化工基础概论 第一章流体流动与输送

1、第一章 流体流动与输送 1.1流体流动、流量和流速1.1.1流体流动1.1.2流量1.1.3流速1.1.1流体流动流体是液体和气体的总称，其基本特征是具有流动性。所谓流动性就是在静止时不能承受剪切力的作用，当有剪切力作用于流体时，流体质点间就会产生相对运动。气体和液体既具有共性，也具有各自的特性，即气体是可压缩的，而液体则由于其压缩性很小，工程上近似认为是不可压缩的。所以在讨论共性的同时，也要讨论它们各自的特性及处理方法。化工生产中所处理的物料，不论是原料、中间产品或者是产品，大部分是流体。在生产过程中，无论是化学处理或是物理处理过程，流体总是需要从一个设备流到另一个设备，从一个车间送到另一个

2、车间，为了完成流体输送任务，必须解决管路的配置，流量、压强的测定，输送流体所需要的能量的确定和输送设备选用等技术问题。此外，设备中的传热、传质及化学反应都是在流动的流体中进行，它们与流体流动形态密切相关。研究流体的流动形态和条件，可作为强化化工设备的依据。因此，流体流动与输送是化工生产中必不可少的单元操作。 1.1.2流量（1）体积流量（2）质量流量（1）体积流量（2）质量流量1.1.3流速1.2流体的流动阻力1.2.1流体在管内流动阻力的计算1.2.2流体的两种流动型态-层流和湍流1.2.3直管阻力的计算1.2.4局部阻力的计算1.2.5减小流动阻力的途径1.2.1流体在管内流动阻力的计算1

3、.2.2流体的两种流动型态-层流和湍流1.2.2流体的两种流动型态-层流和湍流1.2.3直管阻力的计算1.2.3直管阻力的计算1.2.3直管阻力的计算1.2.4局部阻力的计算阻力系数法当量长度法阻力系数法表1-1常见管件和阀门的局部阻力系数及以管径计的当量长度 当量长度法1.2.5减小流动阻力的途径（1）减小直管阻力的途径（2）减小局部阻力的途径（1）减小直管阻力的途径（1）减小直管阻力的途径（2）减小局部阻力的途径1.3流体输送机械1.3.1液体输送机械1.3.2气体输送机械与压送机械1.3.1液体输送机械1、离心泵的结构和工作原理2、离心泵的主要部件3、其它类型的泵1、离心泵的结构和工作原

4、理离心泵是利用高速旋转的叶轮产生的离心力来输送液体的机械。离心力的作用，可以从日常生活中的实例来说明。如雨天，雨伞上的水滴人们习惯用旋转雨伞的办法，将其甩掉。当雨伞旋转时，就产生了离心力，伞布上的水滴在离心力的作用下，被抛向伞边缘，并从伞边缘沿切线方向脱离伞布。生产中的离心泵如图1-3所示。它的主要部件是一个蜗壳形的泵壳和一个固定在泵轴上的叶轮。叶轮上有612片向后弯曲的叶片。泵壳上有两个接口，一个在泵壳中央为吸入口，与吸入导管相连，导管末端装有单向底阀；另一个接口是在泵壳旁侧切线方向，为压出口，与压出导管相连。 1、离心泵的结构和工作原理离心泵一般由电动机带动。在开泵前，泵内充满了液体。当叶

5、轮高速旋转时，带动叶片间的液体一道旋转，由于离心力的作用，液体从叶轮中心被甩向叶轮边缘，流速可增大至1525m/s，动能增加。当液体进入泵壳之后，由于蜗壳形泵壳中的流道逐渐扩大，流速逐渐降低，一部分动能转变为静压能，于是液体以较高的压强压出。与此同时，叶轮中心处由于液体被甩出而形成了一定的真空，而液面处的压强比叶轮中心的要高，因此吸入管处的液体在压差作用下进入泵内。只要叶轮的旋转不停止，液体就连续不断地吸入和压出。离心泵运转时，如果泵内没有充满液体，或者运转中泵内漏入了空气，由于空气的密度比液体的密度小得多，产生的离心力小，在吸入口处所形成的真空度低，不足以将液体吸入泵内。这时，虽然叶轮转动，却不能输送液体，这种现象叫做“气缚”。在吸入管末端安装单向底阀的作用，就是为了在启动前灌入液体或留住前一次停泵后管路内存留的液体。 2、离心泵的主要部件（1）叶