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1、流体输送设备讲义流体输送设备讲义 七彩化学研发中心七彩化学研发中心 2010年年8月月流体输送流体输送1.化工单元过程之流体流动化工单元过程之流体流动2.泵的分类与选择泵的分类与选择3.管道材料及选择管道材料及选择4.阀门种类及用途阀门种类及用途5.管道铺设的原则管道铺设的原则1.流体流动流体流动1.1 层流和湍流层流和湍流层流：流体在管内流动时，其质点沿着与管轴平行层流：流体在管内流动时，其质点沿着与管轴平行的方向作平滑直线运动。此种流动称为层流的方向作平滑直线运动。此种流动称为层流。湍流：当流速增加到较大时，流线不再清楚可辨，湍流：当流速增加到较大时，流线不再清楚可辨，流场中有许多小漩涡，
2、层流被破坏，相邻流层间不流场中有许多小漩涡，层流被破坏，相邻流层间不但有滑动，还有混合。这时的流体作不规则运动，但有滑动，还有混合。这时的流体作不规则运动，有垂直于流管轴线方向的分速度产生，这种运动称有垂直于流管轴线方向的分速度产生，这种运动称为湍流为湍流。1.1 流动过程恒算流动过程恒算连续性方程：连续性方程：1u1A1=2u2A2对于不可压缩流体在管内流动，对于不可压缩流体在管内流动，为常数，为常数，则：则：u1d12=u2d22机械能恒算：机械能恒算：1.2 阻力计算阻力计算直管阻力：流体在管内流动时由内摩擦引起的压力降直管阻力：流体在管内流动时由内摩擦引起的压力降直管阻力直管阻力wf可
3、按下面公式计算：可按下面公式计算：wf=l/d u2/2局部阻力：流体通过管路中的弯头、三通、阀门等管件的局部阻力：流体通过管路中的弯头、三通、阀门等管件的压力降压力降局部阻力局部阻力wf可按下面公式计算：可按下面公式计算：wf=u2/2 或或 wf=le /d u2/2 式中式中表示阻力系数，表示阻力系数，le 表示当量长度表示当量长度一般来说，长距离输送以直管阻力为主，车间管路则往往一般来说，长距离输送以直管阻力为主，车间管路则往往以局部阻力为主。以局部阻力为主。管件、阀门的阻力系数与当量长度管件、阀门的阻力系数与当量长度名称名称值值le/d名称名称值值le/d弯头弯头45度度0.3517
4、闸阀全开闸阀全开0.179弯头弯头90度度0.7535闸阀半开闸阀半开4.5225三通三通150截止阀全开截止阀全开6.0300回弯头回弯头1.575截止阀半开截止阀半开9.5475管接头管接头0.042球阀球阀70.03500活接头活接头0.042水表水表7.03502.泵的分类与选择泵的分类与选择2.1 2.1 泵的分类泵的分类 泵的种类离心式旋转式流体作用式往复式离心泵、旋涡泵等往复泵、计量泵等齿轮泵、螺杆泵喷射泵按照工作原理，将泵的分类如下按照工作原理，将泵的分类如下离心泵 离心泵的构造离心泵的构造主要组成局部是叶轮主要组成局部是叶轮impeller和蜗形泵壳和蜗形泵壳pump cas
5、e。叶。叶轮安装在泵壳内，液体轮安装在泵壳内，液体入口在泵壳中央，正对入口在泵壳中央，正对叶轮中心，并与吸入导叶轮中心，并与吸入导管相连。压出口在泵壳管相连。压出口在泵壳旁侧，联结压出导管。旁侧，联结压出导管。叶轮：叶轮：由由4 41212片向后弯曲的叶片片向后弯曲的叶片vane,bladevane,blade组成，组成，安装在泵轴上，由电动机带动而快速旋转。安装在泵轴上，由电动机带动而快速旋转。流体在离心泵叶轮中的运动 离心泵工作原理离心泵工作原理 气缚气缚air bind：NOTENOTE：在开车前应预先将离心泵的泵壳和吸入管路中充满在开车前应预先将离心泵的泵壳和吸入管路中充满 液体，运转
6、过程中也要防止空气漏入。液体，运转过程中也要防止空气漏入。为便于泵内充满液体为便于泵内充满液体,吸入管底部安装有吸入管底部安装有止逆底阀止逆底阀。如果泵的位置低于槽内液面，则启动时无需灌泵。如果泵的位置低于槽内液面，则启动时无需灌泵。当离心泵启动时，假设泵当离心泵启动时，假设泵内存在空气，就会形成叶内存在空气，就会形成叶轮空转，这种现象称为轮空转，这种现象称为“气缚气缚。离心泵的主要性能参数离心泵的主要性能参数performance parameter离心泵的流量离心泵的流量pumping output：单位时间排出液体体积。与叶轮结构、尺寸和转速有关。与叶轮结构、尺寸和转速有关。扬程扬程de
7、livery liftHe：又称为泵的压头，是指泵对单位重量的流体所做的功。与流量、叶轮结构、尺寸和与流量、叶轮结构、尺寸和转速有关。转速有关。与转速成正比与转速成正比与转速的平方成正比与转速的平方成正比离心泵的操作离心泵的操作 1 1“灌泵：灌泵：在泵启动前，向泵内灌注液体直至泵在泵启动前，向泵内灌注液体直至泵壳顶部排气嘴处在翻开状态下有液体冒出时为止。壳顶部排气嘴处在翻开状态下有液体冒出时为止。4 4停车：一定要先关闭泵的出口阀，再停电机。停车：一定要先关闭泵的出口阀，再停电机。3 3运转：逐步开启出口阀门，调节流量运转：逐步开启出口阀门，调节流量2 2启动：离心泵应在出口阀门关闭时启动启
8、动：离心泵应在出口阀门关闭时启动往复泵往复泵n往复泵主要部件往复泵主要部件:n泵缸泵缸n活塞活塞n单向活门单向活门往复泵的操作特点往复泵的操作特点往复泵的效率一般都在往复泵的效率一般都在70%以上，最高可达以上，最高可达90%，它适用，它适用于所需压头较高的液体输送。于所需压头较高的液体输送。往复泵可用以输送粘度很大的液体，但不宜直接用以输送往复泵可用以输送粘度很大的液体，但不宜直接用以输送腐蚀性的液体和有固体颗粒的悬浮液，因泵内阀门、活塞腐蚀性的液体和有固体颗粒的悬浮液，因泵内阀门、活塞受腐蚀或被颗粒磨损、卡住，都会导致严重的汇漏。受腐蚀或被颗粒磨损、卡住，都会导致严重的汇漏。柱塞式计量泵柱
9、塞式计量泵调节电动机转速或用偏心轮调节活塞冲程调节活塞冲程，可可以准确地获得要求的送以准确地获得要求的送液量液量。计量泵主要应用在一些要求精确地输送液体至某一设备计量泵主要应用在一些要求精确地输送液体至某一设备的场合，或将几种液体按精确的比例输送。的场合，或将几种液体按精确的比例输送。齿轮泵齿轮泵gear pumpgear pump齿轮泵的压头高而流量小，齿轮泵的压头高而流量小，可输送粘稠液体。以至膏状可输送粘稠液体。以至膏状物料物料 ，但不能用于输送含有，但不能用于输送含有固体颗粒的悬浮液。固体颗粒的悬浮液。喷射泵喷射泵jet pumpjet pump 工作原理工作原理高压水或水蒸气经喷嘴绝
10、热膨胀高压水或水蒸气经喷嘴绝热膨胀并以高速可达并以高速可达1000m.S-1喷喷出，其静压能转化为动能而产生出，其静压能转化为动能而产生真空而将系统中气体吸入；水蒸真空而将系统中气体吸入；水蒸气和气体混合物经扩大管后速度气和气体混合物经扩大管后速度降低、压力提高而被排出。降低、压力提高而被排出。作用：作用：主要用于使蒸发和蒸馏系统产生真空。主要用于使蒸发和蒸馏系统产生真空。2.2 泵的选择泵的选择1.泵类型的选择：根据装置所需的流量和扬程，按照泵类型的选择：根据装置所需的流量和扬程，按照泵的分类及适用范围初步确定泵的类型。因离心泵泵的分类及适用范围初步确定泵的类型。因离心泵结构简单，流量调节简
11、单，因此除离心泵难以胜任结构简单，流量调节简单，因此除离心泵难以胜任的场合下，尽可能使用离心泵的场合下，尽可能使用离心泵2.泵系列及材料的选择：根据工艺参数及介质特性选泵系列及材料的选择：根据工艺参数及介质特性选择泵的系列和材料择泵的系列和材料3.泵型号确实定：根据泵厂提供的样本及有关的技术泵型号确实定：根据泵厂提供的样本及有关的技术资料，确定泵的型号资料，确定泵的型号3.管道材料及选择管道材料及选择3.1 常用的金属材料常用的金属材料 1.碳钢碳钢2.含碳量小于含碳量小于2.11%并且含有少量并且含有少量Mn、Si、S、P等等3.元素的铁碳合金。元素的铁碳合金。碳钢耐腐蚀性碳钢耐腐蚀性碱性溶
12、液及有机液体碱性溶液及有机液体中性溶液中中性溶液中酸性溶液中酸性溶液中无氧或低氧无氧或低氧腐蚀很轻微腐蚀很轻微高氧和搅拌高氧和搅拌腐蚀速度较快腐蚀速度较快还原性酸中还原性酸中腐蚀速度较快腐蚀速度较快强氧化性浓酸中强氧化性浓酸中钝化情况下减轻钝化情况下减轻耐腐蚀性良好耐腐蚀性良好2.合金钢合金钢在碳钢的基础上，为了提高钢的机械在碳钢的基础上，为了提高钢的机械性能、物理和化学性能，改善钢的工性能、物理和化学性能，改善钢的工艺性能，在冶炼时有目的地参加一些艺性能，在冶炼时有目的地参加一些合金元素的钢。合金元素的钢。合金钢合金钢不锈耐酸钢不锈耐酸钢耐热钢耐热钢耐磨钢耐磨钢用于制作耐腐蚀的机器用于制作耐
13、腐蚀的机器零件、工具及容器等零件、工具及容器等制作炉用零件、热交制作炉用零件、热交换器、干燥设备等换器、干燥设备等防弹钢板、保险箱板防弹钢板、保险箱板3.2 常用的非金属材料常用的非金属材料1.化工搪瓷化工搪瓷将含硅量高的瓷釉通过将含硅量高的瓷釉通过900左右的高温搪烧，使瓷釉密着左右的高温搪烧，使瓷釉密着于金属胎底而制成的。能耐各种浓度的无机酸、有机酸、弱于金属胎底而制成的。能耐各种浓度的无机酸、有机酸、弱碱和强有机溶剂。碱和强有机溶剂。2.玻璃玻璃玻璃管道应用于化工设备中，在使用时有如下优点：玻璃管道应用于化工设备中，在使用时有如下优点：1对任何浓度的有机酸、无机酸、有机溶剂均有较好的耐对
14、任何浓度的有机酸、无机酸、有机溶剂均有较好的耐腐蚀性能氢氟酸、含氟磷酸、热的浓磷酸除外，对一般碱腐蚀性能氢氟酸、含氟磷酸、热的浓磷酸除外，对一般碱类及常温类及常温40 左右下的浓的强碱，也有一定的耐腐蚀左右下的浓的强碱，也有一定的耐腐蚀性。性。2能直接观察管道及设备内的反响和输送情况，壁面光滑能直接观察管道及设备内的反响和输送情况，壁面光滑洁净，保证产品的纯度和质量洁净，保证产品的纯度和质量3.工程塑料工程塑料特性分类缺点质量轻、比强度高、耐化学腐蚀性良好、电绝缘性优异、极好的耐磨性聚丙烯聚乙烯聚氯乙烯含氟塑料耐热性差、机械性能较差、易燃、易老化变质等玻璃钢3.3 管道材料选用原则管道材料选用
15、原则管道材料选用原则管道材料选用原则金属材料金属材料非金属材料非金属材料材料的使用性能材料的使用性能材料的使用性能材料的使用性能材料的工艺性能材料的工艺性能材料的经济型材料的经济型材料的耐腐蚀性材料的耐腐蚀性材料的使用温度范围材料的使用温度范围3.4 管道材料选用本卷须知管道材料选用本卷须知1.铸铁材料拉伸强度、塑性、韧性较低，只适用铸铁材料拉伸强度、塑性、韧性较低，只适用于强度、韧性要求不高的场合。于强度、韧性要求不高的场合。2.碳素钢和中低合金钢在选用时，应考虑到温度碳素钢和中低合金钢在选用时，应考虑到温度可能引起的石墨化、高温氧化及介质浓度变化可能引起的石墨化、高温氧化及介质浓度变化可能
16、造成的苛性脆化、氢腐蚀等影响可能造成的苛性脆化、氢腐蚀等影响3.合金钢材质在使用时需要注意合金钢材质在使用时需要注意Cl-离子的点腐蚀离子的点腐蚀以及一定温度范围内产生的晶间腐蚀倾向以及一定温度范围内产生的晶间腐蚀倾向4.使用非金属材料前，必须充分考虑非金属材料使用非金属材料前，必须充分考虑非金属材料的机械性能指标，必须充分了解非金属材料的的机械性能指标，必须充分了解非金属材料的加工工艺性能和连接性能加工工艺性能和连接性能4.阀门种类及用途阀门种类及用途4.1 阀门的基本参数阀门的基本参数1.公称通径公称通径公称通径是指阀门与管道连接处通道的名义公称通径是指阀门与管道连接处通道的名义 内径，用
17、内径，用DN表示，单位为表示，单位为mm，如，如DN50、DN65等等2.公称压力公称压力3.公称压力是指与阀门的机械强度有关的设公称压力是指与阀门的机械强度有关的设计计4.给定压力，用给定压力，用PN表示，单位为表示，单位为MPa4.2 阀门的主要功能阀门的主要功能1.接通和截断流通介质接通和截断流通介质2.防止介质倒流防止介质倒流3.调节介质压力、流量调节介质压力、流量4.别离、混合、或分配介质别离、混合、或分配介质5.防止介质压力超过规定数值，保证管道或防止介质压力超过规定数值，保证管道或设备安全运行设备安全运行4.3 常见的阀门结构常见的阀门结构阀门的种类及结构很阀门的种类及结构很多，
18、每一类阀门具有其多，每一类阀门具有其独特的性能。常见的阀独特的性能。常见的阀门主要有以下几种：门主要有以下几种：安全阀安全阀旋塞阀旋塞阀柱塞阀柱塞阀止逆阀止逆阀节流阀节流阀蝶阀蝶阀隔膜阀隔膜阀截止阀截止阀闸阀闸阀球阀球阀阀门阀门球阀球阀球阀的启闭件是一球球阀的启闭件是一球体，围绕阀体的垂直中体，围绕阀体的垂直中心线作旋转运动，主要心线作旋转运动，主要由阀体、球体、密封圈、由阀体、球体、密封圈、阀杆组成。阀杆组成。v闸阀闸阀特点特点：构造简单，液体阻力小，构造简单，液体阻力小，且不易为悬浮物所堵塞，故常用于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；大直径管道。其缺点是闸阀阀体
19、高；制造、检修比较困难。制造、检修比较困难。应用应用：较大直径管道的开关较大直径管道的开关。结构结构：闸阀是利用闸板的上升或下降，以调节管路中流体的闸阀是利用闸板的上升或下降，以调节管路中流体的流量。流量。v截止阀截止阀特点：特点：构造较复杂。在阀体局部液构造较复杂。在阀体局部液体流动方向经数次改变，流动阻力较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，而且可较大。但这种阀门严密可靠，而且可较精确地调节流量。精确地调节流量。应用：应用：常用于蒸汽、压缩空气及液体输常用于蒸汽、压缩空气及液体输送管道。假设流体中含有悬浮颗粒时应防止送管道。假设流体中含有悬浮颗粒时应防止使用。使用。结构
20、：结构：依靠阀盘的上升或下降，依靠阀盘的上升或下降，改变阀盘与阀座的距离，以到达调改变阀盘与阀座的距离，以到达调节流量的目的。节流量的目的。v止逆阀止逆阀check valvecheck valve:单向阀单向阀特点特点：只允许流体单方向流动。只允许流体单方向流动。应用应用：只能在单向开关的特殊情只能在单向开关的特殊情况下使用。况下使用。结构结构：如下图。当流体自左向右流动时，阀自动开启；如遇如下图。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。到有反向流动时，阀自动关闭。4.4 按照阀门启闭件运动方式对阀按照阀门启闭件运动方式对阀门分类门分类1.闭塞：截止阀、柱塞阀等闭塞
21、：截止阀、柱塞阀等2.旋转：旋塞阀、球阀、蝶阀等旋转：旋塞阀、球阀、蝶阀等3.滑动：闸阀滑动：闸阀4.夹紧：隔膜阀夹紧：隔膜阀4.5 阀门的选用阀门的选用1.截止和开放介质用的阀门：球阀、旋塞阀、截止和开放介质用的阀门：球阀、旋塞阀、蝶阀及闸阀等蝶阀及闸阀等2.控制流量用阀门：截止阀控制流量用阀门：截止阀3.换向分流用的阀门：球阀、旋塞阀换向分流用的阀门：球阀、旋塞阀4.带有悬浮颗粒介质用的阀门：球阀、旋塞带有悬浮颗粒介质用的阀门：球阀、旋塞阀阀5.管道铺设的原则管道铺设的原则管道铺设的原则管道铺设的原则物料因素物料因素考虑施工、操作及维修考虑施工、操作及维修安全生产安全生产其他因素其他因素5
22、.1 物料因素物料因素1 输送易燃、易爆、有毒及有腐蚀性的物料管道不得输送易燃、易爆、有毒及有腐蚀性的物料管道不得铺设在生活间、楼梯、走廊和门等处，这些管道上铺设在生活间、楼梯、走廊和门等处，这些管道上还应设置安全阀、防爆膜、阻火器和水封等防火防还应设置安全阀、防爆膜、阻火器和水封等防火防爆装爆装 置，并应将放空管引至指定地点或高过屋面置，并应将放空管引至指定地点或高过屋面2m以上。以上。2 有腐蚀性物料的管道，不得铺设在通道上空和并列有腐蚀性物料的管道，不得铺设在通道上空和并列管线的上方或内侧。管线的上方或内侧。3 管道铺设时应有一定的坡度，坡度方向一般是沿物管道铺设时应有一定的坡度，坡度方
23、向一般是沿物流的方向，坡度一般为流的方向，坡度一般为1/100-5/1000。粘度小的液。粘度小的液体物料管道可取体物料管道可取5/1000左右，含固体的物料管道可左右，含固体的物料管道可取取1/100左右。左右。4 真空管线应尽量短，尽量减少弯头和阀门，以降低真空管线应尽量短，尽量减少弯头和阀门，以降低阻力，到达更高的真空度。阻力，到达更高的真空度。5.2 考虑施工、操作及维修考虑施工、操作及维修1 管道应尽量集中布置在公用管架上，平行走直线，管道应尽量集中布置在公用管架上，平行走直线，少拐弯，少交叉，不阻碍门窗开启和设备、阀门及少拐弯，少交叉，不阻碍门窗开启和设备、阀门及管件的安装维修，并
24、列管道的阀门应尽量错开排列。管件的安装维修，并列管道的阀门应尽量错开排列。2 支管多的管道应布置在并行管线的外侧，引出支管支管多的管道应布置在并行管线的外侧，引出支管时，气体管道应从上方引出，液体管道应从下方引时，气体管道应从上方引出，液体管道应从下方引出，管道应尽量防止出现出，管道应尽量防止出现“气袋、气袋、“口袋和口袋和“盲盲 肠。肠。3 管道应尽量沿墙面铺设，或布置在固定在墙上的管管道应尽量沿墙面铺设，或布置在固定在墙上的管架上，管道与墙面之间的距离以能容纳管件、阀门架上，管道与墙面之间的距离以能容纳管件、阀门及方便安装维修为原则。及方便安装维修为原则。5.3 安全生产安全生产1 架空管
25、道与地面的距离除符合工艺要求外，还应便于操作和架空管道与地面的距离除符合工艺要求外，还应便于操作和检修。管道跨越通道时，最低点离地：通过人行道时不小于检修。管道跨越通道时，最低点离地：通过人行道时不小于2m；通过公；通过公 路时不小于路时不小于4.5m；通过铁路时不小于；通过铁路时不小于6m；通；通过厂区主要交通干线时离地过厂区主要交通干线时离地5m。2 直接埋地或管沟中铺设的管道通过道路时应加套管等加以保直接埋地或管沟中铺设的管道通过道路时应加套管等加以保护。护。3 为了防止介质在管内流动产生静电聚集而发生危险，易燃、为了防止介质在管内流动产生静电聚集而发生危险，易燃、易爆介质的管道应采取接
26、地措施，以保证安全生产。易爆介质的管道应采取接地措施，以保证安全生产。4 长距离输送蒸汽或其他热物料的管道，应考虑热补偿问题，长距离输送蒸汽或其他热物料的管道，应考虑热补偿问题，如在两个固定支架之间设置补偿器和滑动支架。如在两个固定支架之间设置补偿器和滑动支架。5.4 其他因素其他因素1 管道与阀门一般不宜直接支承在设备上。管道与阀门一般不宜直接支承在设备上。2 距离较近的两设备间的连接管道，不应直距离较近的两设备间的连接管道，不应直 连，应用连，应用45o或或90o弯接。弯接。3 管道布置时应兼顾电缆、照明、仪表及采管道布置时应兼顾电缆、照明、仪表及采暖通风等其他非工艺管道的布置。暖通风等其他非工艺管道的布置。演讲完毕，谢谢观看！