化工基礎(chǔ)概論 第一章流體流動與輸送

1、第一章 流體流動與輸送 1.1流體流動、流量和流速1.1.1流體流動1.1.2流量1.1.3流速1.1.1流體流動流體是液體和氣體的總稱，其基本特征是具有流動性。所謂流動性就是在靜止時不能承受剪切力的作用，當(dāng)有剪切力作用于流體時，流體質(zhì)點間就會產(chǎn)生相對運動。氣體和液體既具有共性，也具有各自的特性，即氣體是可壓縮的，而液體則由于其壓縮性很小，工程上近似認為是不可壓縮的。所以在討論共性的同時，也要討論它們各自的特性及處理方法?；どa(chǎn)中所處理的物料，不論是原料、中間產(chǎn)品或者是產(chǎn)品，大部分是流體。在生產(chǎn)過程中，無論是化學(xué)處理或是物理處理過程，流體總是需要從一個設(shè)備流到另一個設(shè)備，從一個車間送到另一個

2、車間，為了完成流體輸送任務(wù)，必須解決管路的配置，流量、壓強的測定，輸送流體所需要的能量的確定和輸送設(shè)備選用等技術(shù)問題。此外，設(shè)備中的傳熱、傳質(zhì)及化學(xué)反應(yīng)都是在流動的流體中進行，它們與流體流動形態(tài)密切相關(guān)。研究流體的流動形態(tài)和條件，可作為強化化工設(shè)備的依據(jù)。因此，流體流動與輸送是化工生產(chǎn)中必不可少的單元操作。 1.1.2流量（1）體積流量（2）質(zhì)量流量（1）體積流量（2）質(zhì)量流量1.1.3流速1.2流體的流動阻力1.2.1流體在管內(nèi)流動阻力的計算1.2.2流體的兩種流動型態(tài)-層流和湍流1.2.3直管阻力的計算1.2.4局部阻力的計算1.2.5減小流動阻力的途徑1.2.1流體在管內(nèi)流動阻力的計算1

3、.2.2流體的兩種流動型態(tài)-層流和湍流1.2.2流體的兩種流動型態(tài)-層流和湍流1.2.3直管阻力的計算1.2.3直管阻力的計算1.2.3直管阻力的計算1.2.4局部阻力的計算阻力系數(shù)法當(dāng)量長度法阻力系數(shù)法表1-1常見管件和閥門的局部阻力系數(shù)及以管徑計的當(dāng)量長度 當(dāng)量長度法1.2.5減小流動阻力的途徑（1）減小直管阻力的途徑（2）減小局部阻力的途徑（1）減小直管阻力的途徑（1）減小直管阻力的途徑（2）減小局部阻力的途徑1.3流體輸送機械1.3.1液體輸送機械1.3.2氣體輸送機械與壓送機械1.3.1液體輸送機械1、離心泵的結(jié)構(gòu)和工作原理2、離心泵的主要部件3、其它類型的泵1、離心泵的結(jié)構(gòu)和工作原

4、理離心泵是利用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪產(chǎn)生的離心力來輸送液體的機械。離心力的作用，可以從日常生活中的實例來說明。如雨天，雨傘上的水滴人們習(xí)慣用旋轉(zhuǎn)雨傘的辦法，將其甩掉。當(dāng)雨傘旋轉(zhuǎn)時，就產(chǎn)生了離心力，傘布上的水滴在離心力的作用下，被拋向傘邊緣，并從傘邊緣沿切線方向脫離傘布。生產(chǎn)中的離心泵如圖1-3所示。它的主要部件是一個蝸殼形的泵殼和一個固定在泵軸上的葉輪。葉輪上有612片向后彎曲的葉片。泵殼上有兩個接口，一個在泵殼中央為吸入口，與吸入導(dǎo)管相連，導(dǎo)管末端裝有單向底閥；另一個接口是在泵殼旁側(cè)切線方向，為壓出口，與壓出導(dǎo)管相連。 1、離心泵的結(jié)構(gòu)和工作原理離心泵一般由電動機帶動。在開泵前，泵內(nèi)充滿了液體。當(dāng)葉

5、輪高速旋轉(zhuǎn)時，帶動葉片間的液體一道旋轉(zhuǎn)，由于離心力的作用，液體從葉輪中心被甩向葉輪邊緣，流速可增大至1525m/s，動能增加。當(dāng)液體進入泵殼之后，由于蝸殼形泵殼中的流道逐漸擴大，流速逐漸降低，一部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，于是液體以較高的壓強壓出。與此同時，葉輪中心處由于液體被甩出而形成了一定的真空，而液面處的壓強比葉輪中心的要高，因此吸入管處的液體在壓差作用下進入泵內(nèi)。只要葉輪的旋轉(zhuǎn)不停止，液體就連續(xù)不斷地吸入和壓出。離心泵運轉(zhuǎn)時，如果泵內(nèi)沒有充滿液體，或者運轉(zhuǎn)中泵內(nèi)漏入了空氣，由于空氣的密度比液體的密度小得多，產(chǎn)生的離心力小，在吸入口處所形成的真空度低，不足以將液體吸入泵內(nèi)。這時，雖然葉輪轉(zhuǎn)動，卻不能輸送液體，這種現(xiàn)象叫做“氣縛”。在吸入管末端安裝單向底閥的作用，就是為了在啟動前灌入液體或留住前一次停泵后管路內(nèi)存留的液體。 2、離心泵的主要部件（1）葉