化工基础之流体流动过程及流体输送设备
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流体输送与流体输送机械1(化工单元操作过程)
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流体输送管道系统
管材选择
管件与阀门
根据流体性质、工作压力、温度等参数， 选择合适的管材，如钢管、塑料管、铜管 等。
根据管道系统的需要，选择合适的管件和 阀门，如弯头、三通、截止阀、止回阀等 。
管道连接方式
管道支撑与固定
根据管材和管件的特点，选择合适的连接 方式，如焊接、法兰连接、承插连接等， 以确保管道系统的密封性和稳定性。
回收利用余热和排放气体
通过回收利用余热和排放气体，减少能源浪费和环境污染。
流体输送过程的自动化与智能化
自动化控制
采用自动化控制系统，实现流体输送过程的远程 监控和自动调节。
数据采集与分析
持
利用人工智能技术，对流体输送过程进行智能分 析、预测和优化，提高决策效率和准确性。
设计合理的管道支撑和固定结构，以防止 管道振动、变形和位移，确保管道系统的 安全性和稳定性。
流体输送过程中的安全与环保问题
流体泄漏与控制
采取有效措施防止流体输送过程中的泄漏， 如选用密封性能良好的阀门和管件、定期 检查管道密封性能等。
流体压力控制
合理设计流体压力控制系统，防止超压和 欠压现象对管道和设备造成损坏或影响生 产过程。
选择输送方式
根据流体性质、输送距离、地形条件等因素，选择适当的输送方式， 如泵送、压缩空气输送、真空吸送等。
设计输送管道系统
根据工艺流程图，设计合理的输送管道系统，包括管道的走向、连接 方式、支撑结构等，以确保流体输送的稳定性和可靠性。
确定控制方式
根据工艺要求和流体特性，选择适当的控制方式，如远程控制、自动 控制、手动控制等，以满足生产过程的自动化和安全性需求。
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4、检查电机温度，轴承温度。
5、检查盘根是否漏油过大，调整盘根盒。
6、各部位声音是否正常。 7、机泵运转时检查电机及泵的震动情况。
8、检查泵及管线各部位是否漏液和进气情况，防止泵抽空。
9、在连续输液运转中，应每半小时进行检查，发现问题，立 即排除。
♦ （三）停泵
♦ 1、向有关单位联系，说明停泵原因，按停止电钮，切断 电源。
2.理论流量与工作P无关，只取决于n、泵缸尺寸和K 不能用节流调节法，只能用变速调节或回流调节法。有些 特殊结构的往复泵可通过调节柱塞的有效行程来改变流量。
3.额定排出压力与泵的尺寸和转速无关 P取决于泵原动机的n、轴承的承载能力、泵的强度和密封 性能等。为防过载，泵起动前必须打开排出阀，且装设安 全阀。 以上是共有特点。此外，往复泵还有：
工作过久会磨损，放入缸内时开口间隙超过规定值， 则表明其弹性下降，密封性变差，应予换新。
各间隙的值如表１－２所示。
往复泵的结构和管理
２、往复泵的缸套
缸体—灰铸铁或黄铜浇铸，内镶青铜或不锈钢缸套。
泵缸缸套的圆度和圆柱度应符合要求。 胀圈装配，装入后用灯光检查，整个圆周上的漏 光不应多于2处，且与开口距离不小于30度，每处 径向间隙弧长不大于45度。 用内径千分卡测量缸套的圆度和圆柱度，如发现 磨耗超过标准，即需镗缸，并换新活塞；如缸套 磨损或镗缸后，其厚度减少超过15％则应换新。 泵缸及阀箱等受压部件应1.5倍安全阀排放压力试 验。（安全阀动作压力=1.1~1.15额定排压）试验 时间不小于5分钟，无泄露。 表1－３列出缸套磨损的极限标准。
六、离心泵的保养
2、一级保养（运转周期400小时，由值班工人负责 进行）
（1）检查联轴器，扭紧螺丝。
（2）更换盘根，做到压盖端正，压入1/2，渗漏符 合要求（每分钟不超过20滴）。
5、检查盘根是否漏油过大，调整盘根盒。
6、各部位声音是否正常。 7、机泵运转时检查电机及泵的震动情况。
8、检查泵及管线各部位是否漏液和进气情况，防止泵抽空。
9、在连续输液运转中，应每半小时进行检查，发现问题，立 即排除。
♦ （三）停泵
♦ 1、向有关单位联系，说明停泵原因，按停止电钮，切断 电源。
2.理论流量与工作P无关，只取决于n、泵缸尺寸和K 不能用节流调节法，只能用变速调节或回流调节法。有些 特殊结构的往复泵可通过调节柱塞的有效行程来改变流量。
3.额定排出压力与泵的尺寸和转速无关 P取决于泵原动机的n、轴承的承载能力、泵的强度和密封 性能等。为防过载，泵起动前必须打开排出阀，且装设安 全阀。 以上是共有特点。此外，往复泵还有：
工作过久会磨损，放入缸内时开口间隙超过规定值， 则表明其弹性下降，密封性变差，应予换新。
各间隙的值如表１－２所示。
往复泵的结构和管理
２、往复泵的缸套
缸体—灰铸铁或黄铜浇铸，内镶青铜或不锈钢缸套。
泵缸缸套的圆度和圆柱度应符合要求。 胀圈装配，装入后用灯光检查，整个圆周上的漏 光不应多于2处，且与开口距离不小于30度，每处 径向间隙弧长不大于45度。 用内径千分卡测量缸套的圆度和圆柱度，如发现 磨耗超过标准，即需镗缸，并换新活塞；如缸套 磨损或镗缸后，其厚度减少超过15％则应换新。 泵缸及阀箱等受压部件应1.5倍安全阀排放压力试 验。（安全阀动作压力=1.1~1.15额定排压）试验 时间不小于5分钟，无泄露。 表1－３列出缸套磨损的极限标准。
六、离心泵的保养
2、一级保养（运转周期400小时，由值班工人负责 进行）
（1）检查联轴器，扭紧螺丝。
（2）更换盘根，做到压盖端正，压入1/2，渗漏符 合要求（每分钟不超过20滴）。
第三章 化工基础流体流动过程与输送设备练习题
第三章流体流动过程及输送设备练习题一、填空题：1.牛顿粘性定律用内摩擦力的表达式为_____________. 用剪应力的表达式为____________.2.当地大气压为750mmHg时,测得某体系的表压为50mmHg,则该体系的绝对压强为_________mmHg, 真空度为_______mmHg.3.计算流体局部阻力损失的方法有:_______________,_________________,其相应的阻力损失计算公式为_______________,____________________。
4.理想流体是指________________________________；而实际流体是指___________________________。
5.牛顿粘性定律表达式为______________，其比例系数 (粘度) 的物理意义是_____________________。
6. 流体流动的型态用_____来判断，当________时为湍流，当________时为滞流，当______时为过渡流。
7.化工生产中，物料衡算的理论依据是_________________，热量衡算的理论基础是________________。
8.当流体的体积流量一定时,流动截面扩大,则流速__________,动压头___________,静压头___________。
9.流体的粘度指______________________________________。
粘度随温度变化而变化,液体的粘度随温度升高而________；气体的粘度则随温度升高而________。
10.液柱压力计量是基于______________原理的测压装置,用U形管压强计测压时,当压强计一端与大气相通时,读数R表示的是_________或___________。
14.液体的粘度随温度升高而________,气体的粘度随温度的升高而_______。
化工基础张近习题解答（1）
化⼯基础张近习题解答（1）化⼯基础习题解答（第⼆版张近主编）第3章流体流动过程及流体输送设备1、某合成氨⼯艺以煤为原料的⽓化法⽣产中，制得的半⽔煤⽓组成为：H242%，%，%，%，%，%（均为体积分数），求表压为，温度为25℃时，混合⽓体的密度。
解：解法⼀：先求混合的摩尔质量；算出在操作温度和压⼒下各纯组分的密度，然后再按组分的摩尔分数叠加。
解法略。
6、套管换热器的内管为φ25mm×，外管为φ57mm× 的⽆缝钢管。
液体以5400kg/h 的流量流过环隙。
液体的密度为1200kg/m3，粘度为2×10-3Pa·s。
试判断液体在环隙流动时的流动形态。
解：设⼤管内径为d1，⼩管外径为d2 流体在环隙流动当量直径为：d e=d1-d27、现要求将原油以⼀定流量，通过⼀条管道由油库送往车间，并保证原油在管道中呈层流流动，现分别提出如下措施：（1）管道长度缩短20%；（2）管径放⼤20%；（3）提⾼原油温度使原油粘度下降20%，⽽假设密度变化不⼤，可忽略不计。
问上述措施分别可使由于管道沿程摩擦⽽损失的机械能⽐原设计降低百分之⼏？8、欲建⼀⽔塔向某⼯⼚供⽔，如图所⽰，从⽔塔到⼯⼚的管长（包括局部阻⼒当量长度）为500m，最⼤流量为·s-1。
管出⼝处需保持10m ⽔柱的压头（表压）。
若摩擦系数λ=，求：(a)当管内流速为m·s-1，所需管径及塔⾼；(b)当管内流速为4 m·s-1，所需管径及塔⾼；(c)由(a)、(b)计算结果，分析满⾜⼀定流量时，塔⾼与管径的关系。
解：如图选取1，2 截⾯，计算基准⾯为管出⼝⽔平⾯。
压⼒以表压表⽰。
在1→2 列柏努利⽅程，得：9、⽤离⼼泵经φ57mm× 的钢管，将敞⼝贮罐内的有机溶剂（粘度为20×10-3）Pa·s，密度为800 kg·m-3），输送到反应器中，设贮罐内液⾯离反应器内液⾯⾼度保持16m，见附图。
化工原理课件第2章：流体输送
3. 离心泵安装时，应注意选用较大的吸入管路，减少吸入管路的弯头、 阀门等管件，以减少吸入管路的阻力损失。
4. 当液体输送温度较高或液体沸点较低时，可能出现[Hg]为负的情况， 此时应将离心泵安装于贮槽液面以下。
化工原理——流体输送机械
2.2.6 离心泵的类型与选用 1. 类型 ① 清水泵——单级、多级、双吸 ②耐腐蚀泵——用耐腐蚀材料 ③油泵——密封良好 ④液下泵——轴封要求不高 ⑤屏蔽泵——无密封、无泄漏
qV' D' qV D
H
' e
He
D' D
2
Pa' Pa
D' D
3
——切割定律
化工原理——流体输送机械
2.2.4 离心泵的工作点与流量调节 1. 管路特性曲线
K：由管路特性决定， 一般为高度湍流，与流 量无关
化工原理——流体输送机械
管路特性的影响因素 化工原理——流体输送机械
7. 效率：有效功率与轴功率之比，即
Pe
Pa
化工原理——流体输送机械
8. 泵内的能量损失 a. 容积损失
高压液体泄漏到低压处，qV
b. 水力损失 液体内摩擦及液体与泵壳的碰撞，He c. 机械损失 轴与轴承，轴封的摩擦
化工原理——流体输送机械
轴功率：电机提供给泵轴的功率，W
Pa
Pe
H串 2 A 2BoqV2串
并联时的特性曲线为：
H并
A
Bo
qV并 2
2
H串＜2H单 qV串＞qV单
qV 并＜2qV 单 H并＞H单
化工原理——流体输送机械
4. 当液体输送温度较高或液体沸点较低时，可能出现[Hg]为负的情况， 此时应将离心泵安装于贮槽液面以下。
化工原理——流体输送机械
2.2.6 离心泵的类型与选用 1. 类型 ① 清水泵——单级、多级、双吸 ②耐腐蚀泵——用耐腐蚀材料 ③油泵——密封良好 ④液下泵——轴封要求不高 ⑤屏蔽泵——无密封、无泄漏
qV' D' qV D
H
' e
He
D' D
2
Pa' Pa
D' D
3
——切割定律
化工原理——流体输送机械
2.2.4 离心泵的工作点与流量调节 1. 管路特性曲线
K：由管路特性决定， 一般为高度湍流，与流 量无关
化工原理——流体输送机械
管路特性的影响因素 化工原理——流体输送机械
7. 效率：有效功率与轴功率之比，即
Pe
Pa
化工原理——流体输送机械
8. 泵内的能量损失 a. 容积损失
高压液体泄漏到低压处，qV
b. 水力损失 液体内摩擦及液体与泵壳的碰撞，He c. 机械损失 轴与轴承，轴封的摩擦
化工原理——流体输送机械
轴功率：电机提供给泵轴的功率，W
Pa
Pe
H串 2 A 2BoqV2串
并联时的特性曲线为：
H并
A
Bo
qV并 2
2
H串＜2H单 qV串＞qV单
qV 并＜2qV 单 H并＞H单
化工原理——流体输送机械
化工单元操作的基础知识
一般来说，物质密度随着温度、 压力的变化，会发生相应的变化。 气体的密度随它受到的压力和所处 的温度而有显著的变化。固体或液 体的密度，在温度和压力变化时， 只发生很小的变化。
沉降的分类及操作
力场
沉降类型
物料组成
重力场
重力 沉降
自由沉降，比如静
止分层
气—固、液—固、
干扰沉降
气—液、液—液
离心 力场
化工单元操作 的基础知识
什么是化工单元操作？
化工单元操作是指由各种化学生产过程中以物理为 主的处理方法概括为具有共同物理变化特点的基本操作。
化工产品的基本过程，都是由若干物理加工过程 （即单元操作）和化学反应过程（即化学反应）组合而 成。
化工单元操作分类
流体流动过程，包括流体输送、沉降、过滤等。 传热过程，包括加热、冷却、冷凝、制冷等。 传质过程，即物质的传递，包括吸收、蒸馏、萃取、
吸附、干燥等。 传力过程，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。
一、流体流动过程
流体输送：流体以一定流量沿着管道（或明渠）由一处送到另 一处。
沉降：由于分散相和分散介质的密度不同，分散相粒子在力场 (重力场或离心力场)作用下发生的定向运动。沉降的结果使分 散体系发生相分离。
不同流速的流体之间存在着阻碍其相对运动的 摩擦阻力，称为内摩擦力。流体的粘度就是这种内 摩擦力的表示与度量。粘性越大，流动性越差。
流体输送的一些相关知识
二. 流量与流速
流量：单位时间内流过管道某一截面的流体量。
①体积流量：Q，m3/s； ②质量流量：G，kg/s ；G=ρQ
通转用 涡 浮子型 街 子电 磁流流流量量量计计计
流体输送的一些机械
沉降的分类及操作
力场
沉降类型
物料组成
重力场
重力 沉降
自由沉降，比如静
止分层
气—固、液—固、
干扰沉降
气—液、液—液
离心 力场
化工单元操作 的基础知识
什么是化工单元操作？
化工单元操作是指由各种化学生产过程中以物理为 主的处理方法概括为具有共同物理变化特点的基本操作。
化工产品的基本过程，都是由若干物理加工过程 （即单元操作）和化学反应过程（即化学反应）组合而 成。
化工单元操作分类
流体流动过程，包括流体输送、沉降、过滤等。 传热过程，包括加热、冷却、冷凝、制冷等。 传质过程，即物质的传递，包括吸收、蒸馏、萃取、
吸附、干燥等。 传力过程，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。
一、流体流动过程
流体输送：流体以一定流量沿着管道（或明渠）由一处送到另 一处。
沉降：由于分散相和分散介质的密度不同，分散相粒子在力场 (重力场或离心力场)作用下发生的定向运动。沉降的结果使分 散体系发生相分离。
不同流速的流体之间存在着阻碍其相对运动的 摩擦阻力，称为内摩擦力。流体的粘度就是这种内 摩擦力的表示与度量。粘性越大，流动性越差。
流体输送的一些相关知识
二. 流量与流速
流量：单位时间内流过管道某一截面的流体量。
①体积流量：Q，m3/s； ②质量流量：G，kg/s ；G=ρQ
通转用 涡 浮子型 街 子电 磁流流流量量量计计计
流体输送的一些机械
化工流体流动与流体输送机械概述
比较项目
物质结构和形态
过程工业
变化
加工工业
不变化
实现方法 各种反应及分离过程 不同的加工工序
所依靠设备 釜、罐、塔器、泵
适当的设备
产品计量
质量或体积（千克、 件数（片、支、粒等） 吨、升等
化学工程与技术的五个二级学科
❖ 化学工程：研究各类化学过程和物理过程的一般原理、
共性规律、工程基础和应用技术；
❖ 物料衡算(Mass Balance)： 输入物料量 = 输出物料量 + 累积物料量
稳态过程：输入物料量 = 输出物料量 ❖ 能量衡算(Energy Balance)：
输入能量 = 输出能量 + 系统累积能量 稳态过程：输入能量 = 输出能量 ❖ 过程速率 = 过程推动力/过程阻力
本课程的教学内容
❖ 化学工艺：研究化学品的精化原理、生产原理、产品
开发、工艺实施、过程设计和优化；
❖ 生物化工：研究有生物体或生物活性物质参与的过程
的基本原理和工程技术问题；
❖ 应用化学：研究精细化学品、专用化学品、功能材料
及器件等的制备原理和工艺技术；
❖ 工业催化：研究催化剂和催化反应过程的理论基础及
其设计、开发和工业应用。
<3>阻力计算式：
直管：wf=λ(l/d)(u2/2) i.e. hf=λ(l/d)(u2/2g)
局部：wf=ζ(u2/2)
i.e. hf=ζ(u2/2g)
总： Σwf= (λ(l/d)+Σζ)(u2/2) = λ(l+Σle)/d(u2/2)
i.e. Σhf=λ(l/d)(u2/2g) = λ(l+Σle)/d(u2/2g)
(we = 0 ; wf=0) 理想流体
化工原理流体流动与输送机械PPT课件
1.1.1.连续介质的假定
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、但比分子自由程却大的多。
连续介质假定：假定流体是由无数内部紧密相连、彼此间 没有间隙的流体质点（或微团）所组成的连续介质。
工程意义：利用连续函数的数学工具，从宏观研究流体。
1.1.2.流体的压缩性
不可压缩性流体：流体的体积不随压力变化而变化，如液 体；
M m M 1 y 1 M 2 y 2 M n y n
y1, y2yn——气体混合物中各组分的摩尔(体积)分数。
11
1 流体流动与输送机Байду номын сангаас——1.1 流体基本性质
1.1.5.压力
流体的压力（p）是流体垂直作用于单位面积上的力，严格 地说应该称压强。称作用于整个面上的力为总压力。
压力（小写）
p
P
A
力（大写） 面积
N [p] m2 Pa
记：常见的压力单位及它们之间的换算关系
1atm =101300Pa=101.3kPa=0.1013MPa
=10330kgf/m2=1.033kgf/cm2
=10.33mH2O =760mmHg
12
1 流体流动与输送机械——1.1 流体基本性质
压力的大小常以两种不同的基准来表示：一是绝对真空， 所测得的压力称为绝对压力；二是大气压力，所测得的压强称 为表压或真空度。一般的测压表均是以大气压力为测量基准。
第1章 流体流动与输送机械
1.1 流体基本性质 1.2 流体静力学 1.3 流体动力学 1.4 流体流动的内部结构 1.5 流体流动阻力 1.6 1.7 流速与流量的测量 1.8 流体输送机械
1
∮计划学时：12学时
∮基本要求：
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、但比分子自由程却大的多。
连续介质假定：假定流体是由无数内部紧密相连、彼此间 没有间隙的流体质点（或微团）所组成的连续介质。
工程意义：利用连续函数的数学工具，从宏观研究流体。
1.1.2.流体的压缩性
不可压缩性流体：流体的体积不随压力变化而变化，如液 体；
M m M 1 y 1 M 2 y 2 M n y n
y1, y2yn——气体混合物中各组分的摩尔(体积)分数。
11
1 流体流动与输送机Байду номын сангаас——1.1 流体基本性质
1.1.5.压力
流体的压力（p）是流体垂直作用于单位面积上的力，严格 地说应该称压强。称作用于整个面上的力为总压力。
压力（小写）
p
P
A
力（大写） 面积
N [p] m2 Pa
记：常见的压力单位及它们之间的换算关系
1atm =101300Pa=101.3kPa=0.1013MPa
=10330kgf/m2=1.033kgf/cm2
=10.33mH2O =760mmHg
12
1 流体流动与输送机械——1.1 流体基本性质
压力的大小常以两种不同的基准来表示：一是绝对真空， 所测得的压力称为绝对压力；二是大气压力，所测得的压强称 为表压或真空度。一般的测压表均是以大气压力为测量基准。
第1章 流体流动与输送机械
1.1 流体基本性质 1.2 流体静力学 1.3 流体动力学 1.4 流体流动的内部结构 1.5 流体流动阻力 1.6 1.7 流速与流量的测量 1.8 流体输送机械
1
∮计划学时：12学时
∮基本要求：
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qm＝Mqn
单位时间内，流体在管道内沿流动方向所流过的 距离，称为流体的流速，以u表示，单位为 m·s-1。
管道中心的流速最大，离管中心距离越远，流 速越小，而在紧靠管壁处，流速为零。
通常所说的流速是指管道整个截面上的平均流速 ，以流体的体积流量除以管路的截面积所得的值来 表示：
u = qV/A
A —— 与流体流动方向相垂直的管道截面积，m2
重力场中的压力分布
⑤ 静力学方程的几种不同形式
p1
z1g
p2
z2g
Pa
J / kg
p1
g
z1
p2
g
z2
4.流体静力学基本方程式的应用
4.1 压强的测定
① 测压管和气压计 气压计:
p=0
h p0
测压管: 表压:
绝压: p gh p0
气压计 p0 h
p 测压管
② U形管压差计 选基准面列静力学方程
流体体积，m3。
气体具有可压缩性及热膨胀性，其密度随压力
和温度有较大的变化。气体密度可近似地用理想气
体状态方程进行计算： ρ= pM/RT
p—气体绝对压强 kN·m-2或kPa；T—气体温度 K；M—气
体摩尔质量 kg·mol-1；R—气体常数，8.314 J·mo1-1·K-1。
化工生产中所遇到的流体，往往是含有多个组 分的混合物。对于液体混合物，各组分的浓度常用 质量分数表示。
练：连续性 能量衡算式：伯努利
方程
方程
1．流量和流速
单位时间内流体流经管道任一截面的流体量，
称为流体的流量。若流体量用体积来计量，称为体
积流量，以符号qv表示，单位为m3·s-1 或m3·h-1 ； 若流体量用质量来计量，则称为质量流量，以符号
qm表示，其单位为kg·s-1 或kg·h-1 。若流体量用物 质的量表示，称为摩尔流量，以符号qn表示，其单 位为mol·s-1。 体积流量和质量流量的关系为： qm=ρqV 质量流量与摩尔流量的关系为
第二章 流体流动过程及输送机械
2.1 流体的静力学基本方程式 2.2 流体流动的基本规律
化工生产中处理的原料、中间产物，产品，大 多数是流体，涉及的过程大部分在流动条件下进行。 流体的流动和输送是必不可少的过程操作。
研究流体的流动和输送主要是解决以下问题。 ①选择输送流体所需管径尺寸，确定输送流体所
向流体的作用面
流体中任一点压强的大小与所选定的作用面 在空间的方位无关
3．流体静力学基本方程式 流体处于静止状态下所受的压力和重力的平衡关系
受力分析（图2-2）
或
z1g
p1 ρ
z2g
p2 ρ
关于静力学方程的讨论
① 等压面
z1g
p1 ρ
z2g
p2 ρ
定义: 静止、连续的均质流体，处于同一水平面上的各点压强相等
1 p1
1
z1
2 p2
2
z2
z1 z2 R 0
p1 p2 ( )gR
若 （ ） 则 R
若 则 p1 p2 gR
R 0
U 形管压差计
若U形管压差计一端与大气相通，则可测得表压（或绝压）。
p0 p1 gz1
1 p1
1 pa
z1
R
0
0
③ 倾斜液柱压差计
p1
p2
R
α
倾斜液柱压差计
ρn—液体混合物中各纯组分液体的密度，kg·m-3； xmn—液体混合物中各组分液体的质量分数。 对于气体混合物:
ρm—气体混合物平均密度，kg·m-3； Mm—气体混合物的平均摩尔质量
比体积 单位质量流体所具有的体积称为流体的比体积，
以υ表示，它与流体的密度互为倒数:
υ=1/ρ υ一流体的比体积，m3·kg-1； ρ—流体的密度，kg·m-3。
实例：
p1
p2
p
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
等压面概念
② p0一定，p仅和、h有关 p p0 gh
③ p0变化某一数值，则 p改变同样大小数值—压力的可传递性
④ 静止流体内部，各不同截面上的压力能和势能两者之和为常数。
gz1
p1
gz2
p2
或 gz p 常数
po
h1 1 p1 zo
2 z1 z2 p2
需能量和设备。 ②流体性能参数的测量, 控制。 ③研究流体的流动形态，为强化设备和操作提供
理论依据。 ④了解输送设备的工作原理和操作性能，正确地
使用流体输送设备。
2.1 流体静力学基本方程式
1．密度（p10)
单位体积流体所具有的质量称为流体的密度，
其表达式为：
ρ= m／V
ρ——流体密度，kɡ·m-3 ; m——流体质量，kg；V——
④ 微差压差计
p2
p1
ρc
ρA
微差压差计
R
⑤ 倒U形管压差计
p1 p2 gR
0
z1
1 p1
1
0 R
z2 2 p2 2
倒U形管压差计
(2) 液封高度 目的：
① 恒定设备内的压力， 防止超压；
② 防止气体外泄； 水封
液封高度计算：
气
液p
气
水
溢流
h0
0
0
安全液封
p
0
0
h.0
煤气柜
水 气体
习题p54,1, 2
压强有两种表达方式。一是以绝对真空为起点 而计量的压强；另一是以大气压强为基准而计量的 压强，当被测容器的压强高于大气压时，所测压强 称为表压，当测容器的压强低于大气压时，所测压 强称为真空度。
两种表达压强间的换 算关系为
表压=绝对压强-大气压强 真空度＝大气压强-绝对压强
流体压强的重要特性: 流体压强处处与它的作用面垂直,并且总是指
2．压强 流体垂直作用于单位面积上的力称为压强：
p= P／A
p—流体的压力，Pa； P—流体垂直作用于面积A上的力，N； A—作用面积，m2。 压力的单位Pa（Pascal，帕），即N·m-2。
常用压力单位与Pa之间的换算关系如下：
1atm=760mmHg=1.01325×105Pa=10.33mH2O= 1.033 kgf·㎝-2
2．定态流动和非定态流动
流体在管道或设备中流动 时，若在任一截面上流体的 流速、压力、密度等有关物 理量仅随位置而改变，但不 随时间而改变，称为定态流 动；反之，若流体在各截面 上的有关物理量中，只要有 一项随时间而变化，则称为 非定态流动。
质量流速的定义是单位时间内流体流经管路单
位截面积的质量，以G表示，单位为 kg·s-1·m-2，表
达式为：
G = qm／A
流速和质量流速两者之间的关系：
G =ρu 工业上用的流速范围大致为：
液体1.5 ～ 3.0m·s-1，高粘度液体0.5 ～ 1.0 m·s-1；气 体102 ～ 0 m·s-1，高压气体15 ～ 25 m·s-1；饱和水蒸 气204 ～ 0 m·s-1，过热水蒸气30 ～ 50 m·s-1。 练习：习题3
单位时间内，流体在管道内沿流动方向所流过的 距离，称为流体的流速，以u表示，单位为 m·s-1。
管道中心的流速最大，离管中心距离越远，流 速越小，而在紧靠管壁处，流速为零。
通常所说的流速是指管道整个截面上的平均流速 ，以流体的体积流量除以管路的截面积所得的值来 表示：
u = qV/A
A —— 与流体流动方向相垂直的管道截面积，m2
重力场中的压力分布
⑤ 静力学方程的几种不同形式
p1
z1g
p2
z2g
Pa
J / kg
p1
g
z1
p2
g
z2
4.流体静力学基本方程式的应用
4.1 压强的测定
① 测压管和气压计 气压计:
p=0
h p0
测压管: 表压:
绝压: p gh p0
气压计 p0 h
p 测压管
② U形管压差计 选基准面列静力学方程
流体体积，m3。
气体具有可压缩性及热膨胀性，其密度随压力
和温度有较大的变化。气体密度可近似地用理想气
体状态方程进行计算： ρ= pM/RT
p—气体绝对压强 kN·m-2或kPa；T—气体温度 K；M—气
体摩尔质量 kg·mol-1；R—气体常数，8.314 J·mo1-1·K-1。
化工生产中所遇到的流体，往往是含有多个组 分的混合物。对于液体混合物，各组分的浓度常用 质量分数表示。
练：连续性 能量衡算式：伯努利
方程
方程
1．流量和流速
单位时间内流体流经管道任一截面的流体量，
称为流体的流量。若流体量用体积来计量，称为体
积流量，以符号qv表示，单位为m3·s-1 或m3·h-1 ； 若流体量用质量来计量，则称为质量流量，以符号
qm表示，其单位为kg·s-1 或kg·h-1 。若流体量用物 质的量表示，称为摩尔流量，以符号qn表示，其单 位为mol·s-1。 体积流量和质量流量的关系为： qm=ρqV 质量流量与摩尔流量的关系为
第二章 流体流动过程及输送机械
2.1 流体的静力学基本方程式 2.2 流体流动的基本规律
化工生产中处理的原料、中间产物，产品，大 多数是流体，涉及的过程大部分在流动条件下进行。 流体的流动和输送是必不可少的过程操作。
研究流体的流动和输送主要是解决以下问题。 ①选择输送流体所需管径尺寸，确定输送流体所
向流体的作用面
流体中任一点压强的大小与所选定的作用面 在空间的方位无关
3．流体静力学基本方程式 流体处于静止状态下所受的压力和重力的平衡关系
受力分析（图2-2）
或
z1g
p1 ρ
z2g
p2 ρ
关于静力学方程的讨论
① 等压面
z1g
p1 ρ
z2g
p2 ρ
定义: 静止、连续的均质流体，处于同一水平面上的各点压强相等
1 p1
1
z1
2 p2
2
z2
z1 z2 R 0
p1 p2 ( )gR
若 （ ） 则 R
若 则 p1 p2 gR
R 0
U 形管压差计
若U形管压差计一端与大气相通，则可测得表压（或绝压）。
p0 p1 gz1
1 p1
1 pa
z1
R
0
0
③ 倾斜液柱压差计
p1
p2
R
α
倾斜液柱压差计
ρn—液体混合物中各纯组分液体的密度，kg·m-3； xmn—液体混合物中各组分液体的质量分数。 对于气体混合物:
ρm—气体混合物平均密度，kg·m-3； Mm—气体混合物的平均摩尔质量
比体积 单位质量流体所具有的体积称为流体的比体积，
以υ表示，它与流体的密度互为倒数:
υ=1/ρ υ一流体的比体积，m3·kg-1； ρ—流体的密度，kg·m-3。
实例：
p1
p2
p
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
等压面概念
② p0一定，p仅和、h有关 p p0 gh
③ p0变化某一数值，则 p改变同样大小数值—压力的可传递性
④ 静止流体内部，各不同截面上的压力能和势能两者之和为常数。
gz1
p1
gz2
p2
或 gz p 常数
po
h1 1 p1 zo
2 z1 z2 p2
需能量和设备。 ②流体性能参数的测量, 控制。 ③研究流体的流动形态，为强化设备和操作提供
理论依据。 ④了解输送设备的工作原理和操作性能，正确地
使用流体输送设备。
2.1 流体静力学基本方程式
1．密度（p10)
单位体积流体所具有的质量称为流体的密度，
其表达式为：
ρ= m／V
ρ——流体密度，kɡ·m-3 ; m——流体质量，kg；V——
④ 微差压差计
p2
p1
ρc
ρA
微差压差计
R
⑤ 倒U形管压差计
p1 p2 gR
0
z1
1 p1
1
0 R
z2 2 p2 2
倒U形管压差计
(2) 液封高度 目的：
① 恒定设备内的压力， 防止超压；
② 防止气体外泄； 水封
液封高度计算：
气
液p
气
水
溢流
h0
0
0
安全液封
p
0
0
h.0
煤气柜
水 气体
习题p54,1, 2
压强有两种表达方式。一是以绝对真空为起点 而计量的压强；另一是以大气压强为基准而计量的 压强，当被测容器的压强高于大气压时，所测压强 称为表压，当测容器的压强低于大气压时，所测压 强称为真空度。
两种表达压强间的换 算关系为
表压=绝对压强-大气压强 真空度＝大气压强-绝对压强
流体压强的重要特性: 流体压强处处与它的作用面垂直,并且总是指
2．压强 流体垂直作用于单位面积上的力称为压强：
p= P／A
p—流体的压力，Pa； P—流体垂直作用于面积A上的力，N； A—作用面积，m2。 压力的单位Pa（Pascal，帕），即N·m-2。
常用压力单位与Pa之间的换算关系如下：
1atm=760mmHg=1.01325×105Pa=10.33mH2O= 1.033 kgf·㎝-2
2．定态流动和非定态流动
流体在管道或设备中流动 时，若在任一截面上流体的 流速、压力、密度等有关物 理量仅随位置而改变，但不 随时间而改变，称为定态流 动；反之，若流体在各截面 上的有关物理量中，只要有 一项随时间而变化，则称为 非定态流动。
质量流速的定义是单位时间内流体流经管路单
位截面积的质量，以G表示，单位为 kg·s-1·m-2，表
达式为：
G = qm／A
流速和质量流速两者之间的关系：
G =ρu 工业上用的流速范围大致为：
液体1.5 ～ 3.0m·s-1，高粘度液体0.5 ～ 1.0 m·s-1；气 体102 ～ 0 m·s-1，高压气体15 ～ 25 m·s-1；饱和水蒸 气204 ～ 0 m·s-1，过热水蒸气30 ～ 50 m·s-1。 练习：习题3