第五章化工机械.ppt

第5章 流体输送过程的安全分析 流体的输送动力来自于流体的压缩能、相变能或位能，其 输送过程中的危险性主要来自于物性、流体流动过程中的工艺 参数、压缩流动状态下的特性变化与装备技术。 5.1 流体输送在化工生产中的应用 5.2 常见流体输送方式及危险性分析 5.2.3 真空抽料 5.2.3 压送空气送料 5.2.4 流体输送机械送料 5.4 流体流动安全技术分析 5.4.1.3 流量方程式 5.4.2 稳定流与不稳定流 5.4.3 稳定流动系统的物料衡算-连续性方程 5.4.4 稳定流动系统的能量衡算-伯努利方程 5.4.4.2 稳定流动系统的能量衡算 5.4.4.3 柏努利方程的分析与应用 (2)流体自然流动的方向 （3）静止流体的衡算式 5.4.4.4 静止流体规律与应用 * * 流体即可以流动的物体，其共同特点是在外力作用下易于变形、具有游动性、没有固定形状，会产出摩擦力反抗接触界面的相当运动或相对运动趋势。 化工生产中所涉及的物料大多数都是流体：一方面，这些物料需要从一个单元输送到另一单元；另一方面，化工生产中的传热、传质以及化学反应过程多数都是在流体流动条件下进行的。 5.2.1 高位槽送料 高位槽送液是指利用位差实现由高位设备向低位设备送液的一种送液方式。在要求特别稳定的场合，也常设置高位槽，以避免机械带来的波动。高位槽的高度必须能够保证输送任务所要求的流量。 高位槽的液体需要动力机械提升到高位槽，在提升过程中很容易在高位槽或计量槽产生的静电火花引燃物系，因此除控制流速外，还应将流体入口插入液下，同时与物料相关的设备应形成一体并很好的接地。 真空抽料是指通过真空系统的负压来实现从一个设备到另外一个设备的操作。此方法结构简单，操作方便，没有动件，但流量调节不方便，且不易输送易挥发的液体，主要用于间歇送料场合。 真空抽料输送有机溶剂时，输送过程可能产生静电积累，故输送系统必须有良好的接地系统，输送管线应采用金属，防止静电放电引燃液体蒸气。 真空输送如果是易燃液体，需注意过程的密闭性，否则易形成爆炸性混合物，发生爆炸。负压操作的关键是防止易燃易爆气体或粉尘大量抽入真空泵；恢复常压时应待温度降低后再缓缓放进空气，以防氧化燃烧。此外，设备强度应符合要求，以防抽瘪而发生事故。 此方法结构简单，无动件，可间歇输送腐蚀性大不易燃易爆的流体，但流量小且不易调节，只能间歇输送流体。空气的压力必须满足输送任务对扬程的要求。 压缩空气送料不能运用于易燃和可燃液体物料的压送，因为易形成爆炸性混合物，同时又可能产生静电积累，很容易导致爆炸。 流体输送机械送料是指借助流体输送机械对流体做功，实现流体输送的操作。该方法是化工生产中最常见的流体输送方法。 流体输送中的几方面问题：①流体的性质；②流体流动的表征；③流体流动的基本规律；④流体阻力；⑤化工管路；⑥输送机械。 5.4.1流量方程式 5.4.1.1 流量 5.4.1.2 流速 描述流体流量、流速和流通截面积三者之间的关系式称为流量方程式。，主要用来指导选择管子规格和确定塔设备的直径。 流量是有输送任务决定的，管子的规格决定于流速。流速越大，管径越小，管路投入越小；反之，结果相反。一般水及低粘度流体适宜流速为1.5~3.0m/s，常压气体10~20m/s，饱和蒸汽取20~40m/s。 在液体流动过程中，液体的压力、流量、流速等流动参数只与位置有关，而不随时间的延续而变化，像这种流动参数只与空间位置有关而与时间无关的流动叫稳定流动。 在液体流动过程中，流体的压力、流量、流速等流动参数不仅与位置有关，而且与时间有关，像这种流动参数既与空间位置有关又与时间有关的流动叫不稳定流动。 化工生产中的连续性操作过程，多属于稳定流动，而开车、停车及间歇操作过程则属于不稳定流动。 当流体在密闭管路中稳定流动时，如果流通截面积发生变化，则流速液将发生变化，但通过任一截面的流体质量均相等。 qm1=qm2=······=qm 对于不可压缩流体或难压缩流体，上式简化为 u1A1=u2A2=······=u3A3 上诉两式都是对输送过程物料衡算的结果，称为连续性方程。其表明在稳定流动系统中，流通截面积最小的地方，液体的流速最快。 5.4.4.1流动流体所具有的能量 能量是物质运动的量度，流体流动时主要有3中能量可能发生变化。 ①位能 是流体质量中心处在一定的空间位置而具有的能量。位能是相对值，与所选基准面有关