1、任務(wù)一 一次鹽水的制備能認(rèn)知化工管路、管件和閥門的形狀；能分清化工管路用的管子規(guī)格大小和材質(zhì)；能操作液體輸送機(jī)械離心泵；能初步選用合適的離心泵輸送鹽水溶液；會(huì)分析運(yùn)行中離心泵不上量的原因，并提出解決措施；能完成凱膜過(guò)濾器開(kāi)停車與正常運(yùn)行操作；能完成鹽泥壓濾機(jī)開(kāi)停車與正常運(yùn)行操作；能完成一次鹽水生產(chǎn)開(kāi)停車與正常運(yùn)行操作。能力目標(biāo)了解化工管路的基本知識(shí)；掌握液體輸送單元操作知識(shí)；掌握原鹽的基本性質(zhì)；掌握膜分離技術(shù)知識(shí)；理解固液分離的基本技術(shù)知識(shí)；理解原鹽精制的基本原理；掌握離心泵、凱膜過(guò)濾器、鹽泥壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、工作原理極其材質(zhì)要求。知識(shí)目標(biāo)一次鹽水制備任務(wù)一次鹽水制備任務(wù) 離子膜燒堿產(chǎn)品生產(chǎn)

2、要經(jīng)過(guò)五個(gè)生產(chǎn)工序圖1-1 離子膜燒堿生產(chǎn)工藝流程框圖 一次鹽水生產(chǎn)的工藝概況。 一次鹽水制備任務(wù)圖1-2 一次鹽水生產(chǎn)工藝流程框圖一次鹽水制備任務(wù)根據(jù)一次鹽水生產(chǎn)任務(wù)完成的前后順序，可將其分解為六項(xiàng)分任務(wù)圖1-3 一次鹽水生產(chǎn)任務(wù)的分解完成一次鹽水制備任務(wù)的基礎(chǔ)條件在化工生產(chǎn)中，必須通過(guò)管路來(lái)輸送和控制流體介質(zhì)。一次鹽水的制備也離不開(kāi)化工管路。認(rèn)識(shí)化工管路化工管路是化工生產(chǎn)中使用的各種管路的總稱，由管子、管件和閥門等按一定的排列方式構(gòu)成，形成一個(gè)工作系統(tǒng)，具體地說(shuō)有直管、閥門和各種管件。其主要作用是用來(lái)輸送和控制流體介質(zhì)。流體輸送工藝流程簡(jiǎn)圖圖1-4 流體輸送工藝流程簡(jiǎn)圖化工管路的分類 按管

3、路的用途 工藝管道 輔助管道 按管路的材質(zhì) 金屬管 非金屬管 按輸送介質(zhì)的壓力 真空管 低壓管 中壓管 高壓管 管道的綜合分類 表1-1 管道的綜合分類管道材質(zhì)工作溫度/第類第類第類第類第類碳素鋼370370P32P1010P324P104P101.6P41.6P4P1.6P1.6合金鋼及不銹鋼450P任意-40450P104P101.6P4P1.6-注：P 最高工作壓力，Mpa化工管子常用的材質(zhì)圖1-5 常用的化工管材 管徑與壁厚的選擇 1.管徑的確定 流體輸送管路的直徑可根據(jù)流量和流速確定。其中,流速是影響管徑的關(guān)鍵因素。若流速選得過(guò)大，雖可減小管徑，但流體流過(guò)管道時(shí)阻力增大，消耗的動(dòng)力也

4、大，操作費(fèi)用隨之增加。反之，若流速選擇過(guò)小，雖可降低操作費(fèi)用，但管徑增大，流體在管道中的適宜流速的大小，與流體的性質(zhì)及操作條件有關(guān)，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取。 管徑與壁厚的選擇 2.管子壁厚 管子的計(jì)算厚度是滿足管子承受介質(zhì)壓力的強(qiáng)度要求所必需的，在確定管壁厚度時(shí)，還要考慮介質(zhì)腐蝕和管子制造偏差可能造成的管壁厚度的減少，故需在計(jì)算厚度的基礎(chǔ)上加上厚度附加量，并據(jù)此按鋼管規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)選取管子的厚度。圖1-6 化工管道的壁厚示意圖管件與閥門 1.常用管件（1）彎頭圖1-7 管件彎頭管件與閥門 （2）三通 當(dāng)管路之間需要連通或分流時(shí)，其接頭處的管件稱為三通。根據(jù)接入管的角度和旁路管徑的不同，可分為正三通、斜三

5、通。接頭處的管件除三通處還有四通、 Y形管等。 圖1-8 管件與三通 管件與閥門 （3）短管和異徑管圖1-9 管件 短管、異徑管 管件與閥門 （4）法蘭和盲板 為了管路安裝和檢修，管路中需要設(shè)管道法蘭。通常管路的末端裝有法蘭蓋，便于檢修和清理管路。圖1-10 管件 法蘭 2. 閥門 閥門是化工管路中用來(lái)控制管內(nèi)流體流動(dòng)的裝置，它的用途圖1-11 閥門的用途管件與閥門管件與閥門 （1）閘閥 閘閥是利用閘板與閥座的配合來(lái)控制啟閉的閥門。 圖1-12 閘板閥剖面圖閘閥管件與閥門 （2）截止閥 截止閥又叫球芯閥或球形閥，是化工生產(chǎn)中應(yīng)用比較廣泛的一種閥門。 圖1-13 截止閥與剖面圖截止閥管件與閥門（

6、3）旋塞閥 利用帶孔的錐形栓塞來(lái)控制啟閉的閥門。圖1-14 旋塞閥旋塞閥管件與閥門（4）蝶閥 主要部件：手柄、齒輪、閥桿、閥板等。 圖1-15蝶閥管件與閥門 （5）止回閥 根據(jù)閥盤前后介質(zhì)的壓力差而自動(dòng)啟閉的閥門，如將它裝在管路中，流體只能向一個(gè)方向流動(dòng)，從而阻止介質(zhì)的逆流。圖1-16 止回閥止回閥（單向閥、止逆閥）管件與閥門（6）節(jié)流閥結(jié)構(gòu)與截止閥相似，僅啟閉件形狀不同。截止閥的啟閉件為盤狀，而節(jié)流閥啟閉件為錐狀或拋物線狀。管件與閥門（7）隔膜閥在閥桿下面固定一個(gè)特別橡膠膜片構(gòu)成隔膜，并通過(guò)隔膜來(lái)進(jìn)行啟閉工作。 圖1-17 隔膜閥管件與閥門 （8）球閥 球閥主要由閥體、閥蓋、密封閥座、球體和

7、閥桿等組成。 圖1-18 球閥球閥管件與閥門 （9）閥門的選用原則圖1-19 閥門選用的原則 管路的連接 管路的連接 （1）焊接連接 焊接連接屬于不可拆連接方式。 特點(diǎn)：密封性能好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、連接強(qiáng)度高，可適用于承受各種壓力和溫度的管路上。 常用的焊接方法：電焊、氣焊、釬焊等。管路的連接 （2）法蘭連接 法蘭連接是管路中應(yīng)用最多的可拆連接方式。 特點(diǎn)：法蘭連接強(qiáng)度高、拆卸方便、適應(yīng)范圍廣。 法蘭盤與管子的連接方式：整體式法蘭、活套法蘭和介于兩者之間的平焊法蘭等。 法蘭密封面的形式：星平面、凹凸面、榫槽面、錐面等形式。 密封墊的材質(zhì)：金屬、非金屬及各種組合墊片。管路的連接 （3）螺紋連接 螺紋連

8、接是通過(guò)內(nèi)外管螺紋擰緊而實(shí)現(xiàn)的，螺紋連接的管子兩端都加工有外螺紋，通過(guò)加工有內(nèi)螺紋的連接件、管件或閥門相連接。常用的螺紋連接有三種形式。 1）內(nèi)牙管連接 安裝時(shí)，先將內(nèi)牙管旋合在一段管子端部的外螺紋上，然后把另一段管子端部旋入內(nèi)牙管中，使兩段管子通過(guò)內(nèi)牙管連接在一起。內(nèi)牙管連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但拆裝時(shí)，必須逐件進(jìn)行，頗為為便。 2）長(zhǎng)外牙管連接 長(zhǎng)外牙管連接由長(zhǎng)外牙管、補(bǔ)連接、內(nèi)牙管、鎖緊螺母組成。長(zhǎng)外牙管連接不需轉(zhuǎn)動(dòng)兩端連接管即可裝拆。管路的連接 3）活管接連接 活管接連接由一個(gè)套合節(jié)和兩個(gè)主節(jié)及一個(gè)軟墊圈成。活管接連接時(shí)，可不轉(zhuǎn)動(dòng)兩連接管而將兩者分開(kāi)。 為了保證螺紋連接處的密封性能，在螺紋連接前

9、，常在外螺紋上加上填料。常用填料有加鉛油的油麻絲或石棉繩等，也可用聚四氟乙烯帶纏繞。 螺紋連接的特點(diǎn)：方法簡(jiǎn)單、易于操作，但密封性較差，主要用于介質(zhì)壓力不高、直徑不大的自來(lái)水管和煤氣管道，也常用于一些化工機(jī)器的潤(rùn)滑油管路中。（通常DN不超過(guò)65，PN不超過(guò)10MPa）管路的連接 (4)承插式連接 承插連接時(shí)，在插口和承口拉接頭處應(yīng)留有一定的軸間隙，以便于補(bǔ)償管路受熱后的伸長(zhǎng)。為了增加承插連接的密封性，在承口和插口之間的環(huán)形間隙中，應(yīng)填充油麻繩或石棉水泥等填料，在填料外面的接口處應(yīng)涂一層瀝青防腐層，以增加抗蝕性。承插連接密封可靠性差，且拆卸比較困難，只適于壓力不大，密封性要求不高的場(chǎng)合。常用作鑄

10、鐵水管的連接方式，也可用作陶瓷管、塑料管、玻璃管等非金屬管路的連接。管路的連接 (5)溫差補(bǔ)償裝置圖1-20 管道的溫差補(bǔ)償方式 管路的連接補(bǔ)償器常用結(jié)構(gòu) 回折管式補(bǔ)償器 回折管式補(bǔ)償器是將直管彎成一定幾何開(kāi)頭的曲管，利用剛性較小的曲管所產(chǎn)生的彈性變形來(lái)吸收連接在其兩端直管的伸縮變形。 特點(diǎn)：補(bǔ)償能力大，作用在固定點(diǎn)上的軸向力小，兩端直管不必成一直線，且制造簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。 波形補(bǔ)償器 波形補(bǔ)償器是利用金屬薄殼撓性件的彈性變形來(lái)吸收其兩端連接直管的伸縮變形。 結(jié)構(gòu)形式：波形、鼓形、盤形等. 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，流體阻力小。但補(bǔ)償能力不大，且結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高。管路的連接 (6)管路安裝和布置的一

11、般原則 管路應(yīng)對(duì)車間所有管路全盤規(guī)劃，各安其位。 管路應(yīng)成列平行鋪設(shè)，盡量走直線，少拐彎，少交叉，力求整齊美觀。 房?jī)?nèi)的管路應(yīng)盡量沿墻或柱子鋪設(shè)，以便設(shè)置支架；各管路之間與建筑物間的距離應(yīng)能符合檢修要求；管路通過(guò)人行道時(shí)，最低點(diǎn)離地面應(yīng)在以上。 為了節(jié)約基建費(fèi)用，便于安裝和檢修及操作安全，管路鋪設(shè)應(yīng)盡可能采用明線（除下水道、上水總管和煤氣總管外）。 管路的連接 并列管道上的管件與閥件應(yīng)錯(cuò)開(kāi)安裝，閥門的位置應(yīng)便于操作，溫度計(jì)、壓力表的位置應(yīng)便于觀察，同時(shí)不易撞壞。 輸送有毒或腐蝕性介質(zhì)的管路，不得在人行道上設(shè)置閥件、伸縮器、法蘭等，以免管路發(fā)生泄露時(shí)傷及行人。輸送易燃易爆介質(zhì)時(shí)，一般應(yīng)設(shè)有防火安

12、全裝置和防爆安全裝置。 長(zhǎng)管路要有支撐，以免彎曲存液及受震，并保持一定的坡度。 一般上下水管即廢水管適宜埋地鋪設(shè)，埋地管路的安裝深度，在冬季結(jié)冰地區(qū)，應(yīng)在當(dāng)?shù)乇鶅鼍€以下。管路的連接 平行管路的排列要遵守一定的原則：如垂直排列時(shí)，熱介質(zhì)管路在上，冷介質(zhì)管路在下；高壓管路在上，低壓管路在下；無(wú)腐蝕性介質(zhì)的管在上，有腐蝕性介質(zhì)的管在下。水平排列時(shí)，低壓管路在外，高壓管路靠近墻柱；檢修頻繁的在外，不常檢修的靠近墻柱；重量大的要靠近管件支柱或墻。 輸送要求保持溫度穩(wěn)定的熱流體或冷流體時(shí)，必須將管路保溫或保冷；管路安裝完畢后，應(yīng)按照規(guī)定進(jìn)行強(qiáng)度及氣密性實(shí)驗(yàn)；管路在開(kāi)工前須用壓縮空氣或惰性氣體進(jìn)行吹掃?；?/p>

13、管路中常見(jiàn)故障及排除方法 1.做好管路維護(hù)工作 2.化工管路常見(jiàn)故障及排除方法 （1）連接處泄漏 法蘭密封面泄漏 首先應(yīng)檢查墊片是否失效。對(duì)失效的墊片應(yīng)及時(shí)更換；其次是檢查法蘭密封面是否完好，對(duì)遭受腐蝕破壞或已有溝槽的密封面應(yīng)進(jìn)行修復(fù)或更換法蘭；對(duì)于兩個(gè)法蘭面不對(duì)中或不平行的法蘭，應(yīng)進(jìn)行調(diào)整或重新安裝?；す苈分谐Ｒ?jiàn)故障及排除方法 螺紋接頭處泄漏 局部拆下檢查腐蝕損壞情況,對(duì)已損壞的螺紋接頭，應(yīng)更換一段管子，重新配螺紋接頭。 閥門、管件等連接處填料密封失效而泄漏 對(duì)稱擰緊填料壓蓋螺栓，或更換新填料。 若承插口處有滲漏現(xiàn)象， 大多為環(huán)向密封填料失效，此時(shí)應(yīng)進(jìn)行填料的更換。 化工管路中常見(jiàn)故障及排

14、除方法 管道填塞 管道填塞故障常發(fā)生在介質(zhì)壓力不高且含有固體顆?；螂s質(zhì)較多的管路。采取的排除方法有：手工或機(jī)械清理填塞物；用壓縮空氣或高壓水蒸氣吹除；采用接旁通的辦法解決。 管道彎曲 產(chǎn)生管道彎曲主要是溫差應(yīng)力過(guò)大或管道支撐件不符合要求引起。如因溫差應(yīng)力過(guò)大所導(dǎo)致，則應(yīng)在管路中設(shè)置溫差補(bǔ)償裝置或更換已失效的溫差補(bǔ)償裝置；如支撐不符合要求引起，則應(yīng)撤換不良支撐件或增設(shè)有效支撐件。 化工管路中常見(jiàn)故障及排除方法 3.閥門的使用與維護(hù) （1）閥門的使用與維護(hù) a 新安裝的閥門應(yīng)有產(chǎn)品合格證，外觀無(wú)砂眼、氣孔或裂紋，填料壓蓋應(yīng)壓平整，開(kāi)關(guān)要靈活；使用閥門的壓力、溫度等級(jí)應(yīng)與管道工作壓力相一致，不可將低

15、壓閥門裝在高壓管道上。 b 閥門開(kāi)完應(yīng)回半圈，以防誤開(kāi)為關(guān)；閥門關(guān)閉費(fèi)力時(shí)應(yīng)用特制扳手，盡量避免用管鉗，不可用力過(guò)猛或用工具將閥門關(guān)得過(guò)死?；す苈分谐Ｒ?jiàn)故障及排除方法 c 閥門的填料、大蓋、法蘭、螺紋等連接和密封部位不得有泄漏，若發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)緊固或更換，更換時(shí)不可帶壓操作，特別是高溫、易腐蝕介質(zhì)，以防傷人。 d 室外閥門，特別是明桿閘門閥，閥桿上應(yīng)加保護(hù)套，以防雨雪侵蝕和塵土銹污；對(duì)用于水、蒸汽、重油管道上的閥門，冬天應(yīng)做好防凍保暖工作、防止閥門凍凝、閥體凍裂。 e 對(duì)減壓閥、調(diào)節(jié)閥、疏水閥等自動(dòng)閥門在啟用時(shí)，應(yīng)先將管道沖洗干凈，未裝旁路和沖洗管的疏水閥，應(yīng)將疏水閥拆下，吹凈管道后再裝上使

16、用。 化工管路中常見(jiàn)故障及排除方法 f 對(duì)蒸汽閥在開(kāi)啟前應(yīng)先預(yù)熱并排除凝結(jié)水，然后慢慢開(kāi)啟閥門以免氣、水沖擊，當(dāng)閥全開(kāi)后，應(yīng)將手輪再倒轉(zhuǎn)半圈，使螺紋之間嚴(yán)密；對(duì)長(zhǎng)期停的水閥、氣閥應(yīng)注意排除積水。 g 應(yīng)經(jīng)常保持閥門的清潔，不能依靠閥門支持其他重物，更不能在閥門上站人；閥門的閥體與手輪應(yīng)按工藝設(shè)備的管理要求，做好刷漆防腐，系統(tǒng)管道上的閥門應(yīng)按工藝要求編號(hào)，啟閉閥門時(shí)應(yīng)對(duì)號(hào)持牌，以防誤操作。 化工管路中常見(jiàn)故障及排除方法表1-2 閥門常見(jiàn)故障及及排除方法名稱結(jié)構(gòu)特點(diǎn)用途閘閥主要部件為一閘板，通過(guò)閘板的升降以啟閉管路。這種閥門全開(kāi)時(shí)流體阻力小，全閉時(shí)較嚴(yán)密多用于大直徑管路上作啟閉閥，在小直徑管路中也

17、有用作調(diào)節(jié)閥的。不宜用于含有固體顆?；蛭锪弦子诔练e的流體，以免引起密封面的磨損和影響閘板的閉合。截止閥主要部件為閥盤與閥座，流體自下而上通過(guò)閥座，其構(gòu)造比較復(fù)雜，流體阻力較大，但密閉性與調(diào)節(jié)性能較好不宜用于粘度大且含有易沉淀顆粒的介質(zhì)。止回閥止回閥是一種根據(jù)閥前、后的壓力差自動(dòng)啟閉的閥門，其作用是使介質(zhì)只作一定方向的流動(dòng)，它分為升降式和旋啟式兩種。升降式止回閥密封性較好，但流動(dòng)阻力大，旋啟式止回閥用搖板來(lái)啟閉。安裝時(shí)應(yīng)注意介質(zhì)的流向與安裝方向止回閥一般適用于清潔介質(zhì)，化工管路中常見(jiàn)故障及排除方法名稱結(jié)構(gòu)特點(diǎn)用途球閥閥芯呈球狀，中間為一與管內(nèi)徑相近的連通孔，結(jié)構(gòu)比閘閥和截止閥簡(jiǎn)單，啟閉迅速，操作

18、方便，體積小，重量輕，零部件少，流體阻力也小適用于低溫高壓及粘度大的介質(zhì)，但不宜用于調(diào)節(jié)流量。旋塞閥其主要部分為一可轉(zhuǎn)動(dòng)的圓錐形旋塞，中間有孔，當(dāng)旋塞旋轉(zhuǎn)至90時(shí)，流動(dòng)通道即全部封閉。需要較大的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。溫度變化大時(shí)容易卡死，不能用于高壓。安全閥是為了管道設(shè)備的安全保險(xiǎn)而設(shè)置的截?cái)嘌b置，它能根據(jù)工作壓力而自動(dòng)啟閉，從而將管道設(shè)備的壓力控制在某一數(shù)值以下，從而保證其安全。主要用在蒸汽鍋爐及高壓設(shè)備上。表1-2 閥門常見(jiàn)故障及及排除方法化工管路拆裝實(shí)訓(xùn) 完成一次鹽水制備必須的工作條件化工液體輸送 流體力學(xué)的研究對(duì)象 流體力學(xué)的研究對(duì)象：流體，即氣體和液體。流體力學(xué)的分類圖1-21 流體力學(xué)的類型流

19、體力學(xué)的研究對(duì)象 （1）單元操作 單元操作是化工生產(chǎn)過(guò)程中普遍采用的，遵循共同的物理學(xué)定律，所用設(shè)備相似，具有相同作用的基本操作。 （2）物料衡算 根據(jù)質(zhì)量守恒定律，在任何一個(gè)化工過(guò)程中，向該過(guò)程輸入的物料量等于從該過(guò)程中輸出的物料量與累計(jì)于該過(guò)程的物料量之和， G入=G出+G積 （1-1） 對(duì)于連續(xù)穩(wěn)定操作的系統(tǒng)，系統(tǒng)中無(wú)物料積累，G積=0。 流體力學(xué)的研究對(duì)象 （3）能量衡算 對(duì)于連續(xù)操作的系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)中無(wú)熱量積累時(shí)，設(shè)輸入的熱量為Q入，輸出的熱量為Q出，損失的熱量為Q損，則： Q入=Q出+ Q損 （1-2） （4）平衡關(guān)系 物系平衡關(guān)系表示了各種自發(fā)過(guò)程可能進(jìn)行的極限程度。對(duì)于化工生產(chǎn)過(guò)

20、程，可以從物系平衡關(guān)系來(lái)判斷其能否自發(fā)進(jìn)行以及進(jìn)行到何種程度。平衡關(guān)系也為設(shè)備的尺寸設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。流體力學(xué)的研究對(duì)象（5）過(guò)程速率單位時(shí)間內(nèi)過(guò)程的變化稱為過(guò)程速率。平衡關(guān)系只表明過(guò)程變化的極限，而過(guò)程變化的快慢由過(guò)程速率來(lái)確定。 （6）經(jīng)濟(jì)效益經(jīng)濟(jì)效益=（1-3）（1-4）化工流體的流動(dòng) 1.流體的主要性質(zhì) （1）密度 單位體積流體的質(zhì)量稱為密度， 其中， 流體的密度， 流體的質(zhì)量， 流體的體積，（1-5）化工流體的流動(dòng) 相對(duì)密度 相對(duì)密度是指液體的密度與的純水的密度的比值，用 表示， (1-6) 其中， 液體在 時(shí)的密度， 水在 時(shí)的密度， 化工流體的流動(dòng) 比體積 單位質(zhì)量流體所具有的體

21、積稱為流體的比體積，用符號(hào)表示，習(xí)慣稱為比容。單位為 。（1-7） 化工流體的流動(dòng) 混合液體的密度其中， 混合液體的平均密度 、 液體混合物中，A、B、N各組分的密度， 、 液體混合物中，A、B、N各組分的質(zhì)量分率 （1-8） 化工流體的流動(dòng) 氣體的密度 理想氣體 氣體混合物的密度 混合氣體的平均摩爾質(zhì)量式中：（1-9） （1-10） 化工流體的流動(dòng) （2）壓力 定義：流體垂直作用于單位面積上的力稱為流體的靜壓力（也稱為靜壓強(qiáng)），簡(jiǎn)稱壓力或壓強(qiáng)，用符號(hào)p 表示。 單位：在SI制中，壓力的單位為N/m2，又稱帕斯卡（帕），以pa表示。常用的壓強(qiáng)單位還有：物理大氣壓（atm）、程大氣壓（at）、液

22、體柱高（如mmHg柱、mH2O柱等）等?；ち黧w的流動(dòng) 各單位間的換算關(guān)系 化工流體的流動(dòng) 壓力的表示法 絕對(duì)壓力：是指流體的真實(shí)壓力，它是以絕對(duì)零壓為起點(diǎn)測(cè)得的壓力，簡(jiǎn)稱絕壓。 表壓強(qiáng)：是指用測(cè)壓儀表以當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)為基準(zhǔn)測(cè)得的壓強(qiáng)。 絕對(duì)壓強(qiáng)=大氣壓強(qiáng)+表壓強(qiáng)真空度：當(dāng)被測(cè)流體的絕對(duì)壓強(qiáng)小于大氣壓強(qiáng)時(shí)，用真空表以當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)卮髿鈮簽榛鶞?zhǔn)測(cè)的得壓強(qiáng)。 絕對(duì)壓強(qiáng)=大氣壓強(qiáng)-真空度 化工流體的流動(dòng)圖1-22 絕對(duì)壓力、表壓強(qiáng)和真空度之間的關(guān)系化工流體的流動(dòng) （3）粘度 流體流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的特性稱為粘性。 牛頓粘性定律 如圖流體在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)的速度分布則：式中： 剪應(yīng)力，Pa； 速度梯度， 比例系

23、數(shù)，稱為動(dòng)力粘度，簡(jiǎn)稱粘度。 0 xydydu圖1-23 流體在管內(nèi)速度分布示意圖（1-11） 化工流體的流動(dòng) 粘度的物理意義： 當(dāng)速度梯度為1單位時(shí)，單位面積上流體的內(nèi)摩擦力的大小就是的數(shù)值。 粘度的單位： 國(guó)際單位制：Ns/m2或 Pas表示。 物理單位制dyns/cm2 ，專用名稱為泊，“P”。 1P=100cP 1Pas=10P=1000 cP=1000mPas或者1cP=1mPas 化工流體的流動(dòng) 溫度和壓力對(duì)粘度的影響： 液體的粘度，隨溫度的升高而降低，壓力對(duì)其影響可忽略不計(jì)。 氣體的粘度，隨溫度的升高而增大，一般情況下也可忽略壓力的影響，但在極高或極低的壓力條件下需考慮其影響。

24、化工流體的流動(dòng) 2.流體靜止時(shí)的基本規(guī)律 （1）靜力學(xué)基本方程式 如圖：容器內(nèi)盛有靜止的液體，從中任取一段垂直液柱，此液柱底面積為A，密度為，設(shè)作用于液柱上底面的靜壓力為 ，方向向下；作用于下底面的流體靜壓力 ，方向向上，則： 作用于液柱上面的力 作用于液柱下面的力 液柱自身重力 圖1-24 靜止液體內(nèi)部力的平衡情況 化工流體的流動(dòng) 液柱處于平衡狀態(tài) 或 (1-16) 若將液柱上表面取在液面上，液面上方壓力為p0，液柱高度為h，則： (1-17)式(1-16)和(1-17)為流體靜力學(xué)基本方程式 化工流體的流動(dòng) 討論： 在靜止的液體中，液體內(nèi)部任一點(diǎn)的壓力與液體的密度和其深度有關(guān)，液體的密度越

25、大，深度越大，則該點(diǎn)的壓力越大。 當(dāng)液面上方壓力有變化時(shí)，必將引起液體內(nèi)部各點(diǎn)發(fā)生同樣大小的變化。 在靜止的同一種連續(xù)液體內(nèi)部，處于同一水平面上各點(diǎn)的壓力，因深度相同，其壓力也相同，此水平面稱為等壓面。 化工流體的流動(dòng) （2）靜力學(xué)基本方程式的應(yīng)用 壓強(qiáng)差和壓強(qiáng)的測(cè)定 普通U形管壓差計(jì) U形管壓差計(jì)是在一根U形管內(nèi)裝指示劑，要求指示液必須與被測(cè)液體不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)且不互溶，指示液的密度 必須大于流體的密度。 測(cè)量原理： 如圖：由靜力學(xué)基本方程式得： （1-18）圖1-25 U形管壓差計(jì)化工流體的流動(dòng) 測(cè)量氣體時(shí)，由于氣體的密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于指示劑的密度 ，則： 若U形管一端與設(shè)備或管道某一截面連接，另

26、一端與大氣相通，這時(shí)讀數(shù)R所反映的是管道某一截面處流體的表壓強(qiáng)或真空度。 傾斜壓差計(jì)：當(dāng)被測(cè)量的流體壓力或壓差不大時(shí)，讀數(shù)R必然很小，為了提高讀數(shù)的精度，可以將液柱壓差計(jì)傾斜放置，如圖1-25，此時(shí)R與R的關(guān)系為 (1-19) 化工流體的流動(dòng) (1-20) 圖1-26 傾斜壓差計(jì)化工流體的流動(dòng) 若斜管壓差計(jì)所示的讀數(shù)仍然很小，則可采用微差壓差計(jì)，如圖式中 分別表示重、輕兩種指示液的密度，kg/m3。圖1-27 微差壓差計(jì)(1-21) 化工流體的流動(dòng) （2）液位的測(cè)量 為維持正常生產(chǎn)、保證安全，化工廠經(jīng)常要了解容器內(nèi)液體的貯存量，或要控制設(shè)備里的液面，故要進(jìn)行液位的測(cè)量。如圖1-26為用液柱壓差

27、計(jì)測(cè)量液面的示意圖。 圖1-28 液面壓力計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖 由圖可知化工流體的流動(dòng) （3）液封高度的確定 為控制設(shè)備內(nèi)氣體的壓力P不超過(guò)規(guī)定的數(shù)值，化工生產(chǎn)中常遇到設(shè)備的液封問(wèn)題（見(jiàn)圖1-25）。 圖1-29 安全液封裝置 （1-22）化工流體的流動(dòng) 實(shí)例計(jì)算1-1 如圖1-27所示，為了控制乙炔發(fā)生爐內(nèi)壓強(qiáng)不超過(guò)10.67kpa(表壓),在爐外裝有安全液封裝置,其作用是當(dāng)爐內(nèi)壓強(qiáng)超過(guò)規(guī)定值時(shí),氣體就從水封管排出。試求水封槽的水面高出水封管口的高度。（水的密度等于1000kg/m3） 解：以爐內(nèi)允許最大表壓力10.67Kpa為極限值。氣體剛好充滿液封管。并取液封管管口為等壓面，則 而 故 化工流體

28、的流動(dòng) 3.流體流動(dòng)時(shí)的基本規(guī)律 （1）流量與流速 流量 體積流量Q 單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)管路任意截面積的流體體積，單位為m3/s或m3/h 。 質(zhì)量流量G 單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)管路任意截面積的流體質(zhì)量，單位為kg/s或kg/h。 兩者的關(guān)系 （1-22）化工流體的流動(dòng) 流速 平均流速：流體在管道整個(gè)截面上個(gè)點(diǎn)流速的平均值，用u表示，單位為m/s。 質(zhì)量流速：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流體流過(guò)管道單位界面的質(zhì)量，用G表示，單位為kg/（m2s）。 式中，A為垂直于流動(dòng)方向的管道截面積，m2 。（1-24）（1-23）化工流體的流動(dòng) 管道直徑的估算 一般化工管路為圓形，則所以 流量一般為生產(chǎn)任務(wù)所決定，合理的流速應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟(jì)

29、權(quán)衡決定。最適宜的流速是使材料費(fèi)與操作費(fèi)之和最小。（1-25）化工流體的流動(dòng) （2）穩(wěn)定流動(dòng)與非穩(wěn)定流動(dòng) 穩(wěn)定流動(dòng) 流體在管道中流動(dòng)時(shí)，各截面上流體的流速，壓強(qiáng)，密度等有關(guān)物理量?jī)H隨位置而改變，不隨時(shí)間而改變的流動(dòng)稱為穩(wěn)定流動(dòng)。 圖1-30 穩(wěn)定流動(dòng)化工流體的流動(dòng) 非穩(wěn)定流動(dòng) 各截面上流體的流速，壓強(qiáng)，密度等有關(guān)物理量不僅隨位置而改變，而且隨時(shí)間而變的流動(dòng)就稱為非穩(wěn)定流動(dòng)。 圖1-31 非穩(wěn)定流動(dòng)化工流體的流動(dòng)（3）流體連續(xù)穩(wěn)態(tài)流動(dòng)時(shí)的物料衡算 連續(xù)性方程圖1-32 連續(xù)性方程分析（1-26）化工流體的流動(dòng) 對(duì)于不可壓縮流體，= 常數(shù)，則 對(duì)于截面為圓形的管道（1-27）化工流體的流動(dòng) （4）

30、流體連續(xù)穩(wěn)態(tài)流動(dòng)時(shí)的能量衡算 流體流動(dòng)時(shí)具有的機(jī)械能 位能 mkg流體的位能=mgZ J 單位質(zhì)量流體的位能=gZ J/kg 動(dòng)能 mkg流體的動(dòng)能= J 單位質(zhì)量流體的動(dòng)能= J/kg 化工流體的流動(dòng) 靜壓能 mkg流體的靜壓能= J 單位質(zhì)量流體的動(dòng)能= J/kg 系統(tǒng)與外界交換的能量 外加能量 單位質(zhì)量流體所獲得的能量為We J/kg 損失能量 單位質(zhì)量流體為克服阻力而損失的機(jī)械能為 J/kg化工流體的流動(dòng) 實(shí)際流體的柏努利方程 如圖1-33以地面為基準(zhǔn)水平面，以1kg流體為衡算基準(zhǔn)，列11與22截面之間的柏努利方程圖1-33 化工流體流動(dòng)系統(tǒng)示意圖化工流體的流動(dòng)輸入11截面的總能量 J

31、/kg 輸出22截面的總能量 J /kg 根據(jù)能量所以 若以單位重量流體為衡算基準(zhǔn)，則 分別稱為位壓頭、動(dòng)壓頭和損失壓頭 。（1-28）（1-29）化工流體的流動(dòng) 討論： a、理想流體， 若 ，則 上式說(shuō)明理想流體在流動(dòng)系統(tǒng)的各截面上所具有的總機(jī)械能相等，但三者之間可以相互轉(zhuǎn)化。 b、若無(wú)外加功，且流體靜止， 則 靜力學(xué)方程式的另一種表達(dá)形式。 （1-30）（1-31）化工流體的流動(dòng) c、We是選擇流體輸送機(jī)械的重要依據(jù)。單位時(shí)間內(nèi)輸送機(jī)械所作的有效功稱為有效功率Ne。 若泵的效率為 ，則泵的軸功率為（1-32）（1-33）化工流體的流動(dòng) 柏努利方程式的應(yīng)用 圖1-34 柏努利方程式的五個(gè)應(yīng)用

32、注意事項(xiàng) 化工流體的流動(dòng) 確定高位槽的高度 實(shí)例計(jì)算1-2 如圖1-35示，要求出水管內(nèi)的流速為2.5m/s，管路損失壓頭為5.68m，試求高位槽穩(wěn)定水面距出水管口的垂直距離為多少米？ 解：取高位槽水面為1-1截面，出水管口為2-2截面，以過(guò)2-2截面的管中心線為基準(zhǔn)水平面，列出兩截面間的柏努利方程 圖1-35 例題1-2附圖化工流體的流動(dòng) 已知 ， ， ， m/s, , ，則所以 化工流體的流動(dòng) 確定流體的流速和流量 確定送料的壓縮氣體的壓強(qiáng) 實(shí)例計(jì)算1-3某車間用壓縮空氣來(lái)壓送98%濃硫酸，每批壓送量為0.3 m3，要求10min內(nèi)壓送完畢。硫酸的溫度為293k。管子為383mm鋼管，管子

33、出口距硫酸貯罐液面的垂直距離為15m，設(shè)損失能量為7.66J/kg。試求開(kāi)始?jí)核蜁r(shí)壓縮空氣的表壓強(qiáng) 如圖1-36。 圖1-36 空氣來(lái)壓送98%濃硫酸流程示意圖2211化工流體的流動(dòng) 解：取硫酸儲(chǔ)罐液面為1-1截面，管道出口處為2-2截面，并以1-1為基準(zhǔn)水平面，列兩截面間的柏努利方程： 已知 ， ， ，查附錄得硫酸密度為=1831J/m3 化工流體的流動(dòng)則 J/kg化工流體的流動(dòng) 確定流體輸送機(jī)械的功率 實(shí)例計(jì)算1-4如圖1-37所示，用泵將水從水池輸送到高處的密閉容器，輸水量為15m3/h。輸水管的內(nèi)徑為53mm，其出口位于水池液面以上20m，伸入壓強(qiáng)為500kPa（表壓）的容器中。水在管

34、路內(nèi)機(jī)械能損耗為40J/kg。試計(jì)算輸送所需的有效功率。設(shè)泵的效率為0.6，求泵的軸功率。 解：以水池液面為1-1截面，密閉容器中管出口處為2-2截面，以1-1截面為基準(zhǔn)水平面，列兩截面間的柏努利方程 圖1-37 例1-4題附圖化工流體的流動(dòng)已知 Z1=0, Z2=20m, p1=0(表)，p2=500KPa(表), u1=0，u2=4V/d2=(415)/(36003.140.0532)=1.89m/shf=40J/kg 化工流體的流動(dòng) （5）流體阻力的計(jì)算 流動(dòng)形態(tài)與雷諾準(zhǔn)數(shù) 層流（或滯流）：流體質(zhì)點(diǎn)僅沿著與管軸平行的方向作直線運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)無(wú)徑向脈動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)之間互不混合。 湍流（或紊流）：流體

35、質(zhì)點(diǎn)除了沿管軸方向向前流動(dòng)外，還有徑向脈動(dòng)，各質(zhì)點(diǎn)的速度在大小和方向上都隨時(shí)變化，質(zhì)點(diǎn)互相碰撞和混合。圖1-38 雷諾實(shí)驗(yàn)裝置化工流體的流動(dòng) 雷諾準(zhǔn)數(shù) 雷諾準(zhǔn)數(shù)的大小表明流體質(zhì)點(diǎn)混亂的劇烈程度，是一個(gè)無(wú)因次數(shù)群 流型判斷 Re2000時(shí)，流動(dòng)為層流，此區(qū)稱為層流區(qū)； Re4000時(shí)，流動(dòng)為湍流，此區(qū)稱為湍流區(qū)； 2000 Re 4000 時(shí)，流動(dòng)可能是層流，也可能是湍流，該區(qū)稱為不穩(wěn)定的過(guò)渡區(qū)。（1-34）化工流體的流動(dòng)物理意義 Re反映了流體流動(dòng)中慣性力與粘性力的對(duì)比關(guān)系，標(biāo)志著流體流動(dòng)的湍動(dòng)程度。圖1-39 流體流動(dòng)化工流體的流動(dòng) 管路阻力計(jì) 阻力的分類： 直管阻力：流體流經(jīng)一定管徑的直管

36、時(shí)，由于流體的內(nèi)摩擦而產(chǎn)生的阻力。 局部阻力：流體流經(jīng)管路中的管件、閥門及截面的突然擴(kuò)大或縮小等局部障礙所引起的阻力。 直管阻力的計(jì)算 由實(shí)驗(yàn)可知，直管阻力與管長(zhǎng)、動(dòng)能成正比，與管徑成反比，直管阻力可用下式計(jì)算：其中，摩擦系數(shù)，無(wú)單位。（1-35）化工流體的流動(dòng) a、層流時(shí)的摩擦系數(shù) 流體在作層流流動(dòng)時(shí)，摩擦系數(shù)只與雷諾數(shù)有關(guān)，而與管路內(nèi)壁的粗糙程度無(wú)關(guān)。 b、湍流時(shí)的摩擦系數(shù) 流體在作湍流流動(dòng)時(shí)，摩擦系數(shù)雷諾數(shù)和管壁的粗糙程度有關(guān)。 管壁粗糙度（1-36）絕對(duì)粗糙度相對(duì)粗糙度/d化工流體的流動(dòng) 經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)，將 與 及/d的函數(shù)關(guān)系繪在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中，如圖1-40。圖1-40 摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)

37、、相對(duì)粗糙度的函數(shù)圖化工流體的流動(dòng) c、非圓形管 當(dāng)流體在非圓形管內(nèi)湍流流動(dòng)時(shí)，計(jì)算圓管流體阻力公式中的管徑 以非圓形管的當(dāng)量直徑 代替。 當(dāng)量直徑 A 管道截面積 浸潤(rùn)周邊長(zhǎng)度 對(duì)于邊長(zhǎng)為 和 的矩形管，有 （1-37）（1-38）化工流體的流動(dòng) 環(huán)形管圖1-41 環(huán)形管 （1-39）化工流體的流動(dòng) 局部阻力 a 當(dāng)量長(zhǎng)度法 流體流經(jīng)管件、閥門等局部障礙所引起的局部阻力，折合成相當(dāng)于流體流過(guò)長(zhǎng)度為 的同直徑的直管時(shí)所產(chǎn)生的阻力，稱為該局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度。（1-40）化工流體的流動(dòng) b、阻力系數(shù)法 克服局部阻力所引起的能量損失，也可以表示成動(dòng)能的倍數(shù)，即:（1-41）圖1-42 阻力分析圖化工

38、流體的流動(dòng) 總阻力的計(jì)算 對(duì)于流體流經(jīng)直徑不變的管路時(shí)，如果采用當(dāng)量長(zhǎng)度法計(jì)算，管路的總阻力為 如果局部阻力都用阻力系數(shù)法計(jì)算，則（1-42）（1-43） 總阻力的計(jì)算- 的確定方法圖1-43 管件與閥門的當(dāng)量長(zhǎng)度共線圖總阻力的計(jì)算- 的確定方法表1-3 各種管件、閥門、流量計(jì)的當(dāng)量長(zhǎng)度總阻力的計(jì)算- 的確定方法表1-4 各種管件和閥門的阻力系數(shù)總阻力的計(jì)算 實(shí)例計(jì)算1-5 如圖1-44 密度為的水溶液由儲(chǔ)槽送到高位槽，儲(chǔ)槽與高位槽的液面差為，管路為的直鋼管和一個(gè)全開(kāi)的閘閥、2個(gè)90標(biāo)準(zhǔn)彎頭所組成。溶液在管內(nèi)的流速為1m/s，粘度為1mPas， 試求管路的總阻力。 解：取儲(chǔ)槽液面為1-1截面，

39、高位槽的液面2-2為截面，并以1-1截面為基準(zhǔn)水平面，列柏努利方程 圖1-44 例1-5附圖21122112總阻力的計(jì)算 已知 查圖1-38得 由儲(chǔ)槽流入管口 2個(gè)90標(biāo)準(zhǔn)彎頭 1個(gè)閘閥(全開(kāi)） 總阻力的計(jì)算 管口流入儲(chǔ)槽 能量損失為 總阻力的計(jì)算化工流體的流動(dòng) 流體流動(dòng)阻力測(cè)定仿真實(shí)訓(xùn)圖1-45 流體阻力系數(shù)測(cè)定化工流體的流動(dòng)化工流體的流動(dòng)（1）通過(guò)仿真實(shí)訓(xùn)的操作，測(cè)定光滑管、粗糙管和孔板的阻力大小變化，使學(xué)生在模擬的環(huán)境下，理解管道和管件的阻力大小變化的規(guī)律。 （2）掌握阻力系數(shù)的測(cè)定方法和操作過(guò)程，能達(dá)到獨(dú)立操作，采集數(shù)據(jù)并能進(jìn)行分析 ，寫出實(shí)訓(xùn)報(bào)告。化工流體的流動(dòng) 流體流動(dòng)阻力測(cè)定實(shí)訓(xùn)

40、裝置圖1-46 計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集型化工流體的流動(dòng)（1）能全面了解流體在流動(dòng)過(guò)程中所涉及的流體阻力實(shí)驗(yàn)方法、流量計(jì)、倒U型壓差計(jì)及電容式差壓變送器的操作使用方法。（2）管阻力（光滑管、粗糙管）、局部阻力測(cè)定實(shí)驗(yàn)，湍流區(qū)與雷諾數(shù)Re的關(guān)系?；ち黧w的流動(dòng) （6）流量測(cè)定液體輸送工作過(guò)程液體輸送工作過(guò)程圖1-47 流量計(jì)的認(rèn)識(shí)和校核化工流體的流動(dòng)（7）簡(jiǎn)單管路的計(jì)算 簡(jiǎn)單管路：管徑相等或由不同管徑的管段串聯(lián)組成的管路； 簡(jiǎn)單管路的特點(diǎn)：是在穩(wěn)定流動(dòng)的情況下，通過(guò)各段的質(zhì)量流量不變，整個(gè)管路的阻力損失為各段損失之和。 復(fù)雜管路：指并聯(lián)管路，分支與匯合管路等。簡(jiǎn)單管路計(jì)算的思路 已知管徑，管長(zhǎng)，管件和閥門

41、的設(shè)置及流體輸送量，求流體通過(guò)此管路系統(tǒng)的能量損失，以便于進(jìn)一步確定設(shè)備內(nèi)壓力、設(shè)備間的相對(duì)位置或輸送設(shè)備所加入的外功。 a 由流量和管徑求出流速 b 算出 和 ，查出 ，由已知的 ，求出 將 代入柏努利方程，求得We。簡(jiǎn)單管路計(jì)算的思路 已知管材，管徑，管長(zhǎng)，及局部阻力系數(shù)，供液體的地點(diǎn)，需求液體的位置和壓力及供液地點(diǎn)處的壓力情況，求流體的流速或流量。 已知管長(zhǎng)、管件和閥門的設(shè)置、允許的能量損失及流量，求管徑。液體輸送工作過(guò)程 一、流體輸送機(jī)械 分類：按工作原理可以分為離心式、往復(fù)式、旋轉(zhuǎn)式和流體作用式。 通常輸送液體的機(jī)械稱為泵，輸送氣體的機(jī)械稱為風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)等。 （一）離心泵 1、結(jié)構(gòu)和

42、工作原理 （1）結(jié)構(gòu)及主要部件 結(jié)構(gòu)：見(jiàn)圖1-48，圖1-49液體輸送工作過(guò)程圖1-48 離心泵工作原理示意圖液體輸送工作過(guò)程液體輸送工作過(guò)程圖1-49 單級(jí)單吸離心泵液體輸送工作過(guò)程 主要部件： 葉輪 作用：將電機(jī)的機(jī)械能直接傳送給液體，增加液體的靜壓能及動(dòng)能。 分類： 圖1-50 葉輪的類型液體輸送工作過(guò)程圖1-51 離心泵葉輪 按吸液方式：?jiǎn)挝胶碗p吸式。 液體輸送工作過(guò)程 泵殼 作用：泵殼是匯集由葉輪拋出的液體并使其發(fā)生機(jī)械能轉(zhuǎn)換的部件。 圖1-52 泵殼液體輸送工作過(guò)程 軸封裝置 作用：防止泵內(nèi)高壓液體的泄漏及空氣從外面漏入泵內(nèi)負(fù)壓空間。 圖1-53 軸封的類型液體輸送工作過(guò)程圖1-

43、54 軸封裝置液體輸送工作過(guò)程 軸封的分類圖1-55 軸封的類型液體輸送工作過(guò)程 （2）工作原理 離心泵啟動(dòng)前，先將離心泵灌滿，啟動(dòng)離心泵后，泵軸帶動(dòng)葉輪一起作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在慣性離心力的作用下，液體自葉輪中心向外周作徑向運(yùn)動(dòng)。液體在流經(jīng)葉輪的運(yùn)動(dòng)過(guò)程獲得了能量，靜壓能增高，流速增大。當(dāng)液體離開(kāi)葉輪進(jìn)入泵殼后，由于殼內(nèi)流道逐漸擴(kuò)大而減速，部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓能，最后沿切向流入排出管路。當(dāng)液體自葉輪中心甩向外周的同時(shí)，葉輪中心形成低壓區(qū)，在貯槽液面與葉輪中心總勢(shì)能差的作用下，致使液體被吸進(jìn)葉輪中心。依靠葉輪的不斷運(yùn)轉(zhuǎn)，液體便連續(xù)地被吸入和排出。 液體輸送工作過(guò)程圖1-56 離心泵工作原理液體輸送工

44、作過(guò)程液體輸送工作過(guò)程 2離心泵的性能參數(shù)和特性曲線 （1） 離心泵的性能參數(shù) 流量Q 泵在單位時(shí)間內(nèi)向管路系統(tǒng)輸送的流體量，m3/h或m3/s。 揚(yáng)程H 泵向單位重量流體提供的有效能量，米液柱。 圖1-57 離心泵揚(yáng)程的測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置圖 （1-44）液體輸送工作過(guò)程 升揚(yáng)高度：用泵將液體從低處送到高處的高度。 軸功率N 泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)從電動(dòng)機(jī)所獲得的功率。 效率 泵的有效功率與軸功率之比。 一般離心泵的效率為0.60.85,大型泵可達(dá)0.9。 （1-46）（1-45）液體輸送工作過(guò)程 （2）離心泵的特性曲線 Q-H曲線 QH。 N-Q曲線 QN,Q=0時(shí)N最小，故離心泵啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)關(guān)閉泵的出口閥門，使

45、流量為零，使電機(jī)的啟動(dòng)功率最小，避免因啟動(dòng)功率國(guó)大而燒壞電機(jī)。 圖1-58 S100-80-125型離心水泵的特性曲線 液體輸送工作過(guò)程離心泵特性曲線測(cè)定實(shí)訓(xùn)裝置（計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集型）圖1-59 離心泵特性曲線測(cè)定液體輸送工作過(guò)程 曲線 開(kāi)始時(shí)Q，達(dá)到某一最高值后又隨Q的增加而減小。 離心泵的設(shè)計(jì)點(diǎn)：一定轉(zhuǎn)速下的效率最高點(diǎn)。 (3)影響離心泵性能的因素 密度的影響 被輸送的液體的密度，對(duì)離心泵的揚(yáng)程、流量和效率均無(wú)影響，但泵的軸功率隨密度的增大而增大。故當(dāng)泵所輸送液體的密度與常溫清水的密度不同時(shí)，軸功率應(yīng)重新核算。液體輸送工作過(guò)程 粘度的影響 Q,H,N。泵的特性曲線發(fā)生改變。 轉(zhuǎn)速的影響 比例

46、定律 葉輪直徑的影響 切割定律 （1-48）（1-47）液體輸送工作過(guò)程 3、離心泵的氣蝕現(xiàn)象與安裝高度 (1)氣蝕現(xiàn)象 當(dāng)泵的安裝位置達(dá)到一定的高度，使泵吸入口的壓力等于或低于輸送液體的飽和蒸汽壓時(shí)，液體就會(huì)發(fā)生汽化現(xiàn)象。氣泡隨液體從低壓區(qū)進(jìn)入高壓區(qū)的過(guò)程中，因壓力升高氣泡迅速凝結(jié)，氣泡的消失形成真空，周圍液體以極高的速度向氣泡中心沖去，產(chǎn)生非常大的沖擊壓力，對(duì)葉輪和殼體造成撞擊和振動(dòng)，同時(shí)液體中的微溶氧對(duì)金屬有一定的化學(xué)腐蝕，日久致使葉輪變成海綿狀或大塊脫落，泵不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至吸不上液體。這種現(xiàn)象稱為泵的汽蝕現(xiàn)象。 液體輸送工作過(guò)程液體輸送工作過(guò)程 表現(xiàn)：噪聲大、泵體振動(dòng)，流量、壓頭、效

47、率都明顯下降。嚴(yán)重時(shí)，泵不能正常工作。 防止措施：把離心泵安裝在恰當(dāng)?shù)母叨任恢蒙希_保泵內(nèi)壓強(qiáng)最低點(diǎn)處的靜壓超過(guò)工作溫度下被輸送液體的飽和蒸汽壓。圖1-60 汽蝕現(xiàn)象液體輸送工作過(guò)程 （2）吸上高度（安裝高度）：離心泵的吸入口與吸入儲(chǔ)槽液面之間的距離。若泵在液面之上，吸上高度為“+”，在液面之下，吸上高度為 “-”。 允許氣蝕余量 為防止汽蝕現(xiàn)象的發(fā)生，規(guī)定離心泵入口處液體的靜壓頭p1/(g)與動(dòng)壓頭u12/(2g)之和與操作溫度下液體的飽和蒸汽壓頭ps/（g）的最小差值，為離心泵的允許氣蝕余量 ，即：（1-49）液體輸送工作過(guò)程 允許吸上真空高度 允許吸上真空高度（m液柱）； 大氣壓強(qiáng)（Pa

48、）； 泵入口處允許的最低絕對(duì)壓強(qiáng)（Pa）。 由實(shí)驗(yàn)測(cè)定，實(shí)驗(yàn)條件：10mH2O,20的清水。若輸送條件發(fā)生變化，需要校正。 輸送與實(shí)驗(yàn)條件不同的清水 （1-50）（1-51）液體輸送工作過(guò)程 若輸送與實(shí)驗(yàn)條件不同的其它液體 離心泵的允許安裝高度 如圖，在吸入貯槽和吸入口之間列柏努利方程得;將式（1-49）代入上式得：圖1-61 離心泵允許安裝高度示意圖（1-52）（1-53）（1-54）液體輸送工作過(guò)程 若貯槽是敞口的，將式（1-50）代入（1-53）得： 式（1-54）及式（1-55）即為離心泵最大安裝高度的計(jì)算公式。 注意： 為安全起見(jiàn)，實(shí)際安裝高度應(yīng)比允許安裝高度低05-1m。 （1-5

49、5）液體輸送工作過(guò)程 4、離心泵流量的調(diào)節(jié) （1） 管路特性曲線 管路特性曲線表示流體通過(guò)某一特定管路所需的壓頭與流量的關(guān)系。 管路特性方程 如圖，列1-1與2-2截面的柏努利方程得:圖1-62 液體輸送系統(tǒng)示意圖 （1-56）液體輸送工作過(guò)程其中： 對(duì)于特定的管路，為固 定值，與管路中的流體流量無(wú)關(guān)，若管徑不變，則 令則（1-57）管路特性方程液體輸送工作過(guò)程 管路特性曲線圖1-63 管路特性曲線液體輸送工作過(guò)程 (2)離心泵的工作點(diǎn) 離心泵在工作時(shí)，其工作狀態(tài)應(yīng)為描繪在同一坐標(biāo)紙上的泵特性曲線與管路特性曲線的交點(diǎn)，該點(diǎn)稱為泵的工作點(diǎn)。 p圖1-64 離心泵的工作點(diǎn) (3）流量的調(diào)節(jié)方法 改

50、變管路特性 改變離心泵出口管路上閥門的開(kāi)度。 思考： 閥門開(kāi)大或關(guān)小時(shí)管路特性曲線怎樣變化？ 特點(diǎn)： 快速方便，可以連續(xù)調(diào)節(jié)，應(yīng)用廣泛。但關(guān)小閥門時(shí)，流動(dòng)阻力增加，要多消耗一部分能量。液體輸送工作過(guò)程圖1-65 改變閥門開(kāi)度時(shí)流量變化示意圖 改變泵的特性 改變?nèi)~輪的轉(zhuǎn)速 思考：葉輪轉(zhuǎn)速增加或減小時(shí)泵的特性曲線怎樣變化？ 特點(diǎn)： 流量隨轉(zhuǎn)速下降而減小，動(dòng)力消耗也相應(yīng)降低，從動(dòng)力消耗來(lái)說(shuō)是合理的。但需要變速裝置或價(jià)格昂貴的變速原動(dòng)機(jī)，且難以做到流量的連續(xù)調(diào)節(jié)。液體輸送工作過(guò)程 圖1-66 改變?nèi)~輪轉(zhuǎn)速時(shí)流量變化示意圖 改變?nèi)~輪的直徑 特點(diǎn)： 當(dāng)流量定期變動(dòng)時(shí)是可行的、經(jīng)濟(jì)的。但可調(diào)節(jié)的范圍小，且直

51、徑減小不當(dāng)會(huì)降低泵的效率。液體輸送工作過(guò)程 圖1-67 改變?nèi)~輪直徑時(shí)流量變化示意圖液體輸送工作過(guò)程 5、離心泵的選擇 （1） 離心泵的類型圖1-68 離心泵的類型液體輸送工作過(guò)程 清水泵 IS型單級(jí)單吸式 IS100-80-125其中 IS國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單級(jí)單吸清水離心泵 100吸入管內(nèi)徑，mm; 80排出管內(nèi)徑，mm; 125葉輪直徑，mm。 S（Sh）型單級(jí)雙吸式 100S90A其中100吸入管內(nèi)徑，mm; 90設(shè)計(jì)點(diǎn)揚(yáng)程，m; A葉輪直徑經(jīng)過(guò)第一次切割。 液體輸送工作過(guò)程 D型多級(jí)泵 D160-1208其中 D節(jié)段式多級(jí)離心泵; 160泵設(shè)計(jì)點(diǎn)流量, m3/h; 120泵設(shè)計(jì)點(diǎn)單級(jí)揚(yáng)程,m;

52、 8泵的級(jí)數(shù) 。 F型耐腐蝕泵 150F-35其中 150吸入管內(nèi)徑，mm; F單級(jí)單吸懸臂式耐腐蝕泵; 35泵設(shè)計(jì)點(diǎn)單級(jí)揚(yáng)程,m。 液體輸送工作過(guò)程 油泵 80Y1002其中 80吸入管內(nèi)徑，mm; Y單吸式油泵; 100泵設(shè)計(jì)點(diǎn)單級(jí)揚(yáng)程,m; 2泵的級(jí)數(shù)。 雜質(zhì)泵 污水泵、渣漿泵、泥漿泵等。 屏蔽泵 輸送易燃易爆、劇毒或貴重等嚴(yán)禁泄露的流體。 液體輸送工作過(guò)程 （2）離心泵的選用原則 根據(jù)輸送介質(zhì)和操作條件，確定泵的類型。 選擇泵的型號(hào) 根據(jù)工作條件和輸送系統(tǒng)管路的情況，計(jì)算流量和揚(yáng)程，從泵樣本或產(chǎn)品目錄中選出合適的型號(hào)。 校核泵的軸功率 當(dāng)輸送的液體密度大于清水時(shí)，需要對(duì)泵的軸功率進(jìn)行校

53、核。液體輸送工作過(guò)程離心泵的啟動(dòng)圖1-69 離心泵的啟動(dòng)液體輸送工作過(guò)程（1）能全面了解流體流動(dòng)過(guò)程中涉及的流量計(jì)、離心泵性能及管路性能概念和實(shí)驗(yàn)方法。 （2）學(xué)生能充分了解離心泵的結(jié)構(gòu)與特性、學(xué)會(huì)離心泵操作，測(cè)定恒定轉(zhuǎn)速條件下泵有效揚(yáng)程（H）、軸功率（N）、及電動(dòng)調(diào)解閥自動(dòng)調(diào)節(jié)。 （3）能使學(xué)生提高對(duì)離心泵的認(rèn)識(shí)和完成開(kāi)停泵的操作。 （4）能分析離心泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不上料的原因，并提出解決的辦法。液體輸送工作過(guò)程 離心泵仿真操作圖1-70 離心泵現(xiàn)場(chǎng)圖 液體輸送工作過(guò)程圖1-71 離心泵DCS圖 液體輸送工作過(guò)程（1）理解離心泵的工作原理，工藝流程。 （2）掌握該系統(tǒng)的工藝參數(shù)調(diào)節(jié)方法及控制。 （

54、3）能熟練操作冷態(tài)開(kāi)車及正常停車，會(huì)對(duì)正常工況進(jìn)行維護(hù)，對(duì)操作過(guò)程中出現(xiàn)的典型事故會(huì)正確分析并排除。（二）液體輸送機(jī)械能力拓展往復(fù)泵 1、往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)和工作原理 （1）結(jié)構(gòu) 往復(fù)泵是典型的容積式泵，靠泵內(nèi)工作容積的變化產(chǎn)生吸排液，主要由泵缸、活塞、吸入閥和排出閥所構(gòu)成。 圖1-72 往復(fù)泵裝置簡(jiǎn)圖（2）工作原理往復(fù)泵是借助往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞將機(jī)械能以靜壓能的形式直接傳給液體。 當(dāng)活塞向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，泵缸內(nèi)工作容積增大而形成低壓，排出閥受壓而自動(dòng)關(guān)閉，吸入閥開(kāi)啟，液體進(jìn)入泵缸內(nèi)，當(dāng)活塞移至右端點(diǎn)，吸液過(guò)程結(jié)束；當(dāng)活塞向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，工作容積減小，活塞的擠壓使液體壓力升高，吸入閥受壓關(guān)閉，液體不斷沖開(kāi)排出閥向

55、外排液?；钊粩嗟赝鶑?fù)運(yùn)動(dòng)，液體交替地吸入和排出。液體輸送機(jī)械往復(fù)泵 液體輸送機(jī)械往復(fù)泵 （3）分類 單動(dòng)泵 活塞往復(fù)一次，吸排液體一次；僅活塞的一端腔室工作，吸排閥各一個(gè)。 雙動(dòng)泵 活塞往復(fù)一次，吸排液體兩次；活塞的兩端腔室均工作，吸排閥各兩個(gè)。 三聯(lián)泵 活塞往復(fù)一次，吸排液體三次；活塞的兩端腔室均工作，吸排閥各兩個(gè)。液體輸送機(jī)械往復(fù)泵 液體輸送機(jī)械往復(fù)泵液體輸送機(jī)械往復(fù)泵 圖1-73 往復(fù)泵工作示意圖 2、往復(fù)泵流量的調(diào)節(jié)方法 往復(fù)泵屬于正位移泵，它的流量與管路特性無(wú)關(guān)。圖1-74 往復(fù)泵的工作特性曲線與工作點(diǎn)液體輸送機(jī)械往復(fù)泵 液體輸送機(jī)械往復(fù)泵 流量調(diào)節(jié)方法： 旁路流程調(diào)節(jié)圖1-75

56、旁路調(diào)節(jié)流量示意圖液體輸送機(jī)械往復(fù)泵 （2）改變活塞行程或改變驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速 帶有變速裝置的電動(dòng)往復(fù)泵采用改變?cè)瓌?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)流量是一種較經(jīng)濟(jì)且常用的方法。液體輸送機(jī)械往復(fù)泵 3、往復(fù)泵使用生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)走進(jìn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，觀察化工實(shí)際生產(chǎn)管路、設(shè)備、儀表等運(yùn)行的狀況，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移和消化吸收。能從根本上了解化工生產(chǎn)和自己所學(xué)的知識(shí)與技能之間的關(guān)系，提高學(xué)習(xí)效果。一次鹽水的生產(chǎn)過(guò)程 生產(chǎn)原料原鹽 工業(yè)生產(chǎn)中使用的原料食鹽稱之為原鹽。 工業(yè)原鹽溶為鹽水后，其中所含的雜質(zhì)Ca2+、Mg2+、SO42-和機(jī)械不溶雜質(zhì)對(duì)電解是十分有害的。因此，原鹽溶化后的食鹽水必須經(jīng)過(guò)精制后才能進(jìn)入電解槽。 圖1-76 原鹽

57、倉(cāng)庫(kù) (1) 不溶性的機(jī)械雜質(zhì)會(huì)堵塞電解槽上的微孔，降低離子交換膜的滲透性，惡化電解槽的運(yùn)行。 (2)在電解過(guò)程中Ca2+、Mg2+將在陰極側(cè)與電解產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，生成難溶的氫氧化鈣和氫氧化鎂沉淀，不僅消耗了NaOH，而且也會(huì)堵塞電解槽堿性一側(cè)離子膜的孔隙，降低離子膜的滲透性，造成電解液濃度升高，電流效率下降和槽電壓升高等現(xiàn)象，從而破壞了電解槽的正常運(yùn)行，縮短離子膜的使用壽命。 (3)鹽水中SO42-過(guò)高時(shí)，會(huì)促使OH-在陰極放電而產(chǎn)生氧氣，降低電流效率，加劇電極的腐蝕，縮短電極的使用壽命。 1、各種雜質(zhì)存在對(duì)電解的影響一次鹽水的生產(chǎn)過(guò)程 (4)鹽水中含有Fe3+時(shí)，除在電解過(guò)程中可以與OH-形

58、成Fe(OH)3沉淀，沉積于二次鹽水精制過(guò)程中的鰲合樹(shù)脂塔，堵塞樹(shù)脂床層與樹(shù)脂上的微孔外，還能堵塞電解槽內(nèi)的離子交換膜，增加膜電壓降，降低電解電流效率，同時(shí)還能使陽(yáng)極室內(nèi)的氯中含氫增加，形成不安全因素。 (5)在原鹽中或化鹽用水中，如果含有銨離子或有機(jī)氮化合物，在電解槽內(nèi)會(huì)被氯轉(zhuǎn)化為極易爆炸的NCl3伴隨氯氣再液化過(guò)程中的集聚而可能發(fā)生爆炸。 (6)鹽水中存在重金屬離子，將會(huì)對(duì)陽(yáng)極涂層的電化學(xué)活性相當(dāng)大的影響，如鹽水中錳的沉積在陽(yáng)極表面，會(huì)形成不導(dǎo)電的氧化物，使陽(yáng)極涂層的活性降低，增加電解的槽電壓，使電耗升高。 一次鹽水的生產(chǎn)過(guò)程 2、選擇原鹽的主要標(biāo)準(zhǔn): （1）氯化鈉含量要高，一般要求大于9

59、5%； （2） 化學(xué)雜質(zhì)要少，Ca2+、Mg2+總量要小于1%， SO42-要小于0.5%； （3） 不溶水的雜質(zhì)要少； （4）鹽的顆粒要粗，否則容易結(jié)成塊狀，給運(yùn)輸和使用帶來(lái)困難。 鹽水生產(chǎn)過(guò)程可分為： 原鹽的溶化 粗鹽水的精制 鹽泥的洗滌 鹽泥的處理一次鹽水的生產(chǎn)過(guò)程 3、粗制鹽水的制備與Mg2+去除的工藝流程 （1）工藝流程 原鹽從立式鹽倉(cāng)經(jīng)皮帶輸送機(jī)連續(xù)加入化鹽池?；}用水來(lái)自洗鹽泥桶的洗水和電解送來(lái)的脫氯、脫硫酸根后的淡鹽水，經(jīng)過(guò)混合加熱作為化鹽用水，從化鹽池底部流出，與鹽層呈逆向流動(dòng)狀態(tài)溶解原鹽并成為飽和粗鹽水。飽 和粗鹽水被輸送進(jìn)粗鹽水貯罐內(nèi)。 圖1-77 淡鹽水循環(huán)罐 圖1-7

60、8 一次鹽水罐 一次鹽水的生產(chǎn)過(guò)程 從化鹽池內(nèi)流出的粗鹽水，流進(jìn)集中槽內(nèi)，加入NaOH溶液，再用泵送入溶氣混合罐，內(nèi)溶解部分空氣后，流進(jìn)文丘里混合器內(nèi)定量加入FeCl3溶液，經(jīng)充分混合后流進(jìn)浮上澄清桶斜板的間隙內(nèi)進(jìn)行固液分離，其中從澄清桶的底部沉降下來(lái)的是部分鹽泥和水不溶沉淀物，上面漂浮而出的是氫氧化物絮狀沉淀，這兩部分沉淀物定期排入鹽泥回收池內(nèi)，送鹽泥壓濾崗位進(jìn)行處理。 圖1-79 空氣鹽水混合器 圖1-80 浮上澄清桶圖1-81鹽泥壓濾機(jī)一次鹽水的生產(chǎn)過(guò)程 粗制鹽水的制備與 Mg2+去除的工藝流程 圖1-82 粗鹽水的制備與Mg2+去除的工藝流程簡(jiǎn)圖 （2）Mg2+去除的方法 鎂離子和鐵離