《化工单元操作》流体流动与输送课件

结构：其主要元件是在管道中插入 的一块中心开圆孔的板。用U型管 测量孔板前后的压力变化。
在孔板前上游截面1-1与2-2截面之间列柏努利方程
z1
p1
g
u12 2g
z2
p2
g
u22 2g
Hf
(a)
p1 u12 p2 u22 2 2
J kg1 (b)
u1
qv A1
,
u2
qv A2
qV
A2
1
A2 A1
柏努利方程式
gz1
p1
gz2
p2
p1 gz1 z2 p2
五、伯努利方程的应用
1）确定管道中流体的流量； 2）确定容器间的相对位置； 3）确定流体输送机械的有效功率； 4）确定用压缩空气输送液体时压缩空气
的压强等。 5）管路的计算、流量计的设计等
应用伯努利方程式注意要点
1） 选取截面确定衡算范围：选取的截面应与流动方向垂直， 并且两截面之间的流体必须连续；待求的未知数应在两截 面间之间或在某一截面上，对循环系统，可任选一截面当 作两个截面使用。
2）确定基准面，主要是计算截面处的相对位能。选取的基准 面必须是水平面，水平管截面确定基准面时，一般是取通 过管中心的水平面为基准面。
3） 式中各物理量单位应一致，压强必须一致 4） 截面很大时，截面处流速可以取为0 5）不同基准伯努利方程式的选用通常是根据习题中给出的能
量损失的单位选用相同基准的伯努利方程式。 6）上游截面的三项能量+从输送机械获得的能量=下游截面
u22 2
p2
hf
J kg1
若无外加热器
gz1
u12 2
P1
We
gz2
u22 2

代往复活塞式压缩机。
化工单元操作技术
又称“透平式”压缩机
五、离心式压缩机
1. 离心式压缩机的基本结构
（1）吸气室
压缩机每段的第1级入口都设有吸气室，其作用是
将气体从进气管均匀地导入叶轮的入口以减小气体进
入时的流动损失。
化工单元操作技术
化工单元操作技术
五、离心式压缩机
1. 离心式压缩机的基本结构
（2）叶轮：
出气体以产生真空。（真空泵）
化工单元操作技术
二、气体输送机械的一般特点
1、动力消耗大：对一定的质量流量，气体的密度小，其体
积流量很大，
输送管中的流速比液体要大得多，阻力损失较大，因而动
力消耗较大。
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、由于气体具可压缩性，在输送机械内部气体体积和温
压，压力一般都不高。（风机）
2、产生高压气体：化学工业中一些化学反应过程需要在高压下进行，如合成氨反应；一些分
离过程也需要在高压下进行，如气体的液化与分离。这些高压进行的过程对相关气体的输送机
械出口压力提出了相当高的要求。（压缩机）
3、产生真空：相当多的单元操作是在低于常压的情况下进行，这时就需要真空泵从设备中抽
功耗。若级数过多，则压缩机结构复杂，辅助设备增多，造价高，克服系统流动阻力
得能耗也增加。
往复式压缩机的级数不超过6级，每级的压缩比以2-5为宜。
往复式三级压缩
化工单元操作技术
气体在第1级气缸内被压缩后，经中间冷却器2，油水分离器，使气体降温和分离出润滑油和冷凝
水，避免带入下一个气缸，然后再送入第2级气缸进行压缩，以达到所需要的最终压强，每经过一次
（3）膨胀阶段

倾斜 管路 压差 测量:
Pa Pb
根据流体静力学方程
Pa P1 Bgm R
Pb P2 Bg(z m) AgR
P1 B gm R
P2 B g(z m) AgR
P1 P2 A B gR Agz 当管子平放时： P1 P2 A B gR
——两点间压差计算公式
式中 ：M１、M2、… Mn—— 气体混合物各组分的分子量
Ø气体混合物的组成通常以体积分率表示。
Ø对于理想气体：体积分率与摩尔分率、压力分率是相等的。
液体混合物: 液体混合时，体积往往有所改变。若混合前
后体积不变，则1kg混合液的体积等于各组分单独存在时的体 积之和，则可由下式求出混合液体的密度ρm。
当被测的流体为气体时，A B , B 可忽略,则
P1 P2 A gR
※若U型管的一端与被测流体相连接，另一端与大气
相通，那么读数R就反映了被测流体的绝对压强与大气 压之差，也就是被测流体的表压或真空度。
p1 pa
p1 pa
表压
真空度
当P1-P2值较小时，R值也较小，若希望读数R清晰， 可采取三种措施：①两种指示液的密度差尽可能减
实际流体都是可压缩的
一般，液体可看成是不可压缩的流体 气体可看成是可压缩流体
第一节 流体静力学
流体静力学主要研究流体静止时其 内部压强变化的规律。描述这一规律的 数学表达式，称为流体静力学基本方程 式。先介绍有关概念。
一、流体的压力
（1） 定义和单位
压强－－流体垂直作用于单位面积上的力称为流 体的压强，工程上习惯称为流体的压力。
1mw 1 1w 2 2 w n ni n1w ii (1-7)
式中 w1、w2、…，wn —— 液体混合物中各组分的质量分率； ρ1、ρ2、…，ρn —— 液体混合物中各组分的密度，kg/m3；

三、管路的试压与吹扫 管路安装完毕后，应作强度与严密度试验，检验管路是否符合设计要求
，试验是否有漏气或漏液现象，称为试压。管路的操作压力不同，输送的物 料不同，试压的要求也不同。试压主要采用液压试验，少数也可采用气压试 验。当管路系统进行水压试验，试验压力（表压）为294KPa，在试验压力 下维持5分钟，未发生渗漏现象，则水压试验为合格。
10. 在焊接或螺纹连接的管路上应适当配置一些法兰或活接头，以利于安 装、拆卸和检修。
11. 阀门的仪表的安装高度主要考虑操作的安全和方便。 12. 某些不能耐高温的材料（如聚四氟乙烯管、橡胶管）制成的管路应避 开热管路，输送冷流体（如冷冻盐水）的管路应与热流体的管道相互避开。
因此在布置管路时，应参阅有关资料，依据上述原则制订方案，确保 管路的布置安全、科学、合理、经济。
7. 一般情况下，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。（为方便安装、检修和管理，管路尽 量架空敷设）
8．输送有毒或腐蚀性介质的管道，不得在人行道上空设置阀件、法兰等 ，以免泄露时发生事故；输送易燃易爆介质的管道，一般应设有防火、防爆 安全装置。
9. 管道不应挡门、挡窗；应避免通过电动机、配电盘、仪表盘的上空；在 有吊车的情况下，管道的布置不应妨碍吊车工作。管路的布置不应妨碍设备 、管件、阀门、仪表的检修。塔和容器的管路不应从人孔正前方通过，以免 影响打开人孔。
六、管路的防腐 在化工管路中使用的管材，一般大都采用金属材料。由于各种外界环境
因素和通过介质的作用，都会引起金属的腐蚀。金属腐蚀分为化学腐蚀和电 化学腐蚀两种。为了延长管路的使用寿命，确保化工生产安全运行，必须采 取有效的防腐措施。
管路的主要防腐措施，是在金属表面涂上不同的防腐材料，经过固化而 形成油漆，牢固地结合在金属表面上。由于油漆把金属表面同外界严密隔绝 ，阻止金属与外界介质进行化学反应或电化学反应，从而防止了金属的腐蚀 。