化工基礎(chǔ)概論 第一章流體流動(dòng)與輸送

1、第一章 流體流動(dòng)與輸送 1.1流體流動(dòng)、流量和流速1.1.1流體流動(dòng)1.1.2流量1.1.3流速1.1.1流體流動(dòng)流體是液體和氣體的總稱，其基本特征是具有流動(dòng)性。所謂流動(dòng)性就是在靜止時(shí)不能承受剪切力的作用，當(dāng)有剪切力作用于流體時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)間就會(huì)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。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(rèn)為是不可壓縮的。所以在討論共性的同時(shí)，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(gè)設(shè)備流到另一個(gè)設(shè)備，從一個(gè)車間送到另一個(gè)

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(qiáng)的測(cè)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(dòng)的流體中進(jìn)行，它們與流體流動(dòng)形態(tài)密切相關(guān)。研究流體的流動(dòng)形態(tài)和條件，可作為強(qiáng)化化工設(shè)備的依據(jù)。因此，流體流動(dòng)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(dòng)阻力1.2.1流體在管內(nèi)流動(dòng)阻力的計(jì)算1.2.2流體的兩種流動(dòng)型態(tài)-層流和湍流1.2.3直管阻力的計(jì)算1.2.4局部阻力的計(jì)算1.2.5減小流動(dòng)阻力的途徑1.2.1流體在管內(nèi)流動(dòng)阻力的計(jì)算1

3、.2.2流體的兩種流動(dòng)型態(tài)-層流和湍流1.2.2流體的兩種流動(dòng)型態(tài)-層流和湍流1.2.3直管阻力的計(jì)算1.2.3直管阻力的計(jì)算1.2.3直管阻力的計(jì)算1.2.4局部阻力的計(jì)算阻力系數(shù)法當(dāng)量長(zhǎng)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(jì)的當(dāng)量長(zhǎng)度 當(dāng)量長(zhǎng)度法1.2.5減小流動(dòng)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(jī)械1.3.1液體輸送機(jī)械1.3.2氣體輸送機(jī)械與壓送機(jī)械1.3.1液體輸送機(jī)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(jī)械。離心力的作用，可以從日常生活中的實(shí)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(shí)，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(gè)蝸殼形的泵殼和一個(gè)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(gè)接口，一個(gè)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(gè)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(dòng)機(jī)帶動(dòng)。在開泵前，泵內(nèi)充滿了液體。當(dāng)葉

5、輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)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(dòng)能增加。當(dāng)液體進(jìn)入泵殼之后，由于蝸殼形泵殼中的流道逐漸擴(kuò)大，流速逐漸降低，一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，于是液體以較高的壓強(qiáng)壓出。與此同時(shí)，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(qiáng)比葉輪中心的要高，因此吸入管處的液體在壓差作用下進(jìn)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(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如果泵內(nèi)沒有充滿液體，或者運(yùn)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(shí)，雖然葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，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(dòng)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