《化工單元操作》教案

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1、精品文檔，僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 酒泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院《化工單元操作》學(xué)習(xí)領(lǐng)域教案 課題 緒 論 專(zhuān)業(yè) 石油化工生產(chǎn)技術(shù) 班 級(jí) 2012級(jí)石油化工生產(chǎn)技術(shù)3、4班 人數(shù) 90 授課日期 周次 一 教學(xué)及參考資料 1. 朱淑艷.化工單元操作. 天津大學(xué)出版社，2011 2. 陸美娟，張浩勤.化工原理.化學(xué)工業(yè)出版社.2006 教學(xué)儀器 設(shè)備 背投、課件 教學(xué)地點(diǎn) 逸夫教學(xué)樓115教室 課時(shí) 2 學(xué)習(xí)目標(biāo) 知識(shí)目標(biāo)： 1. 掌握物料衡算、能量衡算的基本概念及計(jì)算步驟。 2. 理解化工生產(chǎn)過(guò)程的構(gòu)成，單元操作的概念。 3. 了解

2、化工單元操作課程的內(nèi)容、性質(zhì)及任務(wù)。 能力目標(biāo)： 1. 能明確化工生產(chǎn)技術(shù)與化工單元操作的關(guān)系； 2. 會(huì)進(jìn)行物料衡算和能量衡算。 素質(zhì)目標(biāo)： 1. 踏實(shí)、認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度； 2. 對(duì)所學(xué)結(jié)果進(jìn)行自我評(píng)價(jià)、自我學(xué)習(xí)的能力； 3. 培養(yǎng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力； 4. 明確職業(yè)崗位所處的位置，不斷提升自身職業(yè)能力。 教學(xué)重點(diǎn) 1. 化工生產(chǎn)過(guò)程； 2. 本課程學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容； 3. 化工單元操作的計(jì)算方法、單位換算。 教學(xué)難點(diǎn) 物料衡算和能量衡算 教學(xué)難點(diǎn)解決 通過(guò)多種教學(xué)方法并用，舉例讓學(xué)生深入體會(huì) 教學(xué)方法 以PPT展示、黑板講授相結(jié)合為主，啟發(fā)、提問(wèn)、討論

3、等多種方法相結(jié)合。 教學(xué)組織及時(shí)間分配 教學(xué)組織 時(shí)間分配（min） 第一部分：組織教學(xué)、清點(diǎn)人數(shù) 2 第二部分：新課導(dǎo)入 3 第三部分：新課講授（具體時(shí)間分配在教學(xué)具體實(shí)施過(guò)程中注明） 90 第四部分：課堂小結(jié) 3 第五部分：布置作業(yè) 2 教學(xué)具體實(shí)施過(guò)程 時(shí)間分配及新內(nèi)容補(bǔ)充 第一部分：組織教學(xué)、清點(diǎn)人數(shù) [組織教學(xué)、清點(diǎn)人數(shù)] 點(diǎn)名、查看學(xué)生上課出勤情況 [展示“復(fù)習(xí)提問(wèn)”，找學(xué)生回答問(wèn)題] 1. 什么是化工生產(chǎn)過(guò)程？ 第二部分：新課導(dǎo)入 人類(lèi)與化工的關(guān)系十分密切，在現(xiàn)代生活中，幾乎隨時(shí)隨地都離不開(kāi)化工產(chǎn)品，從衣、食、住、行等物質(zhì)生活，到文化

4、藝術(shù)、娛樂(lè)等精神生活，都需要化工產(chǎn)品為之服務(wù)。有些化工產(chǎn)品在人類(lèi)發(fā)展歷史中，起著劃時(shí)代的重要作用。它們的生產(chǎn)和應(yīng)用，甚至代表著人類(lèi)文明的一定歷史階段。比如食品、釀酒、精細(xì)化工、石油化工、造紙、汽車(chē)、污水處理、涂料廠、氣柜、電、納米、建材、壓力管道、計(jì)算機(jī)、橡膠、水泥、肥料、包裝、紡織、合成化學(xué)、輕工、機(jī)械制造等都有應(yīng)用。一滴香，臭氧層的破壞，環(huán)境污染。 第三部分：新課講授 [展示課件、介紹學(xué)生在本節(jié)課需要掌握的知識(shí)、能力、素養(yǎng)目標(biāo)] [板書(shū)] 一、化工生產(chǎn)過(guò)程與單元操作 [講述] 1．化工生產(chǎn)過(guò)程

5、 化學(xué)工業(yè)是指以工業(yè)規(guī)模對(duì)原料進(jìn)行化學(xué)和物理方法加工而獲得產(chǎn)品的工業(yè)。 化工生產(chǎn)過(guò)程是指化學(xué)工業(yè)的一個(gè)個(gè)具體的生產(chǎn)過(guò)程，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是化工產(chǎn)品的加工過(guò)程，可以看成是由原料預(yù)處理過(guò)程、反應(yīng)過(guò)程和反應(yīng)后處理過(guò)程三個(gè)基本環(huán)節(jié)構(gòu)成的。其中，反應(yīng)過(guò)程是在各種反應(yīng)器中進(jìn)行的，它是化工生產(chǎn)過(guò)程的中心環(huán)節(jié)。 圖0-1乙烯法制取氯乙烯生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)圖 例如，乙烯法制取氯乙烯生產(chǎn)過(guò)程，它是以乙烯、空氣和氯化氫為原料，在壓力為0.5MPa，溫度為220℃，以CuCl2為催化劑等條件下反應(yīng)，制取氯乙烯。 2.單元操作及分類(lèi) 通常，一種化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程往往需要幾個(gè)或數(shù)十個(gè)物理加工過(guò)程與若干個(gè)化學(xué)反應(yīng)才能實(shí)

6、現(xiàn)。長(zhǎng)期的實(shí)踐與研究發(fā)現(xiàn)，盡管化工產(chǎn)品千差萬(wàn)別，生產(chǎn)工藝多種多樣，但這些產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程所包含的物理過(guò)程并不是很多，而且是相似的。比如，流體輸送的目的都是將流體從一個(gè)設(shè)備輸送至另一個(gè)設(shè)備；加熱與冷卻的目的都是得到需要的物料溫度；分離提純的目的都是得到指定濃度的混合物等。我們將這些包含在不同化工產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中，發(fā)生同樣的物理變化，遵循共同的物理學(xué)規(guī)律，使用相似設(shè)備，具有相同功能的基本物理操作，稱(chēng)為單元操作。 單元操作有流體流動(dòng)及輸送、傳熱、沉降、過(guò)濾、蒸發(fā)、蒸餾、吸收、干燥、結(jié)晶、萃取等；近年來(lái)，隨著新技術(shù)的應(yīng)用，膜分離、吸附、超臨界萃取、反應(yīng)與分離偶合等新的單元操作，也得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

7、 根據(jù)操作方式不同，單元操作可以分為連續(xù)操作和間歇操作兩種方式。 根據(jù)設(shè)備中各種操作參數(shù)隨時(shí)間的關(guān)系，單元操作又可分為定常操作（穩(wěn)定操作）和非定常操作（非穩(wěn)定操作）兩種形式。 [提問(wèn)、集體討論] 想一想 定常操作（穩(wěn)定操作）和非定常操作（非穩(wěn)定操作）兩種形式有什么區(qū)別？ [板書(shū)] 二、 化工單元操作課程的性質(zhì)、內(nèi)容和任務(wù) [講述] 性質(zhì)：化工技術(shù)類(lèi)專(zhuān)業(yè)核心課程，是承前啟后、由理及工的橋梁，是構(gòu)造化工高等技術(shù)應(yīng)用性專(zhuān)門(mén)人才知識(shí)結(jié)構(gòu)、素質(zhì)結(jié)構(gòu)與能力結(jié)構(gòu)的必修課，是培養(yǎng)學(xué)生工

8、程技術(shù)觀點(diǎn)與化工核心實(shí)踐技能的重要課程。 主要內(nèi)容：化學(xué)工程學(xué)科“三傳一反”（質(zhì)量傳遞、熱量傳遞、動(dòng)量傳遞及化學(xué)反應(yīng)）中的三傳部分。 任務(wù)：使學(xué)生獲得常見(jiàn)化工單元操作過(guò)程及設(shè)備的基礎(chǔ)知識(shí)；使學(xué)生得到用工程技術(shù)觀點(diǎn)觀察問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決常見(jiàn)操作問(wèn)題的訓(xùn)練；使學(xué)生初步樹(shù)立創(chuàng)新意識(shí)、安全生產(chǎn)意識(shí)、質(zhì)量意識(shí)和環(huán)境保護(hù)意識(shí)；使學(xué)生了解新型單元操作在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用。 [板書(shū)] 三、單元操作計(jì)算的基本內(nèi)容 [講述] 《化工單元操作》所解決的問(wèn)題具有明顯的工程性。 主要原因是：（1）影響因素多（物性因素、操作因素及結(jié)構(gòu)因素等）；

9、（2）制約因素多（原材料來(lái)源、設(shè)備性能、自然條件等）； （3）評(píng)價(jià)指標(biāo)多（經(jīng)濟(jì)、健康、環(huán)保、安全等）； （4）經(jīng)驗(yàn)與理論并重。 1．物料衡算 輸入系統(tǒng)的物料量－輸出系統(tǒng)的物料量=系統(tǒng)中物料的積累量 在進(jìn)行衡算時(shí)，應(yīng)注意下列幾點(diǎn)： （1）劃定范圍 （2）確定基準(zhǔn) （3）列出方程 （4）求解方程 [舉例] 【例0-1】 兩股物流A和B混合得到產(chǎn)品C。每股物流均由兩個(gè)組分（代號(hào)1、2）組成。物流A的質(zhì)量流量為G=6160㎏/h,其中組分1的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)=80％;物流B中組分1的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)=20％;要求混合后產(chǎn)品C中組分1的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)=40％.試求：需要加入物流B的量G,㎏

10、/h；產(chǎn)品量G，kg/h。 解（1）按題意，畫(huà)出混合過(guò)程示意圖，標(biāo)出各物流的箭頭、已知量與未知量，用封閉虛線框出衡算系統(tǒng)見(jiàn)下圖。 （2）過(guò)程為連續(xù)定常，故取1h為衡算基準(zhǔn)。 （3）列出衡算式： 總物料衡算 GA + GB = GC,代入已知數(shù)據(jù)得 6160 + GB = GC （A） 組分1的衡算式 GAwA1 + GBwb1 = GCwc1,代入已知數(shù)據(jù)得 61600.80 + GB0.02 = GC0.04 （B） 聯(lián)解式（A）、式（B）得 GA = 12320㎏/h, GC = 18480㎏/h 2

11、．能量衡算 輸入系統(tǒng)的能量－輸出系統(tǒng)的能量＝系統(tǒng)中物料的積累量 在進(jìn)行衡算時(shí)，首先也要?jiǎng)澏ê馑惴秶⑦x取衡算基準(zhǔn)、列出能量衡算方程。與物料衡算不同的是，衡算基準(zhǔn)除了選取時(shí)間基準(zhǔn)或物料基準(zhǔn)外，還需選定能量的計(jì)算基準(zhǔn)。 3. 平衡關(guān)系 一個(gè)過(guò)程所能達(dá)到的極限狀態(tài)，稱(chēng)為平衡態(tài)。 平衡關(guān)系可以用來(lái)判斷過(guò)程能否進(jìn)行，以及進(jìn)行的方向和能夠達(dá)到的極限。 （1）過(guò)程速率 過(guò)程速率 （2）經(jīng)濟(jì)核算 對(duì)于設(shè)備，不僅要考慮技術(shù)先進(jìn)，同時(shí)還要通過(guò)經(jīng)濟(jì)核算來(lái)確定最經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)方案，達(dá)到技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的優(yōu)化。 [板書(shū)] 四、單位制和單位換算 [講述

12、] 基本物理量的單位稱(chēng)為基本單位，導(dǎo)出物理量的單位稱(chēng)為導(dǎo)出單位。 （1）絕對(duì)單位制 （2）工程單位制 選用長(zhǎng)度、力和時(shí)間為基本量，其基本單位分別為米、千克力和秒。 （3）國(guó)際單位制 簡(jiǎn)稱(chēng)為“SI”制。國(guó)際單位制規(guī)定了七個(gè)基本量及對(duì)應(yīng)的基本單位，即長(zhǎng)度—米、質(zhì)量—千克、時(shí)間—秒、電流強(qiáng)度—安培、熱力學(xué)溫度—開(kāi)爾文、發(fā)光強(qiáng)度—坎德拉及物質(zhì)的量—摩爾，還有兩個(gè)輔助單位和大量的導(dǎo)出單位。 2．單位換算 （1）一定大小的物理量，在進(jìn)行單位換算時(shí)，其數(shù)值要跟著改變，即要將原單位的數(shù)值乘以換算因數(shù)，才可以得到新單位的數(shù)值。 （2）在一個(gè)組合形式的單位（簡(jiǎn)稱(chēng)組合單位）中，任何一個(gè)單獨(dú)的單位

13、要換算成其他單位時(shí)，要連同換算因數(shù)一起換算。 第四部分 課后小結(jié) 1. 《化工單元操作》是化工技術(shù)類(lèi)專(zhuān)業(yè)核心課程，主要解決工程性問(wèn)題； 2. 化工單元操作不同化工產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中，發(fā)生同樣的物理變化，遵循共同的物理學(xué)規(guī)律，使用相似設(shè)備，具有相同功能的基本物理操作，一般都涉及物料衡算、能量衡算、過(guò)程速率、過(guò)程的極限及物性計(jì)算。 第五部分 布置作業(yè) 1. 布置作業(yè) 2. 預(yù)習(xí)下次課內(nèi)容 2min 3min 25min

14、 15min 42min 8min 3min 2min 教學(xué)反思 教研室主任簽字 累計(jì)課時(shí) 酒泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院《化工單元操作》學(xué)習(xí)領(lǐng)域教案 課題 學(xué)習(xí)情境一 化工管路 專(zhuān)業(yè) 石油化工生產(chǎn)

15、技術(shù) 班 級(jí) 2012級(jí)石油化工生產(chǎn)技術(shù)3、4班 人數(shù) 90 授課日期 周次 一 教學(xué)及參考資料 1. 朱淑艷.化工單元操作. 天津大學(xué)出版社，2011 2. 陸美娟，張浩勤.化工原理.化學(xué)工業(yè)出版社.2006 教學(xué)儀器 設(shè)備 背投、課件 教學(xué)地點(diǎn) 逸夫教學(xué)樓115教室 課時(shí) 2 學(xué)習(xí)目標(biāo) 知識(shí)目標(biāo)： 1. 了解化工管路的概念 2. 掌握化工管路的構(gòu)成。 3. 了解壓力管道的分類(lèi)、分級(jí) 能力目標(biāo)： 1. 能明確化工生產(chǎn)技術(shù)與化工單元操作的關(guān)系； 2. 會(huì)進(jìn)行物料衡算和能量衡算。 素質(zhì)目標(biāo)： 1. 踏實(shí)、認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度； 2. 對(duì)所學(xué)

16、結(jié)果進(jìn)行自我評(píng)價(jià)、自我學(xué)習(xí)的能力； 3. 培養(yǎng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力； 4. 明確職業(yè)崗位所處的位置，不斷提升自身職業(yè)能力。 教學(xué)重點(diǎn) 1. 掌握化工管路的構(gòu)成 2.掌握管子、管件和閥門(mén)規(guī)格的確定。 教學(xué)難點(diǎn) 化工管路材質(zhì)區(qū)分、管道分類(lèi) 教學(xué)難點(diǎn)解決 通過(guò)多種教學(xué)方法并用，舉例讓學(xué)生深入體會(huì) 教學(xué)方法 以PPT展示、黑板講授相結(jié)合為主，啟發(fā)、提問(wèn)、討論等多種方法相結(jié)合。 教學(xué)組織及時(shí)間分配 教學(xué)組織 時(shí)間分配（min） 第一部分：組織教學(xué)、清點(diǎn)人數(shù) 2 第二部分：新課導(dǎo)入 3 第三部分：新課講授（具體時(shí)間分配在教學(xué)具體實(shí)施過(guò)程中注明） 90 第四部分

17、：課堂小結(jié) 3 第五部分：布置作業(yè) 2 教學(xué)具體實(shí)施過(guò)程 時(shí)間分配及新內(nèi)容補(bǔ)充 第一部分：組織教學(xué)、清點(diǎn)人數(shù) [組織教學(xué)、清點(diǎn)人數(shù)] 點(diǎn)名、查看學(xué)生上課出勤情況 [展示“復(fù)習(xí)提問(wèn)”，找學(xué)生回答問(wèn)題] 1. 思考化工生產(chǎn)中化工管路起什么作用？ 第二部分：新課導(dǎo)入 化工生產(chǎn)過(guò)程是靠若干個(gè)化工設(shè)備按一定順序組合來(lái)完成，而連接各個(gè)化工設(shè)備則是靠化工管路。在化工廠中，各種材質(zhì)、長(zhǎng)度、管徑及設(shè)備所構(gòu)成的化工管路，像人體的血管一樣，組成化工過(guò)程的“供血”管網(wǎng)，沒(méi)有化工管路，是無(wú)法完成化工生產(chǎn)任務(wù)的。 第三部分：新課講授 [展示課件、介紹學(xué)生在本節(jié)課需要掌握的知識(shí)、能力、素養(yǎng)目標(biāo)

18、] 定義：化工管路一般由管子、管件、閥門(mén)、管架等組成。在化工生產(chǎn)中，由于管路所輸送的介質(zhì)的性質(zhì)和操作條件各不相同，化工管路有各種分類(lèi)方法。 按管路的材質(zhì)可分為金屬管路和非金屬管路。金屬管常用的材料有鑄鐵、碳素鋼、合金鋼和有色金屬：非金屬管常用的有塑料、橡膠、陶瓷、水泥等。 按輸送介質(zhì)的壓力可分為真空管（p<0 MPa）、低壓管（0≤p﹤1.6MPa）、中壓管（1.6≤p﹤10 MPa）、高壓管（16≤p﹤100 MPa）、超高壓管（p﹥100 MPa）。 按輸送介質(zhì)的溫度可分為低溫管（t﹤-20℃）、常溫管（-10﹤t﹤200℃）、高溫管（t﹥200℃）。 按輸送介質(zhì)的種類(lèi)可分為水管

19、、蒸汽管、氣體管、油管以及輸送酸、堿、鹽等腐蝕性介質(zhì)的管路。 [板書(shū)] 一、壓力管道 [講述] 隨著化工生產(chǎn)的規(guī)模擴(kuò)展和技術(shù)進(jìn)步，對(duì)化工管路的運(yùn)行條件，提出了更為苛刻的要求。由于化工管路內(nèi)的介質(zhì)通常都具有一定的壓力，故化工管路一般屬于壓力管道的范疇。為了確保壓力管道的安全運(yùn)行，國(guó)務(wù)院于2003年3月11日頒布了專(zhuān)門(mén)法令，將壓力管道與鍋爐、壓力容器等一并列為涉及生命安全、危險(xiǎn)性較大的特種設(shè)備，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)壓力管道安全運(yùn)行的管理。 （一）壓力管道概念 《特種設(shè)備監(jiān)察條例》規(guī)定，壓力管道是指利用一定的壓

20、力，用于輸送氣體或液體的管狀設(shè)備，其范圍規(guī)定為最大工作壓力大于或者等于0.1MPa（表壓）的氣體、液化氣體、蒸汽介質(zhì)或者可燃、易爆、有毒、有腐蝕性、最高工作溫度高于或等于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體介質(zhì)，且公稱(chēng)直徑大于25mm的管道。 （二）壓力管道的分類(lèi)與分級(jí) 1．壓力管道的分類(lèi) 通常將壓力管道分為常輸管道、公用管道和工業(yè)管道三大類(lèi)，化工管道屬于工業(yè)管道。 2．壓力管道的分級(jí) 壓力管道通常根據(jù)其危害程度實(shí)施分級(jí)安全監(jiān)察。一般將壓力管道按安全等級(jí)分為GC1、GC2、GC3三級(jí)。 （三）石油化工管道的分級(jí) 石油化工管道的分級(jí)根據(jù)介質(zhì)的性質(zhì)和工藝條件分為5級(jí)。管道級(jí)別是壓力管道設(shè)計(jì)、施工和工程驗(yàn)收

21、的基本依據(jù)，應(yīng)在管道表、管道布置圖和相關(guān)技術(shù)文件中分項(xiàng)標(biāo)注。 [提問(wèn)、集體討論] 想一想 不同用途的管道其區(qū)別主要在哪？ [板書(shū)] 二、 化工管路的構(gòu)成 [講述] 化工管路是由不同長(zhǎng)度的管子及不同用途的管件和閥門(mén)按照一定的排布方式連接所組成的輸送流體的系統(tǒng)。管件是管路連接中所用的各種零件（元件）的統(tǒng)稱(chēng)。閥門(mén)是用于調(diào)節(jié)和控制流量的管路部件的統(tǒng)稱(chēng)。 為了便于選用、安裝和維修，管子及閥門(mén)已經(jīng)系列化和標(biāo)準(zhǔn)化。 （一

22、） 管子 在實(shí)際化工生產(chǎn)中，由于輸送流體物料的性質(zhì)和工藝條件的不同，用于連接設(shè)備和輸送流體物料的管子不僅要滿(mǎn)足強(qiáng)度和通過(guò)物料能力的要求，還要適應(yīng)耐溫（高溫或低溫）、耐壓（高壓或低壓）、耐腐蝕（酸、堿）、導(dǎo)熱等性能的要求。簡(jiǎn)單介紹常見(jiàn)的化工用管的種類(lèi)及用途等。 1．管子的標(biāo)準(zhǔn) 在化學(xué)工業(yè)中由于所輸送流體的種類(lèi)、性質(zhì)和工作條件的不同，所用管子的規(guī)格和材料是多種多樣的。應(yīng)當(dāng)按照不同的用途從管子的系列標(biāo)準(zhǔn)中選擇管子。管子和管路的標(biāo)準(zhǔn)一樣，主要有“公稱(chēng)直徑”和“公稱(chēng)壓力”，根據(jù)這兩個(gè)基本參數(shù)，統(tǒng)一規(guī)定了管子和管件的主要結(jié)構(gòu)尺寸與參數(shù)，使得具有相同公稱(chēng)直徑和公稱(chēng)壓力的管子與管件，都可相互配合交換使用

23、。 1.1 公稱(chēng)直徑 用符號(hào)DN表示。管子的公稱(chēng)直徑是與管子內(nèi)、外徑相近的整數(shù)，有時(shí)可能等于內(nèi)徑或外徑。 水、煤氣鋼管（有縫鋼管）的管子規(guī)格是以外徑為標(biāo)準(zhǔn)，一般用公稱(chēng)直徑表示（注明是普通級(jí)還是加厚級(jí)）。例如DN100mm水煤氣管（普通級(jí)），表示是公稱(chēng)直徑為100mm，其外徑為114mm，壁厚為4mm的水、煤氣管，該管在工程圖紙上的尺寸標(biāo)注為φ114mm4mm；DN100mm(加厚級(jí))，表示是公稱(chēng)直徑為100mm，外徑是114mm，壁厚則為5mm的水、煤氣管，該管在工程圖紙上的尺寸標(biāo)注為114mm5 mm。 無(wú)縫鋼管、銅管和黃銅管的管子規(guī)格也是以外為標(biāo)準(zhǔn)，通常是以“φ外徑壁厚”的形式表

24、示。熱軋無(wú)縫鋼管的外徑范圍32～600mm，壁厚在3.5～50mm之間，管長(zhǎng)4～12.5m；冷拔無(wú)縫鋼管的外徑范圍是4～150mm，壁厚在1.0～12mm之間，管長(zhǎng)1.5～7m。由上述可見(jiàn)，同一公稱(chēng)直徑的鋼管、銅管具有相同的外徑，內(nèi)徑隨壁厚不同而不同。 1.1.1 低壓流體輸送管 1.1.2 普通無(wú)縫鋼管(GB8163-87) （1）熱軋無(wú)縫鋼管 （2）冷拔（冷軋）無(wú)縫鋼管 冷拔無(wú)縫鋼管質(zhì)量好，可以得到小直徑管，其外徑可由6mm至200mm，壁厚由0.25～14mm，其中最小壁厚及最大壁厚均隨外徑增大而增加，系列標(biāo)準(zhǔn)可參閱有關(guān)手冊(cè)。 （3）熱交換器用普通無(wú)縫鋼管 1.2

25、 公稱(chēng)壓力 用符號(hào)PN表示。任何管材所能承受的壓力都有一定的限度。公稱(chēng)壓力是制造和使用管材的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。管材的最大允許工作壓力應(yīng)等于或小于公稱(chēng)壓力。溫度越高，管材的機(jī)械強(qiáng)度下降，允許的壓力限度也越小。 2．管子的材料 2.1 金屬管 金屬管在化工管路中應(yīng)用極為廣泛，常用的有鑄鐵管、鋼管、有色金屬管。 2.1.1 鑄鐵管 鑄鐵管可分為普通鑄鐵管和硅鐵管兩大類(lèi)。 普通鑄鐵管由灰鑄鐵鑄造而成。鑄鐵中含有耐腐蝕的硅元素和微量石墨，具有較強(qiáng)的耐蝕性能。通常在鑄鐵管內(nèi)外壁面涂有瀝青層，以提高其使用壽命。普通鑄鐵管常用作埋入地下的給、排水管，煤氣管道等。鑄鐵管價(jià)廉而耐腐蝕、但組織松疏

26、，質(zhì)脆強(qiáng)度低，不能用于輸送帶壓力的蒸汽、爆炸性及有毒性氣體。 普通鑄鐵管的直徑為φ50～φ300mm，壁厚為4～7mm，管長(zhǎng)有3m、4m、6m等系列。 硅鐵管是指含碳0.5%～1.2%，含硅10%～17%的鐵硅合金，由于硅鐵管表面能形成堅(jiān)固的氧化硅保護(hù)膜，因而具有很好的耐腐蝕性能，特別是耐多種強(qiáng)酸腐蝕。硅鐵管硬度高，但耐沖擊和抗振動(dòng)性能差。 硅鐵管的直徑一般為20～30mm，壁厚10～16mm，管長(zhǎng)規(guī)格為150～2000mm。 2.1.2 鋼管 用于制造鋼管的常用材料是普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、低質(zhì)合金剛和不銹鋼等。按制造方式又可分為有縫鋼管和無(wú)縫鋼管。 有縫鋼管

27、又稱(chēng)為焊接鋼管，一般由碳素鋼組成。表面鍍鋅的有縫鋼管又稱(chēng)鍍鋅管或白口管，不鍍鋅的稱(chēng)黑鐵管。有縫鋼管分水、煤氣鋼管和鋼板電焊鋼管兩類(lèi)。水、煤氣鋼管的主要特點(diǎn)是易于加工制造、價(jià)格低廉，但因?yàn)橛泻缚p而不宜用于壓力較高的流體輸送，其工作溫度不超過(guò)175℃，工作壓力不超過(guò)1569kPa。有縫鋼管常用于低壓流體的輸運(yùn)，如水、煤氣、天然氣、低壓蒸汽和冷凝液等。 無(wú)縫鋼管是由普通碳鋼、優(yōu)質(zhì)合金鋼、合金鋼、不銹鋼、耐熱鉻鋼等材料制作的，是用棒料鋼材經(jīng)穿孔熱軋（熱軋管）和冷拔（冷拔管）制成的，分為熱軋管和冷軋管兩種。2.1.3 有色金屬管 （1）銅管 通管有紫銅管和黃銅管兩種。紫銅管的含銅量為99.5%～

28、99.9%。黃銅管材料則為銅和鋅的合金。銅管的常用規(guī)格為：外徑φ5～φ155mm，長(zhǎng)度1～6m，壁厚1～3mm. 銅管導(dǎo)熱性能好，大多用于制造換熱設(shè)備、深冷管路，也常用作儀表測(cè)量管和液壓傳輸管路。 (2) 鋁及鋁合金 鋁管常用1060、1050A、1035、1200等工業(yè)純鋁制造。鋁合金管則多采用5A02、5A03、5A05、5A06、3A21、2A11,2A12、等制成。由于鋁及鋁合金具有良好的耐腐蝕性和導(dǎo)熱性，常用于輸送脂肪酸、硫化氫、二氧化碳?xì)怏w等介質(zhì)，還可用于輸送硝酸、醋酸、磷酸等腐蝕性介質(zhì)，但不能用于鹽酸、堿液等含氯離子的化合物。鋁及鋁合金管的使用溫度一般不超過(guò)150℃，介質(zhì)壓

29、力不超過(guò)0.6MPa。鋁制造的管子，由于其導(dǎo)熱能力強(qiáng)，質(zhì)量輕，有較好的耐酸性，也可用于制作換熱器的列管；小直徑的鋁管可代替銅管傳送有壓流體。 (3) 鉛管 常用鉛管有軟鉛管和硬鉛管兩種。軟鉛管用Pb2、Pb3、 Pb4 、Pb5等含鉛量在99.95%以上的純鉛制成，最常用的是Pb4鉛管。硬鉛管由銻鉛合金制成，最常用的是PbSb4和PbSb6鉛管。鉛管硬度小、重度大，具有良好的耐蝕性，在化工生產(chǎn)中主要用于輸送濃度在70%以下的冷硫酸，濃度40%以下的熱硫酸和濃度10%以下的冷鹽酸。由于鉛的強(qiáng)度和熔點(diǎn)都較低，故使用溫度一般不得超過(guò)140℃。 鉛管的優(yōu)點(diǎn)是成本低，缺點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度差、笨重且性軟，

30、不可用于濃鹽酸、硝酸、次氯酸、高錳酸鹽類(lèi)等介質(zhì)的輸送。 2.2 非金屬管 2.2.1 塑料管 2.2.2 陶瓷管 2.2.3 橡膠管 2.2.4 玻璃鋼管 2.2.5 玻璃管 3. 管子的選擇 ①當(dāng)需要輸送有毒、易燃易爆、強(qiáng)腐蝕性流體或用于制作高溫?fù)Q熱器、蒸發(fā)器、裂解爐等化工設(shè)備內(nèi)部的管子時(shí)，可選用無(wú)縫鋼管。 ②當(dāng)需要輸送水、煤氣、暖氣、壓縮空氣、低壓蒸汽以及無(wú)腐蝕性的流體時(shí)可選用由低碳鋼焊接而成的有縫鋼管。 ③化工廠內(nèi)的給水總管，煤氣管及污水管等，某些用來(lái)輸送堿液及濃硫酸的管道可使用鑄鐵管。 ④對(duì)于輸送稀硫酸、稀鹽酸、60%以下的氫氟酸、80%以下的醋酸及干或濕的

31、二氧化硫氣體的管路，可選用鉛管來(lái)輸送。 ⑤對(duì)于濃硝酸、濃硫酸、甲酸、醋酸、硫化氫及二氧化碳等酸性介質(zhì)的輸送管路，可以選擇鋁管。 ⑥對(duì)于常壓、常溫下酸、堿液的輸送，蒸餾水或去離子水的輸送，可選用塑料管，以避免污染。 （二）常用管件 管件主要用來(lái)連接管子以達(dá)到延長(zhǎng)管路、改變流向、分支或合流等目的。部分最基本的管件如圖所示。 1．彎頭 彎頭的作用主要是用來(lái)改變管路的走向。彎頭可用直管彎曲而成，也可用管子組焊，還可用鑄造或鍛造的方法制造。彎頭的常用材料為碳鋼和合金鋼。彎頭的形狀常有45度、60度、90度、180度回彎頭等。 2．三通 當(dāng)管路之間需要來(lái)連通或分流時(shí)，其接頭處的管件稱(chēng)為三通

32、。三通可用鑄造或鍛造方法制造，也可組焊完而成。根據(jù)接入管的角度和旁路管徑的不同，可分為正三通、斜三通。接頭處的管徑除三通外，還有四通、Y形管等，有時(shí)也用來(lái)改變流向，多余的一個(gè)通道接頭用管帽或盲板封上，在需要時(shí)打開(kāi)再連接一條支管。 3．短管和異徑管 為了安裝、拆卸的方便，在化工管道中通常裝有短管。短管兩端面直徑相同的叫等徑管，兩端面直徑不同的叫異徑管。異徑管可改變流體的流速。短管與管子的連通常采用法蘭或螺紋連接方式，也可采用焊接。 4．法蘭與盲板 為了管路安裝和檢修的需要，管路中需裝設(shè)管道法蘭。管法蘭已標(biāo)準(zhǔn)化，使用時(shí)可根據(jù)公稱(chēng)壓力和公稱(chēng)直徑選取。 通常管路的末端裝有法蘭蓋（實(shí)心法蘭

33、），以便于檢修和清理管路。法蘭蓋與法蘭尺寸相同，材質(zhì)有鑄鐵和鋼鐵兩種。 （三）常用閥門(mén) 閥門(mén)是用來(lái)啟閉管內(nèi)流體（截?cái)嗷驕贤ü軆?nèi)流體的流動(dòng)）、調(diào)節(jié)流體流動(dòng)（改變管路阻力，調(diào)節(jié)流體的流動(dòng)）和產(chǎn)生節(jié)流效應(yīng)（流體流過(guò)閥門(mén)后，可產(chǎn)生較大的壓力降）的部件，常用的閥門(mén)有下列幾種。 1. 閘閥 2．截止閥 3．止回閥 4．旋塞 5．球閥 6．隔膜閥 7．蝶閥 8．節(jié)流閥 9.閥門(mén)的選用原則 第四部分 課后小結(jié) 1. 《化工單元操作》是化工技術(shù)類(lèi)專(zhuān)業(yè)核心課程，主要解決工程性問(wèn)題； 2. 化工單元操作不同化工產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中，發(fā)生同樣的物理變化，遵循共

34、同的物理學(xué)規(guī)律，使用相似設(shè)備，具有相同功能的基本物理操作，一般都涉及物料衡算、能量衡算、過(guò)程速率、過(guò)程的極限及物性計(jì)算。 第五部分 布置作業(yè) 1. 布置作業(yè) 2. 預(yù)習(xí)下次課內(nèi)容 2min 3min 25min 65min

35、 3min 2min 教學(xué)反思 教研室主任簽字 累計(jì)課時(shí) 酒泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院《化工單元操作》學(xué)習(xí)領(lǐng)域教案 課題 學(xué)習(xí)情境一 化工管路 專(zhuān)業(yè) 石油化工生產(chǎn)技術(shù) 班 級(jí)

36、2012級(jí)石油化工生產(chǎn)技術(shù)3、4班 人數(shù) 90 授課日期 周次 二 教學(xué)及參考資料 1. 朱淑艷.化工單元操作. 天津大學(xué)出版社，2011 2. 陸美娟，張浩勤.化工原理.化學(xué)工業(yè)出版社.2006 教學(xué)儀器 設(shè)備 背投、課件 教學(xué)地點(diǎn) 逸夫教學(xué)樓115教室 課時(shí) 2 學(xué)習(xí)目標(biāo) 知識(shí)目標(biāo)： 1. 了解化工管路中常用的管件 2.了解化工管路中常用的閥門(mén) 能力目標(biāo)： 1. 掌握化工管路的連接方式及其特點(diǎn) 2.掌握管道直徑的計(jì)算 素質(zhì)目標(biāo)： 1. 踏實(shí)、認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度； 2. 對(duì)所學(xué)結(jié)果進(jìn)行自我評(píng)價(jià)、自我學(xué)習(xí)的能力； 3. 培養(yǎng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題

37、的能力； 4. 明確職業(yè)崗位所處的位置，不斷提升自身職業(yè)能力。 教學(xué)重點(diǎn) 1. 掌握管道直徑的計(jì)算 2. 管子、管件和閥門(mén)選取安裝 教學(xué)難點(diǎn) 管子、管件和閥門(mén)的規(guī)格的確定 教學(xué)難點(diǎn)解決 通過(guò)多種教學(xué)方法并用，舉例讓學(xué)生深入體會(huì) 教學(xué)方法 以PPT展示、黑板講授相結(jié)合為主，啟發(fā)、提問(wèn)、討論等多種方法相結(jié)合。 教學(xué)組織及時(shí)間分配 教學(xué)組織 時(shí)間分配（min） 第一部分：組織教學(xué)、清點(diǎn)人數(shù) 2 第二部分：新課導(dǎo)入 3 第三部分：新課講授（具體時(shí)間分配在教學(xué)具體實(shí)施過(guò)程中注明） 90 第四部分：課堂小結(jié) 3 第五部分：布置作業(yè) 2 教學(xué)具體實(shí)施過(guò)程 時(shí)

38、間分配及新內(nèi)容補(bǔ)充 第一部分：組織教學(xué)、清點(diǎn)人數(shù) [組織教學(xué)、清點(diǎn)人數(shù)] 點(diǎn)名、查看學(xué)生上課出勤情況 [展示“復(fù)習(xí)提問(wèn)”，找學(xué)生回答問(wèn)題] 1. 化工管路作用,閥門(mén)種類(lèi)有哪些？ 第二部分：新課導(dǎo)入 離心泵是 第三部分：新課講授 [展示課件、介紹學(xué)生在本節(jié)課需要掌握的知識(shí)、能力、素養(yǎng)目標(biāo)] [板書(shū)] 二、管路的連接 [講述] 管路的連接包括管子與管子的連接、管子于各種管件、閥門(mén)的連接，還包括設(shè)備接口處等的連接。管路連接的常用方法有焊接、法蘭連接、螺紋連接、承插連接等方式。 1．

39、焊接連接 適用于有壓管道及真空管道，視管徑和壁厚的不同選用電焊或氣焊。這種連接方式簡(jiǎn)單、牢固且嚴(yán)密，多用于無(wú)縫鋼管，有色金屬管的連接。 焊接連接屬于不可拆連接方式。采用焊接連接密封性能好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、連接強(qiáng)度高，可適用于承受各種壓力和溫度的管道上，故在化工生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。 在化工管路中常用的焊接方法有電焊、氣焊、釬焊等。此外，塑料管也經(jīng)常使用熱熔接。 （a）對(duì)接 （b）搭接 （c）角接 （d）T形接 2．法蘭連接 法蘭連接是管路中應(yīng)用最多的可拆連接方式。法蘭連接強(qiáng)度高、拆卸方便、適應(yīng)范圍廣，廣泛應(yīng)用于大管徑、耐溫耐壓

40、與密封性要求高的管路連接以及管路與設(shè)備的連接。 在法蘭連接中，法蘭盤(pán)與管子的連接方法多種多樣，常用的有整體式法蘭、活套式法蘭和介于兩者之間的平焊法蘭等。根據(jù)介質(zhì)壓力大小和密封性能的要求，法蘭密封面有平面、凹凸面、木槽面、錐面等形式。密封墊的材質(zhì)有非金屬墊片、金屬墊片和各種組合式墊片等可供選擇。 管道法蘭設(shè)計(jì)、制造已標(biāo)準(zhǔn)化，需要時(shí)可根據(jù)公稱(chēng)壓力和公稱(chēng)直徑、材料和密封要求選用選取。 3．螺紋連接 螺紋連接是通過(guò)內(nèi)外管螺紋擰緊而實(shí)現(xiàn)的，螺紋連接的管子兩端都加工有外螺紋，通過(guò)加工有內(nèi)螺紋的連接件、管件或閥門(mén)相連接。常用的螺紋連接有三種形式。 （1）內(nèi)牙管連接 （2）外牙管連接 （3）活管

41、接連接 4．承插式連接 在化工管路中，承插連接適用于壓力不大，密封性能不高的場(chǎng)合。常用作鑄鐵水管的連接方式，也可用作陶瓷管、塑料管、玻璃管等金屬管路的連接。 承插連接時(shí)，在插口和承口接頭處留有一定的軸間間隙，一邊與補(bǔ)償管路受熱后的伸長(zhǎng)。為了增加承插連接的密封性，在 承插和插口之間的環(huán)形間隙中，應(yīng)填充油麻繩或石棉水泥等填料，在填料外面的接口處涂一層瀝青防腐層，以增加抗腐性。適用于埋地或沿墻敷設(shè)的低壓給水、排水管，如鑄鐵管、陶瓷管、石棉水泥管等，采用石棉水泥、瀝青瑪珶脂、水泥砂漿等作為封口。 [提問(wèn)、集體討論] 想一想 各種連接方法選用區(qū)別

42、和聯(lián)系？ [板書(shū)] 三、管徑選擇與壁厚確定 [講述] 輸送管路的直徑d與流量Vs和流速u(mài)有關(guān)。管子直徑的求取公式為： 式中 Vs-----被輸送流體的體積流量，m3/s； u-----流體的平均流速，m/s。 (一)流量與流速 1．流量 （1） 體積流量（Vs） 流體的體積流量是單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)管道任意截面的流體體積，以VS表示，單位為m3/s或m3/h。 （2） 質(zhì)量流量 (WS) 質(zhì)量流量（）是單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)管道任意截面的流體質(zhì)量，稱(chēng)為質(zhì)量流量，以WS表示，單位為kg/s或kg/h。 （3）

43、 體積流量與質(zhì)量流量的關(guān)系為 流體的密度是一個(gè)重要參數(shù)，作為化工從業(yè)人員必須掌握密度數(shù)據(jù)的確定方法及影響因素。 2．流速 （1） 平均流速 流速是指單位時(shí)間內(nèi)流體質(zhì)點(diǎn)在流動(dòng)方向上所流經(jīng)的距離。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，流體質(zhì)點(diǎn)在管道截面上各點(diǎn)的流速并不一致，而是形成某種分布。在工程計(jì)算中，為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，常常希望用平均流速表征流體在該截面的流速。定義平均流速為流體的體積流量與管道截面積之比，即 單位為m/s。習(xí)慣上，平均流速簡(jiǎn)稱(chēng)為流速。 （2） 質(zhì)量流速 單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)管道單位截面積的流體質(zhì)量，稱(chēng)為質(zhì)量流速，以G表示，單位

44、為kg/（m2s）。 （3）質(zhì)量流速與流速的關(guān)系為 3. 流量與流速的關(guān)系為 （二）管子直徑的影響因素分析及確定 1．討論 當(dāng)生產(chǎn)任務(wù)一定時(shí)，即被輸流體的體積流量VS一定時(shí)，流速u(mài)增加，管道直徑d減小，管路安裝的設(shè)備投資減小，這是有利的一面。但流速u(mài)增加會(huì)導(dǎo)致管路系統(tǒng)中流體流動(dòng)阻力增加，輸送流體所需的動(dòng)力消耗增加，操作費(fèi)用增加。為什么？原因?qū)⒃谝院蠓治鲋械贸觥? 適宜流速是指使管路系統(tǒng)的操作費(fèi)用和設(shè)備折舊費(fèi)用之和為最

45、小時(shí)的流速。工程上的最適宜流速通常是根據(jù)經(jīng)濟(jì)核算后決定的。 設(shè)計(jì)時(shí)通?？筛鶕?jù)適宜流速范圍的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選用。例如水及低粘度液體的適宜流速范圍為1.5～3.0m/s，一般常用氣體流速范圍為10～20m/s，而飽和蒸氣流速為20～40m/s等。 2． 管道直徑的確定步驟 （1）根據(jù)流體的種類(lèi)、性質(zhì)、壓力等在適宜流速范圍內(nèi)，選取一個(gè)流速； （2）將索選取的流速代入公式計(jì)算管道的直徑d； （3）由計(jì)算出的d，根據(jù)管子規(guī)格，將管子圓整成標(biāo)準(zhǔn)管徑。 [舉 例] 例1-2 有一通風(fēng)管道輸送120kPa(絕壓)、30℃、質(zhì)量流量為

46、600㎏/h的空氣。若選用流速為15m/s,試計(jì)算其管內(nèi)徑和選擇適宜的管子規(guī)格，并計(jì)算管內(nèi)的實(shí)際流速和質(zhì)量流量。 解 由給定的輸送條件，可視空氣為理想氣體。已知p=120 kPa,，T=303K,R=8314J/(kmol.k),M=29kg/kmol,所以空氣的體積流量為 由式（1-10）得 對(duì)低壓空氣，可選用附錄十七中的低壓流體輸送用焊接鋼管，公稱(chēng)直徑不鍍鋅的普通管，其外徑為114.0mm,壁厚4.0mm,則該管實(shí)際內(nèi)徑為114.0-24.0=106mm,此時(shí) 管內(nèi)的實(shí)際流速 管內(nèi)的質(zhì)量流量 （三）管子壁厚計(jì)算與選用 當(dāng)管道輸送流體介質(zhì)時(shí)，通常管內(nèi)介

47、質(zhì)具有一定壓力，因而要求必須具有足夠的厚度，以保證管道系統(tǒng)的安全運(yùn)行。承受介質(zhì)壓力的圓管，受力情況相當(dāng)于內(nèi)壓圓筒，其壁厚可參照第四章“壓力容器”中內(nèi)壓圓筒厚度計(jì)算公式確定 1．管子計(jì)算厚度 2．管子壁厚選取 管子的計(jì)算厚度是滿(mǎn)足承受介質(zhì)壓力的強(qiáng)度要求所必須的，在確定管壁厚度時(shí)，還要考慮介質(zhì)腐蝕和管子制造偏差可能造成的管壁厚度減少的情況，故需要在計(jì)算厚度的基礎(chǔ)上加上厚度附加量，并據(jù)此按鋼管規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)選取管子厚度。 [板書(shū)] 四、化工管路的布置與安裝 [講述] （一） 從安裝、檢修、操作等方面考慮 1. 在安裝時(shí)除了下水道、上水總管和煤氣管以外，管路鋪設(shè)應(yīng)盡可能采用明線，

48、便于安裝檢修和安全操作，還可以節(jié)約基建費(fèi)用。 2. 在安裝時(shí)并列管路上的管件和閥門(mén)應(yīng)互相錯(cuò)開(kāi)，避免在檢修及操作時(shí)的不方便。并列管路上安裝手輪操作的閥門(mén)時(shí)，手輪間距約100mm。 3. 在安裝時(shí)車(chē)間內(nèi)的管路應(yīng)盡可能沿廠房墻壁安裝，管架可以固定在墻上，或沿天花板及平臺(tái)安裝。在露天的生產(chǎn)裝置，管路可沿掛架或吊架安裝。管與管之間和管與墻之間的距離以能容納活動(dòng)接頭或法蘭以及便于檢修為宜，管與墻、柱邊或管架支柱之間的凈空距離不小于100mm為宜。中壓管與管之間的距離保持在40～60mm，高壓管與管之間的距離保持在70～90之間。具體數(shù)據(jù)可參閱表1-10。 管與墻的安裝距離 公稱(chēng)直徑/mm 25

49、 40 50 80 100 125 150 管中心與墻距離/mm 120 150 170 170 190 210 230 4. 在安裝時(shí)管路的傾斜度通常為3/1000～5/1000,對(duì)含有固體結(jié)晶或顆粒較大的物料管應(yīng)大于等于1%。 5. 在安裝時(shí)為了便于區(qū)別各種類(lèi)型的管路，應(yīng)在管路的保護(hù)層或保溫層表面涂以顏色加以區(qū)別。 6. 一般上下水管及廢水管適宜埋地鋪設(shè)，埋地管路的安裝深度，在冬季結(jié)冰地區(qū)，應(yīng)在當(dāng)?shù)乇鶅鼍€以下。 （二） 從保障操作與人身安全考慮 1. 輸送流體的管路，特別是輸送腐蝕性介質(zhì)的管路，為防止因滴漏而造成對(duì)人體的傷害，在穿越通道時(shí)，不得裝設(shè)各種

50、管件、閥門(mén)以及可拆卸連接。 2. 鋪設(shè)各種管路離地面的高度應(yīng)便于檢修，通過(guò)路、橋的高度應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，如通過(guò)人行橫道時(shí)，不得小于2m；通過(guò)公路不得小于4.5m；通過(guò)鐵路與輕軌距離不得小于6m；通過(guò)工廠主要交通干線，一般高度為5m。 3. 管路的跨距（兩支座之間的距離）一般不得超過(guò)下規(guī)定。 管子內(nèi)徑/mm 50 76 100 125 150 200 250 300 400 跨距/m 3.0 4.0 4.5 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 9.0 4. 輸送腐蝕性介質(zhì)的管路與其他管路并列時(shí)，兩者應(yīng)保持一定距離，而且其位置應(yīng)略低一些，以免發(fā)生滴漏時(shí)

51、影響其他管路，或采用如圖1-19所示的三角支架。 三角支架安裝法 5. 物料流動(dòng)時(shí)常有靜電產(chǎn)生而是管路成為帶電體，為了防止靜電積累，必須將管路可靠接地。在輸送易燃易爆（如醇類(lèi)、液體烴類(lèi)等）物料時(shí)，更要如此，避免發(fā)生事故。 6 .在溫差變化較大的管路中，應(yīng)考慮到熱脹冷縮，以免產(chǎn)生熱應(yīng)力，造成管路彎曲或破裂。一般情況，管路溫度在335K以上時(shí)，就應(yīng)當(dāng)考慮安裝伸縮器以解決冷熱變形的補(bǔ)償問(wèn)題，伸縮器又名補(bǔ)償器，型式較多，如圖所示的凸面式補(bǔ)償器，結(jié)構(gòu)緊湊，但補(bǔ)償能力有限，應(yīng)用較少。填料函式補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)緊湊，又具有相當(dāng)大的補(bǔ)償能力（通?？蛇_(dá)200mm以上），但軸向力大，填料需經(jīng)常維修，介質(zhì)可能泄漏

52、，安裝要求也高，只在鑄鐵和陶瓷等管路中使用。如中國(guó)北方的城市供暖系統(tǒng)中有的地方設(shè)計(jì)成如圖-型，就是一種防止溫差較大時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力的一種補(bǔ)償器。 （三） 從降低成本考慮 1. 各種管路鋪設(shè)時(shí)要盡量走直線，少拐彎，少交叉，以減少阻力。 2. 各種管路應(yīng)集中鋪設(shè)，這樣可以共同利用管架，降低基建費(fèi)用。當(dāng)穿過(guò)墻壁時(shí)，墻壁上應(yīng)開(kāi)預(yù)留孔，過(guò)墻時(shí)，管外最好加套管，套管與管子之間的環(huán)隙內(nèi)應(yīng)充滿(mǎn)填料；管路穿過(guò)樓板時(shí)最好也這樣。 3. 平行管路的排列應(yīng)考慮管路互相的影響。在垂直排列時(shí)，輸氣的在上，輸液的在下；熱介質(zhì)管路在上，冷介質(zhì)管路在下，這樣，減少熱管路對(duì)冷管路的影響；高壓管路上，低壓管路在下；無(wú)腐蝕性介質(zhì)管

53、路在上，有腐蝕性介質(zhì)在下，以免腐蝕性介質(zhì)滴漏時(shí)影響其他管路。在水平排列時(shí)，高壓管路靠近墻壁，低壓管路在外；不常檢修的靠墻柱，檢修頻繁的在外；振動(dòng)大的要靠管架或墻。 管路安裝完畢后，應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行強(qiáng)度和氣密性試驗(yàn)。未經(jīng)試驗(yàn)合格，焊接及連接處不得涂漆及保溫。為防止管路中有雜質(zhì)而引起事故發(fā)生，管路在第一次使用前須用壓縮空氣或惰性氣體進(jìn)行吹掃，以除去管中的雜質(zhì)。 [板書(shū)] 五、管路的常見(jiàn)故障及排除方法 [講述] 在化工企業(yè)中，管路擔(dān)負(fù)著來(lái)連接設(shè)備、輸送介質(zhì)的重任，為了保護(hù)生產(chǎn)的正常運(yùn)行，對(duì)管路的精心維護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，排除故障，顯得十分重要。 日常維護(hù)的主要任務(wù)有：認(rèn)真做好日常巡回檢

54、查，準(zhǔn)確判斷管內(nèi)介質(zhì)的流動(dòng)情況和管件工作狀態(tài)；適時(shí)做好管路的防腐和防護(hù)工作，定期檢查管路的保溫設(shè)施是否完好；及時(shí)排放管路的油污、積水和冷凝液，及時(shí)清洗沉淀物和疏通堵塞部位，定期檢查和測(cè)試高壓管路；定期檢查管路的腐蝕和磨損情況；檢查管路的振動(dòng)情況；察看管架有無(wú)松動(dòng)；檢查管各個(gè)接口處是否有泄漏現(xiàn)象；檢查各活動(dòng)部件的潤(rùn)滑情況；對(duì)管路安全裝置進(jìn)行定期檢查和校驗(yàn)調(diào)整。 1.連接處泄露 2.管道填塞 3.管道彎曲 4.閥門(mén)故障及排除 第四部分 課后小結(jié) 管路的連接包括管子與管子的連接、管子于各種管件、閥門(mén)的連接，還包括設(shè)備接口處等的連接。管路連接的常用方法有焊接、法蘭連接、螺紋連

55、接、承插連接等方式。管路布置安裝是化工廠設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。 第五部分 布置作業(yè) 1. 布置作業(yè) 2. 預(yù)習(xí)下次課內(nèi)容 2min 3min 30min 30min

56、 20min 10min 3min 2min 教學(xué)反思 教研室主任簽字 累計(jì)課時(shí) 酒泉職業(yè)技術(shù)

57、學(xué)院《化工單元操作》學(xué)習(xí)領(lǐng)域教案 課題 學(xué)習(xí)情境二 流體輸送過(guò)程 概述 任務(wù)一、流體內(nèi)部?jī)牲c(diǎn)間的壓強(qiáng)差及儲(chǔ)罐液位測(cè)量 專(zhuān)業(yè) 石油化工生產(chǎn)技術(shù) 班 級(jí) 2012級(jí)石油化工生產(chǎn)技術(shù)3、4班 人數(shù) 90 授課日期 周次 教學(xué)及參考資料 1. 朱淑艷.化工單元操作. 天津大學(xué)出版社，2011 2. 陸美娟，張浩勤.化工原理.化學(xué)工業(yè)出版社.2006 教學(xué)儀器 設(shè)備 背投、課件 教學(xué)地點(diǎn) 逸夫教學(xué)樓115教室 課時(shí) 2 學(xué)習(xí)目標(biāo) 知識(shí)目標(biāo)： 1. 掌握液體壓強(qiáng)的計(jì)算方法 2. 掌握流體靜力學(xué)方程 能力目標(biāo)： 1. 熟悉絕壓、表壓和

58、真空度之間的關(guān)系的關(guān)系； 2. 會(huì)根據(jù)流體靜力學(xué)方程實(shí)際計(jì)算。 素質(zhì)目標(biāo)： 1. 踏實(shí)、認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度； 2. 對(duì)所學(xué)結(jié)果進(jìn)行自我評(píng)價(jià)、自我學(xué)習(xí)的能力； 3. 培養(yǎng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力； 4. 明確職業(yè)崗位所處的位置，不斷提升自身職業(yè)能力。 教學(xué)重點(diǎn) 1. 連續(xù)性方程式 2. 伯努利方程式 教學(xué)難點(diǎn) 連續(xù)性方程式和伯努利方程式應(yīng)用 教學(xué)難點(diǎn)解決 通過(guò)多種教學(xué)方法并用，舉例讓學(xué)生深入體會(huì) 教學(xué)方法 以PPT展示、黑板講授相結(jié)合為主，啟發(fā)、提問(wèn)、討論等多種方法相結(jié)合。 教學(xué)組織及時(shí)間分配 教學(xué)組織 時(shí)間分配（min） 第一部分：組織教學(xué)、清點(diǎn)人數(shù) 2

59、第二部分：新課導(dǎo)入 3 第三部分：新課講授（具體時(shí)間分配在教學(xué)具體實(shí)施過(guò)程中注明） 90 第四部分：課堂小結(jié) 3 第五部分：布置作業(yè) 2 教學(xué)具體實(shí)施過(guò)程 時(shí)間分配及新內(nèi)容補(bǔ)充 第一部分：組織教學(xué)、清點(diǎn)人數(shù) [組織教學(xué)、清點(diǎn)人數(shù)] 點(diǎn)名、查看學(xué)生上課出勤情況 [展示“復(fù)習(xí)提問(wèn)”，找學(xué)生回答問(wèn)題] 1. 化工管路有哪些組成？物料是怎樣流動(dòng)？ 第二部分：新課導(dǎo)入 具有流動(dòng)性能的物質(zhì)稱(chēng)為流體，包括液體和氣體兩大類(lèi)，氣體是可壓縮的，液體是難以壓縮的。按照化工生產(chǎn)工藝的要求，一方面物料要從一個(gè)地方輸送到另一個(gè)地方，或從一道工序轉(zhuǎn)移到下一工序，或者從一個(gè)設(shè)備輸送到另一個(gè)設(shè)

60、備，都是流體輸送的問(wèn)題。 第三部分：新課講授 [展示課件、介紹學(xué)生在本節(jié)課需要掌握的知識(shí)、能力、素養(yǎng)目標(biāo)] [板書(shū)] 概 述 [講述] 具有流動(dòng)性能的物質(zhì)稱(chēng)為流體，包括液體和氣體兩大類(lèi)。 化工生產(chǎn)中要解決的流體輸送問(wèn)題有三類(lèi)： 1.將流體從低位送到高位 2.將流體從低壓設(shè)備送往高壓設(shè)備 3.將流體從一個(gè)地方輸送到另一個(gè)地方 流體輸送的方式： 1.高位槽送料 2.真空抽料 3.壓縮空氣送料 4.流體輸送機(jī)械送料 [板書(shū)] 任務(wù)一、流體內(nèi)部?jī)牲c(diǎn)間的壓強(qiáng)差及貯罐液位的測(cè)量

61、 一、液體的壓強(qiáng) [講述] （一）壓強(qiáng)的定義 （二）壓強(qiáng)的單位 1atm = 1.013105Pa =760mmHg =10.33m H2O （三）絕壓、表壓和真空度 理壓力的大小常以?xún)煞N不同的基準(zhǔn)來(lái)表示：一是絕對(duì)真空；另一是大氣壓力?；鶞?zhǔn)不同，表示方法也不同。以絕對(duì)真空為基準(zhǔn)測(cè)得的壓力稱(chēng)為絕對(duì)壓力，是流體的真實(shí)壓力；以大氣壓為基準(zhǔn)測(cè)得的壓力稱(chēng)為表壓或真空度。 表壓 = 絕對(duì)壓力 - 大氣壓力 真空度 =大氣壓力 - 絕對(duì)壓力 [板書(shū)] 二、流體靜力學(xué) [講述] （一）流體靜力學(xué)方

62、程 容器內(nèi)裝有密度為的液體，液體可認(rèn)為是不可壓縮流體，其密度不隨壓力變化。在靜止液體中取一段液柱，其截面積為，以容器底面為基準(zhǔn)水平面，液柱的上、下端面與基準(zhǔn)水平面的垂直距離分別為和。作用在上、下兩端面的壓力分別 為和。 重力場(chǎng)中在垂直方向上對(duì)液柱進(jìn)行受力分析： 上端面所受總壓力，方向向下； 下端面所受總壓力，方向向上； 液柱的重力, 方向向下。 液柱處于靜止時(shí)，上述三項(xiàng)力的合力應(yīng)為零，即 整理并消去A，得 壓力形式 （2-2） 變形得 能量形式

63、 （2-2a） 若將液柱的上端面取在容器內(nèi)的液面上，設(shè)液面上方的壓力為，液柱高度為，則式（2-1）可改寫(xiě)為 （2-2b） 式（2-2）、式（2-2a）及式（2-2b）均稱(chēng)為靜力學(xué)基本方程。 討論： （1）在靜止的、連續(xù)的同種液體內(nèi)，處于同一水平面上各點(diǎn)的壓力處處相等。壓力相等的面稱(chēng)為等壓面。 （2）壓力具有傳遞性：液面上方壓力變化時(shí)，液體內(nèi)部各點(diǎn)的壓力也將發(fā)生相應(yīng)的變化。 （2）式（2-2a）中，、分別為單位質(zhì)量流體所具有的位能和靜壓能，此式反映出在同一靜止流體中，處在不同位置流

64、體的位能和靜壓能各不相同，但總和恒為常量。因此，靜力學(xué)基本方程也反映了靜止流體內(nèi)部能量守恒與轉(zhuǎn)換的關(guān)系。 （3）式（2-2b）可改寫(xiě)為 [板書(shū)] （二）流體靜力學(xué)方程的應(yīng)用 [講述] 利用靜力學(xué)基本原理可以測(cè)量流體的壓力、容器中液位及計(jì)算液封高度等。 （1）壓力及壓力差的測(cè)量 ①U形壓差計(jì) U形壓差計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖所示。它是一根U形玻璃管，內(nèi)裝指示液。要求指示液與被測(cè)流體不互溶，不起化學(xué)反應(yīng)，且其密度大于被測(cè)流體密度。常用的指示液有水銀、四氯化碳、水和液體石蠟等，應(yīng)根據(jù)被測(cè)流體的種類(lèi)和測(cè)量范圍合理選擇指示液。 當(dāng)用U形壓差計(jì)測(cè)量設(shè)備內(nèi)兩點(diǎn)的壓差時(shí)，可將U

65、形管兩端與被測(cè)兩點(diǎn)直接相連，利用的數(shù)值就可以計(jì)算出兩點(diǎn)間的壓力差。 設(shè)指示液的密度為，被測(cè)流體的密度為。由圖可知，A和A′點(diǎn)在同一水平面上，且處于連通的同種靜止流體內(nèi)，因此，A和A′點(diǎn)的壓力相等，即， 而 所以 整理得 若被測(cè)流體是氣體，由于氣體的密度遠(yuǎn)小于指示劑的密度，即，則上式可簡(jiǎn)化為 U形壓差計(jì)也可測(cè)量流體的壓力，測(cè)量時(shí)將U形管一端與被測(cè)點(diǎn)連接，另一端與大氣相通，此時(shí)測(cè)得的是流體的表壓或真空度。 思考：若將U形壓差計(jì)安裝在傾斜管路中，此時(shí)讀數(shù)R反映了什么？ [舉例] 【例2-1】 如圖2-30所示，水在

66、水平管道內(nèi)流動(dòng)。為測(cè)量流體在某截面處的壓力，直接在該處連接一U形壓差計(jì)，指示液為水銀，讀數(shù)R＝250mm，h＝900mm。已知當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?01.3kPa，水的密度kg/m3，水銀的密度 kg/m3。試計(jì)算該截面處的壓力。 解：圖中A-A′面間為靜止、連續(xù)的同種流體，且處于同一水平面，因此為等壓面，即 而 于是 則截面處絕對(duì)壓力 或直接計(jì)算該處的真空度 由此可見(jiàn)，當(dāng)U形管一端與大氣相通時(shí)，U形壓差計(jì)實(shí)際反映的就是該處的表壓或真空度。 【例2-2】 如圖所示，水在管道中流動(dòng)。為測(cè)得A-A′、B-B′截面的壓力差，在管路上方安裝一U形壓差計(jì)，指示液為水銀。已知壓差計(jì)的讀數(shù)R＝150mm，試計(jì)算A-A′、B-B′截面的壓力差。已知水與水銀的密度分別為1000kg/m3和13600 kg/m3。 解：圖中，1-1′面與2-2′面間為靜止、連續(xù)的同種流體，且處于同一水平面，因此為等壓面，即 ， 又 所以 整理得