化工基础XXXX年修改稿

化工基础

化工过程化工原理化工原理主要研究一些化学工艺过程可能涉及的一些物理过程，无明显化学反应。如氨气的吸收反应工程存在化学反应，如氨气的合成单元操作过程＋反应过程＋反应工程＋工艺设计

流体输送冷凝蒸发热交换结晶吸收萃取吸附干燥蒸馏传热传质“三传”化工原理动量传递“三传”研究中的问题速率怎样加快速率？影响速率快慢的阻力因素？动力阻力速率＝动力阻力传递过程进行的方向和能达到的限度物系的平衡关系决定经济核算能量衡算物料衡算一、衡算的基本概念以整个系统为衡算对象输入－输出=内部积累对于稳态系统输入=输出一、衡算的基本概念

以某种元素或某种物质为衡算对象输入速率－输出速率＋转化速率=积累速率质量衡算的一般方程转化速率或反应速率——单位时间因化学反应而转化的质量。组分为生成物时为正值，质量增加单位时间：此时的反应一般来说，相对比较简单。反应工程主要研究反应器内的传递过程和化学反应的相互关系和影响，目的在于控制生产规模下的化学反应过程，实现反应器的最佳设计。化工基础的特点及学习方法化工是一门工程技术学科，面临着真实、复杂的化工生产过程，要完全如实逼真的描述几乎不可能。学习方法：简化；借助于经验归纳（注意条件的限制）注意:工程单位与国际单位之间的换算常用压力计量单位及其标识符号:

▲

兆帕（MPa）;千帕（kPa）;帕（Pa）▲

毫米汞柱（mmHg）

毫米水（mmH2O）▲

千克力/厘米2（kgf/cm2）▲

物理大气压（atm）▲

巴（bar）;毫巴（mbar）

第一章流体流动流体的基本性质流体流动的基本规律管内流体流动现象实际流体流动时的阻力流体流量的测量流体的基本性质压力密度与比体积流量与流速粘度流体静力学基本方程式压力的表达方式绝对压

以绝对零压为起点而计量的压力，即流体的真实压力表压以大气压力为基准而计量的压力，当被测压力高于大气压时，所测压力称为表压表压=绝对压力-大气压力

真空度以大气压力为基准而计量的压力，当被测压力低于大气压时(工程上称为负压)，所测压力称为真空度

真空度＝大气压力-绝对压力流体的密度与比体积可压缩流体与不可压缩流体实际流体都是可压缩的液体的体积随压力及温度变化很小，一般把它当作不可压缩流体流量的表示方法单位时间内流体流经管道任一截面的流体量，称为流体的流量。两种常用表示方法：体积流量以符号qv表示，单位为m3·s-1

质量流量以符号qm表示，其单位为kg·s-1

两种计量方法的换算关系：流速的表示方法流速的表示通常有两种方法：点速度运动途径中某一点位置的即时速度平均速度指流道整个截面上的平均流速，用u表示

点速度≠平均速度通常，流体在管内流动时，管道中心流速最大；越靠近管壁，流速越小；在紧靠管壁处，流速为零。造成这种现象的原因流体具有粘性一些生活中常见现象流动性：油＜水

粘性：油＞水气体＞液体气体＜水实验证明流体粘性的存在流体在圆管内流动的速度分布管中心处：愈近壁处：管壁处：速度沿管截面变化管内流动流体，速度沿管截面变化由于流体本身粘性及其与管壁间存在摩擦力，使流体在管道截面上形成流速分布。流体在圆管内的流动，可以看成分割成无数极薄的圆筒层，其中一层套着一层，各层以不同的速度向前流动

即流体层之间存在速度差异，发生相对运动。速度较快的流体层对与其相邻速度较慢的一层有牵引的作用力；速度较慢的流体层对其上层则有着一个阻力。二力大小相等方向相反这种存在于运动流体内部相邻两流体层之间的相互作用力即为流体的内摩擦力。因粘性产生形成克服阻力流体流动内摩擦力流动阻力消耗机械能热能能量损失内摩擦力是一种剪力，它的大小体现了流体粘性的大小：内摩擦力越大，粘性越大；内摩擦力越小，粘性越小。牛顿粘性定律实验证明，对于一定流体，内摩擦力与接触面积A成正比，与速度梯度成正－－粘度系数，单位－－速度梯度

垂直于流动方向的速度变化率dyuu+du将上式稍作变化：当时，μτ

牛顿粘性定律剪应力数值

流体的粘性仅在流动时才表现出来粘度系数的单位μ的单位

PcP粘度系数的意义粘度是度量流体粘性大小的物理量，粘性大，大。通常，液体温度气体温度同条件下，

流体静力学基本方程式内容：P=P0＋ρgh适用对象：静止、连续的流体作用：将压力转化成液柱高度液面上方压力一定，静止、连续的同一液体内，处于同一水平面上的各点其压力相同。液面上方压力P0变化时，必将引起液体内部各点压力发生同样大小的变化。压力或压差的大小可用液柱高度表示，液柱高度与液体密度大小相关。压力测量工具

——流体静力学原理的应用之一压力表测较高压力用U形管压差计U形管压力计的结构如图所示。管中盛有与测量液体不互溶、密度为1的指示剂。U形管的两个侧管分别连接到被测系统的两点。随测量的压力差的不同U形管中指示液所显示的高度差亦不相同。根据流体静力学基本原理：简化得：ab由读数R可以知道1点和2点的压力差。欲测量管路中某点压力，将注：若要使U形管测压计更灵敏，则和越接近越好U形管一端接空。压差计还有倒置U形管压差计、微差压差计液面测定

——流体静力学原理应用之二压差计的读数R指示容器中的液面高度，液面越高，读数越小。最高液位平衡室U形管压差计容器容器中的液面达到最高允许液位时，压差计的读数。为零流体流动的基本规律稳态流动和非稳态流动流体流动的基本规律定态流动流体在管道中流动时，若在任一截面上流体的流速、压力、密度等有关物理量仅随位置而改变，但不随时间而改变，称为定态流动。即任何一参数只跟位置有关，只是位置参数。非定态流动

只要有一项随时间而变化，则称为非定态流动。以后我们的研究均系稳态流动问题定态（稳态）流动和非定态流动流体流动中的物料衡算和能量衡算表征流体流动规律有连续性方程和柏努利方程。流体流动的基本规律定态流动过程中的质量衡算

－－连续性方程如图所示,对截面1—1’和2—2’之间作衡算，即推广到任意一截面：

……＝流体连续性方程若流体为不可压缩流体，即上式ρ=常数，则：qV=u1A1=u2A2=…=unAn=常数

推广到管道任一截面：即流速与直径的平方成反比对于圆形管道流体流动中的能量衡算

－－柏努利方程流体所具有的能量形式：动能、位能、静压能以及流体本身的内能

①动能

流体以一定的流速流动时，便有一定的动能，②位能

流体因受重力的作用，在不同高度处具有不同的位能，即重力势能，mgZ③静压能如图，在流体流动的管壁上开一个小孔，并垂直连接一根玻璃管，可以观察到液体在玻璃管内上升到一定高度。液柱的高度是运动着的流体在该截面处的静压力的大小。

证明静压能的存在静压能大小的表征：如果要使流体在管内通过，就需要对流体做功，以克服流体所具有的静压力。静压能对流体所做的功＝静压能内能

内能(又称热力学能)是流体内部大量分子运动所具有的内动能和分子间相互作用力而形成的内位能的总和。

理想流体流动过程的能量衡算如图，设在单位时间内有质量为m(kg)、密度为ρ的理想流体在管中做定态流动，在截面1—l’和截面2—2’间进行能量衡算。

流动时没有内摩擦力的流体，即粘度μ＝0理想流体在流动过程中，没有内能损失，能量衡算时只需考虑机械能之间的转换。管截面上的点速度＝平均速度柏努利方程：式两边同除g，即对于单位重力流体，有：式两边同除m，即对于单位质量流体，有：由柏努利方程可知，理想流体的总机械能是守恒的，但不同形式的机械能之间是可以转化的。11’22’柏努利方程的物理意义可以从题图中得到说明，若忽略A，B间的阻力损失，试判断B玻璃管水面所处的刻度。（）A.a位置B.c位置C.b位置使用柏努利方程的注意事项1）柏努利方程的适用条件：3）式中的压力P1、P2必须一致：2）选取截面时要注意：流体在两截面间必须连续稳态流动，且选取的两截面必须与流动方向垂直不可压缩流体稳态、连续的流动同为表压或同为绝对压，形式要一致，不能混用实际流体的能量衡算1）能耗4）如果流体输送过程中有能量输入，输入能量为He，则能量衡算式变为：3）如果截面很大，u≈0实际流体的能量衡算式：2）管内流速的取法柏努利方程的应用1）求流量（u）2）安装高度（z）3）调节阀流通能力（）4）输送流体机械功率（W）例题用泵将贮槽中的稀碱液送到蒸发器中进行浓缩。泵的进口管为φ89mm×3.5mm的钢管，碱液在进口管的流速为1.5m/s，泵的出口管为φ76mm×3mm的钢管。贮槽中碱液的液面距蒸发器入口处的垂直距离为7m，碱液经管路系统的机械能损失为40J/kg，蒸发器内碱液蒸发压力（表压）保持在20kPa，碱液的密度为1100kg/m3。试计算所需的外加机械能。管内流体流动现象流体的流动类型流体在圆管中的速度分布流体流动类型（P115）雷诺实验目的：1）观察流体流动时内部质点运动情况2）考察各种因素对流动状态的影响雷诺实验装置如图，水箱2内有溢流装置，以维持实验过程中液面的恒定。在水箱的底部安装一段入口呈喇叭状等径的水平玻璃管4，管出口处装有调节阀门5调节出水流量。水箱正上方装有带阀门的盛有红色墨水的玻璃瓶1，红墨水由导管经过安置在水平玻璃管中心位置的细针头3流入管内。质点沿轴线方向运动无径向运动层流u低u增大质点作波动过渡区u再大湍流质点作无规则脉动两种流动类型层流（滞流）质点始终与管轴平行的方向作直线运动，质点之间无混合湍流

质点的速度沿各个方向，大小也在不断变化，且质点间相互碰撞混合，运动比较剧烈影响流体流动类型的因素包括：d（管径），u（流速），ρ（密度），μ（粘度）将这些因素综合起来，可用一个准数Re来描述：惯性力粘性力Re－－无因次，有一定物理意义雷诺数Re－－流动类型判断的依据

Re≤2000层流（滞流

）2000＜Re＜4000过渡区Re≥4000湍流

流体在圆管中的速度分布1.层流(滞流)

滞流时流速沿管径呈抛物线分布，管中心处流速最大，管截面各点速度的平均值为管中心处最大速度的0.5倍；

哈－泊方程2.湍流湍流时，流体质点强烈湍动有利于交换能量，使得管截面靠中心部分速度分布比较均匀流速分布曲线前沿平坦，而近壁部分的质点受壁面阻滞，流速分布较为陡峭，湍流的平均速度约为最大速度的0.8倍。注：流体作湍流流动时，存在：主体——湍流过渡区近壁处－层流底层存在速度梯度存在速度梯度流动边界层boundarylayerLaminarsuber-layer流动边界层将流体受壁面影响而存在速度梯度的区域称为流体流动的边界层。边界层的界限延伸至距壁面无穷远处。工程上规定u=0.99u主体在边界层内，由于速度梯度较明显，即使流体的粘性很小，粘滞力的作用也不容忽略；在边界层以外，速度梯度小到可以忽略，无需考虑流体的粘滞力。

当流体流入圆管时，只在进口附近一段距离内(入口段)有边界层内外之分。经此段距离后，边界层扩大到管中心，如图。在会合时，若边界层内流动是滞流，则以后管路中的流动为滞流。若在会合点之前边界层内流动已发展为湍流，则以后管路中的流动为湍流。

边界层与固体壁面相脱离

——边界层分离流动中产生大量旋涡第三节边界层理论三、边界层分离绕过钝体的稳态流动钝体尾部上的边界层边界层与固体壁面相脱离内部充满旋涡导致流体能量大量损失，是粘性流动流动时产生能量损失的重要原因之一第三节边界层理论当流体流过表面曲率较大的曲面时三、边界层分离(一)现象流体流过表面曲率较大的曲面时，边界层外流体的速度和压强均沿流动方向发生变化，边界层内的流动会受到很大影响

流道断面变化流速变化压强变化？？u增大，压强减小u减小，压强增加第三节边界层理论三、边界层分离(二)过程分离点

逆压区流体惯性力与压强差克服流体的粘性力顺压区流体惯性力克服粘性力和逆压强流体质点的速度逐渐减小D点近壁面处流体质点速度为零D点之后?第三节边界层理论三、边界层分离层流（滞流）底层湍流流动还有一个特征，无论流体主体的湍动程度如何剧烈，在靠近管壁处总有一层作滞流流动的流体薄层，称之为滞流底层或层流底层。其厚度随雷诺数的增大而减小，但永远不会消失。滞流内层的存在对传热过程和传质过程有很大的影响。工业生产中的流体流动大多数是以湍流形态进行的。

流体流量的测量工具

孔板流量计文丘里流量计转子流量计结构关键：在管道中安装一片中央带有圆孔的孔板原理由于惯性的作用流体流经小孔后，继续收缩至最小，然后再逐渐扩大到整个管子。u1＜u0＜u2流体在截面2处速度最大，压强最低。但由于要克服流过孔板前、后突然缩小和突然扩大的阻力，E1＞

E2。孔板流量计正是利用孔板前后能量的变化，用柏努利方程推导出来的。11’22’0优点结构简单，制造方便，应用广泛缺陷能量损耗大为了减小阻力损失，将其外形进行更精心的改装，设计的更具流线形，即为文丘里流量计结构带刻度线、垂直安装的自下而上截面积逐渐增大的锥形玻璃管，上下浮动且能旋转自如的转子转子：可由金属制成，也可由其他材料制成要求：密度比流体密度大原理当流体自下而上流过锥形管时，分析转子受力：根据物体受力平衡：转子承受的压力差＝转子净重力＝转子重力－流体对转子的浮力=由上式可知，当转子静止在任何位置时，△P总为定值,与流量无关。转子停留在某固定位置时，流经该环形截面的流量和压强差的关系与流体通过孔板流量计小孔的情况类似。可仿照孔板流量计公式写出转子流量计流量公式=若用于其他流体的测量，还需对原有刻度进行重新标定。转子流量计的刻度需要校正。一般用20℃清水进行标定。流体流动的阻力流体在管内流动的总阻力损失流体在直管中的流动阻力（P119）局部阻力流体在管路中流动阻力与流速有关。不同的流动状态、不同的管路，其阻力系数是不同的。应分别讨论式中，是阻力系数。流体在直管中的阻力公式推导层流的摩擦阻力

湍流的摩擦阻力经验公式查图表湍流时阻力损失定性分析受管道粗糙度影响很大：光滑管和粗糙管描述粗糙度的参数层流时，粗糙度的影响：湍流时，粗糙度的影响：不大1）层流底层厚度δ＞ε2）层流底层厚度δ＜ε光滑管流动完全湍流，完全粗糙管量纲分析法——公式推导无法用理论分析法得到湍流时摩擦阻力系数的公式。量纲分析法的基础：量纲一致性量纲分析法的基本定理：π定理设该现象所涉及的物理量数为n个，这些物理量的基本量纲数为m个，则该物理现象可用N＝（n－m）个独立的量纲为一的量之间的关系式表示。流体在内径为d的管中以流速u作定态流动。如图选取衡算面。直管阻力的计算通式:范宁公式局部阻力的计算阻力系数法模仿总阻力损失的计算公式，将局部阻力引起的能量损失，表示为动压头的一个倍数。当量长度法将局部阻力损失折算成相当长度的直管的阻力损失，此相当的管长度称为当量长度le进口出口名称阻力系数名称阻力系数弯头，45°0.35闸阀弯头，90°0.75全开0.17三通1半开4.5回弯头1.5截止阀管接头0.04全开6.0活接头0.04半开9.5止逆阀角阀全开2球式70水表盘式7摇板式2常用管件和阀门局部阻力系数表（用于湍流）阻力损失计算例题常温水由一敞口贮罐用泵送入塔内，水的流量为20m3/h，塔内压力为196KPa（表压）。泵的吸入管长度为5m，φ108mm×4mm；泵出口到塔进口之间的管长为20m，管径φ57mm×3.5mm。塔进口前的截止阀半开。试求此管路系统输送水需要的外加机械能，取ε/d＝0.001第二章流体输送机械流体输送机械的作用常用流体输送机械泵；输送液体风机;压缩机；真空泵。输送气体常用的流体输送机械泵的分类1按工作原理分叶片式泵有高速旋转的叶轮。如离心泵、轴流泵、涡流泵。往复泵靠往复运动的活塞排挤液体。如活塞泵、柱塞泵等。旋转式泵靠旋转运动的部件推挤液体。如齿轮泵、螺杆泵等。清水泵适用于粘度与水相近的、无腐蚀性、不含杂质的流体，如离心泵。油泵适用于高粘度的流体。如齿轮泵、旋转泵等。耐腐蚀泵杂质泵：2按用途分离心泵（centrifugalpump）的特点：

结构简单；流量大而且均匀；操作方便。

第二节离心泵为流体提供能量的机械称为流体输送机械。

在生产加工中，常常需要将流体从低处输送到高处；从低压送至高压；沿管道送至较远的地方。流体输送机械的作用为达到此目的，必须对流体加入外功，以克服流体阻力及补充输送流体时所不足的能量。离心泵一.结构1.叶轮6-12片后弯叶片（增能）impeller2.泵壳蜗壳形，内有逐渐扩大的通道pumpbody`（转能）吸入管底阀工作原理1）当电动机带动叶轮旋转时，充满在泵体内的液体在离心力作用下，从叶轮中心抛向叶轮外缘。由于流速增大，动能增加；2）液体从叶轮流进泵壳，液体的流道逐渐扩大，流速逐渐降低，其中部分动能转化为静压能，使液体静压能提高，最终以较高的静压强流入压出管道；3.泵内液体由于离心力作用，从叶片中心向外缘抛出时，中心（即叶轮进水口的周围）形成低压区，P入＜P液，在吸入端液面（贮槽液面）和泵吸入口之间的压差作用下，液体就经吸入管进入泵内。4.只要叶轮不停地转动，液体就能连续不断地从叶轮中心吸入，并能以一定的压强连续不断地排出，实现输送的目的。注意：1.离心泵在启动前应灌泵——使泵体内和吸入管路内充满被输送的液体。原因：离心泵能输送液体，主要靠离心力的作用，流体的密度越大，产生的离心力也越大。若启动前，泵内存在空气，因空气的密度远小于液体的密度，产生的离心力很小，叶轮中心所形成的低压不足以形成吸上液体所需要的真空度，此时泵虽启动，但不能输送液体，这种现象称为气缚，表明泵无自吸能力。2.若离心泵的吸入口位于贮槽液面上方时，在吸入管路的进口处应安装带滤网的底阀。3工作过程启动后，叶轮旋转，并带动液体旋转。液体在离心力的作用下，沿叶片向边缘抛出，液体以较高的静压能及流速流入机壳(沿叶片方向，u,P静)。由于涡流通道的截面逐渐增大，P动

P静。液体以较高的压力排出泵体，流到所需的场地。叶片不断转动，液体不断被吸入、排出，形成连续流动。

由于液体被抛出，在泵的吸口处形成一定的真空度，泵外流体的压力较高，在压力差的作用下被吸入泵口，填补抛出液体的空间。启动前，前段机壳须灌满被输送的液体，以防止气缚。离心泵实际安装示意图敞开式半开式封闭式泵壳：蜗牛壳形通道。有利于将叶轮抛出液体的动能转变成静压能；有利于减少能耗。

叶轮：二、离心泵的主要工作部件离心泵压头的大小取决于泵的结构（如叶轮直径的大小，叶片的弯曲情况等）、转速及流量。三、离心泵的主要性能参数

离心泵的主要性能参数有流量、扬程、功率和效率。２扬程Ｈ，J/N或m液柱

泵的扬程（又称泵的压头）是指单位重量液体流经泵后所获得的能量。

１流量Q，Ｌ/ｓ或m3/ｈ

泵的流量（又称送液能力）是指单位时间内泵所输送的液体体积。一定转速下，扬程与流量之间有关系，可通过实验测定。如右图所示，在泵的进出口处分别安装真空表和压力表，在真空表与压力表之间列柏努得方程式，即实验：泵压头的测定真空计压强表离心泵储槽式中：pM—压力表读出压力（表压），N/m2；pV—真空表读出的真空度，N/m2；

u1、u2—吸入管、压出管中液体的流速，m/s；

ΣHf—两截面间的压头损失，m。（2-1）两截面之间管路很短，其压头损失∑Hf可忽略不计(2-2)简化式（2-1）若以HM及HV分别表示压力表真空表上的读数，以米液柱（表压）计。（2-1）两截面之间动压头差很小，通常可忽略不计例２-１某离心泵以20℃水进行性能实验，测得体积流量为720m3/h，泵出口压力表读数为3.82kgf/cm2，吸入口真空表读数为210mmHg，压力表和真空表间垂直距离为410mm，吸入管和压出管内径分别为350mm及300mm。水在20℃时密度为ρ＝998kg/m3。试求泵的压头。解：根据泵压头的计算公式，则有查得水在20℃时密度为ρ＝998kg/m3，则

HM=3.82×10.0=38.2mH2O

HV=0.210×13.6=2.86ｍH2O计算进出口的平均流速将已知数据代入，则

3.功率和效率1）轴功率Na指电动机输入离心泵泵轴的功率，W。2）有效功率Ne单位时间内液体流经泵实际所获得的能量，W。即单位：[W]泵内部损失主要有三种：容积损失水力损失机械损失效率所以泵轴所作的功并不可能全部为液体所获得，以效率反映泵工作时能量损失大小的参数。×100%容积损失是由于泵的泄漏造成的。离心泵在运转过程中，有一部分获得能量的高压液体，通过叶轮与泵壳之间的间隙流回吸入口。从泵排出的实际流量要比理论排出流量为低，其比值称为容积效率η1。容积损失原因：水力损失是由于流体流过叶轮、泵壳时，由于流速大小和方向要改变，且发生冲击，而产生的能量损失。泵的实际压头要比泵理论上所能提供的压头为低，其比值称为水力效率η2。水力损失原因：机械损失是泵在运转时，在轴承、轴封装置等机械部件接触处由于机械磨擦而消耗部分能量。泵的轴功率大于泵的理论功率（即理论压头与理论流量所对应的功率）。理论功率与轴功率之比称为机械效率η3。机械损失特性曲线（characteristiccurves）：在固定的转速下，离心泵的基本性能参数（流量、压头、功率和效率）之间的关系曲线。强调：特性曲线是在固定转速下测出的，只适用于该转速，故特性曲线图上都注明转速n的数值。图上绘有三种曲线Ｈ－Q曲线Ｎ－Q曲线η－Q曲线四、离心泵的特性曲线04812162024283202040608010012010121416182022242602468010203040506070804B20n=2900r/minNHηＱ,l/sm3/s离心泵的特性曲线

变化趋势：离心泵的压头在较大流量范围内是随流量增大而减小的。不同型号的离心泵，Ｈ－Q曲线的形状有所不同。较平坦的曲线，适用于压头变化不大而流量变化较大的场合；1Ｈ－Q曲线（重要特性）较陡峭的曲线，适用于压头变化范围大而不允许流量变化太大的场合。

变化趋势：Ｎ－Q曲线表示泵的流量Q和轴功率Ｎ的关系，Ｎ随Q的增大而增大。2Ｎ－Q曲线

Q＝0，泵轴消耗的功率最小,但不为0。启动泵、关闭泵时的操作：启动离心泵时，为了减小启动功率，应将出口阀关闭。

变化趋势：开始η随Q的增大而增大，达到最大值后，又随Q的增大而下降。

η—Q曲线最大值相当于效率最高点。泵在该点所对应的压头和流量下操作，其效率最高，故该点为离心泵的设计点。3η－Q曲线（最高效率点、设计点、高效区）

泵在最高效率点条件下操作最为经济合理，但实际上泵往往不可能正好在该条件下运转，一般只能规定一个工作范围，称为泵的高效率区。高效率区的效率应不低于最高效率的92%左右。强调：泵在铭牌上所标明的都是最高效率点下的流量，压头和功率。离心泵产品目录和说明书上还常常注明最高效率区的流量、压头和功率的范围等。泵的高效率区根据生产任务选用离心泵时，应尽量使所选的泵在最佳工况附近范围内（一般为最高效率的92％左右以上的区域）操作。离心泵的特性曲线随转速而变，因而特性曲线上一定要标出转速离心泵的特性曲线是在固定转速下，由输送清水实验所测定的，若输送液体与水的物理性质差别较大时，泵的特性曲线必须进行校正。

泵生产部门所提供的特性曲线是用清水作实验求得的。当所输送的液体性质与水相差较大时，要考虑粘度及密度对特性曲线的影响。4物理性质对特性曲线的影响

所输送的液体粘度愈大，泵体内能量损失愈多。结果：4.1粘度的影响压头减小流量减小效率下降轴功率增大所以特性曲线改变离心泵的压头与密度无关。（定性分析）

注：当被输送液体的密度与水不同时，不能使用该泵所提供的Ｎ－Ｑ曲线，而应按（2-4a）及（2-5）重新计算。泵的轴功率随液体密度而改变。4.2密度的影响Hgpa1100p1<pa,p1有一定真空度，真空度越高，吸力越大,Hg越大。

当p1

小于一定值后(p1<pv,pv为环境温度下液体的饱和蒸汽压)，将发生气蚀现象。

pv100℃=760mmHg,pv40℃=55.32mmHg五、离心泵的安装高度和气蚀现象

1气蚀现象为避免发生气蚀现象，应限制p1不能太低，或Hg不能太大，即泵的安装高度不能太高。安装高度Hg的计算方法一般有两种：允许吸上真空高度法；气蚀余量法。2安装高度离心泵的安装高度如图选取衡算面，在两截面间进行能量衡算：得：允许吸上真空高度Hs泵入口处压力所允许的最低绝对压力p1,贮槽上方通大气。Hs与泵的结构、液体的物化特性、当地的大气压等因素有关。一般，Hs<5~7mH2O.（2-8）式中pa—大气压，N/m2

ρ—被输送液体密度，kg/m3允许吸上真空度mH2O泵安装地点的海拔越高，海拔高度↑，液体温度↑→Hg↓大气压力就越低，允许吸上真空高度就越小。输送液体的温度越高，所对应的饱和蒸汽压就越高，泵的允许吸上真空高度也就越小。影响泵安装高度的补充因素Hs’=Hs＋(Ha－10)－(Hv－0.24)(2-11)式中Hs’—操作条件下输送水时允许吸上真空高度，mH2O；

Hs’—泵样本中给出的允许吸上真空高度，mH2O；Ha—泵工作处的大气压，mH2O；Hv

—泵工作温度下水的饱和蒸汽压，mH2O；0.24—实验条件下水的饱和蒸汽压，mH2O。

原因：在泵的说明书中所给出的Hs是大气压为10mH2O，水温为20℃状态下的数值。如果泵的使用条件与该状态不同时，则应把样本上所给出的Hs值，按下式换算成操作条件下的Hs’值。

泵允许吸上真空高度的换算

泵制造厂只能给出Hs值，而不能直接给出Hg值。因为每台泵使用条件不同，吸入管路的布置情况也各异，有不同的u2/2g和∑Hf值，所以，只能由使用单位根据吸入管路具体的布置情况，由计算确定Hg。问题：泵制造厂能直接给出泵的安装高度吗？Hgp01100如何用允许吸上真空高度确定泵的安装高度？Hg—泵的安装高度；u2/2g—进口管动能；∑Hf—进口管阻力;Hs

—允许吸上真空高度，由泵的生产厂家给出。提高Hg的方法取截面0-0，1-1，并以截面0-0为基准面，在两截面间柏努利方程，可得若贮槽为敞口，则p0为大气压pa，则有（2-9）（2-10）

汽蚀余量Δh是指离心泵入口处，液体的静压头p1/ρg与动压头u12/2g之和超过液体在操作温度下的饱和蒸汽压头pv/ρg的某一最小指定值，即汽蚀余量(2-12)式中h—汽蚀余量，m；

pv—操作温度下液体饱和蒸汽压，N/m2。将式（2-9）与（2-12）合并可导出汽蚀余量Δh与允许安装高度Hg之间关系为上式中p0为液面上方的压力，若为敞口液面则p0=pa。(2-13)如何利用气蚀余量确定泵的安装高度？

只要已知允许吸上真空高Hs与汽蚀余量中的任一个参数，均可确定泵的安装高度。

注：泵性能表上的值也是按输送20℃水而规定的。当输送其它液体时，需进行校正。具体校正方法可参阅有关文献。例2-2某台离心泵从样本上查得允许吸上真空高度Hs=6m，现将该泵安装在海拔高度为500m处，若夏季平均水温为40℃。问修正后的Hs’应为多少？若吸入管路的压头损失为1mH2O，泵入口处动压头为0.2mH2O。问该泵安装在离水面5m高度处是否合适？水温为40℃时，Hv=0.75m。Ha=9.74mＨｇ解:当水温为40℃时，Hv=0.75m。查表得Ha=9.74m。

Hs’=Hs＋(Ha－10)－(Hv－0.24)

=6＋(9.74－10)－(0.75－0.24)=5.23m泵的安装高度为:

Hｇ=Hs’－u12/2g－ΣHf=5.23－0.2－1=4.93m<5m故泵安装在离水面5m高度处不合适。

离心泵在特定管路系统中工作时，液体要求泵供给的压头Ｈ可由柏努利方程式求得，即

六、离心泵的工作点

当离心泵安装在一定的管路系统中工作时，其压头和流量不仅与离心泵本身的特性有关，而且还取决于管路的工作特性。

1管路特性曲线

上式可简化为Ｈ＝Ａ＋∑Hf

(2-14)与管路中液体流量无关，在输液高度和压力不变的情况下为一常数，以符号Ａ表示。若贮槽与受槽的截面都很大，该处流速与管路相比可忽略不计.此式中压头损失为式中Q为管路系统的流量，m3/s

(2-15)对于特定的管路系统，l、le、d均为定值，湍流时摩擦系数的变化也很小，令则式（2-14）可简化为Ｈ＝Ａ＋BQ2(2-16)上式表明：在特定管路中输送液体时，所需压头Ｈ随液体流量Q的平方而变化，此关系所描绘的Ｈ－Q曲线，称为管路特性曲线。它表示在特定的管路中，压头随流量的变化关系。注意：管路特性曲线的形状与管路布置及操作条件有关，而与泵的性能无关。AQH管路的特性曲线泵的特性曲线离心泵的特性曲线H-Q与其所在管路的特性曲线He-Qe的交点称为泵在该管路的工作点，如图所示。H=HeQ=QeQ或QeH-QMHe-QeH或He工作点所对应的流量与压头既满足管路系统的要求，又为离心泵所能提供。

2工作点（dutypoint）工作点所对应的流量Q与压头Ｈ既是管路系统所要求，又是离心泵所能提供的;若工作点所对应效率是在最高效率区，则该工作点是适宜的。泵的工作点表示改变离心泵的转速或改变叶轮外径，以改变泵的特性曲线。

调节流量实质上就是改变离心泵的特性曲线或管路特性曲线，从而改变泵的工作点。离心泵的流量调节，通常从两方面考虑：两者均可以改变泵的工作点，以调节流量。在排出管线上装适当的调节阀，以改变管路特性曲线；七、流量调节当阀门关小时，管路局部阻力加大，管路特性曲线变陡，泵的工作点由M移到M1。流量由QM减小到QM1。改变阀门开度以调节流量，实质是用开大或关小阀门的方法来改变管路特性曲线。M1MM2QM1QMQM2Q或QeH或HeH-Q12当阀门开大时，管路局部阻力减小，管路特性曲线变得平坦一些，工作点移到M2，流量加大到QM2。1改变阀门的开度要把泵的转数提高到n1，泵的特性曲线就上移到nM1位置，工作点由M移到M1，流量和压头都相应加大;改变离心泵的转数以调节流量，实质上是维持管路特性曲线不变，而改变泵的特性曲线。M1MM2Q或QeH或HeH-QHe-Qen1nn2若把泵的转数降到n2，泵的特性曲线就移到nM2位置，工作点移到M2，流量和压头都相应地减小。2改变泵的转数

车削叶轮的外径是离心泵调节流量的一种独特方法。在车床上将泵叶轮的外径车小，这时叶轮直径、流量、压头和功率之间关系，可按式（2-7）进行计算。3车削叶轮的外径采用什么方法来调节流量，关系到能耗问题。改变阀门开度调节流量方法简便，应用广泛。但关小阀门会使阻力加大，因而需要多消耗一部分能量以克服附加的阻力，该法不经济的。改变转速调节流量可保持管路特性曲线不变，流量随转速下降而减小，动力消耗也相应降低，因节能效果显著，但需要变速装置，难以做到流量连续调节。4几种流量调节方法的比较改变叶轮直径可改变泵的特性曲线，但可调节流量范围不大，且直径减小不当还会降低泵的效率。

在输送流体量不大的管路中，一般都用阀门来调节流量，只有在输液量很大的管路才考虑使用调速的方法。（1）确定输送系统的流量与压头

流量一般为生产任务所规定。

选择离心泵的基本原则，是以能满足液体输送的工艺要求为前提的。选择步骤为：离心泵的选择根据输送系统管路的安排，用柏努利方程式计算管路所需的压头。（2）选择泵的类型与型号根据输送液体性质和操作条件确定泵的类型；按确定的流量和压头从泵样本产品目录选出合适的型号；如果没有适合的型号，则应选定泵的压头和流量都稍大的型号；如果同时有几个型号适合，则应列表比较选定；按所选定型号，进一步查出其详细性能数据。（3）校核泵的特性参数如果输送液体的粘度和密度与水相差很大，则应核算泵的流量与压头及轴功率。

离心泵若在启动前未充满液体，则泵壳内存在空气。由于空气密度很小，所产生的离心力也很小。此时，在吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵，但不能输送液体。此现象称为“气缚”。

“气缚”（airbinding）

为便于使泵内充满液体，在吸入管底部安装带吸滤网的底阀，底阀为止逆阀，滤网是为了防止固体物质进入泵内，损坏叶轮的叶片或妨碍泵的正常操作。气蚀现象

当离心泵的进口压力小于环境温度下的液体的饱和蒸汽压时，将有大量的蒸汽液体中逸出，并与气体混合形成许多小气泡。当气泡到达高压区时，蒸汽凝结，气泡破裂，液体质点快速冲向气泡中心，质点相互碰撞，产生很高的局部压力。如果气泡在金属表面破裂凝结，则会以较大的力打击金属表面，时其遭到破坏，并产生震动，这种现象称为“气蚀现象”。气蚀现象一旦发生，会造成很大的破坏作用，应尽量避免。提高Hg的方法：改变结构(另选一Hs大的泵)；降低进口管段流速；降低进口管阻力(选择较大的进口管径、减少进口管路程、尽量少安装管件、阀等)。定性分析：液体在一定转速下，所受的离心力与液体的密度成正比。但液体由于离心力的作用而取得的压头，相当于由离心力除以叶轮出口截面积所形成的压力，再除以液体密度和重力加速度的乘积。这样密度对压头的影响就消除了。例2-4如附图所示，今有一输送河水的任务，要求将某处河水以80m3/h的流量，输送到一高位槽中，已知高位槽水面高出河面10m，管路系统的总压头损失为7mH2O。试选择一适当的离心泵.并估算由于阀门调节而多消耗的轴功率。11‘22‘10m解根据已知条件，选用清水泵。以河面1-1截面为基准面，并取1-1与2-2截面列柏努利方程式，则由于所选泵压头较高，操作时靠关小阀门调节，因此多消耗功率为：

根据流量Q(80m3/h)和H(17m)可选4B20型号的泵。由附录查得该泵性能为：流量90m3/h；压头20mH2O；轴功率6.36kW；效率78%。例题：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

89×4mm的无缝钢管，直管长为15m，管上装有一个底阀(可初略地按旋启式止回阀全开时计算)、一个标准弯头；泵排出管用

57×3.5mm的无缝钢管，直管长度为50m，管路上装有一个全开的截止阀和三个标准弯头。贮罐和高位槽上方均为大气压。设贮罐液面维持恒定。试选择合适的泵。11‘22‘10m7m7m式中，z1=0,z2=10m,p1=p2,u10,u2

0

∴W=9.81×10+∑hf解：

依题意，绘出流程示意图。取截面和基准面，如图所示。在两截面间列柏努利方程，则有进口段：d=89-2×4=81mm,l=15m查图，得=0.029进口段的局部阻力：底阀：le=6.3m弯头：le=2.73m进口阻力系数：=0.5d=57-2×3.5=50mm,l=50m查图，得=0.0313出口段：出口段的局部阻力：全开闸阀：le=0.33m全开截止阀：le=17m标准弯头(3)：le=1.6×3=4.8m出口阻力系数：=1.0总阻力：轴功率：选泵Q泵=1.1×300×60/1000=19.8m3/hH泵=1.1×(w/g)=1.1×(252.4/9.81)=28.33m从离心泵的产品目录中选择泵：2B31，其参数为：流量：20m3/h；扬程：30.8m;转速：2900r/min;功率：2.6kW;效率：64%；允许吸上真空高度：7.2m校正安装高度允许：Hs’=Hs+(Ha-10)-(Hv-0.24)=7.2+(10-10)-(0.24-0.24)=7.2m安装高度：所以，所选泵不可用。解:当水温为40℃时，Hv=0.75m。查表得Ha=9.74m。

Hs’=Hs＋(Ha－10)－(Hv－0.24)

=6＋(9.74－10)－(0.75－0.24)=5.23m泵的安装高度为:

Hｇ=Hs’－u12/2g－ΣHf=5.23－0.2－1=4.93m<5m故泵安装在离水面5m高度处不合适。谢谢观看/欢迎下载BYFAITHIMEANAVISIONOFGOODONECHERISHESANDTHEENTHUSIASMTHATPUSHESONETOSEEKITSFULFILLMENTREGARDLESSOFOBSTACLES.BYFAITHIBYFAITH安全注射与职业防护PART01一、安全注射二、职业防护主要内容安全注射阻断院感注射传播让注射更安全！《健康报》

别让输液成为一个经济问题有数据显示，是世界最大的“注射大国”。2009年我国平均每人输液8瓶，远远高于国际上人均2.5—3.3瓶的平均水平。我国抗生素人均消费量是全球平均量的10倍。因此我国被称为：

“输液大国、抗生素大国和药品滥用大国”。2016年国家十五部委重拳出击

遏制细菌耐药《阻断院感注射传播，让注射更安全（2016-2018年）》专项工作指导方案量化指标医疗卫生机构安全注射环境、设施条件、器具配置等合格率100%医务人员安全注射培训覆盖率100%规范使用一次性无菌注射器实施注射100%（硬膜外麻醉、腰麻除外）医疗卫生机构对注射后医疗废物正确处理率100%医疗卫生机构内部安全注射质控覆盖率100%医务人员安全注射知识知晓率≧95%医务人员安全注射操作依从性≧90%医务人员注射相关锐器伤发生率较基线下降≧20%相关内容基本概念安全注射现况不安全注射的危害如何实现安全注射意外针刺伤的处理

基本概念

注射

注射是指采用注射器、钢针、留置针、导管等医疗器械将液体或气体注入体内，达到诊断、治疗等目的的过程和方法。包括肌内注射、皮内注射、皮下注射、静脉输液或注射、牙科注射及使用以上医疗器械实施的采血和各类穿刺性操作。

基本概念

符合三个方面的要求：对接受注射者无危害；对实施者无危害；注射后的废弃物不对环境和他人造成危害。不安全注射发生率东欧：15%中东：15%亚州：50%印度：50%中国：50%对我国某地3066个免疫接种点的调查表明:一人一针一管的接种点为33.5％一人一针的接种点为62.1％一人一针也做不到的接种点......

目前情况

不安全注射

没有遵循上述要求的注射常见不安全注射-对接受注射者不必要的注射注射器具重复使用注射器或针头污染或重复使用手卫生欠佳注射药品污染不当的注射技术或注射部位医用纱布或其他物品中潜藏的锐器常见不安全注射-对接受注射者减少不必要的注射是防止注射相关感染的最好方法据调查，从医疗的角度来说，有些国家高达70％的注射不是必须的应优先考虑那些同样能达到有效治疗的其他方法口服纳肛不安全注射-对实施注射者采血技术欠佳双手转移血液不安全的血液运输手卫生欠佳废弃锐器未分类放置不必要的注射双手针头复帽重复使用锐器锐器盒不能伸手可及患者体位不当不安全注射-对他人不必要的注射带来过多医疗废物医疗废物处置不当废弃锐器置于锐器盒外与医用纱布混放放在不安全的处置地点—如走廊中容易拌倒废物处理者未着防护用品（靴子，手套等）重复使用注射器或针头最佳注射操作注射器材和药物注射器材药物注射准备注射管理锐器伤的预防废物管理常规安全操作手卫生手套其他一次性个人防护装备备皮和消毒清理手术器械医疗废物二次分拣2023/7/6Dr.HUBijie1782023/7/611/05/09178锐器盒摆放位置不合适，放在地上或治疗车下层头皮针入锐器盒时极易散落在盒外，医废收集人员或护士在整理过程中容易发生损伤不正确使用利器盒绝大部分医务人员对安全注射的概念的理解普遍仅局限于“三查七对”，因此安全注射的依从率也非常低。安全注射现况滥用注射导致感染在口服给药有效的情况下而注射给药临床表现、诊断不支持而使用注射治疗

由于滥用注射，导致感染的发生几率明显增加。安全注射现况注射风险外部输入风险：注射器具、药品、材料等产品质量；非正确使用信息，非正规或正规培训传递错误信息，非合理用药及操作习惯等。内部衍生风险：注射的“过度”与“滥用”、非正确的注射、未达标的消毒灭菌、被相对忽略的职业暴露、不被关注的医疗废物管理。

安全注射现况

当前院感注射途径传播的高风险因素使用同一溶媒注射器的重复使用操作台面杂乱，注射器易污染注射后医疗废物管理欠规范---注射器手工分离与二次分捡

对患者的危害-------传播感染

是传播血源性感染的主要途径之一，也是不安全注射的最主要危害。注射是医院感染传播的主要途径之一！不安全注射的危害导致多种细菌感染，如脓肿、败血症、心内膜炎及破伤风等。败血症破伤风心内膜炎脓肿不安全注射

不安全注射的危害

对医务人员的影响

针刺伤：每年临床约有80.6%-88.9%的医务人员受到不同频率的针刺伤！原因：防护意识薄弱、经验不足、操作不规范、防护知识缺乏。

不安全注射的危害

对社会的危害

拿捡来的注射器当“玩具”

不安全注射的危害

如何实现安全注射三防：人防、技防、器防四减少：减少非必须的注射操作减少非规范的注射操作减少注射操作中的职业暴露减少注射相关医疗废物

如何实现安全注射

重视环境的准备警惕锐器伤正确物品管理严格无菌操作熟悉操作规程执行手卫生安全注射

如何实现安全注射

进行注射操作前半小时应停止清扫地面等工作。避免不必要的人员活动。严禁在非清洁区域进行注射准备等工作。应在指定的不会被血液和体液污染的干净区域里，进行注射准备。当进行注射准备时，必须遵循以下三步骤：1.保持注射准备区整洁、不杂乱，这样可以很容易清洁所有表面2.开始注射前，无论准备区表面是否有血液或体液污染，都应清洁消毒。3.准备好注射所需的所有器材：-无菌一次性使用的针头和注射器-无菌水或特定稀释液等配制药液-酒精棉签或药棉-锐器盒重视环境的准备手卫生之前先做脑卫生！观念的改变非常重要！安全注射，“手”当其冲！认真执行手卫生工作人员注射前必须洗手、戴口罩，保持衣帽整洁；注射后应洗手。操作前的准备注射前需确保注射器和药物处于有效期内且外包装完整。操作前的准备给药操作指导单剂量药瓶——只要有可能，对每位患者都使用单剂量药瓶，以减少患者间的交叉污染多剂量小瓶——如果别无选择，才使用多剂量药瓶-在对每个患者护理时，每次只打开一个药瓶-如果可能，一个患者一个多剂量药瓶，并在药瓶上写上患者姓名，分开存储在治疗室或药房中-不要将多剂量药瓶放在开放病房中，在那里药品可能被不经意的喷雾或飞溅物污染药物准备给药操作指导丢弃多剂量药瓶：-如果已失去无菌状态-如果已超过有效日期或时间（即使药瓶含有抗菌防腐剂）-如果打开后没有适当保存-如果不含防腐剂，打开超过24小时，或制造商建议的使用时间后-如果发现未注明有效日期、储存不当，或药品在不经意间被污染或已知道被污染（无论是否过期）药物准备给药操作指导具有跳起打开装置的安瓿瓶——只要有可能，就使用具有跳起打开装置的安瓿瓶，而不是需要金属锉刀才能打开的安瓿瓶如果是需要金属锉刀才能打开的安瓿瓶，在打开安瓿瓶时，需使用干净的保护垫（如一个小纱布垫）保护手指药物准备准备好注射所需的所有器材：-无菌一次性使用的针头和注射器-无菌水或特定稀释液等配制药液-酒精棉签或药棉-锐器盒注射准备对药瓶隔膜的操作步骤在刺入药瓶前用蘸有70%乙醇棉签或棉球擦拭药瓶隔膜（隔层），并在插入器材前使其晾干每次插入多剂量药瓶都要使用一个无菌注射器和针头不要把针头留在多剂量药瓶上注射器和针头一旦从多剂量药瓶中吸出药品并拔出，应尽快进行注射注射准备贴标签多剂量药瓶配制后，应在药瓶上贴上标签：-配制日期和时间药物的种类和剂量-配制浓度-失效日期和时间-配制者签名对于不需要配制的多剂量药品，贴上标签：-开启日期和时间-开启者名字和签名注射准备皮肤消毒剂在有效期内使用。严格落实皮肤消毒的操作流程（以注射点作为中心，自内向外，直径5cm以上）。一人一针一管一用，禁止重复使用。熟悉操作规程，严格无菌操作使用同一溶媒配置不同药液时，必须每次更换使用未启封的一次性使用无菌注射器和针头抽取溶媒。必须多剂量用药时，必须做到一人一针一次使用。熟悉操作规程，严格无菌操作熟悉操作规程，严格无菌操作红圈标注地方绝对不能碰触！××熟悉操作规程，严格无菌操作皮肤消毒后不应再用未消毒的手指触摸穿刺点！皮肤消毒后应完全待干后再进行注射！熟悉操作规程，严格无菌操作现配现用药液抽出的药液、开启的静脉输入用无菌液体须注明开启日期和时间，放置时间超过2小时后不得使用；启封抽吸的各种溶媒超过24小时不得使用。药品保存应遵循厂家的建议，不得保存在与患者密切接触的区域，疑有污染或保存不当时应立即停止使用，并进行妥善处置。

熟悉操作规程，严格无菌操作

2小时内：——输注类药品；

24小时内：

——溶媒启封抽吸后；

——灭菌物品启封后（棉球、纱布等）提倡使用小包装。每周更换2次：

——非一次性使用的碘酒、酒精等，容器应灭菌。

7天内：——启封后一次性小包装的瓶装碘酒、酒精.药品保存：——应遵循厂家的建议（温度、避光）——不得保存在与患者密切接触的区域。——疑有污染禁用。应注明开启时间物品管理

禁止双手回套针帽禁止用手传递利器禁止用手分离注射器针