单元操作

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  单元操作汉语拼音:Danyuan Caozuo;英语:Unit Operation),化学工业和其他工业过程中进行的物料粉碎、输送、加热、冷却、混合和分离等一系列使物料发生预期的物理变化的基本操作的总称。对这些操作的研究是化学工程的一个重要分支。

  19世纪末英国学者G.E.戴维斯便提出了这种观点,但当时未引起足够重视。1915年美国学者A.D.利特尔首先提出这个概念,把构成各个化工生产过程中的物理过程归纳为几种基本操作,定名为单元操作。通过各个单元操作相应的设备,完成工艺要求,获取所需产品。故对单元操作的研究,着重研究实现各单元操作的过程与设备。单元操作普遍用于化工、冶金、能源、食品、轻工、核能和环保等部门,对这些部门生产的大型化、现代化都起着重要的作用。

  单元操作的提出和发展,对于推动化学工程理论的建立以及化学工业的进步都起了很大的作用。随着化工生产的发展,新的单元操作不断形成。目前已有20多种,按基本原理可划分为:

  1. 流体动力过程,以动量传递为理论基础,有流体输送、沉降、过滤、混合等单元操作。
  2. 传热过程,以热量传递为理论基础,有换热、蒸发等。
  3. 传质分离过程,以质量传递为主要理论基础,有蒸馏、吸收、萃取、吸附、离子交换、膜分离等。
  4. 热质结合过程,由热量传递和质量传递共同起主导作用,有增湿、干燥、结晶等。
  5. 热力过程,以热力学为主要理论基础的单元操作,有制冷、热泵循环等。
  6. 粉体工程,与固体颗粒加工、运动有关的操作,有粉碎、流态化、颗粒分级、气力输送等。

  对单元操作的深入研究和发展主要包括:

  1. 基础理论的深化,从宏观的、经验或半经验的规律发展到微观、亚微观的机理和规律,建立更精确的物理和数学模型。
  2. 应用开发的研究,对不同工艺要求选用最适宜的单元操作以及最优化的操作条件。
  3. 开发新的单元操作,如渗透汽化、区域熔融、电磁分离、泡沫分离、超重力分离、超临界流体萃取等。
  4. 不断发展处理能力更大、效率更高、能耗更小的单元操作设备。

  研究和发展的目的都是为了进一步推进生产并减少污染,创造一个良好的能持续发展的社会环境。