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1、化工工艺基础知识化工工艺基础知识目目目目 录录录录第一章第一章 流体流动流体流动 第二章第二章 传热学基本知识传热学基本知识 第三章第三章 吸收基本知识吸收基本知识 第四章第四章 蒸馏基本知识蒸馏基本知识 第五章第五章 去湿去湿/干燥基本知识干燥基本知识 第一章第一章第一章第一章 流体流动流体流动流体流动流体流动一、概述一、概述一、概述一、概述1 1、流体：气体和液体统称为流体。、流体：气体和液体统称为流体。、流体：气体和液体统称为流体。、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。根据生产在化工生产中所处理的物料有很多是流体。根据生产在化工生产中所处理的物料有很多是流体
2、。根据生产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，与各种类型的设备另一个设备。化工厂中，管路纵横排列，与各种类型的设备另一个设备。化工厂中，管路纵横排列，与各种类型的设备另一个设备。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，化工生产连接，完成着流体输送的任务。除了流体输送外，化工生产连接，完成着流体输送的任
3、务。除了流体输送外，化工生产连接，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。的。流体流动状态对这些单元操作有着很大影响。的。流体流动状态对这些单元操作有着很大影响。的。流体流动状态对这些单元操作有着很大影响。二、流体动力学：研究流体在外力作用下的平衡规律二、流体动力学：研究流体在外力作用下的平衡规律二、流体动力学：研究流体在外力作用下的平衡规
4、律二、流体动力学：研究流体在外力作用下的平衡规律 1 1、密度：单位体积流体的质量，称为流体的密度，其表、密度：单位体积流体的质量，称为流体的密度，其表、密度：单位体积流体的质量，称为流体的密度，其表、密度：单位体积流体的质量，称为流体的密度，其表达式为达式为达式为达式为 =m/v =m/v 式中式中式中式中 流体的密度，流体的密度，流体的密度，流体的密度，kg/m3kg/m3；m m流体的质量，流体的质量，流体的质量，流体的质量，kgkg；V V流体的体积，流体的体积，流体的体积，流体的体积，m3m3。液体的密度随压力的变化甚小（极高压力下除外），液体的密度随压力的变化甚小（极高压力下除外）
5、，液体的密度随压力的变化甚小（极高压力下除外），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，但其随温度稍可忽略不计，故常称液体为不可压缩的流体，但其随温度稍可忽略不计，故常称液体为不可压缩的流体，但其随温度稍可忽略不计，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。有改变。气体的密度随压力和温度的变化较大。有改变。气体的密度随压力和温度的变化较大。有改变。气体的密度随压力和温度的变化较大。2 2 2 2、压、压、压、压 力：流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体力：流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体力：流体垂直作
6、用于单位面积上的力，称为流体力：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。的压强，简称压强。习惯上称为压力。的压强，简称压强。习惯上称为压力。的压强，简称压强。习惯上称为压力。作用于整个面上的力称为总压力。作用于整个面上的力称为总压力。作用于整个面上的力称为总压力。作用于整个面上的力称为总压力。在法定单位制中，压力的单位是在法定单位制中，压力的单位是在法定单位制中，压力的单位是在法定单位制中，压力的单位是N/m2N/m2N/m2N/m2，称为帕斯卡，称为帕斯卡，称为帕斯卡，称为帕斯卡，以以以以PaPaPaPa表示。还有采用的单位为表示。还有采用的单位为表示。还有采
7、用的单位为表示。还有采用的单位为atmatmatmatm（标准大气压）。它们之（标准大气压）。它们之（标准大气压）。它们之（标准大气压）。它们之间的换算关系为：间的换算关系为：间的换算关系为：间的换算关系为：1 1 1 1标准大气压标准大气压标准大气压标准大气压(atm)=101300Pa=760mmHg(atm)=101300Pa=760mmHg(atm)=101300Pa=760mmHg(atm)=101300Pa=760mmHg 3 3 3 3、基准：压力可以有不同的计量基准、基准：压力可以有不同的计量基准、基准：压力可以有不同的计量基准、基准：压力可以有不同的计量基准 （1 1 1 1
8、）绝对压力和表压：绝对压力以零压力（绝对真空）绝对压力和表压：绝对压力以零压力（绝对真空）绝对压力和表压：绝对压力以零压力（绝对真空）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。为基准，表压则以当地大气压为基准。为基准，表压则以当地大气压为基准。为基准，表压则以当地大气压为基准。（2 2 2 2）真空度：真空度也以当地大气压为基准，但真空度）真空度：真空度也以当地大气压为基准，但真空度）真空度：真空度也以当地大气压为基准，但真空度）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。与表压的计算方向相反，即低于大气压
9、的数值称为真空度。与表压的计算方向相反，即低于大气压的数值称为真空度。与表压的计算方向相反，即低于大气压的数值称为真空度。它与绝对压力的关系，可用下式表示它与绝对压力的关系，可用下式表示它与绝对压力的关系，可用下式表示它与绝对压力的关系，可用下式表示 表压绝对压力大气压力表压绝对压力大气压力表压绝对压力大气压力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（空度（空度（空度（vacuu
10、mvacuumvacuumvacuum），即），即），即），即 真空度大气压力绝对压力真空度大气压力绝对压力真空度大气压力绝对压力真空度大气压力绝对压力绝对压力、表压和真空度的关系，如图所示。绝对压力、表压和真空度的关系，如图所示。绝对压力、表压和真空度的关系，如图所示。绝对压力、表压和真空度的关系，如图所示。三、管内流体流动规律三、管内流体流动规律三、管内流体流动规律三、管内流体流动规律1 1 1 1：流量与流速：流量与流速：流量与流速：流量与流速 （一）流量（一）流量（一）流量（一）流量 （1 1 1 1）体积流量：单位时间内流体流经管道任一截面的体体积流量：单位时间内流体流经管道任一截面
11、的体体积流量：单位时间内流体流经管道任一截面的体体积流量：单位时间内流体流经管道任一截面的体积，称为体积流量，以积，称为体积流量，以积，称为体积流量，以积，称为体积流量，以V V V V表示，其单位为表示，其单位为表示，其单位为表示，其单位为m3/sm3/sm3/sm3/s。（2 2 2 2）质量流量：质量流量：质量流量：质量流量：单位时间内流体流经管道任一截面的单位时间内流体流经管道任一截面的单位时间内流体流经管道任一截面的单位时间内流体流经管道任一截面的质量，称为质量流量以质量，称为质量流量以质量，称为质量流量以质量，称为质量流量以G G G G表示，其单位为表示，其单位为表示，其单位为表
12、示，其单位为kg/skg/skg/skg/s。体积流量与。体积流量与。体积流量与。体积流量与质量流量之间的关系为质量流量之间的关系为质量流量之间的关系为质量流量之间的关系为（二）流速（二）流速（二）流速（二）流速 （1 1）平均流速：流速是指单位时间内液体质点在流动方）平均流速：流速是指单位时间内液体质点在流动方）平均流速：流速是指单位时间内液体质点在流动方）平均流速：流速是指单位时间内液体质点在流动方向上所流经的距离。向上所流经的距离。向上所流经的距离。向上所流经的距离。实验证明，流体在管道内流动时，由于流体具有粘性，实验证明，流体在管道内流动时，由于流体具有粘性，实验证明，流体在管道内流动
13、时，由于流体具有粘性，实验证明，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，由于液体质点粘最大，愈靠管壁速度愈小，在紧靠管壁处，由于液体质点粘最大，愈靠管壁速度愈小，在紧靠管壁处，由于液体质点粘最大，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，一般系以管道截面附在管壁上，其速度等于零。但工程上，一般系以管道截面附在管壁上
14、，其速度等于零。但工程上，一般系以管道截面附在管壁上，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。此积除以体积流量所得的值，来表示流体在管道中的速度。此积除以体积流量所得的值，来表示流体在管道中的速度。此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，以种速度称为平均速度，简称流速，以种速度称为平均速度，简称流速，以种速度称为平均速度，简称流速，以u u表示，单位为表示，单位为表示，单位为表示，单位为m/sm/s。流量与流速关系为流量与流速关系为流量与流速关系为流量与流速关系为u u u uV/AV/AV/AV/A
15、G=V=AuG=V=AuG=V=AuG=V=Au式中式中式中式中 A A A A管道的截面积，管道的截面积，管道的截面积，管道的截面积，m2m2m2m2。（2 2 2 2）质量流速：单位时间内流体流经管道单位截面的质）质量流速：单位时间内流体流经管道单位截面的质）质量流速：单位时间内流体流经管道单位截面的质）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，以量称为质量流速，以量称为质量流速，以量称为质量流速，以表示，单位为表示，单位为表示，单位为表示，单位为kg/m2skg/m2skg/m2skg/m2s。它与流速及流量的关系为它与流速及流量的关系为它与流速及流量的关系为它与流速及
16、流量的关系为 G/A=Au/A=u G/A=Au/A=u G/A=Au/A=u G/A=Au/A=u（1-171-171-171-17）由于气体的体积与温度、压力有关，显然，当温度、压由于气体的体积与温度、压力有关，显然，当温度、压由于气体的体积与温度、压力有关，显然，当温度、压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，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，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，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。但其质量流
17、量不变。此时，采用质量流速比较方便。但其质量流量不变。此时，采用质量流速比较方便。但其质量流量不变。此时，采用质量流速比较方便。流量一般为生产任务所决定，而合理的流速则应根流量一般为生产任务所决定，而合理的流速则应根流量一般为生产任务所决定，而合理的流速则应根流量一般为生产任务所决定，而合理的流速则应根据经济权衡决定，一般液体流速为据经济权衡决定，一般液体流速为据经济权衡决定，一般液体流速为据经济权衡决定，一般液体流速为0.50.50.50.53m/s3m/s3m/s3m/s。气体为。气体为。气体为。气体为1010101030m/s30m/s30m/s30m/s。四、管内流体流动现象四、管内流
18、体流动现象四、管内流体流动现象四、管内流体流动现象 1 1 1 1、粘度：流体流动时产生内摩擦力的性质，称为粘性。粘度：流体流动时产生内摩擦力的性质，称为粘性。粘度：流体流动时产生内摩擦力的性质，称为粘性。粘度：流体流动时产生内摩擦力的性质，称为粘性。流体粘性越大，其流动性就越小。从桶底把一桶甘油放完要流体粘性越大，其流动性就越小。从桶底把一桶甘油放完要流体粘性越大，其流动性就越小。从桶底把一桶甘油放完要流体粘性越大，其流动性就越小。从桶底把一桶甘油放完要比把一桶水放完慢得多，这是因为甘油流动时内摩擦力比水比把一桶水放完慢得多，这是因为甘油流动时内摩擦力比水比把一桶水放完慢得多，这是因为甘油流
19、动时内摩擦力比水比把一桶水放完慢得多，这是因为甘油流动时内摩擦力比水大的缘故。大的缘故。大的缘故。大的缘故。牛顿粘性定律牛顿粘性定律牛顿粘性定律牛顿粘性定律 实验现象：板间液体运动，且形成上大下小的流速分布实验现象：板间液体运动，且形成上大下小的流速分布实验现象：板间液体运动，且形成上大下小的流速分布实验现象：板间液体运动，且形成上大下小的流速分布(速速速速度差度差度差度差)。现象说明：现象说明：现象说明：现象说明：(1)(1)(1)(1)板间流体可看成为许多流体层，且其间存在相板间流体可看成为许多流体层，且其间存在相板间流体可看成为许多流体层，且其间存在相板间流体可看成为许多流体层，且其间存
20、在相对运动对运动对运动对运动(速度差速度差速度差速度差)。（2 2 2 2）相邻流体层之间存在摩擦力，称为内摩擦力或）相邻流体层之间存在摩擦力，称为内摩擦力或）相邻流体层之间存在摩擦力，称为内摩擦力或）相邻流体层之间存在摩擦力，称为内摩擦力或粘滞力。（否则流体静止）粘滞力。（否则流体静止）粘滞力。（否则流体静止）粘滞力。（否则流体静止）2 2 2 2、内摩擦力或粘滞力：内摩擦力或粘滞力：内摩擦力或粘滞力：内摩擦力或粘滞力：这种运动着的流体内部相邻两流这种运动着的流体内部相邻两流这种运动着的流体内部相邻两流这种运动着的流体内部相邻两流体层间由于分子运动而产生的相互作用力，称为流体的内摩体层间由于
21、分子运动而产生的相互作用力，称为流体的内摩体层间由于分子运动而产生的相互作用力，称为流体的内摩体层间由于分子运动而产生的相互作用力，称为流体的内摩擦力或粘滞力。流体运动时内摩擦力的大小，体现了流体粘擦力或粘滞力。流体运动时内摩擦力的大小，体现了流体粘擦力或粘滞力。流体运动时内摩擦力的大小，体现了流体粘擦力或粘滞力。流体运动时内摩擦力的大小，体现了流体粘性的大小。性的大小。性的大小。性的大小。3 3 3 3、粘度：物理意义：单位速度梯度时单位面积上所产生的粘度：物理意义：单位速度梯度时单位面积上所产生的粘度：物理意义：单位速度梯度时单位面积上所产生的粘度：物理意义：单位速度梯度时单位面积上所产生
22、的内摩擦力。内摩擦力。内摩擦力。内摩擦力。粘度越大，流体流动时生产的内摩擦力也越大。粘度越大，流体流动时生产的内摩擦力也越大。粘度越大，流体流动时生产的内摩擦力也越大。粘度越大，流体流动时生产的内摩擦力也越大。4 4 4 4、液体中的动量传递：、液体中的动量传递：、液体中的动量传递：、液体中的动量传递：流体流动过程也称为动量传递过程，牛顿粘性定律就是流体流动过程也称为动量传递过程，牛顿粘性定律就是流体流动过程也称为动量传递过程，牛顿粘性定律就是流体流动过程也称为动量传递过程，牛顿粘性定律就是定量描述动量传递的定律。定量描述动量传递的定律。定量描述动量传递的定律。定量描述动量传递的定律。分子动量
23、传递是由于流体层之间分子动量传递是由于流体层之间分子动量传递是由于流体层之间分子动量传递是由于流体层之间速度不等，动量从速度大处向速度小处传递。速度不等，动量从速度大处向速度小处传递。速度不等，动量从速度大处向速度小处传递。速度不等，动量从速度大处向速度小处传递。5 5、流体流动类型与雷诺准数流体流动类型与雷诺准数流体流动类型与雷诺准数流体流动类型与雷诺准数流体在管道中的流动状态可分为两种类型流体在管道中的流动状态可分为两种类型流体在管道中的流动状态可分为两种类型流体在管道中的流动状态可分为两种类型:层流和湍流层流和湍流层流和湍流层流和湍流 雷诺实验装置雷诺实验装置雷诺实验装置雷诺实验装置雷诺
24、实验现象表明：流体在管道中流动存在两种截然不同的流雷诺实验现象表明：流体在管道中流动存在两种截然不同的流雷诺实验现象表明：流体在管道中流动存在两种截然不同的流雷诺实验现象表明：流体在管道中流动存在两种截然不同的流型。型。型。型。流体流动形态示意图流体流动形态示意图流体流动形态示意图流体流动形态示意图 根据不同的流体和不同的管径所获得实验结果表明：影响根据不同的流体和不同的管径所获得实验结果表明：影响根据不同的流体和不同的管径所获得实验结果表明：影响根据不同的流体和不同的管径所获得实验结果表明：影响液体类型的因素，除了流体的流速外，还有管径液体类型的因素，除了流体的流速外，还有管径液体类型的因素
25、，除了流体的流速外，还有管径液体类型的因素，除了流体的流速外，还有管径d d d d，流体密度，流体密度，流体密度，流体密度和流体的粘度和流体的粘度和流体的粘度和流体的粘度。u u u u、d d d d、越大，越大，越大，越大，越小，就越容易从层流越小，就越容易从层流越小，就越容易从层流越小，就越容易从层流转变为湍流。雷诺得出结论：上述中四个因素所组成的复合数转变为湍流。雷诺得出结论：上述中四个因素所组成的复合数转变为湍流。雷诺得出结论：上述中四个因素所组成的复合数转变为湍流。雷诺得出结论：上述中四个因素所组成的复合数群群群群du/du/du/du/，是判断流体流动类型的准则。，是判断流体流
26、动类型的准则。，是判断流体流动类型的准则。，是判断流体流动类型的准则。这数群称为雷诺准数或雷诺数，用这数群称为雷诺准数或雷诺数，用这数群称为雷诺准数或雷诺数，用这数群称为雷诺准数或雷诺数，用ReReReRe表示表示表示表示。上述结果表明，上述结果表明，上述结果表明，上述结果表明，ReReReRe数是一个无因次数群。不管采用何种数是一个无因次数群。不管采用何种数是一个无因次数群。不管采用何种数是一个无因次数群。不管采用何种单位制只要单位制只要单位制只要单位制只要ReReReRe中各物理量用同一单位制的单位，那所求得中各物理量用同一单位制的单位，那所求得中各物理量用同一单位制的单位，那所求得中各物
27、理量用同一单位制的单位，那所求得ReReReRe的数值相同。根据大量的实验得知的数值相同。根据大量的实验得知的数值相同。根据大量的实验得知的数值相同。根据大量的实验得知Re2000Re2000Re2000Re2000时，流动类型为时，流动类型为时，流动类型为时，流动类型为层流；当层流；当层流；当层流；当Re4000Re4000Re4000Re4000时，流动类型为湍流；而在时，流动类型为湍流；而在时，流动类型为湍流；而在时，流动类型为湍流；而在2000200020002000ReReReRe4000400040004000范围内，流动类型不稳定，可能是层流，也可能是湍流，范围内，流动类型不稳定
28、，可能是层流，也可能是湍流，范围内，流动类型不稳定，可能是层流，也可能是湍流，范围内，流动类型不稳定，可能是层流，也可能是湍流，或是两者交替出现，与外界干扰情况有关。例如周围振动及或是两者交替出现，与外界干扰情况有关。例如周围振动及或是两者交替出现，与外界干扰情况有关。例如周围振动及或是两者交替出现，与外界干扰情况有关。例如周围振动及管道入口处等都易出现湍流。这一范围称为过渡区管道入口处等都易出现湍流。这一范围称为过渡区管道入口处等都易出现湍流。这一范围称为过渡区管道入口处等都易出现湍流。这一范围称为过渡区(transition region)(transition region)(trans
29、ition region)(transition region)。在两根不同的管中，当流体流动的在两根不同的管中，当流体流动的在两根不同的管中，当流体流动的在两根不同的管中，当流体流动的ReReReRe数相同时，只要流数相同时，只要流数相同时，只要流数相同时，只要流体边界几何条件相似，则流体流动状态也相同。这称为流体体边界几何条件相似，则流体流动状态也相同。这称为流体体边界几何条件相似，则流体流动状态也相同。这称为流体体边界几何条件相似，则流体流动状态也相同。这称为流体流动的相似原理。流动的相似原理。流动的相似原理。流动的相似原理。五、流体流动阻力五、流体流动阻力五、流体流动阻力五、流体流动阻
30、力（一）管、管件及阀门（一）管、管件及阀门（一）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。当流管路系统是由管、管件、阀门以及输送机械等组成的。当流管路系统是由管、管件、阀门以及输送机械等组成的。当流管路系统是由管、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。因体流经管和管件、阀门时，为克服流动阻力而消耗能量。因体流经管和管件、阀门时，为克服流动阻力而消耗能量。因体流经管和管件、阀门时，为克服流动阻力而消耗能量。因此，在讨论流体在管内的流动阻力时，必需对管、管件以及此，在讨论流体在管内的流动阻力时，必需对管、管件以
31、及此，在讨论流体在管内的流动阻力时，必需对管、管件以及此，在讨论流体在管内的流动阻力时，必需对管、管件以及阀门有所了解。阀门有所了解。阀门有所了解。阀门有所了解。1 1 1 1 管管管管 管子的种类很多，目前已在化工厂中广泛应用的有铸管子的种类很多，目前已在化工厂中广泛应用的有铸管子的种类很多，目前已在化工厂中广泛应用的有铸管子的种类很多，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。钢铁管、钢管、特殊钢管、有色金属、塑料管及橡胶管等。钢铁管、钢管、特殊钢管、有色金属、塑料管及橡胶管等。钢铁管、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
32、；有色金属管又可分为紫钢管、黄铜管又有有缝与无缝之分；有色金属管又可分为紫钢管、黄铜管又有有缝与无缝之分；有色金属管又可分为紫钢管、黄铜管又有有缝与无缝之分；有色金属管又可分为紫钢管、黄铜管、铅管及铝管等。有缝钢管多用低碳钢制成；无缝钢管的管、铅管及铝管等。有缝钢管多用低碳钢制成；无缝钢管的管、铅管及铝管等。有缝钢管多用低碳钢制成；无缝钢管的管、铅管及铝管等。有缝钢管多用低碳钢制成；无缝钢管的材料有普通碳钢、优质碳钢以及不锈钢等。不锈钢管价昂贵材料有普通碳钢、优质碳钢以及不锈钢等。不锈钢管价昂贵材料有普通碳钢、优质碳钢以及不锈钢等。不锈钢管价昂贵材料有普通碳钢、优质碳钢以及不锈钢等。不锈钢管价
33、昂贵选用时应慎重，但是在输送强腐蚀性的液体或某些特殊要求选用时应慎重，但是在输送强腐蚀性的液体或某些特殊要求选用时应慎重，但是在输送强腐蚀性的液体或某些特殊要求选用时应慎重，但是在输送强腐蚀性的液体或某些特殊要求的情况下，应用也不少，如稀硝酸用管、混酸用管等。铸铁的情况下，应用也不少，如稀硝酸用管、混酸用管等。铸铁的情况下，应用也不少，如稀硝酸用管、混酸用管等。铸铁的情况下，应用也不少，如稀硝酸用管、混酸用管等。铸铁管常用于埋在地下的给水总管、煤气管及污水管等。输送浓管常用于埋在地下的给水总管、煤气管及污水管等。输送浓管常用于埋在地下的给水总管、煤气管及污水管等。输送浓管常用于埋在地下的给水总
34、管、煤气管及污水管等。输送浓硝酸、稀硫酸则应分别使用铝管及铅管。硝酸、稀硫酸则应分别使用铝管及铅管。硝酸、稀硫酸则应分别使用铝管及铅管。硝酸、稀硫酸则应分别使用铝管及铅管。2.2.2.2.管件管件管件管件 管件为管与管的连接部件，它主要是用来改变管道方管件为管与管的连接部件，它主要是用来改变管道方管件为管与管的连接部件，它主要是用来改变管道方管件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。向、连接支管、改变管径及堵塞管道等。向、连接支管、改变管径及堵塞管道等。向、连接支管、改变管径及堵塞管道等。3.3.3.3.阀门阀门阀门阀门 阀门装于管道中用以调节流量。常用
35、的阀门有以下几种。阀门装于管道中用以调节流量。常用的阀门有以下几种。阀门装于管道中用以调节流量。常用的阀门有以下几种。阀门装于管道中用以调节流量。常用的阀门有以下几种。（1 1 1 1）截止阀）截止阀）截止阀）截止阀 截止阀截止阀截止阀截止阀(globe valve)(globe valve)(globe valve)(globe valve)，它是依靠阀盘换的上升或下，它是依靠阀盘换的上升或下，它是依靠阀盘换的上升或下，它是依靠阀盘换的上升或下降，以改变阀盘与阀座的距离，以达到调节流量的目的。降，以改变阀盘与阀座的距离，以达到调节流量的目的。降，以改变阀盘与阀座的距离，以达到调节流量的目的。
36、降，以改变阀盘与阀座的距离，以达到调节流量的目的。截止阀构造比较复杂，在阀体部分液体流动方向经数次改变，截止阀构造比较复杂，在阀体部分液体流动方向经数次改变，截止阀构造比较复杂，在阀体部分液体流动方向经数次改变，截止阀构造比较复杂，在阀体部分液体流动方向经数次改变，流动阻力较大。但这种阀门严密可靠，而且可较精确地调节流动阻力较大。但这种阀门严密可靠，而且可较精确地调节流动阻力较大。但这种阀门严密可靠，而且可较精确地调节流动阻力较大。但这种阀门严密可靠，而且可较精确地调节流量，所以常用于蒸汽、压缩空气及液体输送管道。若流体流量，所以常用于蒸汽、压缩空气及液体输送管道。若流体流量，所以常用于蒸汽、
37、压缩空气及液体输送管道。若流体流量，所以常用于蒸汽、压缩空气及液体输送管道。若流体中含有悬浮颗粒时应避免使用。中含有悬浮颗粒时应避免使用。中含有悬浮颗粒时应避免使用。中含有悬浮颗粒时应避免使用。（2 2 2 2）闸阀闸阀闸阀闸阀 闸阀闸阀闸阀闸阀(gate valve)(gate valve)(gate valve)(gate valve)又称为闸板阀。闸阀是利用闸板的又称为闸板阀。闸阀是利用闸板的又称为闸板阀。闸阀是利用闸板的又称为闸板阀。闸阀是利用闸板的上升或下降，以调节管路中流体的流量。闸阀构造简单，液上升或下降，以调节管路中流体的流量。闸阀构造简单，液上升或下降，以调节管路中流体的流量
38、。闸阀构造简单，液上升或下降，以调节管路中流体的流量。闸阀构造简单，液体阻力小，且不易为悬浮物所堵塞，故常用于大直径管道。体阻力小，且不易为悬浮物所堵塞，故常用于大直径管道。体阻力小，且不易为悬浮物所堵塞，故常用于大直径管道。体阻力小，且不易为悬浮物所堵塞，故常用于大直径管道。其缺点是闸阀阀体高；制造、检修比较困难。其缺点是闸阀阀体高；制造、检修比较困难。其缺点是闸阀阀体高；制造、检修比较困难。其缺点是闸阀阀体高；制造、检修比较困难。（3 3 3 3）止逆阀止逆阀止逆阀止逆阀 止逆阀止逆阀止逆阀止逆阀(check valve)(check valve)(check valve)(check v
39、alve)又称为单向阀。其功用在于只允又称为单向阀。其功用在于只允又称为单向阀。其功用在于只允又称为单向阀。其功用在于只允许流体沿单方向流动。当流体自左向右流动时，阀自动开启；许流体沿单方向流动。当流体自左向右流动时，阀自动开启；许流体沿单方向流动。当流体自左向右流动时，阀自动开启；许流体沿单方向流动。当流体自左向右流动时，阀自动开启；如遇到有反向流动时，阀自动关闭。如遇到有反向流动时，阀自动关闭。如遇到有反向流动时，阀自动关闭。如遇到有反向流动时，阀自动关闭。（4 4 4 4）球阀）球阀）球阀）球阀 主要用于截断或接通管路中的介质，亦可用于流体的主要用于截断或接通管路中的介质，亦可用于流体的
40、主要用于截断或接通管路中的介质，亦可用于流体的主要用于截断或接通管路中的介质，亦可用于流体的调节与控制，其中硬密封调节与控制，其中硬密封调节与控制，其中硬密封调节与控制，其中硬密封V V V V型球阀其型球阀其型球阀其型球阀其V V V V型球芯与堆焊硬质合金型球芯与堆焊硬质合金型球芯与堆焊硬质合金型球芯与堆焊硬质合金的金属阀座之间具有很强的剪切力，特别适用于含纤维、微的金属阀座之间具有很强的剪切力，特别适用于含纤维、微的金属阀座之间具有很强的剪切力，特别适用于含纤维、微的金属阀座之间具有很强的剪切力，特别适用于含纤维、微小固体颗料等介质。本类阀门在管道中一般应当水平安装。小固体颗料等介质。本
41、类阀门在管道中一般应当水平安装。小固体颗料等介质。本类阀门在管道中一般应当水平安装。小固体颗料等介质。本类阀门在管道中一般应当水平安装。（二）流体在直管中的流动阻力（二）流体在直管中的流动阻力（二）流体在直管中的流动阻力（二）流体在直管中的流动阻力 1 1 1 1、阻力的分类、阻力的分类、阻力的分类、阻力的分类 直管阻力：流体流经一定直径的直管时，所产生的阻力。直管阻力：流体流经一定直径的直管时，所产生的阻力。直管阻力：流体流经一定直径的直管时，所产生的阻力。直管阻力：流体流经一定直径的直管时，所产生的阻力。局部阻力：流体流经管件、阀门及进出口时，由于受到局部阻力：流体流经管件、阀门及进出口时
42、，由于受到局部阻力：流体流经管件、阀门及进出口时，由于受到局部阻力：流体流经管件、阀门及进出口时，由于受到局部障碍所产生的阻力。局部障碍所产生的阻力。局部障碍所产生的阻力。局部障碍所产生的阻力。流体在管内从第一截面流到第二截面时，由于流体层之流体在管内从第一截面流到第二截面时，由于流体层之流体在管内从第一截面流到第二截面时，由于流体层之流体在管内从第一截面流到第二截面时，由于流体层之间的分子动量传递而产生的内摩擦阻力，或由于流体之间的间的分子动量传递而产生的内摩擦阻力，或由于流体之间的间的分子动量传递而产生的内摩擦阻力，或由于流体之间的间的分子动量传递而产生的内摩擦阻力，或由于流体之间的湍流动
43、量传递而引起的摩擦阻力，使一部分机械能转化为热湍流动量传递而引起的摩擦阻力，使一部分机械能转化为热湍流动量传递而引起的摩擦阻力，使一部分机械能转化为热湍流动量传递而引起的摩擦阻力，使一部分机械能转化为热能。我们把这部分机械能称为能量损失。管路一般由直管段能。我们把这部分机械能称为能量损失。管路一般由直管段能。我们把这部分机械能称为能量损失。管路一般由直管段能。我们把这部分机械能称为能量损失。管路一般由直管段和管件、阀门等组成。因此，流体在管路中的流动阻力，可和管件、阀门等组成。因此，流体在管路中的流动阻力，可和管件、阀门等组成。因此，流体在管路中的流动阻力，可和管件、阀门等组成。因此，流体在管
44、路中的流动阻力，可分为直管阻力和局部阻力两类。分为直管阻力和局部阻力两类。分为直管阻力和局部阻力两类。分为直管阻力和局部阻力两类。直管阻力是流体流经一定直径的直管时，所产生的阻直管阻力是流体流经一定直径的直管时，所产生的阻直管阻力是流体流经一定直径的直管时，所产生的阻直管阻力是流体流经一定直径的直管时，所产生的阻力。局部阻力是流体流经管件、阀门及进出口时，由于受到力。局部阻力是流体流经管件、阀门及进出口时，由于受到力。局部阻力是流体流经管件、阀门及进出口时，由于受到力。局部阻力是流体流经管件、阀门及进出口时，由于受到局部障碍所产生的阻力。局部障碍所产生的阻力。局部障碍所产生的阻力。局部障碍所产
45、生的阻力。所以，流体流经管路的总能量损失，应为直管阻力与所以，流体流经管路的总能量损失，应为直管阻力与所以，流体流经管路的总能量损失，应为直管阻力与所以，流体流经管路的总能量损失，应为直管阻力与局部阻力所引起能量损失之总和。局部阻力所引起能量损失之总和。局部阻力所引起能量损失之总和。局部阻力所引起能量损失之总和。第二章第二章第二章第二章 传热基本知识传热基本知识传热基本知识传热基本知识 一一一一 、概述概述概述概述（一）（一）（一）（一）传热过程在化工生产中的应用传热过程在化工生产中的应用传热过程在化工生产中的应用传热过程在化工生产中的应用 加热或冷却加热或冷却加热或冷却加热或冷却 换热换热换
46、热换热 强化传热过程强化传热过程强化传热过程强化传热过程 保温保温保温保温 削弱传热过程削弱传热过程削弱传热过程削弱传热过程 传热过程即热量传递过程。在化工生产过程中，几乎所传热过程即热量传递过程。在化工生产过程中，几乎所传热过程即热量传递过程。在化工生产过程中，几乎所传热过程即热量传递过程。在化工生产过程中，几乎所有的化学反应过程都需要控制在一定的温度下进行。为了达有的化学反应过程都需要控制在一定的温度下进行。为了达有的化学反应过程都需要控制在一定的温度下进行。为了达有的化学反应过程都需要控制在一定的温度下进行。为了达到和保持所要求的温度，反应物在进入反应器前常需加热或到和保持所要求的温度，
47、反应物在进入反应器前常需加热或到和保持所要求的温度，反应物在进入反应器前常需加热或到和保持所要求的温度，反应物在进入反应器前常需加热或冷却到一定温度。在过程进行中，由于反应物需要吸收或放冷却到一定温度。在过程进行中，由于反应物需要吸收或放冷却到一定温度。在过程进行中，由于反应物需要吸收或放冷却到一定温度。在过程进行中，由于反应物需要吸收或放出一定的热量，故又要不断地导入或移出热量；有些单元操出一定的热量，故又要不断地导入或移出热量；有些单元操出一定的热量，故又要不断地导入或移出热量；有些单元操出一定的热量，故又要不断地导入或移出热量；有些单元操作，如蒸馏、蒸发、干燥和结晶等，都有一定的温度要求
48、，作，如蒸馏、蒸发、干燥和结晶等，都有一定的温度要求，作，如蒸馏、蒸发、干燥和结晶等，都有一定的温度要求，作，如蒸馏、蒸发、干燥和结晶等，都有一定的温度要求，所以也需要有热能的输入或输出，过程才能进行；此外，许所以也需要有热能的输入或输出，过程才能进行；此外，许所以也需要有热能的输入或输出，过程才能进行；此外，许所以也需要有热能的输入或输出，过程才能进行；此外，许多设备或管道在高温或低温下操作，若要保证管路中输送的多设备或管道在高温或低温下操作，若要保证管路中输送的多设备或管道在高温或低温下操作，若要保证管路中输送的多设备或管道在高温或低温下操作，若要保证管路中输送的流体能维持一定的温度以及减
49、少热量损失，则需要保温（或流体能维持一定的温度以及减少热量损失，则需要保温（或流体能维持一定的温度以及减少热量损失，则需要保温（或流体能维持一定的温度以及减少热量损失，则需要保温（或隔热）；隔热）；隔热）；隔热）；近十多年来，随着能源价格的不断上涨，回收废热及节近十多年来，随着能源价格的不断上涨，回收废热及节近十多年来，随着能源价格的不断上涨，回收废热及节近十多年来，随着能源价格的不断上涨，回收废热及节省能源已成为降低生产成本的重要措施之一。以上所讲到的省能源已成为降低生产成本的重要措施之一。以上所讲到的省能源已成为降低生产成本的重要措施之一。以上所讲到的省能源已成为降低生产成本的重要措施之一
50、。以上所讲到的情况，都与热量传递有关。可见，在化工生产中，传热过程情况，都与热量传递有关。可见，在化工生产中，传热过程情况，都与热量传递有关。可见，在化工生产中，传热过程情况，都与热量传递有关。可见，在化工生产中，传热过程具有相当重要的地位。具有相当重要的地位。具有相当重要的地位。具有相当重要的地位。化工生产中常遇到的传热问题，通常有以下两类：化工生产中常遇到的传热问题，通常有以下两类：化工生产中常遇到的传热问题，通常有以下两类：化工生产中常遇到的传热问题，通常有以下两类：一类是要求热量传递情况好，亦即要求传热速率高，一类是要求热量传递情况好，亦即要求传热速率高，一类是要求热量传递情况好，亦即