流体密封的基本理论和基本知识
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第1篇一、培训目的为了确保流体设备的安全、稳定运行,提高操作人员的安全意识和操作技能,特进行本次流体设备操作规程培训。
通过培训,使操作人员掌握流体设备的操作方法、注意事项以及紧急情况的处理措施,确保生产安全。
二、培训对象本次培训对象为从事流体设备操作、维护和管理的人员。
三、培训内容1. 流体设备的基本知识(1)流体设备的种类及用途(2)流体设备的工作原理(3)流体设备的结构及组成2. 流体设备的操作规程(1)启动前的检查(2)启动操作步骤(3)运行过程中的监控(4)停机操作步骤3. 流体设备的维护与保养(1)日常维护保养(2)定期维护保养(3)故障排除及处理4. 流体设备的紧急情况处理(1)设备泄漏(2)设备故障(3)设备火灾5. 安全操作注意事项(1)穿戴个人防护用品(2)遵守操作规程(3)保持现场整洁四、培训方法1. 讲师授课:邀请有经验的工程师或技术人员进行授课,讲解流体设备的相关知识和操作规程。
2. 视频教学:播放流体设备操作规程视频,让操作人员直观了解操作过程。
3. 实操演练:组织操作人员进行实际操作演练,巩固所学知识。
4. 互动问答:针对培训内容进行提问,检验操作人员的掌握程度。
五、培训考核1. 理论考核:对操作人员掌握的流体设备基本知识、操作规程等内容进行书面考试。
2. 实操考核:对操作人员的实际操作技能进行考核。
六、培训总结1. 总结培训过程中发现的问题,提出改进措施。
2. 对操作人员提出表扬和鼓励,提高他们的工作积极性。
3. 要求操作人员认真学习,严格遵守操作规程,确保生产安全。
通过本次培训,使操作人员充分认识到流体设备操作规程的重要性,提高他们的安全意识和操作技能,为公司的安全生产奠定坚实基础。
第2篇一、培训目的为了提高员工对流体设备的操作技能和安全意识,确保生产过程的安全、稳定和高效运行,特进行流体设备操作规程培训。
二、培训对象本培训适用于所有从事流体设备操作、维护和管理的人员。
流体学小知识点总结
流体力学的基本概念包括流体的性质如压力、密度、黏度、表面张力、粘性、并且需要注意流体的类型如牛顿流体和非牛顿流体。
流体的运动包括流体的直线运动和曲线运动,对于流体力学的研究,需要了解如何描述流体的运动、速度分布和流线等。
此外,还需要了解流体力学的实验方法和模拟方法,包括雷诺数、科里奥利力等。
最重要的应用是通过流体的运动来实现工程的设计和改进。
在空气动力学中,翼型设计是重要的一环,研究翼型在各种条件下的流动特性,以及飞机、汽车等车辆的空气阻力可以有效地减少气动力的损失,提高能效。
在水力学中,通过研究河流、水库、水电站的水流情况,可以避免水灾、引发治理。
当然,还有其他很多应用,如气象学、地质学等等。
总之,流体力学是一门非常有用和有趣的学科,通过研究流体的性质和运动规律,可以帮助人类更好地理解自然,同时也为工程技术的发展提供了重要的理论工具。
通过对流体力学的学习,不仅可以提高自己的物理学水平,更可以为人类社会的发展贡献自己的力量。
工程流体力学知识点总结考试题型一填空题 102分 20分二选择题102分 20分三计算题 4题共40分四论述题 2题每题10分共20分第二章流体的主要物理性质第二章流体的主要物理性质第二章流体的主要物理性质第二章流体的主要物理性质三流体的粘性 1流体的粘性液体在外力作用下流动或有流动趋势时其内部因相对运动而产生内摩擦力的性质静止液体不呈现粘性第二章流体的主要物理性质第二章流体的主要物理性质恩氏粘度与运动粘度的换算关系第二章流体的主要物理性质流体静力学流体静力学流体静力学流体静力学流体静力学 1不可压缩流体的静压强基本公式流体静力学该式为重力场中不可压缩流体的静压强基本方程式流体静力学流体静压强基本方程式表明流体静力学 2流体静压强基本方程式的物理意义流体静力学流体静力学流体静力学流体静力学流体静力学第四章流体运动学基础流体运动学基础流体运动学基础流体运动学基础流体运动学基础流体运动学基础流体运动学基础流体运动学基础流体运动学基础流体运动学基础流体动力学基础流体动力学基础流体动力学基础流体动力学基础流体动力学基础流体动力学基础流体动力学基础流体动力学基础流体动力学基础流体动力学基础例试求射流对挡板的作用力相似理论与量纲分析相似理论与量纲分析相似理论与量纲分析相似理论与量纲分析相似理论与量纲分析相似理论与量纲分析相似理论与量纲分析相似理论与量纲分析相似理论与量纲分析相似理论与量纲分析相似理论与量纲分析相似理论与量纲分析第七章流体在管路中的流动主要讨论液体流经圆管及各种接头时的流动情况进而分析流动时所产生的能量损失即压力损失液体在管中的流动状态直接影响液流的各种特性流体在管路中的流动流体在管路中的流动流体在管路中的流动雷诺数是惯性力对粘性力的无量纲比值 Re↑→惯性力起主导作用→紊流 Re↓→粘性力起主导作用→层流流体在管路中的流动流体在管路中的流动在半径为r处取一层厚度为dr的微小圆环面积通过此环形面积的流量为流体在管路中的流动 1紊流流动时的流速分布三个区域流体在管路中的流动流体在管路中的流动局部压力损失是液体流经阀口弯管通流截面变化等所引起的压力损失液流通过这些地方时由于液流方向和速度均发生变化形成旋涡如下图使液体的质点间相互撞击从而产生较大的能量损耗流体在管路中的流动局部压力损失计算公式流体在管路中的流动流体在管路中的流动流体在管路中的流动第八章孔口流动孔口流动孔口流动流量与小孔前后的压差的平方根以及小孔面积成正比与粘度无关沿程压力损失小通过小孔的流量对工作介质温度的变化不敏感常用作调节流量的器件孔口流动孔口流动其中的流量系数Cd在有关液压设计手册中查得当Re 2000时保持在08左右短孔加工比比薄壁小孔容易因此特别适合于作固定节流器使用孔口流动液压冲击和气穴现象定义在液压系统中由于某种原因引起液体中产生急剧交替的压力升降的阻力波动过程危害出现冲击时液体中的瞬时峰值压力往往比正常工作压力高好几倍它不仅会损坏密封装置管道和液压元件而且还会引起振动与噪声有时使某些压力控制的液压元件产生误动作造成事故原因流道的突然堵塞或截断液压冲击若将阀门突然关闭则紧靠阀门的这部分液体立刻停止运动液体的动能瞬时转变为压力能接着后面的液体依次停止运动依次将动能转变为压力能并以一定速度由阀门处回传到管头处使全管压力升高在管道内形成压力升高波管内液体受力不平衡使液体倒流管内液体压力逐段降低形成压力衰减波液压冲击适当加大管径限制管道流速一般在液压系统中把速度控制在45ms以内使prmax不超过5MPa就可以认为是安全的正确设计阀口或设置制动装置使运动部件制动时速度变化比较均匀延长阀门关闭和运动部件制动换向的时间可采用换向时间可调的换向阀尽可能缩短管长以减小压力冲击波传播时间变直接冲击为间接冲击缓慢关闭阀门削减冲击波的强度在阀门前设置蓄能器以减小冲击波传播的距离应将管中流速限制在适当范围内或采用橡胶软管在系统中装置安全阀限制压力升高气穴现象定义在流动液体中由于压力降低而有气泡形成的现象气穴中的气体空气油蒸汽轻微气穴压力降低到某一值时以混入油中的微小气泡为核心其体积胀大并互相聚合而形成相当体积的气泡严重气穴当压力降低到空气分离压4×104pa 以下除混入油中的气泡胀大聚合外溶入油中的空气将突然迅速的自油中分离而产生大量的气泡气穴现象强烈气穴当压力降低到饱和蒸汽压约为2×104pa 以下除上述两种气泡外油液还将沸腾汽化产生大量气泡气穴现象第十章气体的一元定常流动气体的一元定常流动局部压力损失局部阻力系数由于阻力区域流动复杂其值一般由实验来确定具体可查手册液体密度液体平均流速六串联管路与并联管路重点 H 3 2 1 1串联管路 2并联管路Q Q A B 例 L1 500m L2 800m L3 1000m d1 300mm d2 250mm d3 200mm 设总流量Q 028m3s 求每一根管段的流量解铸铁管的粗糙度 12mm 表7-2 查莫迪图有因 qv qv1 qv2 qv3 qv1 1 qv2 qv1 qv3 qv1 17242 qv1 故小孔 ld ≤05薄壁小孔 05<ld≤4短孔 ld>4细长孔一薄壁小孔取截面11和22为计算截面选轴线为参考基准则 Z1 Z2并设动能修正系数α 1列伯努利方程为流经小孔的流量为当Re>105时 Cd=060~062 可视为常数二短孔两个阶段收缩扩散取截面11和22为计算截面选轴线为参考基准则Z1 Z2并设动能修正系数α 1列伯努利方程为式中 v1可忽略代入整理流经短孔的流量计算式三细长孔式中液体流经细长孔的流量和孔前后压差△p 成正比流量和液体粘度μ成反比因此流量受液体温度变化的影响较大液体流经细长小孔时一般都是层流状态所以可直接应用前面已导出的圆管层流流量公式一液压冲击一液压冲击的物理过程若整个过程中无能量损失则冲击波将永远持续下去水锤二减小液压冲击的措施二气穴现象例管道中水的质量流量为Qm 300kgs 若d1 300mm d2 200mm 求流量和过流断面 1-1 2-2 的平均流速 d2 d1 2 1 2 1 解补充例题4-1掌握第三节伯努利方程重点假设①不可压缩理想流体作定常流动ρ cFf 0 t 0 ②沿同一微元流束积分③质量力只有重力将欧拉运动方程分别乘以dxdydz有由流线方程得三式相加得由假设③故沿流线积分得整形伯努利常数理想流体一微元流束伯努利方程在同一微元流束上伯努利方程可写成伯努利方程的物理意义在密封管道中作恒定流动的理想液体具有三种形式的能量即压力能动能和势能三种能量之间可以相互转化但其总和为一常数测压管皮托管驻点测总压测静压总压和静压之差称为动压法国皮托1773年实际流体的伯努利方程粘性摩擦力速度分布不均实际动能与平均动能产生差异动能修正系数α 1--2 损失hf 伯努利方程在工程中的应用 1皮托管测量流速沿流线B–A 列伯努利方程第八节动量定理及其应用重点研究动量变化与作用在液体上的外力的关系两种方法积分法动量方程动量定理作用在物体上的合外力的大小等于物体在力的作用方向上的动量变化率即①假设理想液体在管道内作恒定流动②取控制体积12段③在dt时间内控制体积中液体质量的动量变化为由动量定理得几点说明合外力为作用在控制体积上的所有外力之和公式中力速度均为矢量实用中用投影式控制体积的选取原则控制体积必须包含所求总作用力影响的全部液体平均流速动量修正系数β 1133故例如图p1 98kpaV1 4msd1 200mmd2 100mmα 450 不计水头损失求水流作用于水平弯管上的力解设管壁对水流的作用力为RxRy 取控制体积12由连续性方程有列1-2伯努利方程 X方向动量方程 Y方向动量方程代入有关数据得 Rx -2328 kN Ry 1303 kN 利用牛顿第三定律可得到水流对管壁的作用力并可求得合力及合力与X方向的夹角划出abcdef为控制体积则截面abcdef上均为大气压力pa 由动量方程得paA-F ∑ F ρq 0-v1 -ρqv1 相对压力pa 0故 F ρqv1=ρq2A 因此射流作用在挡板上的力大小与F相等方向向右 1几何相似空间相似定义模型和实物的全部对应线形长度的比值为一定常数 6-1 长度比例常数图1 几何相似 2运动相似时间相似定义满足几何相似的流场中对应时刻对应点流速加速度的方向一致大小成一定比例相等即它们的速度场加速度场相似满足上述条件流动才能几何相似面积比例常数 6-2 体积比例常数 6-3 图2 速度场相似时间比例常数 6--4 速度比例常数6--5 加速度比例常数 6-6 体积流量比例常数 6--7 运动粘度比例常数6--8 长度比例常数和速度比例常数确定所有运动学量的比例常数 3 动力相似力相似定义两个运动相似的流场中对应空间点上对应瞬时作用在两相似几何微团上的力作用方向一致大小互成比例即它们的动力场相似图3 动力场相似力的比例常数 6--9 由牛顿定律可知 6-10 其中为流体的密度比例尺力矩功能比例常数 6--11 压强应力比例常数 6--12 功率比例常数 6--13 动力粘度比例常数 6--14 有了模型与原型的密度比例常数长度比例常数和速度比例常数就可由它们确定所有动力学量的比例常数二相似判据定义在几何相似的条件下两种物理现象保证相似的条件或判据由式 6-10 得 6-15 或 6-16 令 6-17 称为牛顿数它是作用力与惯性力的比值当模型与原型的动力相似则其牛顿数必定相等即反之亦然这就是牛顿相似判据流场中有各种性质的力但不论是哪种力只要两个流场动力相似它们都要服从牛顿相似判据⑴重力相似判据弗劳德判据⑵粘性力相似判据雷诺判据⑶压力相似判据欧拉判据⑷弹性力相似判据柯西马赫判据⑸表面张力相似判据韦伯判据⑹非定常性相似判据斯特劳哈尔判据⑴重力相似判据将重力比代入式 6-15 得 6-18 或 6-19 令 6-20 弗劳德数它是惯性力与重力的比值当模型与原型的重力相似则其弗劳德数必定相等即反之亦然这就是重力相似判据弗劳德判据重力场中则 a ⑵粘性力相似判据将粘性力之比代入式 6-15 得或 6-22 6-21 令 6-23 雷诺数它是惯性力与粘性力的比值当模型与原型的粘性力相似则其雷诺数必定相等即反之亦然这就是粘性力相似判据雷诺判据模型与原型用同一种流体时则 b ⑶压力相似准则将压力比代入式 6-15 得 6-24 或6-25 令 6-26 称为欧拉数它是总压力与惯性力的比值当模型与原型的压力相似则其欧拉数必定相等即反之亦然这就是压力相似判据欧拉判据当压强用压差代替 6-27 欧拉数能量损失hw液体流动时克服粘性摩擦阻力消耗的能量内因粘性外引管道结构局部损失hζ由于管道截面形状突然改变液流方向的改变或其他形式的液流阻力引起的压力损失沿程损失hλ液体在等径直管道中流过一段长度时因摩擦而产生的压力损失达西威斯巴赫公式或沿程阻力系数其值取决于流态一流态与雷诺数一层流和紊流层流液体流动时质点没有横向脉动不引起液体质点混杂而是层次分明能够维持安定的流束状态这种流动称为层流紊流液体流动时质点具有脉动速度引起流层间质点互错杂交换这种流动称为紊流或湍流上临界流速层流转变为紊流下临界流速紊流转变为层流三个区域层流变流紊流判别流态的标准雷诺数会计算通常2雷诺数的计算水力直径湿周过流断面A上液体与固体壁面接触的周界长度水力直径的大小对管道的流通力影响很大大→意味液体与管壁接触少阻力小流通能力大即使通流截面积小时也不容易堵塞 1Re的物理意义二圆管层流 1运动液体的速度分布力平衡方程式为式中整理得积分得当r=R时u=0得代入得抛物线规律分布令 2 管路中的流量对上式积分即可得流量q 3沿程压力损失实际由于各种因素的影响对光滑金属管取λ=75Re 对橡胶管取λ=80Re 思考速度的0>最大值与平均速度的关系⑴层流边层δ粘性力起主导作用其厚度δ将随雷诺数的增大而减小⑵紊流核心区粘性力惯性力共同作用划归为紊流核心区⑶过渡区紊流中的流速分布比较均匀其动能修正系数α≈105 动量修正系数β≈104故紊流时这两个系数均可近似取1 2沿程压力损失计算 3 λ的确定管壁粗糙凸出部分的平均高度叫做管壁的绝对粗糙度ΔΔd称为相对粗糙度水力光滑管层流边层区δ粗糙度被层流边层淹没重点水力粗糙管δ粗糙度暴露重点四局部压力损失首页上页下页末页结束工程流体力学知识点总结一流体的概念 1流体由极其微小在空间仅占有点的位置的质点所组成的微团构成的连续的易于流动的介质 2特征易流性只承受压力不能承受切应力没有固定的形状其形状取决于容器的形状 3流体液体分子间距小具有微小压缩性气体分子间距大具有很大压缩性二流体的密度与压缩性 1密度单位体积内流体所具有的质量均质流体式中——流体的密度kgm ——4℃时水的密度kgm 2相对密度 3 重度单位体积内流体所具有的重量 4体积弹性模量 V一定在同样Δp下 K 越大ΔV 越小说明K 越大液体的抗压能力越强说明由于压强增大体积缩小Δp与ΔV 变化趋势相反为保证K为正值故加有符号 2牛顿内摩擦定律流体流动时阻滞剪切变形的内摩擦力与流体运动的速度梯度成正比与接触面积成正比与流体的性质有关与流体内的压力无关单位面积上的切应力式中μ----比例常数----动力粘度 3粘性的表示方法及其单位 1动力粘度μ 2运动粘度国际单位制中单位m2s 常用非法定单位 1 m2s 104 St cm2s 106 cSt mm2s 由牛顿内摩擦定律动力粘度表示单位速度梯度下流体内摩擦应力的大小国际单位制中常用单位或是 4液体的粘度将随压力和温度的变化发生相应的变化 1流体产生粘性的主要原因①液体分子内聚力②气体分子作热运动流层之间分子的热交换频繁 2压力的影响在高压下液体的粘度随压力升高而增大常压下压力对流体的粘性影响较小可忽略 3恩氏粘度注意 2时使用该公式当没有约束条件时为713 恩氏粘度是无量纲数①液体温度升高粘度降低②气体温度升高粘度增大 3温度的影响 5实际流体和理想流体实际流体粘性流体具有粘性的流体称实际流体理想流体假想没有粘性的流体 1 液体的静压强具有两个重要特性 1 液体静压强的方向总是指向作用面的内法线方向 2 静止液体内任一点的静压力在各个方向上都相等证四面体上的法向表面力投影式由有整理得四面体上的质量力同理即 2 静止流体的平衡微分方程式研究流体在质量力和表面力的作用下的力的平衡关系 1平衡微分方程式设微小六面体中心点a 其静压强为p xyz x方向的平衡方程式化简得同除以同理得欧拉平衡方程 3 重力场中静止流体的压强分布重力场中的平衡流体中的流体静压力只是高度的连续函数重力场中的欧拉平衡方程形式为对于不可压缩流体对上式在流体连续区域内进行积分可得积分常数C可以由平衡液体自由表面边界条件确定这就是不可压缩流体的静压强分布规律重点静止流场中压强分布规律既适用于理想流体也适用于粘性流体所以即①重力作用下的静止液体中任一点的静压强由自由表面上的压强和单位面积液柱重量所组成②静止液体自由表面上的表面压力均匀传递到液体内各点这就是著名的帕斯卡定律如水压机油压千斤顶等机械就是应用这个定律制成的淹深③静止液体内不同位置处的流体静压力数值不同但其数值之间存在如下关系由上式在平衡流体内部位置势能和压力势能可以相互转化但是总能量保持恒定流体静压强基本方程式的意义就是平衡流体中的总能量是一定的这也是能量守衡与转化定律在平衡流体中的体现位置势能压力势能 4静压强的表示方法及其单位 1表示方法大气压强--标准状态下海平面上大气所产生的压强绝对压强--以绝对真空作为基准所表示的压强相对压强--以当地大气压强作为基准所表示的压强多数测压仪表所测得的压强是相对压强故相对压力也称表压强真空度--负的相对压强 2四种压力的关系绝对压强相对压强大气压强真空度大气压强-绝对压强 p O p 0 p pa P pa pa绝对真空表压强真空度绝对压强绝对压强大气压强图3-6 绝对压强与相对压强间的关系 3压力的单位法定压力 ISO 单位称为帕斯卡帕符号为Pa工程上常用兆帕这个单位来表示压力 1MPa 106Pa1bar 1at 工程大气压 1mH2O 米水柱 1mmHg 毫米汞柱 5 等角速旋转容器中液体的相对平衡重点静压强分布代入压强差公式积分得单位质量产生的离心力为当时代入上式得等压面方程积分得等压面为旋转抛物面的等压面为自由液面第一节描述流体运动的两种方法一Lagrange法拉格朗日法基本思想跟踪每个流体质点的运动全过程记录它们在运动过程中的各物理量及其变化规律独立变量abct区分流体质点的标志也称拉格朗日变数质点物理量流体质点的位置坐标速度和加速度 u xt ax 2xt2 v yt ay 2yt2 w zt az 2zt2 二 Euler法欧拉法重点基本思想考察空间每一点上的物理量及其变化着眼于运动流体所充满的空间独立变量空间点坐标速度场 u u xyzt v v xyzt w w xyzt 流体运动质点的空间坐标随时间变化x x t y y t z z t 速度 u dxdt v dydt w dzdt 加速度 aa xyzt 重点局部时变对流迁移若用矢量表示则有为哈密尔顿矢性微分算子同理其他运动参数可表示为第二节几个基本概念定常流动非定常流动steady and unsteady flow 若H不变则有t 0运动参数不随时间变化即流动恒定或流动定常若H是变化的则t不为零即流动非恒定或流动非定常 2 一维流动二维流动和三维流动一维流动流动参数是一个坐标的函数二维流动流动参数是两个坐标的函数三维流动流动参数是三个坐标的函数对于工程实际问题在满足精度要求的情况下将三维流动简化为二维甚至一维流动可以使得求解过程尽可能简化3迹线和流线重点迹线流体质点的运动轨迹线指的某一质点属拉格朗日法的研究内容给定速度场流体质点经过时间 dt移动一段距离该质点的迹线微分方程为流线速度场的矢量线重点任一时刻t曲线上每一点处的切线方向都与该点的速度方向重合流线方程流线的几个性质在定常流动中流线不随时间改变其位置和形状流线和迹线重合在非定常流动中由于各空间点上速度随时间变化流线的形状和位置是在不停地变化的流线不能彼此相交和折转只能平滑过渡流线密集的地方流体流动的速度大流线稀疏的地方流动速度小迹线和流线的差别迹线是同一流体质点在不同时刻的位移曲线与Lagrange观点对应流线是同一时刻不同流体质点速度向量的包络线与Euler观点对应例已知流场速度为其中q为常数求流线方程 dxx dyy 积分 lnx lnyc 即 y cx 为平面点源流动解例已知平面流场速度分布为 u 2ytt3 v 2xt 求时刻 t 2 过点 01 的流线解 2x dx 2ydy t2dyt作为参量常数处理积分有 x2 – y2 t2y C 将 t 2 x 0 y 1代入得 C -5 所以有 x2 – y2 –4y 5 0 3 平均流速体积流量与有效截面积之比值用 v 表示第三节连续性方程重点 2 2 1 1 A1 A2 u1 u2 一维流动的连续性方程 u1A1 u2A2 Q 对于不可压管流截面小流速大截面大流速小而对于可压缩管流情况要复杂得多。
曲路密封原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述曲路密封原理是一种常用于工程领域的密封技术,它能够有效地阻止气体或液体从泄漏出系统。
在许多工业应用中,要求能够将流体从一个处于高压状态的管道传输到另一个低压的管道中,而不出现泄漏。
曲路密封原理是为了满足这一要求而被广泛应用的一种解决方案。
曲路密封原理的基本思想是在流体传输管道中设置曲折的路径,通过这种方式使流体在运动过程中无法泄漏出来。
它利用流体的惯性和离心力原理,将流体沿着曲折路径迅速转向,并产生较大的离心力,从而有效地阻止了流体的泄漏。
曲路密封原理采用的核心设备是曲路密封阀,它通常由一组带有特定角度的转弯弯头组成。
在流体通过曲路密封阀时,弯头的设计使得流体被迫改变方向,并在转弯过程中产生较大的离心力。
这种离心力使得流体受到向内的压力,从而有效地防止了流体的泄漏。
曲路密封原理在工业领域的应用非常广泛。
它可以用于石油化工、航空航天、能源、交通运输等许多领域。
曲路密封原理不仅可以防止流体泄漏,还可以减少能量损失,提高管道系统的效率。
因此,掌握曲路密封原理对于确保系统安全、提高工业生产效益具有重要意义。
总之,曲路密封原理是一种应用广泛的密封技术,通过设置曲折的路径和利用离心力原理,实现了流体的有效密封。
它在工业领域具有广泛的应用前景,能够提高系统的安全性和效率。
下面将从曲路密封原理的要点出发,详细介绍其工作原理和应用领域。
1.2文章结构文章结构是指文章的组织框架和布局,它对于整篇文章的逻辑性和可读性具有重要意义。
本文将按照以下结构展开:1. 引言1.1 概述在引言部分,我们将介绍曲路密封原理的基本概念和作用。
这一部分旨在为读者提供对曲路密封原理的初步认识,并激发读者的兴趣。
1.2 文章结构在本小节中,我们将介绍整篇文章的结构和内容安排。
通过详细说明各个章节所涉及的主题和要点,读者可以清晰地了解文章的逻辑顺序和内容组织。
1.3 目的在该小节中,我们将明确说明本文的撰写目的和意义。
《过程装备密封技术》蔡仁良等主编化学工业出版社出版讲课教师:王启立学时:32学分:20 本课程简介:一、课程的性质、任务:《过程装备密封技术》是作为过程装备与控制工程专业的选修课而开设的一门课程,其任务是研究工业部分的过程装备和机械设备的密封技术。
二、教学目的:根据本课程教学大纲要求,本课程的教学目的是培养学生运用基本的理论知识来理解和掌握各种流体密封装置的原理、结构特点、设计方法和选用原则,了解密封控制的新技术。
三、教材本教材由过程装备与控制工程专业教材编写委员会编写,由蔡仁良主编,化学工业出版社出版。
四、内容本课程系统全面地介绍过程工业装置中流体静、动密封的主要内容和最新进展。
重点阐述密封的基本概念、流体密封理论、动、静密封技术以及泄漏检测技术。
五、课程框架及学时安排:课程内容分为5章,32学时,内容框架及学时分布如下:1 概论(2学时)1.1 过程装备的密封问题1.2 泄露与逸出1.3 密封方式与分类1.4 摩擦磨损与密封2 流体在密封间隙中的流动(4学时)2.1 引言2.2 分子流(1学时)2.3 不可压缩流体的层流(2学时)2.4可压缩流体的薄膜流动(1学时)3 过程设备和管道的静密封(10学时)3.1垫片密封(6学时)3.2胶密封(4学时)4 过程机械的动密封(10学时)4.1接触密封(6学时)4.2非接触转轴密封(4学时)5 泄漏监测技术(6学时)5.1引言(1学时)5.2检测的方法和分类(1学时)5.3压力检测法(2学时)5.4真空检测法(2学时)六、考试及成绩评定考试为闭卷考试。
成绩计算方法:平时成绩占20%,期末考试卷面成绩占80%。
七、参考文献:1胡国祯等,《化工密封技术》,化学工业出版社,19902顾永泉,《流体动密封》,石油大学出版社,19903张向钊等,《密封垫片与填料》,机械工业出版社,19944顾永泉,《机械端面密封》,石油大学出版社,19945李继和,《机械密封技术》,化学工业出版社,19881 概论本章框架:1.1 过程装备的密封问题1.2 泄露与逸出1.3 密封方式与分类1.4 摩擦磨损与密封教学目标及基本要求:(1)了解过程装备密封问题的重要性、特点及发生泄漏问题的主要原因;(2)了解过程装备密封的分类,摩擦与磨损的概念。
机械密封(流体动密封)设计师必读的书籍与文献无论你是一位经验老到的资深密封设计工程师,还是入行不久的初级密封设计人员。
牢牢扎实机械密封的基础知识和基本理论是十分重要的。
我曾经去过包括伯格曼在内的许多密封设计生产厂家,通过与这些厂家密封设计人员的交流,我发现的一个普遍现象就是,设计人员对机械密封的基础知识和基本理论的理解和掌握十分有限。
比如,在很多密封厂家设计部门,能够准确计算密封平衡比和端面比压等参数的设计师只有部门主管一人,其余的设计人员则对这些问题的概念相当模糊。
经验的积累在密封设计中固然重要,但是如果只知其然,而不知其所以然,那么你是很成为一位出色的密封设计工程师甚至于资深专家的。
后来的新手要想追赶和超越前者,机械密封的基础知识和基本理论更是实现这一目标的加速器。
凭借STUDIO ANTISSA多年密封研究与设计的经验,我们推荐以下的书籍和文献,如果你是密封的资深设计高手,可以用来慢慢品鉴它们的味道;如果你是初出茅庐的设计人员,这些是你的重要的起点和积奠。
我们推荐的书籍和文献由问题引出:问题1 什么是机械密封?机械密封的分类方法和基本原理是什么?机械密封属于流体动密封的一种,如果能够从更高的层次上去认识问题,便不至于视线狭隘,见树木不见森林。
王玉明院士《流体密封技术》一文,全面的概括了流体动密封的分类和流体动密封的发展演变历程,文中给出的流体动密封分类树形图严谨清晰。
机械密封的分类方法和基本原理有许多书籍都会讲到,但是个人认为,对这一问题的阐述最为条理清晰、思维严谨的是顾永泉先生的《机械密封实用技术》,该书2章1节全面讲述了机械密封的基本结构、作用原理和特点。
这是从事密封行业人员的必修课。
问题2 机械密封的主要参数,如弹簧比压、端面比压、膜压系数是怎样得来的?顾永泉先生把机械密封的主要参数归为几何参数、力学参数和性能参数三种。
弹簧比压、端面比压、膜压系数只是密封力学参数的一部分。
机械密封的主要参数应从几何、力学和性能三个方面综合掌握,否则也是容易一叶障目的。
第一章、流体流动一、 流体静力学 二、 流体动力学 三、 流体流动现象四、流动阻力、复杂管路、流量计一、流体静力学:● 压力的表征:静止流体中,在某一点单位面积上所受的压力,称为静压力,简称压力,俗称压强;表压强力=绝对压强力-大气压强力 真空度=大气压强-绝对压 大气压力、绝对压力、表压力或真空度之间的关系 ● 流体静力学方程式及应用:压力形式 )(2112z z g p p -+=ρ 备注:1在静止的、连续的同一液体内,处于同一 能量形式g z p g z p 2211+=+ρρ水平面上各点压力都相等;此方程式只适用于静止的连通着的同一种连续的流体; 应用:U 型压差计 gR p p )(021ρρ-=- 倾斜液柱压差计 微差压差计二、流体动力学● 流量质量流量 m S kg/s m S =V S ρ体积流量 V S m 3/s 质量流速 G kg/m 2s平均流速 u m/s G=u ρ ● 连续性方程及重要引论:● 一实际流体的柏努利方程及应用例题作业题 以单位质量流体为基准:f e W p u g z W p u g z ∑+++=+++ρρ222212112121 J/kg 以单位重量流体为基准:f e h gp u g z H g p u g z ∑+++=+++ρρ222212112121 J/N=m 输送机械的有效功率: e s e W m N = 输送机械的轴功率: ηeN N =运算效率进行简单数学变换应用解题要点:1、 作图与确定衡算范围:指明流体流动方向,定出上、下游界面;2、 截面的选取:两截面均应与流动方向垂直;3、 基准水平面的选取:任意选取,必须与地面平行,用于确定流体位能的大小;4、 两截面上的压力:单位一致、表示方法一致;5、 单位必须一致:有关物理量的单位必须一致相匹配;三、流体流动现象:● 流体流动类型及雷诺准数:1层流区 Re<2000 2过渡区 2000< Re<4000 3湍流区 Re>4000 本质区别:质点运动及能量损失区别层流与端流的区分不仅在于各有不同的Re 值,更重要的是两种流型的质点运动方式有本质区别;流体在管内作层流流动时,其质点沿管轴作有规则的平行运动,各质点互不碰撞,互不混合 流体在管内作湍流流动时,其质点作不规则的杂乱运动并相互碰撞,产生大大小小的旋涡;由于质点碰撞而产生的附加阻力较自黏性所产生的阻力大得多,所以碰撞将使流体前进阻力急剧加大;管截面速度大小分布:无论是层流或揣流,在管道任意截面上,流体质点的速度均沿管径而变化,管壁处速度为零,离开管壁以后速度渐增,到管中心处速度最大;层流:1、呈抛物线分布;2、管中心最大速度为平均速度的2倍; 湍流:1、层流内层;2、过渡区或缓冲区;3、湍流主体湍流时管壁处的速度也等于零,靠近管壁的流体仍作层流流动,这-作层流流动的流体薄层称为层流内层或层流底层;自层流内层往管中心推移,速度逐渐增大,出现了既非层流流动亦非完全端流流动的区域,这区域称为缓冲层或过渡层,再往中心才是揣流主体;层流内层的厚度随Re 值的增加而减小; 层流时的速度分布 max 21u u =湍流时的速度分布 max 8.0u u ≈四、流动阻力、复杂管路、流量计:● 计算管道阻力的通式:伯努利方程损失能范宁公式的几种形式: 圆直管道 22u d l h f λ=非圆直管道 22u d l W p f f ρλρ==∆运算时,关键是找出λ值,一般题目会告诉,仅用于期末考试,考研需扩充 ● 非圆管当量直径:当量直径:e d e d =4H r 4倍水力半径 水力半径:H r =ΠA流体在通道里的流通截面积A 与润湿周边长Π之比●流量计概述:节流原理孔板流量计是利用流体流经孔板前后产生的压力差来实现流量测量; 孔板流量计的特点:恒截面、变压差,为差压式流量计; 文丘里流量计的能量损失远小于孔板流量计;转子流量计的特点:恒压差、恒环隙流速而变流通面积,属截面式流量计; ● 复杂管路:了解并联管路各支路的能量损失相等,主管的流量必等于各支管流量之和;第二章、流体输送机械一、离心泵的结构和工作原理二、特性参数与特性曲线 三、气蚀现象与安装高度四、工作点及流量调节离心泵:电动机静压能流体(动能)转化−−−−→−→ 一、离心泵的结构和工作原理:● 离心泵的主要部件: 离心泵的的启动流程:叶轮 吸液管泵,无自吸能力 泵壳 液体的汇集与能量的转换 转能 泵轴 排放 密封 填料密封 机械密封高级叶轮 其作用为将原动机的能量直接传给液体,以提高液体的静压能与动能主要为静压能; 泵壳 具有汇集液体和能量转化双重功能;轴封装置 其作用是防止泵壳内高压液体沿轴漏出或外界空气吸入泵的低压区;常用的轴封装置有填料密封和机械密封两种;气缚现象:离心泵启动前泵壳和吸入管路中没有充满液体,则泵壳内存有空气,而空气的密度又远小于液体的密度,故产生的离心力很小,因而叶轮中心处所形成的低压不足以将贮槽内液体吸入泵内,此时虽启动离心泵,也不能输送液体,此种现象称为气缚现象,表明离心泵无自吸能力;因此,离心泵在启动前必须灌泵;汽蚀现象:汽蚀现象是指当泵入口处压力等于或小于同温度下液体的饱和蒸汽压时,液体发生汽化,气泡在高压作用下,迅速凝聚或破裂产生压力极大、频率极高的冲击,泵体强烈振动并发出噪音,液体流量、压头出口压力及效率明显下降;这种现象称为离心泵的汽蚀;二、特性参数与特性曲线:流量Q :离心泵在单位时间内排送到管路系统的液体体积;压头扬程H :离心泵对单位重量1N 的液体所提供的有效能量;效率η:总效率η=ηv ηm ηh轴功率N :泵轴所需的功率ηeN N =η-Q 曲线对应的最高效率点为设计点,对应的Q 、H 、N 值称为最佳工况参数,铭牌所标出的参数就是此点的性能参数;会使用IS 水泵特性曲线表,书P117三、气蚀现象与安装高度:● 气蚀现象的危害:①离心泵的性能下降,泵的流量、压头和效率均降低;若生成大量的气泡,则可能出现气缚现象,且使离心泵停止工作;②产生噪声和振动,影响离心泵的正常运行和工作环境; ③泵壳和叶轮的材料遭受损坏,降低了泵的使用寿命; 解决方案:为避免发生气蚀,就应设法使叶片入口附近的压强高于输送温度下的液体饱和蒸气压;通常,根据泵的抗气蚀性能,合理地确定泵的安装高度,是防止发生气蚀现象的有效措施; ● 离心泵的汽蚀余量:为防止气蚀现象发生,在离心泵人口处液体的静压头 p 1/p g 与动压头 u 12/2 g 之和必须大于操作温度下液体的饱和蒸气压头 p v /p g 某一数值,此数值即为离心泵的气蚀余量;必须汽蚀余量:NPSH r● 离心泵的允许吸上真空度:● 离心泵的允许安装高度H g 低于此高度:关离心泵先关阀门,后关电机,开离心泵先关出口阀,再启动电机;四、工作点及流量调节:● 管路特性与离心泵的工作点:由两截面的伯努利方程所得全程化简;联解既得工作点;● 离心泵的流量调节:1、 改变阀门的开度改变管路特性曲线;2、 改变泵的转速改变泵的特性曲线;减小叶轮直径也可以改变泵的特性曲线,但一般不用;3、 泵串联压头大或并联流速大 ● 往复泵的流量调节: 1、 旁路调节;2、 改变活塞冲程和往复次数;第三章、非均相物系的分离密度不同一、重力沉降 二、离心沉降 三、过滤 一、重力沉降:● 沉降过程:先加速短,后匀速长沉降过程;● 流型及沉降速度计算:参考作业及例题层流区滞流区或斯托克斯定律区:10-4<Re t <1 K<过渡区或艾伦定律区:1<Re t <103<K<湍流区或牛顿定律区:103<Re t <2⨯105K>相应沉降速度计算式:公式不用记,掌握运算方法 ● 计算方法: 1、 试差法:即先假设沉降属于某一流型譬如层流区,则可直接选用与该流型相应的沉降速度公式计算t u ,然后按t u 检验Re t 值是否在原设的流型范围内;如果与原设一致,则求得的t u 有效;否则,按算出的Re t 值另选流型,并改用相应的公式求t u ;2、 摩擦数群法:书p1493、 K 值法: 书p150 ● 沉降设备:为满足除尘要求,气体在降尘室内的停留时间至少等于颗粒的沉降时间,所以: 单层降尘室生产能力:t s blu V ≤与高度H 无关,注意判断选择填空题多层降尘室:t s blu V )1n (+≤n+1为隔板数,n 层水平隔板,能力为单层的n+1倍 二、离心沉降:● 离心加速度:惯性离心力场强度Ru2T ;重力加速度:g● 离心沉降速度u r :R u T s 23)(d 4ρζρρ-;重力沉降速度u T :gs ρζρρ3)(d 4-● 离心分离因数K C : K C RUu T Trg u 2==离心沉降速度与重力沉降速度的比值,表征离心沉降是重力沉降的多少倍 ● 离心沉降设备:旋风分离器:利用惯性离心力的作用从气流中分离出尘粒的设备 性能指标:1、 临界粒径d c :理论上在旋风分离器中能被完全分离下来的最小颗粒直径;2、 分离效率:总效率η0;分效率ηp 粒级效率;3、 分割粒径d 50:d 50是粒级效率恰为50%的颗粒直径;4、 压力降△p :气体经过旋风分离器时,由于进气管和排气管及主体器壁所引起的摩擦阻力,流动时的局部阻力以及气体旋转运动所产生的动能损失等,造成气体的压力降;标准旋风标准旋风N e =5,ζ=;三、过滤:● 过滤方式:1、 饼层过滤:饼层过滤时,悬浮液置于过滤介质的一侧,固体物沉积于介质表面而形成滤饼层;过滤介质中微细孔道的直径可能大于悬浮液中部分颗位的直径,因而,过滤之初会有一些细小颗粒穿过介质而使滤液浑浊,但是颗粒会在孔道中迅速地发生“架桥”现象见图,使小子孔道直径的细小颗粒也能被截拦,故当滤饼开始形成,滤液即变清,此后过滤才能有效地进行;可见,在饼层过滤中,真正发挥截拦颗粒作用的主要是滤饼层而不是过滤介质;饼层过滤适用于处理固体含量较高的悬浮液;深床过滤:在深床过滤中,固体颗粒并不形成滤饼,而是沉积于较厚的粒状过滤介质床层内部;悬浮液中的颗粒尺寸小于床层孔道直径,当颗粒随流体在床层内的曲折孔道中流过时,便附在过滤介质上;这种过滤适用于生产能力大而悬浮液中颗粒小、含量甚微的场合;自来水厂饮水的净化及从合成纤维纺丝液中除去极细固体物质等均采用这种过滤方法; ● 助滤剂的使用及注意:为了减少可压缩滤饼的流动阻力,有时将某种质地坚硬而能形成疏松饼层的另一种固体颗粒混入悬浮液或预涂于过滤介质上,以形成疏松饼层,使滤液得以畅流;这种预混或预涂的粒状物质称为助滤剂;对助滤剂的基本要求如下:①应是能形成多孔饼层的刚性颗粒,使滤饼有良好的渗透性、较高的空隙率及较低的流动阻力;②应具有化学稳定性,不与悬浮液发生化学反应,也不溶于液相中; 应予注意,-般以获得清净滤液为目的时,采用助滤剂才是适宜的; ● 恒压过滤方程式:理解,书P175对于一定的悬浊液,若皆可视为常数,、及'、νμr 令νμ'1r k =,k ——表征过滤物料特性的常数,;恒压过滤时,压力差△p 不变,k 、A 、s 都是常数再令● 过滤常数的测定:书P179,包括压缩因子 ● 板框压力机:过滤时,悬浮液在指定的压强下经滤浆通道自滤框角端的暗孔进入框内,滤液分别穿过两侧滤布,再经邻板板面流至滤液出口排走,固体则被截留于框内,如图所示,待滤饼充满滤框后,即停止过滤;若滤饼需要洗涤,可将洗水压人洗水通道,经洗涤板角端的暗孔进入板面与滤布之间;第四章 传 热一、热传导、对流传热二、总传热三、换热器及强化传热途径 一、热传导、对流传热:● 传热基本方式:1、热传导宏观无位移:若物体各部分之间不发生相对位移,仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递称为热传导又称导热;热传导的条件是系统两部分之间存在温度差,此时热量将从高温部分传向低温部分,或从高温物体传向与它接触的低温物体,直至整个物体的各部分温度相等为止;2、热对流宏观有位移:流体各部分之间发生相对位移所引起的热传递过程称为热对流简称对流;热对流仅发生在流体中;在流体中产生对流的原因有二: 一是因流体中各处的温度不同而引起密度的差别,使轻者上浮,重者下沉,流体质点产生相对位移,这种对流称为自然对流;二是因泵风机或搅拌等外力所致的质点强制运动,这种对流称为强制对流;3、热辐射不需要介质:因热的原因而产生的电磁波在空间的传递,称为热辐射;所有物体包括固体、液体和气体都能将热能以电磁波形式发射出去,而不需要任何介质,也就是说它可以在真空中传播;4、对流传热:流体流过固体壁面流体温度与壁面温度不同时的传热过程称为对流传热;1流体无相变的对流传热 流体在传热过程中不发生相变化,依据流体流动原因不同,可分为两种情况;①强制对流传热,流体因外力作用而引起的流动;②自然对流传热,仅因温度差而产生流体内部密度差引起的流体对.. 流动; 2流体有相变的对流传热 流体在传热过程中发生相变化,它分为两种情况; ①蒸气冷凝,气体在传热过程中全部或部分冷凝为液体;②液体沸腾,液体在传热过程中沸腾汽化,部分液体转变为气体对流传热的温度分布情况对流传热是集热对流和热传导于一体的综合现象;对流传热的热阻主要集中在层流内层,因此,减薄层流内层的厚度是强化对流传热的主要途径; ● 传热过程中热、冷流体接触热交换方式:书p211 1、 直接接触式换热和混合式换热器; 2、 蓄热式换热和蓄热器;3、 典型的间壁式换热器:列管换热器,区分壳程、管程、单/多壳程、单/多管程特定的管壳式换热器传热面积:S=dL n π S ——传热面积;n ——管数;d ——管径,m ; L ——管长,m;● 传热速率和热通量:传热速率Q 又称热流量指单位时间内通过传热面积的热量; 传热速率=传热热阻传热推动力(温度差);Q=Rt∆ R ——整个传热面的热阻,W C /。
《过程装备密封技术》蔡仁良等主编化学工业出版社出版讲课教师:王启立学时:32学分:20 本课程简介:一、课程的性质、任务:《过程装备密封技术》是作为过程装备与控制工程专业的选修课而开设的一门课程,其任务是研究工业部分的过程装备和机械设备的密封技术。
二、教学目的:根据本课程教学大纲要求,本课程的教学目的是培养学生运用基本的理论知识来理解和掌握各种流体密封装置的原理、结构特点、设计方法和选用原则,了解密封控制的新技术。
三、教材本教材由过程装备与控制工程专业教材编写委员会编写,由蔡仁良主编,化学工业出版社出版。
四、内容本课程系统全面地介绍过程工业装置中流体静、动密封的主要内容和最新进展。
重点阐述密封的基本概念、流体密封理论、动、静密封技术以及泄漏检测技术。
五、课程框架及学时安排:课程内容分为5章,32学时,内容框架及学时分布如下:1 概论(2学时)1.1 过程装备的密封问题1.2 泄露与逸出1.3 密封方式与分类1.4 摩擦磨损与密封2 流体在密封间隙中的流动(4学时)2.1 引言2.2 分子流(1学时)2.3 不可压缩流体的层流(2学时)2.4可压缩流体的薄膜流动(1学时)3 过程设备和管道的静密封(10学时)3.1垫片密封(6学时)3.2胶密封(4学时)4 过程机械的动密封(10学时)4.1接触密封(6学时)4.2非接触转轴密封(4学时)5 泄漏监测技术(6学时)5.1引言(1学时)5.2检测的方法和分类(1学时)5.3压力检测法(2学时)5.4真空检测法(2学时)六、考试及成绩评定考试为闭卷考试。
成绩计算方法:平时成绩占20%,期末考试卷面成绩占80%。
七、参考文献:1胡国祯等,《化工密封技术》,化学工业出版社,19902顾永泉,《流体动密封》,石油大学出版社,19903张向钊等,《密封垫片与填料》,机械工业出版社,19944顾永泉,《机械端面密封》,石油大学出版社,19945李继和,《机械密封技术》,化学工业出版社,19881 概论本章框架:1.1 过程装备的密封问题1.2 泄露与逸出1.3 密封方式与分类1.4 摩擦磨损与密封教学目标及基本要求:(1)了解过程装备密封问题的重要性、特点及发生泄漏问题的主要原因;(2)了解过程装备密封的分类,摩擦与磨损的概念。