化工單元操作實訓系列之
流體輸送單元操作實訓裝置
實訓操作指導書
杭州言實科技****
2009.7
目錄目錄 2
一、前言 3
二、實訓目的 4
三、實訓原理 4
（一）流體流動阻力特性測定 4
（二）離心幫浦特性曲線測定實驗 7
（三）流量計校核實驗 8
四、流體輸送實訓裝置介紹 10
（一）裝置介紹 10
（二）工藝流程 10
（三）流體輸送物件配置單 13
（四）裝置儀表及控制系統一覽表 14
（五）裝置能耗一覽表 15
五、實訓步驟 15
(一) 開機準備 15
(二) 正常開機 16
(三) 正常關機 28
六、實驗資料記錄 29
職業教育的根本是培養有較強實際動手能力和職業精神的技能型人才，而實訓裝置是培養這種能力的關鍵環節。
傳統的實驗裝置更多是驗證實驗原理，缺乏對學生實際動手能力的培養，更無法實現生產現場的模擬，故障的發現，分析，處理能力等綜合素質的培養。
為了實現職業技術人才的培養，必須建立現代化的實訓基地，具有現代工廠情景的實訓裝置。
本流體輸送實訓裝置把化工技術、自動化技術、網路通訊技術、資料處理等最新的成果揉合在了一起，實現了工廠模擬現場化、故障模擬、故障報警、網路採集、網路控制等培訓任務。按照「工學結合、校企合作」的人才培養模式，以典型的化工生產過程為載體，以液——液傳質分離任務為導向，以崗位操作技能為目標，真正做到學中做、做中學，形成「教、學、做、訓、考」一體化的教學模式。以任務驅動、專案導向、學做合一的教學方法構建課程體系，開發設計板式塔精餾操作技能訓練裝置。
本精餾塔實訓裝置具有以下特點：
課程體系模組化；實訓內容任務化；技能操作崗位化；安全操作規範化；考核方案標準化；職業素養文明化。
1) 了解流體輸送各部件的作用、了解流體輸送的結構和特點、了解流體輸送的工作流程；
2) 了解流體輸送中離心幫浦輸送、螺桿幫浦輸送、旋渦幫浦輸送、正空輸送及壓力等輸送方式的特點及優缺點。
3) 掌握流體輸送的基本操作、調節方法、了解影響流體輸送的主要影響因素；
4) 掌握流體輸送中常見異常現象及處理方法；
5) 掌握流體輸送的操作；
6) 能正確使用裝置、儀表，及時進行裝置、儀器、儀表的維護與保養；
7) 學會做好開車前的準備工作；
8) 正常開車，按要求操作調節到指定數值；
9) 能及時掌握裝置的運**況，隨時發現、正確判斷、及時處理各種異常現象，特殊情況能進行緊急停車操作；
10) 能掌握現代資訊科技管理能力，應用計算機對現場資料進行採集、監控；
11) 能完成流體流動阻力特性測定實驗；
12) 能完成離心幫浦特性曲線測定實驗；
13) 能完成離心幫浦串、併聯實驗；
14) 能完成流量計校核實驗；
15) 能完成螺桿幫浦輸送、旋渦幫浦輸送、真空輸送及壓力輸送等實驗；
16) 正確填寫生產（實驗）記錄，及時分析各種資料；
17) 正常停車；
18) 了解掌握工業現場生產安全知識。
流體在管內流動時，由於粘性剪應力和渦流的存在，不可避免地要消耗一定的機械能，這種機械能的消耗包括流體流經直管的沿程阻力和因流體運動方向改變所引起的區域性阻力。
1、沿程阻力
流體在水平均勻管道中穩定流動時，阻力損失表現為壓力降低。即
影響阻力損失的因素很多，尤其對湍流流體，目前尚不能完全用理論方法求解，必須通過實驗研究其規律。為了減少實驗工作量，使實驗結果具有普遍意義，必須採用因次分析方法將各變數綜合成準數關聯式。根據因次分析，影響阻力損失的因素有，
(1)流體性質：密度ρ，粘度μ；
(2)管路的幾何尺寸：管徑d，管長l，管壁粗糙度ε；
(3)流動條件：流速μ。
可表示為
組合成如下的無因次式：
令 則
式中，——壓降 pa
hf——直管阻力損失 j/kg，
ρ——流體密度kg/m3
λ——直管摩擦係數，無因次
l——直管長度 m
d——直管內徑 m
u——流體流速，由實驗測定 m/s
λ——稱為直管摩擦係數。滯流(層流)時，λ＝64／re；湍流時λ是雷諾準數re和相對粗糙度的函式，須由實驗確定.
2．區域性阻力
區域性阻力通常有兩種表示方法，即當量長度法和阻力係數法。
1）當量長度法
流體流過某管件或閥門時，因區域性阻力造成的損失，相當於流體流過與其具有相當管徑長度的直管阻力損失，這個直管長度稱為當量長度，用符號le表示。這樣，就可以用直管阻力的公式來計算區域性阻力損失，而且在管路計算時．可將管路中的直管長度與管件、閥門的當量長度合併在一起計算，如管路中直管長度為乙各種區域性阻力的當量長度之和為
，則流體在管路中流動時的總阻力損失為
2）阻力係數法
流體通過某一管件或閥門時的阻力損失用流體在管路小的動能係數來表示，這種計算區域性阻力的方法，稱為阻力係數法。
即式中，ξ——區域性阻力係數，無因次；
u——在小截面管中流體的平均流速，m／s。
由於管件兩側距測壓孔問的直管長度很短．引起的摩擦阻力與區域性阻力相比，可以忽略不計。因此hf之值可應用柏努利方程由壓差計讀數求取。
離心幫浦的特性曲線是選擇和使用離心幫浦的重要依據之一，其特性曲線是在恆定轉速下幫浦的揚程h、軸功率n及效率η與幫浦的流量v之間的關係曲線，它是流體在幫浦內流動規律的巨集觀表現形式。由於幫浦內部流動情況複雜，不能用數學方法計算這一特性曲線，只能依靠實驗測定。
1．揚程h的測定與計算
在幫浦進、出口取截面列柏努利方程：
式中：p1,p2——分別為幫浦進、出口的壓強 n/m2 ρ——流體密度 kg/m3
u1, u2——分別為幫浦進、出口的流量m/s g——重力加速度 m/s2
當幫浦進、出口管徑一樣，且壓力表和真空表安裝在同一高度，上式簡化為：
由上式可知：只要直接讀出真空表和壓力表上的數值，就可以計算出幫浦的揚程。
2．軸功率n的測量與計算
n=0.7w
式中，n—幫浦的軸功率，w
w—電機功率，w,由功率表讀出。
3．效率η的計算
幫浦的效率η是幫浦的有效功率ne與軸功率n的比值。有效功率ne是單位時間內流體自幫浦得到的功，軸功率n是單位時間內幫浦從電機得到的功，兩者差異反映了水力損失、容積損失和機械損失的大小。
幫浦的有效功率ne可用下式計算：
ne=hvρg
故 η=ne/n=hvρg/n
4．轉速改變時的換算
幫浦的特性曲線是在指定轉速下的資料，就是說在某一特性曲線上的一切實驗點，其轉速都是相同的。但是，實際上感應電動機在轉矩改變時，其轉速會有變化，這樣隨著流量的變化，多個實驗點的轉速將有所差異，因此在繪製特性曲線之前，須將實測資料換算為平均轉速下的資料。換算關係如下：
流量揚程
軸功率效率
流體通過節流式流量計時在流量計上、下游兩取壓口之間產生壓強差，它與流量有如下關係：
採用正u形管壓差計測量壓差時，流量vs與壓差計讀書r之間關係有：
1)式中： vs 被測流體（水）的體積流量，m3/s；
c 流量係數（或稱孔流係數），無因次；
a0 流量計最小開孔截面積，m2，a0=(π/4)d02；
流量計上、下游兩取壓口之間的壓差，pa；
水的密度，kg/m3；
u形管壓差計內指示液的密度，kg/m3；
r u形管壓差計讀數，m；
式3-1也可以寫成如下形式：
1a)若採用倒置u形管測量壓差：
則流量係數c與流量的關係為：
2)用體積法測量流體的流量vs，可由下式計算：
3)(4)
式中：vs 水的體積流量，m3/s；
t 計量桶接受水所用的時間，s；
a 計量桶計量係數；
△h 計量桶液面計終了時刻與初始時刻的高度差，mm，△h=h2-h1；
v 在△t時間內計量桶接受的水量，l。
改變乙個流量在壓差計上有一對應的讀數，將壓差計讀數 r和流量vs繪製成一條曲線即流量標定曲線。同時用式（1a）或式（2）整理資料可進一步得到流量係數c—雷諾數re的關係曲線。
流體輸送實驗指導書
化工單元操作實訓系列之 流體輸送單元操作實訓裝置 實訓操作指導書 杭州言實科技 2010.10 目錄目錄 2 一 前言 3 二 實訓目的 4 三 實訓原理 4 一 流體流動阻力特性測定 4 二 離心幫浦特性曲線測定實驗 7 三 流量計校核實驗 8 四 流體輸送實訓裝置介紹 10 一 裝置介紹 10 ...
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1 掌握測定流體流經直管 管件和閥門時阻力損失的一般實驗方法。2 測定直管摩擦係數 與雷諾準數re的關係，驗證在一般湍流區內 與re的關係曲線。3 測定流體流經管件 閥門時的區域性阻力係數。4 學會倒u形壓差計和渦輪流量計的使用方法。5 識辨組成管路的各種管件 閥門，並了解其作用。流體通過由直管 管...
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