學習目標
知識目標
1.熟知流體的主要物理量及測定方法;
2.掌握靜力學方程、連續性方程、伯努利方程、流體阻力的計算方法及應用;
3.了解流體輸送管路中的管子、管件、閥門的類型、作用及應用場合,熟知管路布置和安裝的一般原則;
4.熟知離心泵等流體輸送設備的結構、工作原理及性能。
技能目標
1.能進行基本物理量的計算、換算及識圖查表;
2.能測定流體的壓力、流速、流量等;
3.能根據伯努利方程和流體阻力的影響因素,對已有的輸送案例進行正確分析與評價,提出優化改進的建議;
4.能根據輸送任務正確選擇適宜的管子和流體輸送機械;
5.能進行離心泵的安裝、操作及維護。
一、流體輸送管路
(一)管路的構成
管路是由管子、管件和閥門等按一定的排列方式構成。由於生產中輸送的流體是各種各樣的,輸送條件與輸送量也各不相同,因此,管路也必然是各不相同的。
1.管子
管子是管路的主體。工業上根據所輸送物料的物理化學性質和操作條件不同,采用不同材質的管子來滿足生產要求。目前,在食品工業中經常使用的管子的類型及其特點。
練習
輸送0.9MPa的水蒸氣用__________管子;輸送鹽酸用__________管子。
管子的規格通常是用“φ外徑×壁厚”來表示。如φ38mm×2.5mm表示此管子的外徑是38mm,壁厚是2.5mm。
練習
φ108mm×4mm的無縫鋼管,其實際外徑為__________mm,內徑為__________mm。
2.管件
管件是用來連接管子以達到延長管路、改變管路方向或直徑、分支、合流或封閉管路的附件的總稱。其種類很多,根據它在管路中的作用可以分為五類。
(1)用以改變流向90°彎頭、45°彎頭、180°回彎頭等。
(2)用以堵截管路管帽、絲堵、盲板等。
(3)用以連接支管三通、四通,有時三通也用來改變流向,多餘的一個通道接頭用管帽或盲板封上,在需要時打開再連接一條分支管。
(4)用以改變管徑異徑管。
(5)用以延長管路管箍、內外螺紋接頭、活接頭、法蘭等。法蘭多用於焊接連接管路,而活接頭多用於螺紋連接管路。
3.閥門
閥門是在管路中用以控製流體的流量、流向或壓力的機械裝置。控製流量的有旋塞閥、球閥、閘閥、蝶閥等;控製流向的有止逆閥,又稱單向閥;控製壓力的有安全閥、減壓閥等。
4.管子規格的確定
式中,體積流量qV一般由生產任務規定,當流量為定值時,必須選定流速u才能確定管徑。適宜流速應由輸送設備的操作費和管路的設備費進行經濟權衡及優化來決定。工業上流體在管道中的適宜流速範圍可。
初算出管內徑後,根據管道標準規格進行圓整,最後確定實際內徑和實際流速。管徑規格標準見附錄。
【例1-1】某車間要求安裝一根輸水量為30m3/h的管道,試選擇合適的管徑。
(二)管路布置和安裝的基本原則
在管路布置及安裝時,首先必須考慮工藝要求,如生產的特點、設備的布置、物料特性及建築物結構等因素,其次必須考慮盡可能減少基建費用和操作費用,最後必須考慮安裝、檢修、操作的方便和操作安全。基本原則如下。
(1)布置管路時,應對車間所有管路(生產係統管路、輔助係統管路、電纜、照明、儀表管路、采暖通風管路等)全盤規劃,各安其位。
(2)為了節約基建費用,便於安裝和檢修以及操作上的安全,除下水道、上水總管和煤氣總管外,管路鋪設盡可能采取明線。
(3)各種管線應成列平行鋪設,便於共用管架。要盡量走直線,少拐彎,少交叉,以節約管材,減小阻力,同時力求做到整齊美觀。
(4)管路盡量集中鋪設,管路穿過牆壁時,牆壁上應開預留孔,過牆時,管外最好加套管,套管與管子之間的環隙內應充滿填料,管路穿過樓板時最好也是這樣。