圖解單元操作
 
作者: 吳永富 
出版社: 五南
書城編號: 24440708

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出版日期: 2022/04
頁數: 176
ISBN-10: 6263177659
ISBN-13: 9786263177659
 

 
商品簡介
 


工廠中一系列的製造流程可以被拆解成小單元,分開的個別程序被稱為單元操作。每一種單元操作皆可視為原料輸入再形成產物輸出的程序,在各式各樣的生產流程中,只要基於相同的機制,皆代表同一類單元操作,唯有其規模不同。

 

工程師在生產技術的發展中扮演重要角色,尤其面臨新製程之設計時,往往只知道原料與產品,對於反應器、產品分離方法、操作條件等議題,皆有待思索,因而需要進行單元操作的設計。之後再思考整體程序,期望能減少步驟,改進個別操作之效率,尋找最適化的流程,最後再將規模放大,從實驗室推廣到試驗廠,再擴大到量產廠。工程師必須整理與研判各種構想和訊息,重複利用單元操作的概念,採用最經濟與最安全的程序,以建廠製造出產品。單元操作的對象可依物質狀態分為固體、液體和氣體,有時也包含超臨界流體,這些物質必須被輸送、加熱或冷卻,而且需要經歷混合與分離,因此牽涉動量、熱量與質量之輸送。掌握了單元操作的概念,即可奠定工業生產的基礎。本書扼要介紹混合與分散、多相分離、均相分離等單元操作,並闡述其原理、延伸和應用,可作為工程科系學生快速理解製程領域的入門資料。

 

作者

吳永富

 

[現職]

明志科技大學化學工程系 副教授

明志科技大學半導體材料與製程學士學程 主任

 

[學歷]

台灣大學化學工程系 學士

台灣大學化學工程所 博士

 

[經歷]

工研院電子研究所 工程師

工研院平面顯示中心 研發課長

明志科技大學化學工程系 系主任

 

[著作]

電化學工程原理 (五南文化)

電化學工程應用 (五南文化)

圖解輸送現象 (五南文化)

 

目錄

第一章 基本原理
1-1 化學工程
1-2 質能平衡
1-3 輸送現象
1-4 成分與相
1-5 單元操作
1-6 分離技術
1-7 規模放大與縮小
第二章 混合與分散操作
2-1 巨觀混合
2-2 微觀混合
2-3 固體填充床
2-4 流體化床

第三章 多相分離操作
3-1 沉降
3-2 離心與旋風分離
3-3 過濾
3-4 泡沫分離
3-5 洗滌與瀝取
3-6 乾燥

第四章 均相分離操作
4-1 蒸餾
4-2 萃取
4-3 吸收與氣提
4-4 吸附與脫附
4-5 離子交換
4-6 層析
4-7 蒸發
4-8 增溼與除溼
4-9 結晶
4-10 膜分離

第五章 整合性操作
5-1 萃取蒸餾
5-2 反應蒸餾
5-3 反應萃取
5-4 反應萃取蒸餾

第六章 總結
參考資料—延伸閱讀
各章習題
習題解答

序/導讀

 

十九世紀末,英國的公害監察官George Davis觀察不同的化學工廠,從中發現了共通的單元方法,因而提出化工程序可以解構成各種單元操作的概念,促進了後世的生產技術發展。他推論出生產所需技術的思維方法,十分值得讀者與筆者學習。Davis發現單元操作時,採取了歸納性思維,從幾項具體的案例中,找出共通點,最後歸納出普遍性的原則作為結論。使用歸納性思維的前提是經驗與知識豐富,才能激發出突破性的創意。擁有了單元操作的概念後,則可發揮演繹性思維,組合已知的操作技術,開發出前所未有的製程。本書承襲前人的智慧與經驗,扼要說明了各類單元操作方法及其原理,提供讀者可掌握可演繹的前提,以發揮思考力創造出各式生產程序。

 

掌握單元操作的原理之前,需要理解輸送現象,因此在學術界,輸送現象與單元操作往往會合成一門學問,由教師引領學生縱橫學習。然而,研發者欲開拓新製程時,經常欠缺組合成整體的視野,陷入見樹不見林的窘境,故在理解單元操作之後,建議讀者再投入學習程序設計,先用整體觀點思考製程問題,再拉近視線到局部,探究單元操作與輸送現象,之後又放大視野回到整體流程,並反覆縮小與放大範圍,逐步減少預期與現實的差異,取得局部與整體間的平衡,完成見樹又見林的程序設計目標。

 

本書講述單元操作原理時,難免運用了許多圖表與方程式。參照愛因斯坦留下的經典名句:「物理學的書,總充滿著複雜的數學式,但每個理論的開端卻是思想和觀念,只是這些構想在日後,必須採取某種數學型式,才可能與實驗對照。」儘管現代的電腦科技發達,可以讀取資料庫的大數據,執行複雜的數值計算,求解非線性方程組,加速設計工作,但筆者仍然勉勵讀者去挑戰複雜原理的推論,以利於未來突破商用軟體的功能限制。

 

《圖解單元操作》與《圖解輸送現象》皆定位於工程科系學生理解相關物理的入門資料,適用對象的專業背景包括機械工程系、化學工程系、環境工程系、土木工程系、航太工程系、海洋工程系、大氣科學系。書末介紹了單元操作的經典中外文書籍,提供進階學習者延伸閱讀,精益求精。然本書篇幅有限,加上定位精簡,文中各種單元操作主題皆以最扼要的方式呈現,時而現象說明,時而算式闡述,盼能秉持工程領域中有「理」有「據」的原則,訓練讀者兼具定性原「理」分析和定量數「據」推理的能力。

 

由於科技的發展無法僅憑定性研究,也需定量探索,時至今日,還需要顧及社會與環境,以循環經濟的觀點製造產品,才能實踐永續發展的目標。愛因斯坦多年之前已提及:「關心人類和我們的命運,始終是所有科技努力的目標,在你的圖表與方程式中,永遠不要忘記這一點。」謹獻芻言,願共勉之。

 

吳永富 作者作品表

圖解單元操作
電化學工程應用
電化學工程原理

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