设计流体的流动过程及流体输送设备装备3192.docx

合作研讨式学习专题报告课程名称 石油化工过程及装备(上) 课题名称 流体的流动过程及流体输送设备 目录第1章概述1第2章 流体流动过程22.1 流体输送与增压22.2 气体吸收22.2.1定义22.2.2吸收基本原理22.2.3吸收法特点22.2.4吸收方法22.2.5吸收法处理32.2.6吸收法目前现状32.3精馏32.3.1 液体精馏32.3.2 反应精馏42.3.3反应精馏的注意事项42.4液体的搅拌4第3章 泵53.1泵的简介53.2泵的工作原理53.3泵运用的领域53.4泵的主要分类63.4.1按工作原理分63.4.2 泵的其他分类63.5泵的常见类型73.6隔膜泵的原理83.6.1隔膜泵的组成83.6.2隔膜泵类型的选择81. 工作原理82.适用场合83.7离心泵103.7.1 离心泵的简介103.7.2 离心泵的工作原理103.7.3 离心泵的分类11第4章 压缩机114.1压缩机的简介114.2 压缩机工作原理114.3 压缩机的分类124.4 压缩机的应用124.4.1 离心式制冷压缩机的特点124.4.2 往复式压缩机134.4.3 回转式压缩机13第5章 阀门145.1 阀门简介145.2 阀门工作原理145.3 阀门分类14第6章 过滤机156.1 过滤机的简介156.2 过滤机的工作原理156.2 过滤机的分类16第7章其他流动设备177.1 管道177.1.1 按介质压力分类187.2 离心机207.2.1 离心机简介207.2.2 工作原理207.2.3 离心机分类207.2.4 分离机的应用217.3 旋风分离器217.3.1 旋风分离器简介217.3.2 工作原理217.3.3 分类227.3.4 旋风分离器的应用237.4 沉降槽247.4.1 沉降槽简介247.4.2 沉降槽原理247.5 风 机247.5.1 风机简介247.5.2 相关参数247.5.3 风机的分类247.5.4 风机的应用范围25心得体会26参考文献27第1章概述在化工生产中所处理的物料大部分都是处于液态和气态状况下，这种状态下的物体通称为流体。具有黏性的流体在发生变形时将产生阻力，而没有黏性的流体则不会有任何阻力，度量流体黏性的物理量称为流体的黏度。没有黏性的流体又称为超流体。而流体的流动形式也有区分。倘流速很慢，流体会分层流动，互不混合，此乃层流。倘流速增加，越来越快，流体开始出波动性摆动，此情况称之为过渡流。当流速继续增加，达到流线不能清楚分辨，会出现很多漩涡，这便是湍流。当流体的粘滞性和可压缩性很小时，可近似看作是理想流体，它是人们为研究流体的运动和状态而引入的一个理想模型。这些物料在静止和运动时都遵循流体力学的规律。以流体力学规律为基础规律的化工过程称为流体动力过程。一类以动量传递为主要理论基础的单元操作，主要有流体输送、沉降、过滤和混合等，在工程上主要用于流体输送与增压、气体吸收，气相或液相悬浮系的分离以及液体的搅拌。流动过程是基于流体力学原理的动量传递过程。流动过程的流动设备主要有泵、压缩机、离心机、风机、过滤机、旋风分离器、沉降槽、管道、阀门等。第2章 流体流动过程2.1 流体输送与增压流体的流动输送与增压是现代化工企业的基础工程。化工生产处理的物料多数为流体，按工艺要求在各化工设备和机器之间输送这些物料，是实现化工生产的重要环节。化工生产中物料的种类很多，被输送流体的性质如密度、粘度、毒性、腐蚀性、易燃性与易爆性等各不相同。相应的设备包括:为流体的流动和输送提供能量的设备(泵和风机)和管网设备(直管、管件和阀门)。是指流体以一定流量沿着管道（或明渠）由一处送到另一处，属于流体动力过程的单元操作。所以我们需要明确输送流体所需管径，确定输送流体所需能量和设备，测量与控制流体性能参数以及掌握流体流动形态并了解输送设备的工作原理与性能。2.2 气体吸收2.2.1定义气体吸收是用液体吸收剂吸收气体的单元操作。2.2.2吸收基本原理利用气体混合物中各组分在某一液体吸收剂中溶解度的不同，从而将其中溶解度最大的组分分离出来。2.2.3吸收法特点吸收是一种组分从气相传入夜相的单向扩散传质过程。2.2.4吸收方法1.喷淋吸收液体是分散相，气体是连续相；2.鼓泡吸收气体是分散相，液体是连续相；3.膜式吸收液体是分散相，气体是连续相。2.2.5吸收法处理利用液态吸收剂处理气体混合物以除去其中某一种或几种气体的过程。在这过程中会发生某些气体在溶液中溶解的物理作用，这是物理吸收。也有气液中化学物质之间发生化学反应，这是化学吸收。吸收作用常用于气体污染物的处理与回收，如用石灰乳液吸收烟气中的二氧化硫，生成石膏；用碱性溶液或稀硝酸吸收硝酸厂尾气中的氮氧化物，回收再用；还有用碳酸钠等碱性溶液吸收硫化氢。2.2.6吸收法目前现状我国研究成功的APS法以苦味酸为催化剂，以煤气中的氨为吸收剂，可同时吸收脱除硫化氢、氰化氢，效率较高。吸收法还广泛作为有机废气的预处理，如除尘、除油雾、除水溶性组成，为进一步净化做准备。2.3精馏气相及液相非均系的分离：气相与液相非均系分离设备主要应用离心机，过滤机等。主要依据液体精馏与反应精馏。2.3.1 液体精馏精馏与蒸馏的区别就在于“回流”，蒸馏为简单蒸馏，分离出的组分纯度低，而精馏为多次蒸馏的组合，分离出的组分纯度高。 2.3.1.1精馏的本质精馏的本质为传质（只有传质过程的存在，才可以实现高纯度的分离），传热只是传质过程附带的 。 2.3.1.2精馏的过程精馏过程主要设备为精馏塔，除此之外还有加热器、冷凝器、储槽等其他设施。 1、连续精馏流程： 强调：精馏塔以进料板为界，上段为精馏段；下段为提馏段。 特点：效率高、操作稳定、能耗小、劳动强度小；适用于大规模的生产。 2、间歇精馏：强调：精馏塔只有精馏段，没有提馏段，一次性加料到加热釡内。 特点：开停车频繁、操作不便、效率低、能耗大、劳动强度大；适用于混合液数量不大的物理处理。 3、多组分精馏 原理同双组份精馏，只需增加精馏塔。2.3.2 反应精馏反应精馏就是在进行反应的同时用精馏方法分离出产物的过程。对于可逆反应，当某一产物的挥发度大于反应物时，如果将该产物从液相中蒸出，则可破坏原有的平衡，使反应继续向生成物的方向进行，因而可提高单程转化率，在一定程度上变可逆反应为不可逆反应。伴有化学反应的精馏方法,有的用精馏促进反应,有的用反应促进精馏。用精馏促进反应，就是通过精馏不断移走反应的生成物，以提高反应转化率和收率。用反应促进精馏，就是在混合物中加入一种能与被分离组分发生可逆化学反应的物质（第三组分），以提高其相对挥发度，使精馏容易进行。2.3.3反应精馏的注意事项 1.化学反应必须在液相中进行 2.在操作系统压力下，主反应的反应温度和目的产物的泡点温度接近，以使目的产物及时从反应体系中移出 3.主反应不能是强吸热反应，否则精馏操作的传热和传质会受到严重影响，会使塔板分离效率减低，甚至使精馏操作无法顺利进行; 4.主反应时间和精馏时间相比较，主反应时间不能过长，否则精馏塔的分离能力不能得到充分利用 5.对于催化蒸馏，要求催化剂具有较长的使用寿命，因为频繁地更换催化剂需要停止反应精馏操作，从而影响到生产效率，同时增加了生产成本 6.催化剂的装填结构不仅能使催化反应顺利进行，同时要保证精馏操作也能较好地进行。2.4液体的搅拌通过搅拌使物料混合均匀，强化传热和传质，以达到加强流动的过程。包括均相液体混合;液-液分离;气液分离;固体溶解；强化传热等。第3章 泵3.1泵的简介泵是输送液体或使液体增压的机械。它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增加。泵主要用来输送水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等液体，也可输送液、气混合物及含悬浮固体物的液体。泵通常可按工作原理分为容积式泵、动力式泵和其他类型泵三类。除按工作原理分类外，还可按其他方法分类和命名。如，按驱动方法可分为电动泵和水轮泵等；按结构可分为单级泵和多级泵；按用途可分为锅炉给水泵和计量泵等；按输送液体的性质可分为水泵、油泵和泥浆泵等。按照有无轴结构，可分直线泵，和传统泵。3.2泵的工作原理在泵启动前，泵壳内灌满被输送的液体；启动后，叶轮由轴带动高速转动，叶片间的液体也必须随着转动。在离心力的作用下，液体从叶轮中心被抛向外缘并获得能量，以高速离开叶轮外缘进入蜗形泵壳。在蜗壳中，液体由于流道的逐渐扩大而减速，又将部分动能转变为静压能，最后以较高的压力流入排出管道，送至需要场所。液体由叶轮中心流向外缘时，在叶轮中心形成了一定的真空，由于贮槽液面上方的压力大于泵入口处的压力，液体便被连续压入叶轮中。可见，只要叶轮不断地转动，液体便会不断地被吸入和排出。直线泵工作原理不同与其它任何泵，是采用磁悬浮原理和螺旋环流体力学结构实现流质推进，即取消轴，取消轴连接，取消轴密封结构。启动后电流转化为磁场，磁场力驱动螺旋环运转，即螺旋环提升流质前进。3.3泵运用的领域在化工和石油部门的生产中，原料、半成品和成品大多是液体，而将原料制成半成品和成品，需要经过复杂的工艺过程，泵在这些过程中起到了输送液体和提供化学反应的压力流量的作用，此外，在很多装置中还用泵来调节温度。在农业生产中，泵是主要的排灌机械。我国农村幅员广阔，每年农村都需要大量的泵，一般来说农用泵占泵总产量一半以上。在矿业和冶金工业中，泵也是使用最多的设备。矿井需要用泵排水，在选矿、冶炼和轧制过程中，需用泵来供水等。在电力部门，核电站需要核主泵、二级泵、三级泵、热电厂需要大量的锅炉给水泵、冷凝水泵、循环水泵和灰渣泵等。在国防建设中，飞机襟翼、尾舵和起落架的调节、军舰和坦克炮塔的转动、潜艇的沉浮等都需要用泵。高压和有放射性的液体，有的还要求泵无任何泄漏等。总之，无论是飞机、火箭、坦克、潜艇、还是钻井、采矿、火车、船舶，或者是日常的生活，到处都需要用泵，到处都有泵在运行。正是这样，所以把泵列为通用机械，它是机械工业中的一类主要产品。3.4泵的主要分类3.4.1按工作原理分1.容积式泵靠工作部件的运动造成工作容积周期性地增大和缩小而吸排液体，并靠工作部件的挤压而直接使液体的压力能增加。根据运动部件运动方式的不同又分为：往复泵和回转泵两类。根据运动部件结构不同有：活塞泵和柱塞泵，有齿轮泵、螺杆泵、叶片泵和水环泵。2.叶轮式泵叶轮式泵是靠叶轮带动液体高速回转而把机械能传递给所输送的液体。根据泵的叶轮和流道结构特点的不同叶轮式又可分为：（1）离心泵（2）轴流泵（3）混流泵（4）旋涡泵3.喷射式泵是靠工作流体产生的高速射流引射流体，然后再通过动量交换而使被引射流体的能量增加。3.4.2 泵的其他分类1.泵还可以按泵轴位置分为：（1)立式泵（2)卧式泵2.按吸口数目分为：（1)单吸泵（2)双吸泵3.按驱动泵的原动机来分：(1)电动泵(2)汽轮机泵(3)柴油机泵(4)气动隔膜泵3.5泵的常见类型1.水和型：在高压小流量领域往复泵仍占有主要地位，尤其是隔膜泵、柱塞泵独具优点，应用日益增多。2.回转型：回转泵适用于中小流量和较高压力。3.离心型：离心泵的性能范围和使用领域也日益扩大，已成为现代应用最广、产量最大的泵。4.容积式容积式泵是依靠工作元件在泵缸内作往复或回转运动，使工作容积交替地增大和缩小，以实现液体的吸入和排出，容积泵的效率高于动力式泵。5.动力式靠快速旋转的叶轮对液体的作用力，将机械能传递给液体，使其动能和压力能增加，然后再通过泵缸，将大部分动能转换为压力能而实现输送。离心泵是最常见的动力式泵。适用性能范围广；适宜输送粘度很小的清洁液体。6.污水型叶轮、压水室、是污水泵的两大核心部件，是污水泵的抗堵塞性能，效率的高低，以及汽蚀性能，抗磨蚀性能的主要保证。7.隔膜式(隔膜泵)隔膜泵又称控制泵，是执行器的主要类型，通过接受调制单元输出的控制信号，借助动力操作去改变流体流量。隔膜泵一般由执行机构和阀门组成。采用压缩空气为动力源，对于各种腐蚀性液体、带颗粒的液体、高粘度、易挥发、易燃、剧毒的液体，均能予以抽光吸尽。3.6隔膜泵的原理气动隔膜泵是隔膜泵中的一种，是一种新型输送机械，采用压缩空气为动力源，对于各种腐蚀性液体，带颗粒的液体，高粘度、易挥发、易燃、剧毒的液体，均能予以抽光吸尽，已形成化生产，产品质量深受好评。这种泵的主要特点是不需灌引水，既能抽送流动的液体，又能输送一些是易流动的介质，吸程高、扬程可调（0-50米）气源压力只须大于1kg/cm2即能工作，绝对防火防爆，具有潜水泵、自吸泵、杂质泵、屏蔽泵、泥浆泵的一切功能和输送机械的许多特点。3.6.1隔膜泵的组成隔膜泵又称控制泵，是执行器的主要类型，通过接受调节控制单元输出的控制信号，借助动力操作去改变流体流量。隔膜泵一般由执行机构和阀门组成。3.6.2隔膜泵类型的选择1. 工作原理隔膜泵是容积泵中较为特殊的一种形式。它是依靠一个隔膜片的来回鼓动而改变工作室容积来吸入和排出液体的。气动隔膜泵主要由传动部分和隔膜缸头两大部分组成。传动部分是带动隔膜片回来鼓动的驱动机构，它的传动形式有机械传动、液压传动和气压传动等。其中应用较为广泛的是液压传动。隔膜泵的工作部分主要由曲柄连杆机构、柱塞、液缸、隔膜、泵体、吸入阀和排出阀等组成，其中由曲轴连杆，柱塞和液缸构成的驱动机构与往复柱塞泵十分相似。隔膜泵工作时，曲柄连杆机构在电动机的驱动下，带动柱塞作往复运动，柱塞的运动通过液缸内的工作液体(一般为油)而传到隔膜，使隔膜来回鼓动。2.适用场合由于气动隔膜泵具有的特点，在世界上隔膜泵自从诞生以来正逐步侵入其他泵的市场，并占有其中的一部分。如：喷漆、陶瓷业中隔膜泵已占有绝对的主导地位，而在其他的一些行业中，像环保、废水处理、建筑、排污、精细化工中正在扩大它的市场份额，并具有其他泵不可替代的地位。3. 气动隔膜泵气动隔膜泵是一种由膜片往复变形造成容积变化的容积泵，其工作原理近似于柱塞泵，由于隔膜泵工作原理的特点，因此隔膜泵具有以下特点:1、泵不会过热：压缩空气作动力，在排气时是一个膨胀吸热的过程，气动泵工作时温度是降低的，无有害气体排出。2、不会产生电火花：气动隔膜泵不用电力作动力，接地后又防止了静电火花3、可以通过含颗粒液体：因为容积式工作且进口为球阀，所以不容易被堵。4、对物料的剪切力极低：工作时是怎么吸进怎么吐出，所以对物料的搅动最小，适用于不稳定物质的输送5、流量可调节，可以在物料出口处加装节流阀来调节流量。6、具有自吸的功能。7、可以空运行，而不会有危险。8、可以潜水工作。9、可以输送的流体极为广泛，从低粘度的到高粘度的，从腐蚀性得到粘稠的。10、没有复杂的控制系统，没有电缆、保险丝等。11、体积小、重量轻，便于移动。12、无需润滑所以维修简便，不会由于滴漏污染工作环境。13、泵始终能保持高效，不会因为磨损而降低。14、百分之百的能量利用，当关闭出口，泵自动停机，设备移动、磨损、过载、发热15、没有动密封，维修简便避免了泄漏。工作时无死点。4.电动隔膜泵1、不需灌引水，自吸能力达7米以上。2、通过性能好，直径在10毫米以下的颗粒、泥浆等均可以毫不费力地通过。3、由于隔膜将被输送介质和传动机械件分开，所以介质绝对不会向外泄漏。且泵本身无轴封，使用寿命大大延长。根据不同介质，隔膜分为氯丁橡胶、氟橡胶、丁晴橡胶等，完全可以满足不同用户的要求。4、体积小重量轻：由于采用了行星摆线传动结构，故使泵型获得小尺寸如与同类型泵来比较，其体积重量均下降一半左右。5、泵体介质流经部份，可根据用户要求，分为铸铁、不锈钢、衬胶、电机分为普通式、防爆式、调速式，该泵正应用在下列场合。3.7离心泵3.7.1 离心泵的简介利用离心力输水的想法最早出现在列奥纳多达芬奇所作的草图中。1689年，法国物理学家帕潘发明了四叶片叶轮的蜗壳离心泵。但更接近于现代离心泵的，则是1818年在美国出现的具有径向直叶片、半开式双吸叶轮和蜗壳的所谓马萨诸塞泵。18511875年，带有导叶的多级离心泵相继被发明，使得发展高扬程离心泵成为可能。尽管早在1754年，瑞士数学家欧拉就提出了叶轮式水力机械的基本方程式，奠定了离心泵设计的理论基础，但直到19世纪末，高速电动机的发明使离心泵获得理想动力源之后，它的优越性才得以充分发挥。在英国的雷诺和德国的普夫莱德雷尔等许多学者的理论研究和实践的基础上，离心泵的效率大大提高，它的性能范围和使用领域也日益扩大，已成为现代应用最广、产量最大的泵。3.7.2 离心泵的工作原理离心泵在启动前，泵内先灌满液体。工作时，泵叶轮中的液体跟着叶轮旋转，产生离心力，工作时，泵叶轮中的液体跟着叶轮旋转，产生离心力，在此离心力作用下液体自叶轮飞出。液体经过泵的压液室、扩压管，从泵的排液口流到泵外管路中。） 3.7.3 离心泵的分类一.按叶轮数目来分类1、单级泵：即在泵轴上只有一个叶轮。2、多级泵：即在泵轴上有两个或两个以上的叶轮，这时泵的总扬程为n个叶轮产生的扬程之和。二、按工作压力来分类1、低压泵：压力低于100米水柱； 2、中压泵：压力在100650米水柱之间；3、高压泵：压力高于650米水柱。三、按叶轮吸入方式来分类1、单侧进水式泵：又叫单吸泵，即叶轮上只有一个进水口；2、双侧进水式泵：又叫双吸泵，即叶轮两侧都有一个进水口。它的流量比单吸式泵大一倍，可以近似看作是二个单吸泵叶轮背靠背地放在了一起。四、按泵壳结合来分类1、水平中开式泵：即在通过轴心线的水平面上开有结合缝。2、垂直结合面泵：即结合面与轴心线相垂直。五、按泵轴位置来分类1、卧式泵：泵轴位于水平位置。2、立式泵：泵轴位于垂直位置。第4章 压缩机4.1压缩机的简介压缩机（compressor），输送气体和提高气体压力的一种从动的流体机械。是制冷系统的心脏，它从吸气管吸入低温低压的制冷剂气体，通过电机运转带动活塞对其进行压缩后，向排气管排出高温高压的制冷剂气体，为制冷循环提供动力，从而实现压缩冷凝膨胀蒸发(吸热)的制冷循环。压缩机一般由壳体、电动机、缸体、活塞、控制设备(启动器和热保护器)及冷却系统1组成。冷却方式有油冷和自然冷却两种。一般家用冰箱和空调器的压缩机是以单相交流电作为电源，它们的结构原理基本相同。两者使用的致冷剂有所不同。4.2 压缩机工作原理往复式压缩机都有气缸、活塞和气阀。压缩气体的工作过程可分成膨胀、吸入、压缩和排气.气体在压缩过程中的能量变化与气体状态（即温度、压力、体积等）有关。在压缩气体时产生大量的热，导致压缩后气体温度升高。气体受压缩的程度越大，其受热的程度也越大，温度也就升得越高。压缩气体时所产生的热量，除了大部分留在气体中使气体温度升高外，还有一部分传给气缸，使气缸温度升高，并有少部分热量通过缸壁散失于空气中。压缩气体所需的压缩功，决定于气体状态的改变。说通缩点，压缩机耗功的大小与除去压缩气体所产生的热量有直接关系。一般来说，压缩气体的过程有以下三种：等温压缩过程：在压缩过程中，把与压缩功相当的热量全部移除，使缸内气体的温度保持不变，这种压缩成为等温压缩。绝热压缩过程：在压缩过程中，与外界没有丝毫的热交换，结果使缸内气体的温度升高。这种不向外界散热也不从外界吸热的压缩成为绝热压缩。多变压缩过程：在压缩气体过程中，既不完全等温，也不完全绝热的过程，成为多变压缩过程。这种压缩过程介于等温过程和绝热过程之间。实际生产中气体的压缩过程均属于多变压缩过程。4.3 压缩机的分类压缩机有多种分类方法。 首先按压缩气体的原理不同可以分为两大类:速度式压缩机和容积式压缩机。速度式压缩机是通过增大气体机械能和压力能提高气体压力压缩气体，而容积式压缩机是通过挤压气体使其体积减小从而压缩气体。 容积式压缩机主要有有螺杆压缩机、活塞压缩机、涡旋压缩机。 速度式压缩机又称作风机或者压气机，按气流流动方向分为离心压缩机和轴流压缩机。4.4 压缩机的应用4.4.1 离心式制冷压缩机的特点离心式制冷压缩机作为一种速度型制冷压缩机。一优点: 1. 在相同冷量的情况下,特别在大容量时,与螺杆制冷压缩机组相比,省去了庞大的油分装置,机组的重量及尺寸较小,占地面积小; 2. 离心式制冷压缩机结构简单紧凑,运动件少,工作可靠,经久耐用,运行费用低;3. 容易实现多级制冷压缩和多种蒸发温度,容易实现中间冷却,使得耗功较低; 4. 离心机组中混入的润滑油极少,对换热器的传热效果影响较小,机组具有较高的效率. 二缺点: 1. 转子转速较高, 为了保证叶轮一定的宽度, 必须用于大中流量场合, 不适合于小流量场合; 2. 单级压比低,为了得到较高压比须采用多级叶轮,一般还要用增速齿轮; 3. 喘振是离心式制冷压缩机固有的缺点,机组须添加防喘振系统; 4. 同一台制冷压缩机机组工况不能有大的变动,适用的范围较窄. 4.4.2 往复式压缩机 在石化领域，往复式压缩机主要是向大容量、高压力、低噪声、高效率、高可靠性等方向发展；不断开发变工况条件下运行的新型气阀，提高气阀寿命；在产品设计上，应用热力学、动力学理论，通过综合模拟预测压缩机在实际工况下的性能；强化压缩机的机电一体化，采用计算机自动控制，实现优化节能运行和联机运行。 1. 线性（直线）压缩机：线性压缩机是往复式压缩机的一种型式，由于电动机的直线运动可以直接带动活塞的往复运动，从而避免了曲柄连杆机构的复杂性和由此带来的机械功耗。线性压缩机关键技术是压缩机油路系统的设计、电动机线性位移极限点的有效控制，以及相应的防撞技术。 2.斜盘式压缩机：斜盘式压缩机也是往复式压缩机的一种变型结构，主要用于车用空调系统。 4.4.3 回转式压缩机 1. 滚动转子压缩机：目前滚动转子压缩机广泛应用于家用空调器，在冰箱上也有一定应用。这种压缩机不需要吸气阀，使它适用于变速运行，从而可以通过变频控制提高系统性能。 2. 滑片式压缩机：滑片式压缩机属于回转式压缩机的一种，主要用来提供压缩空气。旋叶式压缩机是滑片式压缩机的一种改型结构，它的起动性能较好，压缩过程力矩变化亦不大。3. 涡旋压缩机：涡旋式压缩机在过去十年中得到了快速发展，构成了压缩机技术发展的新亮点。 4. 螺杆压缩机：螺杆式压缩机具有尺寸小，重量轻，易维护等特点，是制冷压缩机中发展较快的一种机型。第5章 阀门5.1 阀门简介阀门（famen）是流体输送系统中的控制部件，具有截止、调节、导流、防止逆流、稳压、分流或溢流泄压等功能。用于流体控制系统的阀门，从最简单的截止阀到极为复杂的自控系统中所用的各种阀门，其品种和规格相当繁多。阀门可用于控制空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品、液态金属和放射性介质等各种类型流体的流动。阀门根据材质还分为铸铁阀门，铸钢阀门，不锈钢阀门（201、304、316等），铬钼钢阀门，铬钼钒钢阀门，双相钢阀门，塑料阀门，非标订制等阀门材质。5.2 阀门工作原理阀门是在流体系统中，用来控制流体的方向、压力、流量的装置是使配管和设备内的介质（液体、气体、粉末）流动或停止并能控制其流量的装置。阀门是管路流体输送系统中控制部件，它是用来改变通路断面和介质流动方向，具有导流、截止、节流、止回、分流或溢流卸压等功能。用于流体控制的阀门，从最简单的截止阀到极为复杂的自控系统中所用的各种阀门，其品种和规格繁多， 阀门的公称通径从极微小的仪表阀大至通径达10m的工业管路用阀。可用于控制水、蒸汽、油品、气体、泥浆、各种腐蚀性介质、 液态金属和放射性流体等各种类型流体地流动 ，阀门的工作压力可从0.0013MPa到1000MPa 的超高压，工作温度从-270的超低温到1430的高温。阀门的控制可采用多种传动方式， 如手动、电动、液动、气动、涡轮、电磁动、电磁液动、电液动、气液动、正齿轮、伞齿轮驱动等；可以在压力、温度或其它形式传感信号的作用下， 按预定的要求动作，或者不依赖传感信号而进行简单的开启或关闭，阀门依靠驱动或自动机构使启闭件作升降、滑移、旋摆或回转运动， 从而改变其流道面积的大小以实现其控制功能。5.3 阀门分类 阀门的结构特征是根据关闭件相对于阀座移动的方向可分为：（1）截门形：关闭件沿着阀座中心移动；如截止阀（2）旋塞和球形：关闭件是柱塞或球，围绕本身的中心线旋转；如旋塞阀、球阀（3）闸门形：关闭件沿着垂直阀座中心移动；如闸阀、闸门等（4）旋启形：关闭件围绕阀座外的轴旋转；如旋启式止回阀等（5）蝶形：关闭件的圆盘，围绕阀座内的轴旋转；如蝶阀、蝶形止回阀等（6）滑阀形：关闭件在垂直于通道的方向滑动。第6章 过滤机6.1 过滤机的简介 过滤机是利用多孔性过滤介质，截留液体与固体颗粒混合物中的固体颗粒，而实现固、液分离的设备。过滤机广泛应用于化工、石油、制药、轻工、食品、选矿、煤炭和水处理等部门。 6.2 过滤机的工作原理用过滤介质把容器分隔为上、下腔即构成简单的过滤器。悬浮液加入上腔，在压力作用下通过过滤介质进入下腔成为滤液，固体颗粒被截留在过滤介质表面形成滤渣(或称滤饼)。过滤过程中过滤介质表面积存的滤渣层逐渐加厚，液体通过滤渣层的阻力随之增高，过滤速度减小。当滤室充满滤渣或过滤速度太小时，停止过滤，清除滤渣，使过滤介质再生，以完成一次过滤循环。液体通过滤渣层和过滤介质必须克服阻力，因此在过滤介质的两侧必须有压力差，这是实现过滤的推动力。增大压力差可以加速过滤，但受压后变形的颗粒在大压力差时易堵塞过滤介质孔隙，过滤反而减慢。悬浮液过滤有滤渣层过滤、深层过滤和筛滤 3种方式。滤渣层过滤：过滤初期过滤介质只能截留大的固体颗粒，小颗粒随滤液穿过过滤介质。在形成初始滤渣层后，滤渣层对过滤起主要作用，这时大、小颗粒均被截留，例如板框压滤机的过滤。深层过滤：过滤介质较厚，悬浮液中含固体颗粒较少，且颗粒小于过滤介质的孔道。过滤时，颗粒进入后被吸附在孔道内，例如多孔塑料管过滤器、砂滤器的过滤。筛滤：过滤截留的固体颗粒都大于过滤介质的孔隙，过滤介质内部不吸附固体颗粒，例如转筒式过滤筛滤去污水中的粗粒杂质。在实际的过滤过程中，三种方式常常是同时或相继出现。 6.2 过滤机的分类 6.2.1 重力过滤机： 借助悬浮液的重力和位差在过滤介质上形成的压力作为过滤的推动力，一般为间歇操作，如砂器。 真空过滤机：在滤液出口处形成负压作为过滤的推动力。工业真空过滤机操作真空的绝对压力为（2.58.0）105帕。过滤时悬浮液的温度应低于操作真空下滤液的汽化温度。这种过滤机又分为间歇操作和连续操作两种。间歇操作的真空过滤机可过滤各种浓度的悬浮液。连续操作的真空过滤机适于过滤含固体颗粒较多的稠厚悬浮液。转鼓真空过滤机、内滤面转鼓真空过滤机、 圆盘真空过滤机和翻斗真空过滤机的工作原理均相似。整个过滤面分成多个隔开的过滤室，每个回转的过滤室通过分配阀与各固定管顺序接通，以吸出过滤室内的滤液、洗液，或送入压缩空气。每个过滤室回转一圈完成过滤操作的全过程，多个过滤室的操作衔接起来即形成连续过滤。6.2.2 杂质过滤机加压过滤机工作原理：它以在悬浮液进口处施加的压力或对湿物料施加的机械压榨力作为过滤推动力，适用于要求过滤压差较大的悬浮液，也分为间歇操作和连续操作两种。螺旋压榨过滤机具有带孔隙的圆筒，其中有旋转的螺旋，螺旋槽深不等，物料由深槽端加入推向浅槽端，滤室空间逐渐减小，物料受到压榨，滤液由圆筒的孔隙排出,滤渣由小端排出。 精密过滤机精密过滤机是针对于过滤精度而言，一般介于砂滤（粗滤）与超滤之间。在压力的作用下，原水通过滤芯，杂质截留在滤芯壁上，水透过滤芯流出，从而达到过滤的目的。目前我国生产过滤器设备的厂家规模以中小企业为主。6.2.3 转盘式过滤机 转盘式过滤机，由一根水平轴带动一个有较大直径的过滤转盘，其上铺放滤布，过滤转盘的上方有反冲水管，下方有滤液接受槽，两侧有对称分布的接受器，其特征是过滤转盘上有环形脊状导流板，导流板上有挡板，使滤饼和反冲水汇入接受器后被引走。第7章其他流动设备7.1 管道工业管道的分类和分级工业管道通常按照介质的压力、温度、性质分类，亦可按管道材质、温度和压力分类。7.1.1 按介质压力分类根据工业管道工程施工及验收规范金属管道篇GB 235-82 的规定，分为真空管道、低压管道、中压管道、高压管道四级，见表1-1。表1 1 管道的压力分级级别名称压力P（MPa）真空管道0低压管道0 P1.6中压管道1.6 10亦可将真空管道与低压管道合并，分为低压、中压、高压、超高压管道四种，见表1-2。表1 2 工业管道按介质压力分类序号分类名称压力PN（MPa）1低压管道100管道在介质压力作用下，应满足以下主要要求： 具有足够的机械强度，管道所用管材和管路附件，以及接头构造，在介质压力作用下均须安全可靠。特别是高压管道，还会产生振动。所以高压管道还必须处理好防震加固问题。 具有可靠的密封性，保证管道和管路附件以及连接接头在介质压力作用下严密不漏，这就必须正确地选择连接方法和密封材料，合理地进行施工安装。7.1.2按介质温度分类根据管道工作温度的不同分为常温、低温、中温、高温管道，见表1-3。表1-3工业管道按介质温度分类序号分类名称介质工作温度t（）1常温管道-40 1202低温管道-40以下3中温管道121 4504高温管道450以上管道在介质温度作用下，应满足以下主要要求： 管材耐热的稳定性。管材在介质温度的作用下必须稳定可靠。对于同时承受介质温度和压力作用的管道，必须从耐热性和机械强度两个方面满足工作条件的要求。 管道热应变的补偿。管道在介质温度和外界温度变化作用下，将产生热变形，并使管道承受热应力的作用。所以输送热介质的管道应设计补偿器，以便吸收管道的热变形，减少管道的热应力。 管道的绝热保温。为了减少管道热交换和温差应力，输送热介质和冷介质的管道，管道外壁应设绝热层。 7.13按介质性质分类按介质的性质如腐蚀性、化学危险性、凝固性的不同，共分五类，见表1-4。表1-4工业管道按介质性质分类序号分类名称介质种类对管道的要求1汽水介质管道过热水蒸气、饱和水蒸气和冷热水根据工作压力和温度进行选材，保证管道有足够的机械强度和耐热的稳定性2腐蚀性介质管道硝酸、硫酸、盐酸、磷酸、苛性碱、氯化物、硫化物等所用管材必须具有耐腐蚀的化学稳定性3化学危险品介质管道毒性介质（氯、氰化物、氨、沥青、煤焦油等）、可燃与易燃易爆介质（油品油气、水煤气、氨气、乙炔、乙烯等），以及窒息性、刺激性、腐蚀性、易挥发性介质输送这类介质的管道，除必须保证足够的机械强度外，还应满足以下要求：1. 密封性好2. 安全性好3. 放空与排泄快4易凝固、易沉淀介质管道重油、沥青、苯、尿素溶液输送这类介质的管道应采取如下特殊措施：用管外保温或伴热电缆型保温灌的方法来保持介质温度，并采用蒸气吹扫的办法进行扫线5含有粒状物料介质的管道一些粒状物料的水固混合物或气固混合物介质1 选用合适的输送速度2 管道的受阻部件和转弯处应做成便于介质流动的形状，并内衬耐磨材料7.2 离心机7.2.1 离心机简介离心机是利用离心力，分离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物中各组分的机械。离心机大量应用于石油、化工、食品、制药、选矿、煤炭、水处理和船舶等部门。7.2.2 工作原理 离心机主要用于将悬浮液中的固体颗粒与液体分开；或将乳浊液中两种密度不同，又互不相溶的液体分开(例如从牛奶中分离出奶油)；它也可用于排除湿固体中的液体。特殊的超速管式分离机还可分离不同密度的气体混合物；利用不同密度或粒度的固体颗粒在液体中沉降速度不同的特点，有的沉降离心机还可对固体颗粒按密度或粒度进行分级。7.2.3 离心机分类1.依据转速不同 能够分为低速离心机、高速离心机和超速离心机，转速少于6000r/min 的为低速离心机，低于25000r/min 的为高速离心机，超越30000r/min的是超速离心机。而对于石油化工过程常用的为a.低速离心机：这种离心机的转速较低，直径较大b.中速离心机 这种离心机直径较小 而长度较长c.高速离心机 这种离心机的转速较高，一般转鼓直径较小，而长度较长2按分离方式分a.沉降离心机：在特殊机构的作用下分别排出机体。整个进料和分离过程均是连续、封闭、自动的完成。b过滤离心机：在过滤离心机转鼓壁上有许多孔，转鼓内表面覆盖过滤介质。加入转鼓的悬浮液随转鼓一同旋转产生巨大的离心压力，在压力作用下悬浮液中的液体流经过滤介质和转鼓壁上的孔甩出，固体被截留在过滤介质表面，从而实现固体与液体的分离。3按操作方式分 间隙式离心机，连续式离心机、4按卸渣方式分 刮刀卸料离心机 活塞推料离心机 螺旋卸料离心机 振动卸料离心机5按国家标准与市场使用份额分 三足离心机 卧式螺旋离心机 碟片式分离机 7.2.4 分离机的应用 （1） 在“炼油装置“中可用于炼化厂污泥脱水，炼油厂浮渣和油泥经浓缩后水含量为98左右，再经离心肌脱水，滤后液水含量为999，滤饼水含量为7585，TA通过酸沉，离心机脱水处理后，去除率达到了8090，滤后液清澈透明。（2） 在“乙烯联合装置“中可用于原油分离过程，大大的增加了能源的利用率，与此同时，还能减少不必要的损失。（3） 在“医药装置“中运用离心机可以加开药物的生产