化工原理课件 天大版
《化工原理》课件第一章讲稿8(第一章)(天大版)
2.排出管：
2 lb + Σleb ub Σh fb = h fb + h fb ′ = (λb +ζc) da 2
Vs dbub ρ ε ub = A → Reb = µ 、 ⇒ λb db b 其中：la = 50m、Σleb =le b闸阀 + le b 截止阀 + 3le b 标准弯头； ζ = ζ ； 出口 c 3.总管路：Σh f = Σh fa + Σh fb ⇒ N e = We ⋅ ws、N = N e / η
h
pa
操作条件下料液的物性： ρ = 890kg/m 3 µ = 1.3 × 10 −3 Pa ⋅ s 操作条件下料液的物性：
习题： 习题： 第20 、22题； 题 第20 题： 取贮槽液面为1-1截面，出口管内侧为 截面 截面； 取贮槽液面为 截面，出口管内侧为2-2截面； 截面
l + Σle p2 u2 We = z2 g + + Σhf 其中：Σhf = (λ + Σζ ) 2 d 2 qv du ρ ε u = A → Re = µ 、 ⇒ λ d ⇒ l总长 = 50m、 Σl = 2 × l +5 × l e e闸阀 e标准弯头；le闸阀 = 0.45m、le标准弯头 = 2.1m； Σζ = ζ 进口 + ζ 出口 + ζ 局部； ⇒ N e = We ⋅ ws、N = N e / η
4.管件与阀门 4.管件与阀门
蝶阀
（二）当量长度法 将流体流过管件或阀门的局部阻力， 将流体流过管件或阀门的局部阻力，折合成 直径相同、长度为 的直管所产生的阻力； 直径相同、长度为le的直管所产生的阻力；
化工原理课件(天大版)
蒸馏分类
根据操作方式的不同，蒸馏可分为简单蒸馏 、平衡蒸馏和精馏三种类型。
二元系气液平衡关系及相图表示方法
二元系气液平衡关系
在一定温度和压力下，二元混合物中某一组分在气相 中的分压与该组分在液相中的浓度之间的关系。这种 关系可以用相平衡常数或活度系数来表示。
流动阻力与能量损失
讲解流体在管道中流动时的阻力来源和能量损失情况，以及如何降 低流动阻力和减少能量损失。
管路内流体流动阻力
沿程阻力
介绍沿程阻力的概念、计 算方法和影响因素，以及 如何利用沿程阻力系数计 算沿程阻力。
局部阻力
阐述局部阻力的概念、计 算方法和影响因素，以及 如何利用局部阻力系数计 算局部阻力。
压力
降低压力可以降低溶液的沸点，从而减少加热蒸 汽的消耗量。但是过低的压力可能导致设备泄漏 和安全问题。
设备结构
设备的结构形式、加热方式、搅拌方式等都会对 蒸发操作产生影响。合理的设备结构可以提高传 热效率和汽液分离效果，降低能耗和减少设备结 垢的风险。
基本原理
离心泵性能参数与特性曲线
性能参数
离心泵的主要性能参数包括流量、扬程、转速、功率、效率等。这些参数反映了 泵的工作能力和经济性。
特性曲线
离心泵的特性曲线是表示泵的性能参数之间关系的曲线，如Q-H曲线、Q-η曲线 等。通过分析特性曲线，可以了解泵的工作范围、最佳工况点以及不同工况下的 性能表现。
离心泵选择与操作
有流量大、压力适中的特点。
螺杆式压缩机
通过一对相互啮合的螺杆进行气 体的压缩，具有结构简单、运转
平稳、噪音低等优点。
化工原理天大修订版第一章流体流动幻灯片PPT
比例法计算:
ρ=ρ0 PT0 / P0T
▪ ρ0= M/22.4 kg/m3
▪ (标态下， T0=273 K, P0=101.325×103 Pa, 摩尔体积是 22.4 m3/kmol )
19
混合气体密度计算
ρm= ρAxVA+ ρBxVB +…+ ρnxVn
当P 、T适中, M 用Mm代替，
▪ 液体被视为不可压缩流体，其密度只与 温度有关，即ρ= ρ(T)
15
可压缩性流体(Compressible
fluid)
▪ 它的密度随温度和压强的不同而出现较 大的差别，气体是可压缩流体。
▪ 一般在压强不太高，温度不太低的情况 下，可以按理想气体处理。即 ρ＝ρ(p,T)
16
2.2.1 气体密度的计算
▪2.2.3 相对密度（relative density ）/ 比重
Mm=∑(M yi) , ρm = pMm/RT
or
ρm = ∑(yi·ρi)
yi– 摩尔分数
20
2.2.2 液体混合物密度计算
若混合前后体积变化不大或不变， 则，g 混合液的体积 = 各组分单独存在的 体积之和，
1/ρm=∑(ωi /ρi )
ρi— i组分的密度, ωi—i组分的质量分率,
21
▪ 当压力温度适中，按照理想气体状态方程，
pV=mRT /M → ρ=pM/RT
▪ p— kPa ▪ T—K ▪ M—kg/kmol（摩尔质量） ▪ R—8.31 kJ /kmol·K
17
▪ 标准状态下： ρ=pMT0/22.4Tp0
▪ 质量一定时，温度、压力和体积变化关系： pV/T = p’V’/T’
化工原理课件 天大版
第三章非均相物系分离混合物均相混合物非均相混合物物系内部各处物料性质均匀而且不存在相界面的混合物。
例如：互溶溶液及混合气体物系内部有隔开两相的界面存在且界面两侧的物料性质截然不同的混合物。
例如固体颗粒和气体构成的含尘气体固体颗粒和液体构成的悬浮液不互溶液体构成的乳浊液液体颗粒和气体构成的含雾气体非均相物系分散相分散物质处于分散状态的物质如：分散于流体中的固体颗粒、液滴或气泡连续相分散相介质包围着分散相物质且处于连续状态的流体如：气态非均相物系中的气体液态非均相物系中的连续液体分离机械分离沉降过滤不同的物理性质连续相与分散相发生相对运动的方式分散相和连续相3.1 沉降分离原理及设备•3.1.1 颗粒相对于流体的运动•一、颗粒的特性（大小和形状）• 1.球形颗粒—尺寸由直径d 确定•36d V π=•体积2ds π=•表面积dV S 6==α•比表面积2.非球形颗粒•用形状（球形度）和大小参数当量直径描述•（1）球形度：表示颗粒形状和球形的差异p S S s =φs φ——S ，与之等体积球体表面积；——Sp ，颗粒表面积对于球形颗粒，φs =1，颗粒形状与球形的差异愈大，球形度φs 值愈低。
（2）当量直径d e ①体积当量直径36P e V d π=•②比表面积当量直径体积表面积比表面积二、球形颗粒的自由沉降沉降在某种力场中利用分散相和连续相之间的密度差异，使之发生相对运动而实现分离的操作过程。
作用力重力惯性离心力重力沉降离心沉降球形颗粒的自由沉降设颗粒的密度为ρs ，直径为d，流体的密度为ρ，重力gd F s g ρπ36=浮力gd F b ρπ36=而阻力随着颗粒与流体间的相对运动速度而变，可仿照流体流动阻力的计算式写为：22u A F d ρξ=24dA π=对球形颗粒2422ud F d ρπξ⋅⋅=∴maF F F d b g =--a d ud g d g d s s ρπρπξρπρπ3223362466=--(a)颗粒开始沉降的瞬间，速度u =0，因此阻力F d =0，a→max 颗粒开始沉降后，u ↑→F d ↑；u →u t 时，a=0。
天津大学版《化工原理》课件
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§8-1干燥介质的性质及湿焓图
焓
kJ/kg
绝 干 气
=100% tas
水 气 分 压
kPa
H
kg水/kg绝干气
化工原理 干燥
材料与化学工程学院 化学工程教研室
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§8-1干燥介质的性质及湿焓图
焓
kJ/kg
绝 干 气
=100%
水 气 分 压
kPa
H
kg水/kg绝干气
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§8-1干燥介质的性质及湿焓图
焓
kJ/kg
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水 气 分 压
kPa
绝 干 气
H
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kg水/kg绝干气
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§8-2 干燥过程的物料衡算和热量衡图
对于空气-水系统：
p H 0.622 P p
Mw=18.02kg/kmol，Mg=28.96 kg/kmol 总压一定时，湿气体的湿度只与湿份蒸汽的分压有关。
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§8-1干燥介质的性质及湿焓图
ps 饱和湿度 H s 0.622 P ps
H 0 H1 H 1 H 0 ( 1 ) H 1 0.05362kg( 苯 ) kg( 绝干氮气) H0
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§8-1干燥介质的性质及湿焓图
ps|T 283 K Mv H 1 H s|T 283 K H 1 M g P ' ps|T 283 K 2788.51 ps|T 283 K exp( 20.7936 ) 6.05kPa 283 52.36 P ' 320.4kPa
(完整版)化工原理课件(天大版)
返回 30 03:06:50
4. 流体的特征
具有流动性； 无固定形状，随容器形状而变化； 受外力作用时内部产生相对运动。
不可压缩流体：流体的体积不随压力变化而变化， 如液体；
可压缩性流体：流体的体积随压力发生变化， 如气体。 返回 31
13.7
QL 13.7kW
热损失：
100% 6.54%
257.3 47.8
返回 23 03:06:50
例4 非稳定热量衡算举例
罐内盛有20t重油，初温
T1=20℃，用外循环加热法 水蒸气
进行加热，重油循环量
W=8t/h。循环重油经加热
冷 凝
器升温至恒定的100℃后又 水
W=8t/h T3=100℃
基本单位：7个，化工中常用有5 个，即长度（米），质量（千 克），时间（秒），温度（K）， 物质的量（摩尔）
➢ 物理单位 基本单位：长度（厘米cm），质 制（CGS制） 量（克g），时间（秒s）
➢ 工程单 位制
基本单位：长度（米），重量或力 （千克力kgf），时间（秒）
我国法定单位制为国际单位制（即SI制） 返回 11
化工生产过程中，流体（液体、气体）的流动 是各种单元操作中普遍存在的现象。如：
传热 — 冷、热两流体间的热量传递； 传质 — 物料流间的质量传递。 流体流动的强度对热和质的传递影响很大。 强化设备的传热和传质过程需要首先研究流体的流动 条件和规律。 因此，流体流动成为各章都要研究的内容。流体 流动的基本原理和规律是“化工原理” 的重要基础。
天津大学版化工原理第四章热传导ppt 课件
或：
dt dt a bt 2rl dr dr Q ln r ＝2 at t b t 2 t 2 1 1 l r1 2 175 0.000198 2 128.6 ln ＝2 0.103180 t 3 180 2 t 3 75 2 导热：Q＝－A
y：组分的摩尔分率
二. 平壁的稳定热传导
1、单层平壁的稳定热传导
二. 平壁的稳定热传导 1、单层平壁的稳定热传导 b t2 dt Q dx S dt Q S 0 t1 dx
S (t1 t2 ) t1 t2 t Q b b / S R
传热推动力 传热速率＝ 传热阻力 若对傅立叶定律进行不定积分 x t Q 传热推动力：温度差
r2 dr t2 dt dt Q S 2rl Q 2l dt r1 r t1 dr dr
t1 t 2 t1 t 2 r2 r1 Q 2l 令rm r2 ln( r2 r1 ) r 2 ln ln r1 r1 2l 2l (r2 r1 ) (t1 t 2 ) 2l (r2 r1 ) (t1 t 2 ) S 2lr 或Q m m r2 r2 (r2 r1 ) ln b ln r1 r1
t 总推动力 (t1 t4 ) Q b b1 b R 总热阻 2 3 1S m1 2 S m 2 3 S m3 也可写为： Q t1 t 4 ln r2 / r1 ln r3 / r2 ln r4 / r3 2l1 2l2 2l3
对n层圆筒壁
例题
• 例4-1 有一燃烧炉，炉壁由三种材料组成。最内层 是耐火砖，中间为保温砖，最外层为建筑砖。已知 • 耐火砖 b1=150mm λ1=1.06W/m· ℃ • 保温砖 b2=310mm λ2=0.15W/m· ℃ • 建筑砖 b3=240mm λ3=0.69W/m· ℃ • 今测得炉的内壁温度为1000℃，耐火砖与保温砖之 间界面处的温度为946℃。试求： • (a)单位面积的热损失； • (b)保温砖与建筑砖之间界面的温度； • (c) 建筑砖外侧温度。
化工原理完整(天大版)PPT课件
Principles of Chemical Engineering
使用教材： 姚玉英主编，化工原理，天津大学出版社，1999 参考教材： 陈敏恒主编，化工原理，化学工业出版社，2002 蒋维钧主编，化工原理，清华大学出版社，1993
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0 绪论 1 流体流动
5 蒸馏 6 吸收
2 流体输送机械
3 非均相物系的分 离和固体流态化
4 传热
7 蒸馏和吸收塔设备 8 液－液萃取 9 干燥
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0 绪论
0.1 化工生产与单元操作 0.2 单位制与单位换算 0.3 物料衡算与能量衡算
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解：首先根据题意画出过程的物料流程图
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F=1000 20%
W, 0.0%
蒸发器 422K
S 50%
冷却结晶器 311K
R, 37.5%
P 1-0.04
解题思路：题求三个量，如何列物料衡算式。
首先考虑划定适宜的物衡范围以利于解题。
1．求KNO3结晶产品量P
按虚线框作为物料衡算范围，只涉及两个未知量。
0 绪论
0.1 化工原理课程的性质和基本内容 1. 化工生产过程
原料预处理
物理过程 单元操作
化学反应
化学反应过程 反应器
产物后处理
物理过程 单元操作
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化工原理课件(天大版)
涉及多个物理过程和化学反应的复杂传质过程的计算，需要对各个过程进行分别 处理，并综合考虑各过程之间的相互影响。
分子扩散传质及传质过程的计算
分子扩散
物质分子在运动过程中，从高浓度区 域向低浓度区域的定向迁移，产生物 质传递现象。
传质过程计算
根据分子扩散定律，通过求解浓度场 和扩散系数等参数，实现对传质过程 的模拟和预测。
01
流体的密度、压强、黏度等物理 性质的定义和测量方法。
02
流体静力学基本方程的推导和应 用，包括压力、重力和惯性力对 流体平衡状态的影响。
流体流动的基本方程及流量测量仪表
流体流动的基本方程，如质量守恒、 动量守恒和能量守恒方程。
流量测量仪表的工作原理和应用，如 节流式、涡轮式、电磁式和超声波式 流量计等。
化工原理课件(天大版)
汇报人：
2023-12-10
目录
• 化工原理绪论 • 流体流动 • 传热学 • 传质学 • 化工设备 • 化学反应工程 • 化工过程的控制与优化
01
化工原理绪论
化工原理的研究对象和内容
化工原理研究对象
以化学工程中各种单元操作（动 量传递、热量传递和质量传递） 为研究对象，研究其原理、方法 和过程。
05
化工设备
化工设备的基本类型及结构特点
分离设备
用于将混合物中的不同组分分 离出来的设备，如离心机、过 滤器等。
储罐和容器
用于储存和容纳液体的设备， 如储罐、水池等。
反应设备
用于化学反应的设备，如反应 釜、反应塔等。
换热设备
用于将热能从一个物质传递到 另一个物质的设备ห้องสมุดไป่ตู้如热交换 器、蒸发器等。
输送设备
《化工原理》课件第一章讲稿2(第一章)(天大版)
若被测流体为气体， 若被测流体为气体，则 ρA >> ρB
得：p1 − p2 ≈ RρA g
思考题： 形压差计安装在倾斜管路中， 思考题：若U形压差计安装在倾斜管路中，此时 形压差计安装在倾斜管路中 反映了什么？ 读数 R反映了什么？ 反映了什么
O′
则： p1 − p 2 = ( ρ B − ρ A ) gR 当 ρ A ≪ ρ B时，则： p1 − p 2 ≈ ρ B gR
另：复式压差计适用于压差较大的情况； 复式压差计适用于压差较大的情况；
2. 斜管压差计 适用于压差较小的情况，为得到精确读数R； 适用于压差较小的情况，为得到精确读数 ；
∆V =
π
4
D h=
2
π
4
d 2R
例1-2
如附图所示，用一复式 形压差计测量某 如附图所示，用一复式U形压差计测量某
种流体流过管路A、 两点的压力差 两点的压力差。 种流体流过管路 、B两点的压力差。已知流体的 密度为ρ，指示液的密度为ρ 且两U形管指示液 密度为 ， 指示液的密度为 0 ， 且两 形管指示液 之间的流体与管内流体相同。 之间的流体与管内流体相同。已知两个 U形压差计的读数分别 形压差计的读数分别 试推导A、 为 R1 、 R2 ， 试推导 、 B两点压力差的计算式 ， 两点压力差的计算式， 两点压力差的计算式 由此可得出什么结论？ 由此可得出什么结论？
（2）远距离液位测量装置 ） 利用气体传递压强 如在管道中充满氮气， 如在管道中充满氮气， 其密度较小， 其密度较小，近似认为 ：
化工原理课件(天大版)第七章 萃取
Ys XF 1 K) n ln( YS ln( 1 Am ) Xn K
2013-5-19
33
3、多级逆流萃取的流程与计算
1、多级逆流萃取的流程
2013-5-19
34
2、多级逆流萃取的计算
1）萃取剂与稀释剂部分互溶的体系
E1 F R1 R2 M
E2 E3
△
RN
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35
F S M E1 R N
Yn Yo B S N ( X N X N 1 )
——错流萃取每一级的操作线方程
2013-5-19
31
E
Y1 Y2 Y0 O
E1 E2
-B/S2
-B/S3 X2 U X1
-B/S1
V XF
2013-5-19
32
b）解析法 分配曲线： 设： A m
Y KX
KS B
——萃取因子
R
MR ME
S MF F MS
萃余液
2013-5-19
R
萃余相
最小溶剂比
S M'F ＝ F min M ' S
18
7.1.6 、萃取剂的选择
1、萃取剂的选择性和选择性系数
1）萃取剂的选择性
A在萃取相中的质量分率 B在萃取相中的质量分率
A在萃余相中的质量分率 B在萃余相中的质量分率
(X R X F )
——单级萃取的操作线方程
Y
Y1 E1
B S
X1
2013-5-19
XF X
27
（1） 设计型问题。 已知原料液处理量 和组成，给定溶剂 用量和组成 ， 在图中 可确定C(XF,Y0）， 按斜率（-B/S） 作操作 线， 与分配曲 线的交点D即为该 过程获得的萃取相 和萃余相的组成点 。 （2） 操作型问题。规定单级萃取的分离要求，如萃余相 组成X，求所需溶剂用量，可在图中根据X确定D(X，Y)， 连接C、D得到操作线CD，根据操作线斜率即可求出所需 的溶剂用量。
化工原理完整(天大版)PPT课件
.
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F=1000 20%
W, 0.0%
蒸发器 422K
S 50%
冷却结晶器 311K
R, 37.5%
P 1-0.04
解题思路：题求三个量，如何列物料衡算式。
首先考虑划定适宜的物衡范围以利于解题。
1．求KNO3结晶产品量P
按虚线框作为物料衡算范围，只涉及两个未知量。
GI=GO+GA .
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KNO3 组分的物料衡算： F20% = W 0% + P (100 － 4) % 1000 20% = 0 + P 96 % 则：P = 208.3 kg/h
2．水分蒸发量W (物衡范围同1.) 总物料衡算式： F = W + P 则：W = F－P = 1000－208.3 = 791.7 kg/h
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0.3 物料衡算与能量衡算
☆ 稳定操作
以单位时间为基准， 如 ： h ， min ， s 。 参数=f(x,y,z)
非稳定操作
以每批生产周期所用 的时间为基准。参数 =f(x,y,z,)
=0
=
uA恒定
.
uB 返回 13
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dy
dz
三维
微分衡算(非稳态)
.
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例1(清华版，P6)：稳态时的总物料衡算及组分物料衡算
生产KNO3的过程中，质量分率为0.2的KNO3水溶液， 以 F = 1000 kg/h 的流量送入蒸发器，在422K下蒸发 出部分水得到50%的浓KNO3溶液。然后送入冷却结晶器， 在311K下结晶，得到含水0.04 的KNO3结晶和含KNO3 0.375的饱和溶液。前者作为产品取出, 后者循环回到 蒸发器。过程为稳定操作，试计算KNO3结晶产品量P、 水分蒸发量W和循环的饱和溶液量R。
化工原理课件(天大版)第五章 蒸发
液层静压引起的温度差损失为：
t m t o
（3）二次蒸汽的阻力损失引起的此项影响很小， 通常取 1 ℃左右。
二、单效蒸发器的计算
已知：F、x0、t0、x 计算内容： L、 W、加热蒸汽量D、加热面积
1、物料衡算
L F W Lx Fx 0
x0 W F1 x
2）降膜式蒸发器
料液是从蒸发器的顶部加入，在重力 作用下沿管壁成膜状下降，并在此过程中 蒸发增浓，在其底部 得到浓缩液。 降膜式蒸发器可以 蒸发浓度较高、粘度 较大（0.05～0.45 Pa· s） 、蒸发量较小、热敏 性的物料。但因液膜 在管内分布不易均匀， 传热系数比升膜式蒸 发器的较小，仍不适 用易结晶或易结垢的 物料。
加热管直径约 为25～50mm， 管长和管径之 比约为100～ 150
分离器
合物在分离器内分离。
优点： 溶液在蒸发器中不循环，停留时间很短， 因而特别适用于热敏性物料的蒸发； 整个溶液的浓度，不象循环型那样总是 接近于完成液的浓度，因而这种蒸发器 的有效温差较大。 由于溶液呈膜状流动，因而对流传热系 数较大。 缺点： 对进料负荷的波动相当敏感，当设计或操作不适当时不易成膜， 此时，对流传热系数将明显下降。 适用场合： 适用于黏度较小的（小于0.05Pa· s）、蒸发量较大、易受热 分解的热敏性溶液者；不适用于粘度很大，易结晶或易结垢的物 料的蒸发。
2、单程型蒸发器
间壁 循环式 式蒸 发器
升膜式蒸发器-----价廉 降膜式蒸发器-----价廉 单程式（膜式）： 刮板式蒸发器 升-降膜式蒸发器 溶液不循环带来好处有： （1）溶液在蒸发器中的停留 时间很短，因而特别适用于热 敏性物料的蒸发； （2）整个溶液的浓度，不象 循环型那样总是接近于完成液 的浓度，因而这种蒸发器的有 效温差较大。
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第二章流体输送机械流体输送机械：向流体作功以提高流体机械能的装置。
•输送液体的机械通称为泵；例如：离心泵、往复泵、旋转泵和漩涡泵。
•输送气体的机械按不同的工况分别称为:通风机、鼓风机、压缩机和真空泵。
本章的目的：结合化工生产的特点，讨论各种流体输送机械的操作原理、基本构造与性能，合理地选择其类型、决定规格、计算功率消耗、正确安排在管路系统中的位置等∑+++=+++f 2222e 211122h gu g p Z h g u g p Z ρρ学习指导：⏹学习目的：⏹（1）熟悉各种流体输送机械的工作原理和基本结构；⏹（2）掌握离心泵性能参数、特性曲线、工作点的计算及学会离心泵的选用、安装、维护等；⏹（3）了解各种流体输送机械的结构、特点及使用场合。
⏹学习内容：⏹（1）离心泵的基本方程、性能参数的影响因素及相似泵的相似比；⏹（2）离心泵安装高度的计算；⏹（3）离心泵在管路系统中的工作点与流量调节；⏹（4）风机的风量与风压，以及离心泵与风机的特性曲线的测定、绘制与应用。
⏹学习难点：⏹（1）离心泵的结构特征和工作原理；⏹（2）离心泵的气缚与气蚀性能，离心泵的安装高度；⏹（3）离心泵在管路系统中的工作点与流量调节；⏹（4）离心泵的组合操作。
⏹学习方法：⏹在教学过程中做到课堂授课和观看模型相结合，例题讲解与练习相结合，质疑与习作讨论相结合。
2.1概述⏹2.1.1流体输送机械的作用⏹一、管路系统对流体输送机械的能量要求⏹——管路特性方程在截面1-1´与2-2´间列柏努利方程式，并以1-1´截面为基准水平面，则液体流过管路所需的压头为：式中：上式简化为而令——管路的特性方程上式表明在特定管路中输送液体时，管路所需的压头随所输送液体流量q e的平方而变，流体通过某特定管路时所需的压头与液体流量的关系，。
将此方程标绘在相应的坐标图上，即可得到He-qe曲线即管路特性曲线。
此线的形状由管路布置和操作条件来确定，与离心泵性能无关。
二、管路系统对输送机械的其它性能要求⏹在化工生产和设计中，对流体输送机械基本要求如下：⏹1、能适应被输送流体的特性，例如它们的粘性、腐蚀性、毒性、易燃易爆性及是否含有固体杂质等。
⏹2、能满足生产工艺上对能量（压头）和流量的要求。
⏹3、结构简单，操作可靠和高效，投资和操作费用低。
⏹在化工生产中，选择适宜的流体输送机械类型和型号是十分重要的。
2.1.2 流体输送机械的分类⏹化工生产中被输送流体多种多样，而且某些流体性质十分特殊；此外在输送条件（温度和压强）及输送量等方面也有较大的差别。
因此在实际生产中必须依据不同的生产条件及要求，选用不同种类的流体输送机械。
⏹流体输送机械常按照其工作原理分为以下几类：⏹ 1.动力式（又称叶轮式、非正位移式）：它是利用高速旋转的叶轮使流体获得能量，主要包括离心式、轴流式和旋涡式输送机械。
⏹ 2.容积式（又称正位移式）：它是利用活塞或转子的挤压作用使流体升压排出。
包括往复式、旋转式输送机械。
⏹ 3.其他类型：例如流体作用式等，对气体和液体输送机械，同一类型的基本结构、工作原理、主要操作性能等大致相似。
2.2 离心泵离心泵的特点是结构简单，操作容易，流量均匀，调节控制方便，且能适用于输送多种特殊性质物料，因此离心泵是化工厂中最常用的液体输送机械。
近年来，离心泵正向着大型化、高转速的方向发展。
2.2.1离心泵的操作原理、构造与类型一、离心泵的工作原理•由若干个弯曲的叶片组成的叶轮置于具有蜗壳通道的泵壳之内。
•叶轮紧固于泵轴上泵轴与电机相连，可由电机带动旋转。
•吸入口位于泵壳中央与吸入管路相连，并在吸入管底部装一止逆阀。
•泵壳的侧边为排出口，与排出管路相连，装有调节阀。
离心泵的工作过程：•开泵前，先在泵内灌满要输送的液体。
•开泵后，泵轴带动叶轮一起高速旋转产生离心力。
液体在此作用下，从叶轮中心被抛向叶轮外周，压力增高，并以很高的速度（15-25 m/s）流入泵壳。
•在蜗形泵壳中由于流道的不断扩大，液体的流速减慢，使大部分动能转化为压力能。
最后液体以较高的静压强从排出口流入排出管道。
•泵内的液体被抛出后，叶轮的中心形成了真空，在液面压强（大气压）与泵内压力（负压）的压差作用下，液体便经吸入管路进入泵内，填补了被排出液体的位置。
离心泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转叶轮所产生的离心力，因此称为离心泵。
气缚离心泵启动时，如果泵壳内存在空气，由于空气的密度远小于液体的密度，叶轮旋转所产生的离心力很小，叶轮中心处产生的低压不足以造成吸上液体所需要的真空度，这样，离心泵就无法工作，这种现象称作“气缚”。
为了使启动前泵内充满液体，在吸入管道底部装一止逆阀。
此外，在离心泵的出口管路上也装一调节阀，用于开停车和调节流量。
二、离心泵的基本机构离心泵的主要部件包括供能和转能两部分。
1.叶轮a)叶轮的作用将电动机的机械能传给液体,使液体的动能有所提高。
b)叶轮的分类根据结构闭式叶轮开式叶轮半闭式叶轮叶片的内侧带有前后盖板，适于输送干净流体，效率较高。
没有前后盖板，适合输送含有固体颗粒的液体悬浮物。
只有后盖板，可用于输送浆料或含固体悬浮物的液体，效率较低。
按吸液方式单吸式叶轮双吸式叶轮液体只能从叶轮一侧被吸入，结构简单。
相当于两个没有盖板的单吸式叶轮背靠背并在了一起，可以从两侧吸入液体，具有较大的吸液能力，而且可以较好的消除轴向推力。
2.泵壳和导轮A.泵壳的作用•汇集液体，作导出液体的通道；•使液体的能量发生转换，一部分动能转变为静压能。
B.导叶轮为了减少液体直接进入蜗壳时的碰撞，在叶轮与泵壳之间有时还装有一个固定不动的带有叶片的圆盘，称为导叶轮。
导叶轮上的叶片的弯曲方向与叶轮上叶片的弯曲方向相反，其弯曲角度正好与液体从叶轮流出的方向相适应，引导液体在泵壳的通道内平缓的改变方向，使能量损失减小，使动能向静压能的转换更为有效。
3.轴封装置A 轴封的作用为了防止高压液体从泵壳内沿轴的四周而漏出，或者外界空气漏入泵壳内。
B 轴封的分类轴封装置填料密封：机械密封：主要由填料函壳、软填料和填料压盖组成，普通离心泵采用这种密封。
主要由装在泵轴上随之转动的动环和固定于泵壳上的静环组成，两个环形端面由弹簧的弹力互相贴紧而作相对运动，起到密封作用。
端面密封2.2.2 离心泵的基本方程一、液体质点在叶轮中的流动1、简化假设如下理想情况：1）泵叶轮的叶片数目为无限多个，也就是说叶片的厚度为无限薄，液体质点沿叶片弯曲表面流动，不发生任何环流现象。
2）输送的是理想液体，流动中无流动阻力。
二、速度三角形理想流体在理想叶轮中的旋转运动是等角速度的。
在高速旋转的叶轮当中，液体质点的运动包括：•液体随叶轮旋转；•经叶轮流道向外流动。
液体与叶轮一起旋转的速度u1或u2方向与所处圆周的切线方向一致，大小为：液体沿叶片表面运动的速度ω1、ω2，方向为液体质点所处叶片的切线方向，大小与液体的流量、流道的形状等有关两个速度的合成速度就是液体质点在点1或点2处相对于静止的壳体的速度，称为绝对速度，用c1、c2来表示。
由速度三角形并应用余弦定理得到：二、离心泵基本方程的表达式单位重量理想液体，通过无数叶片的旋转，获得的能量称作理论压头，用H∞表示。
单位重量液体由点1到点2获得的机械能为:H:液体经叶轮后动能的增加C:液体经叶轮后静压能的增加；HP主要由于两方面的因素促成：静压能增加项HP1）液体在叶轮内接受离心力所作的外功，单位质量液体所接受的外功可以表示为：2）叶轮中相邻的两叶片构成自中心向外沿逐渐扩大的液体流道，液体通过时部分动能转化为静压能，这部分静压能的增加可表示为：单位重量流体经叶轮后的静压能增加为:（a）将余弦定理表达式，将上述速度之间的余弦定理式下式代入（a）式并整理可得到：(b)=90°，即一般离心泵的设计中，为提高理论压头，使α1cosα=01——离心泵的基本方程式——离心泵理论压头的表达式理论压头与理论流量qT关系流量可表示为叶轮出口处的径向速度与出口截面积的乘积从点2处的速度三角形可以得出代入H=u2c2cosα2/g——离心泵基本方程式表示离心泵的理论压头与理论流量，叶轮的转速和直径、叶轮的几何形状间的关系。
对于某个离心泵（即其β2、γ2、b2固定），当转速ω一定时，理论压头与理论流量之间呈线形关系，可表示为：三、离心泵理论压头影响因素分析1.叶轮的转速和直径.当叶片几何尺寸（b2，β2）与理论流量一定时，离心泵的理论压头随叶轮的转速或直径的增加而加大。
2.叶片几何形状根据叶片出口端倾角β2的大小,叶片形状可分为三种:a）后弯叶片(β2<90，b) ，ctgβ2>0 。
泵的理论压头随流量q的增大而减小b）径向叶片（β2=90。
，图a），ctgβ2=0 。
泵的理论压头不随流量qT而变化。
c）前弯叶片(β2>90。
，图c)，ctgβ2<0 。
泵的理论压头随理论流量qT的增大而增大。
前弯叶片产生的理论压头最高，这类叶片是最佳形式的叶片吗？NO静压头的增加：动压头的增加：前弯叶片，动能的提高大于静压能的提高。
由于液体的流速过大，在动能转化为静压能的实际过程中，会有大量机械能损失，使泵的效率降低。
一般都采用后弯叶片四、离心泵实际压头、流量关系曲线的实验测定离心泵的实际压头与理论压头有较大的差异，原因在于流体在通过泵的过程中存在着压头损失，它主要包括：1）叶片间的环流2）流体的阻力损失3）冲击损失理论压头、实际压头及各种压头损失与流量的关系为下图2.2.3离心泵的性能参数与特性曲线一、离心泵的性能参数1.流量指离心泵在单位时间里排到管路系统的液体体积，一般用q表示，单位为m3/h。
又称为泵的送液能力。
2.压头泵对单位重量的液体所提供的有效能量，以H表示，单位为m。
又称为泵的扬程。
离心泵的压头取决于：▪泵的结构（叶轮的直径、叶片的弯曲情况等）▪转速n▪流量q，如何确定转速一定时，泵的压头与流量之间的关系呢？实验测定H的计算可根据b、c两截面间的柏努利方程：离心泵的压头又称扬程。
必须注意，扬程并不等于升举高度△Z，升举高度只是扬程的一部分。
3.效率离心泵输送液体时，通过电机的叶轮将电机的能量传给液体。
在这个过程中，不可避免的会有能量损失，也就是说泵轴转动所做的功不能全部都为液体所获得，通常用效率η来反映能量损失。
这些能量损失包括：•容积损失：泄漏损失；•水力损失：流程阻力、局部阻力等因素造成损失；•机械损失：摩擦损失；泵的效率反应了这三项能量损失的总和，又称为总效率。
与泵的大小、类型、制造精密程度和所输送液体的性质有关4.离心泵的轴功率及有效功率轴功率：电机输入离心泵的功率,用P表示，单位为J/S,W或k W 有效功率：排送到管道的液体从叶轮获得的功率，用Pe表示轴功率和有效功率之间的关系为：有效功率可表达为轴功率可直接利用效率计算二、离心泵的特性曲线离心泵的H、η、P都与离心泵的q有关，它们之间的关系由确定离心泵压头的实验来测定，实验测出的一组关系曲线：H～q、η～q 、P～q——离心泵的特性曲线注意：特性曲线随转速而变。