《化工單元操作及設(shè)備》版為普通高等教育十一五規(guī)劃教材，第二版為十二五職業(yè)教育國家規(guī)劃教材，本次在前兩版的基礎(chǔ)上進行修訂。
全書分上下兩篇，上篇包括流體輸送、傳熱和冷凍，下篇包括非均相物系分離、蒸餾、氣體吸收、干燥、蒸發(fā)、結(jié)晶、萃取、新型單元操作和分離方法的選擇等。每章為一個模塊，結(jié)構(gòu)為：學(xué)習目標（思維導(dǎo)圖）、生產(chǎn)實際案例引入、知識與技能、思考題、習題、自測題和符號說明，便于師生開展探究式、項目式、理實一體等學(xué)習創(chuàng)新活動。書中還通過二維碼的形式融入了動畫、視頻等信息化資源，便于自主學(xué)習。
本書可作為高等職業(yè)教育化工技術(shù)類各專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的教材，也可作為化工職業(yè)資格培訓(xùn)教材，還可供各類化工應(yīng)用型人才及教師參考。
前言
本書為高等職業(yè)教育教材，2007年出版后，被評為普通高等教育十一五規(guī)劃教材，第二版被評為十二五職業(yè)教育國家規(guī)劃教材，深受廣大師生和社會讀者的好評與歡迎，在化工技術(shù)類各專業(yè)的教學(xué)改革中發(fā)揮了一定的推動作用。
2019年，*印發(fā)《職業(yè)院校教材管理辦法》，對新時期的教材建設(shè)提出了新要求。為了使教材更符合《職業(yè)院校教材管理辦法》的要求，符合化工產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級對技術(shù)技能人才的需求，也為了使教材內(nèi)容更加完善，表現(xiàn)形式與時俱進，編者充分吸收了讀者好的建議，對第二版教材進行了修訂。
本次修訂突出了化學(xué)化工讓人類生活更加美好的理念，強化了綠色、健康、安全、環(huán)保、節(jié)能等新發(fā)展理念，強化了以學(xué)生為本、成果導(dǎo)向的理念，并努力為教師開展三教改革創(chuàng)造條件。修訂內(nèi)容涉及內(nèi)容的刪減、修改和增補，增加了化工與人們追求美好生活相關(guān)的內(nèi)容、化工與新發(fā)展理念相關(guān)的內(nèi)容，補充了化工單元操作的新技術(shù)、新工藝、新規(guī)范等內(nèi)容，修改了學(xué)習目標的部分內(nèi)容和表現(xiàn)形式（思維導(dǎo)圖），還利用二維碼技術(shù)為部分重要原理和設(shè)備配備了動畫或視頻，掃碼即可觀看，便于加深理解。
本次修訂工作由徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院冷士良主持，聽取了部分編者和讀者的意見與建議。書中二維碼鏈接的信息化資源由北方仿真軟件技術(shù)有限公司提供。在此，謹向所有幫助者表示感謝與敬意，特別感謝前兩版教材的編寫團隊為本次修訂提供的基礎(chǔ)。
由于編者水平所限，書中難免有不足之處，懇請讀者批評指正。
編者
2021年8月
版前言
本教材是在全國化工高職教學(xué)指導(dǎo)委員會化工原理課程組指導(dǎo)下，根據(jù)*有關(guān)高職高專教材編寫的文件精神，以高職高�；ぜ夹g(shù)類專業(yè)高技術(shù)、高技能型人才培養(yǎng)目標為依據(jù)編寫的,是根據(jù)2005年化工原理課程教學(xué)改革會議的精神，對化工原理課程進行改革的產(chǎn)物。
教材尊重學(xué)科，但不恪守學(xué)科，從職業(yè)崗位需要出發(fā)，以能力培養(yǎng)主線組織內(nèi)容，自始至終貫徹了了解概念、理論夠用、強化應(yīng)用的職業(yè)教學(xué)理念。即了解與崗位相關(guān)的工程概念，從技術(shù)應(yīng)用角度去介紹必要的理論，重點在于運用概念和理論解決工程實際問題。
在教材編寫過程中，征求了企業(yè)專家的意見。各章中的流程及操作舉例均由企業(yè)提供，再把概念、理論與之結(jié)合起來進行編寫。因此教材實際、實用，既符合崗位工作需要，又符合認知規(guī)律。高職教育與生產(chǎn)實際相結(jié)合的特色在教材中得到了充分的展示。
教材每章開始為學(xué)習目標，能夠使學(xué)習者明確學(xué)習目的；章后配有一定的思考題，以引發(fā)學(xué)習者思考和提高學(xué)習興趣；章后還配有習題，方便學(xué)習者學(xué)以致用，復(fù)習提高。
教材淡化了沒有實用價值的推導(dǎo)及計算，以物料平衡及能量的平衡為重點，致力于解決工程實際問題。把工程技術(shù)觀點的培養(yǎng)作為重點，努力把培養(yǎng)用工程技術(shù)觀點觀察、分析和解決單元操作中的操作問題的能力落到實處。
教材中的物理量，統(tǒng)一采用法定計量單位，符號采用國家標準GB 3100～31021993。
教材根據(jù)當前高職生源的實際狀況，力求深淺適中，簡單明了，層次分明，難點生動化，重點實例化，方便學(xué)習者自主學(xué)習。
教材分上篇和下篇，上篇主要介紹流體輸送、傳熱和冷凍，它們是下篇的基礎(chǔ)；下篇主要是化工分離操作，內(nèi)容既涉及化工生產(chǎn)中的常見分離操作，也涉及應(yīng)用不十分廣泛的單元操作，還涉及新型單元操作，以便各校根據(jù)各地區(qū)經(jīng)濟及專業(yè)實際選擇教學(xué)內(nèi)容。
教材共分十二章，冷士良、陸清、宋志軒擔任主編。緒論、附錄、第4、5、9、12章及篇前過渡由冷士良編寫；第7、8章由陸清編寫；第1章由宋志軒編寫；第2、3、11章由何灝彥編寫；第6、10章由鄭幼松編寫；張文革在編寫過程中給予了支持。全書由冷士良統(tǒng)稿；王德堂審閱了書稿。
在本教材編寫過程中，得到企業(yè)專家和同行的無私支持，在此一并表示感謝。
由于編者水平所限，不完善之處在所難免，敬請讀者和同仁們指正，以便今后修訂。
編者
2007年5月
第二版前言
《化工單元操作及設(shè)備》自出版以來，由于內(nèi)容可靠、難度適中、指導(dǎo)性強、符合教學(xué)規(guī)律、貼近生產(chǎn)實際、適應(yīng)性好、便于自主學(xué)習等特點，得到了國內(nèi)兄弟院校同仁的廣泛認同，得到了政府及課程專家的肯定。2008年被評為普通高等教育十一五規(guī)劃教材，在我國化工技術(shù)類專業(yè)教學(xué)改革中起到了一定的示范和推動作用。在此，我們對全國各地的讀者深表感謝。
幾年過去了，化工的進展對化工高等職業(yè)教育提出了新的要求，新知識、新觀念、新技術(shù)及新方法有必要成為化工單元操作的新內(nèi)容；高等職業(yè)教育改革的深化對版的結(jié)構(gòu)體系及局部內(nèi)容提出了調(diào)整和優(yōu)化需求；各地讀者對版提出的好建議需要采納；國家對普通高等教育十二五規(guī)劃教材提出了新的要求等。所以我們決定升級版，主要修訂內(nèi)容如下。
從構(gòu)建中、高職銜接以及高職和本科銜接的角度出發(fā)，對主要單元操作內(nèi)容進行了調(diào)整，適當增加了學(xué)生持續(xù)學(xué)習需要的內(nèi)容，增加了單元操作技術(shù)進展內(nèi)容。
從節(jié)能、環(huán)保角度出發(fā)，增加了主要化工單元操作節(jié)能技術(shù)或案例，有利于樹立綠色化工和人文關(guān)懷的健康安全環(huán)保理念。
增加了自測題及參考答案，以方便學(xué)生檢驗學(xué)習效果，個別章節(jié)調(diào)整了思考題，增加了案例，以方便教師組織研究性學(xué)習。
從技術(shù)進展角度出發(fā)，更換了部分插圖。
對文字進一步推敲，修訂了一些表述方法，增強了語言表現(xiàn)力和感染力。
在本次修訂中，仍由版的編寫人員參與，具體分工同版，此外，中石化揚子公司朱圣華高級工程師編寫了節(jié)能及技術(shù)進展部分的內(nèi)容，通讀了全書并從工程實際應(yīng)用角度提出了修訂建議；徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院具有15年化工企業(yè)經(jīng)驗的劉鵬升老師審閱了書稿并提供了多個案例分析；劉郁老師編制了自測題，在此表示感謝！
第二版內(nèi)容更全面，方法更新穎，可讀性和實操性更強。相信看過版的你一定會從這個版本中得到更多的收獲。鑒于編者水平所限，敬請讀者朋友們批評、指正。編者愿意與讀者一道，為我國高職化工技術(shù)類專業(yè)教學(xué)改革努力，打造教材精品。
編者
2015年5月
緒論1
0.1化工讓生活更美好1
0.2化工生產(chǎn)過程2
0.3化工單元操作3
0.4本課程的性質(zhì)、內(nèi)容和學(xué)習成果4
0.5本課程解決問題的主要方法5
0.5.1物料衡算5
0.5.2能量衡算6
0.5.3平衡關(guān)系6
0.5.4過程速率7
0.6單位的正確使用7
思考題8
自測題8
上篇
第1章流體輸送10
1.1概述11
1.1.1流體輸送在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用11
1.1.2常見流體輸送方式12
1.1.3流體的物理性質(zhì)及測定12
1.2輸送任務(wù)的表達17
1.2.1流量與流速17
1.2.2流量方程式18
1.2.3連續(xù)性方程19
1.3化工管路20
1.3.1化工管路的構(gòu)成與標準化21
1.3.2化工管路的布置與安裝24
1.4伯努利方程及其應(yīng)用26
1.4.1伯努利方程26
1.4.2伯努利方程的應(yīng)用28
1.5流體輸送時的流動阻力34
1.5.1流體阻力產(chǎn)生的原因34
1.5.2流體阻力計算34
1.5.3管路設(shè)計時減少流體阻力的措施42
1.6流量測量43
1.6.1孔板流量計43
1.6.2文丘里流量計45
1.6.3轉(zhuǎn)子流量計45
1.7流體輸送設(shè)備46
1.7.1離心泵46
1.7.2其他類型泵57
1.7.3往復(fù)式壓縮機61
1.7.4離心式壓縮機63
1.7.5其他氣體壓送機械65
1.8流體輸送節(jié)能技術(shù)簡介67
思考題68
習題68
自測題72
本章主要符號說明74
第2章傳熱76
2.1概述77
2.1.1傳熱在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用77
2.1.2傳熱過程的類型77
2.1.3載熱體及其選擇77
2.1.4工業(yè)換熱方法78
2.2傳熱的基本方式79
2.2.1傳導(dǎo)傳熱79
2.2.2對流傳熱79
2.2.3輻射傳熱79
2.3間壁傳熱80
2.3.1總傳熱速率方程及其應(yīng)用80
2.3.2傳熱速率81
2.3.3傳熱推動力的計算83
2.3.4傳熱系數(shù)的獲取方法87
2.3.5強化與削弱傳熱98
2.3.6傳熱計算舉例102
2.4換熱器104
2.4.1換熱器的分類104
2.4.2間壁式換熱器簡介105
2.4.3列管式換熱器的型號與系列標準111
2.4.4列管式換熱器的選用與設(shè)計原則111
2.4.5換熱器的使用與維護114
2.5換熱與節(jié)能116
2.5.1采用集成設(shè)計技術(shù)和建立聯(lián)合裝置116
2.5.2采用氣電或熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)116
2.5.3合理利用低溫熱能和蒸汽117
2.5.4采用新型節(jié)能技術(shù)117
2.5.5換熱系統(tǒng)氣阻的危害案例分析117
思考題117
習題118
自測題119
本章主要符號說明121
第3章冷凍122
3.1概述122
3.1.1工業(yè)生產(chǎn)中的冷凍操作122
3.1.2人工制冷方法122
3.2壓縮制冷基本原理123
3.2.1單級壓縮蒸發(fā)制冷的工作過程123
3.2.2操作溫度的選擇124
3.2.3多級壓縮制冷125
3.3冷凍能力127
3.3.1冷凍能力的表示127
3.3.2標準冷凍能力127
3.4冷凍劑與載冷體128
3.4.1冷凍劑128
3.4.2載冷體129
3.5壓縮制冷裝置130
3.5.1壓縮機131
3.5.2冷凝器131
3.5.3蒸發(fā)器131
3.5.4節(jié)流膨脹閥132
思考題133
自測題133
本章主要符號說明133
下篇
第4章非均相物系分離136
4.1概述136
4.1.1非均相物系分離在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用136
4.1.2常見非均相物系分離的方法137
4.2沉降138
4.2.1重力沉降138
4.2.2離心沉降143
4.3過濾147
4.3.1過濾的基本知識147
4.3.2過濾設(shè)備150
4.4氣體的其他凈制方法153
4.4.1慣性除塵器153
4.4.2靜電除塵器154
4.4.3文丘里除塵器154
4.4.4泡沫除塵器154
4.4.5袋濾器154
4.5非均相物系分離方法的選擇155
4.5.1氣體非均相物系155
4.5.2液體非均相物系155
思考題155
習題156
自測題156
本章主要符號說明158
第5章蒸餾159
5.1概述160
5.1.1蒸餾在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用160
5.1.2氣液相平衡160
5.1.3精餾原理和流程165
5.2精餾的物料衡算165
5.2.1全塔物料衡算166
5.2.2精餾段物料衡算167
5.2.3提餾段物料衡算167
5.2.4加料板物料衡算168
5.3塔板數(shù)的確定169
5.3.1實際板數(shù)與板效率169
5.3.2理論板數(shù)的確定方法170
5.4連續(xù)精餾的操作分析174
5.4.1進料狀況對精餾的影響174
5.4.2回流比的影響176
5.4.3操作溫度及壓力的影響177
5.5精餾過程的熱量平衡與節(jié)能178
5.5.1熱量衡算179
5.5.2節(jié)能措施180
5.6其他蒸餾方式182
5.6.1簡單蒸餾182
5.6.2閃蒸182
5.6.3間歇精餾183
5.6.4多組分精餾183
5.6.5特殊精餾184
5.7精餾設(shè)備186
5.7.1板式塔186
5.7.2輔助設(shè)備189
5.8精餾塔的操作189
5.8.1操作步驟189
5.8.2不正常現(xiàn)象及處理190
思考題191
習題191
自測題192
本章主要符號說明194
第6章氣體吸收195
6.1概述196
6.1.1氣體吸收在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用196
6.1.2氣體吸收的分類197
6.1.3吸收劑的選擇198
6.2從溶解相平衡看吸收操作198
6.2.1氣液相平衡關(guān)系198
6.2.2吸收條件205
6.2.3氣液相平衡關(guān)系對吸收操作的意義206
6.3吸收速率207
6.3.1傳質(zhì)基本方式207
6.3.2雙膜理論208
6.3.3吸收速率表示方法210
6.3.4影響吸收速率的因素213
6.4吸收的物料衡算215
6.4.1全塔物料衡算215
6.4.2吸收操作線217
6.4.3吸收劑用量218
6.5塔徑的計算221
6.6填料層高度的確定222
6.6.1填料層高度的確定方法222
6.6.2填料層高度的計算225
6.7吸收操作分析229
6.7.1影響吸收操作的因素230
6.7.2吸收塔的操作234
6.8其他吸收與解吸235
6.8.1化學(xué)吸收235
6.8.2高濃度吸收236
6.8.3多組分吸收236
6.8.4解吸237
6.9吸收設(shè)備240
6.9.1填料塔240
6.9.2填料241
6.9.3輔助設(shè)備248
6.9.4填料塔的流體力學(xué)性能250
思考題251
習題252
自測題253
本章主要符號說明255
第7章干燥256
7.1概述257
7.1.1干燥在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用及干燥方法257
7.1.2對流干燥的條件和流程258
7.2濕空氣的性質(zhì)259
7.2.1濕度259
7.2.2相對濕度260
7.2.3比體積261
7.2.4比熱容261
7.2.5比焓262
7.2.6干球溫度262
7.2.7露點262
7.2.8濕球溫度263
7.2.9絕熱飽和溫度263
7.3濕空氣的濕度圖264
7.3.1H-I圖的構(gòu)成264
7.3.2H-I圖的應(yīng)用266
7.4濕物料中水分的性質(zhì)267
7.4.1濕物料含水量的表示方法267
7.4.2平衡水分與自由水分268
7.4.3結(jié)合水分與非結(jié)合水分268
7.5干燥過程的物料衡算269
7.5.1干燥產(chǎn)品流量G2269
7.5.2水分蒸發(fā)量W270
7.5.3空氣消耗量L270
7.6干燥速率271
7.6.1干燥速率的定義271
7.6.2影響干燥速率的因素272
7.7干燥設(shè)備273
7.7.1對干燥設(shè)備的基本要求273
7.7.2干燥器的選擇274
7.7.3常用的工業(yè)干燥器276
7.8干燥器的操作279
7.8.1干燥過程控制的參數(shù)279
7.8.2典型干燥器的操作281
7.9熱泵干燥技術(shù)282
7.9.1熱泵干燥原理282
7.9.2熱泵干燥技術(shù)的特點282
7.9.3熱泵干燥技術(shù)的前景283
思考題283
習題283
自測題284
本章主要符號說明285
第8章蒸發(fā)286
8.1概述286
8.1.1蒸發(fā)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用286
8.1.2蒸發(fā)的類型與特點287
8.2單效蒸發(fā)288
8.2.1單效蒸發(fā)流程288
8.2.2單效蒸發(fā)計算288
8.3多效蒸發(fā)291
8.3.1多效蒸發(fā)對節(jié)能的意義291
8.3.2多效蒸發(fā)流程292
8.4蒸發(fā)設(shè)備293
8.4.1自然循環(huán)蒸發(fā)器293
8.4.2強制循環(huán)蒸發(fā)器295
8.4.3膜式蒸發(fā)器296
8.4.4浸沒燃燒蒸發(fā)器297
8.5蒸發(fā)器的操作298
8.5.1蒸發(fā)操作的幾個問題298
8.5.2典型蒸發(fā)器的操作298
思考題301
習題301
自測題301
本章主要符號說明303
第9章結(jié)晶304
9.1概述304
9.1.1結(jié)晶現(xiàn)象及其工業(yè)應(yīng)用304
9.1.2固液體系相平衡305
9.1.3晶核的形成307
9.1.4晶體的成長308
9.2結(jié)晶方法309
9.2.1冷卻結(jié)晶309
9.2.2蒸發(fā)結(jié)晶310
9.2.3真空冷卻結(jié)晶310
9.2.4鹽析結(jié)晶310
9.2.5反應(yīng)沉淀結(jié)晶310
9.2.6升華結(jié)晶311
9.2.7熔融結(jié)晶311
9.3結(jié)晶設(shè)備與操作311
9.3.1常見結(jié)晶設(shè)備311
9.3.2結(jié)晶操作要求314
思考題315
習題315
自測題315
第10章萃取317
10.1概述317
10.1.1萃取在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用318
10.1.2萃取劑的選擇319
10.1.3萃取操作流程320
10.2部分互溶物系的相平衡322
10.2.1部分互溶物系的相平衡原理322
10.2.2單級萃取在相平衡圖上的表示329
10.3萃取設(shè)備334
10.3.1塔式萃取設(shè)備334
10.3.2萃取塔的操作339
10.4超臨界流體萃取技術(shù)340
10.4.1超臨界流體萃取技術(shù)的發(fā)展與特點340
10.4.2超臨界流體萃取原理341
10.4.3超臨界流體萃取過程簡介343
10.4.4超臨界流體萃取的工業(yè)應(yīng)用344
思考題345
習題346
自測題346
本章主要符號說明348
第11章新型單元操作簡介349
11.1膜分離349
11.1.1概述349
11.1.2膜分離裝置與工藝351
11.1.3典型膜分離過程及應(yīng)用355
11.2吸附357
11.2.1概述357
11.2.2吸附速率359
11.2.3吸附工藝簡介359
11.3色譜分離技術(shù)362
11.3.1概述362
11.3.2色譜分配系數(shù)363
11.3.3柱色譜的分離過程及應(yīng)用363
思考題365
第12章分離方法的選擇366
12.1分離方法的比較366
12.2分離方法的選擇367
12.2.1經(jīng)濟合理性367
12.2.2技術(shù)可行性367
12.2.3系統(tǒng)適應(yīng)性367
12.2.4方法可靠性368
12.2.5公共安全性368
附錄369
一、中華人民共和國法定計量單位（摘錄）369
二、某些氣體的重要物理性質(zhì)370
三、某些液體的重要物理性質(zhì)371
四、干空氣的物理性質(zhì)(101.33kPa)372
五、水的物理性質(zhì)373
六、常用固體材料的密度和比熱容374
七、飽和水蒸氣(以溫度為基準)375
八、飽和水蒸氣(以壓力為基準)376
九、某些液體的熱導(dǎo)率378
十、某些氣體和蒸氣的熱導(dǎo)率379
十一、某些固體材料的熱導(dǎo)率380
十二、液體的黏度共線圖381
十三、 101.33kPa壓力下氣體的黏度共線圖383
十四、液體的比熱容共線圖385
十五、氣體的比熱容共線圖(101.33kPa)387
十六、蒸發(fā)潛熱（汽化熱）共線圖389
十七、某些有機液體的相對密度共線圖391
十八、壁面污垢熱阻(污垢系數(shù))392
十九、離子泵的規(guī)格(摘錄)393
二十、管殼式換熱器系列標準(摘錄)398
二十一、某些二元物系在101.3kPa(絕壓)下的氣液平衡組成401
二十二、熱軋無縫鋼管規(guī)格與質(zhì)量402
二十三、冷拔無縫鋼管規(guī)格與質(zhì)量406
自測題參考答案408
參考文獻412
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