項(xiàng)目一：流體輸送技術(shù)操作課件

1、 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作材料工程系材料工程系 電話：電話：郵箱：郵箱： 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工工藝基化工工藝基礎(chǔ)知識(shí)礎(chǔ)知識(shí)工藝流程的識(shí)讀等專業(yè)內(nèi)容主要內(nèi)容主要內(nèi)容化工單元操作化工單元操作流體流動(dòng)流體流動(dòng)傳熱傳熱傳質(zhì)傳質(zhì)熱質(zhì)傳遞熱質(zhì)傳遞 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作專業(yè)建設(shè)專業(yè)建設(shè)想要解決想要解決的問題的問題1243 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作化學(xué)工業(yè)及其產(chǎn)品在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和日常生活中占有化學(xué)工業(yè)及其產(chǎn)品在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和日常生活中占有重要地位。重要地位。它是將自然界的各種物質(zhì)，經(jīng)過化學(xué)和物理方法它是將自然界的各種物質(zhì)，經(jīng)過

2、化學(xué)和物理方法處理，制成生產(chǎn)資料處理，制成生產(chǎn)資料( (如燃料油、乙烯、合成橡膠如燃料油、乙烯、合成橡膠、化肥、農(nóng)藥等）和生活資料（如合成纖維、醫(yī)、化肥、農(nóng)藥等）和生活資料（如合成纖維、醫(yī)藥和化妝品等）的工業(yè)。藥和化妝品等）的工業(yè)。一種產(chǎn)品從原料到成品的生產(chǎn)過程中，往往需要一種產(chǎn)品從原料到成品的生產(chǎn)過程中，往往需要幾個(gè)、十幾個(gè)甚至幾十個(gè)加工過程。其中除了化幾個(gè)、十幾個(gè)甚至幾十個(gè)加工過程。其中除了化學(xué)反應(yīng)過程外，還有大量的學(xué)反應(yīng)過程外，還有大量的物理加工物理加工過程。過程。 一、化工生產(chǎn)過程與單元操作一、化工生產(chǎn)過程與單元操作 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作習(xí)慣上把化學(xué)反應(yīng)操作稱為習(xí)慣

3、上把化學(xué)反應(yīng)操作稱為化工單元過程化工單元過程把物理操作稱為把物理操作稱為化工單元操作化工單元操作，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱單元操作單元操作一般情況下，化工生產(chǎn)過程大體上可分為三大基本組成部分，一般情況下，化工生產(chǎn)過程大體上可分為三大基本組成部分，即即原料的預(yù)處理、反應(yīng)和產(chǎn)品分離及其加工原料的預(yù)處理、反應(yīng)和產(chǎn)品分離及其加工。 在各種化工生產(chǎn)過程中，以物理為主的處理方法概括為具有共在各種化工生產(chǎn)過程中，以物理為主的處理方法概括為具有共同物理變化特點(diǎn)的基本操作稱為同物理變化特點(diǎn)的基本操作稱為化工單元操作化工單元操作。一、化工生產(chǎn)過程與單元操作一、化工生產(chǎn)過程與單元操作 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作根據(jù)

4、它們的操作原理，可以歸納為應(yīng)用較廣的若干個(gè)基根據(jù)它們的操作原理，可以歸納為應(yīng)用較廣的若干個(gè)基本單元操作過程。單元操作可歸納為五類：本單元操作過程。單元操作可歸納為五類：（1）流體流動(dòng)過程的操作：如流體的輸送、攪拌、沉降、）流體流動(dòng)過程的操作：如流體的輸送、攪拌、沉降、過濾等；過濾等；（2）傳熱過程的操作：如熱交換、蒸發(fā)和冷凝等；）傳熱過程的操作：如熱交換、蒸發(fā)和冷凝等；（3）傳質(zhì)過程的操作：如蒸餾、吸收、干燥、膜分離、）傳質(zhì)過程的操作：如蒸餾、吸收、干燥、膜分離、萃取、結(jié)晶等。萃取、結(jié)晶等。（4）熱力過程的操作：如冷凍等；）熱力過程的操作：如冷凍等；（5）機(jī)械過程的操作：如固體輸送和粉碎等。）

5、機(jī)械過程的操作：如固體輸送和粉碎等。 化工單元操作的分類化工單元操作的分類 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作吸收塔吸收塔 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作精餾塔精餾塔 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作本課程是一門極為重要的基礎(chǔ)技術(shù)課程，直接服務(wù)和應(yīng)用本課程是一門極為重要的基礎(chǔ)技術(shù)課程，直接服務(wù)和應(yīng)用于化工生產(chǎn)第一線。于化工生產(chǎn)第一線。本課程的內(nèi)容分為：?jiǎn)卧僮髟O(shè)備、基礎(chǔ)理論、工藝計(jì)算本課程的內(nèi)容分為：?jiǎn)卧僮髟O(shè)備、基礎(chǔ)理論、工藝計(jì)算和操作訓(xùn)練。和

6、操作訓(xùn)練。本課程的任務(wù)是學(xué)習(xí)相關(guān)單元操作的基本原理和規(guī)律，熟本課程的任務(wù)是學(xué)習(xí)相關(guān)單元操作的基本原理和規(guī)律，熟悉掌握實(shí)現(xiàn)這些操作設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作原理、操作調(diào)控方悉掌握實(shí)現(xiàn)這些操作設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作原理、操作調(diào)控方法、主要性能和有關(guān)技術(shù)問題，并掌握一定的運(yùn)算、選型法、主要性能和有關(guān)技術(shù)問題，并掌握一定的運(yùn)算、選型能力，能在工程實(shí)踐中運(yùn)用這些知識(shí)去分析和解決實(shí)際問能力，能在工程實(shí)踐中運(yùn)用這些知識(shí)去分析和解決實(shí)際問題，學(xué)會(huì)單元操作過程的操作和調(diào)節(jié)，在操作發(fā)生故障時(shí)，題，學(xué)會(huì)單元操作過程的操作和調(diào)節(jié)，在操作發(fā)生故障時(shí)，能夠查找故障原因，提出排除故障的措施，解決操作中的能夠查找故障原因，提出排除故障的措施

7、，解決操作中的實(shí)際問題，使各項(xiàng)操作在最優(yōu)化條件下進(jìn)行。實(shí)際問題，使各項(xiàng)操作在最優(yōu)化條件下進(jìn)行。任務(wù)二任務(wù)二 本門課程的性質(zhì)、內(nèi)容和任務(wù)本門課程的性質(zhì)、內(nèi)容和任務(wù) 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作任務(wù)三任務(wù)三 了解解決工程問題的基本思路和方法了解解決工程問題的基本思路和方法思路：本課程所要解決的問題具有明顯的工程性，理論和實(shí)際要結(jié)合來學(xué)習(xí)。方法：1、物料衡算、物料衡算 根據(jù)質(zhì)量守恒定律， 輸入的物料質(zhì)量總和輸入的物料質(zhì)量總和=輸出物料質(zhì)量總和輸出物料質(zhì)量總和+積存物料質(zhì)量積存物料質(zhì)量 該式是物料衡算通式，可對(duì)總物料或混合物中任一組分來運(yùn)用。 對(duì)定常操作，很多情況下，過程進(jìn)行中無(wú)物料積存，

8、此時(shí)有 輸入輸入=輸出輸出G1= G2+ GA 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作2、熱量衡算、熱量衡算 根據(jù)能量守恒定律，進(jìn)入過程的能量等于過程輸出根據(jù)能量守恒定律，進(jìn)入過程的能量等于過程輸出的熱量與過程與環(huán)境的交換的熱量之和。的熱量與過程與環(huán)境的交換的熱量之和。輸入過程的各物料帶入的總熱量輸入過程的各物料帶入的總熱量=輸出過程各物料帶出的輸出過程各物料帶出的總熱量總熱量+qq：過程與環(huán)境交換的總熱量。：過程與環(huán)境交換的總熱量。 當(dāng)系統(tǒng)向環(huán)境散熱時(shí)為正，又稱為熱損。當(dāng)系統(tǒng)向環(huán)境散熱時(shí)為正，又稱為熱損。通過熱量衡算通過熱量衡算可以了解生產(chǎn)操作中熱量的利用和損失情況可以了解生產(chǎn)操作中熱量的

9、利用和損失情況可以確定是否需要從外界引入熱量或輸出熱量。可以確定是否需要從外界引入熱量或輸出熱量。任務(wù)三任務(wù)三 了解解決工程問題的基本思路和方法了解解決工程問題的基本思路和方法 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作衡算方法衡算方法：（1）確定已知條件，繪流程示意圖）確定已知條件，繪流程示意圖（2）劃定衡算范圍）劃定衡算范圍（3）選取衡算基準(zhǔn)）選取衡算基準(zhǔn) （4）列出衡算式并求解）列出衡算式并求解3、平衡關(guān)系、平衡關(guān)系 平衡狀態(tài)：各種自然發(fā)生的過程可能達(dá)到的極限程度。平衡狀態(tài)：各種自然發(fā)生的過程可能達(dá)到的極限程度。 平衡狀態(tài)時(shí)，物系中組分的平衡關(guān)系可用各種定律表明。4、過程速率、過程速率 任

10、何一個(gè)不處于平衡狀態(tài)的物系，必然發(fā)生使物系趨向平衡的過程，但過程以什么速率趨向平衡，這不決定于平衡關(guān)系，而是由多方面的因素影響的，由于對(duì)這些因素有些還不清楚，目前過程速率是近似的采用除以阻力表示。 物系在平衡狀態(tài)時(shí)推動(dòng)力必須等于零。任務(wù)三任務(wù)三 了解解決工程問題的基本思路和方法了解解決工程問題的基本思路和方法 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作1、引例：、引例： 密度單位： g/cm3=10-3kg/10-6m3=103kg/m3 流量單位： 150L/min=15010-3m3/60s=0.0025m3/ 單位的一致性！單位的一致性！任務(wù)四 正確使用單位 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化

11、工單元操作國(guó)際單位制國(guó)際單位制 SI制制工程單位制工程單位制物理單位制物理單位制 （cgs）基本基本量量單位單位基本量基本量單位單位基本量基本量單位單位質(zhì)量質(zhì)量kg力力kgf質(zhì)量質(zhì)量g長(zhǎng)度長(zhǎng)度m長(zhǎng)度長(zhǎng)度m長(zhǎng)度長(zhǎng)度cm時(shí)間時(shí)間s時(shí)間時(shí)間s時(shí)間時(shí)間s溫度溫度K溫度溫度K 、溫度溫度K、 物質(zhì)物質(zhì)的量的量kmol物質(zhì)的量物質(zhì)的量kmol物質(zhì)的量物質(zhì)的量mol能、能、熱量熱量J or KJ熱量熱量千卡千卡 kcal能量能量千克（力）千克（力）米米kgfm任務(wù)四 正確使用單位 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作2、幾個(gè)有用的單位換算：、幾個(gè)有用的單位換算：1kcal=427kgfm=4.187kJ

12、Nm=J（焦耳） J/S=W(瓦)N/m2=Pa(帕斯卡)1kgf=9.81kgm/S2=9.81N (工程制與SI制換算的橋梁)1atm=1.013105pa=10.33m H2O=760mm Hg任務(wù)四 正確使用單位 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作教材計(jì)算題1已知：Fw1 =0.1= 1000KgDW=？求：解：W干物料衡算：水衡算：干燥器w2 =0.008= ?總物料衡算：1000Fw2答：每噸物料除去的水份是=D + W=D + WF= D+ W w10.008= D+ W 0.1(1-w2)F= D (1-w1)1000物料衡算基本方法 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元

13、操作 （4）過程速率）過程速率 5、單位的正確使用、單位的正確使用 （3）平衡關(guān)系）平衡關(guān)系 理論公式理論公式單位一致單位一致 經(jīng)驗(yàn)公式經(jīng)驗(yàn)公式指定單位指定單位 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)項(xiàng)目一項(xiàng)目一 流體輸送技術(shù)流體輸送技術(shù) 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作項(xiàng)目一項(xiàng)目一 流體輸送技術(shù)流體輸送技術(shù)認(rèn)識(shí)流體輸送管路認(rèn)識(shí)流體輸送管路1流體輸送的工藝計(jì)算流體輸送的工藝計(jì)算2管路的布置與安裝管路的布置與安裝3液體輸送機(jī)械的操作液體輸送機(jī)械的操作4 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作1. 研究流體流動(dòng)問題的重要性研究流體流動(dòng)問題的重要性流體是氣體與液體的總稱。

14、 流體流動(dòng)是最普遍的化工單元操作之一； 研究流體流動(dòng)問題也是研究其它化工單元操作的重要基礎(chǔ)。 任務(wù)一：認(rèn)識(shí)流體輸送管路任務(wù)一：認(rèn)識(shí)流體輸送管路 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作2 . 連續(xù)介質(zhì)假定連續(xù)介質(zhì)假定 假定流體是由無(wú)數(shù)內(nèi)部緊密相連、彼此間沒有間隙的流體質(zhì)點(diǎn)（或微團(tuán)）所組成的連續(xù)介質(zhì)連續(xù)介質(zhì)。質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)：由大量分子構(gòu)成的微團(tuán)，其尺寸遠(yuǎn)小于設(shè)備 尺寸、遠(yuǎn)大于分子自由程。 工程意義工程意義：利用連續(xù)函數(shù)的數(shù)學(xué)工具，從宏觀研究 流體。第一章 流體流動(dòng) 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作3. 流體的特征流體的特征 具有流動(dòng)性； 無(wú)固定形狀，隨容器形狀而變化； 受外力作用時(shí)內(nèi)部產(chǎn)生相對(duì)

15、運(yùn)動(dòng)。不可壓縮流體不可壓縮流體：流體的體積不隨壓力變化而變化， 如液體；可壓縮性流體：可壓縮性流體：流體的體積隨壓力發(fā)生變化， 如氣體。第一章 流體流動(dòng) 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作第一章 流體流動(dòng) 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作第一章 流體流動(dòng) 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作工作任務(wù)：工作任務(wù)：（1）化工管路的基本構(gòu)成；（2）流體輸送原理；（3）管路的布置與安裝（4）管路的基本拆裝技術(shù)（5）化工管路的故障診斷基本知識(shí)基本知識(shí) 管路輸送技管路輸送技術(shù)術(shù) 第一章 流體流動(dòng) 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作 一、管路的分類一、管路的分類 類 型結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單管路

16、單一管路單一管路是指直徑不變、無(wú)分支的管路串聯(lián)管路雖無(wú)分支但管徑多變的管路復(fù)雜管路分支管路流體由總管分流到幾個(gè)分支，各分支出口不同并聯(lián)管路并聯(lián)管路中，分支最終又匯合到總管 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作 簡(jiǎn)單管路 復(fù)雜管路 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作二、管路的基本構(gòu)成二、管路的基本構(gòu)成 管路是由管子、管件和閥門等按一定的排列方式構(gòu)成，也包括一些附屬于管路的管架、管卡、管撐等輔件。 （一）化工管材（一）化工管材 種類及名稱金屬管鋼管有縫鋼管無(wú)縫鋼管鑄鐵管有色金屬管銅管與黃銅管鉛管鋁管非金屬管陶瓷管、水泥管、玻璃管塑料管和橡膠管等 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作（

17、二）管件（二）管件 管件是用來連接管子以達(dá)到延長(zhǎng)管路、改變管路方向或直徑、分支、合流或封閉管路的附件的總稱。用以改變流向：90彎頭、45彎頭、180回彎頭等；用以堵截管路：管帽、絲堵(堵頭)、盲板等；用以連接支管：三通、四通，有時(shí)三通也用來改變流向，多余的一個(gè)通道接頭用管帽或盲板封上，在需要時(shí)打開再連接一條分支管；用以改變管徑：異徑管、內(nèi)外螺紋接頭(補(bǔ)芯)等；用以延長(zhǎng)管路：管箍(束節(jié))、螺紋短節(jié)、活接頭、法蘭等。法蘭多用于焊接連接管路，而活接頭多用于螺紋連接管路。 二、管路的基本構(gòu)成二、管路的基本構(gòu)成 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作180回彎管 三通 四通 異徑管 90彎頭 法蘭 卡

18、箍活接頭 管帽 45彎頭二、管路的基本構(gòu)成二、管路的基本構(gòu)成 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作（三）閥門（三）閥門 閥門是用來啟閉和調(diào)節(jié)流量及控制安全的部件。通過閥門可以調(diào)節(jié)流量、系統(tǒng)壓力、及流動(dòng)方向， 閘閥 截止閥 止回閥 球閥 旋塞閥 全啟式安全閥二、管路的基本構(gòu)成二、管路的基本構(gòu)成 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容: 1.1 流體靜力學(xué)流體靜力學(xué)1.1.1 密度密度1.1.2 壓力壓力1.1.3 流體靜力學(xué)平衡方程流體靜力學(xué)平衡方程 1.1流體靜力學(xué)流體靜力學(xué) 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作1.1 流體靜力學(xué)流體靜力學(xué)1.1.1 密度密度一、定義

19、 單位體積流體的質(zhì)量，稱為流體的密度。Vmkg/m3 二、單組分密度),(Tpf 液體液體 密度僅隨溫度變化（極高壓力除外），其變 化關(guān)系可從手冊(cè)中查得。 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作 氣體氣體 當(dāng)壓力不太高、溫度不太低時(shí)，可按理想 氣體狀態(tài)方程計(jì)算： RTpM注意：注意：手冊(cè)中查得的氣體密度都是在一定壓力與溫度 下之值，若條件不同，則密度需進(jìn)行換算。 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作三、混合物的密度三、混合物的密度 混合氣體混合氣體 各組分在混合前后質(zhì)量不變，則有 nnm2211氣體混合物中各組分的體積分率。 n21,或RTpMmmmM混合氣體的平均摩爾質(zhì)量 nnmyMy

20、MyMM2211nyyy21,氣體混合物中各組分的摩爾(體積)分率。 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作 混合液體混合液體 假設(shè)各組分在混合前后體積不變，則有 nnmaaa22111naaa21,液體混合物中各組分的質(zhì)量分率。 四、四、比容比容單位質(zhì)量流體具有的體積，是密度的倒數(shù)。1mVvm3/kg 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作 1.1.2 壓力壓力 流體垂直作用于單位面積上的力，稱為流體的靜壓強(qiáng)，習(xí)慣上又稱為壓力。壓力。 一、壓力的特性一、壓力的特性 流體壓力與作用面垂直，并指向該作用面； 任意界面兩側(cè)所受壓力，大小相等、方向相反； 作用于任意點(diǎn)不同方向上的壓力在數(shù)值上均相

21、同。二、二、壓力的單位壓力的單位 SI制：N/m2或Pa； 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作或以流體柱高度表示 ：ghp注意注意：用液柱高度表示壓力時(shí)，必須指明流體的種類， 如600mmHg，10mH2O等。 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的換算關(guān)系：1atm = 1.013105Pa =760mmHg =10.33m H2O三、三、 壓力的表示方法壓力的表示方法 絕對(duì)壓力絕對(duì)壓力 以絕對(duì)真空為基準(zhǔn)測(cè)得的壓力。 表壓或真空度表壓或真空度 以大氣壓為基準(zhǔn)測(cè)得的壓力。 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作表 壓 = 絕對(duì)壓力 大氣壓力真空度 = 大氣壓力 絕對(duì)壓力絕對(duì)壓力絕對(duì)壓力 絕對(duì)壓力絕對(duì)壓力 絕對(duì)真

22、空絕對(duì)真空 表壓表壓 真空度真空度 1p2p大氣壓大氣壓 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作1.1.3 流體靜力學(xué)平衡方程流體靜力學(xué)平衡方程 一、靜力學(xué)基本方程一、靜力學(xué)基本方程 重力場(chǎng)中對(duì)液柱進(jìn)行受力分析：ApP11（1）上端面所受總壓力 ApP22（2）下端面所受總壓力 （3）液柱的重力)(21zzgAG設(shè)流體不可壓縮，.Constp0p2p1z1z2G方向向下方向向上方向向下 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作液柱處于靜止時(shí)，上述三項(xiàng)力的合力為零:0)(2112zzgAApAp)(2112zzgpp靜力學(xué)基本方程靜力學(xué)基本方程 壓力形式若取液柱的上底面在液面上，并設(shè)液面上方的

23、壓強(qiáng)為P0，取下底面在距離液面h處，作用在它上面的壓強(qiáng)為P 則hzz21則得： ghpp02靜力學(xué)基本方程靜力學(xué)基本方程 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作討論：討論：（1）適用于重力場(chǎng)中靜止、連續(xù)的同種不可壓縮性流體；對(duì)于間斷的并非單一流體的內(nèi)部則不滿足這一關(guān)系。 (2）液體內(nèi)部壓強(qiáng)P是隨P0和h的改變而改變的，即： hPfP,0(3(3）當(dāng)容器液面上方壓強(qiáng)）當(dāng)容器液面上方壓強(qiáng)P P0 0一定時(shí)，靜止液體內(nèi)部的一定時(shí)，靜止液體內(nèi)部的 壓強(qiáng)壓強(qiáng)P P僅與垂直距離僅與垂直距離h h有關(guān)，即：有關(guān)，即： 處于同一水平面上各點(diǎn)的壓強(qiáng)相等。處于同一水平面上各點(diǎn)的壓強(qiáng)相等。 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單

24、元操作化工單元操作（4）壓力具有傳遞性壓力具有傳遞性：液面上方壓力變化時(shí)，液體內(nèi)部各點(diǎn)的壓力也將發(fā)生相應(yīng)的變化。 (5）ghPP0可以改寫成 hgPP0 壓強(qiáng)差的大小可利用一定高度的液體柱來表示，這就 是液體壓強(qiáng)計(jì)的根據(jù)，在使用液柱高度來表示壓強(qiáng) 或壓強(qiáng)差時(shí)，需指明何種液體。 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作四、靜力學(xué)方程的應(yīng)用1 1、壓強(qiáng)與壓強(qiáng)差的測(cè)量、壓強(qiáng)與壓強(qiáng)差的測(cè)量1）U型管壓差計(jì)型管壓差計(jì)baPP 根據(jù)流體靜力學(xué)方程RmgPPBa1gRmzgPPABb)(2 )( 21gRmzgPRmgPABB 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作 gz 21BBAgRPP當(dāng)被測(cè)的流體為

25、氣體時(shí)， 可忽略,則 BBA，兩點(diǎn)間壓差計(jì)算公式兩點(diǎn)間壓差計(jì)算公式gRPPA21 若U型管的一端與被測(cè)流體相連接，另一端與大氣相通，那么讀數(shù)R就反映了被測(cè)流體的絕對(duì)壓強(qiáng)與大氣壓之差，也就是被測(cè)流體的表壓。 當(dāng)管子平放時(shí)：gRPPBA21 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作指示液的選?。?指示液與被測(cè)流體不互溶，不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)； 其密度要大于被測(cè)流體密度。 應(yīng)根據(jù)被測(cè)流體的種類及壓差的大小選擇指示液。 當(dāng)P1-P2值較小時(shí)，R值也較小，若希望讀數(shù)R清晰，可采取三種措施：兩種液體的密度差盡可能減小、采用傾斜U型管壓差計(jì)、 采用微差壓差計(jì)。 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作1）傾斜傾斜

26、U型管壓差計(jì)型管壓差計(jì) 假設(shè)垂直方向上的高度為Rm，讀數(shù)為R1，與水平傾斜角度 mRRsin1sin1mRR 2) 微差壓差計(jì)微差壓差計(jì) U型管的兩側(cè)管的頂端增設(shè)兩個(gè)小擴(kuò)大室,其內(nèi)徑與U型管的內(nèi)徑之比10，裝入兩種密度接近且互不相溶的指示液A和C，且指示液C與被測(cè)流體B亦不互溶。mBAgRPP21 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作根據(jù)流體靜力學(xué)方程可以導(dǎo)出：gRPPCA21微差壓差計(jì)兩點(diǎn)間壓差計(jì)算公式 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作2、液位的測(cè)定、液位的測(cè)定 液位計(jì)的原理遵循靜止液體內(nèi)部壓強(qiáng)變化的規(guī)律,是靜力學(xué)基本方程的一種應(yīng)用。 液柱壓差計(jì)測(cè)量液位的方法： 由壓差計(jì)指示液的

27、讀數(shù)R可以計(jì)算出容器內(nèi)液面的高度。 當(dāng)R0時(shí)，容器內(nèi)的液面高度將達(dá)到允許的最大高度，容器內(nèi)液面愈低，壓差計(jì)讀數(shù)R越大。 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作近距離液位測(cè)量裝置近距離液位測(cè)量裝置 壓差計(jì)讀數(shù)R反映出容器內(nèi)的液面高度。 Rh0 液面越高，h越小，壓差計(jì)讀數(shù)R越??；當(dāng)液面達(dá)到最高時(shí)，h為零，R亦為零。 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作遠(yuǎn)距離控制液位的方法遠(yuǎn)距離控制液位的方法： 壓縮氮?dú)庾怨芸诮?jīng)調(diào)節(jié)閥通入，調(diào)節(jié)氣體的流量使氣流速度極小極小，只要在鼓泡觀察室內(nèi)看出有氣泡緩慢逸出即可。 壓差計(jì)讀數(shù)R的大小，反映出貯罐內(nèi)液面的高度 。 例例H 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元

28、操作遠(yuǎn)距離液位測(cè)量裝置遠(yuǎn)距離液位測(cè)量裝置 BApp 管道中充滿氮?dú)?，其密度較小，近似認(rèn)為 ghppaAgRppaB0Rh0而所以 AB 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作3、液封高度的計(jì)算、液封高度的計(jì)算 液封的作用： 若設(shè)備內(nèi)要求氣體的壓力不超過某種限度時(shí)，液封的作用就是： 當(dāng)氣體壓力超過這個(gè)限度時(shí)，氣體沖破液封流出，又稱為安全性液封安全性液封。 若設(shè)備內(nèi)為負(fù)壓操作，其作用是： 液封需有一定的液位，其高度的確定就是根據(jù)流體靜力學(xué)基流體靜力學(xué)基本方程式本方程式。防止外界空氣進(jìn)入設(shè)備內(nèi) 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作例例1：如圖所示，某廠為了控制乙炔發(fā)生爐內(nèi)的壓強(qiáng)不超過：如圖所示

29、，某廠為了控制乙炔發(fā)生爐內(nèi)的壓強(qiáng)不超過10.7103Pa（表壓），需在爐外裝有安全液封，其作用是（表壓），需在爐外裝有安全液封，其作用是當(dāng)爐內(nèi)壓強(qiáng)超過規(guī)定，氣體就從液封管口排出，試求此爐當(dāng)爐內(nèi)壓強(qiáng)超過規(guī)定，氣體就從液封管口排出，試求此爐的安全液封管應(yīng)插入槽內(nèi)水面下的深度的安全液封管應(yīng)插入槽內(nèi)水面下的深度h。解解：過液封管口作基準(zhǔn)水平面：過液封管口作基準(zhǔn)水平面o-o，在其上取，在其上取1，2兩點(diǎn)。兩點(diǎn)。壓強(qiáng)爐內(nèi) 1P3107 .10aPghPPa221PP ghPPaa3107 .10mh9 .10 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作項(xiàng)目一項(xiàng)目一 流體輸送技術(shù)流體輸送技術(shù)任務(wù)二任務(wù)二 流體

30、輸送的工藝計(jì)算流體輸送的工藝計(jì)算 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作u1.2.1流體的流量與流速u1.2.2定態(tài)流動(dòng)與非定態(tài)流動(dòng)u1.2.3定態(tài)流動(dòng)系統(tǒng)的質(zhì)量守恒 連續(xù)性方程連續(xù)性方程u1.2.4定態(tài)流動(dòng)系統(tǒng)的能量守恒 柏努利方程柏努利方程 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作一、流量一、流量1. 體積流量體積流量單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)管道任意截面的流體體積。 qv或QSm3/s或m3/h 2.質(zhì)量流量質(zhì)量流量單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)管道任意截面的流體質(zhì)量。 qm或Gskg/s或kg/h。 二者關(guān)系：二者關(guān)系： qm qv 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作二、流速二、流速1.流速（平均流速）流

31、速（平均流速）單位時(shí)間內(nèi)流體質(zhì)點(diǎn)在流動(dòng)方向上所流經(jīng)的距離。 u = qV/A m/s2. 質(zhì)量流速質(zhì)量流速單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)管道單位截面積的流體質(zhì)量。 w = qm/A = qV /A = u kg/（m2s） 流量與流速的關(guān)系：流量與流速的關(guān)系： qm qv u A wA 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作三、管徑的估算三、管徑的估算對(duì)于圓形管道：d=(4qV /u)1/2流量qV一般由生產(chǎn)任務(wù)決定。流速選擇： 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作常用流體適宜流速范圍：常用流體適宜流速范圍：水及一般液體水及一般液體13m/s粘度較大的液體粘度較大的液體0.51m/s低壓氣體低壓氣體81

32、5m/s壓力較高的氣體壓力較高的氣體1525m/s 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作 流體流動(dòng)的基本參數(shù)流體流動(dòng)的基本參數(shù) 流速、流量流速、流量 流速、流量的關(guān)系流速、流量的關(guān)系 應(yīng)用：任務(wù)一：給定一定的生產(chǎn)任務(wù)，選擇所需應(yīng)用：任務(wù)一：給定一定的生產(chǎn)任務(wù)，選擇所需要的管子規(guī)格。要的管子規(guī)格。 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作 由給定的任務(wù)會(huì)選擇管子規(guī)格了，但是在實(shí)際的由給定的任務(wù)會(huì)選擇管子規(guī)格了，但是在實(shí)際的流體輸送過程中還需要流體輸送過程中還需要調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)流量、盡量減少流動(dòng)盡量減少流動(dòng)阻力阻力、選擇輸送機(jī)械選擇輸送機(jī)械。 高位向低位輸送流體時(shí)，高位槽高出低位多少？高位向低位

33、輸送流體時(shí)，高位槽高出低位多少？ 低位向高位輸送是需要什么機(jī)械？對(duì)機(jī)械的要求低位向高位輸送是需要什么機(jī)械？對(duì)機(jī)械的要求有哪些？有哪些？ 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作專業(yè)建設(shè)專業(yè)建設(shè)想要解決想要解決的問題的問題1243 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作定態(tài)流動(dòng)：各截面上的溫度、壓力、流速等物理量定態(tài)流動(dòng)：各截面上的溫度、壓力、流速等物理量?jī)H隨位置變化，而不隨時(shí)間變化僅隨位置變化，而不隨時(shí)間變化；非定態(tài)流動(dòng)：流體在各截面上的有關(guān)物理量非定態(tài)流動(dòng)：流體在各截面上的有關(guān)物理量既既隨位隨位置變化，置變化，也也隨時(shí)間變化。隨時(shí)間變化。 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作2. 定態(tài)

34、流動(dòng)系統(tǒng)的物料衡算定態(tài)流動(dòng)系統(tǒng)的物料衡算 連續(xù)性方程連續(xù)性方程 qm，1= qm，2 u 1A1 1 = u 2A 22推廣至任意截面推廣至任意截面qm=u 1A1 1 = u 2A 22= = u A =常數(shù)常數(shù) 連續(xù)性方程連續(xù)性方程 對(duì)于定態(tài)流動(dòng)系統(tǒng)，在對(duì)于定態(tài)流動(dòng)系統(tǒng)，在管路中流體沒有增加和管路中流體沒有增加和漏失的情況下：漏失的情況下： 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作不可壓縮性流體，不可壓縮性流體， 密度為常數(shù)密度為常數(shù) qv = u 1A 1 = u 2A 2 = = u A = 常數(shù)常數(shù)圓形管道：圓形管道： 結(jié)論：即不可壓縮流體在管路中任意截面的流速與管內(nèi)徑結(jié)論：即不可壓

35、縮流體在管路中任意截面的流速與管內(nèi)徑的平方成反比的平方成反比。 2. 定態(tài)流動(dòng)系統(tǒng)的物料衡算定態(tài)流動(dòng)系統(tǒng)的物料衡算 連續(xù)性方程連續(xù)性方程 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作2. 定態(tài)流動(dòng)系統(tǒng)的物料衡算定態(tài)流動(dòng)系統(tǒng)的物料衡算 連續(xù)性方程連續(xù)性方程 例題： 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作2. 定態(tài)流動(dòng)系統(tǒng)的物料衡算定態(tài)流動(dòng)系統(tǒng)的物料衡算 連續(xù)性方程連續(xù)性方程 應(yīng)用：學(xué)生分析如何調(diào)節(jié)流速或流量應(yīng)用：學(xué)生分析如何調(diào)節(jié)流速或流量？ 途徑一：選擇管徑不一樣的管路。途徑一：選擇管徑不一樣的管路。 途徑二：在日常生活中，調(diào)整閥門的開度。途徑二：在日常生活中，調(diào)整閥門的開度。 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化

36、工單元操作化工單元操作 3.1能量的類型能量的類型 (1)位能位能與位置有關(guān)，即高度與位置有關(guān)，即高度z,mgz或或gz. （2）動(dòng)能）動(dòng)能與流動(dòng)性有關(guān)，即流速與流動(dòng)性有關(guān)，即流速u, 或或 。 （3）靜壓能）靜壓能 與壓力有關(guān)，即壓力與壓力有關(guān)，即壓力p， 。 （4）外界的能量，）外界的能量，We （5）損失的能量，）損失的能量，hf 221mu221up 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作3.2總能量衡算總能量衡算 衡算范圍：1-1面、2-2面與壁面所圍成的封閉區(qū)域，設(shè)流體為不可壓縮流體，不變 衡算基準(zhǔn)：1kg質(zhì)量的流體， 0-0面為基準(zhǔn)面 若以0-0面為基準(zhǔn)水平面，兩個(gè)截面距基準(zhǔn)水

37、平面的垂直距離分別為z1、z2，兩截面處的流速分別為u1、u2，兩截面處的壓力分別為p1、p2，流體在兩截面處的密度為，單位質(zhì)量流體從泵所獲得的外加功為We，從截面1-1流到截面2-2的全部能量損失為hf。 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作 衡算范圍：衡算范圍：1-1、2-2截面以及管內(nèi)壁所圍成的截面以及管內(nèi)壁所圍成的空間空間衡算基準(zhǔn)：衡算基準(zhǔn)：1kg流體流體基準(zhǔn)面：基準(zhǔn)面：0-0水平面水平面fhupgzWeupgz222221112121gz1+gz2+2121u2221u2p1p+=上式適用于理想流體無(wú)外加功的情況。上式適用于理想流體無(wú)外加功的情況。若有外加功，有阻力損失的情況呢？

38、若有外加功，有阻力損失的情況呢？ 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作根據(jù)穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)的能量守恒，輸入系統(tǒng)的能量應(yīng)等根據(jù)穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)的能量守恒，輸入系統(tǒng)的能量應(yīng)等于輸出系統(tǒng)的能量于輸出系統(tǒng)的能量能量衡算：能量衡算： fhupgzWeupgz222221112121式中式中 gz1、 、 分別為流體在截面分別為流體在截面1上的位能、動(dòng)能、靜壓能，上的位能、動(dòng)能、靜壓能， J/kg； gz2、 、 分別為流體在截面分別為流體在截面2上的位能、動(dòng)能、靜壓能，上的位能、動(dòng)能、靜壓能， J/kg；實(shí)際流體的柏努利方程反映了流體流動(dòng)過程中各種能量的轉(zhuǎn)實(shí)際流體的柏努利方程反映了流體流動(dòng)過程中各種能量的轉(zhuǎn)

39、化和守恒規(guī)律，在流體輸送中具有重要意義?；褪睾阋?guī)律，在流體輸送中具有重要意義。 2121u1p2221u2p 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作2）柏努利方程的討論）柏努利方程的討論 (1)理想流體的柏努利方程理想流體的柏努利方程 理想流體：無(wú)粘性、無(wú)壓縮性，流動(dòng)時(shí)無(wú)阻力，理想流體：無(wú)粘性、無(wú)壓縮性，流動(dòng)時(shí)無(wú)阻力，hf = 0。當(dāng)流動(dòng)系統(tǒng)中無(wú)外功加入時(shí)（即當(dāng)流動(dòng)系統(tǒng)中無(wú)外功加入時(shí)（即We = 0）則則 說明：說明：理想流體穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，總機(jī)械能為一常數(shù)。理想流體穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，總機(jī)械能為一常數(shù)。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，而理想流體在流動(dòng)系統(tǒng)的各截面上所具有的總機(jī)械能相

40、等，而每一種形式的機(jī)械能不一定相等，但各種形式的機(jī)械能可以相每一種形式的機(jī)械能不一定相等，但各種形式的機(jī)械能可以相互轉(zhuǎn)換。互轉(zhuǎn)換。222212112121pugzpugz 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作(2)可壓縮流體可壓縮流體 對(duì)于可壓縮流體，若流動(dòng)系統(tǒng)兩截面間的絕對(duì)壓力變化較小時(shí)（常規(guī)對(duì)于可壓縮流體，若流動(dòng)系統(tǒng)兩截面間的絕對(duì)壓力變化較小時(shí)（常規(guī)定為定為 %），仍可用柏式進(jìn)行計(jì)算，但流體密度），仍可用柏式進(jìn)行計(jì)算，但流體密度應(yīng)以兩截面應(yīng)以兩截面間流體的平均密度間流體的平均密度m來代替。來代替。(3)以單位重量（以單位重量（1N）流體為計(jì)算基準(zhǔn)的柏努利方程）流體為計(jì)算基準(zhǔn)的柏努利方程

41、將以將以1kg流體為基準(zhǔn)的柏式中的各項(xiàng)除以流體為基準(zhǔn)的柏式中的各項(xiàng)除以g，則可得，則可得 令令 則則 20121pppghgugpzgWegugpzf2222222111gWeHe ghHff fHgugpzHegugpz2222222111 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作3）柏努利方程的應(yīng)用）柏努利方程的應(yīng)用 (1)確定高位槽供液系統(tǒng)的槽面高度確定高位槽供液系統(tǒng)的槽面高度 (2)確定輸送設(shè)備的有效功率確定輸送設(shè)備的有效功率 (3)確定送液氣體的壓力確定送液氣體的壓力 (4)流量測(cè)量流量測(cè)量 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作由學(xué)生總結(jié)，教師補(bǔ)充。由學(xué)生總結(jié)，教師補(bǔ)充。作業(yè)：作

42、業(yè)：T3下次課任務(wù)：下次課任務(wù)：伯努利方程的應(yīng)用。伯努利方程的應(yīng)用。分組完成不同任務(wù)。分組完成不同任務(wù)。 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作1.連續(xù)性方程連續(xù)性方程在穩(wěn)定流動(dòng)過程中流速與管徑的平方成反比。在穩(wěn)定流動(dòng)過程中流速與管徑的平方成反比。2.伯努利方程伯努利方程fhupgzWeupgz222221112121 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作伯努利方程的應(yīng)用及本次課的任務(wù)伯努利方程的應(yīng)用及本次課的任務(wù)(1)確定高位槽供液系統(tǒng)的槽面高度確定高位槽供液系統(tǒng)的槽面高度(2)確定輸送設(shè)備的有效功率確定輸送設(shè)備的有效功率(3)確定送液氣體的壓力確定送液氣體的壓力(4)流量測(cè)量流量測(cè)量

43、 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作（1）根據(jù)題意畫出流動(dòng)系統(tǒng)的示意圖，標(biāo)明）根據(jù)題意畫出流動(dòng)系統(tǒng)的示意圖，標(biāo)明流體的流動(dòng)方向，定出上、下游截面，明流體的流動(dòng)方向，定出上、下游截面，明確流動(dòng)系統(tǒng)的衡算范圍；確流動(dòng)系統(tǒng)的衡算范圍；（2）位能基準(zhǔn)面的選取）位能基準(zhǔn)面的選取l必須與地面平行；必須與地面平行；l宜于選取兩截面中位置較低的截面；宜于選取兩截面中位置較低的截面；l若截面不是水平面，而是垂直于地面，則若截面不是水平面，而是垂直于地面，則基準(zhǔn)面應(yīng)選過管中心線的水平面?；鶞?zhǔn)面應(yīng)選過管中心線的水平面。伯努利方程的應(yīng)用要點(diǎn)伯努利方程的應(yīng)用要點(diǎn) 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作（3）截面

44、的選?。┙孛娴倪x取l與流體的流動(dòng)方向相垂直；與流體的流動(dòng)方向相垂直；l兩截面間流體應(yīng)是定態(tài)連續(xù)流動(dòng)；兩截面間流體應(yīng)是定態(tài)連續(xù)流動(dòng)；l截面宜選在已知量多、計(jì)算方便處。截面宜選在已知量多、計(jì)算方便處。（4）各物理量的單位應(yīng)保持一致，壓力表示）各物理量的單位應(yīng)保持一致，壓力表示方法也應(yīng)一致，即同為絕壓或同為表壓。方法也應(yīng)一致，即同為絕壓或同為表壓。伯努利方程的應(yīng)用要點(diǎn)伯努利方程的應(yīng)用要點(diǎn) 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作任務(wù)一：容器相對(duì)位置的確定任務(wù)一：容器相對(duì)位置的確定 m(不包括出口的能量損失不包括出口的能量損失)，試求高位槽的液面，試求高位槽的液面應(yīng)比虹吸管的出口高出多少米才能滿足加料

45、應(yīng)比虹吸管的出口高出多少米才能滿足加料要求？要求？ 采用虹吸管從高位槽向反應(yīng)釜中加料。高位槽采用虹吸管從高位槽向反應(yīng)釜中加料。高位槽和反應(yīng)釜均與大氣相通。要求物料在管內(nèi)以和反應(yīng)釜均與大氣相通。要求物料在管內(nèi)以 1.05 ms-1的速度的速度流動(dòng)。若料液在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)的能量損失為流動(dòng)。若料液在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)的能量損失為2.25 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作解：取高位槽的液面為截面解：取高位槽的液面為截面11，虹吸管的出口內(nèi)側(cè)為截面，虹吸管的出口內(nèi)側(cè)為截面22，并取截面，并取截面22為基準(zhǔn)水平面。為基準(zhǔn)水平面。 在兩截面間列出柏努在兩截面間列出柏努利方程式：利方程式： Z1+ u12/(2

46、g)+p1/(g) + He = Z2+ u22/(2 g)+p2/(g) + hf 式中式中Z1 =h，u1 =0 p1=0(表壓表壓)，He =0； Z20，u2=1.05 ms-1，p2=0(表壓表壓)， hf2.25 JN-1 代入柏努利方程式，并簡(jiǎn)化得：代入柏努利方程式，并簡(jiǎn)化得： h1.052 m2s-2/29.81 ms-22.25m 2.31m 即高位槽液面應(yīng)比虹吸管的出口高即高位槽液面應(yīng)比虹吸管的出口高2.31m，才能滿足加料的要，才能滿足加料的要求。求。 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作如附圖所示，從高位槽向塔內(nèi)如附圖所示，從高位槽向塔內(nèi)進(jìn)料，高位槽中液位恒定，進(jìn)料

47、，高位槽中液位恒定，高位槽和塔內(nèi)的壓力均為大高位槽和塔內(nèi)的壓力均為大氣壓。送液管為氣壓。送液管為452.5mm的鋼管，要求送液量的鋼管，要求送液量3.6m3/h。設(shè)料液在管內(nèi)的壓頭損失。設(shè)料液在管內(nèi)的壓頭損失為為1.2m（不包括出口能量損（不包括出口能量損失），試問高位槽的液位要失），試問高位槽的液位要高出進(jìn)料口多少米？高出進(jìn)料口多少米？ 任務(wù)一：容器相對(duì)位置的確定任務(wù)一：容器相對(duì)位置的確定 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作任務(wù)二：送料用壓縮空氣的壓力的確定送料用壓縮空氣的壓力的確定 設(shè)硫酸流經(jīng)全部管路的能量設(shè)硫酸流經(jīng)全部管路的能量損失為損失為1.22m(不包括不包括出口的能量損失出口

48、的能量損失)，試求開始，試求開始?jí)核蜁r(shí)，壓縮空氣的表壓力為壓送時(shí)，壓縮空氣的表壓力為多少？多少？ 某生產(chǎn)車間用壓縮空氣壓送某生產(chǎn)車間用壓縮空氣壓送 20，H2SO498.3的濃硫的濃硫酸。若每批壓送量為酸。若每批壓送量為0.36 m3，要求在，要求在 10 min內(nèi)壓內(nèi)壓送完畢。管子為送完畢。管子為 38 mm 3 mm鋼管，管子出口鋼管，管子出口在硫酸罐液面上垂直距離為在硫酸罐液面上垂直距離為 15 m。 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作解：取硫酸罐內(nèi)液面為截面解：取硫酸罐內(nèi)液面為截面11，硫酸出口管管口內(nèi)，硫酸出口管管口內(nèi)側(cè)為截面?zhèn)葹榻孛?2，并以截面，并以截面11為基準(zhǔn)水平面。為

49、基準(zhǔn)水平面。 在在兩截面間列出拍努利方程式：兩截面間列出拍努利方程式： Z1+ u12/(2 g)+p1/(g) + He = Z2+ u22/(2 g)+p2/(g) + hf 式中式中 Z1=0，ul0，Z215 m，P20(表壓表壓)，hf1.22 JN-1 因?yàn)橐驗(yàn)閝V=0.36 m3(10 60 S) 6.0 104 m3Sl A=(0.0382 0.003)2 m24 =8.04 104 m2 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作故故 u2qVA 6.0 104 m3S-1(8.04 10-4m2) 0.746 ms-1 由手冊(cè)查得，由手冊(cè)查得，20濃硫酸的密度濃硫酸的密度=1

50、831 kgm-3 將上列數(shù)據(jù)代入拍努利方程式：將上列數(shù)據(jù)代入拍努利方程式： pl(1831 kgm3 9.81ms2)15 m0.7462ms2(2 9.81ms2)1.22m 解得：解得：pl2.92 105Nm-2(表壓表壓) 即開始?jí)核蜁r(shí)，壓縮空氣的表壓力至少為即開始?jí)核蜁r(shí)，壓縮空氣的表壓力至少為2.92 105Nm-2。 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作任務(wù)三：流體輸送設(shè)備所需功率的確定任務(wù)三：流體輸送設(shè)備所需功率的確定 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作某化工廠用泵將敞口堿液池中的堿液某化工廠用泵將敞口堿液池中的堿液（密度為（密度為1100kg/m3）輸送至吸收塔）輸

51、送至吸收塔頂，經(jīng)噴嘴噴出，如附圖所示。泵頂，經(jīng)噴嘴噴出，如附圖所示。泵的入口管為的入口管為1084mm的鋼管，管的鋼管，管中的流速為中的流速為1.2m/s，出口管為，出口管為763mm的鋼管。貯液池中堿液的鋼管。貯液池中堿液的深度為的深度為1.5m，池底至塔頂噴嘴入，池底至塔頂噴嘴入口處的垂直距離為口處的垂直距離為20m。堿液流經(jīng)。堿液流經(jīng)所有管路的能量損失所有管路的能量損失30.8J/kg（不（不包括噴嘴），在噴嘴入口處的壓力包括噴嘴），在噴嘴入口處的壓力為為29.4kPa（表壓）。設(shè)泵的效率為（表壓）。設(shè)泵的效率為60%，試求泵所需的功率。，試求泵所需的功率。任務(wù)三：流體輸送設(shè)備所需功率的

52、確定任務(wù)三：流體輸送設(shè)備所需功率的確定 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作解：如圖所示，以地面為基準(zhǔn)面，在解：如圖所示，以地面為基準(zhǔn)面，在1-1截面與截面與2-2兩截面間列柏努兩截面間列柏努利方程：利方程： Z1g+ P1/+ u12/2 + We = Z2g+ P2/+ u22/2+W f，1-2 其中其中Z1 = 1.5 m，Z2 = 20 m ，P1 = 0(表壓表壓)， P2 = 29.4103 Pa(表壓表壓)， u1 = 0 ， u2 =(100/70)21.2 = 2.45 m/s Wf，1-2=30.8J/kg 。 將以上數(shù)據(jù)代入柏努利方程得將以上數(shù)據(jù)代入柏努利方程得 化

53、工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作We = (Z2- Z1)g + (P2- P1)/ +(u22 u12)/2 + W f，1-2 = (20-1.5)9.8 + 29.4103/1100 + 2.452/2 + 30.8 = 241.83 J/kgP =qmWe /=(/4)d12u1We / = 1100(/4)0.121. 2241.83 /0.6 = 4176w =4.176 kw即即 :泵的所需功率為泵的所需功率為4.176 kw。 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作解題要點(diǎn)解題要點(diǎn)(1)作圖與確定衡算范圍作圖與確定衡算范圍 根據(jù)題意畫出流動(dòng)系統(tǒng)的示意圖，并根據(jù)題意畫出流

54、動(dòng)系統(tǒng)的示意圖，并指明流體的流動(dòng)方向，以明確流動(dòng)系統(tǒng)的衡算范圍。指明流體的流動(dòng)方向，以明確流動(dòng)系統(tǒng)的衡算范圍。(2)截面的選取截面的選取 截面應(yīng)與流向垂直；截面應(yīng)與流向垂直；定出上（定出上（1-1）、下游（）、下游（2-2）截面；）截面；兩截面間的流體必須是連續(xù)的，所求的未知量應(yīng)在截面上或兩截面間的流體必須是連續(xù)的，所求的未知量應(yīng)在截面上或在兩截面之間反映出來，且截面上有關(guān)物理量，除了所需求取在兩截面之間反映出來，且截面上有關(guān)物理量，除了所需求取的未知量外，都應(yīng)該是已知的或能通過其它關(guān)系計(jì)算出來。的未知量外，都應(yīng)該是已知的或能通過其它關(guān)系計(jì)算出來。求有效功率，截面選在泵的兩側(cè)。求有效功率，截面

55、選在泵的兩側(cè)。 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作(3)基準(zhǔn)水平面的選取基準(zhǔn)水平面的選取 基準(zhǔn)水平面可以任意選取，但必須與地面平行。為了計(jì)基準(zhǔn)水平面可以任意選取，但必須與地面平行。為了計(jì)算方便，通常取基準(zhǔn)水平面通過所選兩個(gè)截面中的任一算方便，通常取基準(zhǔn)水平面通過所選兩個(gè)截面中的任一個(gè)截面，一般選低位，如截面與基準(zhǔn)面垂直，則取基準(zhǔn)個(gè)截面，一般選低位，如截面與基準(zhǔn)面垂直，則取基準(zhǔn)水平面通過截面的中心，水平面通過截面的中心，z值是指截面中心點(diǎn)與基準(zhǔn)水值是指截面中心點(diǎn)與基準(zhǔn)水平面間的垂直距離。平面間的垂直距離。(4)單位必須統(tǒng)一單位必須統(tǒng)一 兩截面的壓力除要求單位一致外，還要求表示方法一兩截面的

56、壓力除要求單位一致外，還要求表示方法一致，應(yīng)為絕對(duì)壓力，但由于式中所反映的是壓力差，因致，應(yīng)為絕對(duì)壓力，但由于式中所反映的是壓力差，因此壓力也可以同時(shí)用表壓力。此壓力也可以同時(shí)用表壓力。6解題步驟解題步驟(1) 作圖與選截面；作圖與選截面； (2) 選取基準(zhǔn)水平面；選取基準(zhǔn)水平面；(3)列方程，尋找已知條件，求解。列方程，尋找已知條件，求解。 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作T4、T5 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作項(xiàng)目一項(xiàng)目一 流體輸送技術(shù)流體輸送技術(shù)任務(wù)二任務(wù)二 流體輸送的工藝計(jì)算流體輸送的工藝計(jì)算 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作 要求每人在課前準(zhǔn)備一點(diǎn)水要求每

57、人在課前準(zhǔn)備一點(diǎn)水小實(shí)驗(yàn)小實(shí)驗(yàn)先把教材在桌子上摩擦；先把教材在桌子上摩擦；然后教材上放少許水，再在桌子上摩擦？然后教材上放少許水，再在桌子上摩擦？學(xué)生觀察現(xiàn)象，解釋原因。（頭腦風(fēng)暴法）學(xué)生觀察現(xiàn)象，解釋原因。（頭腦風(fēng)暴法）引出黏度的有關(guān)定義及產(chǎn)生阻力的原因。引出黏度的有關(guān)定義及產(chǎn)生阻力的原因。 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作1.3.11.3.1產(chǎn)生流體阻力的原因及影響因素產(chǎn)生流體阻力的原因及影響因素（1 1）流體的粘度）流體的粘度1 1）粘性）粘性 流體流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生內(nèi)摩擦的性質(zhì)稱為流體的粘性。流體流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生內(nèi)摩擦的性質(zhì)稱為流體的粘性。 粘性大的流體流動(dòng)性差，粘性小的流體流動(dòng)性好。粘性大

58、的流體流動(dòng)性差，粘性小的流體流動(dòng)性好。 粘性是流體的固有屬性，流體無(wú)論是靜止還是流動(dòng)，粘性是流體的固有屬性，流體無(wú)論是靜止還是流動(dòng)，都具有粘性。都具有粘性。 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作2 2）粘度）粘度粘度是表征流體粘性大小的物理量，是流體的重要物理性質(zhì)之一，粘度是表征流體粘性大小的物理量，是流體的重要物理性質(zhì)之一，流體的粘性越大，粘度值越大，其值由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。流體的粘性越大，粘度值越大，其值由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。影響因素：影響因素： 流體的粘度是流體的種類及狀態(tài)（溫度、壓力）的函數(shù)流體的粘度是流體的種類及狀態(tài)（溫度、壓力）的函數(shù)，液體的粘度隨溫度升高而減小，氣體的粘度隨溫度升高而增大。液體

59、的粘度隨溫度升高而減小，氣體的粘度隨溫度升高而增大。壓力變化時(shí)，液體的粘度基本不變，氣體的粘度隨壓力增加而增加壓力變化時(shí)，液體的粘度基本不變，氣體的粘度隨壓力增加而增加得很少，一般工程計(jì)算中可以忽略。得很少，一般工程計(jì)算中可以忽略。查?。耗承┏Ｓ昧黧w的粘度，可以從有關(guān)手冊(cè)和本書附錄中查得。查?。耗承┏Ｓ昧黧w的粘度，可以從有關(guān)手冊(cè)和本書附錄中查得。單位及換算：在單位及換算：在SI制中，粘度的單位是制中，粘度的單位是Pas，在工程上或文獻(xiàn)中粘度，在工程上或文獻(xiàn)中粘度的單位常用的單位常用cgs制，泊（制，泊（P）或厘泊（）或厘泊（cP）表示）表示 1Pas =10P=1000cP在工業(yè)生產(chǎn)中常遇到各

60、種流體的混合物?；旌衔锏恼扯龋缛狈?shí)在工業(yè)生產(chǎn)中常遇到各種流體的混合物。混合物的粘度，如缺乏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，可參閱有關(guān)資料，選用適當(dāng)?shù)慕?jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估算。驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，可參閱有關(guān)資料，選用適當(dāng)?shù)慕?jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估算。1.3.11.3.1產(chǎn)生流體阻力的原因及影響因素產(chǎn)生流體阻力的原因及影響因素 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作（2）流體流動(dòng)的型態(tài)）流體流動(dòng)的型態(tài) 1）流動(dòng)類型的劃分）流動(dòng)類型的劃分 雷諾實(shí)驗(yàn)（雷諾實(shí)驗(yàn)（引入引入flash)雷諾實(shí)驗(yàn)裝置1.3.11.3.1產(chǎn)生流體阻力的原因及影響因素產(chǎn)生流體阻力的原因及影響因素 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工單元操作化工單元操作雷諾實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)化工