化工单元操作绪论 1、化工生产过程 2、化工单元操作

流体的输送

传热

蒸馏 吸收 蒸发 结晶 萃取 过滤…

单元操作

连续操作 间歇操作

第一章 流体流动及输送技术

化工单元操作技术

3、本门课程的性质、内容和任务用工程观点 观察问题、分析问题、处理问题树立创新意识、安全生产意识、质量意识和环境保护意识

4、本门课程解决问题的主要方法(1)、物料衡算质量守衡定律

(2)、能量衡算

能量守衡定律

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化工单元操作技术

(4)过程速率 5、单位的正确使用 (3)平衡关系 理论公式→单位一致 经验公式→指定单位

第一章 流体流动及输送技术

化工单元操作技术

一：管路输送技术工作任务： (1)化工管路的基本构成； (2)流体输送原理； (3)管路的布置与安装 (4)管路的基本拆装技术 (5)化工管路的故障诊断

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化工单元操作技术

一、管路的分类

类 型简单 管路 复杂 管路 单一管路 串联管路 分支管路

结 构 单一管路是指直径不变、无分支的管路虽无分支但管径多变的管路 流体由总管分流到几个分支，各分支出口不同 并联管路中，分支最终又汇合到总管

并联管路

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化工单元操作技术

简单管路

复杂管路

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化工单元操作技术

二、管路的基本构成管路是由管子、管件和阀门等按一定的排列方式构成，也 包括一些附属于管路的管架、管卡、管撑等辅件。 (一)化工管材种类及名称 钢管 金属管 有色金属管 铸铁管 铜管与黄铜管 铅管 铝管 非金属管 陶瓷管、水泥管、玻璃管塑料管和橡胶管等 有缝钢管

无缝钢管

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(二)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的总称。 用以改变流向：90º 弯头、45º 弯头、180º 回弯头等； 用以堵截管路：管帽、丝堵(堵头)、盲板等； 用以连接支管：三通、四通，有时三通也用来改变流向， 多余的一个通道接头用管帽或盲板封上，在需要时打开再连 接一条分支管； 用以改变管径：异径管、内外螺纹接头(补芯)等； 用以延长管路：管箍(束节)、螺纹短节、活接头、法兰等。 法兰多用于焊接连接管路，而活接头多用于螺纹连接管路。

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化工单元操作技术

180º 回弯管

三通

四通

异径管

90º 弯头

法兰

卡箍活接头

管帽

45º 弯头

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(三)

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，

闸阀

截止阀

止回阀

球阀

旋塞阀

全启式安全阀

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化工单元操作技术

流体流动的基础知识一、连续性方程 1.稳定流动系统 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。 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。 本章所讨论的流体流动为稳定流动过程

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2.连续性方程 稳定流动系统，流体充满管道，连续 不断地从截面1流入，从截面2流出,以 单位时间为衡算基准，依质量守恒定 律，进入截面1的流体质量流量与流出 截面2的流体质量流量相等。 qm1 = qm 2 (1) 式中 qm——流体的质量流量，指单位时间内流经管道有效截 面积的流体质量，kg/s; u——流体在管道任一截面的平均流速，m/s; A——管道的有效截面积，m2; ρ——流体的密度，kg/m3。

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因为 qm = uA ρ 故 qm = u1A1 ρ 1= u2A2 ρ 2 (2) 若将上式推广到管路上任何一个截面，即 qm = uA ρ = 常数 (3) 上式表示在稳定流动系统中，流体流经管道各截面的质量 流量恒为常量，但各截面的流体流速则随管道截面积和流体 密度的不同而变化。 若流体为不可压缩流体，即ρ =常数，则 qv= uA = 常数 (4) 式中 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; 上式说明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。

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若不可压缩流体在圆管内流动，因 A u1 A2 d 2 u2 A1 d1 2

4

d 2 ,则(5)

上式说明不可压缩流体在管道内的流速u与管道内径的平 方d2成反比。 式(1)至式(5)称为流体在管道中作稳定流动的连续 性方程。 连续性方程反映了在稳定流动系统中，流量一定时管路 各截面上流速的变化规律。

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二、柏努利方程在化工生产中，解决流体输送问题的基本依据是柏努力 方程，因此柏努力方程及其应用极为重要。根据对稳定 流动系统能量衡算，即可得到柏努力方程。 (一)流动系统的能量

1.流体所具有的能量——机械能 (1)位能 位能是流体处于重力场中而具有的能量。 单位质量流体的位能则为gz(J/kg)。 位能是相对值，计算须规定一个基准水平面。

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(2)动能 动能是流体具有一定速度流动而具有的能量。1 2 单位质量流体的动能为 u (J/kg)。 2

(3)静压能

静压能是由于流体具有一定的压力而具有的能量。单位质量流体的静压能为 (J/kg)p

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