化工原理实验报告_管路设计与安装

管路设计与安装

一、实验目的及基本要求

1．实验目的

(1)综合运用流体力学基本原理与操作技能，设计并安装“流量计

校核”与“突然扩大、缩小局部阻力系数的测定”两个实验装置；

(2) 掌握常用工具的使用方法，学习管路的组装、试压、冲洗及

拆除操作方法；

(3) 学习管路系统的运行测试及停车方法。

2．对化工管路装拆的基本要求:

(1) 化工管路布置的一般要求：在管路布置及安装时，主要考虑安装、检修、操作的方便及安全，同时尽可能减少基建费用，并根据生产的特点、设备的布置、材料的性质等加以综合考虑。

①化工管路安装时，各种管线应成平行铺设，便于共用管架，要尽量走直线，少拐弯，少交叉，以节约管材，减小阻力，同时力求做到整齐美观；

②为便于操作及安装检修，并列管路上的零件与阀门位置应错开安装；

③管子安装应横平竖直，水平管其偏差不大于

15mm/10m，垂直管其偏差不大于10mm/10m；

④管路安装完毕后，应按规定进行强度和严密度试验；

⑤管路离地面的高度以便于检修为准,但通过人行道时,最低点离地面不得小于2m。

(2) 常见管件及阀门、流量计的安装要求：

①转子流量计是用来测量管系中流体流量的，其安装有严格的要求。它必须垂直安装在管系中，若有倾斜，会影响测量的准确性，严重时会使转子升不上来。转子流量计前后各应有相应的直管段，前段应有15～20d 的直管段，后段应有5d 左右的直管段（d 为管子内径），以保证流量的稳定。

②阀门的装拆：截止阀结构简单，易于调节流量，但阻力较大。安装时，应使流体从阀盘的下部向上流动，目的是减小阻力，开启更省力。在关闭状态下阀杆、填料函部不与介质接触,以免阀杆等受腐蚀。闸阀密封性能好，流体阻力小，但不适用输送含有晶体和悬浮溶物的液体管路中。

③活动接头是管系中常见的管件，在闭合管系时，它应是最后安装，拆除管系时，应首先从活动接头动手。

(3) 泵的管路布置总的原则是保证良好的吸入条件与检修方便

①为增加泵的允许吸上高度, 吸入管路应尽量短而直,减少阻力, 吸入管路的直径不应小于泵吸入口直径.

②在泵的上方不布置管路,有利于泵的检修.

3、对指导教师的要求

(1) 指导教师对实训重点进行相应的讲解，给学生进行分组；

(2) 组织学生观看有关化工管路方面的教学录像，使学生对化工管路有一定感性认识；

(3) 每个实训小组根据老师提供的管系图列出设备、管件、仪表等清单，领取相应的材料工具等；

(4) 组装管路，各小组根据管系图的要求组装管线；组装时应先定好设备位置，再组装管线，具体来讲，应先定好离心泵、高位槽等,然后进行配管。

(5) 对照管系图，检查各管件、阀门是否安装准确；

(6) 对管道进行水冲洗及水压试验，压力保持4 公斤力(表压)以上，检查各连接处密封性能如何；

(7) 对管道系统试运行及停车操作。开车时，应先灌泵，再开电机，然后再开出口阀门。停车时应先关出口阀，后停电机。

(8) 正确掌握管线的拆除。应先拆仪表、活接头、阀门等,再拆管件及附件。

(9) 管线拆除后，对照设备、仪表清单,完好归还仪表、管件、工具及易耗品等。

此外，为加深学生对常见阀门、设备等的了解。了解其结构及工作原理，加深对理论知识的理解。通过上述操作，学生动手努力得到提高,为以后走上工作岗位打下良好的基础。

二、实验内容

1．流量计校核

(1) 找出孔板流量计的流量和压差计读数之间的关系曲线。

(2) 测定孔板测量计的孔流系数，并给出C0-R e的关系曲线。

2. 突然扩大、缩小局部阻力系数的测定

(1)测定突然扩大局部阻力系数

(2) 测定突然缩小局部阻力系数

三、实验原理

（一）流量计校核

流体流量测量是化工厂及实验室的常见操作，在连续化装置中，常采用孔板流量计、文丘里流量计来测量流量，不管是购置定型流量计（尤其在适用一段时间之后）或是自行设计加工的流量计，在使用之前，必须对其进行校核实验以获得实用的流量计参数（主要是孔流系数C o ），因此，流量计校核实验具有广泛的实用性。

设计一水平管道，在管道中安装孔板流量计，流量与孔板流量计前后的压差有如下关系：

ρρρρ)(2)(2-=-==A o o b a o o o o s gR A C p p A C u A V 孔流系数：

ρ/200P A V C s ∆=

式中

V s —体积流量，m 3/s ；

C o —孔板流量计的孔流系数，无因次；

A o —孔口面积，m 2；

R —U 型管压差计的读数，m;

ρA —压差计内指示液密度，kg/m 3；

ρ— 被测流体密度，kg/m 3；

孔流系数的数值，往往要受到流量计本身的结构和加工精度，以及流体性质、温度、压力等因素的影响，因此在现场使用这类流

量计往往需对流量计进行校核，即测定不同流量下的压差计读数，直接绘成曲线，或求得C o与Re之间的关系曲线，以备使用时查校。（二）突然扩大、缩小局部阻力系数的测定

1．局部阻力产生的原因

各种工业管道都安装一些阀门、弯头、三通等配件, 用以控制和调节管内的流体流动。流体经过这类配件时，由于边壁或流量的改变，均匀流在这一局部地区遭到破坏，引起流速的大小、方向或分布的变化, 由此产生的能量损失称为局部损失, 习惯上也称为局部阻力。概括起来，局部阻力有四种类型: 涡流损失、加速损失、转向损失和撞击损失。

2．过流截面突然缩小

当流体从过流截面突然缩小的流体通道向前流动时, 总有部分流体与壁面发生碰撞而改变方向。碰撞的结果就要产生能量损失，此即撞击损失。受到壁面阻碍的流体，属于外主流的部分要折向中心方向流动，就是说，这些流体具有垂直于管道轴线的速度分量, 因而会发生实际过流截面的“颈缩”现象，直到流体的速度完全平行于管轴。在这个过程中，外主流的流动方向又发生改变，使垂直于管轴的速度分量消失了，这是外主流与中心主流进行动量交换的结果。在进行这种动量交换时，要消耗掉一部分能量，这就是流体的转向损失。在区域有多个涡流区存在，这种涡流区之所以能维持运动，是由于通过动量交换从主流得到了能量供应，这部分能量消耗在涡流内部和涡流与壁面的摩擦上，最后变成热。这种损失称为涡