管路輸送技術(shù)

1、第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)工作任務(wù)：工作任務(wù)：（1）化工管路的基本構(gòu)成；（2）流體輸送原理；（3）管路的布置與安裝（4）管路的基本拆裝技術(shù)（5）化工管路的故障診斷模塊一：模塊一：管路輸送技管路輸送技術(shù)術(shù) 第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)實(shí)訓(xùn)：管路拆裝操作技術(shù)實(shí)訓(xùn)：管路拆裝操作技術(shù)一、管路的分類(lèi)一、管路的分類(lèi) 類(lèi) 型結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單管路單一管路單一管路是指直徑不變、無(wú)分支的管路串聯(lián)管路雖無(wú)分支但管徑多變的管路復(fù)雜管路分支管路流體由總管分流到幾個(gè)分支，各分支出口不同并聯(lián)管路并聯(lián)管路中，分支最終又

2、匯合到總管第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù) 簡(jiǎn)單管路 復(fù)雜管路第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)二、管路的基本構(gòu)成二、管路的基本構(gòu)成 管路是由管子、管件和閥門(mén)等按一定的排列方式構(gòu)成，也包括一些附屬于管路的管架、管卡、管撐等輔件。 （一）化工管材（一）化工管材 種類(lèi)及名稱(chēng)金屬管鋼管有縫鋼管無(wú)縫鋼管鑄鐵管有色金屬管銅管與黃銅管鉛管鋁管非金屬管陶瓷管、水泥管、玻璃管塑料管和橡膠管等第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)（二）管件（二）管件 管件是用來(lái)連接

3、管子以達(dá)到延長(zhǎng)管路、改變管路方向或直徑、分支、合流或封閉管路的附件的總稱(chēng)。用以改變流向：90彎頭、45彎頭、180回彎頭等；用以堵截管路：管帽、絲堵(堵頭)、盲板等；用以連接支管：三通、四通，有時(shí)三通也用來(lái)改變流向，多余的一個(gè)通道接頭用管帽或盲板封上，在需要時(shí)打開(kāi)再連接一條分支管；用以改變管徑：異徑管、內(nèi)外螺紋接頭(補(bǔ)芯)等；用以延長(zhǎng)管路：管箍(束節(jié))、螺紋短節(jié)、活接頭、法蘭等。法蘭多用于焊接連接管路，而活接頭多用于螺紋連接管路。 第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)180回彎管 三通 四通 異徑管 90彎頭 法蘭 卡箍活接頭 管帽 45彎頭第一

4、章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)（三）閥門(mén)（三）閥門(mén) 閥門(mén)是用來(lái)啟閉和調(diào)節(jié)流量及控制安全的部件。通過(guò)閥門(mén)可以調(diào)節(jié)流量、系統(tǒng)壓力、及流動(dòng)方向， 閘閥 截止閥 止回閥 球閥 旋塞閥 全啟式安全閥第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù) 流體流動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)流體流動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí) 一、連續(xù)性方程一、連續(xù)性方程 1穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)若流動(dòng)系統(tǒng)中各物理量的大小僅隨位置變化、不隨時(shí)間變化，則稱(chēng)為穩(wěn)定流動(dòng)。若流動(dòng)系統(tǒng)中各物理量的大小不僅隨位置變化、而且隨時(shí)間變化，則稱(chēng)為不穩(wěn)定流動(dòng)。工業(yè)生產(chǎn)中的連續(xù)操作過(guò)程，如生產(chǎn)條件控制正常，則

5、流體流動(dòng)多屬于穩(wěn)定流動(dòng)。連續(xù)操作的開(kāi)車(chē)、停車(chē)過(guò)程及間歇操作過(guò)程屬于不穩(wěn)定流動(dòng)。本章所討論的流體流動(dòng)為穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)程 第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)2連續(xù)性方程 穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)，流體充滿(mǎn)管道，連續(xù)不斷地從截面1流入，從截面2流出,以單位時(shí)間為衡算基準(zhǔn)，依質(zhì)量守恒定律，進(jìn)入截面1的流體質(zhì)量流量與流出截面2的流體質(zhì)量流量相等。 qm1 = qm 2 (1)式中 qm流體的質(zhì)量流量，指單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)管道有效截 面積的流體質(zhì)量，kg/s； u流體在管道任一截面的平均流速，m/s； A管道的有效截面積，m2； 流體的密度，kg/m3。第一章第一章 流體流動(dòng)

6、及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)因?yàn)?qm = uA 故 qm = u1A1 1= u2A2 2 (2) 若將上式推廣到管路上任何一個(gè)截面，即 qm = uA = 常數(shù) (3)上式表示在穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)中，流體流經(jīng)管道各截面的質(zhì)量流量恒為常量，但各截面的流體流速則隨管道截面積和流體密度的不同而變化。若流體為不可壓縮流體，即 =常數(shù)，則 qv= uA = 常數(shù) (4)式中 qv流體的體積流量，指單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)管道有效截面積的流體體積， m3/s；上式說(shuō)明不可壓縮流體不僅流經(jīng)各截面的質(zhì)量流量相等，而且它們的體積流量也相等。而且管道截面積A與流體流速u(mài)成反比，截面積越小，流

7、速越大。第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)若不可壓縮流體在圓管內(nèi)流動(dòng)，因 ，則 (5)上式說(shuō)明不可壓縮流體在管道內(nèi)的流速u(mài)與管道內(nèi)徑的平方d2成反比。式（1）至式（5）稱(chēng)為流體在管道中作穩(wěn)定流動(dòng)的連續(xù)性方程。連續(xù)性方程反映了在穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)中，流量一定時(shí)管路各截面上流速的變化規(guī)律。 24dA2121221ddAAuu第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)二、柏努利方程二、柏努利方程 在化工生產(chǎn)中，解決流體輸送問(wèn)題的基本依據(jù)是柏努力方程，因此柏努力方程及其應(yīng)用極為重要。根據(jù)對(duì)穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)能量衡算，即可得

8、到柏努力方程。（一）流動(dòng)系統(tǒng)的能量（一）流動(dòng)系統(tǒng)的能量 1流體所具有的能量機(jī)械能 (1)位能 位能是流體處于重力場(chǎng)中而具有的能量。 單位質(zhì)量流體的位能則為gz（J/kg）。 位能是相對(duì)值，計(jì)算須規(guī)定一個(gè)基準(zhǔn)水平面。第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)(2)動(dòng)能 動(dòng)能是流體具有一定速度流動(dòng)而具有的能量。 單位質(zhì)量流體的動(dòng)能為 (J/kg)。(3)靜壓能 靜壓能是由于流體具有一定的壓力而具有的能量。單位質(zhì)量流體的靜壓能為 （J/kg） 221up第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)2. 壓力的表示方法

9、不同的基準(zhǔn)流體壓力的大小不同。絕對(duì)壓力：以絕對(duì)真空為基準(zhǔn)測(cè)得的壓力。 它是流體的真實(shí)壓力。表壓力或真空度：以大氣壓力為基準(zhǔn)測(cè)得的壓力。第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù) 表壓力：當(dāng)被測(cè)流體的絕對(duì)壓力大于外界大氣壓力時(shí)，所用的測(cè)壓儀表稱(chēng)為壓力表。壓力表上的讀數(shù)表示被測(cè)流體的絕對(duì)壓力比大氣壓力高出的數(shù)值。 真空度：當(dāng)被測(cè)流體的絕對(duì)壓力小于外界大氣壓力時(shí)，所用的測(cè)壓儀表稱(chēng)為真空表。真空表上的讀數(shù)表示被測(cè)流體的絕對(duì)壓力低于大氣壓力的數(shù)值。 顯然，真空度為表壓的負(fù)值，并且設(shè)備內(nèi)流體的真空度愈高，它的絕對(duì)壓力就愈低。 大絕表ppp絕大真ppp第一章第一章

10、流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)注意： 大氣壓力的數(shù)值不是固定不變的，它隨大氣的溫度、濕度和所在地海拔高度而定，計(jì)算時(shí)應(yīng)以當(dāng)時(shí)、當(dāng)?shù)卮髿鈮簽闇?zhǔn)。 為了避免絕對(duì)壓力、表壓力和真空度三者之間相互混淆，當(dāng)壓力以表壓或真空度表示時(shí)，應(yīng)用括號(hào)注明，如未加注明，則視為絕對(duì)壓力。 壓力計(jì)算時(shí)基準(zhǔn)要一致。第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)3系統(tǒng)與外界交換的能量 （1）外加功 單位質(zhì)量流體從輸送機(jī)械中所獲得的能量稱(chēng)為外加功，用We表示，其單位為J/kg。外加功We是選擇流體輸送設(shè)備的重要數(shù)據(jù)，可用來(lái)確定輸送設(shè)備的有效功率Pe

11、 Pe=We qm（2）損失能量 單位質(zhì)量流體流動(dòng)時(shí)為克服阻力而損失的能量，用hf表示，其單位為J/kg。 第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)（二）柏努利方程式（二）柏努利方程式 1.實(shí)際流體的柏努利方程 衡算范圍：1-1面、2-2面與壁面所圍成的封閉區(qū)域，設(shè)流體為不可壓縮流體，不變 衡算基準(zhǔn)：1kg質(zhì)量的流體， 0-0面為基準(zhǔn)面 若以0-0面為基準(zhǔn)水平面，兩個(gè)截面距基準(zhǔn)水平面的垂直距離分別為z1、z2，兩截面處的流速分別為u1、u2，兩截面處的壓力分別為p1、p2，流體在兩截面處的密度為，單位質(zhì)量流體從泵所獲得的外加功為We，從截面1-1流到

12、截面2-2的全部能量損失為hf。 第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)根據(jù)穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)的能量守恒，輸入系統(tǒng)的能量應(yīng)等于輸出系統(tǒng)的能量能量衡算： fhupgzWeupgz222221112121式中 gz1、 、 分別為流體在截面1上的位能、動(dòng)能、靜壓能， J/kg； gz2、 、 分別為流體在截面2上的位能、動(dòng)能、靜壓能， J/kg；實(shí)際流體的柏努利方程反映了流體流動(dòng)過(guò)程中各種能量的轉(zhuǎn)化和守恒規(guī)律，在流體輸送中具有重要意義。 2121u1p2221u2p第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)注意：gz

13、、 、 是指在某截面上1kg流體本身所具有的能量，而We、hf是指流體在兩截面之間所獲得和所消耗的能量。柏努利方程的得出是對(duì)流體進(jìn)行能量衡算,必須確定衡算范圍。選截面：a. 垂直；b.沿流動(dòng)方向上游為1截面，下游為2截面。選基準(zhǔn)面：水平、可任選。221up第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)2柏努利方程的討論 (1)理想流體的柏努利方程 理想流體：無(wú)粘性、無(wú)壓縮性，流動(dòng)時(shí)無(wú)阻力，hf = 0。當(dāng)流動(dòng)系統(tǒng)中無(wú)外功加入時(shí)（即We = 0）則 說(shuō)明：理想流體穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，總機(jī)械能為一常數(shù)。理想流體在流動(dòng)系統(tǒng)的各截面上所具有的總機(jī)械能相等，而每一種形式的機(jī)

14、械能不一定相等，但各種形式的機(jī)械能可以相互轉(zhuǎn)換。222212112121pugzpugz第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)(2)可壓縮流體 對(duì)于可壓縮流體，若流動(dòng)系統(tǒng)兩截面間的絕對(duì)壓力變化較小時(shí)（常規(guī)定為 %），仍可用柏式進(jìn)行計(jì)算，但流體密度應(yīng)以?xún)山孛骈g流體的平均密度m來(lái)代替。(3)以單位重量（1N）流體為計(jì)算基準(zhǔn)的柏努利方程將以1kg流體為基準(zhǔn)的柏式中的各項(xiàng)除以g，則可得 令 則 20121pppghgugpzgWegugpzf2222222111gWeHe ghHff fHgugpzHegugpz2222222111第一章第一章 流體流動(dòng)及

15、輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)z、 、 與Hf分別稱(chēng)為位壓頭、動(dòng)壓頭、靜壓頭與壓頭損失，而He則被稱(chēng)為輸送設(shè)備對(duì)流體所提供的有效壓頭。3.柏式使用條件(1) 穩(wěn)定、連續(xù)、不可壓縮系統(tǒng)。(2)兩截面間流量不變，滿(mǎn)足連續(xù)性方程。4.柏努利方程的應(yīng)用 (1)確定高位槽供液系統(tǒng)的槽面高度(2)確定輸送設(shè)備的有效功率(3)確定送液氣體的壓力(4)流量測(cè)量 gu22gp第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)5解題要點(diǎn)(1)作圖與確定衡算范圍 根據(jù)題意畫(huà)出流動(dòng)系統(tǒng)的示意圖，并指明流體的流動(dòng)方向，以明確流動(dòng)系統(tǒng)的衡算范圍。(2)截面的

16、選取 截面應(yīng)與流向垂直；定出上（1-1）、下游（2-2）截面；兩截面間的流體必須是連續(xù)的，所求的未知量應(yīng)在截面上或在兩截面之間反映出來(lái)，且截面上有關(guān)物理量，除了所需求取的未知量外，都應(yīng)該是已知的或能通過(guò)其它關(guān)系計(jì)算出來(lái)。求有效功率，截面選在泵的兩側(cè)。第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)(3)基準(zhǔn)水平面的選取 基準(zhǔn)水平面可以任意選取，但必須與地面平行。為了計(jì)算方便，通常取基準(zhǔn)水平面通過(guò)所選兩個(gè)截面中的任一個(gè)截面，一般選低位，如截面與基準(zhǔn)面垂直，則取基準(zhǔn)水平面通過(guò)截面的中心，z值是指截面中心點(diǎn)與基準(zhǔn)水平面間的垂直距離。(4)單位必須統(tǒng)一 兩截面的壓力

17、除要求單位一致外，還要求表示方法一致，應(yīng)為絕對(duì)壓力，但由于式中所反映的是壓力差，因此壓力也可以同時(shí)用表壓力。6解題步驟(1) 作圖與選截面； (2) 選取基準(zhǔn)水平面；(3)列方程，尋找已知條件，求解。第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)三、流體流動(dòng)的型態(tài)三、流體流動(dòng)的型態(tài) （一）流動(dòng)類(lèi)型的劃分（一）流動(dòng)類(lèi)型的劃分 1、雷諾實(shí)驗(yàn)雷諾實(shí)驗(yàn)裝置第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)雷諾實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)層流：流體質(zhì)點(diǎn)沿管軸方向作直線(xiàn)運(yùn)

18、動(dòng)，分層流動(dòng)，又稱(chēng)滯流 湍流：流體質(zhì)點(diǎn)除沿軸線(xiàn)方向作主體流動(dòng)外，還在各個(gè)方向有劇烈的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，又稱(chēng)紊流 說(shuō)明：過(guò)渡狀態(tài)不是一種獨(dú)立的流動(dòng)型態(tài)，介于層流與湍流之間。可以看成是不完全的湍流，或不穩(wěn)定的層流，或者是兩者交替出現(xiàn)，隨外界條件而定，受流體流動(dòng)干擾的控制。 2、兩種流動(dòng)型態(tài)第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)層流與湍流在圓管內(nèi)的速度分布層流時(shí)其速度分布曲線(xiàn)呈拋物線(xiàn)形。如圖1-15所示。管壁處速度為零，管中心處速度最大。平均流速u(mài)0.5umax 湍流時(shí)其速度分布曲線(xiàn)呈不嚴(yán)格拋物線(xiàn)形。管中心附近速度分布較均勻，如圖1-16所示，平均流速u(mài)0.82

19、umax 第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)層流速度分布第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)1、雷諾準(zhǔn)數(shù)ReduRe（二）流體流動(dòng)型態(tài)的判定（二）流體流動(dòng)型態(tài)的判定 雷諾準(zhǔn)數(shù)，無(wú)單位。Re大小反映了流體的湍動(dòng)程度，Re越大，流體流動(dòng)湍動(dòng)性越強(qiáng)。計(jì)算時(shí)只要采用同一單位制下的單位，計(jì)算結(jié)果都相同。 第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)2、判據(jù)Re2000 層流(滯流) Re=20004000 過(guò)渡狀態(tài)Re4000 湍流應(yīng)該指出，在2000 Re 2000

20、可作湍流處理。第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)（三）湍流流體中的層流內(nèi)層（三）湍流流體中的層流內(nèi)層 層流內(nèi)層：當(dāng)管內(nèi)流體做湍流流動(dòng)時(shí)，管壁處的流速也為零，靠近管壁處的流體薄層速度很低，仍然保持層流流動(dòng)，這個(gè)薄層稱(chēng)為層流內(nèi)層。層流內(nèi)層的厚度隨雷諾準(zhǔn)數(shù)Re的增大而減薄，但不會(huì)消失。層流內(nèi)層的存在，對(duì)傳熱與傳質(zhì)過(guò)程都有很大的影響。流體在管內(nèi)作湍流流動(dòng)時(shí)，橫截面上沿徑向分為層流內(nèi)層、過(guò)渡層和湍流主體三部分。 第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)層流內(nèi)層層流內(nèi)層 第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及

21、輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)（一）流體的粘度1粘性 流體流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生內(nèi)摩擦的性質(zhì)稱(chēng)為流體的粘性。 粘性大的流體流動(dòng)性差，粘性小的流體流動(dòng)性好。 粘性是流體的固有屬性，流體無(wú)論是靜止還是流動(dòng)，都具有粘性。第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù) 牛頓粘性定律 牛頓粘性定律，即流體層間的剪應(yīng)力與速度梯度成正比。式中比例系數(shù)，稱(chēng)為動(dòng)力粘度或絕對(duì)粘度，簡(jiǎn)稱(chēng)粘度。 服從牛頓粘性定律的流體，稱(chēng)為牛頓型流體，所有氣體和大多數(shù)液體都屬于這一類(lèi)。不服從牛頓粘性定律的流體，稱(chēng)為非牛頓型流體。流體相鄰層間的內(nèi)摩擦力即為F AdyduF若單位流層面積上的內(nèi)摩擦力

22、稱(chēng)為剪應(yīng)力，則 dyduAF第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)2粘度粘度是表征流體粘性大小的物理量，是流體的重要物理性質(zhì)之一，流體的粘性越大，粘度值越大，其值由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。影響因素： 流體的粘度是流體的種類(lèi)及狀態(tài)（溫度、壓力）的函數(shù)，液體的粘度隨溫度升高而減小，氣體的粘度隨溫度升高而增大。壓力變化時(shí)，液體的粘度基本不變，氣體的粘度隨壓力增加而增加得很少，一般工程計(jì)算中可以忽略。查取：某些常用流體的粘度，可以從有關(guān)手冊(cè)和本書(shū)附錄中查得。單位及換算：在SI制中，粘度的單位是Pas，在工程上或文獻(xiàn)中粘度的單位常用cgs制，泊（P）或厘泊（cP）表示 1

23、Pas =10P=1000cP在工業(yè)生產(chǎn)中常遇到各種流體的混合物?；旌衔锏恼扯龋缛狈?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，可參閱有關(guān)資料，選用適當(dāng)?shù)慕?jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估算。第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù) 流體在管路中流動(dòng)時(shí)的阻力分為直管阻力和局部阻力兩種。 直管阻力：流體流經(jīng)一定管徑的直管時(shí)，由于流體的內(nèi)摩擦而產(chǎn)生的阻力。 局部阻力：流體流經(jīng)管路中的管件、閥門(mén)及截面的突然擴(kuò)大和突然縮小等局部地方所引起的阻力。 總阻力：直管阻力和局部阻力的總和。 fffhhh（二）流動(dòng)阻力（二）流動(dòng)阻力第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)1

24、.直管阻力計(jì)算（1）范寧公式直管阻力通常由范寧公式計(jì)算 22udlhf式中 hf直管阻力，J/kg； 摩擦系數(shù)，也稱(chēng)摩擦因數(shù)，無(wú)單位； l直管的長(zhǎng)度，m； d直管的內(nèi)徑，m；u流體在管內(nèi)的流速，m/s。范寧公式中的摩擦因數(shù)是確定直管阻力損失的重要參數(shù)。 的值與反映流體湍動(dòng)程度的Re及管內(nèi)壁粗糙程度的大小有關(guān)。第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)（2）管壁粗糙程度對(duì)管流的影響 工業(yè)生產(chǎn)上所使用的管道，大致可分為光滑管與粗糙管。絕對(duì)粗糙度：絕對(duì)粗糙度是指管壁突出部分的平均高度，以表示相對(duì)粗糙度：相對(duì)粗糙度是指絕對(duì)粗糙度與管道內(nèi)徑的比值，即/d。管壁粗

25、糙度對(duì)摩擦系數(shù)的影響程度與管徑的大小有關(guān)，所以在流動(dòng)阻力的計(jì)算中，要考慮相對(duì)粗糙度的大小。 第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)某些工業(yè)管道的絕對(duì)粗糙度 管道類(lèi)別絕對(duì)粗糙度/mm無(wú)縫黃銅管、銅管及鋁管新的無(wú)縫鋼管或鍍鋅鐵管新的鑄鐵管具有輕度腐蝕的無(wú)縫鋼管具有重度腐蝕的無(wú)縫鋼管舊的鑄鐵管干凈玻璃管很好整平的水泥管0.010.050.10.20.30.2 0.30.5以上0.85以上0.00150.010.33第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)（3）摩擦系數(shù)的確定 層流時(shí)摩擦系數(shù)：流體作層流流動(dòng)時(shí)，與

26、/d無(wú)關(guān)，摩擦系數(shù)只是雷諾準(zhǔn)數(shù)的函數(shù) Re64哈根-伯稷葉方程：流體在圓直管內(nèi)作層流流動(dòng)時(shí)的阻力計(jì)算式232dulhf第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)湍流時(shí)摩擦系數(shù)： 使用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：各種經(jīng)驗(yàn)公式，均有一定的適用范圍，可參閱有關(guān)資料。查莫狄（Moody）圖：可以方便地根據(jù)Re與/d值從圖中查得各種情況下的值。 根據(jù)雷諾準(zhǔn)數(shù)的不同，可在圖中分出四個(gè)不同的區(qū)域：a層流區(qū) 當(dāng)Re4000且在圖中虛線(xiàn)以下區(qū)域時(shí)，=f（Re，/d）。對(duì)于一定的/d，隨Re數(shù)值的增大而減小。d完全湍流區(qū) 即圖中虛線(xiàn)以上的區(qū)域，只取決于/d。當(dāng)/d一定時(shí)，為定值。此區(qū)域

27、內(nèi)，阻力損失與u2成正比，故又稱(chēng)為阻力平方區(qū)。/d值越大，達(dá)到阻力平方區(qū)的Re值越低。第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)莫狄圖第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)2.2.局部阻力局部阻力 局部阻力一般有兩種計(jì)算方法，即阻力系數(shù)法和當(dāng)量長(zhǎng)度法。（1）當(dāng)量長(zhǎng)度法當(dāng)量長(zhǎng)度法是將流體通過(guò)局部障礙時(shí)的局部阻力計(jì)算轉(zhuǎn)化為直管阻力損失的計(jì)算方法。當(dāng)量長(zhǎng)度是與某局部障礙具有相同能量損失的同直徑直管長(zhǎng)度。22udlehf式中 u管內(nèi)流體的平均流速，m/s。le當(dāng)量長(zhǎng)度，m，由實(shí)驗(yàn)測(cè)定，某些管件與閥門(mén)的當(dāng)量長(zhǎng)度也可以

28、從圖1-21查得。 當(dāng)局部流通截面發(fā)生變化時(shí)，u應(yīng)該采用較小截面處的流體流速。第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)（2）阻力系數(shù)法將局部阻力表示為動(dòng)能的一個(gè)倍數(shù)，則 22uhf式中 局部阻力系數(shù)，無(wú)單位，其值由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)3.3.總阻力總阻力 1. 當(dāng)量長(zhǎng)度法 當(dāng)用當(dāng)量長(zhǎng)度法計(jì)算局部阻力時(shí)，其總阻力計(jì)算式為 式中 le管路全部管件與閥門(mén)等的當(dāng)量長(zhǎng)度之和，m。2. 阻力系數(shù)法當(dāng)用阻力系數(shù)法計(jì)算局部阻力時(shí)，其總阻力計(jì)算式為 式中 管路全部的局部阻力系數(shù)之和。 2 2ud

29、lelhf2)(2udlhf第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)注意：當(dāng)管路由若干直徑不同的管段組成時(shí)，管路的總能量損失應(yīng)分段計(jì)算，然后再求和?？傋枇Φ谋硎痉椒ǔ艘阅芰啃问奖硎就?，還可以用壓頭損失Hf（1N流體的流動(dòng)阻力，m）及壓力降pf（1m3流體流動(dòng)時(shí)的流動(dòng)阻力，m）表示。它們之間的關(guān)系為hf = Hf gpf =hf =Hf g 第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)管子的選用與管路安裝管子的選用與管路安裝 一、管子的選用一、管子的選用 管道的內(nèi)徑計(jì)算式為 式中 d管道的內(nèi)徑，m； u適宜流速

30、，m/s，通過(guò)經(jīng)濟(jì)衡算，選擇合理的流速。 uqdv4算出管徑后，還需根據(jù)管子規(guī)格選用標(biāo)準(zhǔn)管徑。選用標(biāo)準(zhǔn)管徑后，再核算流體在管內(nèi)的實(shí)際流速。 第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)某些流體在管道中的常用流速范圍 流體的類(lèi)別及情況流速范圍 / m/s水及低粘度液體（0.11.0MPa）工業(yè)供水（0.8 MPa以下）鍋爐供水（0.8 MPa以下）飽和蒸汽一般氣體（常壓）離心泵排出管（水一類(lèi)液體）液體自流速度（冷凝水等）真空操作下氣體流速1.53.01.53.03.0204010202.53.00.510第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù)

31、化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)二、二、管路的布置與安裝原則管路的布置與安裝原則 工業(yè)上的管路布置既要考慮到工藝要求，又要考慮到經(jīng)濟(jì)要求，還要考慮到操作方便與安全，在可能的情況下還要盡可能美觀(guān)。在布置管路時(shí)，應(yīng)參閱有關(guān)資料，制訂方案，確保管路的布置科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、合理、安全。 技能訓(xùn)練技能訓(xùn)練 管路拆裝訓(xùn)練管路拆裝訓(xùn)練 第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)模塊二：模塊二：機(jī)泵操作技術(shù)機(jī)泵操作技術(shù) 工作任務(wù)工作任務(wù): : （1）離心泵的仿真操作； （2）離心泵的結(jié)構(gòu)、工作原理及性能； （3）離心泵的類(lèi)型與選用； （4）離心泵的安裝和實(shí)際操作；（5）離心

32、泵的維護(hù)及故障處理；（6）其他類(lèi)型泵；（7）通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、真空泵；（8）壓縮機(jī)；（9）離心壓縮機(jī)的仿真操作；第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)實(shí)訓(xùn)：離心泵的實(shí)際操作及維護(hù)實(shí)訓(xùn)：離心泵的實(shí)際操作及維護(hù) 第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)離心泵外觀(guān)離心泵外觀(guān)第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)離心泵的結(jié)構(gòu)離心泵的結(jié)構(gòu)l-泵體；2-葉輪；3-密封環(huán)；4-軸套；5-泵蓋；6-泵軸；7-托架；8-聯(lián)軸器；9-軸承；10-軸封裝置； 11-吸入口；12-蝸形

33、泵殼；13-葉片；14-吸入管；15-底閥；16-濾網(wǎng)；17-調(diào)節(jié)閥；18-排出管第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)離心泵葉輪離心泵葉輪第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù) 離心泵的吸液方式離心泵的吸液方式第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)泵殼作用是將葉輪封閉在一定的空間，以便由葉輪的作用吸入和壓出液體。泵殼多做成蝸殼形，故又稱(chēng)蝸殼。由于流道截面積逐漸擴(kuò)大，故從葉輪四周甩出的高速液體逐漸降低流速，使部分動(dòng)能有效地轉(zhuǎn)換為靜壓能。泵殼不僅匯集由葉輪甩出

34、的液體，同時(shí)又是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換裝置。為使泵內(nèi)液體能量轉(zhuǎn)換效率增高，葉輪外周安裝導(dǎo)輪。 第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)軸封裝置作用是防止泵殼內(nèi)液體沿軸漏出或外界空氣漏入泵殼內(nèi)。常用軸封裝置有填料密封和機(jī)械密封兩種。 填料一般用浸油或涂有石墨的石棉繩。 機(jī)械密封主要是靠裝在軸上的動(dòng)環(huán)與固定在泵殼上的靜環(huán)之間端面作相對(duì)運(yùn)動(dòng)而達(dá)到密封的目的。 返回返回第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)離心泵的工作原理第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)返回返回第一章第一

35、章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)離心泵的氣縛現(xiàn)象第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)返回返回第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)離心泵的性能參數(shù)hhh102QHgQHPeP第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)離心泵性能曲線(xiàn)示意圖IS100-80-125 2900r/min Q/m3/h Pe/W H/m H-Q -Q N-Q 返回返回設(shè)計(jì)點(diǎn) 最佳工況參數(shù)離心泵工作范圍:泵的高效率區(qū) 第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送

36、技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)離心泵的選用 返回返回第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)離心泵的安裝高度汽蝕現(xiàn)象泵內(nèi)液體汽化，汽泡形成和破裂的過(guò)程中使葉輪材料受到損壞的現(xiàn)象稱(chēng)為汽蝕現(xiàn)象。p葉輪pv，使液體汽化（1）葉輪遭到剝蝕 ；（2）產(chǎn)生噪音和振動(dòng)；（3）流量不穩(wěn)定，顯著下降，嚴(yán) 重時(shí)不能送液。工程上規(guī)定，當(dāng)泵的揚(yáng)程下降3時(shí)，認(rèn)為進(jìn)入了氣蝕狀態(tài)。第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)預(yù)防措施 p入口pv 即 p入口 或pv（1）pv T 操作穩(wěn)定（2）p入口 Hg hf 第

37、一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)氣蝕現(xiàn)象動(dòng)畫(huà)氣蝕現(xiàn)象動(dòng)畫(huà)第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)允許安裝高度確定方法：允許汽蝕余量法 泵吸入口處動(dòng)壓頭與靜壓頭之和比被輸送液體的飽和蒸汽壓頭高出的最小數(shù)值 工程上從根本上避免氣蝕現(xiàn)象的方法是限制泵的安裝高度。避免離心泵氣蝕現(xiàn)象發(fā)生的最大安裝高度，稱(chēng)為離心泵的允許安裝高度,也叫允許吸上高度。gpgugphv2211第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)隨Q增大而增大， 越大，抗汽蝕性能越差。 求?。簩?shí)驗(yàn)測(cè)定，由

38、泵性能中查取。影響因素：hh第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)2允許安裝高度Hg確定 允許安裝高度Hg：指泵的吸入口與吸入貯槽液面間可允許達(dá)到的最大垂直距離。列貯槽液面0-0與泵的吸入口1-1兩截面間的柏努利方程式10,0fvgHhgpgpH10 , fH0101 離心泵的允許安裝高度Hg返回返回第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)當(dāng)允許安裝高度為負(fù)值時(shí)，離心泵的吸入口低于貯槽液面。為安全起見(jiàn)，泵的實(shí)際安裝高度通常能比允許安裝高度低（0.51）m。 第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技

39、術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)離心泵的工作點(diǎn) (一) 管路的特性曲線(xiàn) 對(duì)于給定的管路，其輸送任務(wù)（流量）與完成任務(wù)所需要的壓頭之間也存在一定的關(guān)系，這種關(guān)系稱(chēng)為管路特性，表示在壓頭與流量的關(guān)系圖上，稱(chēng)為管路的特性曲線(xiàn)。2BAQHe第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)離心泵的工作點(diǎn)QAHeBQ2QHe管路特性曲線(xiàn)第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)管路特性影響因素曲線(xiàn)反映了特定管路在給定操作條件下流量與壓頭的關(guān)系。從以上推導(dǎo)過(guò)程中可以看出，此曲線(xiàn)的形狀只與管路的鋪設(shè)情況及操作條件有關(guān)，而與泵的特性無(wú)關(guān)。 第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作技術(shù)離心泵的工作點(diǎn)當(dāng)泵安裝在指定管路時(shí)，流量與壓頭之間的關(guān)系既要滿(mǎn)足泵的特性，也要滿(mǎn)足管路的特性。將泵的HQ曲線(xiàn)與管路的HQ曲線(xiàn)繪在同一坐標(biāo)系中，兩曲線(xiàn)的交點(diǎn)M點(diǎn)稱(chēng)為泵的工作點(diǎn)。指定泵安裝在特定管路中，只能有一個(gè)穩(wěn)定的工作點(diǎn)M。 第一章第一章 流體流動(dòng)及輸送技術(shù)流體流動(dòng)及輸送技術(shù) 化工單元操作技術(shù)化工單元操作