物理過程及設備

1 概述
1.1 物理過程的出現與應用
1.2 物理過程設備的分類
1.3 物理過程設備的發展

2 粉體的物理過程及設備
2.1 固體顆粒形狀、細微性、測量方法
2.1.1 顆粒的形狀
2.1.2 顆粒的細微性
2.1.3 顆粒群的平均粒徑
2.1.4 粒徑分佈規律
2.1.5 顆粒的測量方法
2.2 粉體的力學特性
2.2.1 粉體顆粒的附著力
2.2.2 粉體摩擦特性、安息角與摩擦角
2.2.3 粉體的流動性
2.2.4 顆粒沉降與懸浮現象
2.3 粉碎過程及設備
2.3.1 粉碎機理與方法
2.3.2 初級粉碎設備
2.3.3 細顆粒粉碎設備
2.4 粉體分離設備
2.4.1 分離過程基本概念
2.4.2 分離設備
2.4.3 除塵設備
2.5 粉體的混合
2.5.1 粉體顆粒混合特性
2.5.2 粉體混合設備
2.6 粉體的輸送設備
2.6.1 機械輸送
2.6.2 氣力輸送
2.6.3 氣力輸送相關計算
參考文獻

3 液體的物理過程及設備
3.1 液體類產品的工藝過程
3.1.1 原油的常減壓蒸餾工藝
3.1.2 牛奶的生產過程
3.2 液體輸送機械
3.2.1 離心泵
3.2.2 容積式泵
3.3 輸送管道
3.3.1 管道的種類及標準
3.3.2 閥門類型及選用
3.3.3 管道的設計計算
3.4 液體的分離與過濾
3.4.1 液體混合物的分類
3.4.2 液-固分離設備
3.4.3 液-液分離設備
3.4.4 離心機與分離機的軸功率及選型
3.4.5 過濾機
3.4.6 壓力式過濾設備
3.4.7 膜過濾
3.5 液體介質的攪拌混合
3.5.1 攪拌混合機理
3.5.2 液體介質攪拌混合設備
3.5.3 攪拌功率計算
參考文獻

4 氣體的物理過程及設備
4.1 工業氣體的種類及特性
4.2 工業氣體的製備
4.2.1 空氣的分離過程
4.2.2 空分裝置製備氧氣、氮氣工藝
4.2.3 氫氣的生產與應用
4.2.4 天然氣淨化與液化裝置
4.3 2 工業氣體儲存
4.3.1 工業氣體儲存容器
4.3.2 固態氣體儲存技術
4.4 工業氣體運輸
4.4.1 無縫氣瓶與長管拖車
4.4.2 低溫液化氣體罐車
4.4.3 液化氣體鐵路運輸
4.4.4 液化天然氣運輸船
4.4.5 液化石油氣管道輸送
4.4.6 液化石油氣的分配與供應
參考文獻

5 傳熱過程及設備
5.1 熱量傳遞的基本方式
5.1.1 傳導換熱
5.1.2 對流換熱
5.1.3 輻射換熱
5.1.4 兩流體間的熱量傳遞
5.2 換熱器
5.2.1 換熱器的分類
5.2.2 換熱器的結構與特性
5.2.3 管殼式換熱器的選型計算
5.3 加熱爐
5.3.1 加熱爐的分類
5.3.2 管式加熱爐的結構
5.3.3 管式加熱爐的熱力核算
5.4 鍋爐
5.4.1 鍋爐的結構類型
5.4.2 鍋爐的熱力計算
參考文獻

6 蒸發與乾燥過程及設備
6.1 蒸發過程及設備
6.1.1 蒸發過程與分類
6.1.2 蒸發設備的結構
6.1.3 蒸發器的選型及附屬裝置
6.1.4 蒸發器的計算
6.2 乾燥過程及設備
6.2.1 乾燥過程與分類
6.2.2 工業乾燥設備
6.2.3 濕空氣的狀態參數
6.2.4 乾燥過程的物料衡算與熱量衡算
參考文獻

“過程裝備與控制工程”專業是機械、化學、能源、輕工、醫藥、冶金、軍工、資訊、材料等工程學科的交叉學科，專業覆蓋面廣，與經濟建設密切相關。專業內容集成了加工與製造流程性材料的過程單元設備和機泵群通過管路、閥等連成的機電儀監控一體化的連續性複雜系統的過程工藝技術，成為國民經濟支柱產業的“過程工業”對應學科，具有強大的生命力和廣闊的發展前景。

過程技術的研究對象是物料轉換規律及方法，而過程技術及過程裝備中之“過程”的概念就可理解為：以物質轉化為核心，產品計量而不計件的過程製造業。原料和產品或中間體可分為固體性材料和流程性材料，而流程性材料包括氣體、液體和粉體類材料，也稱為流體介質（或連續介質）。在過程工業生產過程中，通常是指對流程性材料進行加工和處理的工業生產過程，所以也稱為流程性工業。本專業學科內容改革的核心是將原來以行業及社會屬性為主要依據的專業設置方法轉變為以其自然屬性為主要依據的分類方式，使其專業內涵更能反映專業的本質。

廣闊的“過程工業”從原料到產品的生產過程是由各種“單元過程”組成的。目前已知工業生產的單元過程（單元操作）大約可分為60餘種，這60餘種單元過程通過不同的組合可以演變出成百上千種產品的生產工藝過程，對應還有產品製造所必需的原材料預處理過程，後續成品合成、包裝、儲存等過程。按照單元過程的本質及自然屬性可將其分為三大類。

（1）物理過程：在這類過程中，物料只發生物理變化（可以改變組分及性質）。包括機械過程技術和熱力過程技術。

（2）化學過程：在此類過程中，通過化學反應來改變物料的性質及種類。例如：合成、裂解、催化、聚合、氧化等。

（3）生物過程：在此類過程中，通過生物作用（生物反應）、生物催化劑來改變物料的性質及種類。例如：發酵、合成、生物淨化、DNA技術、基因工程藥物、生物晶片、動植物反應等。

物理過程中的機械過程技術，泛指通過機械作用（力學作用）來改變物料的組分及性質。機械過程技術在工程上俗稱為冷過程技術。例如：粉碎、篩選、分離、混合、造粒、包裝、輸送、儲存等。

物理過程中的熱力過程技術，泛指通過改變熱力學參數（溫度、壓力等）來改變物料的組成或性質。例如：乾燥、蒸發、蒸餾、萃取、結晶、吸收、濃縮、吸附、冷凍等。

本教材相對系統地闡述了過程工業中所涉及的物理過程及設備，力求盡可能地把所用的相關設備包括進來，簡述其工作原理、結構形式、運行使用的相關參數及有關參數計算。由於物理過程所涉及的工業門類較多，對應的設備在種類、式樣、性能、結構等方面繁雜多樣、五花八門，各種物理過程設備只能按所處理的氣體、液體、固體或這些混合物來大類劃分，在機理相同或相似的前提下，把大類劃分的設備盡可能多地引入，以引導學生觸類旁通，掌握和瞭解更多的專業知識，有利於培養學生適應寬專業、交叉學科和綜合應用知識的能力。