流体输送原理概述

流体输送

流体以一定流量沿着管道（或明渠）由一处送到另一处，是一种属于流体动力过程的单元操作。化工生产处理的物料(包括原料、中间产物、产品和载体等)多数为流体，按工艺要求在各化工设备和机器之间输送这些物料，是实现化工生产的重要环节。化工生产中物料的种类很多，被输送流体的性质如密度、粘度、毒性、腐蚀性、易燃性与易爆性等各不相同，而且流体的温度从低于-200℃至高于1000℃，压力从高真空到102MPa，每小时的输送量从10-3m3到104m3以上,所以输送流体所用的流体输送机械有多种形式，制作材料也是多种多样的。

当送料点的流体能位足够高时，流体能够按所要求的输送量自行流至低能位的受料点，否则就需用流体输送机械对流体补给能量。流体从输送机械取得机械能，用来补偿受料点和送料点间的能位差，并克服流体在管道或渠道内流动时所受到的流动阻力。由于流动阻力随流速的增大而增大，因此要求流体输送机械加给单位重量流体的机械能随流速的增大而增加。

化工生产中，流体大都用密闭的管道输送。为调节流量，改变流向以及实现流体的分流或合流，管道中装有阀门、弯头和三通等管件。管道和管件由碳钢、铸铁、不锈钢、铜、铝和铅等金属材料或塑料、陶瓷、玻璃和石墨等非金属材料制成，其中以碳钢和铸铁应用最广。

费用

流体输送的总费用，包括管道、输送机械的折旧费和输送机械的能耗费用。对一定的输送量，采用大口径的管道时，流动阻力减小，能耗量下降，但管道的投资和折旧费增加；采用小口径管道时，投资和折旧费减少，但能耗费用增加。因此,选用的管道口径过大或过小,使管内流速过小或过大，都是不经济的。对于长距离大流量的输送管路，应通过多方案计算来确定经济上最合理的流速（或管径）；而工厂内部的短距离输送，可参照各种流体在管道内的常用流速范围（见表），来确定管内流速，据以计算所需管径。

知识目标：

●了解化工管路的组成及管路布置原则；

●理解稳定流动的基本概念；流动阻力产生的原因；

●掌握连续性方程式、柏努力程式和流体流动阻力的计算；

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。

化工生产中所处理的物料，大多为流体（包括液体和气体）。为了满足工艺条件的要求，保证生产的连续进行，需要把流体从一个设备输送至另一个设备。实现这一过程要借助管路和输送机械。流体输送机械是给流体增加机械能以完成输送任务的机械。管路在化工生产中就相当于人体的血管，流体输送机械相当于人的心脏，作用非常重要。因此，了解管路的构成，确定输送管路的直径，了解输送机械的工作原理，选择合理的输送机械，学会合理布置和安装管路，正确使用输送机械非常重要。

第一节流体输送管路

一、管路的分类

化工生产过程中的管路通常以是否分出支管来分类，见表1-1。

表1-1

管路的分类

对于重要管路系统，如全厂或大型车间的动力管线（包括蒸汽、煤气、上水及其他循环管道等），一般均应按并联管路铺设，以有利于提高能量的综合利用、减少因局部故障所造成的影响。

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。由于生产中输送的流体是各种各样的，输送条件与输送量也各不相同，因此，管路也必然是各不相同的。工程上为了避免混乱，方便制造与使用，实现了管路的标准化。书后附录摘录了部分管材的规格。

管子是管路的主体，由于生产系统中的物料和所处工艺条件各不相同，所以用于连接设备和输送物料的管子除需满足强度和通过能力的要求外，还必须耐温、耐压、耐腐蚀以及导热等性能的要求。根据所输送物料的性质(如腐蚀性、易燃性、易爆性等)和操作条件(如温度、压力等)来选择合适的管材，是化工生产中经常遇到的问题之一。

（一）化工管材

管材通常按制造管子所使用的材料来进行分类。可分为金属管、非金属管和复合管，其中以金属管占绝大部分。复合管指的是金属与非金属两种材料组成的管子，最常见的化工管材见表1-2。

常见的化工管材