化工基础知识讲解

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1、化工基础知识培训化工基础知识培训 丁家万丁家万 化三车间化三车间 第一章 流体流动 一、概述 1、流体：气体和液体统称为流体。 在化工生产中所处理的物料有很多是流体。根据生产要求，往 往需要将这些流体按照生产程序从一个设备输送到另一个设备。化 工厂中，管路纵横排列，与各种类型的设备连接，完成着流体输送 的任务。除了流体输送外，化工生产中的传热、传质过程以及化学 反应大都是在流体流动下进行的。流体流动状态对这些单元操作有 着很大影响。 在研究流体流动时，常将流体视为由无数流体微团组成的连续 介质。所谓流体微团或流体质点是指这样的小块流体：它的大小与 容器或管道相比是微不足道的。 第一章 流体流动

2、 二、物体中常应用的单位 1、密度：单位体积流体的质量，称为流体的密度，其表达式为 = m/ V 式中 流体的密度，kg/m3； m 流体的质量，kg； V 流体的体积，m3。 液体的密度随压力的变化甚小（极高压力下除外），可忽略不 计，故常称液体为不可压缩的流体，但其随温度稍有改变。气体的 密度随压力和温度的变化较大。 2、比容：单位质量流体的体积，称为流体的比容，用符号v表示， 单位为m3/kg，亦即流体的比容是密度的倒数。 第一章 流体流动 3、压 力：流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体的压强，简 称压强。习惯上称为压力。 在法定单位制中，压力的单位是N/m2，称为帕斯卡，以Pa表示

3、。 但长期以来采用的单位为atm（标准大气压）。它们之间的换算关系 为： 1标准大气压(atm)=101300Pa=760mmHg=101.3X103KPa 1MPa=1000KPa 0.1MPa=1公斤 1巴(bar)=100,000帕(Pa)=10牛顿/平方厘米=0.1MPa 1psi=0.006895MPa=6.895KPa 第一章 流体流动 4、基准：压力可以有不同的计量基准 （1）绝对压力和表压：绝对压力以零压力（绝对真空）为基准，表压 则以当地大气压为基准。 （2）真空度：真空度也以当地大气压为基准，但真空度与表压的计算 方向相反，即低于大气压的数值称为真空度。 真空度与绝对压力的

4、关系，可用下式表示 表压绝对压力大气压力 当被测流体的绝对压力小于大气压时，其低于大气压的数值称为真 空度（vacuum），即 真空度大气压力绝对压力 第一章 流体流动 注意，此处的大气压力均应指当地大气压。如不加说明时均 可按准大气压计算。 绝对压力、表压和真空度的关系，如图所示。 第一章 流体流动 1：流量与流速 （一）流量 （1） 体积流量：单位时间内流体流经管道任一截面的体积，称 为体积流量，以V表示，其单位为m3/s。 （2） 质量流量： 单位时间内流体流经管道任一截面的质量， 称为质量流量以G表示，其单位为kg/s。体积流量与质量流量之 间的关系为 （二）流速 （1）平均流速：流速

5、是指单位时间内液体质点在流动方向上所 流经的距离。 第一章 流体流动 流体在管道内流动时，由于流体具有粘性，管道横截面上流 体质点速度是沿半径变化的。管道中心流速最大，愈靠管壁速度 愈小，在紧靠管壁处，由于液体质点粘附在管壁上，其速度等于 零。但工程上，一般系以管道截面积除以体积流量所得的值，来 表示流体在管道中的速度。此种速度称为平均速度，简称流速， 以u表示，单位为m/s。 流量与流速关系为 uV/A G=V=Au 式中 A管道的截面积，m2。 第一章 流体流动 （2）质量流速：单位时间内流体流经管道单位截面的质量称为 质量流速，以表示，单位为kg/m2s。它与流速及流量的关系 为 G/A

6、=Au/A=u 由于气体的体积与温度、压力有关，显然，当温度、压力发 生变化时，气体的体积流量与其相应的流速也将之改变，但其质 量流量不变。此时，采用质量流速比较方便。 第二章 管、管件及阀门 （一）管、管件及阀门 管路系统是由管、管件、阀门以及输送机械等组成的。当流 体流经管和管件、阀门时，为克服流动阻力而消耗能量。1 管 管子的种类很多，目前已在化工厂中广泛应用的有铸铁管、 钢管、特殊钢管、有色金属、塑料管及橡胶管等。钢管又有有缝 与无缝之分； 2. 管件 管件(pipe fitting)为管与管的连接部件，它主要是用来改 变管道方向、连接支管、改变管径及堵塞管道等。图1-22所示为 管道

7、中常用的几种管件。 2. 管件 管件(pipe fitting)为管与管的连接部件，它主要是用来改变管 道方向、连接支管、改变管径及堵塞管道等。图1-22所示为管道 中常用的几种管件。 3. 阀门 阀门装于管道中用以调节流量。其作用有： 接通和截断介质； 防止介质倒流； 调节介质压力、流量； 分离、混合或分配介质； 防止介质压力超过规定数值，保证管道或设备安全运行。 第二章 管、管件及阀门 按用途和作用分类： 截断类：主要用于截断或接通介质流。如闸阀、截止阀、球阀、碟 阀、旋塞阀、隔膜阀 止回类：用于阻止介质倒流。包括各种结构的止回阀。 调节类：调节介质的压力和流量如减压阀、调压阀、节流阀 安

8、全类：在介质压力超过规定值时，用来排放多余的介质，保证管 路系统及设备安全。 分配类：改变介质流向、分配介质，如三通旋塞、分配阀、滑阀等 特殊用途：如疏水阀、放空阀、排污阀等 第二章 管、管件及阀门 第二章 管、管件及阀门 按与管道连接方式分可分为： 法兰连接阀门：阀体带有法兰，与管道采用法兰连接的阀门。 螺纹连接阀门：阀体带有螺纹，与管道采用螺纹连接的阀门。 焊接连接阀门：阀体带有焊口，与管道采用焊接连接的阀门。 夹箍连接阀门：阀体上带夹口，与管道采用夹箍连接的阀门。 卡套连接阀门：采用卡套与管道连接的阀门。 第二章 管、管件及阀门 通用分类法 这种分类方法既按原理、作用又按结构划分 ，是目

9、前国际、国内最常用的分类方法。一 般分： 闸阀、截止阀、节流阀、仪表阀、柱塞阀、 隔膜阀、旋塞阀、球阀、蝶阀、止回阀、减 压阀、安全阀、疏水阀、调节阀、底阀、过 滤器、排污阀等。 球阀 旋塞阀 截止阀 闸阀 蝶阀 常见阀门结构及应用 第二章 管、管件及阀门 （一）闸阀 闸阀是指启闭体(阀板)由阀杆 带动阀座密封面作升降运动的阀门 ，可接通或截断流体的通道。当阀 门部分开启时，在闸板背面产生涡 流，易引起闸板的侵蚀和震动，也 易损坏阀座密封面，修理困难。闸 阀通常适用于不需要经常启闭，而 且保持闸板全开或全闭的工况。不 适用于作为调节或节流使用。 第二章 管、管件及阀门 闸阀的结构 1. 手轮

10、2. 阀杆螺母 3. 填料压盖 4. 填料 5. 阀盖 6. 双头螺栓 7. 螺母 8. 垫片 9. 阀杆 10.闸板 11.阀体 第二章 管、管件及阀门 闸阀的特点 闸阀在管路中主要作切断用，一般口径DN50mm的切断装置多选用它，有时口径 很小的切断装置也选用闸阀。 闸阀有以下优点： 流体阻力小。 开闭所需外力较小。 介质的流向不受限制。 全开时，密封面受工作介质的冲蚀比截止阀小。 体形比较简单，铸造工艺性较好。 闸阀也有不足之处： 外形尺寸和开启高度都较大。安装所需空间较大。 开闭过程中，密封面间有相对摩擦，容易引起擦伤现象。 闸阀一般都有两个密封面，给加工、研磨和维修增加一些困难。 第

11、二章 管、管件及阀门 （二）截止阀、节流阀 截止阀和节流阀都是向下闭合式阀门 ，启闭件（阀瓣）由阀杆带动，沿阀座轴 线作升降运动来启闭阀门。 截止阀与节流阀的结构基本相同，只 是阀瓣的形状不同：截止阀的阀瓣为盘形 ，节流阀的阀瓣多为圆锥流线型，特别适 用于节流，可以改变通道的截面积，用以 调节介质的流量与压力。 第二章 管、管件及阀门 1、手轮 2、阀杆螺母 3、阀杆 4、填料压盖 5、T形螺栓 6、填料 7、阀盖 8、垫片 9、阀瓣 10、阀体 截止阀和节流阀的结构 第二章 管、管件及阀门 截止阀在管路中主要作切断用。 节流阀在管路中主要作节流使用。 截止阀有以下优点： 1 在开闭过程中密封

12、面的摩擦力比闸阀小，耐磨。 2 开启高度小。 3 通常只有一个密封面，制造工艺好，便于维修。 截止阀使用较为普遍，但由于开闭力矩较大，结构长度较长，一般公称通径都限制 在DN200mm以下。截止阀的流体阻力损失较大。因而限制了截止阀更广泛的使用 。 截止阀节流阀的特点 第二章 管、管件及阀门 （三）球阀 球阀是由旋塞阀演变而来。 它具有相同的启闭动作，不同 的是阀芯旋转体不是塞子而是 球体。当球旋转90度时，在进 、出口处应全部呈现球面，从 而截断流动。 第二章 管、管件及阀门 球阀的结构 对开式固定球阀（大口径） 1. 阀杆 2. 上轴承 3. 球体 4. 下轴承 浮动式球阀 第二章 管、管

13、件及阀门 球阀的特点 球阀在管路中主要用来做切断、分配和改变介质的流动方向。它具有以下优点 1 结构简单、体积小、重量轻，维修方便。 2. 流体阻力小，紧密可靠，密封性能好。 3 操作方便，开闭迅速，便于远距离的控制。 4 球体和阀座的密封面与介质隔离，不易引起阀门密封面的侵蚀。 5 适用范围广，通径从小到几毫米，大到几米，从高真空至高压力都可应用。 第二章 管、管件及阀门 (四)、蝶阀 蝶阀是由阀体、圆盘、阀杆、和 手柄组成。它是采用圆盘式启闭件， 圆盘式阀瓣固定于阀杆上，阀杆转动 90即可完成启闭作用。同时在阀瓣开 启角度为2075时，流量与开启角 度成线性关系，有节流的特性。 第二章 管

14、、管件及阀门 手轮 传动机 构 阀杆 蝶板 阀体 蝶阀的结构 第二章 管、管件及阀门 蝶阀广泛用于2.0MPa以下的压力和温度 不高于200的各种介质。 阀杆只做旋转运动 ，蝶板和阀杆没有自锁 能力。要在阀杆上附加 有自锁能力的的减速器 ，使蝶杆能停在任意位 置。 蝶阀操作特性 第二章 管、管件及阀门 (五) 、 止回阀 止回阀是指依靠介质本身流 动而自动开、闭阀瓣，用来 防止介质倒流的阀门。 第二章 管、管件及阀门 止回阀的结构 1. 阀盖 2. 摇杆 3. 螺钉 4. 阀瓣 5. 阀体 第二章 管、管件及阀门 止回阀的特点 升降式止回阀的阀体形状与截止阀一样（ 可与截止阀通用），因此它的流

15、体阻力系数 较大。 旋启式止回阀，阀瓣围绕阀座外的销轴旋 转，应用较为普遍。 碟式止回阀阀瓣围绕阀座内的销轴旋转。 其结构简单，只能安装在水平管道上，密封 性较差。 第二章 管、管件及阀门 （六）安全阀 安全阀是自动阀门，它不 借助任何外力，利用介质本身 的压力来排出一定量的流体， 以防止系统内压力超过预定的 安全值。当压力恢复到安全值 后，阀门再自行关闭以阻止介 质继续流出。 第二章 管、管件及阀门 （七）、调节阀 又名控制阀，在工业自动化过程 控制领域中，通过接受调节控制单元 输出的控制信号，借助动力操作去改 变介质流量、压力、温度、液位等工 艺参数的最终控制元件。一般由执行 机构和阀门组

16、成。 第二章 管、管件及阀门 调节阀按所用能源可分为气动, 电动和液动三类 按能源分 气动: 压缩空气作为能源, 结构简单, 输出推力较大, 维 修方便, 价格低廉, 防火防爆 电动: 能源取用方便, 信号传递迅速, 但结构复杂, 防爆 性能差 液动: 液动控制阀推力最大, 但较笨重, 现已很少使用 第二章 管、管件及阀门 阀门定 位器 气动薄膜调节阀 执行机 构 阀体 电动调节阀 “气开”与“气关”的选择原则 基本原则: 根据安全生产的要求选择控制阀的气开气关。 若无气源时, 希望阀全关, 则应选择气开阀，称为FC阀 阀位给0%，阀门开度0%，阀位给100%，阀门开度100% 若无气源时,希望阀全开,则应选择气关阀，称为FO阀 阀位给0%，阀门开度100%，阀位给100%，阀门开度0% 实际应用：当气源中断或电源中断时， 进入装置的原料、热源应切断: 进料阀选气开 切断装置向外输出产品: 出料阀选