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化工单元操作 流体输送机械

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化工单元操作模块一 流体流动及输送

化工单元操作模块一 流体流动及输送

2．管子
生产中使用的管子按管材不同可分金属管、非金属管和 复合管。金属管主要有铸铁管、钢管（含合金钢管）和有色 金属管等；非金属管主要有陶瓷管、水泥管、玻璃管、塑料 管、橡胶管等；复合管指的是金属与非金属两种材料复合得 到的管子，最常见的形式是衬里管，它是为了满足节约成本、 强度和防腐的需要，在一些管子的内层衬以适当的材料，如 金属、橡胶、塑料、搪瓷等而形成的。
三、输送设备
液体输送机械——泵
流体输送机械 （提供给流体以足够的能量）
气体输送机械——机或泵
按照工作原理，流体输送机械可分为以下类型：
类型
动力式
容积式
(正位移 式)
往复式 旋转式
流体作用式
液体输送机械 离心泵、旋涡泵 往复泵、计量泵、隔膜泵 齿轮泵、螺杆泵
喷射泵
气体输送机械 离心式通风机、鼓风机、压缩
• （7）一般地,化工管路采用明线安装,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。
• 在布置化工管路时,应参阅有关资料,依据上述原则制订方案,确保管路的布
置科学、经济、合理、安全。
• 2、化工管路的安装
• （1）化工管路的连接
螺纹连接、法兰连接、承插连接、焊接连接
• （2）化工管路的热补偿 • （3）化工管路的试压与吹洗 • （4）化工管路的保温与涂色 • （5）化工管路的防静电措施
《化工单元操作》教学课件 制作:
模块一 流体流动及输送
任务一 认知流体输送设备及管路
硫酸铵生产工艺流程图
硫酸铵生产工艺流程图
一、贮罐
贮罐是一种最典型的化工容器，主要用于贮 存气体、液体、液化气体等介质，如氢气贮罐、 石油贮罐、液氨贮罐等，除贮存作用外，还用作 计量。
化工原理

化工原理

《化工原理》重点介绍各主要化工单元操作的基本原理、典型设备和相关汁算，内容包括绪论、流体流动、流体输送机械、非均相物系分离、传热、蒸发、吸收、蒸馏、干燥以及附录。

1.以流体流动(动量传递)为基础阐述流体输送、非均相物系分离相关单元操作；2.以热量传递为基础阐述换热器及蒸发单元操作；3.以质量传递为基础阐述吸收、精馏传质单元操作，4.具有热量、质量同时传递特点的干燥操作。

5.以物料衡算、能量衡算为主线，强调应用基本概念和原理分析、解决工程实际问题。

《化工原理》考试大纲考试内容：流体流动、流体输送机械、非均相物系的分离、传热、蒸馏、吸收、蒸馏和吸收塔设备、干燥、蒸发。

考试要求：一、流体流动（以柏努利方程为主线）通过本章的学习，掌握流体流动的基本规律、管内流动的规律，并应用这些原理和规律去分析和解决流动过程中的有关问题。

1、掌握流体静力学基本方程式及其应用；2、掌握连续性方程式及其应用；3、掌握柏努利方程的物理意义、应用范围及其解题计算；4、掌握流体阻力、流量、雷诺系数等之间的关系；5、掌握流动类型及其判断依据；6、掌握管路计算方法；7、掌握主要流量测量手段的基本原理、适用范围；8、了解管路串、并联的阻力、流量的关系。

二、流体输送机械通过本章的学习，了解掌握管路系统对输送机械的要求。

1、掌握常用泵的主要性能参数、特性曲线；2、掌握常用泵的使用操作要点，如串并联、开启、关闭等；3、了解常用泵和风机的基本性能和适用范围。

三、非均相物系的分离通过本章的学习，了解掌握沉降和过滤两种机械分离操作的基本原理、典型设备的结构与特性。

1、掌握沉降分离的原理、沉降过程及影响因素；2、掌握斯托克斯公式；3、掌握除尘设备的基本原理和选型；4、了解各种机械分离方法的优缺点及其适用范围；四、传热通过本章的学习，了解掌握传热的基本原理、传热规律，并运用其去分析和计算传热过程的有关问题。

1、掌握传热的基本方程式；2、掌握各种传热、导热系数的定义、单位及其差异；3、掌握单、多壁圆筒热传导速率方程及其应用；4、掌握列管换热器的计算；5、掌握强化换热的手段；6、了解傅立叶定律和辐射速率方程；7、了解边界层和保温层基本概念。

典型化工单元的控制案例—流体输送设备的控制(工业仪表自动化)

典型化工单元的控制案例—流体输送设备的控制(工业仪表自动化)

CONTENTS
01
01 当干扰作用使被控变量（流量）发生变化偏离给定值时，控制 器发出控制信号，阀门动作，控制结果使流量回到给定值。
图1 改变泵出口阻力调流量
01
在一定转速下，离心泵的排出量Q与泵产生的压头H有一定的对应关系。 A称为泵的流量特性曲线。 1，2，3称为管路特性曲线。
控制阀一般应该安装在泵的出口管线 上，而不应该安装在泵的吸入管线上。
的离心式鼓风机，可在其出口直接用控制阀控制流量。 由于管径较大，执行器可采用蝶阀。 其余情况下，为了防止出口压力过高，通常在入口端控制流量。因
为气体的可压缩性，所以这种方案对于往复式压缩机也是适用的。
图1 分程控制方案
图2 分程阀的特性
01
对于压缩比很高的多段压缩机， 从出口直接旁路回到入口是不适宜 的。这样控制阀前后压差太大，功 率损耗太大。
该方案简单可行，应用最广泛，但是总的机
械效率较低，对于大功率的泵，损耗的功率
就相当大，因此是不经济的。
图2 泵的流量特性曲线与管路特性曲线
02
图3 改变泵的转速调流量
02
该方案不经济，因为旁路阀消耗一部分高压液体能量，使 总的机械效率降低，故很少采用。
图4 改变旁路阀调流量
思考题
1、如何进行离心泵的流量控制？
可以在中间某段安装控制阀， 使其回到入口端，用一只控制阀可 满足一定工作范围的需要。
图3 控制压缩机旁路方案
02
思考题
1、压缩机的控制方案有哪几种，各有什么特点？
流体输送与流体输送机械1(化工单元操作过程)

流体输送与流体输送机械1(化工单元操作过程)


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流体输送管道系统
管材选择
管件与阀门
根据流体性质、工作压力、温度等参数， 选择合适的管材，如钢管、塑料管、铜管 等。
根据管道系统的需要，选择合适的管件和 阀门，如弯头、三通、截止阀、止回阀等 。
管道连接方式
管道支撑与固定
根据管材和管件的特点，选择合适的连接 方式，如焊接、法兰连接、承插连接等， 以确保管道系统的密封性和稳定性。
回收利用余热和排放气体
通过回收利用余热和排放气体，减少能源浪费和环境污染。
流体输送过程的自动化与智能化
自动化控制
采用自动化控制系统，实现流体输送过程的远程 监控和自动调节。
数据采集与分析
持
利用人工智能技术，对流体输送过程进行智能分 析、预测和优化，提高决策效率和准确性。
设计合理的管道支撑和固定结构，以防止 管道振动、变形和位移，确保管道系统的 安全性和稳定性。
流体输送过程中的安全与环保问题
流体泄漏与控制
采取有效措施防止流体输送过程中的泄漏， 如选用密封性能良好的阀门和管件、定期 检查管道密封性能等。
流体压力控制
合理设计流体压力控制系统，防止超压和 欠压现象对管道和设备造成损坏或影响生 产过程。
选择输送方式
根据流体性质、输送距离、地形条件等因素，选择适当的输送方式， 如泵送、压缩空气输送、真空吸送等。
设计输送管道系统
根据工艺流程图，设计合理的输送管道系统，包括管道的走向、连接 方式、支撑结构等，以确保流体输送的稳定性和可靠性。
确定控制方式
根据工艺要求和流体特性，选择适当的控制方式，如远程控制、自动 控制、手动控制等，以满足生产过程的自动化和安全性需求。
《化工单元操作》-流体输送课件(中职).

《化工单元操作》-流体输送课件(中职).

12
离心泵的工作原理
当泵内液体从叶轮中心被抛向叶轮外缘时，在 叶轮中心处形成低压区，这样就造成了吸入管贮槽 液面与叶轮中心处的压强差，液体就在这个静压差 作用下，沿着吸入管连续不断地进入叶轮中心，以 补充被排出的液体，完成离心泵的吸液过程。只要 叶轮不停地运转，液体就会连续不断地被吸入和排 出。
13
表1 液体输送机械（泵）的分类
泵是一种通用的机械，广泛使用在国民经济各部门 中。其中离心泵具有结构简单、流量大而且均匀、操作 方便等优点，在化工生产中的使用最为广泛。本章重点 讲述离心泵，对其它类型的泵作一般介绍。
各种形式泵的介绍：
• 油泵
自吸油泵
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
齿轮式输油泵
无水冷却热油泵
要求具有良好的密封性能，热油泵需在轴承和轴 封处设置冷却装置。
职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库
化工单元操作（中职） —— 流体输送机械
中职专业建设与中高职衔接分项目
2
主要内容
流体输送机械 离心泵的结构及类型 离心泵的工作原理和特性 离心泵的性能参数
3
问题的提出
在化工生产中，为何要用到流体输送机械？ 常用的流体输送机械有哪些？ 离心泵是如何把水从低处抽到高处的呢？
离心泵的构造 右图离心泵装置示意图
主要部件为叶轮1，叶轮上有 6-8片向后弯曲的叶片，叶轮 紧固于泵壳2内泵轴3上，泵 的吸入口4与吸入管5相连。 液体经底阀6和吸入管5进入 泵内。泵壳上的液体从排出 口8与排出管9连接,泵轴3用 电机或其它动力装置带动。
离心泵装置示 意图
1-叶轮；2-泵壳； 3-泵轴；4-吸入 口；5-吸入管； 6-底阀；7-滤网； 8-排出口；9-排 出管；10-调节阀
化工原理(少学时)和辅导教程、考试重点例题复习题及课后答案1.1概述课件

化工原理(少学时)和辅导教程、考试重点例题复习题及课后答案1.1概述课件


PPT学习交流
10
流量：单位时间内流体在管路中流过的数量 ➢ 体积流量
以体积表示 qv——m3/s或m3/h ➢ 质量流量
以质量表示 qm——kg/s或kg/h。
二者关系： qm qv
PPT学习交流
11
流速 （平均流速）
单位时间内流体质点在流动方向上所流经的距离。
u qv
m/s
A
质量流速
单位时间内流经管道单位截面积的流体质量。
尺寸、远大于分子自由程。 工程意义：利用连续函数的数学工具，从宏观研究
流体。
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4
自由程 (free path)
在热动平衡态下，一个气 体分子在任意连续两次碰 撞之间所经过的直线路程。 由于分子运动的无序性， 分子各段自由程长度不同。
平均自由程（mean free path）
在一定的条件下，一个气 体分子在连续两次碰撞之 间可能通过的各段自由程 的平均值。
dy
μ——比例系数，称为流体的粘度，Pa·s 。
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16
牛顿型流体：剪应力与速度梯度的关系符合牛顿 粘性定律的流体；
非牛顿型流体：不符合牛顿粘性定律的流体。 粘度的物理意义 :
流体流动时在与流动方向垂直的方向上产生单
位速度梯度所需的剪应力。μ又称为动力粘度。
运动粘度
粘度μ与密度ρ的之比。 m2/s
流体压力与作用面垂直，并指向该作用面； 任意界面两侧所受压力，大小相等、方向相反； 作用于任意点不同方向上的压力在数值上均相同。 压力的单位
SI制：N/m2或Pa；
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7
或以流体柱高度表示 ： p gh
注意：用液柱高度表示压力时，必须指明流体的种类， 如600mmHg，10mH2O等。
化工单元操作的基础知识

化工单元操作的基础知识

一般来说，物质密度随着温度、 压力的变化，会发生相应的变化。 气体的密度随它受到的压力和所处 的温度而有显著的变化。固体或液 体的密度，在温度和压力变化时， 只发生很小的变化。
沉降的分类及操作
力场
沉降类型
物料组成
重力场
重力 沉降
自由沉降，比如静
止分层
气—固、液—固、
干扰沉降
气—液、液—液
离心 力场
化工单元操作 的基础知识
什么是化工单元操作？
化工单元操作是指由各种化学生产过程中以物理为 主的处理方法概括为具有共同物理变化特点的基本操作。
化工产品的基本过程，都是由若干物理加工过程 （即单元操作）和化学反应过程（即化学反应）组合而 成。
化工单元操作分类
流体流动过程，包括流体输送、沉降、过滤等。 传热过程，包括加热、冷却、冷凝、制冷等。 传质过程，即物质的传递，包括吸收、蒸馏、萃取、
吸附、干燥等。 传力过程，即温度和压力变化的过程，包括液化、冷
冻等。 机械过程，包括固体输送、粉碎、筛分等。
一、流体流动过程
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。
沉降：由于分散相和分散介质的密度不同，分散相粒子在力场 (重力场或离心力场)作用下发生的定向运动。沉降的结果使分 散体系发生相分离。
不同流速的流体之间存在着阻碍其相对运动的 摩擦阻力，称为内摩擦力。流体的粘度就是这种内 摩擦力的表示与度量。粘性越大，流动性越差。
流体输送的一些相关知识
二. 流量与流速
流量：单位时间内流过管道某一截面的流体量。
①体积流量：Q，m3/s； ②质量流量：G，kg/s ；G=ρQ
通转用 涡 浮子型 街 子电 磁流流流量量量计计计
流体输送的一些机械
《化工单元操作》流体输送设备

《化工单元操作》流体输送设备


H 与qV ,T 无关 H 随qV ,T降低 H 随qV ,T 增加
w2
c2
α2 u2
w2
c2
α2 u2
w2
c2
α2 u2
(a)
(b)
(c)
图2-7 叶片弯曲方向及其速度三角形
H e∞
c β 2 ＞90
b β 2 = 90
a β 2 ＜ 90
QT
前弯叶片：压力头小于动压头，冲击损失大。 后弯叶片：压力头大于动压头，冲击损失小。
② 离心泵基本方程
H
cu 2u2 g
c2u2 cos2
g
③ 影响理论压头的因素
理论流量qvT对理论压头H∞的影响
基本方程式：H k BqV ,T
H e∞
c β 2 ＞90
b β 2 = 90
a β 2＜ 90 为获得较高的效率， 常用后弯叶片。
QT
3. 离心泵的效率和实际压头 实际压头 < 理论压头 原因： 泵内各种能量损失
H
(z2
z1)
p2 p1 g
u22 u12 2g
② 测定数据
数据：不同流量下的压力差 3 操作： 调节泵的出口阀
计算 H、η：
0
Pe / P HqV g
P
③ 绘制特性曲线
z z1
z2
1 2
2 1
图2-13 离心泵 性曲线的测定装
1—流量计 2—压强表 3—真空表
0
（3）离心泵特性曲线的影响因素 ① 物性参数影响
(c) 离心泵的NPSHa安全裕量 理论上， NPSHa > NPSHr泵不发生汽蚀 工程上，加一个安全裕量S(取值见表2.2.2) 对于一般的离心泵S取0.6-1.0m。
流体输送与流体输送机械_(化工单元操作过程)-PPT精品文档

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往复泵的输出流量
往复泵的理论平均流量V（m3/s） 单缸单动泵
ASn 60 ( 2 A a ) Sn V= 60 V=
单缸双动泵
式中：A —— 活塞面积 m2 S —— 活塞的冲程 m（活塞在两端点间移动的距离） n —— 活塞往复的频率 1/min a —— 活塞杆的截面积 m2 活门不能及时启闭和活塞环密封不严等原因造成容积损失。
往复泵的输出流量
单动往复泵流量不连续，流量曲线与活塞排液冲程的速度变 化规律相一致，是半周正弦曲线。
V
后果：引起流体的惯性阻力损 失，增加能量消耗，诱发管路 系统的机械振动。
0
V

2 3 (a) 单动泵的流量曲线

0 V

2
3
4

(b) 双动泵的流量曲线
0

2
34Βιβλιοθήκη 解决方法： （1）采用双动泵或多缸并联 （2）在往复泵的压出口与吸入口处设置空气室，利用气体 的可压缩性来缓冲瞬间流量增大或减小。
往复泵的性能特点
4.流量不均匀，排出压力波动 为减轻之，常采用多作用往复泵或设置空气室。 5.转速不宜太快 电动往复泵转速多在200～300 r／min以下，若n过 高，泵阀迟滞造成的容积损失就会相对增加；泵 阀撞击更为严重，引起噪声和磨损；液流和运动 部件的惯性力也将随之增加，产生有害的影响。 由于n受限，往复泵流量不大。 6.对运送液体污染度不是很敏感，但液体含固体杂质 的时，泵阀容易磨损和泄漏 ，应装吸入滤器。 7.结构比较复杂，易损件(活塞环、泵阀、填料等)较 多 由于上述特点，笨重(在Q相同时与其它泵相比) ， 造价高，管理维护麻烦，在许多场合它已被离心 泵所取代。
排除方法 定期清洗或更换过滤器 提高炉压，加温，夏季罐不满时可用 压风机吹搅 适量掺入冷水进行降温 调整盘根使靠背轮转动灵活为宜 重新填加新盘根 卸下叶轮进行清洗 关掉出口闸门，打开放空闸门放空到 液体自然流出 打开电机接线盒调整接线头 打开泵体进行紧固 启泵时出口闸门要关严但不能太死
《化工单元操作》流体流动与输送课件

《化工单元操作》流体流动与输送课件

P1 - P2 = ( - )gR R = R sinα
(4)微差压差计
dc / da > 10
c a且c < a（略小） P1 - P2 = (a - c)gR
P2
P1
ρc
R
ρA 图1-8 微差压差计
(5) 倒U形管压差计
ρ
P1 - P2 = ( - ）gR
’
若 >>
则 P1 - P2 = gR
v
1 v
dv dp
或
v
1
d
dp
v≠0 可压缩流体，如气体 v =0 不可压缩流体，如液体
1.2 流体静力学
流体静力学主要研究流体在静止状态下所受的各种力之 间的关系，实质上是讨论流体静止时其内部压强的变 化规律
1.2.1 流体的压强及其特性
压强：流体单位表面积上的法向表面力，习惯上称为压力
静压强：流体处于静止状态时的压强
1.2.2 流体静力学基本方程式
描述：静止流体内部，压力分布规律
形式：
p1
z1g
p2
z2g
方程的导出
依据：动量守恒定律
1）微元体(控制体)选取 2）受力分析
静止流体：F 表面力 质量力 0
在Z方向上∑FZ=0
( p p dz )dxdy ( p p dz )dydz Zdxdydz 0
绝压：相对绝对零压为基准的压力（a)
P(绝)=P(表)+P(大气) 压
力
表
真空度：绝对压力低于大气压时，
压
大气压与绝压之差 真空度=P(大气)-(绝)
注意：
绝 对 压大 力气
压
•使用表压、真空度时，必须注明
流体输送操作—流体输送管路的选择(化工单元操作课件)

流体输送操作—流体输送管路的选择(化工单元操作课件)

碟阀
蝶阀也叫蝴蝶阀, 顾名思义, 它的关键性部件好似蝴蝶迎风, 自由回旋 。 蝶阀的阀瓣是圆盘, 围绕阀座 内的一个轴旋转, 旋角的大小, 便是阀门的开闭度。
化工单元操作技术
三、管路的构成
➢ （3）阀门
蝶阀具有轻巧的特点 , 比其他阀门 要节省材料, 结构简单, 开闭迅速, 切断和节流都能用, 流体阻力小, 操 作省力。蝶阀,可以做成很大口径。 能够使用蝶阀的地方, 最好不要使用 闸阀, 因为蝶阀比闸阀经济, 而且调 节性好。目前, 蝶阀在热水管路得到 广泛的使用。
三、管路的构成
➢ （3）阀门
安全阀
•安全阀是化工设备及管路中能够自动卸压的阀门， 类型代号为A。 • 1.安全阀的组成 •安全阀由阀体、阀座、阀瓣、阀盖、弹簧、阀杆、 保护罩等组成。 • 2.安全阀的启闭 • 当设备内压力超过允许值时，安全阀自动开启，升 高;当压力降到规定值时，安全阀自动关闭。 3·球阀的特点
化工单元操作技术
三、管路的构成
化工生产中必须通过管路来输送和控制流体，化工管路同其它化工设备一样是化工 生产中不可缺少的组成部分。
➢ 1.化工管路的作用：
化工生产中所使用的各种管路的总称，主要作用是按照工艺流程连接各设备和 机械，构成完整的工艺系统，输送流体。
➢ 2.管路的基本构成 管子、管件和阀门及管架的总称，也包括一些附属于管路的管架、管卡、 管撑等附件。
化工单元操作技术
三、管路的构成
➢ （3）阀门
球阀
球阀代号为Q，是化工厂中常用的一种阀门。 1·球阀的组成 球阀的主要组成部分有阀体、阀盖、密封
阀座、球体、阀杆、手柄等。 2·球阀的启闭 转动手柄，带孔球体随阀杆转动，从而改
变球体与阀座之间的流通面积，以实现阀门的 启闭。

化工单元操作技术第一章流体输送技术课件

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
（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

流体输送与流体输送机械-(化工单元操作过程)

化学反应速率
反应速度的快慢与反应物质浓度、温度、压力等条件有关。
04
流体输送与化工单元操作 的应用
石油化工
石油化工是流体输送与流体输送机械应用最广泛的领域之一。在石油化工生产过 程中，需要将原料和产品进行长距离的输送，如油品的管道输送、化学反应物料 的泵送等。
流体输送机械在石油化工中起到关键作用，能够高效地完成物料的输送任务，同 时保证物料的质量和安全。
螺杆泵
螺杆泵的工作原理
利用螺杆的旋转，使流体获得能量，从而实现液体的输送。
螺杆泵的特点
压力稳定、流量均匀，能够输送粘度较大的液体。
螺杆泵的应用
广泛应用于化工、石油、医药等行业的液体输送和加压。
流体输送机械的选用
01
02
03
04
根据工艺要求选择合适的流体 输送机械，如流量、压力、粘
度等参数的考虑。
流体输送机械在制药工业中能够保证药品的质量和安全性 ，同时提高生产效率，降低生产成本。
其他领域
除了石油化工、化学工业和制药工业 之外，流体输送与流体输送机械还在 其他领域得到广泛应用，如食品工业 、电力工业、环保工程等。
在这些领域中，流体输送机械能够满 足各种不同的需求，如食品的管道输 送、污水的泵送等，从而提高生产效 率，保证产品质量和安全性。
流体输送与流体输送 机械-(化工单元操作
过程)
目录
• 流体输送概述 • 流体输送机械 • 化工单元操作过程 • 流体输送与化工单元操作的应用
01
流体输送概述
流体的物理性质
01
02
03
密度
单位体积流体的质量，常 用单位为千克/立方米 （kg/m³）。
粘度
描述流体内部摩擦力的物 理量，表示流体抵抗剪切 力的能力，常用单位为 帕·秒（Pa·s）。

化工基础-流体输送及机械

化工基础-流体输送及机械导言化工工程是利用物理、化学和生物学原理来设计、操作和控制化学过程的科学和工程学科。

在化工过程中，流体输送和机械装置是不可或缺的组成部分。

本文将介绍化工过程中流体输送和机械装置的基础知识，包括流体输送的原理、流体的性质和流体行为、常见的机械装置以及它们在化工工程中的应用。

一、流体输送的原理1. 流体输送的定义流体输送是指将液体或气体从一个地方输送到另一个地方的过程。

在化工工程中，流体输送通常是通过管道进行的。

2. 管道输送的原理管道输送是流体输送的常见方式之一。

它的原理是利用管道内的压力差来推动流体的流动。

通过控制管道内的压力和流速，可以实现流体在管道中的输送。

二、流体的性质和流体行为1. 流体的性质流体的性质包括密度、粘度、表面张力等。

这些性质对流体的输送和机械装置的设计都有影响。

2. 流体行为在流体输送和机械装置中，流体的行为对于流体的流动和机械装置的性能起到重要的作用。

流体的行为包括流态、流动模式、流动速度等。

三、常见的机械装置1. 泵泵是常见的机械装置之一，用于将液体从一个地方抽出或推入另一个地方。

根据其工作原理和结构，泵可以分为离心泵、容积泵等。

2. 压缩机压缩机是将气体压缩并推送到管道或储罐中的机械装置。

根据其工作原理和结构，压缩机可以分为容积式压缩机、离心式压缩机等。

3. 阀门阀门用于控制管道中流体的流动。

根据其结构和控制方式，阀门可以分为截止阀、调节阀等。

四、流体输送和机械装置在化工工程中的应用流体输送和机械装置在化工工程中有着广泛的应用。

它们可以用于输送各种流体，例如原料、中间产品和最终产品。

同时，它们也可以用于控制和调节流体的流动，以满足化工工程的生产要求。

常见的应用包括液体输送、气体输送、混合和分离等。

例如，在化工生产中，通过泵将液体从储罐输送到反应器中，然后通过压缩机将生成的气体送入分离设备进行分离。

结论流体输送和机械装置是化工工程中不可或缺的组成部分。

第二章流体输送机械教案（推荐五篇）

第二章流体输送机械教案（推荐五篇）第一篇：第二章流体输送机械教案***大学《化工原理》A 教案****共 4页第二章流体输送机械（一）【教学目的】掌握管路特性方程；了解离心泵的结构。

【教学时数】 1学时【教学重点与难点】本节无难点。

【教学内容要点】2.1 概述：输送流体所需的能量；压头和流量是流体输送机械的主要技术指标； 2.2 离心泵：2.2.1 离心泵的工作原理：离心泵的主要构件-叶轮和涡壳；离心泵的工作过程；液体在叶片间的运动；等角速度旋转运动的考察方法；离心场力中的机械能守恒；离心泵的理论压头；流量对理论压头的影响；叶片形状对理论压头的影响；液体密度的影响；【教学环节】1．为什么要介绍流体输送机械？（3～5min）2．管路特性曲线的来历，有何物理意义？介绍该曲线有何作用？流体输送机械的分类。

（15min）3．用教学录像演示离心泵的主要构件及工作原理。

（10min）4．离心泵的液体在叶片间的运动规律、能量的分析。

（15min）【课后复习与思考题】1.下次课讲授“2.2离心泵”余下的部分内容，请预习。

***大学《化工原理》A 教案****共 4页第二章流体输送机械（二）【教学目的】掌握离心泵特性曲线的求取方法；理解离心泵流量调节的方法；掌握离心泵安装的有关注意事项。

【教学时数】2学时【教学重点与难点】本节重点为离心泵的特性曲线；离心泵的流量调节与组合操作；离心泵的安装高度的计算；难点离心泵基本方程的推导和离心泵安装高度。

处理方法：先播放“离心泵的气蚀现象”的教学录像片断，然后从理论上分析气蚀发生的原因和后果，为了避免气蚀现象发生，必须规定泵有一定的安装高度，最后推导出安装高度的计算式。

【教学内容要点】2.2 离心泵2.2.2 离心泵的特性曲线：泵的有效功率和效率；离心泵的特性曲线；液体粘度对特性曲线的影响；转速对特性曲线的影响；2.2.3 离心泵的流量调节和组合操作：离心泵的工作点；流量调节；并联泵的合成特性曲线；串联泵的合成特性曲线；组合方式的选择；2.2.4 离心泵的安装高度：气蚀现象；临界气蚀余量和必需气蚀余量；最大允许安装高度； 2.2.5 离心泵的类型与选用：离心泵的类型；离心泵的选用；【教学环节】1．上节课内容的回顾: 请1～2位同学简单地回顾一下上节课所学的有关知识，包括主要内容，目前最大的收获或印象最深的内容以及不清楚的内容。

化工单元操作1


液体的10倍。因而气体输送机械的动力消耗往往很大。
2.5气体输送机械
②气体输送机械体积一般都很庞大，对出口压力高的机械更是
如此。
③由于气体的可压缩性，故在输送机械内部气体压力变化的同 时，体积和温度也将随之发生变化。这些变化对气体输送机械的结 构、形状有很大影响。因此，气体输送机械需要根据出口压力来加 以分类。
（2）离心式通风机
①离心式通风机的结构特点 离心式通风机工作原理与离心泵相同，结构也大同小异。
2
离心通风机及叶轮 1—机壳; 2—叶轮; 3—吸入口; 4—排出口
2.5.2鼓风机
在工厂中常用的鼓风机有旋转式和离心式两种类型。 （1）罗茨鼓风机
图1-66 罗茨鼓风机
3.1蒸馏概述
⑴蒸馏及精馏的分离依据
4.2 单效蒸发
4.2.1 单效蒸发的计算
对于单效蒸发，在给定的生产任务和确定了操作条件以后，通 常需要计算以下的这些内容： ① 水分的蒸发量； ② 热蒸汽消耗量； ③ 发器的传热面积。 要解决以上问题，我们可应用物料衡算方程，热量衡算方程和 传热速率方程来解决。
4.2.1 单效蒸发的计算
（1）物料衡算 溶质在蒸发过程中不挥发，且蒸发过程是个定态过程，单位 时间进入和离开蒸发器的量相等，即
导致叶片过早损坏。这种现象称为泵的汽蚀现象。汽蚀现象发生
时，泵体振动，发出噪音，泵的 qv , He , ，严重时甚至吸不上 液体。
2.5气体输送机械
气体输送的特点 : ①动力消耗大：对一定的质量流量，由于气体的密度小，其 体积流量很大。因此气体输送管中的流速比液体要大得多，前经济 流速（15~25m/s）约为后者（1~3m/s）的10倍。这样，以各自的经 济流速输送同样的质量流量，经相同的管长后气体的阻力损失约为
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H f 01
实际安装时，考虑安全量:0.5~1.0m。
例题：P84，（略）。
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六、离心泵的安装、运转、类型与选用
1、安装与运转 ☆计算安装高度，尽量减小进口阻力，在出口安装
单向阀； ☆启动泵前应先灌泵排气； ☆启动时关闭出口阀，停泵时先关闭出口阀； ☆定期检查泵体、轴承润滑和轴封等状况；
3
3
N2 N1


D2 D1

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四、离心泵的工作点及流量调节
1、管路特性曲线
H e A BQ 2
2、泵的工作点
P
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3、流量调节
方法： （1）改变管路特性曲线
调节流量阀：入口阀和出口阀
（2）改变泵的特性曲线 改变转速和叶轮直径
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c.液体在泵壳内汇集起来，在泵壳流动时动能逐渐 减小，压强能逐渐增加，动能逐渐转化为压强能。
d.当液体压力大于大气压时,表现为液体液面的上升, 即排液.
2、吸液原理： 当叶轮中心的液体被甩出去后，中间形成一暂时 的低压区，当中心压力小于大气压时，表现为离 心泵的吸液。
3、 “气缚”现象：由于叶轮中心存有气体，虽启 动离心泵但不能送液的现象。
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4、特点
（1）送液量与容积有关； （2）扬程理论上与流量无关； （3）流量调节采用旁路调节； （4）启动泵前不需用灌泵，有自吸能力； （5）启动泵前应打开出口阀;
5、适用场合：
小流量，大扬程；输送高粘度流体
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6、其它往复泵
（1）计量泵： 作用:准确定量的输送液体，保证液体的配比。
作用：（1）防止泵内高压液体向泵外泄漏； （2）防止泵外气体向泵内泄漏；
种类： 填料密封和机械密封； （二）工作原理 1、排液原理： a.启动离心泵前，先向泵内灌水（即灌泵）； b.叶轮将原动机的机械能传给液体，使液体的动能
和压强能都大幅度提高,液体在离心力的作用下 被甩到叶轮外缘；
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三、旋涡泵
1、结构： 叶轮、泵体
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2、工作原理（同离心泵）
3、特性曲线：Q增加，H减小； Q增加，Ne减小； Q增加，η先增加后减小；
4、特点： （1）启动前应打开出口阀； （2）调节流量用旁路调节； 5、适用场合：
高扬程、小流量；
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第四节 气体输送机械
1、作用: （1）输送气体； （2）压缩气体； （3）营造真空状态；
η-Q：-
N
2、影响因素：
密度
转速：比例定律
（1）流体性质 （2）泵的性质
粘度
叶轮直径：切割定律
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比例定律：
Q2 n2 Q1 n1 切割定律：
2
H2 H1


n2 n1

Q2 D2 Q1 D1
H2 H1


D2 D1
2
N2 N1


n2 n1
略，则：
pt
p2

p1
u
2 2
2

ps

pk
其中：ps为静风压，pk为动风压， pt为全风压。
（3）轴功率与效率 Nkw；pt Q
1000
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4、离心通风机的选用
（1）据所输送气体种类和风压范围，选择风机的 类型；
（2）据风量和风压选择风机型号；
注：实际的风量和风压应换算为标准条件下的风量 和风压，换算关系式为：
例题：见P87页。
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任务三 其它类型的化工用泵
一、往复泵
1、结构：泵缸、活塞、吸入阀和出口阀。 2、工作原理： 3、送液量：
单动泵： QT ASn
双动泵： QT 2A aSn
实际输液量： Q QηT为容积效率
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单元二 流体输送机械
任务一 概述
一、流体输送机械的作用 1、流体输送； 2、传递能量，使流体位能、动能、压强能升高； 二、流体输送机械的分类
液体输送机械 1、据输送的流体分
气体输送机械 离心式 2、据工作原理分 正位移式（容积式）：包括往复式、旋转式； 流体作用式
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任务二 离心泵
一、离心泵的工作原理与主要部件的结构
（一）、结构及作用： 1、叶轮 作用：将原动机的机械能传给液体，使液体的动能、
压强能大幅度提高。 种类：开式、半开式、闭式 2、泵壳（蜗壳） 作用：（1）汇集液体；
（2）转能装置：将动能转化为压强能；
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3、轴封装置
（2）隔膜泵： 适用于输送腐蚀性液体或悬浮液。
二、旋转泵（转子泵）
1、齿轮泵 结构： 适用场合0：742输9 送小流量、高扬程的粘稠的液体。
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2、螺杆泵
结构： 种类：单螺杆泵、双螺杆泵、三螺杆泵 特点：压头高，效率高、流量稳定； 适用场合：输送高压、高粘度流体。
p1
g

u12 2g


pv
g
有效汽蚀余量:(NPSH)a 必需汽蚀余量:(NPSH)r 关系: (NPSH)a≥ (NPSH)r+0.5m
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（2）离心泵的安装高度
Hg

p0 p1
g
u12 2g
H f 01
因此:
Hg

p0
g

pv
g
NPSH r
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计算公式： Ne QgH KW
（2）轴功率N ：单位时间内泵轴传给泵的机械能量。 （3）效率η： Ne 100%
N
容积损失 泵的能量损失 水力损失
机械损失 例题：P78。（略）
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三、离心泵的特性曲线及影响因素
1、特性曲线： H
η
H-Q：-
N-Q：-
pt0

pt
pa0 pa
273 t 273 t0
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二、鼓风机
1、离心式 特点：设备尺寸较大，叶片数多，转速高； 2、旋转式—罗茨鼓风机
三、压缩机
1、离心式：叶轮级数多，转速高； 流量大，易调节；
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2、往复式：常采用分段多级压缩； 四、真空泵
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2、泵的类型与规格
（1）类型： 清水泵（IS）、 单级双吸式离心泵（S） 多级泵（D、DG）、 耐腐蚀泵（F）、油泵（Y）、杂质泵（P）
（2）规格：IS65-40-315
类型 入口直径：mm 出口直径:mm 叶轮直径： mm
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(3)选用
* 根据所输送流体的种类选择泵的类型； * 根据送液量选择泵的型号； * 核算泵所需的轴功率；
五、离心泵的汽蚀现象和安装高度
1、 “汽蚀”现象： 起因：泵内压力低于输送条件下被输送流体的饱和
蒸汽压。 现象：液体气化、液化导致液体对叶轮、泵壳的撞
击和剥蚀作用。 解
2、安装高度
（1）离心泵的必需汽蚀余量
汽蚀余量：
NPSH


2、特点：（1）体积大，体积流量大； （2）气体具有可压缩性，结构与形状特殊；
3、种类： 通风机:小于15KPa,压缩比为1-1.15; 根据出口压强 鼓风机:15-300KPa,压缩比小于4; 与压缩比分 压缩机:大于300KPa，压缩比大于4;
真空泵:大气压；
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一、离心通风机
1、结构
1、作用：营造真空氛围； 2、种类 （1）水环真空泵 （2）喷射真空泵
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二、离心泵的主要性能参数
1、流量 Q m3/h;
2、扬程 H m;
H

He

z2
z1

u
2 2
u12
2g

p2 p1
g
Hf
H

h0

p2 p1
g
例题：见P77。（略）
3、离心泵的轴功率和效率
（1）有效功率Ne :单位时间内泵对液体所做的有效功。
叶轮、机壳（矩形）；
2、工作原理： 同离心泵。
3、性能参数
（1）风量：Q m3/h;
（2）风压：pt Pa;
pt

g z 2
z1

u
2 2
u12
2
p2 p1 g H f
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由于ρ g(z2-z1) 、ρgΣHf和ρu12/2 可以忽