化工基础知识

1、第一章 流体流动 一、概述一、概述 1 1、流体：气体和液体统称为流体。、流体：气体和液体统称为流体。 在化工生产中所处理的物料有很多是流体。根据生产要求，往在化工生产中所处理的物料有很多是流体。根据生产要求，往往需要将这些流体按照生产程序从一个设备输送到另一个设备。往需要将这些流体按照生产程序从一个设备输送到另一个设备。化工厂中，管路纵横排列，与各种类型的设备连接，完成着流化工厂中，管路纵横排列，与各种类型的设备连接，完成着流体输送的任务。除了流体输送外，化工生产中的传热、传质过体输送的任务。除了流体输送外，化工生产中的传热、传质过程以及化学反应大都是在流体流动下进行的。流体流动状态对程以及

2、化学反应大都是在流体流动下进行的。流体流动状态对这些单元操作有着很大影响。这些单元操作有着很大影响。 在研究流体流动时，常将流体视为由无数流体微团组成的连续在研究流体流动时，常将流体视为由无数流体微团组成的连续介质。所谓流体微团或流体质点是指这样的小块流体：它的大介质。所谓流体微团或流体质点是指这样的小块流体：它的大小与容器或管道相比是微不足道的。小与容器或管道相比是微不足道的。第一章 流体流动二、物体中常应用的单位二、物体中常应用的单位 1 1、密度：单位体积流体的质量，称为流体的密度，其表达式为、密度：单位体积流体的质量，称为流体的密度，其表达式为 = m/ V = m/ V 式中式中 流

3、体的密度，流体的密度，kg/mkg/m3 3； m m 流体的质量，流体的质量，kgkg； V V 流体的体积，流体的体积，m m3 3。 液体的密度随压力的变化甚小（极高压力下除外），可忽略不液体的密度随压力的变化甚小（极高压力下除外），可忽略不计，故常称液体为不可压缩的流体，但其随温度稍有改变。气计，故常称液体为不可压缩的流体，但其随温度稍有改变。气体的密度随压力和温度的变化较大。体的密度随压力和温度的变化较大。2 2、比容：单位质量流体的体积，称为流体的比容，用符号、比容：单位质量流体的体积，称为流体的比容，用符号v v表示，表示，单位为单位为m3/kgm3/kg，亦即流体的比容是密度的

4、倒数。，亦即流体的比容是密度的倒数。第一章 流体流动3 3、压、压 力：流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体的压强，简力：流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体的压强，简 称压强。习惯上称为压力。称压强。习惯上称为压力。 在法定单位制中，压力的单位是在法定单位制中，压力的单位是N/m2N/m2，称为帕斯卡，以，称为帕斯卡，以PaPa表示。表示。但长期以来采用的单位为但长期以来采用的单位为atmatm（标准大气压）。它们之间的换算（标准大气压）。它们之间的换算关系为：关系为： 1 1标准大气压标准大气压(atm(atm)=101300Pa=760mmHg=101.3X103KPa)=10130

5、0Pa=760mmHg=101.3X103KPa 1MPa=1000KPa 0.1MPa=1 1MPa=1000KPa 0.1MPa=1公斤公斤 1 1巴巴(bar)=100,000(bar)=100,000帕帕(Pa)=10(Pa)=10牛顿牛顿/ /平方厘米平方厘米=0.1MPa=0.1MPa 1psi=0.006895MPa=6.895KPa 1psi=0.006895MPa=6.895KPa 第一章 流体流动4、基准：压力可以有不同的计量基准、基准：压力可以有不同的计量基准（1）绝对压力和表压：绝对压力以零压力（绝对真空）为基准，表压）绝对压力和表压：绝对压力以零压力（绝对真空）为基准

6、，表压则以当地大气压为基准。则以当地大气压为基准。（2）真空度：真空度也以当地大气压为基准，但真空度与表压的计算）真空度：真空度也以当地大气压为基准，但真空度与表压的计算方向相反，即低于大气压的数值称为真空度。方向相反，即低于大气压的数值称为真空度。 真空度与绝对压力的关系，可用下式表示真空度与绝对压力的关系，可用下式表示 表压绝对压力大气压力表压绝对压力大气压力 当被测流体的绝对压力小于大气压时，其低于大气压的数值称为真当被测流体的绝对压力小于大气压时，其低于大气压的数值称为真空度（空度（vacuum），即），即 真空度大气压力绝对压力真空度大气压力绝对压力 第一章 流体流动 注意，此处的大

7、气压力均应指当地大气压。如不加说明时均注意，此处的大气压力均应指当地大气压。如不加说明时均可按准大气压计算。可按准大气压计算。 绝对压力、表压和真空度的关系，如图所示。绝对压力、表压和真空度的关系，如图所示。第一章 流体流动1 1：流量与流速：流量与流速（一）流量（一）流量 （1 1） 体积流量：单位时间内流体流经管道任一截面的体积，称体积流量：单位时间内流体流经管道任一截面的体积，称为体积流量，以为体积流量，以V V表示，其单位为表示，其单位为m3/sm3/s。（2 2） 质量流量：质量流量： 单位时间内流体流经管道任一截面的质量，单位时间内流体流经管道任一截面的质量，称为质量流量以称为质量

8、流量以G G表示，其单位为表示，其单位为kg/skg/s。体积流量与质量流量。体积流量与质量流量之间的关系为之间的关系为（二）流速（二）流速 （1 1）平均流速：流速是指单位时间内液体质点在流动方向上所）平均流速：流速是指单位时间内液体质点在流动方向上所流经的距离。流经的距离。第一章 流体流动 流体在管道内流动时，由于流体具有粘性，管道横截面上流流体在管道内流动时，由于流体具有粘性，管道横截面上流体质点速度是沿半径变化的。管道中心流速最大，愈靠管壁速度体质点速度是沿半径变化的。管道中心流速最大，愈靠管壁速度愈小，在紧靠管壁处，由于液体质点粘附在管壁上，其速度等于愈小，在紧靠管壁处，由于液体质点

9、粘附在管壁上，其速度等于零。但工程上，一般系以管道截面积除以体积流量所得的值，来零。但工程上，一般系以管道截面积除以体积流量所得的值，来表示流体在管道中的速度。此种速度称为平均速度，简称流速，表示流体在管道中的速度。此种速度称为平均速度，简称流速，以以u u表示，单位为表示，单位为m/sm/s。流量与流速关系为流量与流速关系为 u uV/AV/A G=V=Au G=V=Au 式中式中 AA管道的截面积，管道的截面积，m m2 2。第一章 流体流动（2 2）质量流速：单位时间内流体流经管道单位截面的质量称为）质量流速：单位时间内流体流经管道单位截面的质量称为质量流速，以质量流速，以表示，单位为表

10、示，单位为kg/mkg/m2 2ss。它与流速及流量的关。它与流速及流量的关系为系为 G/A=Au/A=uG/A=Au/A=u 由于气体的体积与温度、压力有关，显然，当温度、压力发由于气体的体积与温度、压力有关，显然，当温度、压力发生变化时，气体的体积流量与其相应的流速也将之改变，但生变化时，气体的体积流量与其相应的流速也将之改变，但其质量流量不变。此时，采用质量流速比较方便。其质量流量不变。此时，采用质量流速比较方便。第二章 管、管件及阀门（一）管、管件及阀门（一）管、管件及阀门 管路系统是由管、管件、阀门以及输送机械等组成的。当流管路系统是由管、管件、阀门以及输送机械等组成的。当流体流经管

11、和管件、阀门时，为克服流动阻力而消耗能量。体流经管和管件、阀门时，为克服流动阻力而消耗能量。1 1 管管 管子的种类很多，目前已在化工厂中广泛应用的有铸铁管、管子的种类很多，目前已在化工厂中广泛应用的有铸铁管、钢管、特殊钢管、有色金属、塑料管及橡胶管等。钢管又有钢管、特殊钢管、有色金属、塑料管及橡胶管等。钢管又有有缝与无缝之分；有缝与无缝之分； 2. 2. 管件管件 管件管件(pipe fitting)(pipe fitting)为管与管的连接部件，它主要是用来改为管与管的连接部件，它主要是用来改变管道方向、连接支管、改变管径及堵塞管道等。图变管道方向、连接支管、改变管径及堵塞管道等。图1-2

12、21-22所所示为管道中常用的几种管件。示为管道中常用的几种管件。2. 2. 管件管件 管件管件(pipe fitting)(pipe fitting)为管与管的连接部件，它主要是用来改变管为管与管的连接部件，它主要是用来改变管道方向、连接支管、改变管径及堵塞管道等。图道方向、连接支管、改变管径及堵塞管道等。图1-221-22所示为所示为管道中常用的几种管件。管道中常用的几种管件。3. 3. 阀门阀门 阀门装于管道中用以调节流量。其作用有：阀门装于管道中用以调节流量。其作用有： 接通和截断介质；接通和截断介质； 防止介质倒流；防止介质倒流； 调节介质压力、流量；调节介质压力、流量； 分离、混合

13、或分配介质；分离、混合或分配介质； 防止介质压力超过规定数值，保证管道或设备安全运行。防止介质压力超过规定数值，保证管道或设备安全运行。第二章 管、管件及阀门按用途和作用分类：按用途和作用分类：截断类：截断类：主要用于截断或接通介质流。如主要用于截断或接通介质流。如闸阀、截止阀、球阀、碟闸阀、截止阀、球阀、碟阀、旋塞阀、隔膜阀阀、旋塞阀、隔膜阀止回类：止回类：用于阻止介质倒流。包括各种结构的止回阀。用于阻止介质倒流。包括各种结构的止回阀。调节类：调节类：调节介质的压力和流量如调节介质的压力和流量如减压阀、调压阀、节流阀减压阀、调压阀、节流阀安全类安全类：在介质压力超过规定值时，用来排放多余的介

14、质，保证管：在介质压力超过规定值时，用来排放多余的介质，保证管路系统及设备安全。路系统及设备安全。 分配类：改变介质流向、分配介质，如三通旋塞、分配阀、滑阀等分配类：改变介质流向、分配介质，如三通旋塞、分配阀、滑阀等 特殊用途：如疏水阀、放空阀、排污阀等特殊用途：如疏水阀、放空阀、排污阀等 第二章 管、管件及阀门第二章 管、管件及阀门按与管道连接方式分可分为：按与管道连接方式分可分为：法兰连接阀门：阀体带有法兰，与管道采用法兰连接的阀门。法兰连接阀门：阀体带有法兰，与管道采用法兰连接的阀门。螺纹连接阀门：阀体带有螺纹，与管道采用螺纹连接的阀门。螺纹连接阀门：阀体带有螺纹，与管道采用螺纹连接的阀

15、门。焊接连接阀门：阀体带有焊口，与管道采用焊接连接的阀门。焊接连接阀门：阀体带有焊口，与管道采用焊接连接的阀门。夹箍连接阀门：阀体上带夹口，与管道采用夹箍连接的阀门。夹箍连接阀门：阀体上带夹口，与管道采用夹箍连接的阀门。卡套连接阀门：采用卡套与管道连接的阀门。卡套连接阀门：采用卡套与管道连接的阀门。第二章 管、管件及阀门通用分类法通用分类法 这种分类方法既按原理、作用又按结构划分，这种分类方法既按原理、作用又按结构划分，是目前国际、国内最常用的分类方法。一般是目前国际、国内最常用的分类方法。一般分：分：闸阀、截止阀、节流阀、仪表阀、柱塞阀、闸阀、截止阀、节流阀、仪表阀、柱塞阀、隔膜阀、旋塞阀、

16、球阀、蝶阀、止回阀、减隔膜阀、旋塞阀、球阀、蝶阀、止回阀、减压阀、安全阀、疏水阀、调节阀、底阀、过压阀、安全阀、疏水阀、调节阀、底阀、过滤器、排污阀等。滤器、排污阀等。球阀球阀旋塞阀旋塞阀截止阀截止阀闸阀闸阀蝶阀蝶阀常见阀门结构及应用常见阀门结构及应用第二章 管、管件及阀门 （一）闸阀（一）闸阀 闸阀是指启闭体闸阀是指启闭体( (阀板阀板) )由阀杆由阀杆带动阀座密封面作升降运动的阀门，带动阀座密封面作升降运动的阀门，可接通或截断流体的通道。当阀门可接通或截断流体的通道。当阀门部分开启时，在闸板背面产生涡流，部分开启时，在闸板背面产生涡流，易引起闸板的侵蚀和震动，也易损易引起闸板的侵蚀和震动，

17、也易损坏阀座密封面，修理困难。坏阀座密封面，修理困难。闸阀通闸阀通常适用于不需要经常启闭，而且保常适用于不需要经常启闭，而且保持闸板全开或全闭的工况。不适用持闸板全开或全闭的工况。不适用于作为调节或节流使用。于作为调节或节流使用。 第二章 管、管件及阀门闸阀的结构闸阀的结构1. 手轮手轮2. 阀杆螺母阀杆螺母3. 填料压盖填料压盖4. 填料填料5. 阀盖阀盖6. 双头螺栓双头螺栓7. 螺母螺母8. 垫片垫片9. 阀杆阀杆10.闸板闸板11.阀体阀体第二章 管、管件及阀门闸阀的特点闸阀的特点 闸阀在管路中主要作切断用，一般口径闸阀在管路中主要作切断用，一般口径DN50mm的切断装置多选用它，有时

18、口径的切断装置多选用它，有时口径很小的切断装置也选用闸阀。很小的切断装置也选用闸阀。闸阀有以下优点：闸阀有以下优点：流体阻力小。流体阻力小。开闭所需外力较小。开闭所需外力较小。介质的流向不受限制。介质的流向不受限制。全开时，密封面受工作介质的冲蚀比截止阀小。全开时，密封面受工作介质的冲蚀比截止阀小。体形比较简单，铸造工艺性较好。体形比较简单，铸造工艺性较好。闸阀也有不足之处：闸阀也有不足之处：外形尺寸和开启高度都较大。安装所需空间较大。外形尺寸和开启高度都较大。安装所需空间较大。开闭过程中，密封面间有相对摩擦，容易引起擦伤现象。开闭过程中，密封面间有相对摩擦，容易引起擦伤现象。闸阀一般都有两个

19、密封面，给加工、研磨和维修增加一些困难。闸阀一般都有两个密封面，给加工、研磨和维修增加一些困难。第二章 管、管件及阀门 （二）截止阀、节流阀（二）截止阀、节流阀 截止阀和节流阀都是向下闭合式阀截止阀和节流阀都是向下闭合式阀门，启闭件（阀瓣）由阀杆带动，沿阀门，启闭件（阀瓣）由阀杆带动，沿阀座轴线作升降运动来启闭阀门。座轴线作升降运动来启闭阀门。截止阀与节流阀的结构基本相同，截止阀与节流阀的结构基本相同，只是阀瓣的形状不同：截止阀的阀瓣为只是阀瓣的形状不同：截止阀的阀瓣为盘形，节流阀的阀瓣多为圆锥流线型，盘形，节流阀的阀瓣多为圆锥流线型，特别适用于节流，可以改变通道的截面特别适用于节流，可以改变

20、通道的截面积，用以调节介质的流量与压力。积，用以调节介质的流量与压力。 第二章 管、管件及阀门1、手轮、手轮2、阀杆螺母、阀杆螺母3、阀杆、阀杆4、填料压盖、填料压盖5、T形螺栓形螺栓6、填料、填料7、阀盖、阀盖8、垫片、垫片9、阀瓣、阀瓣10、阀体、阀体截止阀和节流阀的结构截止阀和节流阀的结构第二章 管、管件及阀门截止阀在管路中主要作切断用。截止阀在管路中主要作切断用。节流阀在管路中主要作节流使用。节流阀在管路中主要作节流使用。截止阀有以下优点：截止阀有以下优点：1 在开闭过程中密封面的摩擦力比闸阀小，耐磨。在开闭过程中密封面的摩擦力比闸阀小，耐磨。2 开启高度小。开启高度小。3 通常只有一

21、个密封面，制造工艺好，便于维修。通常只有一个密封面，制造工艺好，便于维修。 截止阀使用较为普遍，但由于开闭力矩较大，结构长度较长，一般公称通径都限制截止阀使用较为普遍，但由于开闭力矩较大，结构长度较长，一般公称通径都限制在在DN200mm以下。截止阀的流体阻力损失较大。因而限制了截止阀更广泛的以下。截止阀的流体阻力损失较大。因而限制了截止阀更广泛的使用。使用。截止阀节流阀的特点截止阀节流阀的特点第二章 管、管件及阀门（三）球阀（三）球阀 球阀是由旋塞阀演变而来。球阀是由旋塞阀演变而来。它具有相同的启闭动作，它具有相同的启闭动作，不同的是阀芯旋转体不是不同的是阀芯旋转体不是塞子而是球体。当球旋转

22、塞子而是球体。当球旋转90度时，在进、出口处应度时，在进、出口处应全部呈现球面，从而截断全部呈现球面，从而截断流动流动。 第二章 管、管件及阀门球阀的结构球阀的结构对开式固定球阀（大口径）对开式固定球阀（大口径）1. 阀杆阀杆2. 上轴承上轴承3. 球体球体4. 下轴承下轴承 浮动式球阀浮动式球阀第二章 管、管件及阀门球阀的特点 球阀在管路中主要用来做切断、分配和改变介质的流动方向。它具有以下优点球阀在管路中主要用来做切断、分配和改变介质的流动方向。它具有以下优点 1 结构简单、体积小、重量轻，维修方便。结构简单、体积小、重量轻，维修方便。2. 流体阻力小，紧密可靠，密封性能好。流体阻力小，紧

23、密可靠，密封性能好。3 操作方便，开闭迅速，便于远距离的控制。操作方便，开闭迅速，便于远距离的控制。4 球体和阀座的密封面与介质隔离，不易引起阀门密封面的侵蚀。球体和阀座的密封面与介质隔离，不易引起阀门密封面的侵蚀。5 适用范围广，通径从小到几毫米，大到几米，从高真空至高压力都可应用。适用范围广，通径从小到几毫米，大到几米，从高真空至高压力都可应用。第二章 管、管件及阀门 (四四)、蝶阀、蝶阀 蝶阀是由阀体、圆盘、阀杆、和蝶阀是由阀体、圆盘、阀杆、和手柄组成。它是采用圆盘式启闭件，手柄组成。它是采用圆盘式启闭件，圆盘式阀瓣固定于阀杆上，阀杆转动圆盘式阀瓣固定于阀杆上，阀杆转动90 即可完成启闭

24、作用。同时在阀瓣开即可完成启闭作用。同时在阀瓣开启角度为启角度为20 75 时，流量与开启角时，流量与开启角度成线性关系，有节流的特性。度成线性关系，有节流的特性。第二章 管、管件及阀门手轮手轮传动机传动机构构阀杆阀杆蝶板蝶板阀体阀体蝶阀的结构第二章 管、管件及阀门 蝶阀广泛用于蝶阀广泛用于2.0MPa以下的压力和温度以下的压力和温度不高于不高于200的各种介质。的各种介质。 阀杆只做旋转运动，阀杆只做旋转运动，蝶板和阀杆没有自锁能蝶板和阀杆没有自锁能力。要在阀杆上附加有力。要在阀杆上附加有自锁能力的的减速器，自锁能力的的减速器，使蝶杆能停在任意位置。使蝶杆能停在任意位置。蝶阀操作特性蝶阀操作

25、特性第二章 管、管件及阀门(五五) 、 止回阀止回阀 止回阀是指依靠介质本身流止回阀是指依靠介质本身流动而自动开、闭阀瓣，用来动而自动开、闭阀瓣，用来防止介质倒流的阀门。防止介质倒流的阀门。 第二章 管、管件及阀门 止回阀的结构止回阀的结构1. 阀盖阀盖2. 摇杆摇杆3. 螺钉螺钉4. 阀瓣阀瓣5. 阀体阀体第二章 管、管件及阀门止回阀的特点止回阀的特点升降式止回阀的阀体形状与截止阀一样升降式止回阀的阀体形状与截止阀一样（可与截止阀通用），因此它的流体阻力（可与截止阀通用），因此它的流体阻力系数较大。系数较大。旋启式止回阀，阀瓣围绕阀座外的销轴旋旋启式止回阀，阀瓣围绕阀座外的销轴旋转，应用较为

26、普遍。转，应用较为普遍。 碟式止回阀阀瓣围绕阀座内的销轴旋转。碟式止回阀阀瓣围绕阀座内的销轴旋转。其结构简单，只能安装在水平管道上，密其结构简单，只能安装在水平管道上，密封性较差。封性较差。第二章 管、管件及阀门 （六）安全阀（六）安全阀 安全阀是自动阀门，它不安全阀是自动阀门，它不借助任何外力，利用介质本身借助任何外力，利用介质本身的压力来排出一定量的流体，的压力来排出一定量的流体，以防止系统内压力超过预定的以防止系统内压力超过预定的安全值。当压力恢复到安全值安全值。当压力恢复到安全值后，阀门再自行关闭以阻止介后，阀门再自行关闭以阻止介质继续流出质继续流出。第二章 管、管件及阀门（七）、调节

27、阀（七）、调节阀 又名控制阀，在工业自动化过程又名控制阀，在工业自动化过程控制领域中，通过接受调节控制单元控制领域中，通过接受调节控制单元输出的控制信号，借助动力操作去改输出的控制信号，借助动力操作去改变介质流量、压力、温度、液位等工变介质流量、压力、温度、液位等工艺参数的最终控制元件。艺参数的最终控制元件。一般由执行一般由执行机构和阀门组成。机构和阀门组成。 第二章 管、管件及阀门调节阀按所用能源可分为气动调节阀按所用能源可分为气动, 电动和液动三类电动和液动三类按能源分按能源分气动气动: 压缩空气作为能源压缩空气作为能源, 结构简单结构简单, 输出推力较大输出推力较大, 维维修方便修方便,

28、 价格低廉价格低廉, 防火防爆防火防爆电动电动: 能源取用方便能源取用方便, 信号传递迅速信号传递迅速, 但结构复杂但结构复杂, 防爆防爆性能差性能差液动液动: 液动控制阀推力最大液动控制阀推力最大, 但较笨重但较笨重, 现已很少使用现已很少使用第二章 管、管件及阀门阀门定阀门定位器位器气动薄膜调节阀气动薄膜调节阀执行机执行机构构阀体阀体电动调节阀电动调节阀“气开气开”与与“气关气关”的选择原则的选择原则基本原则基本原则: 根据根据安全安全生产的要求选择控制阀的气开气关。生产的要求选择控制阀的气开气关。若无气源时若无气源时, 希望阀全关希望阀全关, 则应选择气开阀，称为则应选择气开阀，称为FC

29、阀阀阀位给阀位给0%，阀门开度，阀门开度0%，阀位给，阀位给100%，阀门开度，阀门开度100%若无气源时若无气源时,希望阀全开希望阀全开,则应选择气关阀，称为则应选择气关阀，称为FO阀阀阀位给阀位给0%，阀门开度，阀门开度100%，阀位给，阀位给100%，阀门开度，阀门开度0%实际应用：实际应用：当气源中断或电源中断时，当气源中断或电源中断时，进入装置的原料、热源应切断进入装置的原料、热源应切断: 进料阀选进料阀选气开气开切断装置向外输出产品切断装置向外输出产品: 出料阀选出料阀选气开气开精馏塔回流应打开精馏塔回流应打开: 回流阀选回流阀选气关气关第二章 管、管件及阀门 调节阀在调节系统中是

30、必不可少的，它是组成工业自动化系统的重要环节，被称之为生产过程自动化的“手脚” 。 自调阀：0100% 电磁阀： 0、100%第二章 管、管件及阀门1.泵的分类叶片式泵(透平式泵)：离心泵 轴流泵 混流泵 旋涡泵容积式泵往复泵：活塞泵 柱塞泵 隔膜泵回转泵：齿轮泵 螺杆泵 滑片泵其他类型泵：喷射泵 水锤泵 真空泵另外，按压力分为低压泵（低于2MPa）中压泵（2-6MPa）高压泵（高于6MPa）第三章 泵 其他形式的泵：A.单柱塞泵原理B.隔膜泵原理第三章 泵C.螺杆泵D.蒸汽喷射泵第三章 泵E.齿轮泵F.多级离心泵第三章 泵2.离心泵的分类 可按使用目的、介质种类、结构型式等进行分类。这里主要

31、介绍按结构型式作如下分类：(1)按流体吸入叶轮的方式：单吸式泵按流体吸入叶轮的方式：单吸式泵 双吸式泵双吸式泵(2)按级数分类：单级泵按级数分类：单级泵 多级泵多级泵(3)按泵体形式分类：蜗壳泵按泵体形式分类：蜗壳泵 筒形泵筒形泵(4)按主轴安放情况分类：卧式泵按主轴安放情况分类：卧式泵 立式泵立式泵 斜式泵斜式泵第三章 泵3.离心泵的工作过程离心泵的工作过程第三章 泵4.离心泵工作原理 电机带动泵轴和叶轮旋转，叶轮内部的液体随叶轮一方面做圆周运动，另一方面在离心力的作用下被径向抛出，叶轮中间部位就形成了负压区，在大气压大作用下就吸进了液体。这样液体就形成了不断抛出和吸入的过程。 第三章 泵5

32、.离心泵的叶轮类型第三章 泵6.离心泵的吸入特性:气蚀、气缚(1)气蚀发生的机理气蚀发生的机理(2)气蚀发生的危害气蚀发生的危害(3)气缚发生的机理气缚发生的机理第三章 泵(1)气蚀发生的机理气蚀发生的机理第三章 泵气蚀现象第三章 泵(2)气蚀发生的危害气蚀发生的危害汽蚀是水力机械的特有现象，它带来许多严重的后果。a汽蚀使过流部件被剥蚀破坏；b汽蚀使泵的性能下降；c汽蚀使泵产生噪音和振动。第三章 泵(3)气缚发生的机理气缚发生的机理如果泵内进入了空气，由于空气的密度比液体的密度小许多，产生的离心力也小，导致入口处形成的真空密度较低，不足将液体吸入泵内。这时尽管叶轮在不断地转动，却不能输送液体，

33、这种现象听称为气缚。 排除气缚的方法：灌泵排气第三章 泵第三章 泵第三章 泵柱塞泵第三章 泵柱塞泵第三章 泵 屏蔽泵是由屏蔽电动机和泵组成一体的无泄漏泵，主要由泵体、叶轮、定子、转子、前后轴承及推力盘等零部件组成。定子和转子分别用非磁性耐腐蚀薄壁套隔离起来，转子由前后轴承支撑浸在输送介质中，因而不需要任何型式的动密封来防止被输送介质的向外泄漏。 总体而言，屏蔽泵是离心式无密封泵。屏蔽泵第三章 泵屏蔽泵第三章 泵屏蔽泵的优点屏蔽泵的优点 (1)全封闭。结构上没有动密封，只有在泵的外壳处有静密封，因此可以做到完全无泄漏，特别适合输送易燃、易爆、贵重液体和有毒、腐蚀性及放射性液体。(2)安全性高。转

34、子和定子各有一个屏蔽套使电机转子和定子不与物料接触，即使屏蔽套破裂，也不会产生外泄漏的危险。(3)结构紧凑占地少。泵与电机系一整体，拆装不需找正中心。对底座和基础要求低，且日常维修工作量少，维修费用低。(4)运转平稳，噪声低，不需加润滑油。由于无滚动轴承和电动机风扇，故不需加润滑油，且噪声低。 (5)使用范围广。对高温、高压、低温、高熔点等各种工况均能满足要求。第三章 泵压缩机是输送气体并提高气体压力能的机器。在化工厂中，压缩压缩机是输送气体并提高气体压力能的机器。在化工厂中，压缩机主要压缩原料气、空气或中间过程的介质气体，以满足化工生产机主要压缩原料气、空气或中间过程的介质气体，以满足化工生

35、产工艺的需要。压缩机按其工作原理可分为工艺的需要。压缩机按其工作原理可分为速度型速度型和和容积型容积型两种。两种。n 速度型压缩机靠气体在高速旋转的叶轮的作用下，得到巨大的动速度型压缩机靠气体在高速旋转的叶轮的作用下，得到巨大的动能，随后在扩压器中急剧降低，使气体的能，随后在扩压器中急剧降低，使气体的，也就是，也就是压力能。压力能。n 容积型压缩机靠在气缸内作往容积型压缩机靠在气缸内作往复或回转运动的活塞，使复或回转运动的活塞，使容积缩小容积缩小而提高气体压力而提高气体压力。2021-12-1157第四章 压缩机2021-12-1158压缩机压缩机速度型速度型容积型容积型轴流式轴流式离心式离心

36、式混流式混流式回转式回转式往复式往复式滑片式滑片式螺杆式螺杆式转子式转子式膜式膜式活塞式活塞式 压缩机按结构型式不同，分类如下：第四章 压缩机往复式压缩机通过曲轴连杆机构将曲轴旋转运动转化为活塞往复曲轴旋转运动转化为活塞往复运动。运动。当曲轴旋转时，通过连杆的传动，驱动活塞便做往复运动，由气缸内壁、气缸盖和活塞顶面所构成的工作容积则会发生周期性变化。曲轴旋转一周，活塞往复一次，气缸内相继实现进气、压缩、排气的过程，即完成一个工作循环。2021-12-1159第四章 压缩机往复式压缩机的结构 往复式压缩机的结构：压缩机主要由机体、曲轴、连杆、活塞组、阀门、轴封、油泵、能量调节装置、油循环系统等部

37、件组成。往复式压缩机主要由工作腔部分工作腔部分、机座部分机座部分及辅助系统辅助系统(润滑、冷却、仪表控制、安全放空等)等三大部分组成 第五章 塔 塔设备的概念塔设备的概念 化工生产过程中可提供气液或液液两相之间进行直接接触机会，达到相际传质及传热目的，又能使接触之后的两相及时分开，互不夹带的设备。 注：相相是指没有外力作用下，物理、化学性质完全相同，成分相同的均匀物质的聚集态。第五章 塔 外形特点：体型高，长宽比大。塔设备的主要特点塔设备的主要特点 塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备之一。常见的、可在塔设备中完成单元操作的有精馏、吸收、解吸、萃取及气体的洗涤、冷却、增湿、干燥等。第五章 塔

38、塔设备的种类塔设备的种类 （1）按塔的内部构件结构形式，可将塔设备分为两大类：板式）按塔的内部构件结构形式，可将塔设备分为两大类：板式塔和填料塔。塔和填料塔。 （2）按化工操作单元的特性（功能），可将塔设备分为：精馏）按化工操作单元的特性（功能），可将塔设备分为：精馏 塔、吸收塔、萃取塔、反应塔、解吸塔、再生塔和干燥塔等。塔、吸收塔、萃取塔、反应塔、解吸塔、再生塔和干燥塔等。 （3）按操作压力可将塔设备分为：加压塔、常压塔和减压塔。）按操作压力可将塔设备分为：加压塔、常压塔和减压塔。第五章 塔 塔设备的主要外部构件及作用塔设备的主要外部构件及作用（1）板式塔（2）填料塔第五章 塔板式塔板式塔

39、板式塔是一种逐级（板）板式塔是一种逐级（板）接触的气液传质设备。接触的气液传质设备。塔内以塔板为基本构件，气体自塔底以鼓泡或喷射的形式穿过塔板上的液层，使气-液相密切接触而进行传质传热，两相的浓度呈阶梯式变化。第五章 塔板式塔的类型板式塔的类型 板式塔类型的不同，在于其中的塔板结构不同，常见的主要类型有：泡罩塔、筛板塔、浮阀塔、舌片塔等。泡罩塔泡罩塔 板泡罩塔是工业应用最早的板式塔，而且在相当长的一段时期内是板式塔中较为流行的一种塔型。泡罩塔盘的结构主要由泡罩(气液接触元件)、升气管、溢流堰、降液管及塔板等部分组成。第五章 塔泡罩塔的优点： 操作弹性大，因而在负荷波动范围较大时，仍能保持塔的稳

40、定操作及较高的分离效率；气液比的范围大，不易堵塞等。泡罩塔的缺点 ： 结构复杂、造价高、气相压降大、以及安装维修麻烦等。 目前，只是在某些情况如生产能力变化大，操作稳定性要求高，要求有相当稳定的分离能力等要求时，可考虑使用泡罩塔。 第五章 塔筛板塔筛板塔 筛板塔也是应用历史较久的塔型之一，与泡罩塔相比，筛板塔结构简单，筛板塔结构及气液接触状况如下图所示。筛板塔塔盘分为筛孔区、无孔区、溢流堰及降液管等部分。 第五章 塔筛板塔的优点：筛板塔的缺点 ： 小孔径筛板易堵塞，不适于处理脏的、粘性大的和带固体粒子的料液。 筛孔塔板是最简单的塔板，造价低廉，只要设计合理，其操作弹性是可以满足生产需要的，目前

41、已成为应用最为广泛的一种板型 。 (1)结构简单，制造和维修方便，相同条件下生产能力高于浮阀塔； (2)塔板压力降较低，适用于真空蒸馏； (3)塔板效率较高，但稍低于浮阀塔； (4)具有较高的操作弹性，但稍低于泡罩塔。第五章 塔浮阀塔浮阀塔 浮阀塔板的结构特点是在塔板上开有若干个阀孔，每个阀孔装有一个可上下浮动的阀片，阀片本身连有几个阀腿，插入阀孔后将阀腿底脚拨转90，以限制阀片升起的最大高度，并防止阀片被气体吹走。阀片周边冲出几个略向下弯的定距片，当气速很低时，由于定距片的作用，阀片与塔板呈点接触而坐落在阀孔上，在一定程度上可防止阀片与板面的粘结。第五章 塔浮阀塔的优点： (1)生产能力大；

42、(2)操作弹性大； (3)塔板效率较高；(4)塔板结构及安装较泡罩简单，重量较轻 。浮阀塔的缺点 ： (1)在气速较低时，仍有塔板漏液，故低气速时塔板效率有所下降； (2)浮阀阀片有卡死和吹脱的可能，这会导致操作运转及检修的困难； (3)塔板压力降较大，妨碍了它在高气相负荷及真空塔中的应用。 浮阀塔板是对泡罩塔板的改进，取消了升气管，在塔板开孔上方设置了浮阀，浮阀可根据气体的流量自行调节开度。气量较小时可避免过多的漏液，气量较大时可使气速不致过高，降低了压降。第五章 塔填料塔填料塔 填料塔属于微分接触型的气液传质设备。塔内以填料为气液接触和传质的基本元件。液体在填料表面呈膜状自上而下流动，气体

43、呈连续相自下而上与液体做逆流流动，并进行气液两相间的传质与传热。两相的浓度或温度沿塔高呈连续变化。第五章 塔填料塔填料塔 典型填料塔的结构如上图所示，主要部件有塔体、填料及支承、液体分布器及再分布器、除沫器等。填料填料 填料是填料塔的核心内件，它为气液两相充分接触进行传热传质提供了表面积。可分为散装填料和规整填料两大类。第五章 塔散装填料散装填料 散装填料是指以乱堆为主的填料，这种填料是具有一定外形的颗粒体，又称之为颗粒填料，根据外形分以下三种：（1）环形填料：拉西环填料、鲍尔环填料 、阶梯环填料； （2）鞍形填料：弧鞍填料 、矩鞍填料 、改进矩鞍填料；（3）金属鞍环填料；第五章 塔 规整填料

44、的种类按照结构可分为丝网波纹填料和板波纹填料。使用时根据填料塔的结构尺寸，叠成圆筒形整块放入塔内或分块拼成圆筒形在塔内砌装。各种陶瓷规整填料金属板波纹规整填料第五章 塔3.5 填料塔的液体分布器填料塔的液体分布器 液体分布器：对进入塔内的液体进行分布，使得液体在塔截面上分布均匀。液体分布器根据其结构形式，可分为以下几种：第五章 塔板式塔与填料塔的比较板式塔与填料塔的比较 对许多逆流接触的过程，填料塔和板式塔都可以使用。各种塔型各有优劣，应根据物系综合考虑选择。 填料塔操作范围较小，特别是对于液体负荷的变化更为敏感； 填料塔不宜于处理易聚合或含有固体悬浮物的物料； 当气液接触过程中需要冷却以移出反应热或溶解热时，不适宜用填料塔。另外，当有侧线出料时，填料塔也不如板式塔方便； 填料塔的塔径可以很小，但板式塔的塔径一般不小于0.6m； 板式塔的设计资料更容易得到而且更为可靠，安全系数可以取得更小； 当塔径不很大时，填料塔的造价便宜； 对于易起泡的物系，填料塔更合适； 对于腐蚀性物系，填料塔更合适； 对于热敏性物系，采用填料塔较好； 填料塔的压降比板式塔小，更适于真空操作。第五章 塔第六章 换热器换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，是使热量由较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足过程工艺条件的需要，同时也提高