第一章流体输送技术

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1、第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作知识目标知识目标 了解化工管路的组成及管路布置原则；了解化工管路的组成及管路布置原则； 理解稳定流动的基本概念、流动阻力产生的原因；理解稳定流动的基本概念、流动阻力产生的原因； 掌握连续性方程式、伯努利方程式和流体流动阻力的计算。掌握连续性方程式、伯努利方程式和流体流动阻力的计算。 了解流体输送机械的结构、原理及应用；了解流体输送机械的结构、原理及应用；第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作 能拆装化工管路；能拆装化工管路； 能正确选择流体输送机械和管子的直径；能正确选择流体输送机

2、械和管子的直径； 能力目标能力目标 会会流体输送机械的操作和简单故障的分析、排除。流体输送机械的操作和简单故障的分析、排除。 第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 第三节第三节 管子的选用与管路安装管子的选用与管路安装 第一节第一节第一节第一节 流体输送管路流体输送管路流体输送管路流体输送管路 第二节第二节 流体流动的基础知识流体流动的基础知识 第四节第四节 液体输送机械液体输送机械第五节第五节 气体输送机械气体输送机械第一节第一节 流体输送管路流体输送管路 第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送

3、技术 化工单元操作化工单元操作类类 型型结结 构构简单管路单一管路直径不变、无分支的管路串联管路虽无分支但管径多变的管路复杂管路分支管路流体由总管分流到几个分支，各分支出口不同并联管路并联管路中，分支最终又汇合到总管管路的分类管路的分类 第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作 简单管路简单管路各种管路示意图各种管路示意图 复杂管路复杂管路第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作 管路由管路由管子管子、管件管件和和阀门阀门等按一定的排列方式构成，等按一定的排列方式构成，也包括一些附属于管路的管架、管卡、管撑等辅件。也包括一

4、些附属于管路的管架、管卡、管撑等辅件。 管路的基本构成管路的基本构成 第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作种类及名称种类及名称金属管金属管钢管钢管有缝钢管有缝钢管无缝钢管无缝钢管铸铁管铸铁管有色金属管有色金属管铜管与黄铜管铜管与黄铜管铅管铅管铝管铝管非金属管非金属管陶瓷管、水泥管、玻璃管、塑料管、橡胶管等陶瓷管、水泥管、玻璃管、塑料管、橡胶管等化工管材化工管材 第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作管件管件 管件是用来管件是用来连接连接管子以达到延长管路、改变管路方向管子以达到延长管路、改变管路方向或直径、分支、合流

5、或封闭管路的附件的总称。或直径、分支、合流或封闭管路的附件的总称。第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作 用以用以改变流向改变流向：9090弯头、弯头、4545弯头、弯头、180180回弯头等；回弯头等； 用以用以堵截管路堵截管路：管帽、丝堵：管帽、丝堵( (堵头堵头) )、盲板等；、盲板等； 用以用以连接支管连接支管：三通、四通等；：三通、四通等； 用以用以改变管径改变管径：异径管、内外螺纹接头：异径管、内外螺纹接头( (补芯补芯) )等；等； 用以用以延长管路延长管路：管箍：管箍( (束节束节) )、螺纹短节、活接头、法兰等。、螺纹短节、活接头、法兰等

6、。管件分类管件分类 第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作180回弯管 三通 四通 异径管 90弯头 法兰 卡箍活接头 管帽 45弯头管件示例管件示例 第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作 阀门是用来阀门是用来启闭启闭和和调节流量调节流量及及控制安全控制安全的部件。通过的部件。通过阀门可以调节流量、系统压力、及流动方向。阀门可以调节流量、系统压力、及流动方向。 阀门阀门 第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作 闸阀 截止阀 止回阀 球阀旋塞阀 全启式安全阀阀门示例阀门示例 第一章

7、第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作第三节第三节 管子的选用与管路安装管子的选用与管路安装 第一节第一节 流体输送管路流体输送管路 第二节第二节第二节第二节 流体流动的基础知识流体流动的基础知识流体流动的基础知识流体流动的基础知识 第四节第四节 液体输送机械液体输送机械第五节第五节 气体输送机械气体输送机械第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作流动系统中各物理量的大小仅随位置变化、不随时间变化流动系统中各物理量的大小仅随位置变化、不随时间变化稳定流动系统稳定流动系统 正常

8、工业生产中，连续操作过程中的流体流动多属于稳定流动正常工业生产中，连续操作过程中的流体流动多属于稳定流动本章所讨论的流体流动为稳定流动过程本章所讨论的流体流动为稳定流动过程 稳定流动系统：稳定流动系统：连续操作的开车、停车过程及间歇操作过程属于不稳定流动连续操作的开车、停车过程及间歇操作过程属于不稳定流动第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作 稳定流动系统，流体充满管道，连续不断地从截面1流入，从截面2流出，以单位时间为衡算基准，依质量守恒定律，进入截面1的流体质量流量与流出截面2的流体质量流量应相等，即连续性方程连续性方程 其中 为流体的质量流量，指单位

9、时间内流经管道有效截面积的流体质量，单位 第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作令 为流体在管道任一截面的平均流速，单位 ； 为管道的有效截面积，单位 ； 为流体密度，单位 。连续性方程连续性方程 若将上式推广到管路上任何一个截面，即有 故因为 稳定流动系统中，流体流经管道各截面的质量流量恒为常量稳定流动系统中，流体流经管道各截面的质量流量恒为常量第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作连续性方程连续性方程 若流体为不可压缩流体，即 常数，则有式中 为流体的体积流量，指单位时间内流经管道有效截面积的流体体积，单位 。 说

10、明不可压缩流体不仅流经各截面的质量流量相等，而且体积流说明不可压缩流体不仅流经各截面的质量流量相等，而且体积流量也相等。且管道截面积与流体流速成反比。量也相等。且管道截面积与流体流速成反比。第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作连续性方程连续性方程 若不可压缩流体在圆管内流动，因若不可压缩流体在圆管内流动，因 ，故，故式（式（1 1）至式（）至式（5 5）称为流体在管道中作稳定流动的连续性方程）称为流体在管道中作稳定流动的连续性方程 连续性方程反映了稳定流动系统中，流量一定时管路各截面连续性方程反映了稳定流动系统中，流量一定时管路各截面上流速的变化规律。上

11、流速的变化规律。 说明不可压缩流体在管道内的流速与管道内径的平方成反比说明不可压缩流体在管道内的流速与管道内径的平方成反比第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作伯努利方程伯努利方程预备知识预备知识 （一）流动系统的能量（一）流动系统的能量位能：流体因处于重力场中而具有的能量。单位质量流体的位能为 动能：流体因具有一定流动速度而具有的能量。单位质量流体的动能为静压能：流体具有一定的压力而具有的能量。单位质量流体的静压能为 位能是相对值，计算时位能是相对值，计算时需规定基准水平面需规定基准水平面第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化

12、工单元操作（二）压力的表示方法（二）压力的表示方法伯努利方程伯努利方程预备知识预备知识 不同的基准流体压力的大小不同绝对压力：以绝对真空为基准测得的压力，是流体的真实压力。表压力或真空度：以大气压力为基准测得的压力。当被测流体的绝对压力大于外界大气压力时，高出的数值称为表压力当被测流体的绝对压力小于外界大气压力时，低于的数值称为真空度第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作 显然，设备内流体的真空度愈高，它的绝对压力就愈低；表压力愈高，它的绝对压力就愈高。绝对压力、表压力、真空度以及大气压之间的关系用公式表示为：图示为：伯努利方程伯努利方程预备知识预备知识

13、第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作注意！注意！ 伯努利方程伯努利方程预备知识预备知识 压力以表压或真空度表示时应用括号注明，否则视为绝对压力压力计算时基准要一致大气压力的数值随大气温度、湿度和所在地海拔的变化而变化第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作（三）系统与外界交换的能量（三）系统与外界交换的能量 伯努利方程伯努利方程预备知识预备知识 外加功外加功外加功外加功：单位质量流体从输送机械中所获得的能量。损失能量损失能量损失能量损失能量：单位质量流体流动时为克服阻力而损失的能量。 用 表示，其单位为J/kg。用 表

14、示，其单位为J/kg。外加功是选择流体输送设备的重要数据，外加功是选择流体输送设备的重要数据，可用来确定输送设备的有效功率可用来确定输送设备的有效功率 第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作1.1.实际流体的伯努利方程实际流体的伯努利方程 伯努利方程伯努利方程衡算范围：1-1面、2-2面与壁面所围成的封闭区域不可压缩流体衡算基准：1kg质量的流体， 0-0面为基准面两截面距基准水平面的垂直距离分别为 ， 两截面处的流速分别为 ，两截面处的压力 分别为 ， 流体在两截面处的密度为 ， 单位质量流体所获得的外加功为 ，从截面 1-1流到截面2-2的全部能量损失

15、为 。第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作 由稳定流动系统的能量守恒知，输入系统的能量应等于输出系统的能量，即有实际流体的伯努利方程实际流体的伯努利方程 实际流体的伯努利方程反映了流体流动过程中各种能量的转化实际流体的伯努利方程反映了流体流动过程中各种能量的转化和守恒规律。和守恒规律。 其中 分别为流体在截面上的位能、动能、静压能第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作应用伯努利方程必须确定衡算范围截面选取原则：垂直；沿流动方向上游为1截面，下游为2截面。基准面选取原则：水平、可任选。实际流体的伯努利方程实际流体的伯努

16、利方程 是指在某截面上1kg流体本身所具有的能量， 是指流体在两截面之间所获得和所消耗的能量。第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作伯努利方程的讨论伯努利方程的讨论（1 1）理想流体的伯努利方程）理想流体的伯努利方程当流动系统中无外加功时（即 时），有理想流体稳定流动时，总机械能为一常数理想流体在流动系统各截面上所具有的总机械能相等无粘性、无压缩性，流动时无阻力，无粘性、无压缩性，流动时无阻力， 第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作（2 2）可压缩流体）可压缩流体伯努利方程的讨论伯努利方程的讨论 对于可压缩流体，若流

17、动系统两截面间的绝对压力变化较小（常规定为 ），则仍可用伯式进行计算，但流体密度 应以两截面间流体的平均密度 来代替。第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作（3 3）以单位重量（）以单位重量（1N1N）流体为计算基准的伯努利方程）流体为计算基准的伯努利方程将以1kg流体为基准的伯式中的各项除以g，则可得伯努利方程的讨论伯努利方程的讨论第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作令 ，则 分别称为位压头、动压头、静压头与压头损失，而 则被称为输送设备对流体所提供的有效压头。伯努利方程的讨论伯努利方程的讨论第一章第一章 流体流动

18、及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作 伯努利方程的讨论伯努利方程的讨论稳定、连续、不可压缩系统。两截面间流量不变，满足连续性方程。确定高位槽供液系统的槽面高度确定输送设备的有效功率确定送液气体的压力流量测量（4 4）伯式适用条件）伯式适用条件（5 5）伯努利方程的应用）伯努利方程的应用第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作（6 6）运用伯式解题要点）运用伯式解题要点伯努利方程的讨论伯努利方程的讨论作图与确定衡算范围作图与确定衡算范围画出流动系统示意图并指明流体流动方向，以明确衡算范围截面的选取截面的选取与流向垂直；定出上、下游截面；两截面

19、间的流体必须连续，所求未知量应在截面上或截面之间反映出来;求有效功率，截面应选在泵的两侧。第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作运用伯式解题要点运用伯式解题要点基准水平面的选取基准水平面的选取可任意选取，但必须与地面平行。通常取所选两截面中的任一个单位必须统一单位必须统一表示方法也应一致，或为绝对压力，或为表压力第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作 伯努利方程的讨论伯努利方程的讨论（7 7）解题步骤）解题步骤作图与选截面；选取基准水平面；列方程，寻找已知条件，求解。第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术

20、化工单元操作化工单元操作例例：如如本本题题附附图图所所示示，密密度度为为850kg/m3的的料料液液从从高高位位槽槽送送入入塔塔中中，高高位位槽槽中中的的液液面面维维持持恒恒定定，塔塔内内表表压压强强为为9.81103Pa，进料量为进料量为5m3/h，连接连接管直径为管直径为382.5mm，料液在连接料液在连接管内流动时的能量损失为管内流动时的能量损失为30J/kg(不包不包括出口的能量损失括出口的能量损失)，试求，试求高位槽内高位槽内液面应为比塔内的进料口高出多少？液面应为比塔内的进料口高出多少？第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作分析：分析： 解：解

21、： 取取高高位位槽槽液液面面为为截截面面1-1，连连接接管管出出口口内内侧侧为为截截面面2-2,并并以以截截面面2-2的的中中心心线线为为基基准准水水平平面面，在在两两截截面面间间列列柏柏努努利方程式：利方程式：高位槽、管道出口两截面高位槽、管道出口两截面u、p已知已知求求Z柏努利方程柏努利方程第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作式中：式中： Z2=0 ；Z1=? P1=0(表压表压) ； P2=9.81103Pa(表压）表压）由连续性方程由连续性方程 A1A2, We=0 ，u1u2,可忽略，可忽略，u10。将上列数值代入柏努利方程式，并整理得：将上列

22、数值代入柏努利方程式，并整理得：第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作例：如图所示，用泵将贮槽中密度为1200kg/m3的溶液输送到蒸发器内，贮槽内液面维持恒定，液面上方压力为大气压。蒸发器上部的蒸发室内操作压力为200mmHg（真空度）。蒸发器进料口高于贮槽内的液面15m，输送管道的直径为68mm4mm，送液量为20kg/h，溶液流经全部管路的能力损失为120J/kg。求泵的有效功率。伯努利方程的应用伯努利方程的应用第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作解：取贮槽液面为截面1-1,管路出口为截面2-2,并以1-1为基

23、准面。在两截面间列伯努利方程：第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作式中Z1=0；Z2=15m；p1=0（表压）；p2=0.21.361049.81=26683pa（真空度）=-26683pa（表压）；d=68-24=60mm=0.06m，u10；qv=201200=24000kg/h=6.67kg/s,代入方程得We=247J/kg；则泵的有效功率为N有=qvWe=6.67247=1648w=1.65kw第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作雷诺实验雷诺实验第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元

24、操作化工单元操作雷诺实验现象雷诺实验现象雷诺实验现象雷诺实验现象雷诺实验现象雷诺实验现象第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作流体流动的型态流体流动的型态层流：层流：流体质点沿管轴方向作直线运动，分层流动，又称滞流 湍流：湍流：流体质点除沿轴线方向作主体流动外，还在各个方向有剧烈的随机运动，又称紊流 过渡状态不是一种独立的流动形态，介于层流与湍流之间。过渡状态不是一种独立的流动形态，介于层流与湍流之间。过渡状态不是一种独立的流动形态，介于层流与湍流之间。过渡状态不是一种独立的流动形态，介于层流与湍流之间。第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术

25、化工单元操作化工单元操作层流与湍流在圆管内的速度分布层流与湍流在圆管内的速度分布层流速度分布曲线层流速度分布曲线层流速度分布曲线层流速度分布曲线湍流速度分布曲线湍流速度分布曲线湍流速度分布曲线湍流速度分布曲线第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作层流速度分布层流速度分布第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作雷诺数雷诺数ReRe雷诺数的因次雷诺数的因次 ：ReRe是一个没有单位，没有因次的纯数。是一个没有单位，没有因次的纯数。大小反映流体的湍动程度大小反映流体的湍动程度在计算在计算ReRe时，一定要注意各个物理量的时，一

26、定要注意各个物理量的单位必须统一单位必须统一。流体流动形态的判定流体流动形态的判定第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作若将雷诺数形式变为：若将雷诺数形式变为： u2与惯性力成正比，与惯性力成正比， u/d与黏性力成正比。与黏性力成正比。由此可见，雷诺数的物理意义是惯性力与粘性力之由此可见，雷诺数的物理意义是惯性力与粘性力之比。比。非圆形管雷诺准数的计算非圆形管雷诺准数的计算d用当量直径用当量直径: d当当=4 流道的截面积流道的截面积/流道的润湿周边流道的润湿周边雷诺数可以判断流型。雷诺数可以判断流型。第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术

27、化工单元操作化工单元操作流体在圆形直管内流动时：流体在圆形直管内流动时： 流体的流动类型属于流体的流动类型属于层流层流；流体的流动类型属于流体的流动类型属于湍流湍流； 可可能能是是层层流流，也也可可能能是是湍湍流流，与外界条件有关。与外界条件有关。过渡区过渡区例例：20C的的水水在在内内径径为为50mm的的管管内内流流动动，流流速速为为2m/s，试分别用试分别用SI制和物理制计算制和物理制计算Re数的数值。数的数值。解解：1）用）用SI制计算：从附录查得制计算：从附录查得20C时，时， =998.2kg/m3，=1.005mPa.s，第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元

28、操作化工单元操作管径管径d=0.05m，流速流速u=2m/s，2）用物理单位制计算：）用物理单位制计算：第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作湍流流体中的层流内层湍流流体中的层流内层湍流流体靠近管壁处作层流流动的流体薄层层流内层：层流内层：层流内层的厚度随雷诺准数Re的增大而减薄，但不会消失。层流内层的存在对传热与传质过程都有很大的影响。流体在管内作湍流流动时，横截面上沿径向分为层流内层、过渡层和湍流主体三部分。 第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作层流内层层流内层第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术

29、化工单元操作化工单元操作一、流体的密度 1.密度定义密度定义2. 单单位位体体积积的的流流体体所所具具有有的的质质量量，; SI单单位位kg/m3。2.2.影响影响的主要因素的主要因素流体的性质流体的性质第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作液体：液体：不可压缩性流体不可压缩性流体气体：气体：可压缩性流体可压缩性流体3.3.气体密度的计算气体密度的计算理想气体在标况下的密度为：理想气体在标况下的密度为：例如：标况下的空气，例如：标况下的空气， 操作条件下操作条件下（T, P）下的密度：下的密度： 第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元

30、操作化工单元操作由理想气体方程求得操作条件（由理想气体方程求得操作条件（T, P）下的密度下的密度4.4.混合物的密度混合物的密度 1 1）液体）液体混合物的密度混合物的密度m m 取取1kg1kg液体，令液体混合物中各组分的质量分率分别为液体，令液体混合物中各组分的质量分率分别为: : 假设混合后总体积不变，假设混合后总体积不变，第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作液体混合物密度计算式液体混合物密度计算式 2)2)气体混合物的密度气体混合物的密度 取取 1m3 的的 气气 体体 为为 基基 准准 ,令令 各各 组组 分分 的的 体体 积积 分分 率率

31、为为:xvA,xvB,xVn,其中其中:i =1, 2, ., n第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作混合物中各组分的质量为：混合物中各组分的质量为：当当V总总=1m3时，时，若混合前后若混合前后, ,气体的质量不变，气体的质量不变， 当当V V总总=1m=1m3 3时时, , 气体混合物密度计算式气体混合物密度计算式当混合物气体可视为理想气体时当混合物气体可视为理想气体时, , 理想气体混合物密度计算式理想气体混合物密度计算式第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作5.5.与密度相关的几个物理量与密度相关的几个物理量

32、 1 1）比容）比容：单位质量的流体所具有的体积，用单位质量的流体所具有的体积，用表示，表示， 单位为单位为m m3 3/kg/kg。 2 2）比重）比重( (相对密度相对密度) )：某物质的密度与某物质的密度与4 4下的水的密度下的水的密度 的比值，用的比值，用 d 表示。表示。在数值上在数值上: :第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作1.1.牛顿粘性定律牛顿粘性定律yYF, u牛顿粘性定律：流体作层流流动时的剪应力与流速的法向牛顿粘性定律：流体作层流流动时的剪应力与流速的法向 梯度成正比。梯度成正比。牛牛 顿顿 流流 体：层流流动时流体服从牛顿粘性定

33、律，该流体就体：层流流动时流体服从牛顿粘性定律，该流体就 为牛顿流体。为牛顿流体。二、流体的黏度 第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作黏度：是流体黏性大小的标志，属于流体的运动属性，数黏度：是流体黏性大小的标志，属于流体的运动属性，数 值上等于单位速度梯度下的剪应力。值上等于单位速度梯度下的剪应力。黏度的单位：黏度的单位：Pa s, g s/cm(泊泊)p 温度升高液体的黏度减小，气体的黏度增大；温度升高液体的黏度减小，气体的黏度增大；p 压强对流体黏度的影响一般可忽略；压强对流

34、体黏度的影响一般可忽略；p 在常温、常压下，水的黏度约为在常温、常压下，水的黏度约为1cP1cP；p 其它流体的黏度一般可通过查手册等获得。其它流体的黏度一般可通过查手册等获得。2.2.流体的黏度流体的黏度第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作流体的流动阻力流体的流动阻力流体在管路中流动时的阻力分为流体在管路中流动时的阻力分为直管阻力直管阻力和和局部阻力局部阻力流体阻力的产生：流体阻力的产生： 流体具有粘性，流体具有粘性，流动时存在内部摩擦力。流动时存在内部摩擦力。 流动阻力产生的根源流动阻力产生的根源第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化

35、工单元操作化工单元操作管路中的阻力管路中的阻力直管阻力：直管阻力：局部阻力：局部阻力： 流流体体流流经经一一定定管管径径的的直直管管时时由由于流体的内摩擦而产生的阻力于流体的内摩擦而产生的阻力 流流体体流流经经管管路路中中的的管管件件、阀阀门门及及管管截截面面的的突突然然扩扩大大及及缩缩小小等等局局部部地方所引起的阻力。地方所引起的阻力。第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作直管阻力直管阻力直管阻力的计算：直管阻力的计算：范宁公式范宁公式直管阻力摩擦系数直管长度直管内径流体流速的值与反映流体湍动程度的的值与反映流体湍动程度的的值与反映流体湍动程度的的值与反

36、映流体湍动程度的ReReReRe及管内壁粗糙程度的及管内壁粗糙程度的及管内壁粗糙程度的及管内壁粗糙程度的大小有关。大小有关。大小有关。大小有关。第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作化工管路化工管路光滑管光滑管 粗糙管粗糙管 玻璃管、黄铜管、塑料管玻璃管、黄铜管、塑料管 钢管、铸铁管钢管、铸铁管 管壁粗糙度管壁粗糙度 绝对粗糙度绝对粗糙度 相对粗糙度相对粗糙度 壁面凸出部分的平均高度，壁面凸出部分的平均高度，以以表示表示 。绝对粗糙度与管道直径的比值绝对粗糙度与管道直径的比值 即即 /d /d 。2 2、管壁粗糙度对摩擦系数的影响、管壁粗糙度对摩擦系数的影

37、响第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作层流时的摩擦系数层流时的摩擦系数流体作层流流动时，摩擦系数与/d无关，只是雷诺准数的函数 因此，流体在圆直管内作层流流动时的阻力为 哈根哈根- -泊谡叶公式泊谡叶公式 第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作例：管子例：管子 45mm 2.5mm，管长管长100m，水量水量0.06kg/s。 求：直管阻力。求：直管阻力。d = 0.045 - 0.0025 2 = 0.04m解：解：第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作查莫狄（Moody）图湍

38、流时的摩擦系数湍流时的摩擦系数使用经验公式湍流时摩擦系数的计算：湍流时摩擦系数的计算：第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作莫狄图莫狄图第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作根据雷诺准数的不同，可在图中分出四个不同的区域：莫狄图使用方法莫狄图使用方法1）层流区层流区 Re20002）过渡区过渡区 2000Re4000且在图中虚线以下区域4）完全湍流区完全湍流区 图中虚线以上的区域，只取决于/d。第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作局部阻力局部阻力两种计算方法：两种计算方法：阻力系

39、数法阻力系数法当量长度法当量长度法第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作一、当量长度法一、当量长度法当量长度法将流体通过局部障碍时的局部阻力转化为直管阻力损失当量长度法将流体通过局部障碍时的局部阻力转化为直管阻力损失当量长度法将流体通过局部障碍时的局部阻力转化为直管阻力损失当量长度法将流体通过局部障碍时的局部阻力转化为直管阻力损失当量长度是与某局部障碍具有相同能量损失的同直径的直管长度其中 为当量长度，单位m，由实验测定。当局部流通截面发生变化时， 应该采用较小截面处的流体流速。第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作1

40、 1、阻力系数法、阻力系数法近似认为局部摩擦损失是平均动能的某一个倍数，即近似认为局部摩擦损失是平均动能的某一个倍数，即 式中，式中， 是局部阻力系数，由实验测定，是局部阻力系数，由实验测定，可查表可查表1-6。 二、管路上的局部阻力第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作 2 1 1 2 00突然扩大时摩擦损失的计算式为：突然扩大时摩擦损失的计算式为： 故局部阻力系数故局部阻力系数 式中式中 A1、A2小小管管、大大管管的的横横截截面面积积； u1 小管中的平均流速。小管中的平均流速。 （1 1）突然扩大）突然扩大 第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动

41、及输送技术 化工单元操作化工单元操作 （2 2）突然缩小）突然缩小 突然缩小时的摩擦损失计算式为：突然缩小时的摩擦损失计算式为： 故局部阻力系数故局部阻力系数 式中式中 A1、A2小管、大管的横截面积；小管、大管的横截面积； u1小管中的平均流速。小管中的平均流速。 第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作2 2、当量长度法、当量长度法 le为管件的当量长度。为管件的当量长度。 （3）管件与阀门）管件与阀门 不同管件与阀门的局部阻力系数可从手册中查取。不同管件与阀门的局部阻力系数可从手册中查取。管件与阀门的当量长度由试验测定，可查图表管件与阀门的当量长度由试

42、验测定，可查图表1-21。三、管路中的总能量损失三、管路中的总能量损失管路系统中总能量损失管路系统中总能量损失= =直管阻力直管阻力+ +局部祖力局部祖力 对直径相同的管段：对直径相同的管段：第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作总阻力总阻力用当量长度法计算局部阻力时，总阻力计算式为 1. 1. 当量长度法当量长度法式中式中 为管路全部管件与阀门等的当量长度之和。为管路全部管件与阀门等的当量长度之和。第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作总阻力总阻力2. 2. 阻力系数法阻力系数法用阻力系数法计算局部阻力时，其总阻力计

43、算式为 式中式中 为管路全部的局部阻力系数之和。为管路全部的局部阻力系数之和。 第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作当管路由若干直径不同的管段组成时，总能量损失应分段求和当管路由若干直径不同的管段组成时，总能量损失应分段求和总阻力除了以能量形式表示外，还可以用压头损失总阻力除了以能量形式表示外，还可以用压头损失 及及压力降压力降 表示。它们之间的关系为表示。它们之间的关系为第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作P18P18例例1-41-4，P21P21例例1-51-5步骤：1、确定管径、流速U，流体的、2、求雷诺准数

44、Re，判断流型，是层流，则用用公式= 64/Re求出；湍流则需知/d/d，由/d/d与与Re查P18图1-19求出；3、计算直管长度，查P20、P21图（表）确定总当量长度或总阻力系数4、代入公式求算出阻力第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作1、流体作湍流流动时，邻近管壁处存在一_，雷诺数愈大，湍流程度愈剧烈，则该层厚度_。答：层流内层；愈薄练练 习习第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作2、流体在圆形直管中作滞流流动时，其速度分布是_型曲线。其管中心最大流速为平均流速的_倍，摩擦系数与Re关系为_。答：抛物线，2，

45、 =64/Re 第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作3、流体在钢管内作湍流流动时，摩擦系数与_和_有关；若其作完全湍流，则仅与_有关。答：Re， /d ;/d 第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作4层流和湍流的本质区别是（ ）(D)。A湍流流速大于层流流速 B层流时Re数小于湍流时Re数C流道截面大时为湍流，截面小的为层流 D层流无径向脉动，而湍流有径向脉动 第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作19层（滞）流内层越薄,则以下结论是正确的（ ）(D)。A近壁面处速度梯度越小 B

46、流体湍动程度越低 C流动阻力越小 D流动阻力越大 第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作第三节第三节第三节第三节 管子的选用与管路安装管子的选用与管路安装管子的选用与管路安装管子的选用与管路安装 第一节第一节 流体输送管路流体输送管路 第二节第二节 流体流动的基础知识流体流动的基础知识 第四节第四节 液体输送机械液体输送机械第五节第五节 气体输送机械气体输送机械第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作d为管道内径，单位m；u为流体适宜流速，单位m/s， 算出管径后，还需

47、根据管子规格选用标准管径。选用标准算出管径后，还需根据管子规格选用标准管径。选用标准算出管径后，还需根据管子规格选用标准管径。选用标准算出管径后，还需根据管子规格选用标准管径。选用标准管径后，再核算流体在管内的实际流速。管径后，再核算流体在管内的实际流速。管径后，再核算流体在管内的实际流速。管径后，再核算流体在管内的实际流速。 管子的选用管子的选用管道内径计算式为管道内径计算式为 适宜流速由经济衡算得出第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作流体类别及情况流体类别及情况流速范围流速范围(m/s)(m/s)水及低粘度液体（水及低粘度液体（0.10.11.0MP

48、a1.0MPa）工业供水（工业供水（0.8 0.8 MPaMPa以下）以下）锅炉供水（锅炉供水（0.8 0.8 MPaMPa以下）以下）饱和蒸汽饱和蒸汽一般气体（常压）一般气体（常压）离心泵排出管（水一类液体）离心泵排出管（水一类液体）液体自流速度（冷凝水等）液体自流速度（冷凝水等）真空操作下气体流速真空操作下气体流速1.53.01.53.03.0204010202.53.00.510某些流体在管道中的流速范围某些流体在管道中的流速范围第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作技能训练技能训练 管路拆装训练管路拆装训练 管路的布置与安装原则管路的布置与安装原则

49、 工业上的管路布置既要考虑到工艺要求，又要考虑到经济要求，还要考虑到操作方便与安全，在可能的情况下还要尽可能美观。第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作第三节第三节 管子的选用与管路安装管子的选用与管路安装 第一节第一节 流体输送管路流体输送管路 第二节第二节 流体流动的基础知识流体流动的基础知识 第四节第四节第四节第四节 液体输送机械液体输送机械液体输送机械液体输送机械第五节第五节 气体输送机械气体输送机械第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作流体输送机械流体输送机

50、械液体输送机械液体输送机械气体输送气体输送机械机械（通称为泵）（通称为泵）（如风机、压缩机、真空泵等）（如风机、压缩机、真空泵等）离心式离心式往复式往复式旋转式旋转式流体作用式流体作用式第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作离心泵的结构离心泵的结构第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作离心泵的外观离心泵的外观第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作l-l-泵体；泵体；2-2-叶轮；叶轮；3-3-密封环；密封环；4-4-轴套；轴套；5-5-泵盖；泵盖；6-6-泵轴；泵轴；7-7-托架；

51、托架；8-8-联轴器；联轴器；9-9-轴承；轴承；10-10-轴封装置；轴封装置； 11-11-吸入口；吸入口；12-12-蜗形泵壳；蜗形泵壳；13-13-叶片；叶片；14-14-吸入管；吸入管；15-15-底阀；底阀；16-16-滤网；滤网；17-17-调节阀；调节阀；18-18-排出管排出管离心泵结构详解离心泵结构详解第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作离心泵叶轮离心泵叶轮第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作离心泵的吸液方式离心泵的吸液方式第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元

52、操作为使泵内液体能量转换效率增高，叶轮外周安装导轮。 离心泵泵壳离心泵泵壳作用：作用：将叶轮封闭在一定的空间内，以便由叶轮的作用吸入和压出液体外形：外形：多为蜗壳形，故又称蜗壳蜗壳形流道截面积逐渐扩大，从叶轮四周甩出的高速液体逐渐减速，部分动能有效转换为静压能。泵壳不仅汇集由叶轮甩出的液体，同时又是一个能量转换装置。第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作离心泵轴封装置离心泵轴封装置作用：作用：防止泵壳内液体沿轴漏出或外界空气漏入泵壳内类型：类型：填料密封、机械密封浸油、涂有石墨的石棉绳依靠装在轴上的动环与固定在泵壳上的静环之间端面的相对运动第一章第一章 流

53、体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作离心泵工作原理离心泵工作原理 启动前，泵壳内灌满被输送的液体；启动后，叶轮由轴带动启动前，泵壳内灌满被输送的液体；启动后，叶轮由轴带动高速转动，叶片间的液体也随着转动。在高速转动，叶片间的液体也随着转动。在离心力离心力的作用下，液体的作用下，液体从叶轮中心被从叶轮中心被抛向外缘并获得能量抛向外缘并获得能量，以高速离开叶轮外缘进入蜗，以高速离开叶轮外缘进入蜗形泵壳。在蜗壳中，液体由于流道的逐渐扩大而减速，又将部分形泵壳。在蜗壳中，液体由于流道的逐渐扩大而减速，又将部分动能转变为静压能动能转变为静压能，最后以较高的压力流入排出管道，送至需

54、要，最后以较高的压力流入排出管道，送至需要场所。液体由叶轮中心流向外缘时，在叶轮中心形成了一定的场所。液体由叶轮中心流向外缘时，在叶轮中心形成了一定的真真空空，由于贮槽液面上方的压力大于泵入口处的压力，液体便被连，由于贮槽液面上方的压力大于泵入口处的压力，液体便被连续压入叶轮中。可见，只要叶轮不断地转动，液体便会不断地被续压入叶轮中。可见，只要叶轮不断地转动，液体便会不断地被吸入和排出。吸入和排出。第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作离心泵工作原理图示离心泵工作原理图示第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作 泵泵启动

55、启动时，若泵壳与吸入管路内时，若泵壳与吸入管路内没有充满没有充满液体，则泵液体，则泵壳内存有空气，由于空气的密度远小于液体的密度，产生壳内存有空气，由于空气的密度远小于液体的密度，产生的离心力很小，叶轮中心就不能输送液体，此种现象称为的离心力很小，叶轮中心就不能输送液体，此种现象称为气缚。气缚。离心泵的气缚现象离心泵的气缚现象第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作气缚现象图示气缚现象图示第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作离心泵的性能参数离心泵的性能参数流量：流量：指离心泵在单位时间内排入到管路系统内的液体体积，以Q

56、表示，单位为L.s-1或m3.h-1。 扬程：扬程：指泵给予单位重量液体的有效能量，以H表示，单位为m。效率：效率：反映泵对外加能量的利用程度，以表示，无量纲。轴功率：轴功率：指泵轴所需的功率，以P表示，单位为W或kW。每秒钟泵对输出液体所作的功，称为泵的有效功率，以Pe表示。第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作离心泵性能曲线示意图离心泵性能曲线示意图第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作离心泵的选用离心泵的选用选用原则：选用原则： 确定离心泵的确定离心泵的类型类型 确定输送系统的确定输送系统的流量流量和和扬程扬程

57、确定离心泵的确定离心泵的型号型号 校核校核轴功率轴功率 列出泵在列出泵在设计点设计点处的性能，供使用时参考处的性能，供使用时参考第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作p叶轮pv，使液体汽化离心泵的气蚀现象离心泵的气蚀现象汽蚀现象：汽蚀现象： 泵内液体汽化，汽泡形成和破裂的过程中使叶轮材料受到损坏的现象产生原因：产生原因：危害：危害：（1）叶轮遭到剥蚀 ；（2）产生噪音和振动；（3）流量不稳定，显著下降，严重时不能送液。工程上规定，当泵的扬程下降工程上规定，当泵的扬程下降3 3时，认为进入了气蚀状态。时，认为进入了气蚀状态。第一章第一章 流体流动及输送技术流

58、体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作气蚀现象预防措施气蚀现象预防措施只需使得只需使得 即可，亦即或者升高即可，亦即或者升高 或者降低或者降低第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作气蚀现象图示气蚀现象图示第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作离心泵的允许安装高度离心泵的允许安装高度工程上从根本上避免气蚀现象的方法是工程上从根本上避免气蚀现象的方法是限制泵的安装高度限制泵的安装高度避免离心泵气蚀现象发生的最大安装高度，即避免离心泵气蚀现象发生的最大安装高度，即泵的泵的吸入口吸入口与与吸入吸入 贮槽液面贮槽液面间可允许

59、达到的间可允许达到的最大垂直距离最大垂直距离，称为离心泵的允许安装称为离心泵的允许安装 高度高度, ,也叫允许吸上高度，由也叫允许吸上高度，由 表示。表示。第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作0101 离心泵的允许安装高度Hg假定泵在可允许的最高位置上操作，以液面为基准面，则由列贮槽液面0-0与泵的吸入口1-1两截面间的伯努利方程式，可得离心泵的允许安装高度离心泵的允许安装高度 允许安装高度，m； 吸入液面压力，Pa； 吸入口允许的最低压力，Pa； 吸入口处的流速，m/s； 被输送液体的密度，kg/m3； 流体流经吸入管的阻力，m。第一章第一章 流体流动

60、及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作允许汽蚀余量：允许汽蚀余量：一般由实验测定，由泵性能中查取。一般由实验测定，由泵性能中查取。离心泵的允许安装高度离心泵的允许安装高度泵吸入口处动压头与静压头之和比被输送液体的饱和蒸汽压头高出的最小数值，用 表示。第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作 当允许安装高度为负值时，离心泵的吸入口低于贮槽液面。当允许安装高度为负值时，离心泵的吸入口低于贮槽液面。 为安全起见，泵的实际安装高度通常能比允许安装高度低为安全起见，泵的实际安装高度通常能比允许安装高度低 0.5m0.5m1m1m。 第一章第一章 流体流

61、动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作管路的特性曲线管路的特性曲线对于给定的管路，其输送任务（流量）与完成任务所需要的压头之间也存在一定的关系，这种关系称为管路特性，表示在压头压头与流量流量的关系图上，称为管路的特性曲线。管路特性方程管路特性方程: :第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作QAHeBQ2QHe管路特性曲线管路特性曲线第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作管路特性影响因素管路特性影响因素 管路的铺设情况管路的铺设情况 操作条件操作条件与泵的特性无关！与泵的特性无关！ 第一章第一章 流体流

62、动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作指定指定泵安装在泵安装在特定特定管路中，只能有管路中，只能有一个一个稳定稳定的工作点的工作点。 离心泵的工作点离心泵的工作点将泵的HQ曲线与管路的HQ曲线绘在同一坐标系中，两曲线的交点称为泵的工作点当泵安装在指定管路时，流量与压头之间的关系既要满足泵的特性，也要满足管路的特性第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作 QeHeQHHM=H=HeMQMHMQM=Q=Qe离心泵的工作点离心泵的工作点第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作离心泵的流量调节离心泵的流量调节调节

63、泵的工作点调节泵的工作点调节管路特性曲线和泵的特性曲线调节管路特性曲线和泵的特性曲线第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作改变阀门的开度改变阀门的开度 离心泵的流量调节离心泵的流量调节第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作离心泵的操作离心泵的操作离心泵的开停车操作离心泵的开停车操作 （1 1）开车前的准备工作）开车前的准备工作 （2 2）开车程序）开车程序 （3 3）停车程序）停车程序 （4 4）两泵切换）两泵切换离心泵操作训练离心泵操作训练 离心泵操作仿真训练离心泵操作仿真训练 第一章第一章 流体流动及输送技术流体流

64、动及输送技术 化工单元操作化工单元操作第三节第三节 管子的选用与管路安装管子的选用与管路安装 第一节第一节 流体输送管路流体输送管路 第二节第二节 流体流动的基础知识流体流动的基础知识 第四节第四节 液体输送机械液体输送机械第五节第五节第五节第五节 气体输送机械气体输送机械气体输送机械气体输送机械第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作气体输送机械气体输送机械 输送和压缩气体的设备统称为输送和压缩气体的设备统称为气体压送机械气体压送机械 气体压送机械也分离心式、旋转式、往复式等类型气体压送机械也分离心式、旋

65、转式、往复式等类型第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作类类 型型终压终压/ /kPakPa（表压）表压）压缩比压缩比用途用途通风机通风机15151 11.151.15用于换气通风用于换气通风鼓风机鼓风机15153003001.151.154 4用于送气用于送气压缩机压缩机3003004 4造成高压造成高压真空泵真空泵当地大气压当地大气压由真空度决定由真空度决定用于减压操作用于减压操作气体压送机械的分类气体压送机械的分类 第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作 工业上常用的通风机主要有工业上常用的通风机主要有离心离心通

66、风机和通风机和轴流轴流通风机两通风机两种型式。轴流式通风机所产生的风压很小，一般只作通风换种型式。轴流式通风机所产生的风压很小，一般只作通风换气之用。用于气体输送的，多为离心通风机。气之用。用于气体输送的，多为离心通风机。通风机通风机第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作 离心式通风机的工作原理和基本结构与离心泵相似，离心式通风机的工作原理和基本结构与离心泵相似，但机壳断面有方形和圆形两种，一般低、中压通风机多为但机壳断面有方形和圆形两种，一般低、中压通风机多为方形，高压的多为圆形，叶轮上叶片数目方形，高压的多为圆形，叶轮上叶片数目较多且长度较短。较多且长

67、度较短。离心通风机结构与工作原理离心通风机结构与工作原理第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作离心通风机性能参数离心通风机性能参数风量风量: :风压：风压：轴功率与全压效率：轴功率与全压效率：按进口处的气体状态计的单位时间内从风机出口排出的气体体积，以Q表示，单位为 。单位体积的气体流过风机时所获得的能量，以 表示，单位为 。轴功率以P表示，单位kw，全压效率以 表示，无量纲。两者之间关系为第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作离心通风机特性曲线示意图离心通风机特性曲线示意图第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输

68、送技术 化工单元操作化工单元操作与离心式通风机、鼓风机相似，但由于单级压缩机不可能产生很高与离心式通风机、鼓风机相似，但由于单级压缩机不可能产生很高的风压，故离心压缩机都是的风压，故离心压缩机都是多级多级的，的，叶轮的级数多叶轮的级数多，通常，通常1010级以上。级以上。叶轮转速高叶轮转速高，一般在，一般在5000r/min5000r/min以上。因此可以产生很高的出口压以上。因此可以产生很高的出口压强。由于气体的体积变化较大，温度升高也较显著，故离心压缩机强。由于气体的体积变化较大，温度升高也较显著，故离心压缩机常常分成几段分成几段，每段包括若干级，每段包括若干级，叶轮直径逐段缩小叶轮直径逐

69、段缩小，叶轮，叶轮宽度也逐宽度也逐级有所缩小级有所缩小。段与段间设有。段与段间设有中间冷却器中间冷却器将气体冷却，避免气体终温将气体冷却，避免气体终温过高。过高。离心式压缩机离心式压缩机工作原理：工作原理：第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作离心式压缩机典型结构图离心式压缩机典型结构图第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作离心式压缩机性能离心式压缩机性能第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作离心式压缩机的喘振现象离心式压缩机的喘振现象实际流量小于性能曲线所表明的最小流量时，离心压

70、缩机出现的一种不稳定工作状态。喘振现象：喘振现象：表现：表现：压缩机和排气管系统产生一种低频率高振幅的压强脉动，使叶轮的应力增加，噪声加重，整个机器强烈振动，无法工作。第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作 由于压缩机的出口压强突然下降，不能送气，出口管内压强由于压缩机的出口压强突然下降，不能送气，出口管内压强较高的气体就会倒流入压缩机。发生气体倒流后，使压缩机内的较高的气体就会倒流入压缩机。发生气体倒流后，使压缩机内的气量增大，至气量超过最小流量时，压缩机又按性能曲线所示的气量增大，至气量超过最小流量时，压缩机又按性能曲线所示的规律正常工作，重新把倒流进

71、来的气体压送出去。压缩机恢复送规律正常工作，重新把倒流进来的气体压送出去。压缩机恢复送气后，机内气量减少，至气量小于最小流量时，压强又突然下降，气后，机内气量减少，至气量小于最小流量时，压强又突然下降，压缩机出口处压强较高的气体又重新倒流入压缩机内。压缩机出口处压强较高的气体又重新倒流入压缩机内。这样，周这样，周而复始地进行气体的倒流与排出。而复始地进行气体的倒流与排出。 喘振现象产生原理喘振现象产生原理第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作离心式压缩机的流量调节离心式压缩机的流量调节v 调整出口阀的开度调整出口阀的开度v 调整入口阀的开度调整入口阀的开度v 改变叶轮的转速改变叶轮的转速方法很简便，但使压缩比增大，消耗较多的额外功率，不经济方法很简便，实质上是保持压缩比，降低出口压强。消耗额外功率较调整出口阀开度少，能使最小流量降低，稳定工作范围增大，是常用的调节方法。最经济的方法。有调速装置或用蒸汽机为动力时应用方便。第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作化工单元操作离心式压缩机的离心式压缩机的操作操作 离心式压缩机操作仿真训练离心式压缩机操作仿真训练 离心式压缩机的操作离心式压缩机的操作（1 1）开车前的准备工作）开车前的准备工作（2 2）运行）运行（3 3）停车）停车（4 4）紧急停车处理）紧急停车处理