浙大化工原理第三章-流体输送与流体输送机械-2012..pptx

第三章流体输送与流体输送机械 概 述化工生产系统中流体输送的主要任务： 满足对工艺流体的流量和压强的要求。流体输送系统包括： 流体输送管路、流体输送机械、流动参数测控装置。流体流动与输送有其共同的规律。各种流体输送机械也有共通的原理，所以有通用机械之称。流体输送计算以描述流体流动基本规律的传递理论为基础。3.1 管路阻力损失 直管阻力损失：流经等径的机械能损失。局部阻力损失：流经管件、阀件的机械能损失。 3.1.1 直管阻力损失引起阻力损失的外部条件计算公式主要由实验研究3.1.1 直管阻力损失工业管道的当量粗糙度（roughness）采用实验方法测定一系列工业常见管道的摩擦系数值 ? 后，反算出与之相当的粗糙度 ? 。管道类别 e , mm管道类别 e, mm金属管 无缝黄铜管、铜管及铅管 0.01~0.05非金属管 干净玻璃管0.0015~0.01新的无缝钢管或镀锌铁管 0.1~0.2橡皮软管0.01~0.03新的铸铁管0.3木管道0.25~1.25具有轻度腐蚀的无缝钢管0.2~0.3陶土排水管0.45~6.0具有显著腐蚀的无缝钢管0.5以上很好整平的水泥管0.33旧的铸铁管0.85以上石棉水泥管0.03~0.8abr2r13.1.1 直管阻力损失非圆形截面管道的当量直径非圆形截面管道流体流动的阻力损失可采用圆形管道的公式来计算，只需用当量直径 de 来代替圆管直径 d流体浸润周边即同一流通截面上流体与固体壁面接触的周长。当量直径定义： 矩形管套管环隙3.1.1 直管阻力损失注意：当量直径 de 仅用于阻力损失和雷诺数的计算式中，即式中的速度 u 要用实际的平均速度，3.1.2 局部阻力损失局部阻力损失主要是由于流道的急剧变化使流动边界层分离，所产生的大量漩涡消耗了机械能。3.1.2 局部阻力损失计算式局部阻力系数法： —— 局部阻力系数（由实验测定，表3.4） 当量长度法： le —— 当量长度（由实验测定，图3.4） u 取小截面上的流速!3.1.2 局部阻力损失100mm 的闸阀 1/2 关 le = 22m100mm 的闸阀全开 le = 0.75m100mm 的标准三通 le = 2.2m3.2 流体输送管路计算的基本方程 3.2.1 管路计算基本方程不可压缩流体在管路中稳定流动连续性方程 柏努利方程 3.2.1 管路计算的基本方程注意单位！包括所选截面间全部管路阻力损失！输送单位质量流体所需加入的外功， 是决定流体输送机械的重要数据。若输送流体的质量流量为 qm（kg/s），则输送流体所需供给的功率为： J/s（W）——流体输送机械的有效功率如果流体输送机械的效率为?，则实际消耗功率为： ——流体输送机械的轴功率3.1.1 管路计算的基本方程 应用柏努利方程时的注意事项截面的选取 截面要与流体流动方向垂直（ 更严格地说应与流线垂直），截面上各点的总势能P 相等。因此截面应选在均匀管段且与管轴线垂直。 所选的截面应尽可能是已知条件最多的截面，而待求的参数应在两截面上或在两截面之间。 “1”截面在上游，“2”截面在下游。基准水平面的选取 取基准面通过一个截面的中心，可使方程简化。各项单位的须一致（如J/kg 或 Pa）。 柏努利方程是对稳定流动而言，在非稳定流动情况下则是针对某一瞬时而言。 3.2.2 管路计算的类型 物性参数：?、?已知设备参数：l、d、?、??操作参数：qV、u、P1、P2、he中间变量：?（Re，?/d）9个变量，给定7个，可求其余2个。根究计算目的不同，管路计算可分为设计型计算和操作型计算。 设计型给定：l、?、??、qV，P2，P1（或he）选择：u 求：d、he（或P1 ）3.2.2 管路计算的类型总费用qV一定，d∝1/u1/2（u=4qV/?d2）。u↓，d↑，设备费用↑；u↑，d↓，操作费用↑；但 u 过小时，维修费↑。操作费费用设备费某些流体在管道中常用流速范围 uoptu流体种类及状况常用流速范围 m/s流体种类及状况常用流速范围 m/s水及一般液体1~3压力较高的气体15~25粘度较大的液体0.5~1饱和水蒸气：?低压气体8~158大气压以下40~60易燃、易爆的低压气体（如乙炔等）83大气压以下过热水蒸气20~4030~503.2.2 管路计算的类型操作型给定：d、l、?、?，P1、P2、 he（或qV） 求：qV（或P1、he）由于柏努利方程中的流动阻力损失 Σhf 与流速的关系为非线性，故管路的操作型计算一般需要进行试差。非线性函数若已知阻力损失服从平方或一次方定律时，可将关系式直接代入柏努利方程计算流速，不需进行试差。3.3 流体输送管路计算 无论实际管路有多复杂，总是可以分解为简单管路、并联管路与分支管路三种基本类型的组合。3.3.1 简单管路简单管路即无分支的