通常,一种产品从原料到成品的生产过程中,往往需要几个、十几个甚至几十个物理加工过程。但研究化工生产诸多物理过程后发现,根据它们的操作原理,可以归纳为若干个基本单元操作过程。这些基本的单元操作过程具有共同的基本原理并各有其通用的典型设备。例如,合成氨、硝酸和硫酸的生产过程中,都是采用吸收操作分离气体混合物,而且都遵循亨利定律及相平衡原理,所以吸收是一个基本单元操作,且都是在吸收塔内进行的。又如尿素、聚氯乙烯的生产过程中,都采用干燥操作除去固体中的水分,所以干燥也是一个基本单元操作,且均是在干燥器内进行的。再如乙醇、乙烯及石油加工等生产过程中,都采用蒸馏操作分离液体混合物,达到提纯产品的目的,所以蒸馏也为一基本单元操作,其原理都遵循相平衡和两相间扩散传质规律,且都是在蒸馏设备中进行。
我们将这些具有共性的基本操作称为单元操作。化工生产过程是由若干单元操作与化学反应串联组合而成。
各单元操作并不是孤立的,经过分析研究,按照各单元操作遵循的基本规律,可把它们归纳为如下几类:
(1) 动量传递过程:包括遵循流体力学基本规律的单元操作,如流体的输送、搅拌、沉降、过滤等。(www.xing528.com)
(2) 热量传递过程:包括遵循传热基本规律的单元操作,如加热、冷却、蒸发和冷凝等。
(3) 质量传递过程:包括遵循传质基本规律的单元操作,如蒸馏、吸收、干燥、膜分离、萃取、结晶等。
化工单元操作技术课程以单元操作作为研究对象,内容包括单元操作基本理论、单元操作设备、工艺计算和操作训练。主要研究相关单元操作的基本原理和规律,熟悉掌握实现这些操作的设备结构、工作原理、操作调控方法、主要性能和有关技术问题,并具有一定的运算、选型能力,运用这些知识分析和解决工程实践中的实际问题;学会单元操作过程的操作和调节,在操作发生故障时,能够查找故障原因,提出排除故障的措施,解决操作中的实际问题,使各项操作在最优化条件下进行。
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