化工单元操作的基础知识
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一般来说，物质密度随着温度、 压力的变化，会发生相应的变化。 气体的密度随它受到的压力和所处 的温度而有显著的变化。固体或液 体的密度，在温度和压力变化时， 只发生很小的变化。
沉降的分类及操作
力场
沉降类型
物料组成
重力场
重力 沉降
自由沉降，比如静
止分层
气—固、液—固、
干扰沉降
气—液、液—液
离心 力场
化工单元操作 的基础知识
什么是化工单元操作？
化工单元操作是指由各种化学生产过程中以物理为 主的处理方法概括为具有共同物理变化特点的基本操作。
化工产品的基本过程，都是由若干物理加工过程 （即单元操作）和化学反应过程（即化学反应）组合而 成。
化工单元操作分类
流体流动过程，包括流体输送、沉降、过滤等。 传热过程，包括加热、冷却、冷凝、制冷等。 传质过程，即物质的传递，包括吸收、蒸馏、萃取、
吸附、干燥等。 传力过程，即温度和压力变化的过程，包括液化、冷
冻等。 机械过程，包括固体输送、粉碎、筛分等。
一、流体流动过程
流体输送：流体以一定流量沿着管道（或明渠）由一处送到另 一处。
沉降：由于分散相和分散介质的密度不同，分散相粒子在力场 (重力场或离心力场)作用下发生的定向运动。沉降的结果使分 散体系发生相分离。
不同流速的流体之间存在着阻碍其相对运动的 摩擦阻力，称为内摩擦力。流体的粘度就是这种内 摩擦力的表示与度量。粘性越大，流动性越差。
流体输送的一些相关知识
二. 流量与流速
流量：单位时间内流过管道某一截面的流体量。
①体积流量：Q，m3/s； ②质量流量：G，kg/s ；G=ρQ
通转用 涡 浮子型 街 子电 磁流流流量量量计计计
流体输送的一些机械
一. 离心泵
流体输送的一些机械
二. 气动隔膜泵泵
流体输送的一些机械
三. 通风机
流体输送的一些机械
四. 压缩机
流体输送的一些机械
五. 螺杆真空泵
螺杆真空泵工作原理
流体输送的一些机械
六. 水环式真空泵
水环式真空泵工作原理
沉降的一些相关知识
一.粒度 粒度是指颗粒的大小。通常球体颗粒的粒度用直
流速：单位时间内流体在流动方： u＝Q /A
质量流速：单位时间内流体流经单位截面积管 道的质
量。w，kg/（m2·s）。
流体输送的一些相关知识
三. 层流与湍流
流体在管内流动时， 其质点沿着与管轴平行的 方向作平滑直线运动。此 种流动称为层流或滞流， 亦有称为直线流动的。流 体的流速在管中心处最大， 其近壁处最小。管内流体 的平均流速与最大流速之 比 等 于 0.5 ， 根 据 雷 诺 实 验 ， 当雷诺准数Re<2320时，流 体的流动状态为层流 。
流体输送的一些机械
流体输送机械：为流体提供能量的机械或装置。 流体输送机械在化工生产的作用：从低位输送到高位， 从低压送至高压，从一处送至另一处。 按输送流体的种类不同 泵（液体）：离心泵、气动泵等 机（气体）：通风机、鼓风机、压缩机、真空泵等 按作用原理不同：离心式、往复式、旋转式及流体动力 作用式。
管 平 刮 沉 钛道 板 刀 降 棒 过 离滤 心器 机
二、传热过程
1. 哪些是传热？ 由于温度差而引起的热量传递过程。在化工生产中主要
包括：加热、冷却、冷凝、制冷等。 2. 传热方向
高温 → 低温 3. 传热的基本方式
热传导，对流，辐射三种方式
传热的基本方式
一. 热传导
热传导（导热）：物体各部分之间不发生相对位移，依 靠原子、分子、自由电子等微观粒子的热流运动而引起 的热量传递。 条件：当物体内部或两个直接接触的物体之间存在着温 度差。热能从物体的温度较高部分传到温度较低部分。 金属固体：依靠自由电子的运动。 不良导体的固体和大部分液体：依靠原子、分子碰撞而 传递热量。 气体：分子的不规则运动而引起的。
径表示，立方体颗粒的粒度用边长表示。对不规则的 颗粒，可将与该颗粒有相同行为的某一球体直径作为 该颗粒的等效直径。粒度的大小常用D50,D97,比表面 积等指标表示。颗粒越小，则沉降速度越慢, 分离也越 困难。
沉降的一些相关知识
二. 密度 密度是对特定体积内的质量的
度量，等于物体的质量除以体积， 用符号ρ表示，单位为kg/m3。
过滤：过滤是在推动力或者其他外力作用下悬浮液（或含 固体颗粒发热气体）中的液体（或气体）透过介质，固体 颗粒及其他物质被过滤介质截留，从而使固体及其他物质 与液体（或气体）分离的操作。
流体输送的一些相关知识
一. 粘度 将两块面积为1m2的板浸于液体中，两板距离
为1米，若加1N的切应力，使两板之间的相对速率 为1m/s，则此液体的粘度为1Pa.s。
传热的基本方式
二. 对流传热
热对流：由于流体质点的位移和混合， 将热能由一处传至另一处的传递热量 的方式。热对流过程中往往伴有热传导。 对流类型： ①强制对流：流体的运动是由于受到外力的作用(如风 机、水泵或其它外界压力等)所引起； ②自然对流：流体的运动是由于流体内部冷、热部分 的密度不同而引起。
在同一种流体中，有可能同时发生自然对流和强制 对流 。
传热的基本方式
三. 热辐射 热辐射：因热的原因而产生的电磁波 在空间的传递。 辐射传热：物体间相互辐射和吸收能 量的总结果。 热 辐 射 的 电 磁 波 波 长 范 围 在 0.38 ～ 100μm，可见光和红外线范围。 特点：两物体不相接触，也不需任何 介质。
流体输送的一些附件
一.阀门 阀门是用来开闭管路、控制流向、调节和控制
输送介质的参数（温度、压力和流量）的管路附件。 根据其功能，可分为关断阀、止回阀、调节阀等。
截止阀是使用最广泛的一种阀门，它的闭合原 理是，依靠阀杠压力，使阀瓣密封面与阀座密封面 紧密贴合，阻止介质流通。截止阀可以较精确地调 节流量。
电场
离心沉降，比如沉降离心机
电除尘器，比如除 电沉降 尘机
电捕焦油器
同上 颗粒极微
过滤的原理
利用物质的溶解 性差异，将液体 和不溶于液体的 固体分离开来的 一种方法。如用 过滤法除去自来 水中少量的泥沙
过滤的一些机械
一.布氏漏斗（实验室用）
过滤的一些机械
工业上常用的过滤设备有管道过滤器、钛棒过滤器、 离心机等。
沉降的分类及操作
力场
沉降类型
物料组成
重力场
重力 沉降
自由沉降，比如静
止分层
气—固、液—固、
干扰沉降
气—液、液—液
离心 力场
化工单元操作 的基础知识
什么是化工单元操作？
化工单元操作是指由各种化学生产过程中以物理为 主的处理方法概括为具有共同物理变化特点的基本操作。
化工产品的基本过程，都是由若干物理加工过程 （即单元操作）和化学反应过程（即化学反应）组合而 成。
化工单元操作分类
流体流动过程，包括流体输送、沉降、过滤等。 传热过程，包括加热、冷却、冷凝、制冷等。 传质过程，即物质的传递，包括吸收、蒸馏、萃取、
吸附、干燥等。 传力过程，即温度和压力变化的过程，包括液化、冷
冻等。 机械过程，包括固体输送、粉碎、筛分等。
一、流体流动过程
流体输送：流体以一定流量沿着管道（或明渠）由一处送到另 一处。
沉降：由于分散相和分散介质的密度不同，分散相粒子在力场 (重力场或离心力场)作用下发生的定向运动。沉降的结果使分 散体系发生相分离。
不同流速的流体之间存在着阻碍其相对运动的 摩擦阻力，称为内摩擦力。流体的粘度就是这种内 摩擦力的表示与度量。粘性越大，流动性越差。
流体输送的一些相关知识
二. 流量与流速
流量：单位时间内流过管道某一截面的流体量。
①体积流量：Q，m3/s； ②质量流量：G，kg/s ；G=ρQ
通转用 涡 浮子型 街 子电 磁流流流量量量计计计
流体输送的一些机械
一. 离心泵
流体输送的一些机械
二. 气动隔膜泵泵
流体输送的一些机械
三. 通风机
流体输送的一些机械
四. 压缩机
流体输送的一些机械
五. 螺杆真空泵
螺杆真空泵工作原理
流体输送的一些机械
六. 水环式真空泵
水环式真空泵工作原理
沉降的一些相关知识
一.粒度 粒度是指颗粒的大小。通常球体颗粒的粒度用直
流速：单位时间内流体在流动方： u＝Q /A
质量流速：单位时间内流体流经单位截面积管 道的质
量。w，kg/（m2·s）。
流体输送的一些相关知识
三. 层流与湍流
流体在管内流动时， 其质点沿着与管轴平行的 方向作平滑直线运动。此 种流动称为层流或滞流， 亦有称为直线流动的。流 体的流速在管中心处最大， 其近壁处最小。管内流体 的平均流速与最大流速之 比 等 于 0.5 ， 根 据 雷 诺 实 验 ， 当雷诺准数Re<2320时，流 体的流动状态为层流 。
流体输送的一些机械
流体输送机械：为流体提供能量的机械或装置。 流体输送机械在化工生产的作用：从低位输送到高位， 从低压送至高压，从一处送至另一处。 按输送流体的种类不同 泵（液体）：离心泵、气动泵等 机（气体）：通风机、鼓风机、压缩机、真空泵等 按作用原理不同：离心式、往复式、旋转式及流体动力 作用式。
管 平 刮 沉 钛道 板 刀 降 棒 过 离滤 心器 机
二、传热过程
1. 哪些是传热？ 由于温度差而引起的热量传递过程。在化工生产中主要
包括：加热、冷却、冷凝、制冷等。 2. 传热方向
高温 → 低温 3. 传热的基本方式
热传导，对流，辐射三种方式
传热的基本方式
一. 热传导
热传导（导热）：物体各部分之间不发生相对位移，依 靠原子、分子、自由电子等微观粒子的热流运动而引起 的热量传递。 条件：当物体内部或两个直接接触的物体之间存在着温 度差。热能从物体的温度较高部分传到温度较低部分。 金属固体：依靠自由电子的运动。 不良导体的固体和大部分液体：依靠原子、分子碰撞而 传递热量。 气体：分子的不规则运动而引起的。
径表示，立方体颗粒的粒度用边长表示。对不规则的 颗粒，可将与该颗粒有相同行为的某一球体直径作为 该颗粒的等效直径。粒度的大小常用D50,D97,比表面 积等指标表示。颗粒越小，则沉降速度越慢, 分离也越 困难。
沉降的一些相关知识
二. 密度 密度是对特定体积内的质量的
度量，等于物体的质量除以体积， 用符号ρ表示，单位为kg/m3。
过滤：过滤是在推动力或者其他外力作用下悬浮液（或含 固体颗粒发热气体）中的液体（或气体）透过介质，固体 颗粒及其他物质被过滤介质截留，从而使固体及其他物质 与液体（或气体）分离的操作。
流体输送的一些相关知识
一. 粘度 将两块面积为1m2的板浸于液体中，两板距离
为1米，若加1N的切应力，使两板之间的相对速率 为1m/s，则此液体的粘度为1Pa.s。
传热的基本方式
二. 对流传热
热对流：由于流体质点的位移和混合， 将热能由一处传至另一处的传递热量 的方式。热对流过程中往往伴有热传导。 对流类型： ①强制对流：流体的运动是由于受到外力的作用(如风 机、水泵或其它外界压力等)所引起； ②自然对流：流体的运动是由于流体内部冷、热部分 的密度不同而引起。
在同一种流体中，有可能同时发生自然对流和强制 对流 。
传热的基本方式
三. 热辐射 热辐射：因热的原因而产生的电磁波 在空间的传递。 辐射传热：物体间相互辐射和吸收能 量的总结果。 热 辐 射 的 电 磁 波 波 长 范 围 在 0.38 ～ 100μm，可见光和红外线范围。 特点：两物体不相接触，也不需任何 介质。
流体输送的一些附件
一.阀门 阀门是用来开闭管路、控制流向、调节和控制
输送介质的参数（温度、压力和流量）的管路附件。 根据其功能，可分为关断阀、止回阀、调节阀等。
截止阀是使用最广泛的一种阀门，它的闭合原 理是，依靠阀杠压力，使阀瓣密封面与阀座密封面 紧密贴合，阻止介质流通。截止阀可以较精确地调 节流量。
电场
离心沉降，比如沉降离心机
电除尘器，比如除 电沉降 尘机
电捕焦油器
同上 颗粒极微
过滤的原理
利用物质的溶解 性差异，将液体 和不溶于液体的 固体分离开来的 一种方法。如用 过滤法除去自来 水中少量的泥沙
过滤的一些机械
一.布氏漏斗（实验室用）
过滤的一些机械
工业上常用的过滤设备有管道过滤器、钛棒过滤器、 离心机等。