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化 工 基 础
项目一：流体流动与输送
项目一：流体流动与输送
任务1 ：了解流体输送在化工生产中的应用
想一想：液体可以自然地从高处向低处流动，如果用泵来驱动，就可以实现从地处向低处向高处流动，也可以克服阻力向远距离输送，这些过程如何实现的呢？
【案例1】 ：高位槽送料
高层住宅的用水是通过顶层的水箱来实现的，我们称之为高位槽。高位槽送料是一种由高处向低处送料的情况，是利用容器、设备之间的位差，将处在高位设备内的液体输送到低位设备内的操作。输送时，只要在两个设备之间用一根管道连接即可。另外，对于要求流体稳定流动的场合，为避免输送机械带来的波动，也常常设置高位槽。如图1-1，是用液体泵将甲醇送到高位储槽。
图1-1 甲醇汽化流程
【案例2】 ：输送机械送料
我国南水北调、西气东输工程，就是实现把我国南方长江的的水，通过机械设备做功送到我国北方需要的地方；把新疆塔里木轮油田的天然气通过管道送到千家万户等等，都是通过机械设备（泵或风机）加压被输送到所需要的地方。这种通过输送机械来实现流体输送的操作称为输送机械送料。
【案例3】 ：压缩气体送料
化工生产过程中如果需要远距离输送腐蚀性物料，一般采用压缩空气或惰性气体代替输送机械来输送物料，这种通过压缩空气实现物料输送的操作称为压缩空气送料。压缩气体送料是一种由低处向高处送料的情况。通过给上游流体施加一定的压力来完成物料的输送过程。但此操作流量小且不易调节，只能间歇输送物料。压缩空气送料时，空气的压力必须能够保证完成输送任务。如图1-2 是压缩空气输送硫酸的输送流程。
图1-2压缩空气硫酸的输送流程
【案例4】 ：真空抽料
通过真空系统造成的负压来实现流体输送的操作称为真空抽料。真空抽料是一种由低处向高处送料的情况。通过给下游设备抽真空造成上下游设备之间的压力差来完成流体的输送过程。真空抽料以其结构简单，操作方便、没有动件的优点适用于化工生产中的很多场合；但由于流量调节不方便，需要真空系统，所以不适用于输送挥发性的液体。如图1-3所示，是用真空泵将设备3抽真空，来实现输送碱液的过程。
图1-3真空抽料输送流程
双边交流：
通过上面的学习，仔细观察图1-1，图1-2，图1-3，然后回答下面问题：
1. 图1-1中，甲醇是通过 方式被送入高位槽，要使高位槽中的液体被送入蒸发器中，要求高位槽的高度必须 蒸发器的高度。该流程中采用了 送料和 送料的方式。
2.图1-2中，酸液贮槽中的酸是通过 的方式被送入酸高位槽的，这种送料方式称为 送料。
3. 图1-3中，烧碱中间槽中的烧碱是通过 的方式被送入烧碱高位槽的，真空汽包的作用是 ，该输送方式称为 送料。
任务2 ：学习流体的密度
想一想：同样大小的气球，氢气球比空气球轻；相同体积的棉花要比铁块轻得多。为什么相同体积的物体，重量是不同呢？
1.密度的定义
流体的密度是指单位体积流体的质量，用ρ符号来表示：
国际单位是kg/m3。
⑴ 液体的密度
①液体密度的获得方法一：实验测取；
方法二：查资料。
② 影响液体密度的因素
影响液体密度的因素有压力和温度。但压力的变化对液体密度的影响很小（压力极高时除外），故液体常被称作为不可压缩性流体，工程上常忽略压力对液体密度的影响。温度变化时，绝大多数液体的密度会有所变化，温度升高时，液体密度略有下降，例如，277K时，纯水的密度是1000kg/m3，373K时为958.4kg/m3。
双边交流:
1.水池内装有1m3的水，它的质量是1000kg，你知道它的密度吗？
2.通过附录查取下列液体的密度： 20℃时：水的密度是 ，苯的密度是 。
（2）气体的密度
（1）气体密度的获得
当温度不太高，压力不太大时，气体可以看作为理想气体，由理想气体状态方程可以得到气体密度的计算式：
混合气体的密度
对于混合气体， 其密度的计算公式为：
【案例5】 ：氮气的体积分数为79%，氧气的体积分数为21%的某混合气，当其压力为100kPa，温度为300K时，该混合气的密度是多少？
2.影响气体密度的因素
影响气体密度的因素有温度和压力，通过以上学习可以知道，气体密度随压力的增大而增大，随温度的增大而减小。
任务3：学习流体的压力
想一想：我们都听说锅炉内温度过高会爆炸，是因为锅炉内压力太高而材料承受不了而引起爆炸。什么是压力？
回答上述问题，并结合实际举出因压力过高而引起爆炸的实例
1.压力的定义
压力是指流体垂直作用于单位面积上的力，也称压强，其定义式为：
2.压力的测量
①压力测量仪表分类：压力表、真空表、压力真空表。
②表压的读数的意义：所反映的是设备内部实际压力比大气压力所高出的数值，而真空度所反映的是设备内部实际压力比大气压力所低的数值。在表示压力大小时，必须注明其表示方法，否则默认为绝对压力。
绝对压强、表压强、真空度之间的关系
几种常见的测压仪表
（a）压力表 （b）真空表 （c）压力真空表
双边交流：
要想测量一个设备内部的压力，什么情况下安装压力表，什么情况下安装真空表？
回答上述问题并结合实际举出生活或生产中压力测量的应用

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