流体流动及输送技术.
化工原理流体流动知识点总结
化工原理流体流动知识点总结化工原理中的流体流动是指在化工过程中物质（气体、液体或固体颗粒）在管道、设备或反应器中的运动过程。
了解流体流动的知识对于化工工程师来说至关重要。
下面是关于流体流动的一些重要知识点的总结。
1.流体的物理性质：-流体可以是气体、液体或固体颗粒。
气体和液体的主要区别在于分子之间的相互作用力和分子间距。
-流体的物理性质包括密度、黏度、表面张力、压力和流速等。
2.流体的运动方式：- 流体的运动可以是层流（Laminar flow）或紊流（Turbulent flow）。
-在层流中，流体以平行且有序的方式流动，分子之间的相互作用力主导着流动。
-在紊流中，流体以非线性和混乱的方式运动，分子之间的相互作用力相对较小，惯性和湍流运动主导着流动。
3.流体的流动方程：-流体流动可以通过连续性方程、动量方程和能量方程来描述。
-连续性方程（质量守恒方程）描述了流体在空间和时间上的质量守恒关系。
-动量方程描述了流体中的力平衡关系，包括压力梯度、黏度和惯性力等因素。
-能量方程描述了流体中的能量守恒关系，包括热传导、辐射和机械能转化等因素。
4.管道流动：-管道中的流体流动可以是单相（单一组分）或多相（多个组分）。
-管道流动的主要参数包括流速、压力损失和摩阻系数等。
- 常用的管道流动方程包括Bernoulli方程、Navier-Stokes方程和Darcy-Weisbach方程等。
5.流体输送：-流体输送是指将流体从一个地点输送到另一个地点的过程。
-在流体输送中，常用的设备和装置包括泵、压缩机、阀门、流量计和管道系统等。
-输送过程中要考虑流体的性质、流速、压力损失以及设备的选型和操作条件等因素。
6.流体混合与分离：-流体混合和分离是化工过程中常见的操作。
-混合可以通过搅拌、喷淋、气体分散等方法实现。
-分离可以通过过滤、沉淀、蒸馏、萃取和膜分离等方法实现。
7.流体力学实验：-流体力学实验是研究流体流动和相应现象的方法之一-常用的流体力学实验包括流速测量、压力测量、流动可视化和摩擦系数测定等。
化工——第二章_2(流动基本概念)
Re 9 10 5 2000 1 整理得： u 1.14( m s ) d 0.158
燃料油在管中作层流时的临界速度为1.14m· s-1。
2-7 流速分布
层流
如上图所示，流体在圆形直管内作定态层流流动。在圆管内， 以管轴为中心，取半径为r、长度为l的流体柱作为研究对象。
粘性是流体流动时产生的阻碍流体流动的内摩擦力。 粘度是衡量流体粘性大小的物理量。
u F A y
u F A y
剪应力：单位面积上的内摩擦力，以τ表示。
F u A y
适用于u与y成直线关系
du dy
式中：
——牛顿粘性定律
du 速度梯度 ： dy
比例系数，它的值随流体的不同而不同，流 ：
P (泊）
cm
SI单位制和物理单位制粘度单位的换算关系为：
1Pa s 1000 cP 10 P
5）运动粘度
v
单位： SI制：m2/s； 物理单位制：cm2/s，用St表示。
1 St 100 cSt 10 4 m 2 / s
思考：
（1）气体在一定直径的圆管中流动，如果qm不变，
第二章 流体流动与输送
闽南师范大学 化学与环境科学系 主讲：张婷
第二节
流体流动
一、流量与流速
二、定态流动与非定态流动 三、流动形态 四、牛顿黏性定律 五、边界层及边界层分离 六、流体在管内的速度分布
§2 流体流动
2-1 流体的流量和流速 • 流量
单位时间内通过导管任一截面的流体量称为流量(或流率)。
d u 流体的流动类型用雷诺数Re判断： Re
Re的量纲：
L M ( L) 3 du T L [Re] [ ] L0 M 0T 0 1 M ( L )(T )
流体流动与输送技术—认识流体输送过程(化工原理课件)
三、管路的试压与吹扫 管路安装完毕后，应作强度与严密度试验，检验管路是否符合设计要求
，试验是否有漏气或漏液现象，称为试压。管路的操作压力不同，输送的物 料不同，试压的要求也不同。试压主要采用液压试验，少数也可采用气压试 验。当管路系统进行水压试验，试验压力（表压）为294KPa，在试验压力 下维持5分钟，未发生渗漏现象，则水压试验为合格。
10. 在焊接或螺纹连接的管路上应适当配置一些法兰或活接头，以利于安 装、拆卸和检修。
11. 阀门的仪表的安装高度主要考虑操作的安全和方便。 12. 某些不能耐高温的材料（如聚四氟乙烯管、橡胶管）制成的管路应避 开热管路，输送冷流体（如冷冻盐水）的管路应与热流体的管道相互避开。
因此在布置管路时，应参阅有关资料，依据上述原则制订方案，确保 管路的布置安全、科学、合理、经济。
7. 一般情况下，管路采用明线安装，但上下水管及废水管采用埋地铺设， 埋地安装深度应当在当地冰冻线以下。（为方便安装、检修和管理，管路尽 量架空敷设）
8．输送有毒或腐蚀性介质的管道，不得在人行道上空设置阀件、法兰等 ，以免泄露时发生事故；输送易燃易爆介质的管道，一般应设有防火、防爆 安全装置。
9. 管道不应挡门、挡窗；应避免通过电动机、配电盘、仪表盘的上空；在 有吊车的情况下，管道的布置不应妨碍吊车工作。管路的布置不应妨碍设备 、管件、阀门、仪表的检修。塔和容器的管路不应从人孔正前方通过，以免 影响打开人孔。
六、管路的防腐 在化工管路中使用的管材，一般大都采用金属材料。由于各种外界环境
因素和通过介质的作用，都会引起金属的腐蚀。金属腐蚀分为化学腐蚀和电 化学腐蚀两种。为了延长管路的使用寿命，确保化工生产安全运行，必须采 取有效的防腐措施。
管路的主要防腐措施，是在金属表面涂上不同的防腐材料，经过固化而 形成油漆，牢固地结合在金属表面上。由于油漆把金属表面同外界严密隔绝 ，阻止金属与外界介质进行化学反应或电化学反应，从而防止了金属的腐蚀 。
流体流动和输送.ppt
m
1
m
a1
1
a2
2
an
n
气体：
ρ= m V
=
pM RT
=
ρ0
T0 p Tp0
-----理想气体状态方程
气体混合物：混合前后质量不变，以1m3气体混合物为基准
ρm = Σψi ρi
理气
m
PM m RT
M m Mi yi
二、流体的静压强
垂直作用于流体单位面积上的力称为压强，习惯上 称之为压力，用 p 表示。
影响因素： 主要有体系、温度、浓度
T , L , G
思考：为什么？
气体内摩擦力产生的原因可以从 动量传递角度加以理解
液体的内摩擦力则是由分子间的 吸引力所产生
气 体 粘 度 共 线 图
第二节 流体流动的基本概念
一、流体静力学
因为流体静止，故 流体柱所受合力 ＝0
p2 A p1 A gA(Z1 Z2 ) 0
R 3 等压面
指示剂 0
? Enlarge the R value
➢Inclined manometer
p1
p2
R
a
R’ =R/sina
U形管压差计适用于被测压差不太小的场合。若所测压
力差很小，用U形压差计难以读准，可改用如图所示的双液
体压差计，将读数放大。
2、双液柱压差计
p1
p2
1略小于2
p1 p2 2 1 gR
一、物料衡算——连续性方程式 二、机械能衡算——柏努利方程式
习题课
第四节 流体流动的阻力损失
一、直管阻力损失的计算 二、局部阻力损失的计算
目录
第五节 管路计算
一、简单管路 二、复杂管路 习题课
化工原理流体流动与输送机械PPT课件
质点指的是一个含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于 设备尺寸、但比分子自由程却大的多。
连续介质假定：假定流体是由无数内部紧密相连、彼此间 没有间隙的流体质点（或微团）所组成的连续介质。
工程意义：利用连续函数的数学工具，从宏观研究流体。
1.1.2.流体的压缩性
不可压缩性流体：流体的体积不随压力变化而变化，如液 体；
M m M 1 y 1 M 2 y 2 M n y n
y1, y2yn——气体混合物中各组分的摩尔(体积)分数。
11
1 流体流动与输送机Байду номын сангаас——1.1 流体基本性质
1.1.5.压力
流体的压力（p）是流体垂直作用于单位面积上的力，严格 地说应该称压强。称作用于整个面上的力为总压力。
压力（小写）
p
P
A
力（大写） 面积
N [p] m2 Pa
记：常见的压力单位及它们之间的换算关系
1atm =101300Pa=101.3kPa=0.1013MPa
=10330kgf/m2=1.033kgf/cm2
=10.33mH2O =760mmHg
12
1 流体流动与输送机械——1.1 流体基本性质
压力的大小常以两种不同的基准来表示：一是绝对真空， 所测得的压力称为绝对压力；二是大气压力，所测得的压强称 为表压或真空度。一般的测压表均是以大气压力为测量基准。
第1章 流体流动与输送机械
1.1 流体基本性质 1.2 流体静力学 1.3 流体动力学 1.4 流体流动的内部结构 1.5 流体流动阻力 1.6 1.7 流速与流量的测量 1.8 流体输送机械
1
∮计划学时：12学时
∮基本要求：
第1章 流体流动与输送
PB p2 gh2
p2 gh2 p1 gh1
h1 h2
液封
p p A 水 gh
p pA h 水 g
§1.2 流体流动 1.2.1定态流动与非定态流动
• 在流动系统中，若任一截面处的流速、压强、密 度等有关物理量仅随位置而变，但不随时间而变， 这种流动称为定态流动。 • 若流体流动时，流体任一截面处的有关物理量既 随位置又随时间而变，则称为非定态流动。
2
u2
1
2
'
• 位能： 位能=mgz
u1
Z2 1
'
1 • 动能： 动能= mu 2 2 • 静压能：设m kg体积为V m3的流体流经管道截 面积为A m2的管道，流体通过该截面所走过距 离为L=V/A。通过该截面时受到上游的力为F =pA，则流体压过该截面所作的功为：
Z1
V FL pA pV A
1.1.4流体静力学方程应用实例
U型管压差计
p1
p2
PA PA'
PA P 1 Zg Rg PA' P2 Zg R o g
Z
P 1 P 2 ( o )gR
ρo>>ρ
R
A
A'
P1-P2 = ρ0gR
U型管压差计
液位计
PA=PB
PA p1 gh1
压强表示方法 压强表示方法：表压强，绝对压强，真空度
• 表压强=绝对压强-大气压强 • 真空度=大气压强-绝对压强 • 真空度=-表压强
绝对压强 1atm 表压强 测压点3 1个标准大气压 （表压为零；真空度为零） 真空度 测压点2 绝对压强 0
化工总结-流体流动与输送
第二章 流体的流动与输送一、先来总个结 §1流体静力学1、化学工程中所研究的流体运动规律，是流体在生产装置内的整体机械运动2、流体静力学是研究流体在静止状态下平衡的规律，即流体在重力和外力作用下处于静止状态的流体内部压力变化的规律3、液体密度基本上不随压力变化（极高压力除外），但随温度的变化而稍有改变；气体密度则随温度和压力变化而改变较大——理想气体定律4、相对密度：物质密度与4℃纯水密度之比5、平均密度：液体（公式） 气体（公式）6、现工程上常用兆帕做压强计量单位7、1 标准大气压（atm ）= 101.325 kPa 1 工程大气压（at ）= 98.07 kPa8、表压强＝绝对压强－大气压强 真空度＝大气压强－绝对压强9、流体静力学方程的应用：U 型管压差计两侧指示液的液柱高度即为被测系统的表压强或真空度如果需要精确测出一个很小的压强差，可采用微差压强计，其内装有两种密度不同且不互溶的指示液液位计是化工生产中知识生产设备内物料贮存量的仪表液封是用液体的静压来封闭气体通道的装置，以防止生产设备内气体外溢 10、流体静力学方程：§2流体流动1、流体在管内的流动主要是轴向流动，近似一维流动过程2、流量具有瞬时特性，随时间变化，只有当流体做稳态流动时，流量才为一定值3、对于实际流体，由于流体流动时的粘滞作用，使导管同一横截面上各点的流速均不相同 气体体积随温度压力变化，其体积流量应注明温度和压力条件22111ρρρx x +=m∑==ni iiy1ρρm RTpM=ρ2211gz p gz p +=+ρρconstgz p=+ρgp h ρ=计&管径的计算（圆形管）uq d vπ4=4、在选择流体输送管路时，应从建设投资费用和运行操作费用两者综合考虑，选定最佳的经济流速5、稳态流动：流体流动系统内，任意空间位置上的流量、流速、压力核密度等物理参数，只随空间位置的改变而改变，而不随时间变化的流动6、流体流动类型判据：雷诺准数 层流：管中流动流体的质点只沿管轴方向平行流动，而不做垂直于管轴的径向扰动的流动形态——Re ≤2000层流向湍流转变的过渡区域——2000＜Re ＜4000湍流：管中流动流体的质点相互扰乱，使流体质点的流动速率和方向呈现不规则的变化，甚至形成涡流的流动形态——Re ≥40007、流体的黏性：流体流动时，产生阻碍流体流动的内摩擦力的流动特性8、在相邻两流体层之间因流层相对运动而产生了剪切力，即流体内摩擦力或粘滞力 9、牛顿粘性定律：dyduμτ=服从此定律的流体称为牛顿流体 式中τ为内摩擦力或剪应力；μ为黏度，其物理意义为速度单位梯度为1时，因流体粘性而产生的剪应力。
流体的运动与输送
）：当被测流体的绝对压力小于大气压时 真空度（vacuum）：当被测流体的绝对压力小于大气压时，其低于大气压 ）：当被测流体的绝对压力小于大气压时， 的数值， 的数值，即： 真空度＝大气压力－ 真空度＝大气压力－绝对压力
注意：此处的大气压力均应指当地大气压。 注意：此处的大气压力均应指当地大气压。在本章中如不加说明时均可按标准大气 压计算。 压计算。
p1 p2
m
p A = p1 + ρg (m + R)
p A' = p 2 + ρgm + ρ 0 gR
R A A’
所以 整理得
p1 + ρg (m + R) = p2 + ρgm + ρ 0 gR
p1 − p 2 = ( ρ 0 − ρ ) gR
若被测流体是气体，ρ << ρ 0 ，则有
p1 − p 2 ≈ Rgρ 0
p1
压力形式 能量形式
ρ
+ z1 g =
p2
ρ
+ z2 g
——静力学基本方程 静力学基本方程
讨论： 讨论： （1）适用于重力场中静止、连续的同种不可压缩性 流体； （2）物理意义： 物理意义： 物理意义 zg ——单位质量流体所具有的位能，J/kg；
p
ρ 在同一静止流体中，处在不同位置流体的位
——单位质量流体所具有的静压能，J/kg。
扩大室内径与U管内径之比应 大于10 。
p1 − p 2 = Rg ( ρ A − ρ C )
（3） 倒U形压差计 ） 形压差计 指示剂密度小于被测流体密度， 如空气作为指示剂
p1 − p 2 = Rg ( ρ − ρ 0 ) ≈ Rgρ
1-流体的流动与输送
气体的千摩尔质量 kg/kmol
p T0 Mp ρ 0 ⋅ = 0.1203 p0 T T
或
m nM pM = ρ= = V V RT
式只适用于理想气体。 注：以上3式只适用于理想气体。 以上 式只适用于理想气体
1.1 流体静力学基本方程
气体混合物： 气体混合物：
ρ = ϕ 1 ρ1 + ϕ 2 ρ 2 + L + ϕ n ρ n
d 液体 =
ρ 4 CH O
o 2
d 气的密度1000kg/m3,标态下空气密度 常温下水的密度 标态下空气密度1.293 kg/m3 标态下空气密度
1.1 流体静力学基本方程
压力（压强） 1.1.2 压力（压强）(Pressure) 1.1.2.1 压力的单位和定义 流体的压力（ ）是流体垂直作用于单位面积上的力， 流体的压力（p）是流体垂直作用于单位面积上的力，严 格地说应该称压强。称作用于整个面上的力 总压力。 格地说应该称压强。称作用于整个面上的力为总压力。
1.1 流体静力学基本方程
理想气体的密度：标准状态（ 下每kmol 理想气体的密度：标准状态（1atm，0 ℃ ）下每 ， 气体的体积为22.4 m3，则其密度为 气体的体积为
理想气体标准状态下 的密度， 的密度，kg/ m3 理想气体T， 下的密 理想气体 ，p下的密 度，kg/ m3 ρ=
M ρ0 = 22.4
流体流动与输送
概述
什么是流体，流体具有什么性质？ 什么是流体，流体具有什么性质？
In physics, a fluid is a substance that continually deforms (flows) under an applied shear stress, no matter how small. Fluids are a subset of the phases of matter and include liquids, gases, plasmas and, to some extent, plastic solids. 流体是液体和气体的总称，是由大量的、不断地作热运动而且无固定平衡位置 的分子构成的，它的基本特征是没有一定的形状和具有流动性。在分子层面上， 质量在空间分布是不连续的，运动在空间和时间是都是不连续的。
流体输送技术—流体在管内的流动阻力(化工原理课件)
总压力1
内径
流速 长度
摩擦力
总压力2
对整个水平管内的流体柱进行瞬间受力分析，由于流体柱做稳定匀
速运动，在流动方向受力处于平衡状态。若规定与流动方向同向的
作用p1力(π为4正d，2 )则有
p2
பைடு நூலகம்
π (d 4
2
)
τw
(πdl)
0
（2）式
管壁对流体的剪应力
总压力1
内径
流速 长度
摩擦力
总压力2
联立（1）式和（2）式，可得
那么局部阻力的大小又该 如何计算呢？
局部阻力可以通过当量长度法和阻力系数法来进行计算
当量长度法
局部阻力计算
转化为
hf
le d
u2 2
直管阻力损失计算
阻力系数法
hf
ζu 2 2
当量长度法
局部阻力
阻力系数法
的计算方法
流体在管路中流动时的总阻力该如何 计算呢？
——哈根-伯稷叶方程
2、流体作湍流流动时，随层流内层的厚度减薄，壁面粗 糙峰伸入湍流区与流体质点发生碰撞，加大了流体的湍动性， 导致流体能量的额外损失。此时λ除与Re有关以外，还与管壁 的粗糙度有关，且Re值愈大，层流内层的厚度愈薄，影响愈 显著。
此时，影响λ的因素很多，且无通用计算式，只能用经验 公式或图查得λ的值。
化工原理
流体具有黏性
直管阻力是流体流经一定管径的直管 时，由于流体的内摩擦而产生的阻力
局部阻力是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障碍时所引起的阻力
总压力1
内径
流速 长度
摩擦力
总压力2
在1-1′和2-2′截面间列伯努利方程，由于z1=z2，u1=u2 =u， 则有
化工单元操作技术第一章流体输送技术课件
伯努利方程的讨论
（2）可压缩流体
对于可压缩流体，若流动系统两截面间的绝对压力变 化较小（常规定为 p1 p2 ）20，%则仍可用伯式进行计算，
p1 但流体密度 应以两截面间流体的平均密度 来m 代替。
第一章 流体流动及输送技术 化工单元操作技术
伯努利方程的讨论
A2 A1
d2 d1
2
（5）
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
式（1）至式（5）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上 流速的变化规律。
第一章 流体流动及输送技术 化工单元操作技术
伯努利方程——预备知识
（一）流动系统的能量
伯努利方程——预备知识
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：
p表 p绝 p大, p真 p大 p绝
图示为：
第一章 流体流动及输送技术 化工单元操作技术
伯努利方程——预备知识
注意！
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 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
位能是相对值，计算时 需规定基准水平面
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g（z J / kg）
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 1 u（2 J / kg） 2
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p（J / kg）
第一章 流体流动及输送技术 化工单元操作技术
1-流体流动及流体输送机械总结
③使用微差压差计（双液杯式微压计）。
流体静力学基本方程式的应用
4. 微差压差计 普通Ｕ形管压差计读数R过小
p1 p2 ( A C ) gR
流体静力学基本方程式的应用
5. 倒装U形管压差计
ρ0
A
B
p p1 p2 Rg 0
R
z1 1 流体ρ 2 z2
1´
为单位称工程大气压，at。
１atm＝1.013×105 Pa＝1.033 at＝10.33 mH2O＝760 mmHg
基本参数
应
静力学方程的应用： 测量两点压差或各点静压 测量液位高度 确定液封高度
流体流动基本原理
用
流体静力学
流体静力学基本方程式
描述静止流体内部压力分布的数学表达式，称为流体静力学基本方程式
N e weW weV
[J/s 或 W]
⑥ 以单位重量为基准，Bernoulli方程式的形式为：
2 u12 p1 u2 p2 z1 H e z2 H f ,12 2g g 2g g
He
——有效压头或外加压头，m ——压头损失，m
H
f , 12
流体流动的守恒原理 机械能守恒——柏努利（Bernoulli）方程式
1.单位质量流体所具有的能量
u p u p gz1 1 1 we gz2 2 2 h f 2 2
2 2
J/kg
2.单位体积流体所具有的能量
gz1 u1 2
2 p1 we gz2
u 2 2
2
p2 p f
J/m3 或N/m2 , Pa
对不稳定流动：任一瞬间Bernoulli方程式都成立。
流体输送的过程及操作规程
流体输送的过程及操作规程
《流体输送的过程及操作规程》
流体输送是工业生产中常见的一项工艺，涉及到液体或气体在管道中的输送。
流体输送的过程需要严格遵守一定的操作规程，以确保输送过程的安全和有效性。
在流体输送的过程中，首先需要对输送管道进行检查和清洗，确保管道内部没有杂质和污物。
然后将预先处理的流体通过泵或压力装置注入输送管道，控制流体的流速和流量，避免管道内部发生堵塞或泄漏。
在操作规程中，需要进行输送管道的定期检查和维护，控制管道内部的压力和温度，避免输送过程中出现意外情况。
同时，需要安装阀门、流量计和压力表等设备，监控流体的输送情况，及时调整输送参数。
此外，还需要根据流体的性质和输送距离选择合适的输送管道材质和尺寸，确保流体在输送过程中不会产生腐蚀和泄漏。
同时，需要做好防护措施，避免操作人员和设备在流体输送过程中受到伤害。
总的来说，流体输送的过程及操作规程需要在安全、高效的基础上进行，确保流体在输送过程中不会产生环境污染和人身伤害。
只有严格按照规程操作，才能保证流体输送的顺利进行。
化工原理 第二章 流体的流动和输送超详细讲解
1）判断下列两关系是否成立
PA＝PA’，PB＝P’B。 2）计算玻璃管内水的高度h。
解：（1）判断题给两关系是否成立 ∵A，A’在静止的连通着的同一种液体的同一水平面上
PA PA'
因B，B’虽在同一水平面上，但不是连通着的同一种液
10001.0 13600 0.067 1000 820
0.493m
作业 P71：3、5
要求解题过程要规范：
1、写清楚解题过程——先写公式，再写计算过程， 追求结果的准确性；
2、计算过程中注意单位统一成SI制。
第二节 流体稳定流动时的物料衡算和能量衡算
一、流速与管径的关系 1、流速v =qv/A
解：气压管内水上升的高度
P（表压） P（真空度） h ρ水g ρ水g 80103
1000 9.81 8.15m
3、液位的测定
液柱压差计测量液位的方法：
由压差计指示液的读数R可以计算 出容器内液面的高度。 当R＝0时，容器内的液面高度将达 到允许的最大高度，容器内液面愈 低，压差计读数R越大。
流体的单位表面积上所受的压力，称为流体的静压强，
简称压强。
p F A
SI制单位：N/m2，即Pa。1 N/m2 =1Pa
工程制： 1at(工程大气压)= 1公斤/cm2 =98100Pa
物理制： 1atm （标准大气压）=101325Pa
换算关系为：
1atm 760mmHg 10.33mH2O 1.033kgf / cm2 1.0133105 Pa
在1-1’截面受到垂直向下的压力： 在2-2’ 截面受到垂直向上的压力： 小液柱本身所受的重力：
流体输送工作原理及流程
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流体流动与流体输送机械
3
五、管内流动的阻力损失
沿程阻 流体流经直管时的机械能损耗（直 力损失 管阻力损失）
管道
的总
阻力
流体流经各种管件和阀件时，由于流
速大小和方向突然改变，从而产生大 局部阻 量漩涡，导致很大的机械能损失，这 力损失
种损失属于形体阻力损失，它由管件
等局部部位的原因引起，而称为局部
阻力损失
〔1〕沿程阻力损失的计算
a. 流体密度的影响
由离心泵的基本方程(书57、58页的2-8、2-11）可看出， 离心泵的压头、流量均与液体的密度无关,但离心泵所需 的轴功率则随液体密度的增加而增加
b. 黏度的影响
液体粘度的改变将直接改变其在离心泵内的能量损失，因
此，H—Q、N—Q、—Q曲线都将随之而变。
• 转速的影响—比例定律
三管内流体的质量衡算连续性方程从截面11流入的流体质量流量s1应等于从截面22流出的流体质量流量对于不可压缩流体于是得到液体的平均流速与管道流通截面积成反比对于圆管于是得到圆管的平均流速与管道管径的平方成反比如果管路有分支总管中的质量流量为各支管质量流量之和四管内流体的机械能衡算实际流体的机械能衡算由于实际流体有粘性流体在流动过程中流体内部及流体与管内壁产生摩擦流体流动时要消耗机械能以克服阻力造成流体的能量损1kg流体计的不可压缩实际流体的机械能衡算式gzwe外加功能量损失p1静压能单位jkg除以重力加速度则得到单位重量流体为基准的机械能衡算式2g动压头速度头压头损失单位均为则可以得到以单位体积流体为基准的机械能衡算方程压头损失的关系gh伯努利方程理想流体是指没有黏性的流体即黏度的流体则机械能衡算式为
Q1 n1 Q2 n2
H1 ( n1 )2 H 2 n2
N1 ( n1 )3 N2 n2
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第一章 流体流动及输送技术
化工单元操作技术
(2)动能 动能是流体具有一定速度流动而具有的能量。 (3)静压能
1 2 单位质量流体的动能为 u (J/kg)。 2
静压能是由于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 （J/kg）
p
第一章 流体流动及输送技术
化工单元操作技术
2. 压力的表示方法
化工单元操作技术
流体流动的基础知识
一、连续性方程 1．稳定流动系统 •若流动系统中各物理量的大小仅随位置变化、不随时 间变化，则称为稳定流动。 •若流动系统中各物理量的大小不仅随位置变化、而且 随时间变化，则称为不稳定流动。 •工业生产中的连续操作过程，如生产条件控制正常， 则流体流动多属于稳定流动。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。 •本章所讨论的流体流动为稳定流动过程
第一章 流体流动及输送技术
化工单元操作技术
2．连续性方程 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； ρ——流体的密度，kg/m3。
第一章 流体流动及输送技术
化工单元操作技术
因为 qm = uA ρ 故 qm = u1A1 ρ 1= u2A2 ρ 2 (2) 若将上式推广到管路上任何一个截面，即 qm = uA ρ = 常数 (3) •上式表示在稳定流动系统中，流体流经管道各截面的质量 流量恒为常量，但各截面的流体流速则随管道截面积和流体 密度的不同而变化。 若流体为不可压缩流体，即ρ =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； •上式说明不可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。
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化工单元操作技术
180º 回弯管
三通
四通
异径管
90º 弯头
法兰
卡箍活接头
管帽
45º 弯头
第一章 流体流动及输送技术
化工单元操作技术
（三）阀门 阀门是用来启闭和调节流量及控制安全的部件。通过阀 门可以调节流量、系统压力、及流动方向，
闸阀
截止阀
止回阀
球阀
旋塞阀
全启式安全阀
第一章 流体流动及输送技术
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。 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 流体流动及输送技术
化工单元操作技术
• 表压力：当被测流体的绝对压力大于外界大气 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绝对压力比大气压力 高出的数值。 • 真空度：当被测流体的绝对压力小于外界大气 压力时，所用的测压仪表称为真空表。真空表 上的读数表示被测流体的绝对压力低于大气压 力的数值。 • 显然，真空度为表压的负值，并且设备内流体 的真空度愈高，它的绝对压力就愈低。
简单 管路
复杂 管路
单一管路 串联管路 分支管路 并联管路
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化工单元操作技术
简单管路
复杂管路
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化工单元操作技术
二、管路的基本构成
管路是由管子、管件和阀门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。 （一）化工管材
种类及名称 钢管 金属管 有色金属管 铸铁管 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 有缝钢管
无缝钢管
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化工单元操作技术
（二）管件 管件是用来连接管子以达到延长管路、改变管路方向或直径、 分支、合流或封闭管路的附件的总称。 •用以改变流向：90º 弯头、45º 弯头、180º 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，有时三通也用来改变流向， 多余的一个通道接头用管帽或盲板封上，在需要时打开再连 接一条分支管； •用以改变管径：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。
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化工单元操作技术
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。根据对稳定 流动系统能量衡算，即可得到柏努力方程。 （一）流动系统的能量 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。
模块一：管路输送技术
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
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化工单元操作技术
实训：管路拆装操作技术
一、管路的分类
类 型 结 构 单一管路是指直径不变、无分支的管路 虽无分支但管径多变的管路 流体由总管分流到几个分支，各分支出口不同 并联管路中，分支最终又汇合到总管
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化工单元操作技术
若不可压缩流体在圆管内流动，因 A
u1 A2 d 2 u2 A1 d1
2
4
d 2 ，则
(5)
•上式说明不可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动的连续 性方程。 •连续性方程反映了在稳定流动系统中，流量一定时管路 各截面上流速的变化规律。
p表 p绝 p大
p真 p大 p绝
第一章 流体流动及输送技术
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。 • ②为了避免绝对压力、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，则视为绝对压力。 • ③压力计算时基准要一致。