流体输送操作（化工单元操作技术课件）

流体输送操作流体输送管路的选择一、流体流体流动是最普遍的化工单元操作之一，学习流体流动问题也是学习其它化工单元操作的重要基础。想一想？液体可以自然的从高处向低处流动，如何实现从低处向高处流动，并且实现远距离输送？一、流体化工生产中所处理的物料，大多为流体。流体：包括液体和气体。流体的特征：（1）具有流动性；（2）无固定形状，随容器形状而变化。流体的分类：（1）不可压缩流体：流体的体积不随压力变化而变化，如液体；（2）可压缩流体：流体的体积随压力发生变化，如气体（气体具有明显

的热膨胀性和可压缩性）。

为满足工艺条件的要求，保证生产的连续进行，需要把流体从一个设备输送至另外一个设备，实现这一过程需要借助管路和输送设备。化工生产过程是靠若干个化工设备按一定顺序组合完成，而连接各个化工设备则靠化工管路。在化工厂中，各种材质、长度、管径的管子及设备所构成的化工管路，像人体的血管一样，组成化工过程的“供血”管网，没有化工管路，是无法完成化工生产任务的。而流体输送设备相当于人体的心脏，其作用也非常重要。一、流体输送方式的选择常见的流体输送方式有以下几种：

输送机械送料、高位槽送料、压缩空气送料、真空抽料1.输送机械送料：借助输送机械对流体做功，实现流体的输送（1）常用液体输送机械：泵（离心泵、真空泵、计量泵、旋涡泵、往复泵）任务：了解流体输送在化工生产中的应用实例：我国南水北调，西气东输工程，就是实现把我国南方长江的水，通过机械设备做功送到我国北方需要的地方；把新疆塔里木轮油田的天然气通过管道送到千家万户等等，都是通过机械设备（泵或风机）加压被输送到所需要的地方。（2）常用气体输送机械：通风机、鼓风机和压缩机鼓风机通风机离心压缩机一、流体输送方式的选择一、流体输送方式的选择2.高位槽送料：利用化工生产中各容器、设备间的位差，实现液体从高位设备

向低位设备输送的操作。（由高处向低处送料）输送时只要在

两个设备之间用一根管道连接即可。实例：高层住宅的用水是通过高高的水塔或顶层的水箱来实现。一、流体输送方式的选择

3.压缩空气送料：向贮槽中通入压缩空气，在压力的作用下，将贮槽中

液体输送至指定设备。

压缩空气输送硫酸的输送流程特点：只能间歇输送物料，压缩空气送料时，空气的压力必须能够保证完成输送任务。化工生产过程中如果需要远距离输送腐蚀性物料，一般采用压缩空气或惰性气体代替输送机械来输送物料。压缩气体送料是一种由低处向高处送料的情况。通过给上游流体施加一定的压力来完成物料的输送过程。4.真空抽料：通过真空系统造成的负压来实现流体输送的操作。一、流体输送方式的选择真空抽料是一种由低处向高处送料的情况。通过给下游设备抽真空造成上下游设备之间的压力差来完成流体的输送过程。特点：真空抽料以其结构简单，操作方便，没有动件的优点适用于化工生产中的很多场合，但由于流量调节不方便，需要真空系统，所以不适用于输送挥发性的液体。如图，通过真空泵将设备3抽空，来实现输送碱液的过程。二、流体输送管路的分类化工生产过程中的管路通常以是否分出支管来分类，见表1-1所示。1.化工管路的作用：

化工生产中所使用的各种管路的总称，主要作用是按照工艺流程连接各设备和机械，构成完整的工艺系统，输送流体。

2.管路的基本构成管子、管件和阀门及管架的总称，也包括一些附属于管路的管架、管卡、管撑等附件。

三、管路的构成化工生产中必须通过管路来输送和控制流体，化工管路同其它化工设备一样是化工生产中不可缺少的组成部分。（1）管子的分类与用途管子按材质可分为金属管、非金属管和复合管三大类。

三、管路的构成有缝钢管：低碳钢焊接而成①水、煤气钢管水、煤气钢管一般用普通碳素钢制成，表面镀锌的水、煤气钢管称为镀锌管或白铁，不镀锌的称为黑铁管。②电焊钢管

电焊钢管一般用低碳薄钢板卷成管形后电焊而咸。直焊缝钢管主要用于压力不大和温度不高的流体管路;螺旋焊缝钢管主要用于煤气、天然气、冷凝水管路。无缝钢管：

无缝钢管品种和规格很多，按轧制方法不同，分为热轧管和冷拔管;按用途不同又可分为普通无缝钢管、化肥用高压无缝钢管、石油裂化用无缝钢管、锅炉用高压无缝钢管、耐酸无缝钢管等。铸铁管

普通铸铁管

普通铸铁管用灰铸铁铸造而成，它对泥土、酸、碱具有较好的耐腐蚀性能，因此主要用于埋在地下的给水总管、煤气总管、污水管等。铜管铜导热性能好。低温时力学性能好，因此主要用于制造换热设备、深冷管路塑料管

常用的塑料管为硬聚氯乙烯(PVC)塑料管，易于加工成型腐蚀性能好，一般用于温度不高和压力不大的管路。玻璃钢管

玻璃钢管是用玻璃纤维及其制品为增强材料，以合成树脂为黏合剂，经过一定的成型工艺制作而成的，主要用于酸性和碱性介质流体的输送管路。三、管路的构成①以改变流体流动方向：90º弯头、45º弯头、180º回弯头等；②用以堵截管路：管帽、丝堵（堵头）、盲板等；③用以连接支管：三通、四通；④用以改变管径：异径管、内外螺纹接头（补芯）等；⑤用以延长管路：管箍(束节)、螺纹短节、活接头、法兰等。（2）管件

管件是用来连接管子以达到延长管路、改变管路方向或直径、分支、合流或封闭管路的附件总称。

三、管路的构成（2）管件

常用管件：弯头的主要作用是改变管路的走向。常见的有45。弯头60。弯头90。弯头180。弯头当管路之间需要连通或分流时，其接头处的管件：三通四通三、管路的构成（2）管件

常用管件：三、管路的构成（2）管件

常用管件：

法兰是为了管路的安装和检修的需要而设置的，如图所示。在管路的末端通常装有法兰盖以便于管路的检修和清理。在化工管路检修中，两法兰之间需要插入盲板，以切断管路中的介质。

三、管路的构成（2）管件

常用管件：盲板法兰三、管路的构成（2）管件

常用管件：三、管路的构成（2）管件

三、管路的构成（3）阀门

阀门是用来启闭和调节流量及控制安全的部件。

通过阀门可以调节流量、系统压力及流动方向，从而确保工艺条件的实现与

生产安全。

阀门的启闭方式

手动电动气动三、管路的构成（3）阀门

闸阀也叫闸板阀,是一种广泛使用的阀门。它的启闭原理是通过改变闸板与阀座之间的位置，调节流体流量或截断通道。转动手轮，阀杆带动闸板上下移动，改变闸板与阀座之间的位置。

它在管路中主要起切断作用。

闸阀三、管路的构成（3）阀门①优点:尺寸较大，流体阻力小，开启缓慢，可根据阀杆高度判断阀门开度，易于调节流量，维修困难。

闸阀主要适用于大直径的上水管道，不适用于频繁启闭的场合.三、管路的构成（3）阀门截止阀截止阀,也叫截门,它的闭合原理是,依靠阀杠压力,使阀瓣密封面与阀座密封面紧密贴合,阻止介质流通。截止阀是使用最广泛的一种阀门,比较耐用,开启高度不大,制造容易,维修方便,不仅适用于中低压,而且适用于高压。

主要适用于输送不含固体颗粒的清洁流体。闸阀和截止阀的外观比较三、管路的构成（3）阀门①截止阀的特点：

只许介质单向流动,安装时有方向性。（保证流体低进高出，下进上出）②截止阀的分类:

直通式、直角式及直流式斜截止阀截止阀三、管路的构成（3）阀门碟阀蝶阀也叫蝴蝶阀,顾名思义,它的关键性部件好似蝴蝶迎风,自由回旋。蝶阀的阀瓣是圆盘,围绕阀座内的一个轴旋转,旋角的大小,便是阀门的开闭度。三、管路的构成（3）阀门蝶阀具有轻巧的特点,比其他阀门要节省材料,结构简单,开闭迅速,切断和节流都能用,流体阻力小,操作省力。蝶阀,可以做成很大口径。能够使用蝶阀的地方,最好不要使用闸阀,因为蝶阀比闸阀经济,而且调节性好。目前,蝶阀在热水管路得到广泛的使用。三、管路的构成（3）阀门球阀

球阀代号为Q，是化工厂中常用的一种阀门。

1·球阀的组成球阀的主要组成部分有阀体、阀盖、密封阀座、球体、阀杆、手柄等。

2·球阀的启闭转动手柄，带孔球体随阀杆转动，从而改变球体与阀座之间的流通面积，以实现阀门的启闭。

3·球阀的特点结构简单，球体制造精度要求高，流体阻力小，启闭迅速，密封性能好。

4·球阀的应用场合适用于输送空气等气体，水、有机溶剂等液体，以及含有悬浮颗粒的液体。三、管路的构成（3）阀门旋塞阀

结构简单，启闭迅速，适用于输送带有固体颗粒的流体。三、管路的构成（3）阀门旋塞阀三、管路的构成（3）阀门止回阀止回阀是依靠流体本身的力量自动启闭的阀门,它的作用是阻止介质倒流。它的名称很多,如逆止阀、单向阀、单流门等。

三、管路的构成（3）阀门减压阀

减压阀是将流体压力降低到一定数值的自动阀门,一般阀后压力要小于阀前压力的50%。减压阀种类很多,主要有活塞式和弹簧薄膜式两种。活塞式减压阀是通过活塞的作用进行减压的阀门。弹簧薄膜式减压阀,是依靠弹簧和薄膜来进行压力平衡的。安全阀是化工设备及管路中能够自动卸压的阀门，类型代号为A。

1.安全阀的组成安全阀由阀体、阀座、阀瓣、阀盖、弹簧、阀杆、保护罩等组成。2.安全阀的启闭

当设备内压力超过允许值时，安全阀自动开启，升高;当压力降到规定值时，安全阀自动关闭。

3·球阀的特点

结构简单，球体制造精度要求高，流体阻力小，启闭迅速，密封性能好。

4·安全阀的应用场合

安全阀主要应用在受压设备和受压管路上。

三、管路的构成（3）阀门安全阀应按照介质的性质、工作压力和工作温度、管道直径，工艺上的要求等，按“满足工艺要求、安全可靠、经济合理、操作维修方便”的基本原则来选择。双向流管道选无方向性的阀门（闸阀、球阀，蝶阀）要求快速启闭选球阀，蝶阀密封性好选球阀，闸阀）受压容器和管道设安全阀蒸汽加热设备及蒸汽管道设疏水阀三、管路的构成阀门的选择原则流体输送操作管路的布置与安装回忆上次课内容：

管路是化工、石油、环保等许多行业生产中所涉及的各种管路形式的总称，这是生产装置不可缺少的部分，只有管路通畅，阀门调节得当，才能保证各车间及整个工厂生产的正常进行。因此了解管路的构成与作用、合理布置管路，是非常重要的。引导文管路的组成包括哪几个部分？管子有哪几种？管子的管材都有哪些？管件有什么作用？各种阀门的特点及使用场合？管路的连接方式有哪些？管子布置有何特点？管路布置与安装有什么一般原则？什么是公称压力？什么是公称直径？化工厂中，设备之间的连接，物料、蒸汽、液体及气体的输送都要用到各种管径、材质不同的管道，管道纵横、交叉重叠排列，长途管路几公里以上，管道费一般占总投资的15%-20%。

因此，化工管路的安装设计是化工生产中的重要组成部分。一、管路设计包含的内容：（1）管子、管件、阀门的选择；（2）管路的布置设计；（3）管路的保温设计；（4）管路支架配置。二、管道的确定三、管路的连接管路的连接包括管子与管子的连接，管子与各种管件、阀门的连接，设备接口处的连接。常见的管路连接方法有焊接连接、法兰连接、螺纹连接、承插连接等。

本项目通过学习以下知识点，掌握焊接连接、法兰连接、螺纹连接、承插连接的特点。如何将管子、管件、阀门及设备连接起来呢？知识点一

焊接连接

焊接是管路连接的主要方式，焊接连接密封性能好，结构简单，连接强度高，适用于各种压力和温度的管路上，属于不可拆连接。

焊接方法和种类很多，最常用的方法是电弧焊。

电弧焊是利用电弧产生的高热量来熔化焊口和焊条，使构件连接在一起，根据操作方法可分为手工电弧焊、埋弧焊等。

特点：方便，价廉，但拆卸困难，主要用于钢管、有色金属管。三、管路的连接知识点二

法兰连接

法兰连接是管路中应用最多的可拆连接方式。

其优点是强度高，密封性能好，适用范围广，拆卸、安装方便，法兰连接的密封很重要，根据介质压力大小和密封性能的要求，法兰密封面有平面、凹凸面，榫槽面等形式，密封垫的材质有非金属垫片、金属垫片面和各种组合式垫片可供选择。特点：用于大管径的常拆管路。知识点三

螺纹连接

螺纹连接是通过内外管螺纹拧紧而实现的。螺纹连接的管子两端均有外螺纹，通过有内螺纹的连接件、管件、阀门等连接。

为了保证螺纹连接处的密封性能，在螺纹连接前，常在外螺纹上加上填料。常用的填料有加铅油的油麻丝或石棉绳等，也可用聚四氟乙烯生料带缠绕。特点：结构简单，容易装拆，一般用于常拆的小管径连接。知识点四承插连接承插连接时，插口和承口接头处留有一定的轴向间隙，在间隙内填充密封填料(如油麻绳、石棉水泥)来增加密封性能。

特点：承插连接适用于压力不大、密封性能要求不高的场合，一般用于铸铁管、陶瓷管、塑料管等的连接。将管子一端插入另一管子钟形插套内，并在形成的空隙内装填料加以密封。四、管路布置与安装的一般原则

工业上的管路布置，既要考虑到工艺要求，又要考虑到经济要求，还要考虑到操作、检修方便与安全，尽可能减少基建费用和操作费用，在可能的情况下还要尽可能美观。各种管路的铺设，要尽可能采用明线、集中铺设，尽可能利用共同管架；铺设时尽量走直线，少拐弯，少交叉，尽量使管路铺设整齐美观；一般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；平行管路上的管件、阀门位置应错开，且不得立于人行道的上空；管路通过人行道时高度不得低于2m，通过公路时不得低于4.5m，与铁轨的净距离不得小于6m，通过工厂主要交通干线时高度一般为5m；管路排列时，通常使输送无腐蚀性流体的管路在上，输送有腐蚀性流体的管路在下；输送热流体的管路在上，输送冷流体的管路在下；输送气体的管路在上，输送液体的管路在下；9.输送高压流体的管路在上，输送低压流体的管路在下；10.需要保温的管路在上，不保温的管路在下；11.不常检修的管路在上、经常检修的管路在下。四、管路布置与安装的一般原则五、管路的安装工作管路的组装方式大致可分为两类：

①可拆式，即用法兰、丝扣、填料等方法连接；②不可拆式，主要采用焊接方法连接。

可拆式管路组装要点：先将管路按现场位置分成若干段，然后从管路一端向另一端固定接口逐次组合，也可以从管路两端接口向中间逐次组合。2.管路的安装工作

包括管路安装、法兰和螺纹接合、阀门安装和水压试验。

（1）管路安装

管路的安装应该保证横平竖直，水平管偏差不大于15mm/10m，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。法兰密封面要清理干净，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2-4扣；管道安装时，每对法兰的平行度、同心度应符合要求。五、管路的安装工作

螺纹结合时管路端部应加工外螺纹，利用螺纹与管箍、管件和活管接头配合固定。其密封依靠锥管螺纹的咬合和缠绕在螺纹表面的麻丝或生料带等密封材料来达到。（3）阀门安装

阀门安装时应把阀门清理干净，关闭好再进行安装，单向阀、截止阀及调节阀安装时应注意介质流向，并使阀的手轮便于操作。（4）水压试验

管路安装完毕后，应做强度与严密度试验，试验是否有漏气或漏液现象。管路的操作压力不同，输送的物料不同，试验的要求也不同。进行水压试验时，试验压力为294kPa（表压），在试验压力下维持5min，未发现渗漏现象，则水压试验为合格。六、化工管路的标准化

化工管路的标准化是指制定化工管路主要构件，包括管子、管件、阀件（门）、法兰、垫片等的结构、尺寸、联接、压力等的标准并实施的过程。其中，压力标准与直径标准是制订其他标准的依据，也是选择管子、管件、阀件、法兰、垫片等附件的依据，已由国家标准详细规定，使用时可以参阅有关资料。

1.压力标准

压力标准分为公称压力（PN）、试验压力（ps）和工作压力3种。（1）公称压力又称通称压力，用PN+数值的形式表示，数值表示公称压力的大小，例如，PN2.45MPa表示公称压力是2.45MPa。公称压力一般大于或等于实际工作的最大压力，其数值通常指管内工作介质的温度在273-393K范围内的最高允许工作压力。

1.压力标准

（2）试验压力：为了水压强度试验或紧密性试验而规定的压力，用ps+数值的形式表示，

比如，Ps150表示试验压力为15.0MPa。

（3）工作压力：为了保证管路正常工作而根据被输送介质的工作温度所规定的最大压力，用p+数值表示，为了表征相应的温度，常在P的右下角标注介质最高工作温度（℃）除以10后所得的整数。比如，p(45)1.8at表示在450°C下，工作压力是1.8at。工作压力随着介质工作温度的提高而降低。六、化工管路的标准化2.直径标准

直径标准是指对管路直径所作的标准，一般称为公称直径或通称直径，用DN+数值的形式表示，比如DN300mm表示管子或辅件的公称直径为300mm。通常，公称直径既不是管子的内径，也不是管子的外径，而是与管子内径相接近的整数。

公称直径在1-4000mm之间分为53个等级，在1-1000mm之间分得较细，而在1000mm以上，每200mm分一级。六、化工管路的标准化七、管子的规格（1）无缝钢管：

无缝钢管的规格通常是用“Ф外径×壁厚”来表示。Ф48×2mm表示此管子的外径是48mm，壁厚是2mm。但也有些管子是用内径来表示其规格的，使用时要注意。（2）铸铁管：铸铁管的规格一般用“Ф内径”表示（3）水泥管水泥管的规格一般用“Ф内径×壁厚”来表示。管子的长度主要有3m，4m和6m。有些可达9m，12m，但以6m最为普遍。流体输送操作流体压力的测定

回忆上次课内容：

想一想？思考：（1）同样大小的气球，氢气球比空气球轻；相同体积的棉花要比铁块轻的多，

为什么相同体积的物体，重量不同呢？

（2）听说过锅炉内温度过高会爆炸吗？是因为锅炉内压力太高而材料承受不了

而引起爆炸，那什么是压力呢？引入：流体输送过程中需测量和控制各种设备及容器内的压力，压强差以及液位高度，

学习这部分内容之前，需要先了解流体的一些物理性质。什么是流体？流体的特征？一、流体的主要物理量-----密度1．密度单位体积流体所具有的质量，称为流体的密度，用ρ表示，单位kg/m3ρ---流体的密度，kg/m3;m---流体的质量，kg；V---流体的体积，m32．相对密度

一定温度下，流体的密度与277K时纯水密度的比值，称为相对密度，以dT277表示，

无单位。备注：（T=273K+t）3.比容

一、流体的主要物理量-----密度单位质量流体所占有的体积，称为比容，也称比体积，以υ表示，单位为m3/kg4.流体密度的计算

（1）液体的密度

①纯液体的密度实验测取：纯液体的密度可用仪器测量，通常采用比重计测量查资料手册比容是密度的倒数双边交流：

水池内装有1m3的水，它的质量是1000kg，你知道它的密度吗？通过附录查取下列液体的密度，20℃时，水的密度是多少？苯的密度是多少？

液体密度的影响因素：（1）压力：液体是不可压缩流体，压力的变化对密度的影响很小。（2）温度：液体的密度仅随温度变化。例如：纯水在277K时的密度为1000kg/m3，293K时的密度为998.2kg/m3，373K时的密度为958.4kg/m3一、流体的主要物理量-----密度②液体混合物的密度对于液体混合物，其组成通常用质量分数表示。4.流体密度的计算

（1）液体的密度例：已知硫酸与水的密度分别为1830kg/m3与998kg/m3，试求含硫酸为60%（质量分数）的硫酸水溶液的密度为多少？一、流体的主要物理量-----密度4.流体密度的计算（2）气体密度的计算①纯气体的密度查表计算物质的量n的表达式及单位n=m/M理想气体状态方程:PV=nRT注意：手册中查得的气体的密度都是在一定压力与温度下的值，若条件不同，

则密度需进行换算。一、流体的主要物理量-----密度4.流体密度的计算（2）气体密度的计算情境：求压强为5MPa，温度为400K时N2的密度。

求压强为70KPa，温度为20℃时O2的密度。①纯气体的密度一、流体的主要物理量-----密度4.流体密度的计算（2）气体密度的计算②气体混合物的密度引入：化工生产中的气体大部分为混合气体，如：合成氨生产，原料为N2和H2，如何求算混合气体的密度？y1，y2，……yn——气体混合物中各组分气体的摩尔分数（体积分数）一、流体的主要物理量-----密度4.流体密度的计算（2）气体密度的计算②气体混合物的密度例：已知某混合气体的组成为18%N2，54%H2，28%CO2（均指摩尔分数），混合气体的压力为100KPa，温度为300K，求该混合气体的密度为多少？影响因素：温度T:T增大，ρ减小压力P:P增大，ρ增大二、流体的主要物理量-----压强

1.定义：垂直作用于单位面积上的力，称为流体的静压强，简称压力或压强，用P表示，2.表达式：若以F表示流体垂直作用在面A上的力，则：p=F/A3.单位：Pa，Kpa，Mpa，mmHg，atm1mmHg=133.3Pa1atm=101.3KPa=760mmHg=10.33mH2O

二、流体的主要物理量-----压强4.压强的测量（1）压强的基准

化工计算中，采用两种基准度量压强数值的大小，基准不同，表示方法也不同。①绝对零压（绝对真空）：压强为0②大气压强压强的基准和度量二、流体的主要物理量-----压强二、流体的主要物理量-----压强4.压强的测量（2）压强的表示方法

①绝对压强：以绝对零压为起点计算的压强（流体内部或设备内部的真实压强）

②相对压强：表压：当设备内的实际压强大于大气压强时，超出的部分称为表压。真空度：当设备内的实际压强小于大气压时，低于大气压的部分称

为真空度。表压=绝对压强-大气压强真空度=大气压强-绝对压强压力表测量真空表测量实例：教室里灯管的高度以绝对零点（地面）为基准----真实高度以讲台面为基准----相对高度二、流体的主要物理量-----压强4.压强的测量

（1）流体的压强为170KPa，当地大气压强为100KPa

（2）流体的压强为30KPa，当地大气压强为100KPa双边交流要测量一个设备内部的压力，什么情况下安装压力表，什么情况下安装真空表？想一想？二、流体的主要物理量-----压强4.压强的测量二、流体的主要物理量-----压强例：1.天津和兰州的大气压强分别为101.33kPa和100Kpa，苯乙烯真空精馏塔的塔顶要求维持5.3kPa的绝对压强，试计算两地真空表的读数（即真空度）。2.某设备进、出口测压仪表的读数分别为60mmHg（真空度）和700mmHg（表压），求两处的绝对压强差为多少kPa？（假设当地的大气压强为760mmHg）注意三、流体静力学基本方程引入：在反应塔中，塔顶的压强可以用压力表测得表压，

如何测量塔内流体内部任意一点（如图中A点）的压强？情境：人在海底潜水时，处在水下的不同位置时，所受的压力一样吗？三、流体静力学基本方程1.静力学基本方程（1）物理含义：描述静止流体内部压力随深度的变化。（2）条件：静止流体，密度为ρ，液面上方的压强为P0，A点距液面高度为h，P为溶液内

部任意一点的压强。三、流体静力学基本方程1.静力学基本方程（3）应用：计算液体内部任意一点的压强。（4）讨论：

①适用条件：静止、连续、同一流体；②液体密度ρ越大，距液面越深，该点的压强越大；

③等压面：同一、静止、连续流体内部，同一水平面上压强处处相等

（四个条件缺一不可）。

三、流体静力学基本方程1.静力学基本方程三、流体静力学基本方程2.静力学基本方程的应用（1）U管压差计测定压强及压强差

注：P1,P2为测压点1，2处的压强；

ρ0为指示液的密度，ρ为被测流体的密度；g为常数，9.8m/s2

R为指示液的高度差，mU形管压差计的结构：

U形玻璃管+指示液（水银、CCl4、水、煤油）指示液与被测液体不互溶，不起反应，密度大于被测液体分析式中各个量的物理意义三、流体静力学基本方程2.静力学基本方程的应用测量表压测量真空度三、流体静力学基本方程2.静力学基本方程的应用（2）测定液位高度玻璃管液位计ρs为指示液的密度，ρ为待测液的密度三、流体静力学基本方程2.静力学基本方程的应用（2）测定液位高度三、流体静力学基本方程2.静力学基本方程的应用（3）计算液封高度四、流体的黏度引入：流体的特点-----流动性，不同的流体流动性不同。黏性：

实际流体流动时，流体内部分子之间都会有内摩擦力，衡量摩擦力的特性。

（流体流动时产生内摩擦力的性质）黏性大，分子间内摩擦力大，流动性差，流动阻力大；黏性小，分子间内摩擦力小，流动性大，流动阻力小；例：油的粘性大，流动性差；水的粘性小，流动性好。

气体的粘性小，液体的黏性大。四、流体的黏度2.黏度衡量流体黏性大小的物理量——物质本身的物理性质只有实际流体有黏性，理想流体无黏性。①查手册资料P213实验测定②表示方法：μ③单位：Pa·scP（厘泊）1cP=10-3Pa·s

双边交流：通过附录查取下列流体的黏度20℃时，水的黏度是（）；50℃时，水的黏度是（）。

20℃时，空气的黏度是（）；50℃时，空气的黏度是（）。

四、流体的黏度3.影响因素温度液体：温度升高，黏度降低气体：温度升高，黏度升高流体输送操作管子直径的选择引入：化工生产中许多单元操作都是在流体流动的情况下进行的，流体通过管路进

行流动和输送，因此必须了解流体的流动规律。

生活用水管里的水，在水压高的时候流得快，水压低的时候，流得很慢，甚至于呈滴状，所以水流有快有慢。那么怎么衡量流体的快慢？想一想任务：回忆速度的概念一、流量与流速1．流量

单位时间流经某一截面流体的量质量体积用q表示（2）体积流量：单位时间内流体流经管路任一截面处流体的体积，

用qV表示，单位为m3/s，m3/h

。

（1-11）（1）质量流量：单位时间内流体流经管路任一截面处流体的质量，

用qm表示，单位为kg/s，kg/h

。任务：质量m、体积V和密度ρ的关系推导：质量流量和体积流量的关系qm=ρ×qV一、流量与流速2．流速如何表示流体流动速度的快慢？（1）定义：单位时间流体在流动方向上流过的距离联系速度的定义及意义（2）表达式：单位时间流体在流动方向上流过的距离，用u表示，单位m/S。

任务：

流速u、质量流量qm和体积流量qV的关系qV=u×Aqm=ρqV=ρuA一、流量与流速双边交流：生活观察---当我们站在河边观察水的流动时，发现河中间水的

流速与靠近岸边水的流速有什么不同？U=0u

流体实际流动时，由于流体具有黏性，管内流体同一截面上各点的流速不同，管中心处流速最大，由于摩擦力的存在，越靠近管壁流速越小，在管壁处流体质点粘附在管壁，管壁处流速为0，所以工程上采用平均流速作为流体的流速。二、管径的估算及管子的选取对于圆形管道，

管径、流量和流速之间的关系——流量方程

流量qV一般由生产任务决定，而流速的选择：反之，流速过小，操作费用可相应减小，但管径增大，管路的设备费用随之增加。注意：单位统一，u的单位m/s，qV的单位统一为m3/s二、管径的估算及管子的选取一般液体的流速为0.5-3m/s，气体的流速为10-30m/s，蒸汽为20-50m/s流体的类别及情况流速范围/m/s水及低粘度液体（0.1~1.0MPa）工业供水（0.8MPa以下）锅炉供水（0.8MPa以下）饱和蒸汽一般气体（常压）离心泵排出管（水一类液体）液体自流速度（冷凝水等）真空操作下气体流速1.5~3.01.5~3.0>3.020~4010~202.5~3.00.5<10二、管径的估算及管子的选取例：某厂要求安装一根输水量为30m3/h的管道，水在管内流速为1.8m/s，

试选择一合适的管子。例：某厂精馏塔进料量为36000kg/h，该料液性质与水相近，其密度为960kg/m3，

试选择进料管的管径。三、连续性方程稳定流动和不稳定流动（1）稳定流动：

若流动系统中各物理量的大小仅随位置变化、不随时间变化，则称为稳定流动。

根据流体在管路系统中流动时各种参数的变化情况，可以将流体的流动分为稳定流动和不稳定流动。（2）不稳定流动：

若流动系统中各物理量的大小不仅随位置变化、而且随时间变化，则称为不稳定流动。

工业生产中的连续操作过程，如生产条件控制正常，则流体流动多属于稳定流动。连续操作的开车、停车过程及间歇操作过程属于不稳定流动。本任务所涉及的流体流动为稳定流动过程。观察两图的区别（流速、压力）（平稳状态）情境：电动车的行驶过程三、连续性方程引入：物料衡算（质量守恒）输入物料量=输出物料量+损失物料量

实际生产中经常会遇到异径管，流体在异径管中流动遵循物料守恒。qm1qm2三、连续性方程

不可压缩流体不仅流经各截面的质量流量相等，而且它们的体积流量也相等。而且管道截面积A与流体流速u成反比，截面积越小，流速越大。若不可压缩流体在圆管内流动，因A=Πd2/4，则若流体为不可压缩流体，即ρ=常数，则有：

qV=uA=常数qV----流体的体积流量，指单位时间内流经管道有效截面积的流体体积，m3/s流速u与截面积A、管径d2成反比，反映流速随管径的变化。截面积A越大，流速越小截面积A越小，流速越大（管径d）（管径d）三、连续性方程例1：某液体在内径为d1的管路中稳定流动，其平均流速为u1，当它以相同的体积流量通过某内径为d2（d2=1/2d1）的管子时，流速将变为原来的多少倍？例2：如图所示的串联变径管路中，已知小管规格为φ57mm×3mm，大管规格为φ89mm×3.5mm，水在小管内的平均流速为2.5m/s，水的密度可取为1000kg/m3。试求：（1）水在大管中的流速。（2）管路中水的体积流量和质量流量。qm1qm2流体输送操作伯努利方程的应用引入：如何实现流体的输送过程？

我们前面讲过从高位槽送料、压缩空气送料、真空抽料和输送机械送料等。对于不同的送料方式，如何才能保证完成输送任务呢？要解决这个问题，我们需要学习流体输送的能量衡算问题------伯努利方程。想一想一、流动流体具有的机械能

（1-11）引入：机械能有哪几种形式？势能重力（mg）、高度（h）mgh

动能质量（m）、速度（v）1/2mv2

1.位能（势能）：流体因重力作用而具有的能量，是相对值，计算时须规定基准水平面。若质量为m的流体与基准水平面垂直距离为z（m），则位能为mgz。单位质量的流体所具有的位能为gz。一、流动流体具有的机械能2.动能：流体以一定速度流动具有的能量。若质量为m（kg）的流体，流速为u，则动能为1/2mu2。单位质量的流体具有的动能为1/2u2一、流动流体具有的机械能3.静压能：引入：静止流体内部任一位置具有静压强，则流动流体内部也有静压强。u流动的流体管壁开一小孔接一垂直的玻璃管在如图管路系统中，某截面处流体的压强为P，流体要流过该截面，必须克服压力做功，称为流动功，流体必须具有一定的能量克服压力做功，称为静压能。

=PV（P=F/A，距离=V/A）

位能、动能、静压能三种能量为流体在管路中流动时自身具有的机械能形式。二、流动体系与外界交换的能量1.外加功：

当系统中安装有流体输送机械时，它将对系统作功，即将外部的能量转化为流体的机械能。单位质量流体从输送机械中所获得的能量称为外加功，用We表示，其单位为J/kg。2.损失能量由于流体具有粘性，在流动过程中要克服各种阻力，所以流动中有能量损失。单位质量流体流动时为克服阻力而损失的能量，用Σhf表示，其单位为J/kg。三、理想流体的伯努利方程

理想流体特点：没有黏性，流动过程中无阻力损失。

能量守恒：

=

理想流体伯努利方程的表达式四、实际流体的伯努利方程

实际流体特点：有黏性，流动过程中有阻力损失。P1,u1P2,u2

能量守恒：

=

实际流体伯努利方程的表达式输入能量+外加能量=输出能量+损失能量四、实际流体的伯努利方程

讨论：伯努利方程的拓展式

=

原始表达式：式中左右两项各除以g，则有：

=

令任务：弄清各项的物理意义

五、伯努利方程的应用1-1.伯努利方程的解题要点（1）根据题意，画出流程示意图；（2）正确选取截面：

截面必须与流体的流动方向垂直，一般以流体流入系统为1-1´截面，流出系统

为2-2´截面。（3）选择合适的基准水平面

一般选取两截面中位置较低的截面为基准水平面（基准水平面的选取是为了确

定流体位能的大小）。（4）单位必须一致

计算中各物理量的单位保持一致。

五、伯努利方程的应用1-2.伯努利方程的解题步骤（1）作图与选截面；（2）选取基准水平面；（3）找出已知条件；（4）列伯努利方程，求解。五、伯努利方程的应用2.伯努利方程的应用举例

如图所示，从高位槽向塔内进料，高位槽中液位恒定，高位槽和塔内的压力均为大气压，送液管为Ø45mm×2.5mm的钢管，要求送液量为3.6m3/h。设料液在管内的压头损失为1.2m，试问高位槽的液位要高出进料口多少米？流体输送操作管路中流体阻力的测定引入：化工生产中许多单元操作都是在流体流动的情况下进行的，流体通过管路进

行流动和输送，因此必须了解流体的流动规律，了解流体在管路中的流动形态。

实际流体在流动过程中因为有阻力的存在而导致能量损失。黏性是流体阻力产生的根本原因，理想流体没有黏性，所以在流动过程中没有阻力。黏度作为衡量实际流体黏性大小的物理量，其值越大，表示在同样的流动情况下，流体在流动过程中的阻力就越大。任务：回忆黏度的概念

研究发现，同一种流体在同一个管路中流过时，由于流速不同，也会产生不同的阻力。1883年，雷诺通过实验找到了原因：流体在流动过程中，当流速不同时，流体中质点的运动是不同的，从而导致阻力的不同。一、流体的流动形态

如图所示，水槽液位保持恒定，出口管路流量由阀门来调节，高位槽内为红色液体，有一旋塞用以调节流量的大小，其出口与水平管中心重合。任务：读表1-6，分清流体的流动形态1.两种流动形态层流：流体沿管轴方向作直线运动，质点之间互不混合湍流：流体除沿管轴方向作直线运动，质点之间相互碰

撞和混合。一、流体的流动形态一、流体的流动形态2.流动形态的判定一、流体的流动形态（1）雷诺准数为了确定流体的流动型态，雷诺通过进行了归纳总结。影响流体流动形态的因素主要有：流体的密度ρ、粘度μ、流速u和管内径d等，这些物理量组成一个数群，称为雷诺准数（Re），用来判定流动型态。雷诺准数，无单位。Re大小反映了流体的湍动程度，Re越大，流体流动湍动性越强。2.流动形态的判定一、流体的流动形态（2）判断依据注意：在2000<Re<4000时，可能是层流，也可能是湍流，是一种不稳定的过渡状态。一、流体的流动形态3.应用例1：20℃的水在Ø57mm×3.5mm的钢管内流动，流速为2m/s,试判断流体的流动形态。（已知：ρ=998.2kg/m3，μ=1.005×10-3Pa·s）例2：20℃的水以45m3/h的流量，在Ø45mm×2.5mm的钢管内流动,试判断水的流动形态。一、流体的流动形态拓展学习4.湍流流体中的层流内层当管内流体作湍流流动时，不管管内流体的湍动程度有多大，管壁处的流体流速为0，紧靠壁面的流体薄层速度很低，仍然保持在作层流流动，这个薄层称为层流内层。

层流内层的厚度随雷诺数Re值的增大而减小，但不会消失，自该层向管中心推移速度逐渐增大，出现了介于层流和湍流间的过渡流，称为过渡层或缓冲层，再向管中心移动才是湍流主体。层流内层虽然很薄，但对传热和传质过程都有很大的影响，是传递过程的主要阻力。一、流体的流动形态流体在管内作湍流流动时，横截面上沿径向分为层流内层，过渡层和湍流主体三部分。4.湍流流体中的层流内层一、流体的流动形态4.湍流流体中的层流内层一、流体的流动形态二、流体的流动阻力引入：流体流动阻力的产生是因为流体具有黏性（内因）和流体的流

动形态（外因）。任务：分析完整的管路系统的构成化工管路系统直管——直管阻力管件、阀门——局部阻力二、流体的流动阻力引入：流体流动阻力的产生是因为流体具有黏性（内因）和流体的流动形态（外因）。1.流体阻力的表现

在一液面恒定的敞口容器下部接一段水平等径管路，相隔一定的距离连接两段细玻璃管，管路中有一流量调节阀，开启阀门，使流量达到一定值时，可观察到三个液面出现如图所示的高度差，由前面可知，玻璃管内的液柱高度实际上反映了该处液体的压强，即p1>p2。说明流体从1-1面流到2-2面的能量损失是靠静压能的减少而提供的，即流体阻力表现为静压强的降低。二、流体的流动阻力2.直管阻力的计算（1）定义：流体流经直径不变的直管时产生的阻力。（2）表达式：又称沿程阻力范宁公式任务：分析范宁公示中各物理量的意义hf——直管阻力，J/kg；——摩擦系数，无量纲；l——直管的长度，m；d——直管的内径，m；u——流体在管内的流速，m/s。阻力表现为静压强的降低，表示静压能的损失，还可以用压力降Δpf表示。二、流体的流动阻力想一想？由公式分析影响直管阻力的因素，进而分析管路如何布设才能尽可能减小流动阻力。1.直管阻力的计算二、流体的流动阻力1.直管阻力的计算（3）管壁的粗糙度工业管道：光滑管：玻璃管、铜管、塑料管粗糙管：钢管、铸铁管、水泥管引入：摩擦系数与哪些因素有关系？

①管壁的粗糙程度；②流体的流动形态Re。绝对粗糙度：管壁凸出部分的平均高度，用ε表示相对粗糙度：绝对粗糙度与管道内径的比值，用ε/d表示二、流体的流动阻力1.直管阻力的计算（4）摩擦系数λ的计算将代入范宁公式，则有：①层流时λ的计算层流时，流体是平行流动的，层流内层的厚度完全覆盖了管壁凸凹不平的壁面，流体的质点与管壁凸凹部分不会发生碰撞，所以层流时，λ与管子的粗糙度无关，只与Re有关。

实验和理论推导证明：想一想：层流时管径增大一倍，阻力损失变

为原来的多少？二、流体的流动阻力1.直管阻力的计算（4）摩擦系数λ的计算①湍流时λ的计算湍流时，流体的层流内层厚度很薄，不能覆盖管壁凸凹不平的壁面，流体的质点与管壁凸凹部分会发生碰撞，使湍流程度加剧，此时ε对λ的影响很大，λ=f（Re、ε/d），λ可通过Moody图得到。二、流体的流动阻力1.直管阻力的计算Moody图二、流体的流动阻力1.直管阻力的计算（5）湍流时的直管阻力根据雷诺数的不同，将Moody图分成了四个区域：层流区当Re≤2000时，λ与Re是直线关系，与相对粗糙度无关。过渡区

2000<Re<4000，管内流动随外界条件的影响出现不同的流动形态，摩

擦系数也因此出现波动，不确定。c.湍流区Re≥4000，

且在图中虚线以下处，λ与Re和ε/d都有关系，对于一定的ε/d，

λ随Re数值的增大而减小。d.完全湍流区

图中虚线以上区域，λ与Re的数值无关，λ的数值只取决于ε/d，λ-Re

曲线几乎呈水平线，当ε/d一定时，λ为定值常数。识图：找出流体湍流时流过粗糙管，雷诺Re=4×104，

ε/d=0.02时的摩擦系数二、流体的流动阻力1.直管阻力的计算二、流体的流动阻力1.直管阻力的计算二、流体的流动阻力回忆：管路的基本构成引入：化工管路中使用的管件种类繁多，各种管件都会产生阻力损失，和直管阻力的沿程均匀分布不同，这种阻力损失主要集中在管件所在处，因而称为局部阻力损失。其它管件，如各种阀门都会由于流道的急剧改变而发生类似的现象，造成局部阻力损失。二、流体的流动阻力2.局部阻力的计算（1）定义：流体流经管件、阀门等局部元件，由于流动方向及流速大小改变

或流通截面突然变化而引起的阻力。（2）计算方法：当量长度法阻力系数法任务：回忆直管阻力计算

范宁公式表达式二、流体的流动阻力2.局部阻力的计算①当量长度法将局部阻力折合成直径相同一定长度直管的阻力。

le—管件或阀门的当量长度，一般由实验测定若管路中有多个管件，应分别计算后加和。

二、流体的流动阻力2.局部阻力的计算①当量长度法二、流体的流动阻力2.局部阻力的计算

ζ---局部阻力系数任务：读表1-7②阻力系数法3.总阻力的计算总阻力=直管阻力+局部阻力∑hf=hf+hf´常用管件的ζ值可从资料中查得。将所有影响局部阻力的因素全部归结到一个系数上，即动能的倍数。二、流体的流动阻力2.局部阻力的计算例：将原料液从贮槽输送到精馏塔中，已知输送管路管长10m，管径为40mm，管路中装有45º标准弯头一个，截止阀（全开）一个，若维持进料液流速为1.0m/s，求管路中局部阻力的大小。（已知：λ=0.02）3.总阻力的计算例：将料液由敞口高位槽流入精馏塔中，输送管路为Ф45mm×2.5mm的无缝钢管，直管长10m，管路中装有180°弯头1个，截止阀（全开）1个，若维持进料量为5m3/h，试求操作过程中的总阻力损失为多少？（已知：λ=0.036）二、流体的流动阻力4.减小流体流动阻力的措施（1）合理布局，尽量减小管长，少装不必要的管件及阀门；（2）在满足工艺要求的条件下，尽可能减短管路；（3）适当加大管径并尽量选用光滑管；

------在流量不变的情况下，管径增大一倍，压头损失变为原来的1/32（4）在允许条件下，在被输送的液体中加入减阻剂；（5）高粘度的液体长距离输送时，可用加热的方法以降低黏度。引入：流体流动阻力越大，输送流体过程中所消耗的动力越大，能耗和生产成本越高，

操作费用增加。因此，要想法降低流体阻力。想一想：结合流体流动阻力的计算公式

流体输送操作流体输送流量及流速的测量引入：为了控制生产过程在稳定条件下进行，或对某一过程或设备进行物料衡算，必须知道参与变化的物料数量，因而流量的测定是生产中不可缺少的。测定流量的方法有很多，用来测量流量的装置称为流量计。

流量计根据截面积和压力是否变化可分为：

（1）差压式（定截面）、变压差

流体流动的截面积恒定，压强差随流量变化，利用测定压强差的方法测定流量。

（2）变截面、定压差

流体流动截面积变化，压强差不变孔板流量计文丘里流量计转子流量计一、孔板流量计孔板流量计是一种应用广泛的节流式流量计结构：在管道中插入一片与管轴垂直并带有圆孔的金属板，孔板称为节流元件，孔中心位于管道

中心线上。分析：管径变化，

流速u变化。一、孔板流量计一、孔板流量计当流体流过小孔后，由于惯性作用，流动截面并不立即扩大到与管截面相等，而是继续收缩一定距离后才逐渐扩大到整个管截面。

流动截面最小处称为”缩脉”。流体在缩脉处的流速最高，即动能最大，而相应的静压能最低。因此当流体以一定的流量流经小孔时，就产生一定的压强差，流量越大，所产生的压强差就越大，所以根据测量压强差的大小来度量流体的流量。在1-1´和0-0´截面间列伯努利方程，得：

一、孔板流量计安装孔板流量计时，通常要求上游直管长度为50d，下游直管长度为10d。当流量有较大的变化时，为了调整流量条件，调换孔板很方便。缺点：流体经过孔板后能量损失较大，并随A0/A1的减小而增大。而且空口边缘容易腐蚀和磨损，所以定期进行校正。U0—-流体在孔口的速度，m/sC0—-孔流系数，由实验测定ρ0—-指示液的密度，kg/m3二、文丘里流量计为了减少流体流经节流元件时的能量损失，可以用一段渐缩、渐扩管代替孔板，称为文丘里流量计。

上游的测压口（截面a处）距离管径开始收缩处的距离至少应为1/2管径；

下游的测压口设在最小截面处（称为“文氏喉”）二、文丘里流量计二、文丘里流量计特点：由于有渐缩段和渐扩段，流体在其内的流

速改变平缓，涡流较少，所以能量损失较小，比孔板流量计大大减少。文丘里流量计的流量计算式与孔板流量计相类似，即：三、转子流量计结构：在一截面积自上而下逐渐扩大的垂直

锥形玻璃管内，装有一个能够旋转自

如的转子（或称浮子）。

被测流体从玻璃管底部进入，从顶部流出，当流体自下而上流过垂直的锥形管时，转子受到两个力的作用：一是垂直向上的推动力，它等于流体流经转子与锥管间的环形截面产生的压力差；另一是垂直向下的重力，它等于转子所受的重力减去流体对转子的浮力。三、转子流量计

当流量加大，使压力差大于转子的重力时，转子上升；当压力差与转子的重力相等时，转子处于平衡状态，即停留在一定位置上。在玻璃管外表面上刻有读数，根据转子的停留位置，即可读出被测流体的流量。

转子流量计是变截面定压差流量计。作用在浮子上下游的压力差为定值，而浮子与锥管间环形截面积随流量而变。浮子在锥形管中的位置高低即反映流量的大小。转子为球形时，最大截面处对应的刻度为流量值。四、流速的测量—皮托测速管测速管又称皮托管，是一种测量流体速度的装置。结构：由两根弯成直角的同心套管所组成，外管的管口是封闭的，在外管前端壁面四周开有若干测压小孔，为了减小误差，测速管的前端经常做成半球形以减小涡流。

测量时，测速管可以放在管截面的任一位置上，并使其管口正对着管道中流体的流动方向，外管与内管的末端分别与U形管压差计的两臂相连。流体输送操作离心泵的工作原理及结构认知复习引入：在化工生产过程中，经常遇到流体输送的问题。如前所讲，流体在流动过程中必有一部分能量消耗在克服流体阻力上。为了将流体从低处输送到高处，由低压变为高压，从一个设备送至另一个设备，必须对流体提供外加能量，以克服流体阻力及补充输送流体时所不足的能量。想一想？流体可以自然的从高处向低处流动，如何实现从低处向高处流动，并且实现远距离输送？流体输送方式的选择1.输送机械送料：借助输送机械对流体做功，实现流体的输送南水北调西气东输2.高位槽送料：利用化工生产中各容器、设备间的位差，实现液体从高位设备

向低位设备输送的操作。

3.压缩空气送料：向贮槽中通入压缩空气，在压力的作用下，将贮槽中

液体输送至指定设备。

压缩空气输送硫酸的输送流程4.真空抽料：通过真空系统造成的负压来实现流体输送的操作。

在流体输送中为流体提供能量的机械，是一种向流体做功以提高流体机械能的装置。流体输送机械液体输送机械：泵（离心泵、旋涡泵、往复泵）气体输送机械：风机、压缩机联系伯努利方程一、离心泵的基本结构引入：离心泵是化工生产中最常用，应用最广泛的液体输送机械，其结构简单，操作容易，流量均匀，调节控制方便，化工生产中使用的泵80%为离心泵。任务：读图了解离心泵的结构1.基本结构泵壳、叶轮、泵轴、吸入管、排出管，单向底阀，调节阀泵的吸入口4在泵壳中心，与吸入管5相连，泵的排出口8在泵壳的切线方向，与排出管9相连。一、离心泵的基本结构1.叶轮叶轮是离心泵的关键部件，一般由4~12片弯曲的叶片组成。（1）叶轮的作用将电机的能量传给液体（叶轮与泵轴连在一起，泵轴在电机的作用下旋转，带动叶轮一起旋转）（2）叶轮的分类（叶轮+盖板）按有无盖板分类一、离心泵的基本结构开式：叶片两侧无盖板（结构简单，清洗方便，用于输送含有大量悬浮物的物料，效率低）半闭式：在吸入口一侧无盖板，在另一侧有盖板

（用于输送含有固体颗粒的流体）闭式：叶片两侧前后都有盖板

（用于输送不含杂质的清洁流体，效率高）常用类型（2）叶轮的分类（叶轮+盖板）一、离心泵的基本结构一、离心泵的基本结构2.泵壳泵体的外壳多制成蜗壳形，包围叶轮，在叶轮四周展开形成一个截面积逐渐扩大的蜗壳形通道。由于流道截面积逐渐扩大，从叶轮甩出的液体流速逐渐降低，使部分动能转化成静压能，所以泵壳是一个能量转换装置。作用：汇集液体、导出液体（从叶轮外周围甩出的液体，沿泵壳通道流过，排出泵体）转能装置，完成动能—静压能的转换液体入口——中心出口——切线联系连续性方程及伯努利方程一、离心泵的基本结构2.泵壳导轮：

一般大型离心泵装有导叶轮，简称导轮，是位于叶轮外周围固定的带叶片的环，叶片的弯曲方向与叶轮的弯曲方向相反，弯曲角度与液体从叶轮流出的方向相适应，引导液体在泵壳通道内平稳的改变方向，减小了叶轮外缘进入泵壳时因碰撞造成的能量损失，使动能有效地转化为静压能，提高了能量转换效率。导轮想一想？一、离心泵的基本结构3.轴封装置由于泵轴和泵壳之间存在着间隙，在泵轴与泵壳之间应有密封装置，称为轴封装置。空气进入泵内，对泵有什么影响？（1）作用：

防止高压液体从泵壳内沿间隙漏出，或外界空气渗入泵内，保证离心泵正常、高效运转。（2）分类：①填料密封：

用浸油或涂有石墨的石棉绳填入泵轴与泵壳之间的空隙。

特点：结构简单，但沿轴会有少量液体外泄，需定期维修，不适用于输送易燃、易爆、有毒液体。一、离心泵的基本结构3.轴封装置（2）分类：②机械密封：

主要靠装在轴上的动环与固定在泵壳上的静环之间端面作相对运动而达到密封的目的。

特点：密封性能好，结构紧凑，使用寿命长，但加工精度要求高，安装要求高，价格高。化工用泵中常用密封装置二、离心泵的工作原理同时，叶轮中心处由于液体被甩出而形成一定的真空，贮槽液面上方的压强比叶轮中心处要高，水源在大气压力的作用下通过滤网压入吸入管内，这样循环不断的工作，完成吸液和排液。离心泵在运转之前，泵内要灌满被输送的液体，称为“灌泵”。1.工作原理：灌泵结束后，启动电机，叶轮在电机的带动下高速旋转，叶片间的液体也跟着一起旋转，在离心力的作用下，液体以很高的速度（15-25m/s）从叶轮中心被甩向边缘，获得很高的动能，进入蜗壳形通道，由于流道截面的逐渐扩大而减速，又将部分动能转变为静压能，最后以较高的压强流入排出管道，送至需要的场所。二、离心泵的工作原理2.工作流程灌泵电机带动叶轮高速旋转，叶轮带动液体作离心运动液体离开叶轮进入泵壳能量转换，动能转变为静压能，液体获得高压排出液体甩出叶轮中心形成低压区吸入液面与叶轮中心产生压强差吸入液体，实现连续工作（排液过程）（吸液过程）二、离心泵的工作原理注意：

（1）离心泵的工作过程分吸液和排液两个过程；

（2）灌泵的原因：（3）泵工作的关键：压强差

（4）安装单向底阀和滤网启动之前泵内未灌满液体或者在运转过程中泵内渗入空气，由于空气的密度远小于液体的密度，叶轮旋转产生的离心力很小，叶轮中心处形成的真空度也小，不足以将液体吸入泵内，这种叶轮转动但不能输送液体的现象称为“气缚”。

若泵的吸入口位于贮槽液面的上方，在吸入管路应安装单向底阀和滤网。单向底阀可防止启动前灌入的液体从泵内漏出，滤网可阻挡液体中的固体杂质被吸入而堵塞泵壳和管路。流体输送操作离心泵的操作引入：认识了离心泵的结构，选择了合适的离心泵，离心泵的操作需要注意哪些问题呢？一、离心泵的安装为保证不发生汽蚀或吸不上液体的现象，其实际安装高度比计算安装高度要低0.5-1m，同时，尽量减小吸入管路的阻力。为了减小吸入管路的阻力，吸入管路应尽可能的短而直；安装位置尽可能靠近贮槽，吸入管连接处应严密不漏气；吸入管直径大于泵的吸入口直径，变径处要避免存气，以免发生气缚现象。不正确正确吸入口空气囊吸入口一、离心泵的安装

固定泵时，应有坚实、牢固的混凝土基础，把底板放在基础上，用垫铁调整整径向使之水平，把泵固定牢固，以避免振动；泵轴与电动机轴应严格保持水平，以确保运转正常，延长使用寿命。二、离心泵的运转开车前的准备和检查

（了解输送物料的性质；了解离心泵特性；安装备用泵。）启动泵前，要进行盘车，检查泵轴有无摩擦卡死现象；2.开车

（1）打开入口阀，检查是否灌泵；向泵内灌注液体，将泵内空气排净，以防止发生气缚现象，使泵无法运转。（2）启动离心泵启动时，应先关闭出口阀门，使泵在无负荷情况下启动，功率消耗最小，避免因启动功率过大而烧坏电机。（3）打开出口阀，调节流量缓慢打开出口阀，调节至生产需要量；经常检查泵的流量和出口压力；定期检查轴承是否过热，注意有无不正常的噪声。二、离心泵的运转3.停车

（1）关闭出口阀停泵时，先慢慢关闭出口阀，然后切断电源，以免高压液体倒流；叶轮反转造成事故。

（2）停泵

（3）关闭进口阀无论短期、长期停车，在严寒季节必须将泵内液体排放干净，防止冻结胀坏泵壳或叶轮。4.两泵切换（备用泵）

（1）打开备用泵进口阀；（2）

启动备用泵；

（3）打开出口阀；（4）关闭原泵的出口阀；（5）关闭原泵；（6）关闭原泵进口阀二、离心泵的运转二、离心泵的运转二、离心泵的运转三、离心泵的日常维护1.运行过程中的检查

（1）检查被抽出液罐的液面，防止物料抽空。

（2）检查泵的出口压力或流量指示是否稳定。

（3）检查端面密封液的流量是否正常。

（4）检查泵体有无泄漏。

（5）检查泵体及轴承系统有无异常声及振动。

（6）检查泵轴的润滑油是否充满完好。想一想：抽空会对泵产生什么影响？想一想：流体泄漏会对泵产生什么影响？三、离心泵的日常维护2.离心泵的故障分析及处理（1）设备故障①叶轮损坏

离心泵在运转中产生汽蚀现象，液体剧烈的冲击叶片和转轴，造成整个泵体颤动，毁坏叶轮修改吸入管路的尺寸，使安装高度合理，泵入口处有足够的有效汽蚀余量②电机烧坏

泵壳与叶轮之间间隙过小并有异物

填料压得太紧，开泵前未进行盘车，检查泵轴是否转动灵活，有无不正常声音，有无异物堵塞。注意：启动前应先进行盘车检查；

启动前应先关闭出口阀。三、离心泵的日常维护2.离心泵的故障分析及处理（2）操作故障①启动后不上