無機(jī)化工生產(chǎn)操作技術(shù)任務(wù)一-一次鹽水的制備課件

本課件配用教材

無機(jī)化工生產(chǎn)操作技術(shù)

王世榮耿佃國張山民

主編

書號ISBN978-7-122-09758-3定價(jià)39.90元本課件配用教材

無機(jī)化工生產(chǎn)操作技術(shù)

王世榮耿佃國任務(wù)一一次鹽水的制備任務(wù)一一次鹽水的制備能認(rèn)知化工管路、管件和閥門的形狀；能分清化工管路用的管子規(guī)格大小和材質(zhì)；能操作液體輸送機(jī)械—離心泵；能初步選用合適的離心泵輸送鹽水溶液；會(huì)分析運(yùn)行中離心泵不上量的原因，并提出解決措施；能完成凱膜過濾器開停車與正常運(yùn)行操作；能完成鹽泥壓濾機(jī)開停車與正常運(yùn)行操作；能完成一次鹽水生產(chǎn)開停車與正常運(yùn)行操作。能力目標(biāo)能認(rèn)知化工管路、管件和閥門的形狀；能力目標(biāo)了解化工管路的基本知識；掌握液體輸送單元操作知識；掌握原鹽的基本性質(zhì)；掌握膜分離技術(shù)知識；理解固液分離的基本技術(shù)知識；理解原鹽精制的基本原理；掌握離心泵、凱膜過濾器、鹽泥壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、工作原理極其材質(zhì)要求。知識目標(biāo)了解化工管路的基本知識；知識目標(biāo)一次鹽水制備任務(wù)

離子膜燒堿產(chǎn)品生產(chǎn)要經(jīng)過五個(gè)生產(chǎn)工序圖1-1離子膜燒堿生產(chǎn)工藝流程框圖

一次鹽水制備任務(wù)離子膜燒堿產(chǎn)品生產(chǎn)要經(jīng)過五個(gè)生產(chǎn)工序圖一次鹽水生產(chǎn)的工藝概況。一次鹽水制備任務(wù)圖1-2一次鹽水生產(chǎn)工藝流程框圖一次鹽水生產(chǎn)的工藝概況。一次鹽水制備任務(wù)圖1-2一次鹽一次鹽水制備任務(wù)根據(jù)一次鹽水生產(chǎn)任務(wù)完成的前后順序，可將其分解為六項(xiàng)分任務(wù)圖1-3一次鹽水生產(chǎn)任務(wù)的分解一次鹽水制備任務(wù)根據(jù)一次鹽水生產(chǎn)任務(wù)完成的前后順序，可將完成一次鹽水制備任務(wù)的基礎(chǔ)條件在化工生產(chǎn)中，必須通過管路來輸送和控制流體介質(zhì)。一次鹽水的制備也離不開化工管路。完成一次鹽水制備任務(wù)的基礎(chǔ)條件在化工生產(chǎn)中，必須通過管路認(rèn)識化工管路化工管路是化工生產(chǎn)中使用的各種管路的總稱，由管子、管件和閥門等按一定的排列方式構(gòu)成，形成一個(gè)工作系統(tǒng)，具體地說有直管、閥門和各種管件。其主要作用是用來輸送和控制流體介質(zhì)。認(rèn)識化工管路化工管路是化工生產(chǎn)中使用的各種管路的總稱，由流體輸送工藝流程簡圖圖1-4流體輸送工藝流程簡圖流體輸送工藝流程簡圖圖1-4流體輸送工藝流程簡圖化工管路的分類

按管路的用途

工藝管道輔助管道

按管路的材質(zhì)金屬管非金屬管按輸送介質(zhì)的壓力真空管

低壓管

中壓管高壓管化工管路的分類工藝管道輔助管道按管路的材質(zhì)金屬管非金管道的綜合分類

表1-1管道的綜合分類注：P—

最高工作壓力，Mpa管道的綜合分類表1-1管道的綜合分類注：P—最高工作化工管子常用的材質(zhì)圖1-5常用的化工管材

化工管子常用的材質(zhì)圖1-5常用的化工管材管徑與壁厚的選擇

1.管徑的確定流體輸送管路的直徑可根據(jù)流量和流速確定。其中,流速是影響管徑的關(guān)鍵因素。若流速選得過大，雖可減小管徑，但流體流過管道時(shí)阻力增大，消耗的動(dòng)力也大，操作費(fèi)用隨之增加。反之，若流速選擇過小，雖可降低操作費(fèi)用，但管徑增大，流體在管道中的適宜流速的大小，與流體的性質(zhì)及操作條件有關(guān)，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取。管徑與壁厚的選擇1.管徑的確定管徑與壁厚的選擇

2.管子壁厚

管子的計(jì)算厚度是滿足管子承受介質(zhì)壓力的強(qiáng)度要求所必需的，在確定管壁厚度時(shí)，還要考慮介質(zhì)腐蝕和管子制造偏差可能造成的管壁厚度的減少，故需在計(jì)算厚度的基礎(chǔ)上加上厚度附加量，并據(jù)此按鋼管規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)選取管子的厚度。圖1-6化工管道的壁厚示意圖管徑與壁厚的選擇2.管子壁厚圖1-6化工管道的壁管件與閥門1.常用管件（1）彎頭圖1-7管件—彎頭管件與閥門1.常用管件圖1-7管件—彎頭管件與閥門

（2）三通

當(dāng)管路之間需要連通或分流時(shí)，其接頭處的管件稱為三通。根據(jù)接入管的角度和旁路管徑的不同，可分為正三通、斜三通。接頭處的管件除三通處還有四通、Y形管等。

圖1-8管件與三通管件與閥門（2）三通圖1-8管件與管件與閥門

（3）短管和異徑管圖1-9管件—短管、異徑管

管件與閥門（3）短管和異徑管圖1-9管件—管件與閥門

（4）法蘭和盲板

為了管路安裝和檢修，管路中需要設(shè)管道法蘭。通常管路的末端裝有法蘭蓋，便于檢修和清理管路。圖1-10管件—法蘭管件與閥門（4）法蘭和盲板圖1-10管件—法

2.閥門閥門是化工管路中用來控制管內(nèi)流體流動(dòng)的裝置，它的用途圖1-11閥門的用途管件與閥門2.閥門圖1-11閥門的用途管件與閥門管件與閥門

（1）閘閥

閘閥是利用閘板與閥座的配合來控制啟閉的閥門。圖1-12閘板閥剖面圖管件與閥門（1）閘閥圖1-12閘板閥剖面圖閘閥閘閥管件與閥門

（2）截止閥

截止閥又叫球芯閥或球形閥，是化工生產(chǎn)中應(yīng)用比較廣泛的一種閥門。

圖1-13截止閥與剖面圖管件與閥門（2）截止閥圖1-13截止閥與剖面圖截止閥截止閥管件與閥門（3）旋塞閥利用帶孔的錐形栓塞來控制啟閉的閥門。圖1-14旋塞閥管件與閥門（3）旋塞閥圖1-14旋塞閥旋塞閥旋塞閥管件與閥門（4）蝶閥主要部件：手柄、齒輪、閥桿、閥板等。圖1-15蝶閥管件與閥門（4）蝶閥圖1-15蝶閥管件與閥門

（5）止回閥

根據(jù)閥盤前后介質(zhì)的壓力差而自動(dòng)啟閉的閥門，如將它裝在管路中，流體只能向一個(gè)方向流動(dòng)，從而阻止介質(zhì)的逆流。圖1-16止回閥管件與閥門（5）止回閥圖1-16止回閥止回閥（單向閥、止逆閥）止回閥（單向閥、止逆閥）管件與閥門

（6）節(jié)流閥

結(jié)構(gòu)與截止閥相似，僅啟閉件形狀不同。截止閥的啟閉件為盤狀，而節(jié)流閥啟閉件為錐狀或拋物線狀。管件與閥門（6）節(jié)流閥管件與閥門

（7）隔膜閥在閥桿下面固定一個(gè)特別橡膠膜片構(gòu)成隔膜，并通過隔膜來進(jìn)行啟閉工作。圖1-17隔膜閥管件與閥門（7）隔膜閥圖1-17隔膜閥管件與閥門

（8）球閥球閥主要由閥體、閥蓋、密封閥座、球體和閥桿等組成。圖1-18球閥管件與閥門（8）球閥圖1-18球閥球閥球閥管件與閥門

（9）閥門的選用原則圖1-19閥門選用的原則

管件與閥門（9）閥門的選用原則圖1-1管路的連接

（1）焊接連接焊接連接屬于不可拆連接方式。特點(diǎn)：密封性能好、結(jié)構(gòu)簡單、連接強(qiáng)度高，可適用于承受各種壓力和溫度的管路上。常用的焊接方法：電焊、氣焊、釬焊等。管路的連接（1）焊接連接管路的連接

（2）法蘭連接法蘭連接是管路中應(yīng)用最多的可拆連接方式。特點(diǎn)：法蘭連接強(qiáng)度高、拆卸方便、適應(yīng)范圍廣。法蘭盤與管子的連接方式：整體式法蘭、活套法蘭和介于兩者之間的平焊法蘭等。法蘭密封面的形式：星平面、凹凸面、榫槽面、錐面等形式。密封墊的材質(zhì)：金屬、非金屬及各種組合墊片。管路的連接（2）法蘭連接管路的連接

（3）螺紋連接螺紋連接是通過內(nèi)外管螺紋擰緊而實(shí)現(xiàn)的，螺紋連接的管子兩端都加工有外螺紋，通過加工有內(nèi)螺紋的連接件、管件或閥門相連接。常用的螺紋連接有三種形式。

1）內(nèi)牙管連接安裝時(shí)，先將內(nèi)牙管旋合在一段管子端部的外螺紋上，然后把另一段管子端部旋入內(nèi)牙管中，使兩段管子通過內(nèi)牙管連接在一起。內(nèi)牙管連接結(jié)構(gòu)簡單，但拆裝時(shí)，必須逐件進(jìn)行，頗為為便。

2）長外牙管連接長外牙管連接由長外牙管、補(bǔ)連接、內(nèi)牙管、鎖緊螺母組成。長外牙管連接不需轉(zhuǎn)動(dòng)兩端連接管即可裝拆。管路的連接（3）螺紋連接管路的連接3）活管接連接活管接連接由一個(gè)套合節(jié)和兩個(gè)主節(jié)及一個(gè)軟墊圈成?；罟芙舆B接時(shí)，可不轉(zhuǎn)動(dòng)兩連接管而將兩者分開。為了保證螺紋連接處的密封性能，在螺紋連接前，常在外螺紋上加上填料。常用填料有加鉛油的油麻絲或石棉繩等，也可用聚四氟乙烯帶纏繞。螺紋連接的特點(diǎn)：方法簡單、易于操作，但密封性較差，主要用于介質(zhì)壓力不高、直徑不大的自來水管和煤氣管道，也常用于一些化工機(jī)器的潤滑油管路中。（通常DN不超過65，PN不超過10MPa）管路的連接3）活管接連接管路的連接

(4)承插式連接

承插連接時(shí)，在插口和承口拉接頭處應(yīng)留有一定的軸間隙，以便于補(bǔ)償管路受熱后的伸長。為了增加承插連接的密封性，在承口和插口之間的環(huán)形間隙中，應(yīng)填充油麻繩或石棉水泥等填料，在填料外面的接口處應(yīng)涂一層瀝青防腐層，以增加抗蝕性。承插連接密封可靠性差，且拆卸比較困難，只適于壓力不大，密封性要求不高的場合。常用作鑄鐵水管的連接方式，也可用作陶瓷管、塑料管、玻璃管等非金屬管路的連接。管路的連接(4)承插式連接管路的連接

(5)溫差補(bǔ)償裝置圖1-20管道的溫差補(bǔ)償方式管路的連接(5)溫差補(bǔ)償裝置圖1-20管路的連接補(bǔ)償器常用結(jié)構(gòu)⑴回折管式補(bǔ)償器

回折管式補(bǔ)償器是將直管彎成一定幾何開頭的曲管，利用剛性較小的曲管所產(chǎn)生的彈性變形來吸收連接在其兩端直管的伸縮變形。特點(diǎn)：補(bǔ)償能力大，作用在固定點(diǎn)上的軸向力小，兩端直管不必成一直線，且制造簡單，維護(hù)方便。⑵波形補(bǔ)償器波形補(bǔ)償器是利用金屬薄殼撓性件的彈性變形來吸收其兩端連接直管的伸縮變形。結(jié)構(gòu)形式：波形、鼓形、盤形等.

特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，流體阻力小。但補(bǔ)償能力不大，且結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高。管路的連接補(bǔ)償器常用結(jié)構(gòu)管路的連接

(6)管路安裝和布置的一般原則①管路應(yīng)對車間所有管路全盤規(guī)劃，各安其位。②管路應(yīng)成列平行鋪設(shè)，盡量走直線，少拐彎，少交叉，力求整齊美觀。③房內(nèi)的管路應(yīng)盡量沿墻或柱子鋪設(shè)，以便設(shè)置支架；各管路之間與建筑物間的距離應(yīng)能符合檢修要求；管路通過人行道時(shí)，最低點(diǎn)離地面應(yīng)在以上。④為了節(jié)約基建費(fèi)用，便于安裝和檢修及操作安全，管路鋪設(shè)應(yīng)盡可能采用明線（除下水道、上水總管和煤氣總管外）。管路的連接(6)管路安裝和布置的一般原則管路的連接⑤并列管道上的管件與閥件應(yīng)錯(cuò)開安裝，閥門的位置應(yīng)便于操作，溫度計(jì)、壓力表的位置應(yīng)便于觀察，同時(shí)不易撞壞。⑥輸送有毒或腐蝕性介質(zhì)的管路，不得在人行道上設(shè)置閥件、伸縮器、法蘭等，以免管路發(fā)生泄露時(shí)傷及行人。輸送易燃易爆介質(zhì)時(shí)，一般應(yīng)設(shè)有防火安全裝置和防爆安全裝置。⑦長管路要有支撐，以免彎曲存液及受震，并保持一定的坡度。⑧一般上下水管即廢水管適宜埋地鋪設(shè)，埋地管路的安裝深度，在冬季結(jié)冰地區(qū)，應(yīng)在當(dāng)?shù)乇鶅鼍€以下。管路的連接⑤并列管道上的管件與閥件應(yīng)錯(cuò)開安裝，閥門管路的連接⑨平行管路的排列要遵守一定的原則：如垂直排列時(shí)，熱介質(zhì)管路在上，冷介質(zhì)管路在下；高壓管路在上，低壓管路在下；無腐蝕性介質(zhì)的管在上，有腐蝕性介質(zhì)的管在下。水平排列時(shí)，低壓管路在外，高壓管路靠近墻柱；檢修頻繁的在外，不常檢修的靠近墻柱；重量大的要靠近管件支柱或墻。⑩輸送要求保持溫度穩(wěn)定的熱流體或冷流體時(shí)，必須將管路保溫或保冷；管路安裝完畢后，應(yīng)按照規(guī)定進(jìn)行強(qiáng)度及氣密性實(shí)驗(yàn)；管路在開工前須用壓縮空氣或惰性氣體進(jìn)行吹掃。管路的連接⑨平行管路的排列要遵守一定的原則：如垂直化工管路中常見故障及排除方法

1.做好管路維護(hù)工作

2.化工管路常見故障及排除方法

（1）連接處泄漏①法蘭密封面泄漏首先應(yīng)檢查墊片是否失效。對失效的墊片應(yīng)及時(shí)更換；其次是檢查法蘭密封面是否完好，對遭受腐蝕破壞或已有溝槽的密封面應(yīng)進(jìn)行修復(fù)或更換法蘭；對于兩個(gè)法蘭面不對中或不平行的法蘭，應(yīng)進(jìn)行調(diào)整或重新安裝?；す苈分谐Ｒ姽收霞芭懦椒?.做好管路維護(hù)工作化工管路中常見故障及排除方法②螺紋接頭處泄漏局部拆下檢查腐蝕損壞情況,對已損壞的螺紋接頭，應(yīng)更換一段管子，重新配螺紋接頭。③閥門、管件等連接處填料密封失效而泄漏對稱擰緊填料壓蓋螺栓，或更換新填料。④若承插口處有滲漏現(xiàn)象，大多為環(huán)向密封填料失效，此時(shí)應(yīng)進(jìn)行填料的更換。化工管路中常見故障及排除方法②螺紋接頭處泄漏化工管路中常見故障及排除方法

⑵管道填塞管道填塞故障常發(fā)生在介質(zhì)壓力不高且含有固體顆?；螂s質(zhì)較多的管路。采取的排除方法有：手工或機(jī)械清理填塞物；用壓縮空氣或高壓水蒸氣吹除；采用接旁通的辦法解決。

⑶管道彎曲產(chǎn)生管道彎曲主要是溫差應(yīng)力過大或管道支撐件不符合要求引起。如因溫差應(yīng)力過大所導(dǎo)致，則應(yīng)在管路中設(shè)置溫差補(bǔ)償裝置或更換已失效的溫差補(bǔ)償裝置；如支撐不符合要求引起，則應(yīng)撤換不良支撐件或增設(shè)有效支撐件?；す苈分谐Ｒ姽收霞芭懦椒á乒艿捞钊す苈分谐Ｒ姽收霞芭懦椒?/p>

3.閥門的使用與維護(hù)

（1）閥門的使用與維護(hù)

a新安裝的閥門應(yīng)有產(chǎn)品合格證，外觀無砂眼、氣孔或裂紋，填料壓蓋應(yīng)壓平整，開關(guān)要靈活；使用閥門的壓力、溫度等級應(yīng)與管道工作壓力相一致，不可將低壓閥門裝在高壓管道上。

b閥門開完應(yīng)回半圈，以防誤開為關(guān)；閥門關(guān)閉費(fèi)力時(shí)應(yīng)用特制扳手，盡量避免用管鉗，不可用力過猛或用工具將閥門關(guān)得過死?；す苈分谐Ｒ姽收霞芭懦椒?.閥門的使用與維護(hù)化工管路中常見故障及排除方法c閥門的填料、大蓋、法蘭、螺紋等連接和密封部位不得有泄漏，若發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)緊固或更換，更換時(shí)不可帶壓操作，特別是高溫、易腐蝕介質(zhì)，以防傷人。

d室外閥門，特別是明桿閘門閥，閥桿上應(yīng)加保護(hù)套，以防雨雪侵蝕和塵土銹污；對用于水、蒸汽、重油管道上的閥門，冬天應(yīng)做好防凍保暖工作、防止閥門凍凝、閥體凍裂。

e對減壓閥、調(diào)節(jié)閥、疏水閥等自動(dòng)閥門在啟用時(shí)，應(yīng)先將管道沖洗干凈，未裝旁路和沖洗管的疏水閥，應(yīng)將疏水閥拆下，吹凈管道后再裝上使用?；す苈分谐Ｒ姽收霞芭懦椒╟閥門的填料、大蓋、法化工管路中常見故障及排除方法f對蒸汽閥在開啟前應(yīng)先預(yù)熱并排除凝結(jié)水，然后慢慢開啟閥門以免氣、水沖擊，當(dāng)閥全開后，應(yīng)將手輪再倒轉(zhuǎn)半圈，使螺紋之間嚴(yán)密；對長期停的水閥、氣閥應(yīng)注意排除積水。

g應(yīng)經(jīng)常保持閥門的清潔，不能依靠閥門支持其他重物，更不能在閥門上站人；閥門的閥體與手輪應(yīng)按工藝設(shè)備的管理要求，做好刷漆防腐，系統(tǒng)管道上的閥門應(yīng)按工藝要求編號，啟閉閥門時(shí)應(yīng)對號持牌，以防誤操作。化工管路中常見故障及排除方法f對蒸汽閥在開啟前應(yīng)先化工管路中常見故障及排除方法表1-2閥門常見故障及及排除方法化工管路中常見故障及排除方法表1-2閥門常見故障及及排除化工管路中常見故障及排除方法表1-2閥門常見故障及及排除方法化工管路中常見故障及排除方法表1-2閥門常見故障及及排除化工管路拆裝實(shí)訓(xùn)化工管路拆裝實(shí)訓(xùn)流體力學(xué)的研究對象流體力學(xué)的研究對象：流體，即氣體和液體。流體力學(xué)的分類圖1-21流體力學(xué)的類型流體力學(xué)的研究對象流體力學(xué)的研究對象：流體，即氣體和液體。流體力學(xué)的研究對象

（1）單元操作單元操作是化工生產(chǎn)過程中普遍采用的，遵循共同的物理學(xué)定律，所用設(shè)備相似，具有相同作用的基本操作。

（2）物料衡算根據(jù)質(zhì)量守恒定律，在任何一個(gè)化工過程中，向該過程輸入的物料量等于從該過程中輸出的物料量與累計(jì)于該過程的物料量之和，

G入=G出+G積

（1-1）對于連續(xù)穩(wěn)定操作的系統(tǒng)，系統(tǒng)中無物料積累，G積=0。

流體力學(xué)的研究對象（1）單元操作流體力學(xué)的研究對象

（3）能量衡算對于連續(xù)操作的系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)中無熱量積累時(shí)，設(shè)輸入的熱量為Q入，輸出的熱量為Q出，損失的熱量為Q損，則：

Q入=Q出+Q損（1-2）

（4）平衡關(guān)系物系平衡關(guān)系表示了各種自發(fā)過程可能進(jìn)行的極限程度。對于化工生產(chǎn)過程，可以從物系平衡關(guān)系來判斷其能否自發(fā)進(jìn)行以及進(jìn)行到何種程度。平衡關(guān)系也為設(shè)備的尺寸設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。流體力學(xué)的研究對象（3）能量衡算流體力學(xué)的研究對象

（5）過程速率單位時(shí)間內(nèi)過程的變化稱為過程速率。平衡關(guān)系只表明過程變化的極限，而過程變化的快慢由過程速率來確定。（6）經(jīng)濟(jì)效益經(jīng)濟(jì)效益=（1-3）（1-4）流體力學(xué)的研究對象（5）過程速率經(jīng)濟(jì)效益=（1-3）（1-化工流體的流動(dòng)1.流體的主要性質(zhì)

（1）密度單位體積流體的質(zhì)量稱為密度，

其中，

—流體的密度，

—流體的質(zhì)量，

—流體的體積，（1-5）化工流體的流動(dòng)1.流體的主要性質(zhì)（1-5）化工流體的流動(dòng)

①相對密度相對密度是指液體的密度與的純水的密度的比值，用表示，

(1-6)

其中，—

液體在時(shí)的密度，

—水在時(shí)的密度，化工流體的流動(dòng)①相對密度化工流體的流動(dòng)

②比體積單位質(zhì)量流體所具有的體積稱為流體的比體積，用符號ν表示，習(xí)慣稱為比容。單位為。（1-7）

化工流體的流動(dòng)②比體積（1-7）化工流體的流動(dòng)

③混合液體的密度其中，—混合液體的平均密度、…

—液體混合物中，A、B、…、N各組分的密度，、…

—液體混合物中，A、B、…、N各組分的質(zhì)量分率

（1-8）

化工流體的流動(dòng)③混合液體的密度（1-8）化工流體的流動(dòng)

④氣體的密度理想氣體氣體混合物的密度混合氣體的平均摩爾質(zhì)量式中：（1-9）

（1-10）

化工流體的流動(dòng)④氣體的密度（1-9）（1-10化工流體的流動(dòng)

（2）壓力

①定義：流體垂直作用于單位面積上的力稱為流體的靜壓力（也稱為靜壓強(qiáng)），簡稱壓力或壓強(qiáng)，用符號p表示。

②單位：在SI制中，壓力的單位為N/m2，又稱帕斯卡（帕），以pa表示。常用的壓強(qiáng)單位還有：物理大氣壓（atm）、程大氣壓（at）、液體柱高（如mmHg柱、mH2O柱等）等?；ち黧w的流動(dòng)（2）壓力化工流體的流動(dòng)

各單位間的換算關(guān)系化工流體的流動(dòng)各單位間的換算關(guān)系化工流體的流動(dòng)

③壓力的表示法絕對壓力：是指流體的真實(shí)壓力，它是以絕對零壓為起點(diǎn)測得的壓力，簡稱絕壓。表壓強(qiáng)：是指用測壓儀表以當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)為基準(zhǔn)測得的壓強(qiáng)。絕對壓強(qiáng)=大氣壓強(qiáng)+表壓強(qiáng)真空度：當(dāng)被測流體的絕對壓強(qiáng)小于大氣壓強(qiáng)時(shí)，用真空表以當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)卮髿鈮簽榛鶞?zhǔn)測的得壓強(qiáng)。絕對壓強(qiáng)=大氣壓強(qiáng)-真空度

化工流體的流動(dòng)③壓力的表示法化工流體的流動(dòng)圖1-22絕對壓力、表壓強(qiáng)和真空度之間的關(guān)系化工流體的流動(dòng)圖1-22絕對壓力、表壓強(qiáng)和真空度之間的關(guān)化工流體的流動(dòng)

（3）粘度①流體流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的特性稱為粘性。②牛頓粘性定律如圖流體在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)的速度分布則：式中：—剪應(yīng)力，Pa；

—速度梯度，

—比例系數(shù)，稱為動(dòng)力粘度，簡稱粘度。

0xydydu圖1-23流體在管內(nèi)速度分布示意圖（1-11）

化工流體的流動(dòng)（3）粘度0xydydu圖1-23流體化工流體的流動(dòng)

粘度的物理意義：當(dāng)速度梯度為1單位時(shí)，單位面積上流體的內(nèi)摩擦力的大小就是的數(shù)值。粘度的單位：國際單位制：N·s/m2或Pa·s表示。物理單位制dyn·s/cm2

，專用名稱為泊，“P”。

1P=100cP1Pa·s=10P=1000cP=1000mPa·s或者1cP=1mPa·s

化工流體的流動(dòng)粘度的物理意義：化工流體的流動(dòng)

溫度和壓力對粘度的影響：液體的粘度，隨溫度的升高而降低，壓力對其影響可忽略不計(jì)。氣體的粘度，隨溫度的升高而增大，一般情況下也可忽略壓力的影響，但在極高或極低的壓力條件下需考慮其影響?；ち黧w的流動(dòng)溫度和壓力對粘度的影響：化工流體的流動(dòng)

2.流體靜止時(shí)的基本規(guī)律

（1）靜力學(xué)基本方程式

如圖：容器內(nèi)盛有靜止的液體，從中任取一段垂直液柱，此液柱底面積為A，密度為ρ，設(shè)作用于液柱上底面的靜壓力為，方向向下；作用于下底面的流體靜壓力，方向向上，則：作用于液柱上面的力

作用于液柱下面的力液柱自身重力

圖1-24靜止液體內(nèi)部力的平衡情況化工流體的流動(dòng)2.流體靜止時(shí)的基本規(guī)律圖1化工流體的流動(dòng)

液柱處于平衡狀態(tài)或

(1-16)

若將液柱上表面取在液面上，液面上方壓力為p0，液柱高度為h，則：

(1-17)式(1-16)和(1-17)為流體靜力學(xué)基本方程式

化工流體的流動(dòng)液柱處于平衡狀態(tài)化工流體的流動(dòng)

討論：

①在靜止的液體中，液體內(nèi)部任一點(diǎn)的壓力與液體的密度和其深度有關(guān)，液體的密度越大，深度越大，則該點(diǎn)的壓力越大。

②當(dāng)液面上方壓力有變化時(shí)，必將引起液體內(nèi)部各點(diǎn)發(fā)生同樣大小的變化。

③在靜止的同一種連續(xù)液體內(nèi)部，處于同一水平面上各點(diǎn)的壓力，因深度相同，其壓力也相同，此水平面稱為等壓面?；ち黧w的流動(dòng)討論：化工流體的流動(dòng)

（2）靜力學(xué)基本方程式的應(yīng)用

①壓強(qiáng)差和壓強(qiáng)的測定

ⅰ普通U形管壓差計(jì)

U形管壓差計(jì)是在一根U形管內(nèi)裝指示劑，要求指示液必須與被測液體不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)且不互溶，指示液的密度必須大于流體的密度ρ。測量原理：如圖：由靜力學(xué)基本方程式得：

（1-18）圖1-25U形管壓差計(jì)化工流體的流動(dòng)（2）靜力學(xué)基本方程式的應(yīng)用（1-18化工流體的流動(dòng)

測量氣體時(shí)，由于氣體的密度ρ遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于指示劑的密度，則：若U形管一端與設(shè)備或管道某一截面連接，另一端與大氣相通，這時(shí)讀數(shù)R所反映的是管道某一截面處流體的表壓強(qiáng)或真空度。

ⅱ傾斜壓差計(jì)：當(dāng)被測量的流體壓力或壓差不大時(shí)，讀數(shù)R必然很小，為了提高讀數(shù)的精度，可以將液柱壓差計(jì)傾斜放置，如圖1-25，此時(shí)R′與R的關(guān)系為

(1-19)化工流體的流動(dòng)測量氣體時(shí)，由于氣體的密度ρ遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于指示化工流體的流動(dòng)

(1-20)

圖1-26傾斜壓差計(jì)化工流體的流動(dòng)(1-20)圖1-26傾斜壓差計(jì)化工流體的流動(dòng)ⅲ若斜管壓差計(jì)所示的讀數(shù)仍然很小，則可采用微差壓差計(jì)，如圖式中分別表示重、輕兩種指示液的密度，kg/m3。圖1-27微差壓差計(jì)(1-21)

化工流體的流動(dòng)ⅲ若斜管壓差計(jì)所示的讀數(shù)仍然很小，圖化工流體的流動(dòng)

（2）液位的測量為維持正常生產(chǎn)、保證安全，化工廠經(jīng)常要了解容器內(nèi)液體的貯存量，或要控制設(shè)備里的液面，故要進(jìn)行液位的測量。如圖1-26為用液柱壓差計(jì)測量液面的示意圖。

圖1-28液面壓力計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖由圖可知∴化工流體的流動(dòng)（2）液位的測量圖1-28液面化工流體的流動(dòng)

（3）液封高度的確定

為控制設(shè)備內(nèi)氣體的壓力P不超過規(guī)定的數(shù)值，化工生產(chǎn)中常遇到設(shè)備的液封問題（見圖1-25）。圖1-29安全液封裝置（1-22）化工流體的流動(dòng)（3）液封高度的確定圖1-29化工流體的流動(dòng)

實(shí)例計(jì)算1-1如圖1-27所示，為了控制乙炔發(fā)生爐內(nèi)壓強(qiáng)不超過10.67kpa(表壓),在爐外裝有安全液封裝置,其作用是當(dāng)爐內(nèi)壓強(qiáng)超過規(guī)定值時(shí),氣體就從水封管排出。試求水封槽的水面高出水封管口的高度。（水的密度等于1000kg/m3）解：以爐內(nèi)允許最大表壓力10.67Kpa為極限值。氣體剛好充滿液封管。并取液封管管口為等壓面，則而故化工流體的流動(dòng)實(shí)例計(jì)算1-1如圖1-27所示，為了化工流體的流動(dòng)

3.流體流動(dòng)時(shí)的基本規(guī)律

（1）流量與流速

①流量

ⅰ體積流量Q

單位時(shí)間內(nèi)通過管路任意截面積的流體體積，單位為m3/s或m3/h。

ⅱ質(zhì)量流量G

單位時(shí)間內(nèi)通過管路任意截面積的流體質(zhì)量，單位為kg/s或kg/h。兩者的關(guān)系（1-22）化工流體的流動(dòng)3.流體流動(dòng)時(shí)的基本規(guī)律（1-2化工流體的流動(dòng)

②流速

ⅰ平均流速：流體在管道整個(gè)截面上個(gè)點(diǎn)流速的平均值，用u表示，單位為m/s。

ⅱ

質(zhì)量流速：單位時(shí)間內(nèi)流體流過管道單位界面的質(zhì)量，用G表示，單位為kg/（m2·s）。

式中，A為垂直于流動(dòng)方向的管道截面積，m2

。（1-24）（1-23）化工流體的流動(dòng)②流速（1-24）（1-23）化工流體的流動(dòng)

③管道直徑的估算一般化工管路為圓形，則所以流量一般為生產(chǎn)任務(wù)所決定，合理的流速應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟(jì)權(quán)衡決定。最適宜的流速是使材料費(fèi)與操作費(fèi)之和最小。（1-25）化工流體的流動(dòng)③管道直徑的估算（1-25）化工流體的流動(dòng)

（2）穩(wěn)定流動(dòng)與非穩(wěn)定流動(dòng)①穩(wěn)定流動(dòng)流體在管道中流動(dòng)時(shí)，各截面上流體的流速，壓強(qiáng)，密度等有關(guān)物理量僅隨位置而改變，不隨時(shí)間而改變的流動(dòng)稱為穩(wěn)定流動(dòng)。圖1-30穩(wěn)定流動(dòng)化工流體的流動(dòng)（2）穩(wěn)定流動(dòng)與非穩(wěn)定流動(dòng)圖1化工流體的流動(dòng)

②非穩(wěn)定流動(dòng)各截面上流體的流速，壓強(qiáng)，密度等有關(guān)物理量不僅隨位置而改變，而且隨時(shí)間而變的流動(dòng)就稱為非穩(wěn)定流動(dòng)。

圖1-31非穩(wěn)定流動(dòng)化工流體的流動(dòng)②非穩(wěn)定流動(dòng)圖1-31非穩(wěn)定流化工流體的流動(dòng)（3）流體連續(xù)穩(wěn)態(tài)流動(dòng)時(shí)的物料衡算連續(xù)性方程圖1-32連續(xù)性方程分析（1-26）化工流體的流動(dòng)（3）流體連續(xù)穩(wěn)態(tài)流動(dòng)時(shí)的物料衡算圖1-32化工流體的流動(dòng)

對于不可壓縮流體，ρ=常數(shù)，則

對于截面為圓形的管道（1-27）化工流體的流動(dòng)（1-27）化工流體的流動(dòng)

（4）流體連續(xù)穩(wěn)態(tài)流動(dòng)時(shí)的能量衡算①流體流動(dòng)時(shí)具有的機(jī)械能

ⅰ位能

mkg流體的位能=mgZJ

單位質(zhì)量流體的位能=gZJ/kg

ⅱ動(dòng)能

mkg流體的動(dòng)能=J

單位質(zhì)量流體的動(dòng)能=J/kg

化工流體的流動(dòng)（4）流體連續(xù)穩(wěn)態(tài)流動(dòng)時(shí)的能量衡算化工流體的流動(dòng)ⅲ靜壓能

mkg流體的靜壓能=J

單位質(zhì)量流體的動(dòng)能=J/kg

②系統(tǒng)與外界交換的能量

ⅰ外加能量單位質(zhì)量流體所獲得的能量為WeJ/kgⅱ損失能量單位質(zhì)量流體為克服阻力而損失的機(jī)械能為J/kg化工流體的流動(dòng)ⅲ靜壓能化工流體的流動(dòng)③實(shí)際流體的柏努利方程如圖1-33以地面為基準(zhǔn)水平面，以1kg流體為衡算基準(zhǔn)，列1－1與2－2截面之間的柏努利方程圖1-33化工流體流動(dòng)系統(tǒng)示意圖化工流體的流動(dòng)③實(shí)際流體的柏努利方程圖1-33化工流體的流動(dòng)輸入1－1截面的總能量J/kg輸出2－2截面的總能量J/kg

根據(jù)能量所以若以單位重量流體為衡算基準(zhǔn)，則

分別稱為位壓頭、動(dòng)壓頭和損失壓頭。（1-28）（1-29）化工流體的流動(dòng)輸入1－1截面的總能量化工流體的流動(dòng)

討論：

a、理想流體，

若，則上式說明理想流體在流動(dòng)系統(tǒng)的各截面上所具有的總機(jī)械能相等，但三者之間可以相互轉(zhuǎn)化。

b、若無外加功，且流體靜止，則

靜力學(xué)方程式的另一種表達(dá)形式。（1-30）（1-31）化工流體的流動(dòng)討論：（1-30）（1-31）化工流體的流動(dòng)

c、We是選擇流體輸送機(jī)械的重要依據(jù)。單位時(shí)間內(nèi)輸送機(jī)械所作的有效功稱為有效功率Ne。若泵的效率為，則泵的軸功率為（1-32）（1-33）化工流體的流動(dòng)c、We是選擇流體輸送機(jī)械的重要依據(jù)。化工流體的流動(dòng)④柏努利方程式的應(yīng)用

圖1-34柏努利方程式的五個(gè)應(yīng)用注意事項(xiàng)化工流體的流動(dòng)④柏努利方程式的應(yīng)用圖1-34柏化工流體的流動(dòng)

ⅰ確定高位槽的高度實(shí)例計(jì)算1-2

如圖1-35示，要求出水管內(nèi)的流速為2.5m/s，管路損失壓頭為5.68m，試求高位槽穩(wěn)定水面距出水管口的垂直距離為多少米？解：取高位槽水面為1-1截面，出水管口為2-2截面，以過2-2截面的管中心線為基準(zhǔn)水平面，列出兩截面間的柏努利方程圖1-35例題1-2附圖化工流體的流動(dòng)ⅰ確定高位槽的高度圖1-35例題1化工流體的流動(dòng)

已知，，，m/s,,，則所以

化工流體的流動(dòng)已知，，化工流體的流動(dòng)

ⅱ確定流體的流速和流量

ⅲ確定送料的壓縮氣體的壓強(qiáng)實(shí)例計(jì)算1-3某車間用壓縮空氣來壓送98%濃硫酸，每批壓送量為0.3m3，要求10min內(nèi)壓送完畢。硫酸的溫度為293k。管子為φ38×3mm鋼管，管子出口距硫酸貯罐液面的垂直距離為15m，設(shè)損失能量為7.66J/kg。試求開始壓送時(shí)壓縮空氣的表壓強(qiáng)如圖1-36。圖1-36空氣來壓送98%濃硫酸流程示意圖2211化工流體的流動(dòng)ⅱ確定流體的流速和流量圖1-36空氣化工流體的流動(dòng)

解：取硫酸儲罐液面為1-1截面，管道出口處為2-2截面，并以1-1為基準(zhǔn)水平面，列兩截面間的柏努利方程：

已知，，，查附錄得硫酸密度為ρ=1831J/m3

化工流體的流動(dòng)解：取硫酸儲罐液面為1-1截面，管道出化工流體的流動(dòng)則

J/kg化工流體的流動(dòng)則化工流體的流動(dòng)

ⅳ確定流體輸送機(jī)械的功率實(shí)例計(jì)算1-4如圖1-37所示，用泵將水從水池輸送到高處的密閉容器，輸水量為15m3/h。輸水管的內(nèi)徑為53mm，其出口位于水池液面以上20m，伸入壓強(qiáng)為500kPa（表壓）的容器中。水在管路內(nèi)機(jī)械能損耗為40J/kg。試計(jì)算輸送所需的有效功率。設(shè)泵的效率為0.6，求泵的軸功率。解：以水池液面為1-1截面，密閉容器中管出口處為2-2截面，以1-1截面為基準(zhǔn)水平面，列兩截面間的柏努利方程圖1-37例1-4題附圖化工流體的流動(dòng)ⅳ確定流體輸送機(jī)械的功率圖1-37例化工流體的流動(dòng)已知Z1=0,Z2=20m,p1=0(表)，p2=500KPa(表),u1=0，u2=4V/πd2=(4×15)/(3600×3.14×0.0532)=1.89m/s∑hf=40J/kg

化工流體的流動(dòng)已知Z1=0,Z2=20m,p1=0(表化工流體的流動(dòng)

（5）流體阻力的計(jì)算①流動(dòng)形態(tài)與雷諾準(zhǔn)數(shù)層流（或滯流）：流體質(zhì)點(diǎn)僅沿著與管軸平行的方向作直線運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)無徑向脈動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)之間互不混合。湍流（或紊流）：流體質(zhì)點(diǎn)除了沿管軸方向向前流動(dòng)外，還有徑向脈動(dòng)，各質(zhì)點(diǎn)的速度在大小和方向上都隨時(shí)變化，質(zhì)點(diǎn)互相碰撞和混合。圖1-38雷諾實(shí)驗(yàn)裝置化工流體的流動(dòng)（5）流體阻力的計(jì)算圖1-38雷諾實(shí)化工流體的流動(dòng)②雷諾準(zhǔn)數(shù)雷諾準(zhǔn)數(shù)的大小表明流體質(zhì)點(diǎn)混亂的劇烈程度，是一個(gè)無因次數(shù)群

流型判斷

Re≤2000時(shí)，流動(dòng)為層流，此區(qū)稱為層流區(qū)；

Re≥4000時(shí)，流動(dòng)為湍流，此區(qū)稱為湍流區(qū)；

2000<Re<4000時(shí)，流動(dòng)可能是層流，也可能是湍流，該區(qū)稱為不穩(wěn)定的過渡區(qū)。（1-34）化工流體的流動(dòng)②雷諾準(zhǔn)數(shù)（1-34）化工流體的流動(dòng)

物理意義

Re反映了流體流動(dòng)中慣性力與粘性力的對比關(guān)系，標(biāo)志著流體流動(dòng)的湍動(dòng)程度。圖1-39流體流動(dòng)化工流體的流動(dòng)物理意義圖1-39流體流動(dòng)化工流體的流動(dòng)

③管路阻力計(jì)阻力的分類：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、閥門及截面的突然擴(kuò)大或縮小等局部障礙所引起的阻力。

ⅰ直管阻力的計(jì)算由實(shí)驗(yàn)可知，直管阻力與管長、動(dòng)能成正比，與管徑成反比，直管阻力可用下式計(jì)算：其中，λ—摩擦系數(shù)，無單位。（1-35）化工流體的流動(dòng)③管路阻力計(jì)（1-35）化工流體的流動(dòng)a、層流時(shí)的摩擦系數(shù)流體在作層流流動(dòng)時(shí)，摩擦系數(shù)只與雷諾數(shù)有關(guān)，而與管路內(nèi)壁的粗糙程度無關(guān)。

b、湍流時(shí)的摩擦系數(shù)流體在作湍流流動(dòng)時(shí)，摩擦系數(shù)雷諾數(shù)和管壁的粗糙程度有關(guān)。管壁粗糙度（1-36）絕對粗糙度ε相對粗糙度ε/d化工流體的流動(dòng)a、層流時(shí)的摩擦系數(shù)（1-36）絕化工流體的流動(dòng)

經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)，將與及ε/d的函數(shù)關(guān)系繪在雙對數(shù)坐標(biāo)系中，如圖1-40。圖1-40摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)、相對粗糙度的函數(shù)圖化工流體的流動(dòng)經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)，將與化工流體的流動(dòng)

c、非圓形管當(dāng)流體在非圓形管內(nèi)湍流流動(dòng)時(shí)，計(jì)算圓管流體阻力公式中的管徑以非圓形管的當(dāng)量直徑代替。當(dāng)量直徑

A—管道截面積

—浸潤周邊長度對于邊長為和的矩形管，有

（1-37）（1-38）化工流體的流動(dòng)c、非圓形管（1-37）（1化工流體的流動(dòng)

環(huán)形管圖1-41環(huán)形管（1-39）化工流體的流動(dòng)環(huán)形管圖1-41環(huán)形管（1化工流體的流動(dòng)

ⅱ

局部阻力

a當(dāng)量長度法流體流經(jīng)管件、閥門等局部障礙所引起的局部阻力，折合成相當(dāng)于流體流過長度為的同直徑的直管時(shí)所產(chǎn)生的阻力，稱為該局部阻力的當(dāng)量長度。（1-40）化工流體的流動(dòng)ⅱ局部阻力（1-40）化工流體的流動(dòng)

b、阻力系數(shù)法克服局部阻力所引起的能量損失，也可以表示成動(dòng)能的倍數(shù)，即:（1-41）圖1-42阻力分析圖化工流體的流動(dòng)b、阻力系數(shù)法（1-41）圖1-42化工流體的流動(dòng)

ⅲ

總阻力的計(jì)算

對于流體流經(jīng)直徑不變的管路時(shí)，如果采用當(dāng)量長度法計(jì)算，管路的總阻力為

如果局部阻力都用阻力系數(shù)法計(jì)算，則（1-42）（1-43）化工流體的流動(dòng)?？傋枇Φ挠?jì)算（1-42）（

總阻力的計(jì)算-的確定方法圖1-43管件與閥門的當(dāng)量長度共線圖總阻力的計(jì)算-的確定方法圖1-43管件與閥總阻力的計(jì)算-的確定方法表1-3各種管件、閥門、流量計(jì)的當(dāng)量長度總阻力的計(jì)算-的確定方法表1-3各種管件、閥門、流總阻力的計(jì)算-的確定方法表1-4各種管件和閥門的阻力系數(shù)總阻力的計(jì)算-的確定方法表1-4各種管件和閥門的阻力總阻力的計(jì)算

實(shí)例計(jì)算1-5

如圖1-44密度為的水溶液由儲槽送到高位槽，儲槽與高位槽的液面差為，管路為的直鋼管和一個(gè)全開的閘閥、2個(gè)90°標(biāo)準(zhǔn)彎頭所組成。溶液在管內(nèi)的流速為1m/s，粘度為1mPa·s，試求管路的總阻力。解：取儲槽液面為1-1截面，高位槽的液面2-2為截面，并以1-1截面為基準(zhǔn)水平面，列柏努利方程圖1-44例1-5附圖21122112總阻力的計(jì)算實(shí)例計(jì)算1-5如圖1-44密度為的水總阻力的計(jì)算

已知

查圖1-38得由儲槽流入管口

2個(gè)90°標(biāo)準(zhǔn)彎頭

1個(gè)閘閥(全開）

總阻力的計(jì)算已知總阻力的計(jì)算

管口流入儲槽能量損失為

總阻力的計(jì)算管口流入儲槽總阻力的計(jì)算∴總阻力的計(jì)算∴化工流體的流動(dòng)

流體流動(dòng)阻力測定仿真實(shí)訓(xùn)圖1-45流體阻力系數(shù)測定化工流體的流動(dòng)流體流動(dòng)阻力測定仿真實(shí)訓(xùn)圖1-化工流體的流動(dòng)化工流體的流動(dòng)化工流體的流動(dòng)

（1）通過仿真實(shí)訓(xùn)的操作，測定光滑管、粗糙管和孔板的阻力大小變化，使學(xué)生在模擬的環(huán)境下，理解管道和管件的阻力大小變化的規(guī)律。（2）掌握阻力系數(shù)的測定方法和操作過程，能達(dá)到獨(dú)立操作，采集數(shù)據(jù)并能進(jìn)行分析，寫出實(shí)訓(xùn)報(bào)告?；ち黧w的流動(dòng)（1）通過仿真實(shí)訓(xùn)的操作，測定光滑管、化工流體的流動(dòng)

流體流動(dòng)阻力測定實(shí)訓(xùn)裝置圖1-46計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集型化工流體的流動(dòng)流體流動(dòng)阻力測定實(shí)訓(xùn)裝置圖1-46化工流體的流動(dòng)

（1）能全面了解流體在流動(dòng)過程中所涉及的流體阻力實(shí)驗(yàn)方法、流量計(jì)、倒U型壓差計(jì)及電容式差壓變送器的操作使用方法。（2）管阻力（光滑管、粗糙管）、局部阻力測定實(shí)驗(yàn)，湍流區(qū)λ與雷諾數(shù)Re的關(guān)系?；ち黧w的流動(dòng)（1）能全面了解流體在流動(dòng)過程中所涉及液體輸送工作過程圖1-47流量計(jì)的認(rèn)識和校核液體輸送工作過程圖1-47流量計(jì)的認(rèn)識和校核化工流體的流動(dòng)

（7）簡單管路的計(jì)算簡單管路：管徑相等或由不同管徑的管段串聯(lián)組成的管路；簡單管路的特點(diǎn)：是在穩(wěn)定流動(dòng)的情況下，通過各段的質(zhì)量流量不變，整個(gè)管路的阻力損失為各段損失之和。

復(fù)雜管路：指并聯(lián)管路，分支與匯合管路等?；ち黧w的流動(dòng)（7）簡單管路的計(jì)算簡單管路計(jì)算的思路

①已知管徑，管長，管件和閥門的設(shè)置及流體輸送量，求流體通過此管路系統(tǒng)的能量損失，以便于進(jìn)一步確定設(shè)備內(nèi)壓力、設(shè)備間的相對位置或輸送設(shè)備所加入的外功。

a由流量和管徑求出流速

b算出和，查出，由已知的，求出將代入柏努利方程，求得We。簡單管路計(jì)算的思路①已知管徑，管長，管件和閥門的設(shè)置簡單管路計(jì)算的思路②已知管材，管徑，管長，及局部阻力系數(shù)，供液體的地點(diǎn)，需求液體的位置和壓力及供液地點(diǎn)處的壓力情況，求流體的流速或流量。③已知管長、管件和閥門的設(shè)置、允許的能量損失及流量，求管徑。簡單管路計(jì)算的思路②已知管材，管徑，管長，及局部阻力液體輸送工作過程

一、流體輸送機(jī)械

分類：按工作原理可以分為離心式、往復(fù)式、旋轉(zhuǎn)式和流體作用式。通常輸送液體的機(jī)械稱為泵，輸送氣體的機(jī)械稱為風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)等。（一）離心泵

1、結(jié)構(gòu)和工作原理（1）結(jié)構(gòu)及主要部件結(jié)構(gòu)：見圖1-48，圖1-49液體輸送工作過程一、流體輸送機(jī)械液體輸送工作過程圖1-48離心泵工作原理示意圖液體輸送工作過程圖1-48離心泵工作原理示意圖液體輸送工作過程液體輸送工作過程液體輸送工作過程圖1-49單級單吸離心泵液體輸送工作過程圖1-49單級單吸離心泵液體輸送工作過程

主要部件：

①葉輪

作用：將電機(jī)的機(jī)械能直接傳送給液體，增加液體的靜壓能及動(dòng)能。分類：

圖1-50葉輪的類型液體輸送工作過程主要部件：圖1-50葉輪的液體輸送工作過程

圖1-51離心泵葉輪

按吸液方式：單吸式和雙吸式。

液體輸送工作過程圖1-51離心泵葉輪按吸液方式液體輸送工作過程②泵殼作用：泵殼是匯集由葉輪拋出的液體并使其發(fā)生機(jī)械能轉(zhuǎn)換的部件。圖1-52泵殼液體輸送工作過程②泵殼圖1-52泵殼液體輸送工作過程③軸封裝置作用：防止泵內(nèi)高壓液體的泄漏及空氣從外面漏入泵內(nèi)負(fù)壓空間。

圖1-53軸封的類型液體輸送工作過程③軸封裝置圖1-53軸封的類型液體輸送工作過程圖1-54軸封裝置液體輸送工作過程圖1-54軸封裝置液體輸送工作過程

軸封的分類圖1-55軸封的類型液體輸送工作過程軸封的分類圖1-55軸封的類液體輸送工作過程

（2）工作原理離心泵啟動(dòng)前，先將離心泵灌滿，啟動(dòng)離心泵后，泵軸帶動(dòng)葉輪一起作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在慣性離心力的作用下，液體自葉輪中心向外周作徑向運(yùn)動(dòng)。液體在流經(jīng)葉輪的運(yùn)動(dòng)過程獲得了能量，靜壓能增高，流速增大。當(dāng)液體離開葉輪進(jìn)入泵殼后，由于殼內(nèi)流道逐漸擴(kuò)大而減速，部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓能，最后沿切向流入排出管路。當(dāng)液體自葉輪中心甩向外周的同時(shí)，葉輪中心形成低壓區(qū)，在貯槽液面與葉輪中心總勢能差的作用下，致使液體被吸進(jìn)葉輪中心。依靠葉輪的不斷運(yùn)轉(zhuǎn)，液體便連續(xù)地被吸入和排出。液體輸送工作過程（2）工作原理液體輸送工作過程液體輸送工作過程液體輸送工作過程

2離心泵的性能參數(shù)和特性曲線

（1）離心泵的性能參數(shù)

①流量Q

泵在單位時(shí)間內(nèi)向管路系統(tǒng)輸送的流體量，m3/h或m3/s。

②揚(yáng)程H

泵向單位重量流體提供的有效能量，米液柱。

圖1-57離心泵揚(yáng)程的測定實(shí)驗(yàn)裝置圖（1-44）液體輸送工作過程2離心泵的性能參數(shù)和特性曲線圖1-液體輸送工作過程

升揚(yáng)高度：用泵將液體從低處送到高處的高度。

③軸功率N

泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)從電動(dòng)機(jī)所獲得的功率。

④效率η

泵的有效功率與軸功率之比。

一般離心泵的效率為0.6～0.85,大型泵可達(dá)0.9。

（1-46）（1-45）液體輸送工作過程升揚(yáng)高度：用泵將液體從低處送到高處的液體輸送工作過程

（2）離心泵的特性曲線

①Q(mào)-H曲線

Q↑→H↓。

②

N-Q曲線

Q↑→N↑,Q=0時(shí)N最小，故離心泵啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)關(guān)閉泵的出口閥門，使流量為零，使電機(jī)的啟動(dòng)功率最小，避免因啟動(dòng)功率國大而燒壞電機(jī)。

圖1-58S100-80-125型離心水泵的特性曲線液體輸送工作過程（2）離心泵的特性曲線圖1-58液體輸送工作過程離心泵特性曲線測定實(shí)訓(xùn)裝置（計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集型）圖1-59離心泵特性曲線測定液體輸送工作過程離心泵特性曲線測定實(shí)訓(xùn)裝置（計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集型液體輸送工作過程

③

曲線

開始時(shí)Q↑→η↑，η達(dá)到某一最高值后又隨Q的增加而減小。離心泵的設(shè)計(jì)點(diǎn)：一定轉(zhuǎn)速下的效率最高點(diǎn)。

(3)影響離心泵性能的因素

①密度的影響被輸送的液體的密度，對離心泵的揚(yáng)程、流量和效率均無影響，但泵的軸功率隨密度的增大而增大。故當(dāng)泵所輸送液體的密度與常溫清水的密度不同時(shí)，軸功率應(yīng)重新核算。液體輸送工作過程③曲線液體輸送工作過程②粘度的影響

μ↑→Q↓,H↓,η↓,N↑。泵的特性曲線發(fā)生改變。③轉(zhuǎn)速的影響比例定律

④葉輪直徑的影響切割定律

（1-48）（1-47）液體輸送工作過程②粘度的影響（1-48）（1-47液體輸送工作過程3、離心泵的氣蝕現(xiàn)象與安裝高度

(1)氣蝕現(xiàn)象

當(dāng)泵的安裝位置達(dá)到一定的高度，使泵吸入口的壓力等于或低于輸送液體的飽和蒸汽壓時(shí)，液體就會(huì)發(fā)生汽化現(xiàn)象。氣泡隨液體從低壓區(qū)進(jìn)入高壓區(qū)的過程中，因壓力升高氣泡迅速凝結(jié)，氣泡的消失形成真空，周圍液體以極高的速度向氣泡中心沖去，產(chǎn)生非常大的沖擊壓力，對葉輪和殼體造成撞擊和振動(dòng)，同時(shí)液體中的微溶氧對金屬有一定的化學(xué)腐蝕，日久致使葉輪變成海綿狀或大塊脫落，泵不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至吸不上液體。這種現(xiàn)象稱為泵的汽蝕現(xiàn)象。液體輸送工作過程3、離心泵的氣蝕現(xiàn)象與安裝高度液體輸送工作過程液體輸送工作過程液體輸送工作過程

表現(xiàn)：噪聲大、泵體振動(dòng)，流量、壓頭、效率都明顯下降。嚴(yán)重時(shí)，泵不能正常工作。防止措施：把離心泵安裝在恰當(dāng)?shù)母叨任恢蒙?，確保泵內(nèi)壓強(qiáng)最低點(diǎn)處的靜壓超過工作溫度下被輸送液體的飽和蒸汽壓。圖1-60汽蝕現(xiàn)象液體輸送工作過程表現(xiàn)：噪聲大、泵體振動(dòng)，流量、壓頭、效液體輸送工作過程

（2）吸上高度（安裝高度）：離心泵的吸入口與吸入儲槽液面之間的距離。若泵在液面之上，吸上高度為“+”，在液面之下，吸上高度為“-”。①允許氣蝕余量為防止汽蝕現(xiàn)象的發(fā)生，規(guī)定離心泵入口處液體的靜壓頭p1/(ρg)與動(dòng)壓頭u12/(2g)之和與操作溫度下液體的飽和蒸汽壓頭ps/（ρg）的最小差值，為離心泵的允許氣蝕余量，即：（1-49）液體輸送工作過程（2）吸上高度（安裝高度）：離心泵的吸液體輸送工作過程②允許吸上真空高度

——允許吸上真空高度（m液柱）；

——大氣壓強(qiáng)（Pa）；

——泵入口處允許的最低絕對壓強(qiáng)（Pa）。由實(shí)驗(yàn)測定，實(shí)驗(yàn)條件：10mH2O,20℃的清水。若輸送條件發(fā)生變化，需要校正。

ⅰ輸送與實(shí)驗(yàn)條件不同的清水

（1-50）（1-51）液體輸送工作過程②允許吸上真空高度（1-50液體輸送工作過程ⅱ若輸送與實(shí)驗(yàn)條件不同的其它液體③離心泵的允許安裝高度如圖，在吸入貯槽和吸入口之間列柏努利方程得;將式（1-49）代入上式得：圖1-61離心泵允許安裝高度示意圖（1-52）（1-53）（1-54）液體輸送工作過程ⅱ若輸送與實(shí)驗(yàn)條件不同的其它液體圖液體輸送工作過程

若貯槽是敞口的，將式（1-50）代入（1-53）得：式（1-54）及式（1-55）即為離心泵最大安裝高度的計(jì)算公式。注意：

為安全起見，實(shí)際安裝高度應(yīng)比允許安裝高度低05-1m。

（1-55）液體輸送工作過程若貯槽是敞口的，將式（1-50）代入液體輸送工作過程

4、離心泵流量的調(diào)節(jié)

（1）管路特性曲線管路特性曲線表示流體通過某一特定管路所需的壓頭與流量的關(guān)系。

①管路特性方程

如圖，列1-1與2-2截面的柏努利方程得:圖1-62液體輸送系統(tǒng)示意圖

（1-56）液體輸送工作過程4、離心泵流量的調(diào)節(jié)圖1-6液體輸送工作過程其中：對于特定的管路，為固定值，與管路中的流體流量無關(guān)，若管徑不變，則令則（1-57）————管路特性方程液體輸送工作過程其中：（1-57）————管路特性方程液體輸送工作過程

②管路特性曲線圖1-63管路特性曲線液體輸送工作過程②管路特性曲線圖1-63管液體輸送工作過程

(2)離心泵的工作點(diǎn)離心泵在工作時(shí)，其工作狀態(tài)應(yīng)為描繪在同一坐標(biāo)紙上的泵特性曲線與管路特性曲線的交點(diǎn)，該點(diǎn)稱為泵的工作點(diǎn)。

p圖1-64離心泵的工作點(diǎn)液體輸送工作過程(2)離心泵的工作點(diǎn)p圖1-64(3）流量的調(diào)節(jié)方法

①改變管路特性

改變離心泵出口管路上閥門的開度。思考：

閥門開大或關(guān)小時(shí)管路特性曲線怎樣變化？

特點(diǎn)：

快速方便，可以連續(xù)調(diào)節(jié)，應(yīng)用廣泛。但關(guān)小閥門時(shí)，流動(dòng)阻力增加，要多消耗一部分能量。液體輸送工作過程圖1-65改變閥門開度時(shí)流量變化示意圖(3）流量的調(diào)節(jié)方法特點(diǎn)：液體輸送工作過程圖1

②改變泵的特性

ⅰ改變?nèi)~輪的轉(zhuǎn)速

思考：葉輪轉(zhuǎn)速增加或減小時(shí)泵的特性曲線怎樣變化？

特點(diǎn)：

流量隨轉(zhuǎn)速下降而減小，動(dòng)力消耗也相應(yīng)降低，從動(dòng)力消耗來說是合理的。但需要變速裝置或價(jià)格昂貴的變速原動(dòng)機(jī)，且難以做到流量的連續(xù)調(diào)節(jié)。液體輸送工作過程

圖1-66改變?nèi)~輪轉(zhuǎn)速時(shí)流量變化示意圖②改變泵的特性特點(diǎn)：液體輸送工作過程圖1③改變?nèi)~輪的直徑

特點(diǎn)：

當(dāng)流量定期變動(dòng)時(shí)是可行的、經(jīng)濟(jì)的。但可調(diào)節(jié)的范圍小，且直徑減小不當(dāng)會(huì)降低泵的效率。液體輸送工作過程

圖1-67改變?nèi)~輪直徑時(shí)流量變化示意圖③改變?nèi)~輪的直徑特點(diǎn)：液體輸送工作過程液體輸送工作過程

5、離心泵的選擇

（1）離心泵的類型圖1-68離心泵的類型液體輸送工作過程5、離心泵的選擇圖1-68離液體輸送工作過程①清水泵

ⅰIS型單級單吸式

IS100-80-125其中IS—國際標(biāo)準(zhǔn)單級單吸清水離心泵

100—吸入管內(nèi)徑，mm;80—排出管內(nèi)徑，mm;125—葉輪直徑，mm。

ⅱS（Sh）型單級雙吸式

100S90A其中100—吸入管內(nèi)徑，mm;90—設(shè)計(jì)點(diǎn)揚(yáng)程，m;A—葉輪直徑經(jīng)過第一次切割。

液體輸送工作過程①清水泵液體輸送工作過程ⅲD型多級泵

D160-120×8其中D—節(jié)段式多級離心泵;160—泵設(shè)計(jì)點(diǎn)流量,m3/h;120—泵設(shè)計(jì)點(diǎn)單級揚(yáng)程,m;8—泵的級數(shù)。

②

F型耐腐蝕泵

150F-35其中150—吸入管內(nèi)徑，mm;F—單級單吸懸臂式耐腐蝕泵;35—泵設(shè)計(jì)點(diǎn)單級揚(yáng)程,m。

液體輸送工作過程ⅲD型多級泵液體輸送工作過程③油泵

80Y100×2其中80—吸入管內(nèi)徑，mm;Y—單吸式油泵;100—泵設(shè)計(jì)點(diǎn)單級揚(yáng)程,m;2—泵的級數(shù)。

④雜質(zhì)泵污水泵、渣漿泵、泥漿泵等。

⑤屏蔽泵輸送易燃易爆、劇毒或貴重等嚴(yán)禁泄露的流體。

液體輸送工作過程③油泵液體輸送工作過程

（2）離心泵的選用原則

①根據(jù)輸送介質(zhì)和操作條件，確定泵的類型。

②選擇泵的型號根據(jù)工作條件和輸送系統(tǒng)管路的情況，計(jì)算流量和揚(yáng)程，從泵樣本或產(chǎn)品目錄中選出合適的型號。

③校核泵的軸功率當(dāng)輸送的液體密度大于清水時(shí)，需要對泵的軸功率進(jìn)行校核。液體輸送工作過程（2）離心泵的選用原則液體輸送工作過程②離心泵的啟動(dòng)圖1-69離心泵的啟動(dòng)液體輸送工作過程②離心泵的啟動(dòng)圖1-69離心泵的啟動(dòng)液體輸送工作過程

（1）能全面了解流體流動(dòng)過程中涉及的流量計(jì)、離心泵性能及管路性能概念和實(shí)驗(yàn)方法。（2）學(xué)生能充分了解離心泵的結(jié)構(gòu)與特性、學(xué)會(huì)離心泵操作，測定恒定轉(zhuǎn)速條件下泵有效揚(yáng)程（H）、軸功率（N）、及電動(dòng)調(diào)解閥自動(dòng)調(diào)節(jié)。（3）能使學(xué)生提高對離心泵的認(rèn)識和完成開停泵的操作。（4）能分析離心泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不上料的原因，并提出解決的辦法。液體輸送工作過程（1）能全面了解流體流動(dòng)過程中涉及的流量計(jì)液體輸送工作過程

離心泵仿真操作圖1-70離心泵現(xiàn)場圖液體輸送工作過程離心泵仿真操作圖1-70離心泵現(xiàn)場液體輸送工作過程圖1-71離心泵DCS圖液體輸送工作過程圖1-71離心泵DCS圖液體輸送工作過程

（1）理解離心泵的工作原理，工藝流程。（2）掌握該系統(tǒng)的工藝參數(shù)調(diào)節(jié)方法及控制。（3）能熟練操作冷態(tài)開車及正常停車，會(huì)對正常工況進(jìn)行維護(hù)，對操作過程中出現(xiàn)的典型事故會(huì)正確分析并排除。液體輸送工作過程（1）理解離心泵的工作原理，工藝（二）液體輸送機(jī)械能力拓展—往復(fù)泵

1、往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)和工作原理

（1）結(jié)構(gòu)

往復(fù)泵是典型的容積式泵，靠泵內(nèi)工作容積的變化產(chǎn)生吸排液，主要由泵缸、活塞、吸入閥和排出閥所構(gòu)成。圖1-72往復(fù)泵裝置簡圖（二）液體輸送機(jī)械能力拓展—往復(fù)泵1、往復(fù)泵的（2）工作原理往復(fù)泵是借助往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞將機(jī)械能以靜壓能的形式直接傳給液體。當(dāng)活塞向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，泵缸內(nèi)工作容積增大而形成低壓，排出閥受壓而自動(dòng)關(guān)閉，吸入閥開啟，液體進(jìn)入泵缸內(nèi)，當(dāng)活塞移至右端點(diǎn)，吸液過程結(jié)束；當(dāng)活塞向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，工作容積減小，活塞的擠壓使液體壓力升高，吸入閥受壓關(guān)閉，液體不斷沖開排出閥向外排液?；钊粩嗟赝鶑?fù)運(yùn)動(dòng)，液體交替地吸入和排出。液體輸送機(jī)械——往復(fù)泵（2）工作原理液體輸送機(jī)械——往復(fù)泵液體輸送機(jī)械——往復(fù)泵液體輸送機(jī)械——往復(fù)泵

（3）分類①單動(dòng)泵

活塞往復(fù)一次，吸排液體一次；僅活塞的一端腔室工作，吸排閥各一個(gè)。②雙動(dòng)泵

活塞往復(fù)一次，吸排液體兩次；活塞的兩端腔室均工作，吸排閥各兩個(gè)。③三聯(lián)泵

活塞往復(fù)一次，吸排液體三次；活塞的兩端腔室均工作，吸排閥各兩個(gè)。液體輸送機(jī)械——往復(fù)泵（3）分類液體輸送機(jī)械——往復(fù)泵液體輸送機(jī)械——往復(fù)泵液體輸送機(jī)械——往復(fù)泵液體輸送機(jī)械——往復(fù)泵圖1-73往復(fù)泵工作示意圖液體輸送機(jī)械——往復(fù)泵圖1-73往復(fù)泵工作示意圖

2、往復(fù)泵流量的調(diào)節(jié)方法往復(fù)泵屬于正位移泵，它的流量與管路特性無關(guān)。圖1-74往復(fù)泵的工作特性曲線與工作點(diǎn)液體輸送機(jī)械——往復(fù)泵2、往復(fù)泵流量的調(diào)節(jié)方法圖1-74往復(fù)泵的工液體輸送機(jī)械——往復(fù)泵

流量調(diào)節(jié)方法：①旁路流程調(diào)節(jié)圖1-75旁路調(diào)節(jié)流量示意圖液體輸送機(jī)械——往復(fù)泵流量調(diào)節(jié)方法：圖1液體輸送機(jī)械——往復(fù)泵

（2）改變活塞行程或改變驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速

帶有變速裝置的電動(dòng)往復(fù)泵采用改變原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量是一種較經(jīng)濟(jì)且常用的方法。液體輸送機(jī)械——往復(fù)泵（2）改變活塞行程或改變驅(qū)動(dòng)液體輸送機(jī)械——往復(fù)泵3、往復(fù)泵使用液體輸送機(jī)械——往復(fù)泵3、往復(fù)泵使用生產(chǎn)現(xiàn)場學(xué)習(xí)走進(jìn)生產(chǎn)現(xiàn)場，觀察化工實(shí)際生產(chǎn)管路、設(shè)備、儀表等運(yùn)行的狀況，實(shí)現(xiàn)知識的遷移和消化吸收。能從根本上了解化工生產(chǎn)和自己所學(xué)的知識與技能之間的關(guān)系，提高學(xué)習(xí)效果。生產(chǎn)現(xiàn)場學(xué)習(xí)走進(jìn)生產(chǎn)現(xiàn)場，觀察化工實(shí)際生產(chǎn)管路、設(shè)備、一次鹽水的生產(chǎn)過程

生產(chǎn)原料—原鹽工業(yè)生產(chǎn)中使用的原料食鹽稱之為原鹽。工業(yè)原鹽溶為鹽水后，其中所含的雜質(zhì)Ca2+、Mg2+、SO42-和機(jī)械不溶雜質(zhì)對電解是十分有害的。因此，原鹽溶化后的食鹽水必須經(jīng)過精制后才能進(jìn)入電解槽。圖1-76原鹽倉庫一次鹽水的生產(chǎn)過程生產(chǎn)原料—原鹽圖1-76原鹽

(1)不溶性的機(jī)械雜質(zhì)會(huì)堵塞電解槽上的微孔，降低離子交換膜的滲透性，惡化電解槽的運(yùn)行。

(2)在電解過程中Ca2+、Mg2+將在陰極側(cè)與電解產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，生成難溶的氫氧化鈣和氫氧化鎂沉淀，不僅消耗了NaOH，而且也會(huì)堵塞電解槽堿性一側(cè)離子膜的孔隙，降低離子膜的滲透性，造成電解液濃度升高，電流效率下降和槽電壓升高等現(xiàn)象，從而破壞了電解槽的正常運(yùn)行，縮短離子膜的使用壽命。

(3)鹽水中SO42-過高時(shí)，會(huì)促使OH-在陰極放電而產(chǎn)生氧氣，降低電流效率，加劇電極的腐蝕，縮短電極的使用壽命。1、各種雜質(zhì)存在對電解的影響一次鹽水的生產(chǎn)過程(1)不溶性的機(jī)械雜質(zhì)會(huì)堵塞電解槽上的微孔，降低離

(4)鹽水中含有Fe3+時(shí)，除在電解過程中可以與OH-形成Fe(OH)3沉淀，沉積于二次鹽水精制過程中的鰲合樹脂塔，堵塞樹脂床層與樹脂上的微孔外，還能堵塞電解槽內(nèi)的離子交換膜，增加膜電壓降，降低電解電流效率，同