流体输送技术(2)

1、兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院流体输送技术流体输送技术兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院课题三课题三 能量转换能量转换实验实验 石化系一、训练目标一、训练目标 1 1、加深对流体的各种机械能相互转化概念的理、加深对流体的各种机械能相互转化概念的理解；解； 2 2、观察流体流经非等径、非水平管路时，各截、观察流体流经非等径、非水平管路时，各截面上静压头之变化；面上静压头之变化； 3 3、学习测定管路某截面的最大流速、平均流速；、学习测定管路某截面的最大流速、平均流速； 4 4、理解流体流动阻力的表现、理解流体流动阻力的表现( (理解沿程阻力理解沿程阻力) ) 。 石化系二、二、

2、设备示意设备示意 石化系三、训练要领三、训练要领 1 1、实训准备（关闭流量调节阀，启动循环水泵，排除管路、实训准备（关闭流量调节阀，启动循环水泵，排除管路和测压管中的气泡，为高位槽注水，使高位槽液面稳定且和测压管中的气泡，为高位槽注水，使高位槽液面稳定且有溢流；）有溢流；） 2 2、训练操作（管中流体静止时，观察并记录各测压管中的、训练操作（管中流体静止时，观察并记录各测压管中的液柱高度液柱高度H H，旋转活动测压头，观察各测压管中的液柱高度，旋转活动测压头，观察各测压管中的液柱高度有无变化；保持较小流量，旋转活动测压头，使测压孔分有无变化；保持较小流量，旋转活动测压头，使测压孔分别正对和垂

3、直水流方向，观察并记录各测压管中的液柱高别正对和垂直水流方向，观察并记录各测压管中的液柱高度；保持较大流量，旋转活动测压头，使测压孔分别正对度；保持较大流量，旋转活动测压头，使测压孔分别正对和垂直水流方向，观察并记录各测压管中的液柱高度；用和垂直水流方向，观察并记录各测压管中的液柱高度；用量筒和秒表，测量两个流量下各截面平均流速和最大流速。量筒和秒表，测量两个流量下各截面平均流速和最大流速。 兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院课题四课题四 雷诺实验雷诺实验 石化系一、训练目标一、训练目标 1 1、观察流体在管内流动的两种不同流动、观察流体在管内流动的两种不同流动类型；类型； 2 2、测定

4、临界雷诺准数；、测定临界雷诺准数； 3 3、观察流体在管内层流流动时的速度分、观察流体在管内层流流动时的速度分布；布； 4 4、掌握雷诺准数与流动类型的关系；、掌握雷诺准数与流动类型的关系； 5 5、了解溢流装置的结构和作用，熟悉转、了解溢流装置的结构和作用，熟悉转子流量计的流量测量方法。子流量计的流量测量方法。 石化系二、二、 设备示意设备示意 石化系雷诺实验装置雷诺实验装置石化系三、训练要领三、训练要领 1 1、实训准备（包括检查水源是否正常供给，检查转子、实训准备（包括检查水源是否正常供给，检查转子流量计是否正常，高位槽注水并保持有溢流，检查墨水流量计是否正常，高位槽注水并保持有溢流，检

5、查墨水瓶液位等）瓶液位等） 2 2、实训操作（包括调节墨水流速与水的流速基本一致，、实训操作（包括调节墨水流速与水的流速基本一致，观察流动状况，记录观察到的现象和转子流量计的读数；观察流动状况，记录观察到的现象和转子流量计的读数；关闭流量调节阀，打开墨水调节阀，向玻璃管中静止的关闭流量调节阀，打开墨水调节阀，向玻璃管中静止的水里注入墨水，使玻璃管上部的水染上颜色。慢慢打开水里注入墨水，使玻璃管上部的水染上颜色。慢慢打开流量调节阀，控制流量，使水作层流流动，观察层流时流量调节阀，控制流量，使水作层流流动，观察层流时流体在管道横截面上各点的速度变化流体在管道横截面上各点的速度变化( (速度分布速度

6、分布) )。 石化系 两种流动型态：两种流动型态： 层流：各层以不同的流速平行于管壁向前层流：各层以不同的流速平行于管壁向前流动。流动。湍流：除了沿管道向前运动以外，各质点湍流：除了沿管道向前运动以外，各质点还作不规则的杂乱运动且互相碰撞，互还作不规则的杂乱运动且互相碰撞，互相混和。相混和。 石化系雷诺实验录象雷诺实验录象石化系 雷诺数雷诺数 ReRe是一个准数，即没有单位的纯数是一个准数，即没有单位的纯数 实验证明，流体在管内流动时实验证明，流体在管内流动时 层流层流 Re 2000Re 4000Re 4000 过渡流过渡流 2000 Re 40002000 Re 4000，所以该流动型态为

7、湍流。 石化系：石化系 速度分布速度分布：由于流体具有粘度，使管壁：由于流体具有粘度，使管壁处速度为零，离开管壁以后速度渐增，到中处速度为零，离开管壁以后速度渐增，到中心处速度最大，此种变化关系称速度分布心处速度最大，此种变化关系称速度分布。 石化系 u0.5umaxu 0.8umax 1、流体在圆管内的速度分布、流体在圆管内的速度分布 石化系 层流内层或滞流底层层流内层或滞流底层 缓冲层或过渡层缓冲层或过渡层 湍流主体湍流主体 层流内层的厚度随层流内层的厚度随ReRe的增大而减薄的增大而减薄 石化系边界层分离边界层分离石化系进、出口边界层分离进、出口边界层分离石化系弯头边界层分离弯头边界层分

8、离兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院课题五课题五 流动阻流动阻力测量与计算力测量与计算 石化系一、流动阻力测定实验一、流动阻力测定实验 1 1、认识化工管路，了解管子、管件、阀件的结、认识化工管路，了解管子、管件、阀件的结构和作用。构和作用。 2 2、学会压差计和流量计的使用方法；、学会压差计和流量计的使用方法； 3 3、学习直管流体阻力的测量方法；、学习直管流体阻力的测量方法； 4 4、学习管件、阀件的阻力损失的测定方法；、学习管件、阀件的阻力损失的测定方法； 5 5、掌握摩擦系数和阻力系数的测定方法。、掌握摩擦系数和阻力系数的测定方法。 （一）、训练目标（一）、训练目标 石化系（二）

9、、（二）、 设备示意设备示意 石化系（三）、训练要领（三）、训练要领 1 1、实训准备（包括检查水源、电源是否正常供给，、实训准备（包括检查水源、电源是否正常供给，检查泵、压差计、流量计和阀门等是否正常等）检查泵、压差计、流量计和阀门等是否正常等） 2 2、实训操作（将管路中水的流量从大到小变化，、实训操作（将管路中水的流量从大到小变化，分别测量记录不同流量下流体流经细铜管、塑料分别测量记录不同流量下流体流经细铜管、塑料管、螺纹管时两端压差计值。分析流速、管壁粗管、螺纹管时两端压差计值。分析流速、管壁粗糙度对流体阻力的影响；测量记录流体流经弯头、糙度对流体阻力的影响；测量记录流体流经弯头、阀门

10、、流量计时压差计值。分析流体阻力产生的阀门、流量计时压差计值。分析流体阻力产生的原因。）原因。） 石化系管内流动阻力管内流动阻力 以以1kg1kg流体为衡算基准：流体为衡算基准： h hf f 以以1N1N流体为衡算基准：流体为衡算基准： h hf f/g=H/g=Hf f 以以1m1m3 3流体为衡算基准：流体为衡算基准： h hf f = = P Pf f 由实验得知，流动的流速越快，阻力越由实验得知，流动的流速越快，阻力越大，由于克服阻力消耗的能量愈多。大，由于克服阻力消耗的能量愈多。 22uhf石化系二、流体管内流动阻力计算二、流体管内流动阻力计算 直管阻力：流体流经一定管径的直管时，

11、直管阻力：流体流经一定管径的直管时，由于流体的内摩擦力而产生的阻力。由于流体的内摩擦力而产生的阻力。 局部阻力：主要是由于流体流经管路的局部阻力：主要是由于流体流经管路的管件，阀门及管截面的突然扩大或突然管件，阀门及管截面的突然扩大或突然缩小等局部地方所引起的阻力。缩小等局部地方所引起的阻力。 石化系1 1、计算圆形直管阻力的通式、计算圆形直管阻力的通式范宁公式范宁公式 其中： dydu22udlhf层流时：层流时：湍流时：湍流时：28udydue)( )(Re,df石化系 绝对粗糙度：指壁面凸出部分的平均高绝对粗糙度：指壁面凸出部分的平均高度度 相对粗糙度：指绝对粗糙度与管道直径相对粗糙度：

12、指绝对粗糙度与管道直径的比值。的比值。 /d/d 石化系层流：管壁上凹凸不平的地方都是被有规则的流体层所层流：管壁上凹凸不平的地方都是被有规则的流体层所覆盖，而流动速度又比较缓慢，流体质点对管壁凸出部覆盖，而流动速度又比较缓慢，流体质点对管壁凸出部分不会碰撞，故层流时，与管壁粗糙度无关。分不会碰撞，故层流时，与管壁粗糙度无关。湍流：当湍流：当 b b 此时管壁粗糙度对于的影响与层流相同。此时管壁粗糙度对于的影响与层流相同。 当当 b b 此时壁面粗糙度对影响成为重要因素。此时壁面粗糙度对影响成为重要因素。 完全湍流时，完全湍流时， b b ，只与管只与管壁粗糙度有关。壁粗糙度有关。 石化系3摩

13、擦系数摩擦系数 （1）层流时的摩擦系数层流时的摩擦系数 （2）湍流时的摩擦系数湍流时的摩擦系数湍流时摩擦系数与流动型态和管壁粗糙度有关。影响因素很多无通用计算式，只能用经验公式或图查得值。光滑管-柏拉修斯公式 Re64石化系石化系例例 20时98的硫酸在内径为50mm的铅管内流动，其流速为0.5m/s，已知硫酸密度为1836/m3，粘度为2310-3Pas。试求其流过100m直管时的流动阻力。 解 依题意知=1836/m3，=2310-3Pas d=0.05m，=100m，u=0.5m/s 1996102318365 . 005. 0Re3du032. 0199664Re64kgJudlhf/

14、825 . 005. 0100032. 0222石化系例例 20的水，以1m/s速度在钢管中流动，钢管规格为603.5mm，试求水通过100m长的直管时，压头损失为多少？ 解 从本书附录中查得水在20时的=998.2kg/m3，=1.00510-3Pas d = 60 - 3.52 =53mm，L= 100m，u =1m/s 431026. 510005. 12 .9981053. 0Redu石化系取钢管的管壁绝对粗糙度=0.2mm，则 据Re与/d值，可以从图5-4上查出摩擦系数=0.031 004. 0532 . 0dkgJudlhf/2 .2921053. 0100031. 0222Om

15、HghHff298. 2807. 92 .29石化系非圆形管道的摩擦系数非圆形管道的摩擦系数 当量直径de= 对于非圆形管道用当量直径代替直径计算，湍流时的计算与圆管相同，层流时=C/Re。C值的不同情况见教材。 润湿周边长流通截面积4Ddab石化系（二）局部阻力（二）局部阻力 流体在管路的进口、出口、弯头、阀门、扩大、缩小等局部位置流过时的阻力称为局部阻力。 石化系局部阻力的计算局部阻力的计算1 1、 阻力系数法阻力系数法 把克服局部阻力所引起的能量损失，把克服局部阻力所引起的能量损失，用动能与系数相乘的形式来表示。用动能与系数相乘的形式来表示。 局部阻力系数，一般由实验测定。局部阻力系数，

16、一般由实验测定。2 2、 当量长度法当量长度法 把流体的局部阻力折合成相当于流把流体的局部阻力折合成相当于流体流过长度为体流过长度为l le e的同直径的管道时所的同直径的管道时所产生的阻力。产生的阻力。22uhf22udlhef流体入口、出口的阻力计算流体入口、出口的阻力计算石化系（三）总阻力（三）总阻力 22 udllhhhefff22 udlhhhfff2. 阻力系数法阻力系数法 1. 当量长度法当量长度法用压头损失Hf（1N流体的流动阻力，m）及压力降pf（1m3流体流动时的流动阻力，m）表示 hf= Hfg pf =hf =Hfg 石化系例例 20的水以16m3/h的流量流过某一管路

17、，管子规格为573.5mm。管路上装有90的标准弯头两个、闸阀（1/2开）一个，直管段长度为30m。试计算流体流经该管路的总阻力损失。 解 查得20下水的密度为998.2kg/m3，粘度为1.005mPas。 管子内径为 d = 5723.5 = 50mm = 0.05m 水在管内的流速为 smdqAquvv/26. 2)05. 0(785. 03600/16785. 022流体在管内流动时的雷诺准数为 531012. 110005. 12 .99826. 205. 0Redu查表取管壁的绝对粗糙度=0.2mm，则/d=0.2/50=0.004，由Re值及/d值查图得=0.0285。 石化系用

18、阻力系数法计算查表得：90标准弯头，=0.75；闸阀（1/2开度），=4.5。所以 用当量长度法计算查表得：90标准弯头，le/d=30；闸阀（1/2开度），le/d=200。 从以上计算可见，两种局部阻力计算方法的计算结果差别不大，在工程计算中是允许的。 kgJudlhf/0 .592)26. 2()5 . 4275. 0(05. 0300285. 02)(22kgJudlelhf/6 .622)26. 2(05. 005. 0)200230(300285. 0222兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院课题六课题六 流量测量流量测量 石化系课题六课题六 流量测量流量测量 测速管测速管 孔

19、板流量计孔板流量计 文丘里流量计文丘里流量计 转子流量计转子流量计 根据流体流动时各种机械能的相互转化原根据流体流动时各种机械能的相互转化原理来测量流量的。理来测量流量的。石化系一、测速管一、测速管石化系一、测速管一、测速管1 1、构造、构造BA石化系测速管的原理测速管的原理 内管测得的为内管测得的为A A截面的静压能：截面的静压能： p pA A/ / =u =u2 2/2+p/2+p/ 外管测得的外管测得的B B截面的静压能：截面的静压能： p pB B/ / =p/ =p/ U U管压差计读数为两者之差，即管压差计读数为两者之差，即 p/p/ =(=( 指指- - )gR/)gR/ =u

20、=u2 2/2/2 则测量点的局部流速为：则测量点的局部流速为：u ur r= = )(2AgR石化系测速管优缺点测速管优缺点 1 1、优点：准确性较高，流体阻力小，适用于测、优点：准确性较高，流体阻力小，适用于测量大直径管路中气体流速。直接测量流速分量大直径管路中气体流速。直接测量流速分布。布。2 2、缺点：不能直接测出平均流速，且压差读数、缺点：不能直接测出平均流速，且压差读数较小，当流体中含固体杂质时，易将测压孔较小，当流体中含固体杂质时，易将测压孔堵塞，故不宜适用测速管。堵塞，故不宜适用测速管。 石化系二、孔板流量计二、孔板流量计 石化系二、孔板流量计二、孔板流量计 构造构造 石化系孔

21、板流量计录像孔板流量计录像石化系孔板流量计测量原理孔板流量计测量原理 在孔板前与孔口列柏努利方程式：在孔板前与孔口列柏努利方程式：0201212121pupuu1A1=u0A0)(2)(11012100ppAAu石化系)(2)(1210210bappAAccugR)(2)(20指obaocppcu)(200AsgRCAV测压位测压位置校正置校正系数系数阻力校阻力校正系数正系数 石化系讨论讨论1 1、压差计有两种连接方法：角接法（孔板前后法、压差计有两种连接方法：角接法（孔板前后法兰引出）和径接法（孔板前距离兰引出）和径接法（孔板前距离2d2d1 1, ,孔板后距孔板后距离离d d1 1/2/2

22、），接法不同孔流系数不同。），接法不同孔流系数不同。2 2、孔流系数与流体流动状况、测压口位置、孔口、孔流系数与流体流动状况、测压口位置、孔口形状及加工精度、形状及加工精度、A A0 0/A/A1 1 等有关。等有关。石化系C C0 0随随A A0 0/A/A1 1增加而增增加而增加。加。C C0 0太大，读数太大，读数R R越小，孔板流量计越小，孔板流量计的准确度和灵敏度的准确度和灵敏度降低。一般选用的降低。一般选用的C C0 0处于处于0.60.60.70.7，据此可确定孔板的据此可确定孔板的主要规格。主要规格。 石化系孔板流量计优缺点孔板流量计优缺点 1、优点：制造简单，随测量条件变化时

23、，更换方便。2、缺点：能量损失较大。 石化系三、文丘里流量计三、文丘里流量计 构造构造 石化系三、文丘里流量计三、文丘里流量计 工作原理工作原理 与孔板流量计相似，计算式也相似：)(20AVsgRACV文氏流量计的流量系数CV，通常由实验测定，它也随管内Re数值而变化，一般CV值约为0.980.99。 石化系文氏流量计录像文氏流量计录像石化系文丘里流量计优缺点文丘里流量计优缺点 1、优点：能量损失小。2、缺点：各部分尺寸要求严格，要精细加工，造价高。 石化系四、转子流量计四、转子流量计 石化系四、转子流量计四、转子流量计 构造构造石化系转子流量计工作原理转子流量计工作原理 转子受到两个力：转子

24、受到两个力：1 1、上推力等于流体流经转子与锥管间的环形截面所产生、上推力等于流体流经转子与锥管间的环形截面所产生的压力差；的压力差；2 2、净重力等于转子所受重力减去流体对转子的浮力；、净重力等于转子所受重力减去流体对转子的浮力； 当上推力大于净重力，转子上浮；当上推力小于净当上推力大于净重力，转子上浮；当上推力小于净重力，转子下降；当上推力等于净重力，转子平衡，停重力，转子下降；当上推力等于净重力，转子平衡，停止在某一位置。止在某一位置。转子流量计的流量公式：转子流量计的流量公式： fffRRsAgVACV)(2石化系转子流量计优缺点转子流量计优缺点 1 1、优点：读数方便，能量损失小，测

25、量范围宽，能用、优点：读数方便，能量损失小，测量范围宽，能用于腐蚀性流体的测量。于腐蚀性流体的测量。2 2、缺点：管壁大多为玻璃制品，不能受高温和高压，、缺点：管壁大多为玻璃制品，不能受高温和高压，易破碎而且安装时要求保持垂直。易破碎而且安装时要求保持垂直。3 3、流量计出厂前流量刻度值以、流量计出厂前流量刻度值以2020的清水或的清水或2020、常、常压下空气为介质进行标定，当输送流体与标定条件压下空气为介质进行标定，当输送流体与标定条件不相符时，应加以校正。不相符时，应加以校正。 )()(122112ffssVV石化系三种流量计的区别三种流量计的区别 孔板流量计，文丘里流量计称为定截面、变

26、压差式流量计； 转子流量计称为变截面、恒压差流量计。 兰州石化职业技术学院兰州石化职业技术学院课题七课题七 管路拆装管路拆装 石化系一、管路拆装实训一、管路拆装实训 1 1、能根据流体输送流程图，准备安装管线所需、能根据流体输送流程图，准备安装管线所需的管件、仪表等以及所需的工具和易耗品。的管件、仪表等以及所需的工具和易耗品。 2 2、掌握管线的正确组装和管道试压方法；、掌握管线的正确组装和管道试压方法； 3 3、掌握管线的拆除程序；、掌握管线的拆除程序； 4 4、能做到管线拆装过程中的安全规范。、能做到管线拆装过程中的安全规范。 （一）、训练目标（一）、训练目标 石化系（二）、（二）、 设备

27、示意设备示意 石化系（三）、训练要领（三）、训练要领 1 1、熟悉各种工具的正确使用方法。如：扳手、螺丝刀、角、熟悉各种工具的正确使用方法。如：扳手、螺丝刀、角尺、管钳、切管器、套丝机、找正仪等。尺、管钳、切管器、套丝机、找正仪等。 2 2、管路安装顺序是由下到上，将管件、仪表、阀门按流体、管路安装顺序是由下到上，将管件、仪表、阀门按流体输送图进行安装。阀门需关闭安装且注意介质流向，安装过输送图进行安装。阀门需关闭安装且注意介质流向，安装过程保证横平竖直，水平管其偏差不大于程保证横平竖直，水平管其偏差不大于15mm/10m15mm/10m，但其全长，但其全长不能大于不能大于50mm50mm，垂

28、直管偏差不能大于，垂直管偏差不能大于10mm10mm。 3 3、管道试压：实验压力（表压）为工作压力的、管道试压：实验压力（表压）为工作压力的1.51.5倍，但不倍，但不小于小于200kPa,200kPa,保压时间保压时间5min5min。 4 4、管路拆除顺序是由上到下，先拆仪表、阀门，后拆管线，、管路拆除顺序是由上到下，先拆仪表、阀门，后拆管线，且记拆除前关闭泵的进出口阀门和打开排液阀、放空阀。且记拆除前关闭泵的进出口阀门和打开排液阀、放空阀。 石化系二、管路的布置与安装原则二、管路的布置与安装原则 （一）管路的布置原则（一）管路的布置原则 1在工艺条件允许的前提下，应使管路尽可能短，管件

29、和阀门应尽可能少，以减少投资，使流体阻力减到最低。2应合理安排管路，使管路与墙壁、柱子或其它管路之间应有适当的距离，以便于安装、操作、巡查与检修。如管路最突出的部分距墙壁或柱边的净空不小于100mm，距管架支柱也不应小于100mm，两管路的最突出部分间距净空，中压约保持40mm60mm，高压约保持70mm90mm，并排管路上安装手轮操作阀门时，手轮间距约100mm。3管路排列时，通常使热的在上，冷的在下；无腐蚀的在上，有腐蚀的在下；输气的在上，输液的在下；不经常检修的在上，经常检修的在下；高压的在上，低压的在下；保温的在上，不保温的在下；金属的在上，非金属的在下；在水平方向上，通常使常温管路、

30、大管路、振动大的管路及不经常检修的管路靠近墙或柱子。4管子、管件与阀门应尽量采用标准件，以便于安装与维修。5对于温度变化较大的管路须采取热补偿措施，有凝液的管路要安排凝液排出装置，有气体积聚的管路要设置气体排放装置。6管路通过人行道时高度不得低于2m，通过公路时不得小于4.5m，与铁轨的净距离不得小于6m，通过工厂主要交通干线一般为5m。7一般情况下，管路采用明线安装，但上下水管及废水管采用埋地铺设，埋地安装深度应当在当地冰冻线以下。 石化系（二）管路的安装原则（二）管路的安装原则 1 1管路的连接管路的连接 螺纹连接 法兰连接 承插式连接 焊接连接石化系1、管路连接、管路连接 螺纹连接螺纹连接石化系焊接连接焊接连接石化系承插连接承插连接石化系法兰连接法兰连接石化系2管路安装管路安装 （1）管路安装 管路的安装应得保证横平竖直，水平管其偏差不大于15mm10m，但其全长不能大于50mm，垂直管偏差不能大于10mm。（2）法兰与螺纹接合法兰安装要做到对得正、不反口、不错口、不张口。紧固法兰时要做到：未加垫片前，将法兰密封面清理干净，其表面不得有沟纹；垫片的位置要放正，不能加入双层垫片；在紧螺栓时要按对称位置的秩序拧紧，紧好之后螺栓两头应露出24扣；管道安装时，每对法兰的平