《化工单元过程及设备的选择与操作》全套教学课件

化工单元过程及设备的选择与操作绪论学习情境1流体输送过程及设备的选择与操作学习情境2非均相混合物的分离过程的选择与操作学习情境3传热过程及设备的选择与操作学习情境4萃取过程及设备的选择与操作学习情境5精馏过程及设备的选择与操作学习情境6吸收过程及设备的选择与操作学习情境7干燥过程及设备的选择与操作学习情境8反应过程及设备的选择与操作全套可编辑PPT课件绪论《化工单元过程及设备的选择与操作》绪论一、化工生产过程的认识二、化工单元过程及设备的研究内容三、本课程的性质和主要内容四、本课程的学习要求与学习方法化工生产过程的认识化学企业工厂实景生产案例单元操作的概念化工生产过程的特点石油化工厂实景江苏扬农化工集团有限公司浙江上虞盛泰生物化工有限公司生产车间装置图

化学工业（简称化工）：

是以天然资源或其他行业产品为原料，对其进行化学处理并辅以必要的物理处理，以制成更有价值的产品的工业；是生产过程中化学方法占主导地位的制造工业。

是国民经济的支柱产业

生产实例：

1、高压聚乙烯的生产

2、阿斯匹林（乙酰水杨酸）的生产过程

3、合成氨的生产工艺流程（合成塔的结构）

4、稀硝酸生产的工艺流程１、化学工业的特点生产实例一高压聚乙烯的生产生产实例二阿斯匹林（乙酰水杨酸）的生产过程生产实例三合成氨合成工段流程生产实例四稀硝酸生产的工艺流程聚氯乙烯的生产工艺流程分析实例分析实例分析结论①化工产品的生产过程是由原料的预处理过程、反应过程和产物的后处理过程三个基本环节构成的。②产品的生产过程中除反应器内有化学反应外，其余步骤均属于物理操作。③不同产品的生产过程尽管不同，但都是由化学反应过程和为数不多的物理操作过程组成。化工生产的基本过程任何一种化工产品的生产过程，都是由若干物理加工过程（即单元操作过程）和化学反应过程（即单元反应过程）组合而成，称为化工生产的基本过程。单元操作是指在各种化工产品的生产过程中，普遍采用的，遵循共同的物理学或物理化学定律，所用设备相似，具有相同的作用的那些基本操作。任何一种化工产品的生产过程，都是由化学反应过程和若干个单元操作过程组合而成。单元操作二、化工单元过程及设备的研究内容是研究化工产品生产过程中及其有关行业中通用的操作过程（单元操作过程和反应过程）所遵循的规律及其相应的典型设备。三、本课程的性质和主要内容是应用化工、石油化工与精细化工专业的六大学习领域中最为核心的一个学习领域，是专业技术核心课程；其目的是：让学生学习有关化工单元过程及设备的选择与应用操作方面的知识和技能。

１、本课程的性质三、本课程的性质和主要内容２、主要内容四、本课程的学习要求与学习方法1、学习要求

掌握化工生产中各单元过程的基本原理，掌握过程设备的结构和操作方面的知识；能进行各单元过程方案的选择和过程设备的选用及部分设备的简单设计，特别是能正确并且熟练操作各单元过程装置；最终具备爱岗敬业、团结协作的职业精神和职业素养。具体的要求

⑴理解主要单元操作过程及反应过程的基本原理、熟悉单元操作设备和反应设备的构造、性能和操作要点，并具备设备选型的能力；⑵掌握单元操作过程及设备、常见反应器的基本计算方法，理解基本计算公式的物理意义、应用方法和适用范围；具有查阅和使用常用工程计算图表、手册、资料的能力；能对典型单元操作设备及反应器结构尺寸的进行确定（举例说明）；⑶具有选择适宜操作条件、探索强化过程途径和提高设备效能的初步能力，具有初步的分析和解决工程问题的能力和技术经济分析能力（举例说明）（1）端正态度、主动学习要充分认识到本学习领域的知识与技能对今后工作的重要性。学习的目的要明确、态度要端正。（2）学习好与本课程有关的课程注意基础知识的复习：如无机化学、有机化学、物理化学、工程制图、数学、物理与电工学等。（3）注重理论与实践相结合这门课的理论和实践性都很强，要注意将理论和实践结合。（4）要分清主次，抓住重点本课程的应用性较强，应侧重于掌握有关公式、定律的应用，而不要拘泥于公式与定理的来源与推导过程。2、学习方法

总之：本课程的理论与实践性都很强，学习本课程一定要用工程观念解决问题，要联系化工生产实际，逐步培养工程观念，最终目标就是要做到：理论上的正确性技术上的可行性操作上的安全性经济上的合理性学习情境一

流体输送过程及设备的选择与操作

引言流体输送问题是化工生产中必须解决的基本问题原因一.工艺要求，物料需要从一个地方输送到另一个地方，从上一道工序转移到下一工序，从一个设备送往另一个设备，逐步完成各种物理变化或化学变化，得到所需要的化工产品。原因二

流体的流动状况对传热、传质及化学反应过程过程的操作费用和设备费用也有着很大的影响，关系到产品的生产成本和经济效益。合理选择流体输送过程的方案，正确使用流体输送过程的设备是化工生产工艺技术人员和操作技术人员必须具备的基本能力。某石油化工厂原油输送方案的制定和输送过程的实施35吨原油/h油库在电脱盐罐的西北150m处电脱盐罐内油面上方的压力为0.6MPa油库与电脱盐工段之间隔一条厂区主干道。工程项目图1-1原油贮罐与电脱盐罐方位图目录分析项目任务分析工程上常用的液体输送方案有哪些？这个任务应该选用何种输送方案？如何选择输送方案？

在各种方案中要解决的共性和个性问题又有哪些？将石油从原油贮罐送到电脱盐罐这是一个典型的液体输送任务，要完成此输送任务，我们必须了解和掌握项目目录目录任务一、输送任务和输送方案的认识1任务二、输送管路构件的选择与安装23任务三、输送方案的分析、选择与评价4任务四、输送过程参数的测量与控制5任务五、液体输送设备的选择、安装与操作6任务六、气体输送设备的选择、安装与操作项目分析任务一输送任务和输送方案的认识123了解化工常见的流体输送任务认识工业常用的流体输送方案明确完成任务需解决的问题与学习要求目录项目一、化工生产常见的流体输送任务综合任务第一类：将流体从低位处送到高位处

第二类：将流体从低压设备送往高压设备

第三类：将流体从一个地方送到很远的另一个地方目录模块案例一酚醛树脂生产中的流体输送问题观察与思考1－熔酚罐；2－甲醛罐；3－碱液罐；4、5－高位计量罐；6－反应釜；7－导气管；8冷凝器；9－磅秤；10－树脂桶；11－U型回流管；12、13－贮水罐；14－真空泵；Z－蒸汽管；S－水管；ZK－真空管目录模块案例二反应器操作实训装置

计量罐膨胀槽反应釜再沸器精馏柱冷凝器接收罐1接收罐2水环式、旋片式真空泵缓冲罐原料桶热油泵热油炉回流泵1回流泵2热油储罐分离器冷凝器反应器操作实训装置工艺流程图观察与思考目录模块化工常用流体输送方案

压缩气体压料

流体输送机械送料

高位送料（位差送料）2、真空抽料真空抽料二、化工常用流体输送方案目录模块1、高位槽送料（位差输送）定义

应用场合

位差送料就是利用容器、设备之间存在的位差，将高位设备的流体直接用管道送到低位设备。

需要稳定计量流量时，常常是先将液体加到高位计量槽，再由高位槽向反应釜等设备加料。高位槽与反应釜的之间的垂直位差为多大时才能保证所需的稳定流量？目录模块2、真空抽料问题03问题02问题01

需要解决的问题：

什么是真空度？下游设备的真空度为多大才能既完成输送任务又满足工艺要求？下游设备的真空度是如何建立的？建立真空系统又需要哪些设备？

真空抽料就是通过真空系统造成的负压来实现将流体从一个常压设备送到另一个负压设备的目的。目录模块流体输送机械送料是化工厂中最常见的流体输送方式，它是借助输送机械对流体作功，实现流体输送的目的。图1-4流体输送机械送料示意图（1）到底选用哪种类型、哪种型号的的输送机械来完成输送任务？（2）这些输送机械又该如何安装，如何操作呢？

3、流体输送机械送料液体输送用机械－－泵气体输送用机械目录模块

在生产车间，对有些腐蚀性强的液体作近距离输送时，往往采用压缩空气或惰性气体来压料。图1-5压缩空气送料示意图4、压缩气体送料（1）气体的压力多大才能满足输送液体任务对升扬高度的要求？（2）一定压力的压缩气体又是如何获得的？目录模块目录模块三、流体输送需解决的问题与学习要求

对于一个给定的流体输送任务，到底采用何种输送方案进行输送则要根据具体情况具体分析，那么如何分析，方案选择的依据又是什么？对于一个确定的输送方案，要很好地完成有关流体输送任务，作为操作人员则必须掌握：流体输送时有关参数的测量和控制方法；各种类型输送机械的工作原理、特点、选型、安装及操作运行的要点。因此一个化工生产的工程技术人员必须掌握的流体输送知识如下：(1)管路系统设计与安装的有关知识(2)流体输送方案分析、选择与评价的方法；(3)流体输送参数的测量和控制方法(4)流体输送机械和设备的选型、安装及操作运行的要点。目录模块流体输送任务中需解决的问题输送方案确定后，输送时有关参数如何测量和控制？对于一个给定的流体输送任务，如何选择输送方案？输送方案确定后，所用输送机械设备如何选择、安装？如何操作？问题1问题2问题3目录模块3输送机械和设备的选择、安装及操作运行方面知识2流体输送有关参数的测量和控制方面的知识1流体输送方案分析、选择与评价的知识需要学习的知识问题2问题3问题1目录模块小结流体输送的四种方案1、真空抽料2、高位槽送料（位差输送）3、流体输送机械送料4、压缩气体送料流体输送任务中需解决的问题与学习要求目录模块任务二流体输送管路设计与安装1流体输送管路中基本构件的认识流体输送管路基本构件的选用原则3管子、管件、阀门规格的确定24化工管路的工程安装目录项目一、流体输送管路中基本构件的认识在拆装实训中认识！！

目录模块3阀门类型的选用原则2管件类型的选用原则1管子材料的选用原则目录模块二、流体输送管路基本构件的选用原则1、化工厂内输送有压流体时，一般选用金属材料制作的管子，而对于低压或接近于常压的流体输送则可选用普通级的薄壁金属管或非金属材料制作的管子。3、对于临时性管路连接及一些管路的挠性连接，可选用橡胶管。2、对于压力低于196kPa和温度低于150℃腐蚀性流体的输送，还可选用陶瓷管。。4、对于低温低压的某些管道也可以选用塑料管。目录模块（一）管子材料的选用原则小结①当需要输送有毒、易燃易爆、强腐蚀性流体或用于制作高温换热器、蒸发器、裂解炉等化工设备内部的管子时，可选用无缝钢管。②当需要输送水、煤气、暖气、压缩空气、低压蒸汽以及无腐蚀性的流体时可选用由低碳钢焊接而成的有缝钢管。③化工厂内的给水总管，煤气管及污水管等，某些用来输送碱液及浓硫酸的管道可使用铸铁管。④对于输送稀硫酸、稀盐酸、60%以下的氢氟酸、80%以下的醋酸及干或湿的二氧化硫气体的管路，可选用铅管来输送。⑤对于浓硝酸、浓硫酸、甲酸、醋酸、硫化氢及二氧化碳等酸性介质的输送管路可以选择铝管。⑥化工厂内的油压系统、润滑系统、仪表的取压管线、深冷装置管路通常选用铜管或黄铜管。目录模块任务解决1输油管管子材料的选择

引言部分的原油输送任务中，因原油有压力、易燃，故输油管的管子、管件的材料均选择金属材料的管子和管件，考虑到原油的腐蚀性不是很大和设备投资成本。由于被输送液体压力不是很大属于中低压力，因此根据GB8163-87，建议使用：20#无缝钢管。目录模块（1）当改变管路方向时，可选用肘管或弯头。（2）当需要连接管路支管时，可选用图1-7中的四通管、三通管。（3）若需要将直径不同的管道连接在一起时，可选用缩小连接管、内外牙、Y型管。（4）当管路不用需要堵塞时，可使用管帽、管塞或丝堵。（5）需要连接直径相同的两段管子时，可采用束节或内牙管或外牙管。除上述各种管件外，还有其它多种。（二）管件类型的选用原则目录模块小结目录模块1、在输送管路中，用于截断或接通介质流体时可选用截断阀类，包括闸阀、截止阀、球阀、旋塞阀、碟阀、隔膜阀等。①对于大型管路的开关可选用闸阀。②对于小型管路的开关可选用旋塞或球阀（三）阀门类型的选用原则目录模块小结闸阀与球阀闸阀球阀目录模块2、在输送管路中，需要对介质的流量、压力大小进行调节时可选用调节阀。①截止阀(breakvalve)②节流阀③减压阀3、对于腐蚀性流体输送管路系统的启闭与流量调节可选用隔膜阀(diaphragmvalve)调节阀分为手动调节阀和自动调节阀两大类目录模块向后

截止阀截止阀与节流阀节流阀目录模块返回

图1-13隔膜阀目录模块返回(a)自驱压力调节阀(b)气动调节截止阀(c)电动调节截止阀(d)自动阀安装示意图图1-14自动调节阀

自动调节阀气开式气关型目录模块返回4、对于介质超压时的安全保护作用，可选用安全阀

安全阀(safetyvalve)是用来防止管路中的压力超过规定指标的装置。当工作压力超过规定值时，阀门可自动开启，以排除多余的流体达到泄压目的，当压力复原后，又自动关闭，用以保证化工生产的安全。安全阀可分为弹簧式和重锤式两种类型。目录模块(a)弹簧封闭全启式安全阀

(b)弹簧封闭带扳手全启式安全阀

安全阀

目录模块5、当管路系统中必须阻止介质倒流时，应设置止回阀

止回阀(checkvalve)又称单向阀，其作用是只允许介质向一个方向流动，而且阻止反方向流动。止回阀按结构不同，分为旋启式和升降式两类。图1-17旋启式止回阀图1-18水平管路中使用的升降式止回阀图1-19垂直管路中使用的升降式止回阀目录模块6、用于分离、分配混合介质时，可选用分流阀，如疏水阀。疏水阀(drainvalve)又称冷凝水排除阀，俗名疏水器。用于蒸汽管路中专门排放冷凝水

(a)自由浮球式蒸汽疏水阀

(a)Y型式

(b)圆盘式北京式图1-21热动力式疏水阀目录模块小结一、流体输送管路中基本构件的名称与用途

二、流体输送管路基本构件的选用原则（一）管子材料的选用原则（二）管件类型的选用原则（三）阀门类型的选用原则目录模块三、管子、管件、阀门规格的确定（1）公称压力

公称压力一般是指管路内工作介质的温度在0～120℃范围内的最高允许工作压力。公称压力用符号PN表示，其后附加压力数值，单位是Pa。管路的最大工作压力应等于或小于公称压力，由于管材的机械强度因温度的升高而下降，所以最大的工作压力亦随介质温度升高而减小。1、化工管路的标准目录模块（2）公称直径

公称直径用字母DN表示，其后附加公称直径的尺寸，单位是mm或in(英寸）。

1in=25.4mm，1英尺=12in注意：管子的公称直径既不是管子的外径，也不是管子的内径，其数值只是接近于管子的内径或外径的整数。目录模块①水、煤气钢管（有缝钢管）的管子规格，一般用公称直径表示（并注明是普通级还是加强级）。附录二管子规格表②无缝钢管、铜管和黄铜管的管子规格是以外径为标准，通常是以φ外径×壁厚的形式表示。③铅管、铸铁管和水泥管的管子规格则是以内径为标准，它们的尺寸标注方法为以φ内径×壁厚的形式表示。④管路的各种附件和阀门的公称直径，一般都等于它们的实际内径。（3）管子规格的表示方法目录模块（4）阀门规格的表示方法

阀门的公称直径直接在阀体上标明如DN125，阀门的型号由七个部分组成，其形式如下：X1X2X3X4X5-X6X7

阀体材料代号：铸铜为T、可锻铸铁为K、碳钢为C、Cr18Ni12Mo2Ti钢为R

公称压力的数值：是阀件在标准温度下能够承受的最大工作压力,MPa。阀座密封面或衬里材料的代号：铜合金材料为T、氟塑料为F、搪瓷为C。阀门结构型式代号如：截止阀直通式为1、角式为4、直流式为5；闸阀明杆楔式为1。阀门与管子的连接形式代号：内螺纹为1、外螺纹为2、焊接连接为3、法兰连接为4。阀门传动方式代号：电磁动为0、电-液动为2、蜗轮传动为3、气动为6、液动为7、电动为9。阀门类型代号，用阀门名称的首个汉字的拼音字首来表示如：截止阀用J、闸阀用Z、球阀用Q。X1X2X3X4X5-X6X7目录模块2、管子、管件、阀门规格的确定方法管子内径的求取公式为：

Vs―被输送流体的体积流量，m3/s；

u―流体的适宜流速，m/s。

管路系统中的管件、阀门的规格取决于所连接的管子的规格，而管子的规格取决于管子的内径和壁厚，因此管子内径的求取是我们确定管子规格的基础。目录模块流体的密度对于液体

对于气体（1）体积流量（flowrateofvolume）目录模块流速是单位时间内，流体在流动方向上流经的距离。流体的流速有三种表示方法：点流速：平均流速(averagefolwvelocity)：

质量流速（massvelocity)：

（2）流速（velocityofflow）指流体质点在流动方向上流经的距离。实验证明，由于流体具有黏性，流体流经管道任一截面上各点的速度沿半径而变化。工程上为计算方便，通常用整个管截面上的各点的平均流速来表示流体在管道中的流速。是所有流体质点在单位时间内、在流动方向上流经的平均距离，其数值为单位时间内流经管道单位截面积的流体体积，用符号u表示，单位为m3/(m2·s)=m/s单位时间内流经管道单位截面积的流体质量，称为质量流速，以符号G表示，单位为kg/(m2·s)。目录模块（3）管子直径的影响因素分析及确定步聚①讨论：

当生产任务一定时，即被输送流体的体积流量Vs一定时：

流速u增加管道直径d减小设备投资减小流动阻力增加有利操作费用增加动力消耗增加不利??目录模块

是指使管路系统的操作费用和设备折旧费用之和为最小时的流速。②适宜流速

工程上的最适宜流速通常是根据经济核算后决定的。各种流体在不同情况下的常用流速范围详见：附录一目录模块③管道直径的确定步骤

a.根据流体的种类、性质、压力等在适宜流速范围内（见附录一），选取一个流速u。

b.将所选取的流速代入公式（1-1）计算管道内径di；

c.由计算出的管道内径di，根据管子规格(附录二)，将管子圆整成标准管径。

d.根据圆整后的管子内径，校核管内的实际流速u’

,应保证实际流速u’仍在适宜流速范围内！否则需重新选流速重新计算。目录模块某车间要求安装一根输水量为20m3/h的管道，试选择合适的管径。解：依题意根据公式（1-1），取水在管内的流速u=2m/s则查取有关手册，管子规格表确定选用φ65×3（即管外径为65mm，壁厚为3mm）的冷拔无缝钢管，其内径为d=65-2×3=59mm=0.059m。【例1-1】目录模块水在管内的实际流速为：水的实际流速在适宜流速范围之内，说明所选无缝钢管合适目录模块2026/11/215:01三、管子、管件、阀门规格的确定方法1、化工管路的标准（1）公称压力的概念（2）公称直径的概念（3）管子规格的表示方法（4）阀门规格的表示方法布置作业书后的有关选择题补充1、什么是公称直径？公称直径与管子外径和内径的关系？2、什么是公称压力？公称压力与工作压力之间的关系？3、有一阀门的铭牌上标明其型号为DN50-Z941T-1.0K,试说明阀门的公称直径、类型、传动方式、连接形式、结构形式密封面材料、公称压力、阀体材料。小结目录模块小结三、管子、管件、阀门规格的确定方法2、管子、管件、阀门规格的确定方法管子内径的求取公式（1）体积流量（flowrateofvolume）（2）流速（velocityofflow）的概念（3）管子直径的影响因素分析及确定步聚①讨论—流速对流体输送操作的影响②适宜流速的概念③管道直径的确定步骤布置作业：书后的有关选择题

P-38-简单计算010203目录模块补充填空题：当生产任务一定时，即被输送流体的体积流量Vs一定时：流速u增加，所需的管道直径d

减小，管路安装的设备投资减小；但流速u增加会导致管路系统中流体流动阻力增加，输送流体所需的动力消耗增加，操作费用增加。适宜流速是指使管路系统的操作费用和设备折旧费用之和为最小时的流速。目录模块四、化工管路的工程安装1、管路布置与安装的原则2、管路的连接方式（1）承插式连接（2）螺纹连接(scyewedjoint)（3）法兰连接(flangejoint)（4）焊接连接(jointing)3、管子、管件和阀门安装的注意事项目录模块（1）管路的热补偿(thermalcompensation)

①自然热补偿3、管子、管件和阀门安装的注意事项目录模块②补偿器补偿图1-28凸面式补偿器图1-29回折管补偿器目录模块（2）施工、操作与维修注意事项①为了防止滴漏，对于不需拆修的管路连接，通常都用焊接；在需要拆缷的管路中，适当配置一些法兰和活接管。②管路穿过墙壁时，墙壁上应开预留孔，过墙时，管外最好加套管，套管与管子之间的环隙内应充满填料；管路穿过楼板时最好也是这样。目录模块③长管路要有支承，以免弯曲存液及受震动，跨距应按设计规范或计算决定。管路要有适当的倾斜度，对气体和易流动的液体为3/1000∽5/1000，对含固体结晶或粒度较大的物料为1%或大于1%。④为了便于安装、操作、巡查和检修，并列管路上的管件和阀门位置应错开安装。并列管路上安装手轮操作的阀门时，手轮间距约100mm。目录模块⑤输送易爆、易燃如醇类、醚类、液体烃类等物料时，因它们在管路中流动而产生静电，使管路变为导电体。为防止这种静电积聚，必须将管路可靠接地。⑥输送腐蚀性流体管路的法兰，不得位于通道的上空，以免发生滴漏时影响安全。⑦蒸汽管路上，每隔一定距离，应装置冷凝水排除器（疏水器）。安装时注意事项冷凝水排除器不能正对行人通道!!目录模块⑧对于各种非金属管路及特殊介质管路的布置和安装，还应考虑一些特殊性问题，如聚氯乙烯管应避开热的管路，氧气管路在安装前应进行脱油处理等。⑨管路安装完毕后，应按规定进行强度和气密性试验。未经试验合格，焊缝及连接处不得涂漆及保温。管路在开工前须用压缩空气或惰性气体进行吹扫。目录模块1、管路布置与安装的原则小结1、管路布置与安装的原则2、管路的连接方式（1）承插式连接（2）螺纹连接(scyewedjoint)（3）法兰连接(flangejoint)（4）焊接连接(jointing)3、管子、管件和阀门安装的注意事项目录模块作业

学习情境一实践练习二中：一、选择与与填空

[所有题(写在书上)]

二、简答题：

02

、03

三、计算题：

02.

03

四、完成附件中的补充填空题(下載后打印完成)补充填空题

管路尽量集中铺设，各种管线应成列平行铺设，便于共用管架；要尽量走直线，少拐弯，少交叉，以节约管材，减小阻力，同时力求做到整齐美观。管道最突出部分与墙壁、柱边或管架支柱之间的净空距离不小于100mm为宜。中压管与管之间的距离保持在40~60mm，高压管与管之间的距离保持在70~90mm以上。管路通过人行道时，最低离地点不得小于2m；通过公路时，不得小于4.5m；与铁轨面净距离不得小于6m；通过工厂主要交通干线，一般高度为5m。埋地管路的安装深度，在冬季结冰地区，应在当地冰冻线以下。目录模块

平行管路在垂直排列时，输气的在上，输液的在下；热介质管路在上，冷介质管路在下；高压管路在上，低压管路在下；无腐蚀性介质管路在上，有腐蚀性介质管路在下。平行管路在水平排列时，高压管靠近墙柱，低压管在外；不常检修的靠墙柱，常检修的在外；振动大的要靠管架支柱或墙。

对于不需拆修的管路连接，通常都用焊接；在需要拆缷的管路中，适当配置一些法兰和活接管。长管路安装时要有支承，以免弯曲存液及受震动，跨距应按设计规范或计算决定。管路要有适当的倾斜度，对气体和易流动的液体为3/1000∽5/1000，对含固体结晶或粒度较大的物料为1%或大于1%

为了便于安装、操作、巡查和检修，并列管路上的管件和阀门位置应错开安装。并列管路上安装手轮操作的阀门时，手轮间距约100mm。

聚氯乙烯管应避开热的管路，氧气管路在安装前应进行脱油处理等。目录模块任务三流体输送方案的分析、选择与评价案例四:某化工厂需要将20℃的苯，从地下贮罐送到高位槽，高位槽最高液位处比地下贮槽最低液位处高8m，要求输送量为300L/min，试问：

(1)若间歇操作可用何种方案完成此输送任务？

(2)若为连续操作该用何种方案输送？

(3)如果高位槽最低液位处比贮槽最高液位之间的位差大于10m，又该用什么方案进行输送？目录模块输送量为300L/min案例五某化工厂要将地面贮槽中的水送到20m高处的CO2水洗塔顶内(如附图所示)，送水量为15m3/h。已知贮槽水面压力为300kN/m2。水洗塔内的绝对压力为2100kN/m2。设备之间的相对位置如附图所示。试问：采用何种方案才能完成此输送任务？案例五附图任务三流体输送方案的分析、选择与评价模块目录123

流体输送过程的理论基础常见流体输送问题的分析与处理流动系统中的能量损失确定任务三流体输送方案的分析、选择与评价目录项目一、流体输送过程的理论基础一、流体输送过程的理论基础

（一）稳定流动与不稳定流动的概念（二）流体稳定流动时流速的变化规律—连续性方程（三）流体稳定流动时能量的变化规律—伯努利方程目录模块（一）稳定流动与不稳定流动的概念1、稳定流动（stationaryflow）

流体在系统中流动时，任一截面处的流速、流量和压力等与流动有关的物理参数中，若有参数随位置改变，但不随时间而改变，这种流动称为稳定流动。2、不稳定流动（unstableflow）

流体流动时，流动系统的任一截面处的流速、流量和压力等物理参数，如果有一个不仅随位置变化，而且随时间变化，这种流动称为不稳定流动目录模块（二）流体稳定流动时流速的变化规律—连续性方程

表示在稳定流动系统中，流体流经管道各截面的质量流量恒为常量，但各截面的流体流速则随管道截面积A的不同和流体密度ρ的不同而变化，该方程式反映了管道截面上流速的变化规律。图1-31流体流动的连续性方程目录模块

对于不可压缩性流体（如液体），连续性方程可简化为：

不可压缩性流体流经管道各截面的流体不但质量流量相等，体积流量亦相等，即流体流速与管道的截面积成反比，截面积愈小，流速愈大，反之，截面积愈大，流速愈小。目录模块

由式（1-11）可见：不可压缩性流体体积流量一定时，圆形管道中的流速与管道内径的平方成反比。

对于圆形管道：

目录模块液体圆形管道目录模块思考题1

在稳定流动系统中，水连续地由粗圆管流入细圆管，粗管内径为细管内径的两倍，请问细管内的流速是粗管内的几倍？目录模块习题提示硫酸流经由大小管组成的串联管路，硫酸的比重为1.83，体积流量为150l/min，大小管尺寸分别为φ76×4mm和φ57×3.5mm。试分别求硫酸在小管和大管中的（1）质量流量；（2）平均流速；（3）质量流速。（大管与小管中的质量流量均为4.575kg/s；（2）大管平均流速为0.689m/，小管中的平均流速为1.274m/s；（3）大管质量流速为1260.87kg/s·m2，小管质量流速为2331.42kg/s·m2）总结（一）稳定流动与不稳定流动稳定流动：与流动有关的部分物理参数，只随位置改变，但不随时间而改变！不稳定流动：与流动有关的部分物理参数，不但随位置改变，而且随时间而改变！（二）连续性方程通式液体圆形管道（三）流体稳定流动时能量变化规律—伯努利方程伯努利（bainuli）方程实验1、流动流体的机械能2、理想流体的机械能守恒3、实际流体的总能量衡算目录模块复习1、流动流体的机械能（1）流体的位能（2）流体的动能（3）流体的压强与静压能目录模块（3）流体的压强与静压能Ⅰ、压强单位

SI制中：N/m2，Pa；工程单位制中：at（工程大气压），kgf/cm2，mH20物理单位制中：atm（物理大气压），mmHg，bar1atm＝760mmHg＝1.0133×105Pa=0.10133MPa

＝1.033kgf/cm2＝1.0133at

＝10.33mH20＝1.0133bar1at＝1kgf/cm2

＝9.807×104Pa＝10mH2O＝0.9678atm＝735.6mmHg＝0.9807bar①流体的压强目录模块Ⅱ压强的基准(ⅱ)以大气压强为基准测得的压强：(ⅰ)是以绝对零压为基准测得的压强绝对压强★是流体的真实压强。表压强、真空度

表压强反映的是被测流体的绝对压强超出大气压强的数值；真空度反映的是被测流体的绝对压强小于大气压强数值★是测压仪表上的读数目录模块(a)压力表(b)真空表(c)压力真空表图1-48弹簧管压力表类型测压仪表的读数值是表压强或真空度Ⅱ压强的基准目录模块绝对压强、表压强与真空度的关系大气压强线绝对零压线设备A压强线A的绝对压强值A的表压强值设备B压强线B的绝对压强B的真空度值绝对压强、表压强与真空度的关系目录模块图1-32绝对压强、表压强与真空度的关系反映的是被测流体的绝对压强超出大气压强的数值反映的是被测流体的绝对压强小于大气压强数值表压强＝绝对压强－大气强真空度＝大气压强－绝对压强Ⅱ压强的基准目录模块表压强＝绝对压强－大气压强答案：P表压强＝-30kN/m2思考：已知真空度为30kN/m2,请问表压是多少？真空度＝大气压强－绝对压强目录模块记住：真空度用表压表示时，数值为负数【例1-4】解：(1)进口

真空度p真＝大气压强p大－绝对压强p绝已知真空度p真＝0.02MPa＝20kPa，当地大气压p大＝101.33kPa有一设备，其进口真空表读数为0.02MPa，出口压力表读数为0.092MPa。当地大气压为101.33kPa，试求：(1)设备进口和出口的绝对压强分别为多少kPa?(2)出口与进口之间的压强差是多少？所以进口绝对压强目录模块

表压强p表＝绝对压强p绝－大气压强p大已知表压p表＝0.092MPa＝92kPa，当地大气压p大＝101.33kPa(2)出口与进口之间的压强差：所以出口绝对压强：出口：目录模块答：(1)进口绝对压强为81.33kPa；出口绝对压强为193.33kPa。

(2)出口与进口之间的压强差是112kPa。或者：目录模块表压强的数值范围？真空度的数值范围？思考题1表压强的数值范围是：0～∞真空度的数值范围是：

0～-1个大气压(0~-101.3kPa)目录模块表压强的变化关系大气压强线绝对零压线设备A压强线A的绝对压强值A的表压强值表压强的变化关系目录模块真空度的变化关系图大气压强线绝对零压线设备B压强线B的绝对压强B的真空度值真空度的变化关系图目录模块目录模块思考题已知甲地区的平均大气压为85.3kPa，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20kPa。若将设备改在乙地区操作，乙地区的平均大气压力为101.33kPa，若要维持该设备的绝对压力与甲地区操作时相同，请乙地区操作时真空表的读数为多少？解：（1）设备内的绝对压力

P绝压=P大气压甲-P真空度甲=85.3×103-20×103）Pa

=65.3×103Pa=65.3kPa（2）乙地区安装时的真空表读数P真空度乙=P大气压乙-P绝压=（101.3×103-65.3×103）Pa=36.03×103Pa=36.03kPa习题

01．某设备上真空表的读数为100mmHg，试计算设备内的绝对压强与表压强各为多少Pa。已知该地区大气压强为740mmHg。

02．某水泵进口管处真空表读数为650mmHg，出口管处压力表读数为2.5at。试求水泵前后水的压力差为多少at？多少米水柱？多少Pa？

03．某容器的顶部压力和底部压力压力表的读数分别为20kPa和81.3kPa，若当地的大气压力为标准大气压，试求容器底部和顶部处的绝对压力以及顶部和底部间的差压。（3）流体的压强与静压能②流体的静压能图1-34流体存在静压能的示意图1，，密度为ρ的1kg流体，在绝对压力为P时，其具有的静压能为：流体的绝对压力越大，其静压能越高!目录模块返回2、理想流体的机械能守恒

理想流体是指无压缩性，无黏性，在流动过程中没有因摩擦产生能量损失的假想流体。

①不可压缩的理想流体作稳定流动。②流体在流动过程中，系统（两截面范围内）与外界无能量交换。图1-35伯努利方程推导示意图目录模块【例1-5】

某理想液体在附图所示的水平异径管路中作稳定流动系统，试分析从1-1‘截面和到2-2‘截面之间位能、动能和静压能之间如何变化？

位能不变，动能在减小，而静压能在增大。动能转变为静压能。

目录模块返回3、实际流体的总能量衡算实际流体有外加能量时：

（1）损失能量：实际流体具有黏性，在流动过程中因克服摩擦阻力而产生能量损失（2）外加能量：输送机械输送给流体的机械能图1-36实际流体的伯努利方程推导设Σhf是1kg流体从1-1′流至2-2′截面所损失的能量；We为1kg流体在两截面间从外界获得的能量。单位为J/kg。目录模块实际流体的伯努利方程式讨论①若理想流体在1-1′和2-2′截面间作连续、稳定流动，且无外加能量，即：We=0，∑hf=0；说明：理想流体的伯努利方程是实际流体的伯努利方程在一定条件下的简化。

②若被输送流体的质量流量为ws，输送机械的有效功率（即单位时间输送机械所作的有效功，也就是被输送流体需要提供的功率）以符号Ne表示，单位为J/S或W，则：则方程可简化为：目录模块③式1-15及1-14中流体密度ρ为常数，即该方程应用于稳定流动状态下的不可压缩性流体。对于可压缩性流体的流动，当所取系统中两截面间的绝对压力变化小于原来绝对压力的20%，即时，仍可用式1-14a及1-15进行计算，但式中流体的密度ρ应以平均密度ρm代替。若压力为p1的流体密度为ρ1，压力为p2的流体密度为ρ2，则流体的平均密度为：目录模块

He称为输送机械对液体提供的有效压头；

Hf称为流动过程中的损失压头。式(1-19)即为工程单位制中习惯采用的形式，该式表示1N的流体具有的各种机械能。④伯努利方程的压头表达式目录模块⑤如果系统中的流体处于静止状态，则u1=u2=0，因流体没有运动，故无能量损失，即∑hf=0，当然也不需要外加功，即We=0，于是伯努利方程式变为：反映：流体静止时位能和静压能之间的转换规律静力学基本方程式：说明：

在重力作用下静止流体内部压强的变化规律

目录模块a.静止流体内部某一点的压力p与液体本身的密度ρ及该点距液面的深度（指垂直距离）有关，与该点的水平位置及容器的形状无关。液体的密度越大，距液面越深，该点的压力就越大。

通常压力相等的水平面称为等压面。等压面的判断是解决静力学问题的关键。结论：

在静止的、连通的、同一液体内部、处于同一水平面上的各点压力必定相等。此即为连通器原理。目录模块b.当液面上方的压力p0发生变化时，液体内部各点的压力也将发生同样大小的变化，换言之，静止、连续均质的液体内部的压力，能以相同大小传递到液体内各点。此即巴斯噶原理。（实例：液压传动---）目录模块复习伯努利方程的几种形式:实际流体有外功输入时：理想流体无外功输入时：静止流体：目录模块思考题3

附图所示的开口容器内盛有油和水。已知:油层高h1=0.7m，密度ρ1=800kg/m3

；水层高度h2=0.6m，密度ρ2=1000kg/m3。试计算水在玻璃管内的高度H为多少m。目录模块返回P65计算题06习题提示06．本题附图所示的测压管分别与3个设备A、B、C相连通。连通管的下部是水银，上部是水，3个设备内水面在同一水平面上。问：（1）1，2，3，三处压强是否相等？（2）4，5，6，三处压强是否相等？（3）若h1=100mm，h2=200mm，且知设备A直接通大气（大气压强为760mmHg求：B、C两设备内水面上方的压强。（B设备内水面上方的绝对压强为：88.94×103Pa，C设备内水面上方的绝对压强为：76.59×103Pa）静力学基本方程应用一、某流化床反应器上装有两个U管压差计如本题附图所示，测得R1=50mm，R2=400mm，指示液为汞，求A、B两处的压强。

一管道由内径200mm逐渐缩小内径100mm(附图)，管道中有甲烷流过，在操作条件下其流量为1800m3/h，A，B两截面相距为1m，可忽略流体阻力，试求:(1)A、B两截面上流速uA、uB各为多少

(2)A、B间的压差为多少Pa?(3)若在A，B两截面间连一U形管压差计，指示液为水，则读数R为多少mm，（甲烷密度取平均值为1.43kg/m3)连续性方程、伯努利方程、静力学方程综合应用二、常见流体输送问题的分析与处理

―伯努利方程的应用

连续性方程和伯努利方程式是描述流体流动规律的重要方程，应用这两个方程我们就可以分析和解决原油输送方案的选择问题。进而可以解决前面提出的四类输送方案中的细节问题。(一)流体输送方案的选择分析(二)四类常见输送问题的处理目录模块(一)流体输送方案的选择分析

流体要从起点1-1截面处流动到终点2-2截面处，必须满足条件：E1＞E2＋∑hf

如果E1＜E2＋∑hf要完成输送任务必须在起点和终点之间设置流体输送机械即保证：E1＋We＞E2＋∑hf目录模块案例四分析

某化工厂需要将20℃的苯，从地下贮罐送到高位槽，高位槽最高液位处比地下贮槽最低液位处高8m，要求输送量为300L/min，试问：

(1)若间歇操作可用何种方案完成此输送任务？

(2)若为连续操作该用何种方案输送？

(3)如果高位槽最低液位处比贮槽最高液位之间的位差大于10m，又该用什么方案进行输送？案例四分析目录模块案例五分析

某化工厂要将地面贮槽中的水送到20m高处的CO2水洗塔顶内(如附图所示)，送水量为15m3/h。已知贮槽水面压力为300kN/m2。水洗塔内的绝对压力为2100kN/m2。设备之间相对位置如附图所示。试问：采用何种方案才能完成此输送任务？案例五附图目录模块案例五分析

由于此生产任务中规定了贮槽液面上方和水洗塔顶的的压力，显然我们不可以采用压缩气体送料的方式和真空抽吸方式，此外，由于水洗塔顶高出贮槽20m，也决定了我们不能采用真空吸料的方式进行输送。因此，要完成此任务只能利用输送机械――泵来完成。目录模块任务解决原油输送输送方案的确定以地面为零势能的基准点起点处的最低机械能：终点处的最高机械能为：

①由于：E2-E1=69.4-12.5m=56.9m水柱>>10mH2O显然不能采用真空抽吸的方案进行输送②由于该油品电脱盐后是送到连续操作的常压蒸馏装置的，因此油品的输送也只能是连续操作，而且输送量大。因此：不能使用压缩气体进行压送

③由于原油贮罐的最低油位，低于电脱盐罐中的最高油位，此外还必须克服流体流动阻力因此：利用位差进行输送的方案肯定是行不通的目录模块综述上述多种原因，要完成此任务只能采用机械输送的方案。即利用输送机械――泵来完成。输送装置示意图如下：目录模块（二）四类常见输送问题的处理1、确定高位送料时高位槽和设备之间的相对位置2、真空抽料时，真空度的确定3、用压缩气体送料时，气源气体压力的确定。4、用机械输送时，输送机械有效功率的确定目录模块1、确定高位送料时高位槽和设备之间的相对位置

【例1-6】如附图所示，从高位槽向塔内加料，高位槽和塔内的压力均为大气压。要求送液量为5.4m3/h。管道用φ45×2.5mm的钢管，设料液在管内的压头损失为1.5m（料液柱）（不包括出口压头损失），试求高位槽的液面应比料液管进塔处高出多少米？例1-6附图目录模块思考:

【例1-6】如附图所示，从高位槽向塔内加料，高位槽和塔内的压力均为大气压。要求送液量为5.4m3/h。管道用φ45×2.5mm的钢管，设料液在管内的能量损失为15.42J/kg（包括出口压头损失），试求高位槽的液面应比料液管进塔处高出多少米？例1-6附图目录模块【例1-7】

某化工厂采用真空抽吸的方法将密度为870kg/m3的液体，从地下贮罐抽到高位槽。如图所示，已知地下贮槽的液面上方压力为当地的大气压力值(101.3kPa)，高位槽最高液位比地下贮槽最低液位处高8m，要求输送量为300L/min，输送管子为Φ45×2.5，管道中的流体流动阻力可以忽略不计。试问：高位槽内的真空度最低是多少kPa才能完成输送任务？11’22’2、真空抽料时，真空度的确定P1=P大气=101.3kPaP2绝=?PaP2真=?kPa3、用压缩气体送料时，气源气体压力的确定【例1-8】某车间用压缩空气压送98%浓硫酸，每批压送量为0.3m3，要求10分钟内压送完毕。硫酸的温度为293K，管子为Φ38×3mm钢管，管子出口在硫酸贮槽液面上的垂直距离为15m，设损失能量为10J/kg(不包括出口损失)。试求开始压送时压缩空气的表压强(N/m2)。目录模块1’12’24、用机械输送时，输送机械有效功率的确定【例1-9】如本题附图所示，用泵将常压贮槽中的稀碱液送进蒸发器浓缩，泵的进口管为φ89×3.5mm的钢管，碱液在进口管中的流速为1.4m/s，泵的出口管为φ76×2.5mm的钢管。贮槽中碱液液面距蒸发器入口的垂直距离为7.5m，碱液在管路系统中的能量损失为40J/kg(不包括出口损失)，蒸发器内碱液蒸发压力保持在19.6kPa（表压），碱液的密度为1100kg/m3。试计算泵的有效功率。目录模块应用伯努利方程式解题注意事项

(1)选取截面

选取截面时应考虑到伯努利方程式是流体输送系统在连续、稳定的范围内，对任意两截而列出的能量衡算式，所以首先要正确选定。如例1-9附图所示的液体输送系统，应选1-1’和2-2’截面，而不能选1-1’和3-3’截面。这是因为流体流至2-2‘截面后即脱离管路系统，2-2’和3-3’截面间已经不连续，不满足伯努利方程式的应用条件。需要说明的是，只要在连续稳定的范围内，任意两个截面均可选用。不过，为了计算方便，截面常取在输送系统的起点和终点的相应截面，因为起点和终点的己知条件多。另外．两截面均应与流动方向相垂直。目录模块(2)确定基准面

基准面是用以衡量位能大小的基准。为了简化计算，通常取相应于所选定的截面之中较低的一个水平面为基准面，如例1-9附图的1-1截面为基准面比较合适。这样，例1-9中Z1为零，Z2值等于两截面之间的垂直距离，由于所选的2-2截面与基准水平面不平行，则Z2值应取2-2截面中心点到基准水平面之间的垂直距离。目录模块(3)压力

描述某一截面的静压能大小时必须用绝对压力，但由于伯努利方程式中，反映的是两截面之间的静压能的差。因此用伯努利方程解题时，伯努利方程式中的压力p1与p2，可同时使用表压力或绝对压力，对计算结果没有影响，但不能混合使用。目录模块三、流动系统中的能量损失确定伯努利方程演示实验现象分析结论：（1）水静止时没有能量损失。（2）同一水流量下，Σhf0-4﹥Σhf0-1

说明流程越长，能量损失越大。（3）同一流程下，水流量大时Σhf（0-4）大，说明管路布置一定的情况下，流量越大能量损失越大目录模块(一)流体流动能量损失产生的原因流体的黏性是流体流动时产生能力损失的根本原因，而流体层与层之间、流体和壁面之间的相对运动是产生内磨擦阻力，引起能量损失的必要条件。表征流体黏性大小的物理量是－－黏度黏度用符号μ表示，其单位是：目录模块温度变化流体的粘度发生变化：液体的黏度随温度升高而减小（液体黏度列线图）气体的黏度则随温度升高而增大。（气体黏度列线图）

压力变化时，液体的黏度基本不变；气体的黏度随压力的增加而增加得很少，在一般工程计算中可忽略，只有在极高或极低的压力下，才需要考虑压力对气体黏度的影响。

某些常用流体的黏度，可以从有关手册中查得。目录模块实验装置

实验现象：1、雷诺实验目录模块2、流体的流动类型的判据——雷诺准数当Re≤2000时，流体总是作层流流动，称为层流区。当2000<Re≤4000时，有时出现层流，有时出现湍流，与外界条件有关，称作过渡区。当Re>4000时，一般出现湍流型态，称作湍流区目录模块使用雷诺判据的注意点事项ⅰ.雷诺准数是一个没有单位的纯数值。ⅱ.流动现象虽分为层流区、过渡区和湍流区，但流动型态只有层流和湍流两种。ⅲ.上述判据只适用于流体在长直圆管内的流动，例如在管道入口处，流道弯曲或直径改变处不适用目录模块例题：20℃的水在内径为50mm的管内流动，流速为2m/s。试计算雷诺数，并判别管中水的流动型态。解：水在20℃时ρ=998.2kg/m3，μ=1.005mPa·s；又管径d=0.05m，流速u=2m/s。则因为：Re>4000，所以管中水的流动型态为湍流。目录模块3、层流与湍流的区别

(1)质点的运动轨迹不同

流体在管内作层流流动时，其质点始终沿着与轴平行的方向作有规则的直线运动，质点之间互不碰撞，互不混合。

流体在管内作湍流流动时，流体质点除了沿管道向前流动外，各质点的运动速度在大小和方向上都随时在发生变化，于是质点之间彼此碰撞并互相混合，产生大大小小的旋涡。

目录模块流体流动的速度分布不同无论层流或湍流，在管道横截面上流体的质点流速是按一定规律分布的同。图1-38速度分布与平均流速目录模块湍流时的层流内层和缓冲层图1-39层流底层示意图

层流内层的厚度随Re数的增大而减薄。如在内径为100mm的光滑管内流动时，当Re=1×104时，其层流内层的厚度约为2mm；当Re=1×105时其层流内层的厚度约为0.3mm。层流底层的存在化工生产中的对传热和传质过程都有重要的影响。目录模块（二）流体流动时能量损失的求取方法

总能量损失等于直管阻力损失和局部阻力损失目录模块（1）圆形直管阻力的计算计算公式――范宁公式：1、流体在直管中的流动阻力目录模块hf——为1kg流体流过长度为L的直管后，所产生的能量损失，J/kg；L——直管长度，m；ρ——管内流体密度，kg/m3；u——管内流体的流速,m/s；d——管径，m；λ——无因次系数，称为摩擦系数（或摩擦因数）△Pf―为流体通过长度为L的直管时因克服内磨擦力而产生的压力降，亦称阻力压降，Pa。目录模块计算直管阻力时，确定摩擦系数λ值是个关键。

a.层流时的摩擦系数层流时摩擦系数λ，只是雷诺数Re的函数与管壁的粗糙程度无关，λ=f（Re）目录模块b.湍流时的摩擦系数流体作湍流流动时，影响摩擦系数λ的因素比较复杂。不但与Re有关而且与管壁的粗糙程度有关。(a)(b)图1-42流体流过管子粗糙壁面的情况目录模块

一是通过实验测定；二是利用经验公式(前人通过实验研究获得的)计算；三是利用前人通过实验整理出的关联图查取;其中利用莫狄图查取λ值最常用。目录模块求取湍流时λ的三个途径：目录模块此图分为四个区域：层流区Re≤2000λ只是Re数的函数。在双对数坐标中，λ与Re数成直线关系，该直线方程即为式（1-25）的对数值。过渡区2000<Re<4000一般湍流区

Re>4000

Re值一定时，λ随ε/d的增加而增大；ε/d一定时，λ随Re数的增大而减小，Re值增至某一数值后λ下降变得缓慢。完全湍流区（或阻力平方区）

目录模块【例1-11】在一φ108×4mm、长20m的钢管中输送油品。已知该油品的密度为900kg/m3，黏度为0.072Pa·s，流量为32t/h。试计算该油品流经管道的能量损失及压力降。解：根据范宁公式

目录模块压力降△pf

或用哈根-泊谡叶方程式计算△pf

目录模块（2）流体在非圆形管内的流动阻力

非圆形管的截面形状正方形等边三角形环形长方形长:宽=2:1长方形长:宽=4:1常数C5753966273目录模块

一套管换热器，内管与外管均为光滑管，直径分别为φ30×2.5mm与φ56×3mm，平均温度为40℃的水以每小时10m3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强降。目录模块【例1-12】

流体流经阀门、三通、弯管等管件管件时，受到冲击和干扰，不仅流速大小和方向都发生变化，而且出现漩涡，内磨擦增大，形成局部阻力。（1）阻力系数法

（2）当量长度法2、局部阻力的计算目录模块

（1）阻力系数法此法是将克服局部阻力所消耗的能量，表示成动能u2/2的倍数ξ称为局部阻力系数

目录模块各种条件下局部阻力系值①突然扩大②突然缩小目录模块

管出口的阻力系数应为：ξ出=1.0（从管内突然到管外大空间）管入口的阻力系数应为：ξ进=0.5（从大贮槽突然进入小管内）③管出口与入口④管件与阀门目录模块（2）当量长度法表示流体流过某一管件或阀门的局部阻力，相当于流过一段与其具有相同直径、长度为Le之直管阻力管件或阀门的当量长度数值都是由实验确定的。在湍流情况下某些管件与阀门的当量长度可从图1-46查得目录模块3、流体流动时总能量损失的计算

目录模块【例1-13】

用泵把20℃的苯从地下贮罐送到高位槽，流量为300L/min。高位槽液面比贮罐液面高10m。泵吸入管用Φ89×4mm的无缝钢管直管长为15m，管路上装有一个底阀（按旋启式止回阀全开时计）、一个标准弯头；泵排出管用Φ57×3.5mm的无缝钢管，直管长度为50m，管路上装有一个全开的闸阀、一个全开的截止阀和三个标准的弯头。贮罐及高位槽液面上方均为大气压。设贮罐液面维持恒定，试求泵的轴功率，高设泵的效率为70％。目录模块流程示意图:Φ89×4mmΦ57×3.5mmLa=15m,Lb=50m底阀,一个标准弯头闸阀、截止阀和三个标准弯头流量为300L/min目录模块分析:泵的轴功率为=？

截面1-1

截面2-2

Z1=0

u1≈0

P1（表）=0

We=？Z2=10mu2≈0

P2（表）=0

只要算出∑hf，就可算We。目录模块因吸入管路a和排出管路b的直径不同，故应分段计算，再求和。

计算系统的总能量损失∑hf

(1)吸入管路的能量损失∑hfa(2)排出管路上的能量损失∑hf

b目录模块（三）降低流动系统能量损失的途径1、管路尽可能短些，尽量走直线、少拐弯，也就是尽量减小L值。

2、尽量不装不必要的管件和阀门等即尽量减小ΣLe值。

3、适当增大管径。因为管内流速在完全湍流区λ接近常数时，则能量损失即与管径的五次方成反比。目录模块任务四流体流动参数的测量123

压力测量液位测量与控制流量测量目录项目一、压力测量压力是流体流动过程中的重要参数测压仪表机械式的压力表液柱式测压仪表固体材料受力变形量静力学基本原理目录模块1、机械式测压仪表－弹簧管测压表图1-47弹簧管压力表构造结构：

外观呈圆形，附有带刻度的圆盘，内部有一根截面为椭圆形的弧表金属弹簧管，管一端封闭并连接拨杆和扇形齿轮，扇形齿轮与轴齿轮啮合而带动指针，金属管的另一端固定在底座上并与测压接头相通，测压接头用罗纹与被测系统连接。目录模块弹簧管测压表分类

(a)压力表(b)真空表(c)压力真空表图1-48弹簧管压力表类型目录模块（1）压力表的选择①考虑被测介质的性质。

如温度高低，粘度大小，腐蚀性，脏污程度，易燃易爆等。还要考虑现场的环境条件，例如高温、腐蚀、潮湿、振动等。以此来确定压力表的种类、型号等。②根据被测压力的大小，确定仪表量程。

对于弹性式压力表，为了保证弹性元件在弹性变形的安全范围内可靠地工作，在选择压力表量程时，必须考虑到留有充分的余地，一般在被测压力较稳定的情况下，最大的压力值应不超过满量程的3/4；在被测压力波动较大的情况下，最大压力值应不超过满量程的2/3；为了保证测量精度，被测压力值应不低于全量程的1/3为宜。如测量系统的压强为500～600kPa(表压)时，应选取0～1000kPa的压强表，以免金属管发生永久变形而引起误差或损坏。③根据生产允许的最大测量误差确定仪表的精度

选择时，应在满足生产要求的情况下尽可能选用精度较低，价廉耐用的压力表。目录模块（2）压力表的安装①测压点的选择②导压管铺设③压力表的安装(a)测量蒸汽时(b)测量有腐蚀性介质时1-压力计;2-切断阀门;3-凝液管;4-取压容器图1-49压力计安装示意图目录模块2、液柱式测压仪表

液柱压力计（又称液柱压差计）是以静力学原理为依据的测量压力的仪表⑴

U形管压差计

指示液要与被测流体不互溶，不起化学作用，而且其密度要大于被测流体的密度。通常采用的指示液有：着色水、油、四氯化碳及水银等。是一个两端开口的垂直U形玻璃管，中间配有读数标尺，管内装有液体作为指示液。目录模块①测量压力差②测量表压③测量真空度目录模块【例1-14】如本题附图所示，水在293K时流经某管道，在导管两端相距10米处装有两个测压孔，如在U形管压差计上水银柱读数为3厘米，试求水通过这一段管道的压力差。目录模块【例1-15】如本题附图所示水在管道内流动，于管道某截面处连接一U管压差计，指示液为水银，读数R＝200mm，h＝1000mm。当地大气压p0为760mmHg，试求水在该截面处的压力和真空度。若换以空气在管内流动，而其它条件不变，再求空气在该截面处压力和真空度。已知水的密度ρ水=1000kg/m3，水银的密度ρHg=13600kg/m3。目录模块(2)微差压差计（又称双液柱压差计）图1-54微差压差计p1－p２＝（ρＡ－ρC）gR目录模块二、液位测量与控制1、连通器原理的玻璃液面计图1-57液位测量目录模块2、连通器原理的磁翻柱液位计

目录模块二、液位测量与控制

浸在被测液体中的浮子受到重力W，浮力F和由重锤产生的恒定拉力T的作用，当三个力的矢量和等于零时，浮子处于准平衡静止状态。当液位变化时，浮力F将随之改变，系统原有的平衡受到扰动将重新达到动态平衡。液位的变化导致浮子位置的发生改变，重锤带动指针上下移动，在标尺