流体流动原理及应用 3-24

1、1.5 流体在管内的流动阻力流体在管内的流动阻力1流动阻力产生的原因流动阻力产生的原因 流体有流体有黏性黏性，流动时产生内摩擦，流动时产生内摩擦阻力产生阻力产生根源根源 固体表面促使流动流体内部发生固体表面促使流动流体内部发生相对运动相对运动提供了流动提供了流动阻力产生的阻力产生的条件条件。 流动阻力大小与流体本身流动阻力大小与流体本身物性物性（主要为（主要为，）、）、壁面形状壁面形状、尺寸及流动状况尺寸及流动状况等因素有关。等因素有关。2 2流动阻力分类流动阻力分类 管路中的管路中的阻力阻力直管阻力直管阻力 ：局部阻力局部阻力： 流体流经一定管径的流体流经一定管径的直管直管时由时由于流体的于

2、流体的内摩擦内摩擦而产生的阻力而产生的阻力 流体流经管路中的流体流经管路中的管件管件、阀门阀门及管截面的及管截面的突然扩大突然扩大及及缩小缩小等局等局部地方所引起的阻力。部地方所引起的阻力。fhfhfhfhfh1.5 流体在管内的流动阻力流体在管内的流动阻力3流体在水平等径直管中作定态流动。流体在水平等径直管中作定态流动。fepugzWpugzh2121222212111.5.1 直管阻力直管阻力421uu21zz0eWpppf21h42211dPAppF）（推动力dlAF2流体流动阻力由于流体在圆管内作稳态流动由于流体在圆管内作稳态流动F F1 1=F=F2 2dldP421.5.1 直管阻

3、力直管阻力528-22udlup28 u令2-2udlp2p-2udlhf范宁公式范宁公式或或摩擦系数摩擦系数: 1.5.1 直管阻力直管阻力61.5.1 直管阻力直管阻力kgJ,22udlhf)(流流动动类类型型、管管壁壁粗粗糙糙度度f )(dRef 、 适用于层流与湍流、管道的水平、垂直、适用于层流与湍流、管道的水平、垂直、倾斜等各种直管阻力倾斜等各种直管阻力gudlHf22 压头损失压头损失7层流速度分布层流速度分布 理论分析和实验都已证明，层流理论分析和实验都已证明，层流时的速度沿管径按抛物线规律分布。时的速度沿管径按抛物线规律分布。2max1Rruur 层流时平均流速等于管中心处最大

4、流速层流时平均流速等于管中心处最大流速u umaxmax的一的一半，半，u=0.5uu=0.5umaxmax。1.5.2 摩擦系数摩擦系数的确定的确定2dR 22132)(dlupp232dlupf8哈根哈根泊谡叶公式泊谡叶公式 232dluPf2.Re642.642.232222udludlduudludPRe641.5.2 摩擦系数摩擦系数的确定的确定9(1)(1)层流区层流区( )( )：3102 ReRe64 (Re)f Re 与与 无关，无关，d (2)(2)过渡区过渡区 一般按湍流处理一般按湍流处理) )4000Re20001.5.2 摩擦系数摩擦系数的确定的确定102. 2. 湍

5、流速度分布湍流速度分布：湍流波动加剧了管内流体湍流波动加剧了管内流体的混合与传递，使时均速的混合与传递，使时均速度在截面上、尤其是在管度在截面上、尤其是在管中心部位分布更趋平坦。中心部位分布更趋平坦。0Luzuz,maxrRruuzz171max,1.5.2 摩擦系数摩擦系数的确定的确定11绝对粗糙度：绝对粗糙度：管壁粗糙面凸出部分的平均高度，管壁粗糙面凸出部分的平均高度，以以 表示，表示，mmmm。（见表。（见表1-21-2）玻璃管、铝管、铜管、塑料管玻璃管、铝管、铜管、塑料管等称为光滑管；等称为光滑管；钢管钢管和和铸铁铸铁管称为粗糙管。管称为粗糙管。1.5.2 摩擦系数摩擦系数的确定的确定

6、)(dRef 、 12(4)(4)完全湍流区完全湍流区: :虚线以上区域虚线以上区域 =f( /d),与与Re无关无关 22fudlh )(2fuh , ,又称阻力平方区。又称阻力平方区。若若/d为常数，为常数，即为常数即为常数(3)(3)湍流区湍流区( ( 及虚线以下的区域及虚线以下的区域) )4000Re 1.5.2 摩擦系数摩擦系数的确定的确定 0.10 0.09 0.08 0.07 0.05 0.04 0.06 0.03 0.05 0.02 0.015 0.04 0.01 0.008 0.006 0.03 0.004 0.025 d 0.002 0.02 0.001 0.0008 0.

7、0006 0.0004 0.015 0.0002 0.0001 0.00005 0.01 0.009 0.00001 0.008 2 4 6 8 2 4 6 8 2 4 6 8 2 4 6 8 2 4 6 8 103 104 105 106 107 108 0.000005 0.000001 雷诺数 du Re 莫莫狄狄（Moody）图图层层流流区区Re64 过渡区阻力平方区 d Re, d 22fudlh)Re7 .182lg(2-74. 11d14非圆直管流动阻力非圆直管流动阻力 当量直径当量直径 ed润润湿湿周周边边长长度度流流通通截截面面积积水水力力半半径径 44ed套管环隙套管环隙:

8、 : 21dd)()(44212221ddddde212221ddddkgJ,22eudlhf直径直径d d的圆筒的圆筒: : dddrde2444水力1.5.2 摩擦系数摩擦系数的确定的确定层流的摩擦系数应予以修正层流的摩擦系数应予以修正等等和和，不能计算，不能计算和和仅用于仅用于seefeVuudReudlhd 2)(215说明说明 ： 计算流速计算流速u时，应以实际的流通截面积计算。时，应以实际的流通截面积计算。1.5.2 摩擦系数摩擦系数的确定的确定16P25P25、2929例题：例题： 一个套管换热器，内管与外管均为光滑一个套管换热器，内管与外管均为光滑管，直径分别为管，直径分别为3

9、0302.5mm2.5mm和和 56563mm3mm。平均温度为平均温度为4040的水以的水以1010m/sm/s的流量流过套管的流量流过套管的环隙。试估算水通过环隙时每米管长的压的环隙。试估算水通过环隙时每米管长的压力降。力降。171.5.3 局部阻力局部阻力局部阻力局部阻力：又称形体阻力，是指流体通过管路中的管：又称形体阻力，是指流体通过管路中的管件（如三通、弯头、大小头等）、阀门、管子出入口件（如三通、弯头、大小头等）、阀门、管子出入口及流量计等局部障碍处而发生的阻力。及流量计等局部障碍处而发生的阻力。流体流动方向和流速发生变化，导致产生大量漩涡，流体流动方向和流速发生变化，导致产生大量

10、漩涡，动能转化为旋转能，直至消失，造成的阻力损失远大动能转化为旋转能，直至消失，造成的阻力损失远大于直管阻力损失。于直管阻力损失。18边界层边界层（一）平壁边界层的形成及其发展（一）平壁边界层的形成及其发展定义定义：通常把从流速为：通常把从流速为0 0的壁面处至流速等于主体流的壁面处至流速等于主体流 速速u u0 0 的的99%99%处之间的区域称为边界层。处之间的区域称为边界层。湍流边界层湍流边界层边界层界限边界层界限u u0 0y yu u0 0层流边界层层流边界层x xu u0 0层流内层层流内层1.5.3 局部阻力局部阻力19进口段长度进口段长度：边界层外缘与圆管中心线汇合时的距离：边

11、界层外缘与圆管中心线汇合时的距离x x0 0 xxxx0 0时，时， = = R R，管内各界面上的速度分布及流型不变。管内各界面上的速度分布及流型不变。Xouod进口段进口段圆筒壁边界层的形成与发展圆筒壁边界层的形成与发展 充分发展的边界充分发展的边界层层1.5.3 局部阻力局部阻力20（三）（三）圆柱和球体圆柱和球体的边界层的边界层边界层的分离边界层的分离倒流 分离点u0 D ACCBx1.5.3 局部阻力局部阻力21AB AB ：流道缩小，顺压强梯度，加速减压流道缩小，顺压强梯度，加速减压BC BC ：流道增大，逆压强梯度，减速增压流道增大，逆压强梯度，减速增压CCCC以上：分离的边界层

12、以上：分离的边界层CCCC以下：在逆压强梯度的推动下形成倒流，产生大以下：在逆压强梯度的推动下形成倒流，产生大量旋涡，产生量旋涡，产生形体阻力或漩涡阻力形体阻力或漩涡阻力C C分离点分离点边界层边界层1.5.3 局部阻力局部阻力22（1）阻力系数法：）阻力系数法：22ufh 5 . 0c则突然缩小进口，1e则突然扩大出口，进口损失进口损失出口损失出口损失 近似地将克服局部阻力引起的能量损失表示成动能近似地将克服局部阻力引起的能量损失表示成动能 的一个倍的一个倍 数。这个倍数称为局部阻力系数，用符号数。这个倍数称为局部阻力系数，用符号表示。表示。22u1.5.3 局部阻力局部阻力23突然扩大突然

13、扩大 流体流过流体流过如图如图所示的突然扩大管道时，由于流股所示的突然扩大管道时，由于流股离开壁面成一射流注入了扩大的截面中，然后才扩张道离开壁面成一射流注入了扩大的截面中，然后才扩张道充满整个截面。由于流道突然扩大，下游压强上升，流充满整个截面。由于流道突然扩大，下游压强上升，流体在逆压强梯度下流动，射流与壁面间出现边界层分离，体在逆压强梯度下流动，射流与壁面间出现边界层分离，产生漩涡，因此有能量损失。产生漩涡，因此有能量损失。1e则突然扩大出口，1.5.3 局部阻力局部阻力24突然缩小突然缩小 突然缩小时，流体在顺压强梯度下流动，不致于发生边突然缩小时，流体在顺压强梯度下流动，不致于发生边

14、界层脱离现象，因此在收缩部分不会发生明显的阻力损失。界层脱离现象，因此在收缩部分不会发生明显的阻力损失。但流体有惯性，流道将继续收缩后又扩大。这时，流体在逆但流体有惯性，流道将继续收缩后又扩大。这时，流体在逆压强梯度下流动，也就产生了边界层分离和漩涡。因此也就压强梯度下流动，也就产生了边界层分离和漩涡。因此也就产生了机械能损失，由此可见，突然缩小造成的阻力主要还产生了机械能损失，由此可见，突然缩小造成的阻力主要还在于突然扩大。在于突然扩大。 5 . 0c则突然缩小进口，1.5.3 局部阻力局部阻力22udlhef 25（2 2）当量长度）当量长度( )( )法法: :elel: :当量长度当量

15、长度计算局部阻力时，计算局部阻力时，及及u u值与管径为值与管径为d d的圆管相同。的圆管相同。表示流体流过某一管件或阀门的表示流体流过某一管件或阀门的局部阻力，相当于流过一段管径局部阻力，相当于流过一段管径为为d、长度为、长度为le的直管阻力。的直管阻力。1.5.3 局部阻力局部阻力2)(2udllhhhecefff 26（三）管路系统的总能量损失（三）管路系统的总能量损失总能量损失总能量损失= 全部直管阻力全部直管阻力 + 全部局部阻力全部局部阻力22udllhhhefff 2)(2udlhhhfff 1.5.3 局部阻力局部阻力272020o oC C水的流量为水的流量为20m20m3

16、3/h/h。高位液面比贮罐液面高。高位液面比贮罐液面高20m20m。吸入管。吸入管和排出管均为和排出管均为 5757 3.5mm3.5mm无缝钢管无缝钢管, ,吸入管直管长吸入管直管长10m,10m,一个底一个底阀、一个阀、一个9090标准弯头标准弯头; ;排出管直管长排出管直管长25m,25m,有一个全开闸阀、有一个全开闸阀、一个全开截止阀和两个一个全开截止阀和两个9090标准弯头。液面恒定且与大气相标准弯头。液面恒定且与大气相通。求泵的轴功率通。求泵的轴功率, ,效率为效率为65%65%。 解解： fhpugZeWpugZ2222121122ZZ1 1=0,Z=0,Z2 2=20m,u=2

17、0m,u1 1 0,u0,u2 2 0,p0,p1 1=p=p2 2=0(=0(表表) ) ffhhgZeW2 .1962故故：【例【例1 1】 28式中式中 m05. 00035. 02057. 0 dm/s83. 2205. 0)4(360020 u22udlhf 由附录查得由附录查得20oC时时 =998.2kg m-3， =1.004 10-3Pa s， duRe531041. 110004. 12 .99883. 205. 0 取管壁的绝对粗糙度取管壁的绝对粗糙度 =0.3mm， 006. 0503 . 0 d 1.5.3 局部阻力局部阻力2903.137283.282.1105.0

18、35032.02fh032. 0 查查MoodyMoody图图82.1115.04.617.075.0)21(5.1J/kg2.33303.1372.196eWkWWVWWWNsesee85.196.18472.9983600202.333kWNNe85.265.0 局部阻力局部阻力【例【例2 2】 溶剂由容器溶剂由容器A A 流入流入B B 。容器容器A A 液面恒定，两容器液液面恒定，两容器液面上方压力相等。溶剂由面上方压力相等。溶剂由A A 底部倒底部倒U U 型管排出，其顶型管排出，其顶部与均压管相通。容器部与均压管相通。容器A A 液液面距排液管下端面距排液管下端6

19、.06.0m m，排液排液管为管为 60603.53.5mmmm钢管，由容钢管，由容器器A A至倒至倒 U U 型管中心处，水型管中心处，水平管段总长平管段总长3.53.5m m，有球阀有球阀1 1个个( (全开全开) )，9090标准弯头标准弯头3 3个。个。AB3.5mH11溢流6m均压管22试求：要达到试求：要达到12 12 m m3 3/h /h 的流量，倒的流量，倒U U 型管最高点距容器型管最高点距容器A A 内液面的高差内液面的高差H H。（ = =900900kg/mkg/m3 3， = =0.60.6m m PaPas s）。）。取钢管绝对粗糙度取钢管绝对粗糙度 212 36

20、001.51m s0.785 0.053u 530.053 1.51 900Re1.20 100.6 10du30.30.3mm5.66 1053d则AB3.5mH11溢流6m均压管22解：溶剂在管中的流速解：溶剂在管中的流速 / /d d = 5.66= 5.66 1010-3-3 Re Re =1.2 =1.2 10105 5 查图得摩擦系数查图得摩擦系数 0.0320.50.756.4管进口突然缩小管进口突然缩小 9090的标准弯头的标准弯头 球心阀（全开）球心阀（全开） 以容器以容器 A A 液面为液面为 1-1 1-1 截面，倒截面，倒 U U 型管最高型管最高点处为点处为 2-2

21、2-2 截面，并截面，并以该截面处管中心线以该截面处管中心线所在平面为基准面，所在平面为基准面，列柏努利方程有：列柏努利方程有： AB3.5mH11溢流6m均压管22221 2122fhuHzzgg21 23.56.02fHuhd2uu229.59.511 0.0320.50.75 36.40.0531.73m22 9.810.0321.510.053dHgud AB3.5mH11溢流6m均压管2235（四）降低管路系统流动阻力的途径（四）降低管路系统流动阻力的途径 尽可能缩短管路长度，减少不必要的管件和阀门尽可能缩短管路长度，减少不必要的管件和阀门 24dVus 52218)(dVllhse

22、f 在在 不变的情况下，适当增大管径不变的情况下，适当增大管径 sV 降低流体的粘度降低流体的粘度 1.5.3 局部阻力局部阻力361.6 1.6 管路计算管路计算（一）钢管（一）钢管 焊接钢管：通常由碳钢板卷焊而成，以镀锌管较为常焊接钢管：通常由碳钢板卷焊而成，以镀锌管较为常见。焊接钢管的强度低，可靠性差，常用作水、压缩空见。焊接钢管的强度低，可靠性差，常用作水、压缩空气、蒸汽、冷凝水等流体的输送管道。气、蒸汽、冷凝水等流体的输送管道。 无缝钢管：可由普通碳素钢、优质碳素钢、普通低合无缝钢管：可由普通碳素钢、优质碳素钢、普通低合金钢、合金钢等的管坏热轧或冷轧金钢、合金钢等的管坏热轧或冷轧(冷

23、拨冷拨)而成，其中冷而成，其中冷轧无缝钢管的外径和壁厚尺寸较热轧的精确。无缝钢管轧无缝钢管的外径和壁厚尺寸较热轧的精确。无缝钢管品质均匀、强度较高，常用于高温、高压以及易燃、易品质均匀、强度较高，常用于高温、高压以及易燃、易爆和有毒介质的输送。爆和有毒介质的输送。 1.6.1 1.6.1 管路组成管路组成371.6 1.6 管路计算管路计算（一）铸铁管（一）铸铁管 常用作埋入地下的给水总管、煤气管及污水管等，也常用作埋入地下的给水总管、煤气管及污水管等，也可用来输送碱液及浓硫酸。铸铁管价廉、耐腐蚀性强，可用来输送碱液及浓硫酸。铸铁管价廉、耐腐蚀性强，但管壁厚较笨重，强度差，故不宜输送蒸汽及在压

24、力下但管壁厚较笨重，强度差，故不宜输送蒸汽及在压力下输送爆炸性或毒性气体。输送爆炸性或毒性气体。 38化工原理化工原理课件课件第第1章章 流体流动流体流动（二）有色金属管（二）有色金属管 在药品生产中，铜管和黄铜管、铅管和铅合金管、在药品生产中，铜管和黄铜管、铅管和铅合金管、铝管和铝合金管都是常用的有色金属管。铝管和铝合金管都是常用的有色金属管。 铜管和黄铜管可用作换热管或真空设备的管道铜管和黄铜管可用作换热管或真空设备的管道 铅管和铅合金管可用来输送铅管和铅合金管可用来输送1565%的硫酸的硫酸 铝管和铝合金管可用来输送浓硝酸、甲酸、醋酸等铝管和铝合金管可用来输送浓硝酸、甲酸、醋酸等物料。物

25、料。1.6 1.6 管路计算管路计算39化工原理化工原理课件课件第第1章章 流体流动流体流动非金属管非金属管无机非金属管无机非金属管有机非金属管有机非金属管 橡胶管、聚丙橡胶管、聚丙烯管、硬聚氯乙烯管、硬聚氯乙烯管、聚四氟乙烯管、聚四氟乙烯管、耐酸酚醛烯管、耐酸酚醛塑料管、不透性塑料管、不透性石墨管等石墨管等玻璃管、搪玻玻璃管、搪玻璃管、玻璃钢璃管、玻璃钢管、陶瓷管等管、陶瓷管等1.6 1.6 管路计算管路计算（三）非金属管（三）非金属管401.6.2 1.6.2 管道连接与布置管道连接与布置化工原理化工原理课件课件第第1章章 流体流动流体流动 卡套连接卡套连接 常用于小直径常用于小直径(40

26、mm)管道、阀门及管件管道、阀门及管件间的连接，具有连接简单、拆装方便等优点，常用于仪间的连接，具有连接简单、拆装方便等优点，常用于仪表、控制系统等管道的连接。表、控制系统等管道的连接。（一）管道连接（一）管道连接螺纹连接螺纹连接 常用于小直径常用于小直径(550mm)低压钢管或硬聚氯低压钢管或硬聚氯乙烯管道、管件、阀门间的连接。具有连接简单、拆装乙烯管道、管件、阀门间的连接。具有连接简单、拆装方便、成本较低等优点方便、成本较低等优点, ,但连接的可靠性较差但连接的可靠性较差, ,螺纹连接螺纹连接处易发生渗漏处易发生渗漏, ,因而不宜用作易燃、易爆和有毒介质输送因而不宜用作易燃、易爆和有毒介质

27、输送管道之间的连接。管道之间的连接。 1.6 1.6 管路计算管路计算41化工原理化工原理课件课件第第1章章 流体流动流体流动焊接焊接 生产中最常用的一种管道连接方法，具有施工方生产中最常用的一种管道连接方法，具有施工方便、连接可靠、成本较低的优点。凡是不需要拆装的地方便、连接可靠、成本较低的优点。凡是不需要拆装的地方，应尽可能采用焊接。所有的压力管道，如煤气、蒸汽、，应尽可能采用焊接。所有的压力管道，如煤气、蒸汽、空气、真空等管道应尽量采用焊接。空气、真空等管道应尽量采用焊接。法兰连接法兰连接 常用于大直径、密封性要求高的管道连接常用于大直径、密封性要求高的管道连接, ,也也可用于玻璃管、塑

28、料管、阀门、管件或设备之间的连接。可用于玻璃管、塑料管、阀门、管件或设备之间的连接。法兰连接的优点是连接强度高法兰连接的优点是连接强度高, ,密封性能好，拆装比较方密封性能好，拆装比较方便。缺点是成本较高。便。缺点是成本较高。 1.6 1.6 管路计算管路计算42化工原理化工原理课件课件第第1章章 流体流动流体流动 承插连接承插连接 常用于埋地或沿墙敷设的给排水管常用于埋地或沿墙敷设的给排水管, ,如铸铁如铸铁管、陶瓷管、石棉水泥管等与管或管件、阀门之间的连管、陶瓷管、石棉水泥管等与管或管件、阀门之间的连接。连接处可用石棉水泥、水泥砂浆等封口接。连接处可用石棉水泥、水泥砂浆等封口, ,用于工作

29、压用于工作压力不高于力不高于0.3MPa、介质温度不高于、介质温度不高于60C0的场合。的场合。1.6 1.6 管路计算管路计算43管件管件1.6.3 1.6.3 管件与阀门管件与阀门4546化工原理化工原理课件课件第第1章章 流体流动流体流动471.6.3 1.6.3 管件与阀门管件与阀门化工原理化工原理课件课件第第1章章 流体流动流体流动（一）常用阀门（一）常用阀门1. 旋塞阀旋塞阀 具有结构简单、启闭方便快具有结构简单、启闭方便快捷、流动阻力较小等优点。旋塞阀常捷、流动阻力较小等优点。旋塞阀常用于温度较低、粘度较大的介质以及用于温度较低、粘度较大的介质以及需要迅速启闭的场合，但一般不适用

30、需要迅速启闭的场合，但一般不适用于蒸汽和温度较高的介质。由于旋塞于蒸汽和温度较高的介质。由于旋塞很容易铸上或焊上保温夹套，因此可很容易铸上或焊上保温夹套，因此可用于需要保温的场合。此外，旋塞阀用于需要保温的场合。此外，旋塞阀配上电动、气动或液压传动机构后，配上电动、气动或液压传动机构后，可实现遥控或自控。可实现遥控或自控。 48化工原理化工原理课件课件第第1章章 流体流动流体流动 2. 球阀球阀 内有一可绕自身轴线作内有一可绕自身轴线作900旋转的球形阀瓣旋转的球形阀瓣, ,阀瓣内设阀瓣内设有通道。球阀结构简单有通道。球阀结构简单, ,操作方操作方便便, ,旋转旋转900即可启闭。球阀的即可启

31、闭。球阀的使用压力比旋塞阀高使用压力比旋塞阀高, ,密封效果密封效果较好较好, ,且密封面不易擦伤且密封面不易擦伤, ,可用可用于浆料或粘稠介质。于浆料或粘稠介质。49化工原理化工原理课件课件第第1章章 流体流动流体流动3. 闸阀闸阀 内有一与介质的流动方向相垂内有一与介质的流动方向相垂直的平板阀心，利用阀心的升起或落下可直的平板阀心，利用阀心的升起或落下可实现阀门的启闭。其优点是不改变流体的实现阀门的启闭。其优点是不改变流体的流动方向，因而流动阻力较小。闸阀主要流动方向，因而流动阻力较小。闸阀主要用作切断阀，常用作放空阀或低真空系统用作切断阀，常用作放空阀或低真空系统阀门。闸阀一般不用于流量

32、调节，也不适阀门。闸阀一般不用于流量调节，也不适用于含固体杂质的介质。缺点是密封面易用于含固体杂质的介质。缺点是密封面易磨损，且不易修理。磨损，且不易修理。50化工原理化工原理课件课件第第1章章 流体流动流体流动4. 截止阀截止阀 其阀座与流体的流动方向垂直，其阀座与流体的流动方向垂直，流体向上流经阀座时要改变流动方向，流体向上流经阀座时要改变流动方向，因而流动阻力较大。截止阀结构简单，因而流动阻力较大。截止阀结构简单，调节性能好，常用于流体的流量调节，调节性能好，常用于流体的流量调节，但不宜用于高粘度或含固体颗粒的介质，但不宜用于高粘度或含固体颗粒的介质，也不宜用作放空阀或低真空系统阀门。也

33、不宜用作放空阀或低真空系统阀门。51化工原理化工原理课件课件第第1章章 流体流动流体流动5. 止回阀止回阀 内有一圆盘或摇板，当介质内有一圆盘或摇板，当介质顺流时，阀盘或摇板即升起打开；当介顺流时，阀盘或摇板即升起打开；当介质倒流时，阀盘或摇板即自动关闭。因质倒流时，阀盘或摇板即自动关闭。因此，止回阀是一种自动启闭的单向阀门，此，止回阀是一种自动启闭的单向阀门，用于防止流体逆向流动的场合，如在离用于防止流体逆向流动的场合，如在离心泵吸入管路的入口处常装有止回阀。心泵吸入管路的入口处常装有止回阀。止回阀一般不宜用于高粘度或含固体颗止回阀一般不宜用于高粘度或含固体颗粒的介质。粒的介质。52化工原理

34、化工原理课件课件第第1章章 流体流动流体流动6. 减压阀减压阀 内设膜片、弹簧、活塞等敏感内设膜片、弹簧、活塞等敏感元件，利用敏感元件的动作可改变阀瓣与元件，利用敏感元件的动作可改变阀瓣与阀座的间隙，从而达到自动减压的目的。阀座的间隙，从而达到自动减压的目的。 减压阀仅适用于蒸汽、空气、氮气、减压阀仅适用于蒸汽、空气、氮气、氧气等清净介质的减压氧气等清净介质的减压, ,但不能用于液体但不能用于液体的减压。的减压。此外此外, ,在选用减压阀时还应注意在选用减压阀时还应注意其减压范围，不能超范围使用。其减压范围，不能超范围使用。53化工原理化工原理课件课件第第1章章 流体流动流体流动7. 安全阀安

35、全阀 安全阀内设有自动启闭装置。当设备或安全阀内设有自动启闭装置。当设备或管道内的压力超过规定值时阀即自动开启以管道内的压力超过规定值时阀即自动开启以泄出流体泄出流体, ,待压力回复后阀又自动关闭待压力回复后阀又自动关闭, ,从而从而达到保护设备或管道的目的。达到保护设备或管道的目的。 安全阀的种类很多，以弹簧式安全阀最安全阀的种类很多，以弹簧式安全阀最为常用。当流体可直接排放到大气中时，可为常用。当流体可直接排放到大气中时，可选用全启式安全阀；若流体不允许直接排放选用全启式安全阀；若流体不允许直接排放，则应选用封闭式安全阀，将流体排放到总，则应选用封闭式安全阀，将流体排放到总管中。管中。 5

36、4化工原理化工原理课件课件第第1章章 流体流动流体流动 一般情况下，阀门可按以下步骤进行选择：一般情况下，阀门可按以下步骤进行选择： (1) (1) 选择阀门材质。选择阀门材质。 (2) (2) 确定阀门的公称压力。确定阀门的公称压力。 (3) (3) 选择密封面材质。选择密封面材质。密封面材质的最高使用温度密封面材质的最高使用温度应高于工作温度。应高于工作温度。 (4) (4) 确定阀门的公称直径。确定阀门的公称直径。 (5) (5) 选择阀门的连接形式。选择阀门的连接形式。 (6) (6) 确定阀门的类别、结构形式和型号。确定阀门的类别、结构形式和型号。管路计算管路计算简单管路：简单管路：

37、无分支、无汇合无分支、无汇合复杂管路：复杂管路：有分支、有汇合有分支、有汇合计算依据：计算依据：连续性方程连续性方程21221)(dduu伯努利方程伯努利方程fehpugZWpugZ2222121122摩擦阻力系数计算式摩擦阻力系数计算式)(Re,df管路计算管路计算 设计型设计型问题问题操作型操作型问题问题对于给定的流体输送任务（如对于给定的流体输送任务（如一定的流量），设计出合理且一定的流量），设计出合理且经济的管路（优化管径）。经济的管路（优化管径）。 关键：流速的选择关键：流速的选择 管路系统已给定，要求核算管管路系统已给定，要求核算管路系统的某项技术指标，或操路系统的某项技术指标，或

38、操作条件改变时流动参数的变化作条件改变时流动参数的变化244ssVVudduudud设备费用设备费用阻力操作费用经济（优化）流速经济（优化）流速u uoptopt总费用最小的流速设备费用设备总投资除以使用年限操作费用能耗费和大修费58244ssVVuddu管材确定后，可查取管子的规格。管材确定后，可查取管子的规格。水煤气管水煤气管公称直径（相近的整数）；公称直径（相近的整数）；无缝钢管无缝钢管外径外径壁厚壁厚( (按公称压力分级按公称压力分级) )；有缝钢管有缝钢管两种壁厚（普通管和加强管）。两种壁厚（普通管和加强管）。解题思路：解题思路：查表初选流速查表初选流速计算管道直径计算管道直径d d

39、 按规格圆整管径按规格圆整管径用圆整后的管径重新核算流速用圆整后的管径重新核算流速59某厂精馏塔进料量为某厂精馏塔进料量为10000kg/h10000kg/h，料液的密度为，料液的密度为960kg/m960kg/m3 3，其他性质与水接近，试选择进料管的管径。其他性质与水接近，试选择进料管的管径。解：解：由题意已知由题意已知smmVss/00289. 09603600100002因为料液性质与水相近，参照表因为料液性质与水相近，参照表1-11-1的经验数据，选取料液的经验数据，选取料液在管内流速在管内流速u=1.8m/su=1.8m/s。再由流体的体积流量。再由流体的体积流量V V和选定的流速

40、和选定的流速u u求出管道直径求出管道直径d d。mmuVds2 .45m0452. 08 . 114. 300289. 04460由题意已知查附录由题意已知查附录2222，确定选用，确定选用57mm57mm3mm3mm的无缝钢管，的无缝钢管，其内径为其内径为d = 57-3d = 57-32 = 51mm = 0.051m2 = 51mm = 0.051m重新核算流速，即料液在管内的实际流速为重新核算流速，即料液在管内的实际流速为smu/42. 1051. 000289. 042三种命题：三种命题： 1 1）已知流量、管路尺寸和管件，）已知流量、管路尺寸和管件， 计算计算W We e、Z Z

41、、P P、W Wf f2 2）给定流量、管长、管件和）给定流量、管长、管件和 允许压降，计算允许压降，计算d d3 3）已知管道尺寸，管件和允许压）已知管道尺寸，管件和允许压 强降，求管道中强降，求管道中V Vs s或或u u直接计算d或u未知试差法或迭代法 Re未知无法确定d d、u u只知其一则需要试差只知其一则需要试差定义定义：没有分支或汇合的单一管路：没有分支或汇合的单一管路管径不变的单一管路管径不变的单一管路不同管径的串联管路不同管径的串联管路循环管路循环管路简单管路的计算简单管路的计算p简单管路的特点简单管路的特点2.2.整个管路的整个管路的阻力损失阻力损失等于各管段阻力损失之和等于各管段阻力损失之和 对于对于稳定流动稳定流动，通过，通过各管段的质量流量不变各管段的质量流量不变，即：，即：W1=W2=W3=W=const 对于不可压缩性流体，则有：对于不可压缩性流体，则有： V1=V2=V3=V=const；niiffhh1,例：例：一管路总长为一管路总长为70m，要求输水量，要求输水量30