185 6.1.1吸收分離的依據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用191 6.3吸收過程速率192 6.3.1吸收機理192 6.3.2吸收速率方程192 6.3.3總吸收係數與膜係數關係194 6.4吸收塔計算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算式198 6.4.4傳質單元高度概念199 6.4.5傳質單元數的解析計算199 6.4.6傳質單元數的其他求解法202 6.4.7吸收的操作型計算示例204 6.4.8解吸塔的計算207 6.4.9理論塔板數的計算209 6.5填料塔209 6.5.1填料塔的結構與操作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、液兩相逆流通過填料層的流動狀況212 視頻：填料塔工作原理212 6.5.5填料塔直徑的計算213 6.5.6填料塔的主要附件215 6.6吸收塔的操作和調節217 6.7吸收塔的操作技術218 6.7.1裝填料218 6.7.2設備的清洗機填料的處理219 6.7.3系統的開車219 6.7.4系統的停車219 6.7.5正常操作要點220 6.7.6吸收塔操作正常維護要點220 6.7.7吸收塔常見的異常現象及處理方法220 6.8案例分析221 6.8.1案例1221 6.8.2案例2224 思考題225 習題226 第7章 蒸餾228 本章符號說明228 7.1概述229 7.1.1蒸餾分離的依據229 7.1.2蒸餾過程的分類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理想物系的泡點方程和露點方程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係圖(y-x圖)234 7.2.4相對揮發度與相平衡組成關聯運算式235 7.3精餾操作過程237 7.3.1精餾原理237 7.3.2理論板概念與恒摩爾流假設238 7.3.3精餾段與提餾段兩塔段的氣液流量關係239 7.4雙組分物系連續精餾的計算240 7.4.1全塔物料衡算240 7.4.2確定理論塔板數的途徑241 7.4.3精餾段任意兩相鄰板間氣、液的組成關係241 7.4.4提餾段任意相鄰兩板間氣、液的組成關係242 7.4.5理論塔板數的逐板計算法243 7.4.6精餾段與提餾段兩操作線交點的軌跡方程245 7.4.7理論塔板數的圖解法(McCabe-Thiele法)245 7.4.8直接蒸汽加熱的精餾塔理論塔板數計算247 7.4.9塔板效率與實際塔板數248 7.4.10填料層的理論板當量高度249 7.4.11冷凝器和再沸器250 7.5精餾操作條件參數選擇250 7.5.1精餾操作壓強的確定250 7.5.2進料熱狀態的影響250 7.5.3操作回流比的選擇252 7.5.4理論塔板數的簡捷計算254 7.6精餾的操作型計算255 7.7連續精餾的操作264 7.8間歇精餾的操作265 7.9板式塔265 7.9.1塔板結構與氣液接觸狀態266 視頻：板式塔266 視頻：板式塔結構266 7.9.2應避免的操作現象與操作負荷性能圖266 7.9.3塔徑的確定267 7.9.4塔高的確定269 7.9.5塔板類型簡介270 視頻：塔板類型271 7.10精餾塔的開停車操作和調節技術272 7.10.1精餾塔的開工準備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精餾的操作與調節277 7.10.5精餾的操作故障及處理279 7.10.6精餾塔的日常維護和檢修280 7.10.7精餾塔的節能280 7.10.8精餾操作的安全技術281 7.11案例分析283 7.11.1案例1283 7.11.2案例2285 思考題292 習題292 第8章 萃取295 本章符號說明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杠杆原則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301 8.2.5分配係數與分配曲線302 8.2.6溫度對相平衡關係的影響304 8.2.7選擇性係數304 8.3萃取過程計算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 不溶體系311 8.4液-液萃取設備312 8.4.1逐級接觸式萃取設備312 8.4.2微分接觸式萃取設備313 8.4.3萃取設備的選擇315 8.5萃取操作316 8.5.1萃取裝置的操作規程316 8.5.2操作過程的注意事項317 8.5.3不正常現象原因及處理方法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 習題320 第9章 乾燥321 本章符號說明321 9.1化工中的乾燥操作及常壓乾燥設備321 9.1.1廂式乾燥器322 視頻：廂式乾燥器323 9.1.2氣流乾燥器323 視頻：氣流乾燥器323 9.1.3沸騰床乾燥器323 視頻：沸騰床乾燥器324 9.1.4噴霧乾燥器324 視頻：噴霧乾燥器324 9.1.5轉筒乾燥器325 視頻：轉筒乾燥器325 9.2濕空氣的性質和濕焓圖325 9.2.1濕空氣性質326 9.2.2濕空氣的濕焓圖(H-I圖)329 9.2.3H-I圖的應用329 9.3固體乾燥的平衡關係332 9.3.1物料含水量的表示方法332 9.3.2平衡水分與乾燥平衡曲線332 9.3.3結合水分與非結合水分332 9.3.4平衡曲線的應用334 9.4乾燥過程的物料衡算和熱量衡算334 9.4.1乾燥過程的物料衡算334 9.4.2乾燥過程的熱量衡算335 9.4.3乾燥過程的熱效率336 9.4.4乾燥介質條件的影響與確定338 9.5乾燥速度與乾燥時間339 9.5.1乾燥曲線339 9.5.2乾燥速度曲線339 9.5.3乾燥過程分析340 9.5.4恒速階段乾燥時間計算340 9.5.5降速階段乾燥時間計算341 9.6柱式乾燥塔的操作342 9.6.1開機準備342 9.6.2停車過程342 9.6.3事故分析與處理343 9.6.4安全操作注意事項343 9.7案例分析343 9.7.1案例1343 9.7.2案例2345 思考題348 習題348 附錄350 附錄1 單位換算係數350 附錄2 基本物理常數353 附錄3 水的物理性質354 附錄4 某些氣體的重要物理性質354 附錄5 某些液體的重要物理性質355 附錄6 某些有機液體的相對密度(液體密度與4℃水的密度之比)357 附錄7 飽和水蒸氣(以溫度為准)358 附錄8 飽和水蒸氣(以壓強為准)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 某些液體的熱導率364 附錄13 某些固體物質的黑度364 附錄14 固體材料的熱導率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係數376 附錄22 雙組分溶液的汽液相平衡數據376 附錄23 管子規格377 附錄24 IS型離心泵規格379 附錄25 熱交換器系列標準(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資料384 參考文獻386
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