化工单元操作技术 第一章 流体输送技术

第一章 流体流动及输送技术
化工单元操作技术
管件示例
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
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化工单元操作技术
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。
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化工单元操作技术
第一章 流体流动及输送技术
化工单元操作技术
管件分类
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、四通等；
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。
流动系统中各物理量的大小仅随位置变化、不随时间变化
正常工业生产中，连续操作过程中的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
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化工单元操作技术
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，
p表 p绝 p大 , p真 p大 p绝
图示为：
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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
化工单元操作技术
连续性方程
若流体为不可压缩流体，即
常数，则有
（4）
qv uA 常数
式中 qv 为流体的体积流量，指单位时间内流经管道有效截面积的流
体体积，单位 m 3 / s 。 说明不可压缩流体不仅流经各截面的质量流量相等，而且体积流 量也相等。且管道截面积与流体流速成反比。
第一章 流体流动及输送技术
当被测流体的绝对压力大于外界大气压力时，高出的数值称为表压力 当被测流体的绝对压力小于外界大气压力时，低于的数值称为真空度
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化工单元操作技术
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：
复杂 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
各种管路示意图
简单管路
复杂管路
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化工单元操作技术
管路的基本构成
管路由管子、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。
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化工单元操作技术
化工管材
种类及名称 钢管 金属管 有色金属管 铸铁管 有缝钢管 无缝钢管
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、橡胶管等
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化工单元操作技术
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。
化工单元操作技术
连续性方程
若不可压缩流体在圆管内流动，因 A

4
d 2，故
u1 A2 d 2 u2 A1 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。
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化工单元操作技术
第一章 流体流动及输送技术
第一节 第二节 第三节 第四节 流体输送管路 流体流动的基础知识 管子的选用与管路安装 液体输送机械
第五节
气体输送机械
化工单元操作技术
第一章 流体流动及输送技术
管路的分类
类
简单 管路
型
单一管路 串联管路 分支管路 并联管路
结
构
直径不变、无分支的管路 虽无分支但管径多变的管路
静压能：流体具有一定的压力而具有的能量。
p 单位质量流体的静压能为 （J / kg）

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伯努利方程——预备知识
（二）压力的表示方法
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，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。
知识目标
理解稳定流动的基本概念、流动阻力产生的原因； 了解化工管路的组成及管路布置原则； 了解流体输送机械的结构、原理及应用；
掌握连续性方程式、伯努利方程式和流体流动阻力的计算。
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化工单元操作技术
能力目标
能正确选择流体输送机械和管子的直径；
能拆装化工管路；
会流体输送机械的操作和简单故障的分析、排除。
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伯努利方程——预备知识
（一）流动系统的能量
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。
（J / kg） 单位质量流体的位能为 gz
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 2 u（J / kg） 2
阀门示例
闸阀
截止阀
止回阀
球阀
旋塞阀
全启式安全阀
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第一章 流体流动及输送技术
第一节
第二节 第三节 第四节
流体输送管路
流体流动的基础知识 管子的选用与管路安装 液体输送机械
第五节
气体输送机械
化工单元操作技术
第一章 流体流动及输送技术
稳定流动系统
稳定流动系统：
截面积，单位 m 2； 为流体密度，单位 kg / m3。
因为 qm uA , 故 qm1 u1 A 2） 11 qm2 u2 A 2 2 （
若将上式推广到管路上任何一个截面，即有
qm uA 常数
（3）
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
第一章 流体流动及输送技术
进入截面1的流体质量流量与流出截面2的
流体质量流量应相等，即
qm1 qm2
（） 1
其中 qm 为流体的质量流量，指单位时间内流经管道有效截面积的
流体质量，单位 kg / s
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连续性方程
令 u 为流体在管道任一截面的平均流速，单位 m / s ； A 为管道的有效