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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 化工单元操作技术化工单元操作技术工作任务：工作任务：（1）化工管路的基本构成；（2）流体输送原理；（3）管路的布置与安装（4）管路的基本拆装技术（5）化工管路的故障诊断模块一：模块一：管路输送技术管路输送技术 第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术实训：管路拆装操作技术实训：管路拆装操作技术一、管路的分类一、管路的分类 类 型结 构简单管路单一管路单一管路是指直径不变、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
2、到总管第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术 简洁管路 困难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 化工单元操作技术化工单元操作技术二、管路的基本构成二、管路的基本构成 管路是由管子、管件和阀门等按确定的排列方式构成，也包括一些附属于管路的管架、管卡、管撑等辅件。（一）化工管材（一）化工管材 种类及名称金属管钢管有缝钢管无缝钢管铸铁管有色金属管铜管与黄铜管铅管铝管非金属管陶瓷管、水泥管、玻璃管塑料管和橡胶管等第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术（二）管件（二）管件 管件是用来连接管子以达到延
3、长管路、变更管路方向或直径、分支、合流或封闭管路的附件的总称。用以变更流向：90弯头、45弯头、180回弯头等；用以堵截管路：管帽、丝堵(堵头)、盲板等；用以连接支管：三通、四通，有时三通也用来变更流向，多余的一个通道接头用管帽或盲板封上，在须要时打开再连接一条分支管；用以变更管径：异径管、内外螺纹接头(补芯)等；用以延长管路：管箍(束节)、螺纹短节、活接头、法兰等。法兰多用于焊接连接管路，而活接头多用于螺纹连接管路。第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术180回弯管 三通 四通 异径管 90弯头 法兰 卡箍活接头 管帽 45弯头第一章第一章流体流动
4、及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术（三）阀门（三）阀门 阀门是用来启闭和调整流量及限制平安的部件。通过阀门可以调整流量、系统压力、及流淌方向，闸阀 截止阀 止回阀 球阀 旋塞阀 全启式平安阀第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术 流体流淌的基础学问流体流淌的基础学问 一、连续性方程一、连续性方程1稳定流淌系统稳定流淌系统若流淌系统中各物理量的大小仅随位置变更、不随时若流淌系统中各物理量的大小仅随位置变更、不随时间变更，则称为稳定流淌。间变更，则称为稳定流淌。若流淌系统中各物理量的大小不仅随位置变更、而且若流淌系统中各物理量
5、的大小不仅随位置变更、而且随时间变更，则称为不稳定流淌。随时间变更，则称为不稳定流淌。工业生产中的连续操作过程，如生产条件限制正常，工业生产中的连续操作过程，如生产条件限制正常，则流体流淌多属于稳定流淌。连续操作的开车、停车则流体流淌多属于稳定流淌。连续操作的开车、停车过程及间歇操作过程属于不稳定流淌。过程及间歇操作过程属于不稳定流淌。本章所探讨的流体流淌为稳定流淌过程本章所探讨的流体流淌为稳定流淌过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 化工单元操作技术化工单元操作技术2连续性方程 稳定流淌系统，流体充溢管道，连绵不断地从截面1流入，从截面2流出,以单位时间为衡算基准，依质量守恒
6、定律，进入截面1的流体质量流量与流出截面2的流体质量流量相等。qm1=qm 2 (1)式中 qm流体的质量流量，指单位时间内流经管道有效截 面积的流体质量，kg/s；u流体在管道任一截面的平均流速，m/s；A管道的有效截面积，m2；流体的密度，kg/m3。第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术因为 qm=uA 故 qm=u1A1 1=u2A2 2 (2)若将上式推广到管路上任何一个截面，即 qm=uA =常数 (3)上式表示在稳定流淌系统中，流体流经管道各截面的质量流量恒为常量，但各截面的流体流速则随管道截面积和流体密度的不同而变更。若流体为不行压缩
7、流体，即=常数，则 qv=uA=常数 (4)式中 qv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，m3/s；上式说明不行压缩流体不仅流经各截面的质量流量相等，而且它们的体积流量也相等。而且管道截面积A与流体流速u成反比，截面积越小，流速越大。第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术若不行压缩流体在圆管内流淌，因 ，则 (5)上式说明不行压缩流体在管道内的流速u与管道内径的平方d2成反比。式（1）至式（5）称为流体在管道中作稳定流淌的连续性方程。连续性方程反映了在稳定流淌系统中，流量确定时管路各截面上流速的变更规律。第一章第一章流体流动及输
8、送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术二、柏努利方程二、柏努利方程 在化工生产中，解决流体输送问题的基本依据是柏努力方程，因此柏努力方程及其应用极为重要。依据对稳定流淌系统能量衡算，即可得到柏努力方程。（一）流淌系统的能量 1流体所具有的能量机械能(1)位能 位能是流体处于重力场中而具有的能量。单位质量流体的位能则为gz（J/kg）。位能是相对值，计算须规定一个基准水平面。第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术(2)动能 动能是流体具有确定速度流淌而具有的能量。单位质量流体的动能为 (J/kg)。(3)静压能 静压能是由于流体具有
9、确定的压力而具有的能量。单位质量流体的静压能为 （J/kg）第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术2.2.压力的表示方法压力的表示方法 不同的基准流体压力的大小不同。确定压力：以确定真空为基准测得的压力。它是流体的真实压力。表压力或真空度：以大气压力为基准测得的压力。第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术表压力：当被测流体的确定压力大于外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。压力表上的读数表示被测流体的确定压力比大气压力高出的数值。真空度：当被测流体的确定压力小于外界大气压力时，所用的测压仪表称为真空表。
10、真空表上的读数表示被测流体的确定压力低于大气压力的数值。明显，真空度为表压的负值，并且设备内流体的真空度愈高，它的确定压力就愈低。第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术留意：留意：大气压力的数值不是固定不变的，它随大气的温度、湿度和所在地海拔高度而定，计算时应以当时、当地大气压为准。为了避开确定压力、表压力和真空度三者之间相互混淆，当压力以表压或真空度表示时，应用括号注明，如未加注明，则视为确定压力。压力计算时基准要一样。第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术3系统与外界交换的能量（1）外加功 单位质量流体
11、从输送机械中所获得的能量称为外加功，用We表示，其单位为J/kg。外加功We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Pe Pe=We qm（2）损失能量 单位质量流体流淌时为克服阻力而损失的能量，用hf表示，其单位为J/kg。第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术（二）柏努利方程式（二）柏努利方程式 1.实际流体的柏努利方程 衡算范围：1-1面、2-2面与壁面所围成的封闭区域，设流体为不行压缩流体，不变 衡算基准：1kg质量的流体，0-0面为基准面 若以0-0面为基准水平面，两个截面距基准水平面的垂直距离分别为z1、z2，两截面处的
12、流速分别为u1、u2，两截面处的压力分别为p1、p2，流体在两截面处的密度为，单位质量流体从泵所获得的外加功为We，从截面1-1流到截面2-2的全部能量损失为hf。第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术依据稳定流淌系统的能量守恒，输入系统的能量应等于输出系统的能量能量衡算：式中 gz1、分别为流体在截面1上的位能、动能、静压能，J/kg；gz2、分别为流体在截面2上的位能、动能、静压能，J/kg；实际流体的柏努利方程反映了流体流淌过程中各种能量的转化和守恒规律，在流体输送中具有重要意义。第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技
13、术化工单元操作技术留意：gz、是指在某截面上1kg流体本身所具有的能量，而We、hf是指流体在两截面之间所获得和所消耗的能量。柏努利方程的得出是对流体进行能量衡算,必需确定衡算范围。选截面：a.垂直；b.沿流淌方向上游为1截面，下游为2截面。选基准面：水平、可任选。第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术2柏努利方程的探讨(1)志向流体的柏努利方程 志向流体：无粘性、无压缩性，流淌时无阻力，hf=0。当流淌系统中无外功加入时（即We=0）则 说明：志向流体稳定流淌时，总机械能为一常数。志向流体在流淌系统的各截面上所具有的总机械能相等，而每一种形式的机械
14、能不确定相等，但各种形式的机械能可以相互转换。第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术(2)可压缩流体 对于可压缩流体，若流淌系统两截面间的确定压力变更较小时（常规定为%），仍可用柏式进行计算，但流体密度应以两截面间流体的平均密度m来代替。(3)以单位重量（1N）流体为计算基准的柏努利方程将以1kg流体为基准的柏式中的各项除以g，则可得 令 则 第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术z、与Hf分别称为位压头、动压头、静压头与压头损失，而He则被称为输送设备对流体所供应的有效压头。3.柏式运用条件(1)稳定、连
15、续、不行压缩系统。(2)两截面间流量不变，满足连续性方程。4.柏努利方程的应用(1)确定高位槽供液系统的槽面高度(2)确定输送设备的有效功率(3)确定送液气体的压力(4)流量测量 第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术5解题要点(1)作图与确定衡算范围 依据题意画出流淌系统的示意图，并指明流体的流淌方向，以明确流淌系统的衡算范围。(2)截面的选取 截面应与流向垂直；定出上（1-1）、下游（2-2）截面；两截面间的流体必需是连续的，所求的未知量应在截面上或在两截面之间反映出来，且截面上有关物理量，除了所需求取的未知量外，都应当是已知的或能通过其它关系计
16、算出来。求有效功率，截面选在泵的两侧。第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术(3)基准水平面的选取 基准水平面可以随意选取，但必需与地面平行。为了计算便利，通常取基准水平面通过所选两个截面中的任一个截面，一般选低位，如截面与基准面垂直，则取基准水平面通过截面的中心，z值是指截面中心点与基准水平面间的垂直距离。(4)单位必需统一 两截面的压力除要求单位一样外，还要求表示方法一样，应为确定压力，但由于式中所反映的是压力差，因此压力也可以同时用表压力。6解题步骤(1)作图与选截面；(2)选取基准水平面；(3)列方程，找寻已知条件，求解。第一章第一章流体流动
17、及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术三、流体流淌的型态三、流体流淌的型态（一）流淌类型的划分（一）流淌类型的划分1、雷诺试验、雷诺试验雷诺试验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 化工单元操作技术化工单元操作技术雷诺试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 化工单元操作技术化工单元操作技术层流：流体质点沿管轴方向作直线运动，分层流淌，又称滞流 湍流：流体质点除沿轴线方向作主体流淌外，还在各个方向有猛烈的随机运动，又称紊流 说明：过渡状态不是一种独立的流淌型态，介于层流与湍流之间。可以看成是不完全的湍流，或不稳定的层流，或者是两者交替出现
18、，随外界条件而定，受流体流淌干扰的限制。2、两种流淌型态第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术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时其速度分布曲线呈抛物线形。如图1-15所示。管壁处速度为零，管中心处速度最大。平均流速u0.5umax 湍流时其速度分布曲线呈不严格抛物线形。管中心旁边速度分布较匀整，如图1-16所示，平均流速u0.82umax 第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术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 化工单元操作技术化工单元操作技
19、术1 1、雷诺准数、雷诺准数ReRe（二）流体流淌型态的判定（二）流体流淌型态的判定雷诺准数，无单位。Re大小反映了流体的湍动程度，Re越大，流体流淌湍动性越强。计算时只要接受同一单位制下的单位，计算结果都相同。第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术2 2、判据、判据Re2000 层流(滞流)Re=20004000 过渡状态Re4000 湍流应当指出，在2000 Re 2000可作湍流处理。第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术（三）湍流流体中的层流内层（三）湍流流体中的层流内层 层流内层：当管内流体做湍流
20、流淌时，管壁处的流速也为零，靠近管壁处的流体薄层速度很低，仍旧保持层流流淌，这个薄层称为层流内层。层流内层的厚度随雷诺准数Re的增大而减薄，但不会消逝。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淌时，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 化工单元操作技术化工单元操作技术层流内层层流内层 第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术（一）流体的粘度（一）流体的粘度1粘性流体流淌时产生内摩擦的性质称为流体的粘性。粘性大的流体流淌性差，粘性小的流体流淌性好。粘性是流体的固有属
21、性，流体无论是静止还是流淌，都具有粘性。三、流体在管内的流淌阻力三、流体在管内的流淌阻力 第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术牛顿粘性定律牛顿粘性定律牛顿粘性定律，即流体层间的剪应力与速度梯度成正比。式中比例系数，称为动力粘度或确定粘度，简称粘度。听从牛顿粘性定律的流体，称为牛顿型流体，全部气体和大多数液体都属于这一类。不听从牛顿粘性定律的流体，称为非牛顿型流体。流体相邻层间的内摩擦力即为F 若单位流层面积上的内摩擦力称为剪应力，则 第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术2 2粘度粘度粘度是表征流体粘性大
22、小的物理量，是流体的重要物理性质之一，流体的粘性越大，粘度值越大，其值由试验测定。影响因素：流体的粘度是流体的种类及状态（温度、压力）的函数，液体的粘度随温度上升而减小，气体的粘度随温度上升而增大。压力变更时，液体的粘度基本不变，气体的粘度随压力增加而增加得很少，一般工程计算中可以忽视。查取：某些常用流体的粘度，可以从有关手册和本书附录中查得。单位及换算：在SI制中，粘度的单位是Pas，在工程上或文献中粘度的单位常用cgs制，泊（P）或厘泊（cP）表示 1Pas=10P=1000cP在工业生产中常遇到各种流体的混合物。混合物的粘度，如缺乏试验数据时，可参阅有关资料，选用适当的阅历公式进行估算。
23、第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术流体在管路中流淌时的阻力分为直管阻力和局部阻力两种。直管阻力：流体流经确定管径的直管时，由于流体的内摩擦而产生的阻力。局部阻力：流体流经管路中的管件、阀门及截面的突然扩大和突然缩小等局部地方所引起的阻力。总阻力：直管阻力和局部阻力的总和。（二）流淌阻力（二）流淌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 化工单元操作技术化工单元操作技术1.1.直管阻力计算直管阻力计算（1）范宁公式直管阻力通常由范宁公式计算 式中 hf直管阻力，J/kg；摩擦系数，也称摩擦因数，无单位；l直管的长度，m；d直管的内径，m
24、；u流体在管内的流速，m/s。范宁公式中的摩擦因数是确定直管阻力损失的重要参数。的值与反映流体湍动程度的Re及管内壁粗糙程度的大小有关。第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术（2 2）管壁粗糙程度对管流的影响）管壁粗糙程度对管流的影响 工业生产上所运用的管道，大致可分为光滑管与粗糙管。确定粗糙度：确定粗糙度是指管壁突出部分的平均高度，以表示相对粗糙度：相对粗糙度是指确定粗糙度与管道内径的比值，即/d。管壁粗糙度对摩擦系数的影响程度与管径的大小有关，所以在流淌阻力的计算中，要考虑相对粗糙度的大小。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
25、元操作技术化工单元操作技术某些工业管道的确定粗糙度 管道类别绝对粗糙度/mm无缝黄铜管、铜管及铝管新的无缝钢管或镀锌铁管新的铸铁管具有轻度腐蚀的无缝钢管具有重度腐蚀的无缝钢管旧的铸铁管干净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第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术（3 3）摩擦系数的确定）摩擦系数的确定 层流时摩擦系数：流体作层流流淌时，与/d无关，摩擦系数只是雷诺准数的函数 哈根-伯稷叶方程：流体在圆直管内作层流流淌时的阻力计算式第一章第一章流体流动及输送技术流体流动
26、及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术湍流时摩擦系数：湍流时摩擦系数：运用阅历公式计算：各种阅历公式，均有确定的适用范围，可参阅有关资料。查莫狄（Moody）图：可以便利地依据Re与/d值从图中查得各种状况下的值。依据雷诺准数的不同，可在图中分出四个不同的区域：a层流区 当Re4000且在图中虚线以下区域时，=f（Re，/d）。对于确定的/d，随Re数值的增大而减小。d完全湍流区 即图中虚线以上的区域，只取决于/d。当/d确定时，为定值。此区域内，阻力损失与u2成正比，故又称为阻力平方区。/d值越大，达到阻力平方区的Re值越低。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
27、作技术化工单元操作技术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 化工单元操作技术化工单元操作技术2.2.局部阻力局部阻力 局部阻力一般有两种计算方法，即阻力系数法和当量长度法。（1）当量长度法当量长度法是将流体通过局部障碍时的局部阻力计算转化为直管阻力损失的计算方法。当量长度是与某局部障碍具有相同能量损失的同直径直管长度。式中 u管内流体的平均流速，m/s。le当量长度，m，由试验测定，某些管件与阀门的当量长度也可以从图1-21查得。当局部流通截面发生变更时，u应当接受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 化工单元操作技术化工单元操作技术（2）阻
28、力系数法将局部阻力表示为动能的一个倍数，则 式中 局部阻力系数，无单位，其值由试验测定。第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术3.3.总阻力总阻力 1.当量长度法 当用当量长度法计算局部阻力时，其总阻力计算式为 式中 le管路全部管件与阀门等的当量长度之和，m。2.阻力系数法当用阻力系数法计算局部阻力时，其总阻力计算式为 式中 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 化工单元操作技术化工单元操作技术留意：当管路由若干直径不同的管段组成时，管路的总能量损失应分段计算，然后再求和。总阻力的表示方法除了以能量形式表示外
29、，还可以用压头损失Hf（1N流体的流淌阻力，m）及压力降pf（1m3流体流淌时的流淌阻力，m）表示。它们之间的关系为hf =Hf gpf =hf =Hf g 第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术管子的选用与管路安装管子的选用与管路安装 一、管子的选用一、管子的选用 管道的内径计算式为管道的内径计算式为 式中式中 d d管道的内径，管道的内径，m m；u u适宜流速，适宜流速，m/sm/s，通过经济衡算，选择，通过经济衡算，选择合理的流速。合理的流速。算出管径后，还需依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。第一章第一章流
30、体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术某些流体在管道中的常用流速范围 流体的类别及情况流速范围/m/s水 及 低 粘 度 液 体（0.11.0MPa）工业供水（0.8 MPa以下）锅炉供水（0.8 MPa以下）饱和蒸汽一般气体（常压）离心泵排出管（水一类液体）液体自流速度（冷凝水等）真空操作下气体流速1.53.01.53.03.0204010202.53.00.510第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术二、管路的布置与安装原则二、管路的布置与安装原则 工业上的管路布置既要考虑到工艺要求，又要考工业上的管路布置既要考虑到
31、工艺要求，又要考虑到经济要求，还要考虑到操作便利与平安，在虑到经济要求，还要考虑到操作便利与平安，在可能的状况下还要尽可能美观。可能的状况下还要尽可能美观。在布置管路时，应参阅有关资料，制订方案，确在布置管路时，应参阅有关资料，制订方案，确保管路的布置科学、经济、合理、平安。保管路的布置科学、经济、合理、平安。技能训练技能训练 管路拆装训练管路拆装训练 第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术模块二：模块二：机泵操作技术机泵操作技术 工作任务工作任务:（1）离心泵的仿真操作；（2）离心泵的结构、工作原理及性能；（3）离心泵的类型与选用；（4）离心泵的安
32、装和实际操作；（5）离心泵的维护及故障处理；（6）其他类型泵；（7）通风机、鼓风机、真空泵；（8）压缩机；（9）离心压缩机的仿真操作；第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术实训：离心泵的实际操作及维护实训：离心泵的实际操作及维护 第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术离心泵外观离心泵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 化工单元操作技术化工单元操作技术离心泵的结构离心泵的结构离心泵的结构离心泵的结构l-泵体；2-叶轮；3-密封环；4-轴套；5-泵盖；6-泵轴；7-托架；8-联轴器；9-轴承；
33、10-轴封装置；11-吸入口；12-蜗形泵壳；13-叶片；14-吸入管；15-底阀；16-滤网；17-调整阀；18-排出管第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术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 化工单元操作技术化工单元操作技术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 化工单元操作技术化工单元操作技术泵壳作用是将叶轮封闭在确定的空间，以便由叶轮的作用吸入和压出液体。泵壳多做成蜗壳形，故又称蜗壳。由于流道截面积渐渐扩大，故从叶轮四周甩出的高速液体渐渐降低流速，使部分动能有效地转换
34、为静压能。泵壳不仅汇合由叶轮甩出的液体，同时又是一个能量转换装置。为使泵内液体能量转换效率增高，叶轮外周安装导轮。第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术轴封装置作用是防止泵壳内液体沿轴漏出或外界空气漏入泵壳内。常用轴封装置有填料密封和机械密封两种。填料一般用浸油或涂有石墨的石棉绳。机械密封主要是靠装在轴上的动环与固定在泵壳上的静环之间端面作相对运动而达到密封的目的。返回返回第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术离心泵的工作原理离心泵的工作原理在泵启动前，泵壳内灌满被输送的液体；启动在泵启动前，泵壳内灌满被输
35、送的液体；启动后，叶轮由轴带动高速转动，叶片间的液体也后，叶轮由轴带动高速转动，叶片间的液体也必需随着转动。在离心力的作用下，液体从叶必需随着转动。在离心力的作用下，液体从叶轮中心被抛向外缘并获得能量，以高速离开叶轮中心被抛向外缘并获得能量，以高速离开叶轮外缘进入蜗形泵壳。在蜗壳中，液体由于流轮外缘进入蜗形泵壳。在蜗壳中，液体由于流道的渐渐扩大而减速，又将部分动能转变为静道的渐渐扩大而减速，又将部分动能转变为静压能，最终以较高的压力流入排出管道，送至压能，最终以较高的压力流入排出管道，送至须要场所。液体由叶轮中心流向外缘时，在叶须要场所。液体由叶轮中心流向外缘时，在叶轮中心形成了确定的真空，由
36、于贮槽液面上方轮中心形成了确定的真空，由于贮槽液面上方的压力大于泵入口处的压力，液体便被连续压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。便会不断地被吸入和排出。第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术返回返回第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术离心泵的气缚现象离心泵的气缚现象泵启动时，若泵壳与吸入管路内没有充溢液体，则泵启动时，若泵壳与吸入管路内没有充溢液体，则泵壳内存有空气，由于空气的密度远小于液体的密泵
37、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，叶轮中心也不能输送液体，度，产生的离心力很小，叶轮中心也不能输送液体，此种现象称为气缚。此种现象称为气缚。第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术返回返回第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术离心泵的性能参数离心泵的性能参数1 1、流量：、流量：指离心泵在单位时间内排入到管路系统内的液指离心泵在单位时间内排入到管路系统内的液体体积，以体体积，以Q Q表示，其单位为表示，其单位为L.s-1L.s-1或或m3.h-1m3.h-1。2 2、扬程：、扬程
38、：指泵赐予单位重量液体的有效能量，以指泵赐予单位重量液体的有效能量，以H H表示，表示，其单位为其单位为m m。3 3、效率：、效率：反映泵对外加能量的利用程度，以反映泵对外加能量的利用程度，以 表示。表示。4 4、轴功率：、轴功率：指泵轴所需的功率，以指泵轴所需的功率，以P P表示。而每秒钟泵对输表示。而每秒钟泵对输出液体所作的功，称为泵的有效功率，以出液体所作的功，称为泵的有效功率，以PePe表示，表示，单位为单位为W W或或kWkW。即：。即：hrhrh102QHgQHPeP=第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术离心泵性能曲线示意图离心泵性能
39、曲线示意图返回返回设计点 最佳工况参数离心泵工作范围:泵的高效率区 第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术离心泵的选用离心泵的选用 离心泵的选用，通常可按下列原则进行：离心泵的选用，通常可按下列原则进行：1 1确定离心泵的类型确定离心泵的类型2 2确定输送系统的流量和扬程确定输送系统的流量和扬程3 3确定离心泵的型号确定离心泵的型号若有几种型号的泵同时满足管路的具体要求，则应选效若有几种型号的泵同时满足管路的具体要求，则应选效率较高的，同时也要考虑泵的价格。率较高的，同时也要考虑泵的价格。4 4校核轴功率校核轴功率当液体密度大于水的密度时，必需校核轴
40、功率。当液体密度大于水的密度时，必需校核轴功率。5 5列出泵在设计点处的性能，供运用时参考。列出泵在设计点处的性能，供运用时参考。返回返回第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术离心泵的安装高度离心泵的安装高度汽蚀现象泵内液体汽化，汽泡形成和裂开的过程中使叶轮材料受到损坏的现象称为汽蚀现象。产生缘由p叶轮pv，使液体汽化危害危害（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3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体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术预防措
41、施预防措施 p入口pv 即 p入口 或pv（1）pv T 操作稳定（2）p入口 Hg hf 第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术气蚀现象动画气蚀现象动画气蚀现象动画气蚀现象动画第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术允许安装高度确定允许安装高度确定方法：允许汽蚀余量法 允许汽蚀余量：允许汽蚀余量：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 工程上从根本上避开气蚀现象的方法是限制泵的安装高度。避开离心泵气蚀现象发生的最大安装高度，称为离心泵的允许安装高度,也叫允许吸上高度。第一章第一
42、章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术随Q增大而增大，越大，抗汽蚀性能越差。求取：试验测定，由泵性能中查取。影响影响因素：因素：第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术2 2允许安装高度允许安装高度HgHg确定确定 允许安装高度允许安装高度HgHg：指泵的吸入口与吸入贮槽液面间可允许：指泵的吸入口与吸入贮槽液面间可允许达到的最大垂直距离。达到的最大垂直距离。列贮槽液面列贮槽液面0-00-0与泵的吸入口与泵的吸入口1-11-1两截面间的柏努利方两截面间的柏努利方程式程式式中式中 Hg Hg允许安装高度，允许安装高度，m
43、m；p p0 0吸入液面压力，吸入液面压力，PaPa；p pv v输送温度下液体的饱和蒸气压，输送温度下液体的饱和蒸气压，PaPa；被输送液体的密度，被输送液体的密度，kg/mkg/m3 3；流体流经吸入管的阻力，流体流经吸入管的阻力，m m。0101 离心泵的允许安装高度Hg返回返回第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术当允许安装高度为负值时，离心泵的吸入口低于贮槽液面。为平安起见，泵的实际安装高度通常能比允许安装高度低（0.51）m。第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术离心泵的工作点离心泵的工作点(一
44、)管路的特性曲线 对于给定的管路，其输送任务（流量）与完成任务所须要的压头之间也存在确定的关系，这种关系称为管路特性，表示在压头与流量的关系图上，称为管路的特性曲线。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 化工单元操作技术化工单元操作技术离心泵的工作点离心泵的工作点QAHeBQ2QHe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 化工单元操作技术化工单元操作技术管路特性影响因素管路特性影响因素曲线反映了特定管路在给定操作条件下流量与压头的关系。从以上推导过程中可以看出，此曲线的形态只与管路的铺设状况及操作条件有关，而与泵的特性无关。第一章第一章流体流动及输
45、送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术离心泵的工作点离心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。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M点称为泵的工作点。指定泵安装在特定管路中，只能有一个稳定的工作点M。第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术离心泵的工作点 离心泵的工作点QeHeQHHM=H=HeMQMHMQM=Q=Qe返回返回第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术离心泵的流量调整离心泵的流量调整 调整泵的工作点调整
46、管路特性曲线和泵的特性曲线均能达到调整泵的工作点的目的。第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术离心泵的流量调整变更阀门的开度变更阀门的开度返回返回第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术离心泵的操作离心泵的操作离心泵的开停车操作 （1）开车前的准备工作 （2）开车程序 （3）停车程序 （4）两泵切换离心泵操作训练 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动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术 气体输送机械气体输送机械气体输送机械的结构和原理与液体输送机械大体相同，也有离心式、旋转式、往
47、复式及流体作用式等类型。气体压送机械的分类 类 型终压/kPa（表压）压缩比用途通风机1511.15用于换气通风鼓风机153001.154用于送气压缩机3004造成高压真空泵当地大气压由真空度决定用于减压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 化工单元操作技术化工单元操作技术 输送和压缩气体的设备统称为气体压送机械，但在压送过程中，气体的压力发生变更的同时，其体积和温度也随之变更，这些变更对气体压送机械的结构、形态有很大的影响。第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术离心式通风机离心式通风机离心式通风机离心式通风机离心通风机的工作原理与结
48、构离心通风机的工作原理与结构离心通风机的工作原理与结构离心通风机的工作原理与结构性能参数与特性曲线性能参数与特性曲线性能参数与特性曲线性能参数与特性曲线离心式压缩机离心式压缩机离心式压缩机离心式压缩机离心式压缩机典型结构图离心式压缩机典型结构图离心式压缩机典型结构图离心式压缩机典型结构图离心压缩机的喘振现象离心压缩机的喘振现象离心压缩机的喘振现象离心压缩机的喘振现象离心压缩机的流量调整离心压缩机的流量调整离心压缩机的流量调整离心压缩机的流量调整离心压缩机的操作离心压缩机的操作离心压缩机的操作离心压缩机的操作离心式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 化工单元操作技术化工
49、单元操作技术离心式通风机离心式通风机 工业上常用的通风机主要有离心通风机和轴流通风机两种型式。轴流式通风机所产生的风压很小，一般只作通风换气之用。用于气体输送的，多为离心通风机。返回返回第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术离心通风机的工作原理与结构离心通风机的工作原理与结构离心式通风机的工作原理和基本结构与离心泵相离心式通风机的工作原理和基本结构与离心泵相像，但机壳断面有方形和圆形两种，一般低、中像，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的，高压的多为圆形，叶轮上压通风机多为方形的，高压的多为圆形，叶轮上叶片数目比较多且长度较短。叶
50、片数目比较多且长度较短。返回返回第一章第一章流体流动及输送技术流体流动及输送技术 化工单元操作技术化工单元操作技术性能参数与特性曲线性能参数与特性曲线1 1）风量）风量 按进口处的气体状态计的单位时间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，以内从风机出口排出的气体体积，以Q Q表示，单位表示，单位为为m3.h-1m3.h-1。2 2）风压）风压 单位体积的气体流过风机时所获得的单位体积的气体流过风机时所获得的能量，以能量，以HTHT表示，单位为表示，单位为J.m-3J.m-3。3 3）轴功率与效率）轴功率与效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 化工单元操作技术