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四位一体多功能流体输送培训装置 操作手册 天津大学过程工业技术与装备研究所 天津市睿智天成科技发展有限公司 天津职业大学 目 录 一、实训目的 2 二、生产工艺过程 2 （一）流体流动基本原理 2 （二）带有控制点的工艺及设备流程图 9 三、安全生产技术 11 （一）生产事故及处理预案 11 （二）工业卫生和劳动保护 11 四、实训操作步骤 12 （一）开车前的准备工作 12 （二）流体阻力测定 13 （三）离心泵性能测定 14 （四）流体输送 14 （五）文丘里流量计标定 15 五、附录 水的物理性质 16 流体输送实训装置操作手册 一、实训目的 化工生产涉及的物料大部分是流体，涉及的过程绝大部分是在流动条件下进行的。流体流动的规律是化工原理的重要基础。 1.认识流体流动设备结构 2.认识流体流动装置流程及仪表 3.掌握流体流动装置的运行操作技能 4.学会常见异常现象的判别及处理方法 二、生产工艺过程 液体和气体统称为流体。流体的特征是具有流动性，即其抗剪和抗张的能力很小；无固定形状，随容器的形状而变化；在外力作用下其内部发生相对运动。 化工生产中所处理的原料及产品，大多都是流体。制造产品时，往往按照生产工艺的要求把原料依次输送到各种设备内，进行化学反应或物理变化；制成的产品又常需要输送到贮罐内贮存。 在化工生产中，以下两个方面经常要应用流体流动的基本原理及其流动规律： （1）流体的输送 通常设备之间是用管道连接的，欲想把流体按照规定的条件，从一个设备送到另一个设备，就需要选用适宜的流动速度，以确定输送管路的直径。在流体的输送过程中，常常要采用输送设备，因此就需要计算流体在流动过程中应加入的外功，为选用输送设备提供依据。 （2）压强、流速和流量的测量 为了了解和控制生产过程，需要对管路或设备内的压强、流速及流量等一系列参数进行测定，以便合理地选用和安装测量仪表，而这些仪表的操作原理又多以流体的静止或流动规律为依据。 （一）流体流动基本原理 2.1.1流体流动阻力 连续性假定 流体包括液体和气体。流体是由大量的彼此之间有一定间隙的单个分子所组成的，而且各单个分子作着随机的、混乱的运动。如果以单个分子作为考察对象，那么，流体将是一种不连续的介质，所需处理的运动是一种随机的运动，问题将是非常复杂的。 但是，在流动规律的研究中，人们感兴趣的不是单个分子的微观运动，而是流体宏观的机械运动。因此，可以取流体质点（或微团）而不是单个分子作为最小的考察对象。所谓质点指的是一个含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程却要大的多。这样，可以假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。流体的物理性质及运动参数在空间作连续分布，从而可以使用连续函数的数学工具加以描述。 实践证明，这样的连续性假定在绝大多数情况下是适合的，然而，在高真空稀薄气体的情况下，这样的假定将不复成立。 如果运动空间各点的状态不随时间而变化，则该流动称为定态流动。显然，对定态流动，指定点的速度以及压强等均为与时间无关的常数。 若取流体中任一微小平面，作用于其上的表面力可分为垂直于表面的力和平行于表面的力。前者称为压力，后者称为剪力（或切力）。 图1 剪应力与速度梯度 τ。对于大多数流体，剪应力τ服从下列牛顿黏性定律： （1） 式中 —— 法向速度梯度，1/s μ —— 流体的黏度，，即 τ —— 剪应力，Pa ）的函数，即，因此，相对粗糙度一定，λ与Re有（2） 式中 —— 阻力损失，J/kg l —— 管段长度，m d —— 管径，m u —— 流速，m/s λ —— 摩擦系数 （3） 在一条等直径的水平管上选取两个截面，测定的关系，则这两截面间管段的阻力损失便简化为 （4） 两截面间管段的压力差ΔP可以用压差传感器测量，故可计算出。 用涡轮流量计测定流体通过已知管段的流量，在已知d的情况下流速可以通过式计算，由流体的温度可查得流体的密度、黏度，因此，对于每一组测得的数据可分别计算出对应的λ和Re。 2.1.2流体流量的测定 在生产或实验研究中，为控制一个连续过程必须测量流量。各种反应器、搅拌器、燃烧炉中流速分布的测量，更是改进操作性能、开发新型化工设备的重要途径。迄今，已成功地研制出多种流场显示和测量的方法，如热线测速仪、激光多普勒测速仪以及摄像仪等。 1.文丘里流量计 节流式流量计是利用流体流经节流装置时产生压力差而实现流量测量的。它通常是由能将被测流量转换成压力信号的节流元件（如孔板、喷嘴等）和测量压力差的压差计组成。下图式节流式流量计的一种——文丘里流量计。它采用了渐缩和渐扩管，避免了突然的缩小和突然的扩大，与其它节流元件相比，大大地降低了阻力损失。 为了避免流量计长度过