化工技术人员培训2020

Q A
，单位：
m2/s； 质量流量w表示，即 w pV ，单位：kg/s。
3、流速 单位时间内流体在流动方向止流动的距，即u V ，单位 ：m/s 。
A
4、流体类型 流体在流动过程中存在两种截然不同的类型,如下图所示
流体在流动型态可以用无因次数群Re大小来判断，Re称为雷诺准数，
即
Re
du
。
（2）离心泵允许吸上高度 离心泵允许吸上高度又称泵的允许安装高度，是指吸入口与吸入储槽之间可允许达到 的最大距离，以Hg表示。
若已知泵的允许气蚀余量Δh,操作温度下液体饱和蒸汽压Pv,离心泵的允许安装高度 Hg以下式计算
第二章 化工计算
本章节的主要内容： 一、化工过程物料平衡 二、化工过程能量平衡 三、物性计算 四、计算实例
第一章 化工单元操作
单元操作：化工生产过程中，将遵循共同的物理学规律、发生同样物理变 化、使用相似设备，具有相同功能的基本物理操作，称为单元操作（亦称化工 过程及设备）。
根据遵循的物理学规律可分为：
1、动量传递过程
流体流动时内部发生 动量传递过程，因此 流体流动过程又称为 动量传递过程。遵循 此规律的单元操作有： 流体输送、过滤、沉 降、搅拌、固体流态 化等
一、流体输送有关概念
流体指能够流动的物体，在化工生产中所指的流体包括气体及液体。 流体流动性：流体的抗拉能力极弱，抗切能力也很微小，静止时不能承受切力，只 要受到切力的作用，不管切力怎样微小，流体都要发生不断变形，各质点间发生相对运 动。利用流体的流动性可实现管道输送，供冷/热工作介质等。 ➢ 流体与固体的区别
一、化工过程物料平衡
1. 1概述：
物料衡算和能量衡算是化工工艺设计的基础，也是进行化 工工艺设计及经济评价的基本依据。
通过对全过程或单元过程的物料和能量衡算，可以确定工 厂生产装置设备的设计规模和能力同时，可以计算出主、副 产品的产量，原料的消耗定额，生产过程的物料损耗以及三 废的排放量、蒸汽、水、电、燃料等公用工程消耗。
4.2 管路特性方程
对于特定的管路系统，流体通过管路时所需的压头He可由柏努利方程求得，即
He
P g
Z
u 2 2g
H
f
对特定的管路上式中可改写成下式
He K BQ 2
上式即为管路特性方程，其中：
K P Z g
B （1 l le d
)
1 2g
(
4 3600
d
2
)2
1.一般离心泵扬程 H 随流量Q 的增大而下降（Q 很小时可能例外）。当Q=0时，由图可知H 也只能达到一定数值，这是离心泵的一个重要特性；
=106cSt。
粘度不是常数，随压力和温度而变，需查表获得。通常如水、空气等随压力变化 小，随温度变化大。
重要的分析： 液体的粘度随温度升高而减小。
因为分子间距小，吸引力是主要作用。温度升高，分子间吸引力减小，粘性降低； 气体的粘性随温度升高而增大。
因为此时分子的不规则运动（动量交换）是影响气体粘性的主要因素。温度升高， 分子运动加剧，动量交换频繁，产生了摩擦力，使粘性增加。
热力过程：即温度和压力变化的过程，包括液化、冷冻等； 机械过程：包括固体输送、粉碎、筛分等。
第一节 流体输送操作及设备
研究流体输送的目的及意义
研究学习流体流动及输送要解决以下问题： 1、实现工艺设计，确定及优化输送管道管径；计算输送机械性能参数，选择合适输 送机械、对已有设备会进行能力核算；流体性能参数的测量及控制； 2、了解流体输送机械性能、原理、结构、用途，正确使用、维护流体输送设备。
（1）汽蚀现象
液面较低的液体，能被吸入泵的进口，是由于叶轮将液体从其中甩向外围，而 在叶轮中心进口处形成负压（真空）。
若液面压强，吸入管路流量及管路一定（即一定）。安装高度Hg增加，叶轮中心压 力PK减少。当PK至等于操作温度下被输送液体的饱和蒸汽压时PV时液体将发生沸腾部分 汽化，所生成的大量蒸汽压泡在随液体从叶轮进口向叶轮外围流动时，又因压强升高， 气泡立即凝聚，气泡的消失产生局部真空，周围的液体以极大的速度冲向气泡原来所在 的空间，在冲击点处产生很高的局部压强（高达几百个大气压），冲击频率高达每秒几 万次之多。尤其当气泡的凝结发生在叶轮表面时众多的液体质点如细小的高频水锤撞击 着叶片，另外气泡中可能带有氧气等对金属材料发生化学腐蚀作用。泵在这种状态下长 期运转，将导致叶片过早损坏。这种现象称为泵的汽蚀现象。汽蚀现象发生时，泵体振 动，发出噪音，泵的流量、压头、效率降低 ，严重时甚至吸不上液体。
需求，流体输送机械的有不同的类型及规格，按其工作原理分类如下： ① 动力式（叶轮式）：包括离心式、轴流式； ② 容积式（正位 移式）：包括往复式，旋转式； ③ 其他类型：如喷射式等。 4.2 输送流体所需的能量-管路特性方程 4.3 离心泵 4.3.1工作原理 4.3.2 离心泵的理论压头 4.3.3实际压头 4.3.4 离心泵的性能参数与特性曲线
He
P g
Z
u 2 2g
H
f
以1m3流体为基准柏努力方程, J/m3或Pa
6、流体阻力
HT
P
gZ
u 2 2
h f
产生原因：流体粘性引起的内摩擦力。相对于柏努力方程表达方 式，流体阻力分直管、局部阻力两种有三种表示方式。
h l u2
f d2
Hf
l d
u2 2g
h l u2
f d2
单位：J/kg 单位：J/N 单位：Pa
4、其它单元操作
2、热量传递过程
简称传热过程，包括遵 循热热量传递基本规程 及主要受这些基本规律 支配的一些单元操作，
如加热、蒸发、冷却、 冷凝等。
3、质量传递过程
简称传质过程，该过程 最终实现均相混合物的 分离，故又称均相分离 过程。遵循此规律的单 元操作有：气体吸收、 蒸馏/精馏、萃取、结晶、 吸附、干燥、膜分离等
2.2.2离心泵的特性曲线
（5）转速n对特性曲线的影响
泵的特性曲线是在一定转速下测得，实际使用时会遇 到n改变的情况，若n变化 <20%，可认为液体离开叶轮时
的速度三角形相似， 2不变,泵的效率不变(等效率)，则：
qv c2 u2 n qv n2 qv n1
He u2c2 n2
2
H
e
He
3、粘度 粘度是衡量流体流粘性大小的物理量，是液体内部摩擦力大小的体现，流体粘
度越大流动性越小。
动力粘度μ，定义μ
F du A dy
单位：Pa·s、 mPa·s、P、cP，换算关系：1Pa·s=103mPa·s=102P=103cP
运动粘度γ：
主要单位：m2/s、mm2/s 、St、cS ——换算关系：1m2/s =103mm2/s=104St
四、 流体输送机械
在工业生产加工中将流体从低处输送到高处，从低压送至高压，实现将其沿管道从 一个设备输送到另一个设备，此过程称为流体输送。为达到此目的必须对流体提供能量， 流体输送过程中为流体提供能量的机械称为流体输送机械。
4.1 分类 实际生产过程中因流体状态、介质特性、运行要求各不相同，为了满足不同的
化工工艺技术人员 化工基础知识培训课件
2020年8月
诸论
一、化学工业及特点 化学工业亦称化学加工工业，泛指生产过程中化学方法占主要地位的过程工业。化学工业的生产过程是指对原料进行大规模处
理，使其经过一系列物理、化学变化形成合格产品的过程； 化学反应是其区别于其它工业的主要标志，但并非所有涉及化学反应的工业都属于化学工业，化学工业仅指主要过程为化学反
1.1.1化工过程分类
间歇操作过程：原料在生产操作开始一次性加入，然后进 行反应或其它操作，直到操作完成后，物料一次排出。在 整个操作时间内，没有物料进出设各，设备中各部分的组 成、条件随时间不断变化。
连续操作过程：在整个操作期间，设备的进料和出料是连 续流动的，原料不断稳定地输人生产设备，同时不断从设 备排出总量相等的物料。在整个操作期间，设备内各部分 组成与条件不随时闻而变化。
不可压缩流体：在非极高压力下液体密度受压力影响非常小，其影响可忽 略不计，故将液体称为不可压缩流体。
二、流体的主要性质
1、密度ρ 单位体积内流体的质量，单位：kg/m3
对于均质流体 ρ m
V
对于理想气体 ρ PM
RT
2、比重v（比容）
流体密度的倒数，即单位质量流体所占的体积，单位：m3/kg。
当Re≤2000时为层流，Re=2000～4000为过渡流，Re≥4000为湍流。考虑到实
际情况，在生产条件当Re＞3000时按湍流处理。
பைடு நூலகம்
5、流体力学方程 流体静力学方程
P1
gZ1
P2
gZ2
或 P1 P1 g(Z2 Z1)
该方程反应重力作用下静止液体内部压力变化规律，应用范围： 1、重力作用下的液体； 2、静止连通的同一连续流体。
三、流体力学
1、压强P（俗称压力）
静止流体单位面积上力，即P F ,国际单位单位：Pa；
S
其它常用单位：标准大气压（atm）；工程大气压（kgf/cm2）;毫米汞柱
（mmHg） ;毫米水柱（mmH2O）
表压=绝压-大气压
真空度=大气压-绝压
2、流量
流量:单体时间内流过管道某一横截面的流体的量。体积流量，即V
3、产品精制，将由化学反应得到的混合物进行分离，除去副产物或杂质，以获得符合组成规格的产品。 二、化工工艺
化工工艺即化工技术或化学生产技术，是指将原料物主要经过化学反应转变为产品的方法和过程, 包括实现这一转变的全部措 施。 三、培训内容
本次培训主要内容：常用化工单元操作及设备选型、化工计算（包括能量、物料平衡计算、简单物性计算）、化工热力学及动 力学基础。