作者：王红梅、徐铁军 主编
出版社：化学工业出版社
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化工单元操作实训试读：
前言
本书是根据普通本科高等学校向应用技术型转型发展的需要，为化工类及相关专业教学改革、强化工程实践能力而编写的。按照国家中长期教育改革和发展规划纲要的发展目标，不断优化高等教育结构布局，合理配置高等教育资源，必将促进地方高等院校转型发展、办出特色，更好地为地方经济和社会发展服务。很多高校的人才培养目标立足于培养面向生产服务一线、基础扎实、实践能力强、综合素质好的应用技术型人才，而培养应用技术型人才的关键是培养工程实践能力。化工类企业出于安全考虑，能够提供给学生顶岗实习的机会远远不能满足实际需要。因此，有必要建立现代化的实训基地，使用体现现代工厂情景的设备，模拟生产现场，对学生进行实训，培养学生发现问题，并能分析和解决实际问题的能力，尽快适应企业要求。
本教材在编写过程中根据现代教育理念，围绕应用型人才培养目标，立足于学生工程实践能力培养，结合化工企业技术人员培训的实际需要，对课程内容进行了重新整合，以化工单元操作岗位工作过程为主线，理论联系实际，把岗位技能训练贯穿于以工作任务为载体的项目教学中，更加注重学生工程实践能力的培养，突出教材的实用性和适用性。
化工单元操作的种类很多，本书精选了流体输送、传热、吸收解析、精馏、干燥等典型的化工单元操作进行介绍，并增加了化工管路与阀门的拆装实训，每个单元均有思考题。本书从内容选取上完全贴合了教育教学改革实际，充分结合学生实际情况，以实际的实训装置为依托，以典型的化工生产过程为载体，以工程实践能力培养为目标，把化工技术、自动化技术、网络通讯技术、数据处理等最新的成果揉合在一起，实现了工厂模拟现场化，可完成故障模拟、故障报警、网络采集、网络控制等实训任务，做到学中做、做中学，形成“教、学、做、训、考”一体化的教学模式。
本书努力按照“实训课程体系模块化，实训内容任务化，技能操作岗位化，安全操作规范化，考核方案标准化，职业素养文明化”的目标编写，适合普通高等本科院校化工类及相关专业实训使用，也可作为高职高专化工类及相关专业岗前职业技能训练使用，还可作为化工生产企业人员的培训教材。
本书由沈阳工业大学王红梅、徐铁军、王晓丽、魏如振、朱静、任文祥、薛钧、高倩楠等编写，王红梅、徐铁军主编，王红梅统稿。本书在编写过程中得到杭州言实科技有限公司、中国石油辽阳石化分公司相关技术人员的大力支持，在此表示衷心感谢。
限于编者水平，书中不妥之处难免，敬请批评指正。编者2016年3月1绪论1.1 实训的意义
一个化工产品的生产是通过若干个物理操作与若干个化学反应实现的。尽管化工产品千差万别，生产工艺多种多样，但这些产品的生产过程所包含的物理过程并不是很多，很多物理过程是相似的，具有共性的本质、原理和规律。把这些包含在不同化工产品生产过程中、发生同样物理变化、遵循共同的物理规律、使用相似设备、具有相同功能的基本物理操作，称为单元操作。例如，流体输送不论用来输送何种物料，其目的都是将流体从一个设备输送至另一个设备；分离提纯的目的都是得到指定浓度的混合物等。
随着现代工业技术的快速发展，生产装置的大型化、生产过程的连续化和自动化程度的提高，为保证生产安全稳定、长周期、满负荷、最优化的运行，岗前的职业技能培训显得越来越重要。但由于行业的特殊性，化工生产工艺过程复杂，工艺条件要求十分严格，常伴有高温、高压、易燃、易爆、有毒、腐蚀等不安全因素，不适宜采用常规的职业培训方法。通过建立现代化的实训基地，使用体现现代工厂情景的化工单元设备，模拟生产现场，对学生进行实训，可以为受训人员提供安全、经济的离线培训条件，培养学生发现故障、分析和解决实际问题的能力，尽快适应企业要求。
化工单元操作实训的主要任务是结合化工单元操作的岗位要求，使学生受到化工生产基本操作技能训练，熟悉流体输送、干燥、传热、蒸馏、吸收等典型的化工单元操作规范，理论联系实际，提升工程实践能力。培养遵章守纪、认真工作、严谨求实、团结协作的工作作风，建立安全、环保意识，初步具备工程技术人员的基本工作素养。1.2 实训的基本要求
化工单元操作实训是一门实践性很强的课程，是化工类及相关专业的必修实践课。实训过程中必须保持严谨求实的工作态度，手脑并用，认真思考，理论联系实际，实事求是地整理实训数据，按时完成实训项目。1.2.1 认真预习
化工单元操作实训工程性较强，涉及化工原理等课程的知识，有许多问题需要预先思考、分析，做好必要的准备。充分准备是成功的关键，因此，实训前必须预习。具体预习要求如下：（1）认真阅读实训指导书，明确该训练项目的任务、具体内容及注意事项。（2）依据训练项目的具体内容，熟悉工艺流程图，思考实训操作步骤和理论依据，分析要测取哪些数据，并估计数据的变化规律。（3）在现场结合实训指导书，仔细查看设备的构造、仪表类型、安装位置。（4）拟定实训方案，明确操作条件及操作顺序。（5）列出该实训任务需要得到的全部原始数据和操作项目清单。1.2.2 精心操作
实施实训项目前，一定要认真检查实训设备是否正常，做好开机准备。确认其完全正常后，报告实训指导老师，经老师同意后方可按照实训步骤和操作规范来实施开机、平稳运行操作，记录完数据后进行正常关机操作。实施过程中要认真观察，勤于思考，准确判断，精准操作。1.2.3 如实记录
要实事求是记录好实训数据。注意以下事项。（1）准备好完整的原始记录表，记下各项物理量的名称、符号和计量单位，要保证数据的完整。（2）开车后等待现象稳定后开始读数据。条件改变后，也要等稳定一定时间后读取数据，以排除因仪表滞后现象导致的读数误差。（3）相同条件下，至少要读取两次数据，且只有当两次数据相近的情况下才可改变操作条件。（4）每个数据记录后，应立即复核，以免发生读错或写错数字的情况。（5）数据记录必须实事求是地反映仪表的精度要求，通常要记录至仪表的最小分度以下一位数。（6）实训中若出现异常情况以及数据有明显误差，应该给以标注，并分析原因。1.2.4 及时总结
完成实训操作后，应及时总结实训过程的得失，科学地处理原始数据，撰写实训报告。实训报告应是按照一定的格式和要求表达实训过程和结果的文字材料，是实训工作的全面概括和总结，是实训工作不可或缺的一部分，要求规范、准确和完整。实训报告应包括以下主要内容。
1.实训内容简介
2.绘制工艺流程图
3.实训步骤
3.1 开车前准备；
3.2 正常开车；
3.3 稳定运转；
3.4 正常停车。
4.数据记录及讨论分析
5.思考题
6.实训心得1.3 实训的管理1.3.1 组织管理
实训教学必须在人才培养方案、教学大纲、教材、实训安排表等教学文件齐备的情况下进行，严格按照安排表执行，任何部门、任何个人未经批准，不得随意改动。要杜绝实训安排的随意性，禁止擅自缩短规定实训学时。1.3.2 教师管理
实训指导教师是决定实训教学效果的重要因素，实训指导教师应按行为规范严格要求自己，认真履行职责，教书育人，保质保量地完成所承担的工作任务。（1）坚持安全第一。对学生讲清楚安全注意事项和安全操作规程，全程负责所指导学生的人身安全。（2）坚持教书育人。对学生不仅要传授必要的基本知识和生产技能，还要对学生进行思想作风、工作作风等方面的教育，加强学生的劳动观念、协作精神、法制观念等教育。（3）执行规范化教学。依据教学大纲对学生讲解基本知识、传授基本技能，学生实训的内容应按计划进行，指导教师对讲授的内容、学生操作内容和实习时间不得随意增减。
①做好实训前的准备工作；
②做好示范讲解，加强巡视，注意观察，认真辅导，及时处理学生实训中发生的问题；
③实训过程中指导教师不能包办代替，要让学生独立操作，培养学生动手能力，独立分析问题、解决问题的能力；
④客观公正评定学生的项目操作成绩，及时上报；
⑤带领学生搞好实训场地的清洁卫生；
⑥及时上报仪器设备损坏情况；
⑦及时总结经验，不断改进实习教学工作。（4）对不服从安排或不认真执行学校有关实训教学管理规章制度者，不再聘为实训指导教师。1.3.3 学生管理
和理论教学相比，实训环节的人力、物力、财力投入是巨大的，学生应珍惜实训机会，努力提高岗位技能和综合素质。学生实训要求如下：（1）实训前必须预习实训内容，明确实训任务，阅读相关资料；（2）实训时，应尊敬老师，认真听讲，积极思考，准确操作，完成全部实训任务；（3）必须遵守安全操作规程，加强自身安全防护意识；（4）必须思想集中，严禁在操作设备时聊天，不得在实训场地打闹奔跑，不得玩手机，不做与实训无关的事情；（5）未经实训指导教师允许，不得擅自开动和操作装置；（6）操作中若发现设备运转异常或有事故发生，应及时向指导教师报告；（7）操作必须在指定设备上进行，严禁串岗；（8）不得擅离操作岗位，坚持人走关机，严禁在装置运转时离开；（9）遵守考勤制度，不迟到、不早退，病假要有医院的诊断书；（10）爱护实训场地的一切设备，保管好工具；（11）做好场地的清洁工作，物件摆放整齐，做到文明实习；（12）按时、独立完成实训报告。
学生遵守守则的情况作为成绩考核的依据，对严重违反管理规定者，视其情节给予教育、处理，直至取消实训资格并报学校给予处分。1.4 成绩考核与评定
实训成绩考核，应突出操作技能的考核，要对每一个学生应掌握的各项技能的规范、熟练程度逐项考核评分，真实反映学生的学习状态、能力和水平。考核采取集中考核与实训过程随机考核相结合的方式进行。1.4.1 实训成绩考核
实训综合成绩由过程考核、操作考核及实训报告成绩组成，操作考核占50％，过程考核占30％，实训报告占20％。（1）过程考核
过程考核评定等级分A、B、C、D、E五个等级，考核内容包括预习情况、出勤情况、纪律考核等方面。凡未预习、缺勤、未按照要求着装、玩手机、未经请假离岗、串岗、不注意听讲、未按要求操作、不听指挥及做与实训内容无关的活动等，每发现一次降级一等，直至过程考核环节不合格。（2）操作考核
操作能力考核由指导教师根据学生操作情况进行现场考核。评定等级分为A、B、C、D、E五个等级，一个项目操作成绩为B或以上，其余实训项目成绩均为A者，操作考核总成绩为A；有一个项目操作成绩为E者，操作总成绩为E。
考核内容包括实训前的设备检查、操作规范程度、数据处理情况、独立实训能力、工作态度等。具体考核内容如下：
①实训开始前的设备检查是否到位，是否会调试设备使其待运行；
②实训操作是否规范、准确、熟练，能否独立完成相应岗位工作；
③实训进行中的实验记录是否是原始数据，数据处理是否准确；
④是否能综合应用所学理论和操作技能判断并排除运行中的故障；
⑤实训态度是否认真，与团队成员能否协调配合。（3）实训报告考核
实训报告考核主要考核学生是否按时按要求完成实训报告，是否有抄袭、严重错误、未完成等情况。评定等级分为A、B、C、D、E五个等级。1.4.2 实训成绩评定标准
化工单元操作实训课的成绩评定分优秀、良好、中等、及格和不及格五个等级。（1）优秀
高度重视训练项目，进实训室前认真阅读项目内容及有关资料，掌握工艺流程图，熟悉装置设备；能认真细致地检查、调试装置设备，操作规范，积极思考；原始记录规范，数据处理正确；按时独立完成实训报告，报告内容完整、正确；工作主动，具有团队精神；自觉遵守实训纪律，全勤，无事故。（2）良好
比较重视实训项目，进实训室前能够了解实训相关内容，了解工艺流程，了解装置设备；检查、调试装置设备不够熟练，在老师的指导下能够做好规定实训项目，操作较规范；原始记录规范，数据处理正确；能按时完成实训报告，报告内容完整，结论基本正确；能够完成相应岗位工作，有团队意识；遵守纪律，全勤，无事故。（3）中等
对实训项目重视程度不够，进实训室前能够了解实训任务；检查、调试装置设备不够熟练，在老师的指导下能够完成实训任务，独立工作能力不够；原始记录正确，能进行数据处理；能按时完成实训报告，报告内容基本完整，结论基本正确；工作不主动，基本能够完成相应岗位工作；基本遵守纪律，缺勤不超过1天，无事故。（4）及格
对实训项目重视程度不够，实训前阅读实训内容不仔细；检查、调试装置设备不熟练，在老师和同学的帮助下能完成训练任务，独立工作能力较差；实训报告按时完成；缺勤累计不超过2天，无事故。（5）不及格
对实训项目不重视，实训前未做好准备工作；不能独立完成实训项目，操作不规范；实训报告不能完成；缺勤累计超过2天，有操作事故或责任事故。1.5 实训安全1.5.1 实训安全基本知识
由于化工单元操作实训中涉及水、电、气、易燃化学品等，因此进入实训室首先要注意安全问题。实训前要了解可能发生的事故和发生后采取的安全措施；实训时要严格遵守安全守则，按照规定的步骤，规范操作，以免发生意外事故。
为保证实训安全，应注意以下事项。（1）注意用电安全
为防止发生触电事故，严禁用湿手去触碰电闸、开关和电气设备，禁止带电用湿布擦拭；尽量不要双手同时接触电气设备的金属外壳，防止漏电；严禁超负荷用电；操作电负荷较大设备时，尽量穿绝缘的胶底鞋。（2）注意防火
精馏实训中使用酒精，要防止可燃物的燃烧。禁止在实训室使用明火，禁止吸烟。（3）防止爆炸
传热实训中的水蒸气锅炉、吸收解析装置中的CO钢瓶，在使用2中应确保高压设备和气瓶的安全，防止爆炸事故发生。（4）防止意外事故
注意防止机械创伤、烫伤、碰伤、摔伤等意外事故的发生。严禁用手接触高温水蒸气或物料；在二层工作台操作应注意防止摔伤、扭伤等意外事故的发生；操作阀门等应防止机械创伤、碰伤；盘起长发，严禁将手或头发接触正在转动的机器，如风机叶片、转动中的泵轴等，以免卷入。（5）防止药品、废液伤害
实训使用的所有药品严禁吸、嗅和品尝，严禁药品接触伤口，严禁在实训室吃零食，使用过的废液不能随意倒入下水道，污染环境，实训完毕后应细心洗手。（6）注意设备故障
及时发现实训过程中的异常现象，发生设备故障要及时排除，避免严重事故发生。（7）注意保持实训室的通风。1.5.2 实训安全基本防护措施
应熟悉安全用具如灭火器材、沙箱以及急救箱的放置地点、使用方法。了解实训室可能发生的意外事故以及相应的急救措施。安全用具要妥善保管，不准挪作他用。（1）实训室常用的急救工具
①消防器材 消防器材包括泡沫灭火器、二氧化碳灭火器、四氯化碳灭火器、毛毡、细沙等。
②急救药箱 急救药箱中一般配有紫药水、碘酊、红汞、甘油、凡士林、烫伤药膏、70％酒精、3％双氧水、1％乙酸溶液、1％硼酸溶液、1％饱和碳酸钠溶液、绷带、纱布、药棉、药棉签、创可贴、医用镊子、剪刀等。（2）实训室可能发生的意外事故及急救措施
①如遇起火，要保持冷静，首先应立即熄灭附近火源并移开附近的易燃物质。少量有机溶剂着火，可用湿布、黄沙扑火，不可用水灭火。局部溶剂或油类物质着火可用湿布或石棉网盖灭。若火势较大，一定要用泡沫灭火器灭火。电气设备着火，应先切断电源，再用二氧化碳灭火器灭火。如果无法控制火情，应尽快离开实训室，打119报警。
②衣服着火时，切勿乱跑，会使空气量增加，加重火势。一般用厚衣服熄灭，盖毛毯或用水冲淋灭火，或就地打滚。一般不要对人使用灭火器。
③如果被灼伤，轻者可紧握伤处用冷水冲淋，重者需要医生处理或涂以烫伤膏等。
④如遇触电事故，首先切断电源，必要时进行人工呼吸。（3）用电安全基本知识
①实训前，必须了解室内总电闸与分电闸的位置，出现用电事故时及时切断电源。
②电器设备维修时必须停电作业，如遇换保险丝，一定要先拉下电闸再进行操作。
③电器设备的金属外壳应接地线，并定期检查是否连接良好。
④电热器设备在通电前，一定要熟悉其电加热所需的前提条件是否具备。例如，在精馏分离时，在接通精馏塔釜电热器前，要检查釜中的液位是否符合要求，在接通空气预热器的电热器前，必须先打开空气鼓风机后，才可给预热器通电。
⑤在实训过程中，如发生停电现象，必须切断电闸，以防来电时，无人监视电器设备状态。实训项目结束，切断所有电闸后方可离开。2化工管路拆装操作实训2.1 实训任务（1）了解化工生产中化工管路的种类和组成；（2）掌握化工管路图的识读、绘制；（3）熟悉各种管子、管件、管路附件和阀门等零部件的结构和组成；（4）熟悉常用管路拆装工具的使用方法；（5）初步掌握化工管路的安装技术以及与设备、机器相连接的技术；（6）能正确记录拆装步骤；（7）掌握化工管路拆装中的安全知识。2.2 实训与化工生产相关内容简介
在化工生产中所用的各种管路总称为化工管路，由各种管子、管件、管路附件和阀门等零部件组成。有化工生产装置就必然有化工管路。化工管路种类很多，其功能是按工艺流程把各个化工设备连接起来，输送各种介质，如高温、高压、低温、低压、有爆炸性、可燃性、毒害性和腐蚀性的介质等。2.2.1 化工用管
化工管路，尤其是炼油、石油化工管道，输送的介质基本上都是易燃、可燃性介质，有些物料还属于剧毒性介质，这类管道即使压力很低，但发生泄漏或损坏，后果也是很严重的。因此对于管道不仅要考虑温度和压力的影响，还要考虑介质物化性质的影响。化工用管可分为金属管和非金属管。（1）金属管
主要有铸铁管、水煤气管、无缝钢管、铝管、铜管（包括黄铜-铜锌合金、青铜-铜锡合金）铅管等。（2）非金属管
主要有塑料管（包括聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯丙烯、聚酰胺和聚甲醛等）、陶瓷管、玻璃管、石墨管、水泥管等。
大多数管路都是预先制成各种管路零件，而零件的尺寸都比较短，方便储存和运输。为满足工艺生产等各方面的需要，管路中还有许多管件，如弯头、三通、四通、变径管、法兰、阀门等。上述管件大多是采用承插式或活套法兰夹持式的连接方式相互连接。而阀门是在管路中的主要作用是调节流量、切断或切换管路以及对管路安全、控制作用的管件。2.2.2 管件与阀门的种类（1）管件
管路当中所用的各种连接部件统称为管件。管件是组成化工管路不可缺少的部分，有的是利用现有管子加工而成的，有的是用锻造、铸造、模压等方法制成的。由于管件尺寸比较小，在管路的安装和检修时会比较方便。常用管件阀门的连接如图2-1所示。图2-1 常用管件阀门的连接（2）阀门的种类
阀门是化工管路上控制介质流动的重要部件。阀门在管路中主要起到开启或关闭（切断或连通管内流体输送）、调节（调节管内流量、压力）、节流（使流体通过阀门后产生很大的压力变化）的作用，还有一些阀门能根据一些条件自动启闭，控制流体的流向，维持一定压力、阻气、排水，确保安全的操作环境或其他作用。
阀门的种类有很多，也有多种分类方法。按作用可分为截止阀、调节阀、止逆阀、安全阀、减压阀、稳压阀等。若按照启闭的方法可分为他动阀和自动阀，其中他动阀就是靠外力作用启闭的阀门，如手动阀、电动阀、气动阀、液压阀等；自动阀就是阀门能够自动操作，不需外力作用启闭的阀门，如止逆阀、安全阀、疏水阀、稳压阀、减压阀等。
最常见的分类方式是按结构及形状来分类。化工生产中常用的阀门简介如下。
①截止阀 截止阀的结构主要分为阀盘、阀座、阀体、阀杆、阀盖、手轮等。阀体一般为铸铁材质，阀盘和阀座都为青铜、黄铜或不锈钢材质，需要研磨配合。操作时，通过转动手轮使阀杆上下移动，改变阀座与阀盘之间的距离，从而实现启闭、调节流量的目的。
②闸阀 闸阀的结构主要分为阀座（槽）、阀板、阀体、阀杆、阀盖、手轮等。操作时，通过转动手轮使阀杆上下或升降，改变阀板与阀座（槽）之间的高度，从而实现启闭与调节流量的目的。
③球阀 球阀的结构主要包括中间开孔的球体阀芯和空阀芯阀体等。操作时球阀不用手轮，可控制球体在阀体内自由转动，当球体的孔正朝着阀体的流体是为开启，当它旋转90°时，孔被挡住来切断流体。
④旋塞阀 旋塞阀的结构主要是由穿孔锥形旋塞和阀体等组成。操作时旋塞阀球阀类似，可控制锥形旋塞在空心阀体内自由转动，当旋塞的孔正朝着阀体的流体时为开启；当它旋转90°时，孔被挡住而切断流体。
⑤节流阀 节流阀其实是截止阀的一种，由于阀头的形状为圆锥或流线形状，变化均匀，可以连续、精确地控制流体的流量或进行节流调压等。节流阀制作精度要求较高，密封性能好，且不宜用于黏度大和含固体颗粒介质的管路中。主要用于仪表、控制以及取样等管路中。
⑥止回阀 止回阀又称止逆阀或叫单向阀，一般结构为在阀体内有一个阀瓣或摇板，是一种自动关闭阀门，可使管路中的流体只能单方向流动，不允许反向流动。当介质顺流时流体将阀瓣自动顶开，但当流体倒流时流体（或弹簧力）自动将阀瓣关闭。
⑦蝶阀 蝶阀的结构很简单，外形尺寸小，是靠管内一个可以旋动的圆盘（或椭圆盘）来控制管路启闭的。蝶阀的密封性一般较差，大多只适用于低压的大口径管路中的流量调节，在输送水、空气、煤气等介质的管路中较常见。
⑧减压阀 减压阀主要结构由膜片、弹簧、活塞等零件组成，是利用介质的压差控制阀瓣与阀座的间隙大小将较高的介质压力调节到较低数值的自动阀门。一般阀后压力要小于阀前压力的50％。减压阀的种类很多，常见的有活塞式和弹簧膜式两种。
⑨安全阀 为确保化工生产的安全，在有压力的管路中，常设有泄压装置。大多数化工管路中用安全阀，安全阀是启闭件受外力作用下处于常闭状态，当设备或管道内的介质压力升高超过规定值时，通过向系统外排放介质来防止管道或设备内介质压力超过规定数值的特殊阀门。安全阀的种类很多，大致可以分为弹簧式和杠杆式两种。（3）阀门的安装与操作
①阀门的安装 阀门的安装要满足生产操作的要求，一般的注意事项包括：经常开关或调节流量的关键性阀门要串联安装两个，其中一个备用（备用阀经常开着不予使用），一旦常用阀坏了，即可使用备用阀，等停电、检修时再维修、更换坏的阀门；对液体管路，要在最低点设置放净阀（最低点排放），以便在停车检修或其他必要时把管路中的液体排净；还要在液体管路的较高处或适当的地方安装排气阀，以便排放在管路中的空气，以免阻塞管路；对气体（或蒸汽）管路，也要设置最低点的排放阀，以便把从气体中冷凝下来的水或冷凝液放出；在气体（或蒸汽）管路的较高处或适当的地方也要安装放空阀，排出不凝气体；为了控制产品质量，在输送化工中间产品或最终产品的管路上经常需要安装取样阀，以便定期取样分析。
②阀门的操作 阀门是控制化工生产的重要部件，任何一个化工生产工艺过程的优化操作，都需要通过阀门的调节来实现。应该注意的事项如下。
并非所有的阀门都是逆时针开顺时针关，许多减压阀（如氧气钢瓶、氮气钢瓶等）都是顺时针开逆时针关（俗称反扣）的。
对于用丝杆启闭的阀门，特别是暗杆式的（如截止阀和闸阀），丝杆比较单薄，在关闭或全开到头时，要退回1/4扣，以免拧得过紧，下次再开时不知是开是关，扭不对扣，易把丝杆扭坏。
当这样的阀门手轮转不动时，可将手轮卸下，用活扳手卡住杆上部方形部分用力扭开，不能用铁棍等敲打或硬扭。
当球阀拧不动时，可以稍稍松一下压盖螺丝，用锤子轻轻敲击，而不能在手柄上套以长管硬扳，以免把阀门拧坏。
截止阀、闸阀的阀盘与阀杆之间是刚性连接，常有活动的余地，有时扭得很轻快，发生空转现象。
对于阀门的启闭，要慢慢拧动，不可转动过快，特别是像蒸汽等压力管路，送气时要缓慢地转动手轮，先微微送气，然后停一会儿，再继续开大阀门，蒸汽就能平稳地送出，若阀门短时间内开启过大，后面的管路会剧烈振动，产生气锤现象。
总之，阀门的操作要根据阀的结构和操作原理，符合操作规范，要小心仔细。2.2.3 关键的规格及化工管路的连接方法
化工管路中的管子、管件、阀门等构件，都有各自所适用的尺寸和压力，称为公称直径和公称压力，使用时要按照管路要求进行选用。
化工管路，除了使用合适的管子以外，还需要采用合适的连接方法，选用具有对应公称压力和公称直径的管件来进行连接。主要连接方法有螺纹连接、焊接、法兰连接等几种。2.2.4 管路的布置与安装
一个合理可靠的管路布置和安装才能确保化工管路的正常运行，因此应该做到：①合理的流程设计；②优良的部件选材；③规范的安装；④正确的操作与维护。所以，管路的布置与安装对于化工生产流程来说是至关重要的。
管路的布置是在设备布置的基础上进行的。在管路布置时，首先应考虑安装、检修、操作的方便以及人身安全，同时尽可能减少基础建设的费用，还要根据生产的特点、设备的布置、物料的性质、建筑的结构、美观等方面进行综合的考虑。
管路布置与安装的一般遵循以下原则。（1）为了节省基础建设的费用，方便安装与检修，管路铺设应尽可能采用明线，且必须有一定的操作空间，个别管道（如上水总管、下水道和煤气管）可埋地铺设。（2）为了方便安装、检修与操作，并列管路上的管件和阀门一般需要互相错开。（3）管道的铺设应横平、竖直，各种管线应该尽量集中平行铺设，以便共用管架；铺设时要尽量走直线，少拐弯，少交叉，从而节省管材、减小阻力、整齐美观。（4）遇交叉管时，一般小管拐弯让大管，支管拐弯让主管，辅料管拐弯让主料管。（5）当管线穿过墙壁或楼板时，应当尽量集中在开设好的预留孔，并最好在管外添加保护套管，保护套管与管子的空隙应填充填料。（6）室内的管路安装应当尽量沿墙壁，管与管之间、管与墙壁之间一定要留出适当的操作空间来容纳活动接头、法兰，方便安装与检修。（7）竖管要设置管卡，横管要设置支架、吊架或钩钉。管路的跨距（管支架间的距离）要按规定铺设。（8）管路的倾斜度一般为0.3％～0.5％，对含有固体结晶或颗粒较大的物料管应大于或等于1/100。（9）管路离地面的高度要方便检修，但通过人行横道时，最低点距离地面不得小于2m，通过公路时不得小于4.5m，与铁路路轨净距离不得小于6m。（10）所有管路，尤其是输送腐蚀性介质的管路，在穿过通道时，不允许装设各种管件、阀门以及可拆卸的连接件，以防止滴漏而造成人身伤害。（11）平行管路的排列应当考虑管路之间的相互影响。垂直排列时，热介质管路在上，冷介质管路在下；高压管路在上，低压管路在下；无腐蚀介质管路在上，有腐蚀介质管路在下。水平排列时，低压管路在外，高压管路靠近墙柱；需经常检修的管路在外，不经常检修的管路靠墙柱；重量大的管路要靠管架或靠墙；衬橡胶管或聚氯乙烯塑料管应避开热的管路。（12）承载腐蚀性介质的管路法兰不得位于通道上方，以免泄漏发生危险。（13）输送易燃、易爆的物料时，由于在物料流动时常有静电产生而使管路成为带电体，为了防止管路的静电积聚，必须将管路接地。（14）由于季节温度的变化以及管路的工作温度与安装时的温度有差异，管材会产生热应力，过大的热应力将造成管路的变形弯曲，甚至破裂。当金属管线的介质温度在60℃以上并且长度超过50m时，就应当安装补偿器（伸缩器）以解决冷热变形的问题。补偿器的形式有很多，其中Ω形补偿器结构简单、容易制造，补偿能力大，是目前使用最广泛的一种。（15）蒸汽管路上，每隔一定距离应当安装冷凝水的排出阀门。（16）管路安装完毕后，必须进行强度和气密性试验；未经试验合格，在焊接及其他连接处不得涂漆和保温。（17）为了方便区分各种类型的管路，通常应在管路的保护层（底漆）或保温层表面涂以不同的颜色。（18）管路在第一次使用前或检修停车后需用压缩空气或惰性气体进行整体吹扫。2.2.5 管路的防腐、保温、涂色及标志（1）管路的防腐
化工管路中输送的各种介质，大多是具有一定腐蚀性的。即使输送水、蒸汽、空气和油类的管路，有时也会受周围环境影响，对管路产生腐蚀。防止化工管路的腐蚀，从根本上来说要靠合理选择管路的材质来保证，对于具有特定腐蚀性介质的管路，选材料要从实际出发对耐腐蚀材料的性能、制造加工、安装施工以及日常检修等各个方面来进行综合、经济、合理的来考虑。（2）管路的保温
管路保温的目的是使管内介质在输送过程中，不被冷却、不被加热或不受外界温度的影响而改变介质的状态。管路保温可以采用保温材料包裹管外壁的方法，也可以用蒸汽夹套加热和用水及其他冷却剂进行冷却的结构。（3）化工管路的代号
输送液体和气体的管道分为23大类，其规定符号见表2-1。表2-1 液体与气体管路的代号（4）管路的涂色
为了区别不同类型的管道，通常用不同颜色的颜料涂在管道的保护层表面。有的涂单色，也有的在底色上添加色圈，色圈宽度为50～100mm。管路的涂色一般由输送物料而定：主要物料管为红色，水管为绿色，空气为蓝色，放空、有毒及危险物品为黄色。化工厂常用的涂色见表2-2。表2-2 物料管线的颜色对照（5）管路的标志
在化工厂中往往将管路外壁（或保温层外面）涂以各种不同颜色的材料，涂料除用来保护管路外壁不受环境大气腐蚀外，同时也用来区别化工管路的类别，使人们知道管内输送的是什么介质，这样既有利于生产中的工艺检查，又可避免在管路检修中的错乱和混淆。2.3 实训原理
很多行业乃至日常生活，凡是涉及流体的都离不开管路系统。通过对管路系统的基本组件（如管件、仪表、阀门、泵等）的认知、辨识、安装、拆卸来了解基本构成，加深对其功能的认识，以利于对流体流动过程和流体输送机械理论知识的理解与掌握。2.4 实训设备
装置主体尺寸：3800mm×800mm×2200mm（长×宽×高），喷漆槽钢底座。3
离心清水泵：IS50-32-125型，流量12.5m/h，扬程28m，效率60％，功率1.12kW，必需汽蚀余量2.0m。
各类管件、仪表：截止阀、闸阀、安全阀、球阀、过滤器、波纹管、水槽、三通、转子流量计、压力表。
管路拆装工具及用途见表2-3。表2-3 管路拆装工具及用途2.5 实训流程
装置组装完成后为一水循环系统。水泵将水由水箱吸出，流经不锈钢过滤网、不锈钢软管、不锈钢闸阀吸入泵内并由出口送出，经截止阀、玻璃转子流量计沿不锈钢抛光管流回水箱。管路拆装工艺流程如图2-2所示。2.6 实训步骤2.6.1 管路拆卸操作具体步骤（1）将系统电源切断（确保不带电操作），打开排空阀，将管内的积液排空。（2）按照由上至下的顺序将管路器件拆下，其中需注意：
①拆卸时要注意安全，通过团队合作完成任务；
②拆卸时不能损坏仪表、阀门等器件；
③拆卸时按一定顺序并排放置拆下的器件，避免重叠；
④拆卸顺序一般是由上至下、先简单后复杂。（3）拆卸后对管件阀门进行分类编号，便于清点。（4）将使用工具放在正确的位置。2.6.2 管路安装操作具体步骤（1）安装前要读懂管路工艺流程图。（2）安装时要按照一定的顺序进行，避免漏装或错装，特别需注意：
①阀门、玻璃转子流量计；
②活接、法兰的密封；
③压力表的量程选择。（3）安装后对系统进行开车检查，发现泄漏处及时采取措施，操作时需注意：
①对照工艺流程图进行检查，确认安装无误；图2-2 管路拆装工艺流程
②先将水箱注入一定量的水（约2/3容积）后再开车检验；
③由水箱最近处开始检查有无漏水现象，系统运行是否正常；
④检查仪表是否正常工作、显示无误。（4）完成试验后停车，切断电源。（5）将水箱中剩余液体及管路积液排空。（6）将工具放回原处，清理卫生。2.6.3 注意事项（1）安全第一，无论拆卸、安装，事先一定要确认断电状态方可操作；（2）无论手持工具还是管件，一定要注意不要碰到他人，同时还必须注意不要掉落，砸伤自己或他人。2.6.4 管路拆装实训常见故障及处理方法
化工厂一般都具有跑、冒、滴、漏的特点。泄漏是化工厂的一大隐患，泄漏可引起火灾、爆炸、腐蚀（设备、仪表、建筑、人员等）、物料损失、环境污染、噪声等。化工管路在运行过程中，除了泄漏，往往还有可能发生堵塞等故障。所以，在生产过程中，要经常检查，及时排除事故隐患。表2-4列出了管路常见故障及处理方法。表2-4 管路常见故障及处理方法2.7 思考题（1）简述闸阀、单向阀（止逆阀）、安全阀等主要阀门的功能、用途、优缺点。（2）何为管路的补偿？长直管的管路的主要补偿方式是什么？（3）何为公称直径？何为公称压力？（4）法兰连接的注意事项有哪些？3流体输送实训3.1 实训任务（1）掌握流体输送各部件的作用、流体输送的结构和特点、流体输送的工作流程；（2）掌握流体输送中离心泵输送、旋涡泵输送、真空输送及压力等输送方式的特点及优缺点；（3）掌握流体输送的基本操作、调节方法，流体输送的主要影响因素；（4）掌握流体输送中常见异常现象及处理方法；（5）能正确使用设备、仪表，及时进行设备、仪器、仪表的维护与保养；（6）学会做好开车前的准备工作及停车后的处理工作；（7）能正常开车、停车，按要求操作调节到指定数值；（8）能及时掌握设备的运行情况，随时发现、正确判断、及时处理各种异常现象，特殊情况能进行紧急停车操作；（9）能掌握现代信息技术管理能力，能应用计算机对现场数据进行采集、监控；（10）能完成流体流动阻力特性测定、离心泵特性曲线测定、流量计校核等实训；（11）能完成离心泵串、并联实训；（12）能发现和处理离心泵汽蚀、气缚等故障；（13）能正确填写生产记录，及时分析各种数据；（14）掌握工业现场生产安全知识。3.2 基本原理3.2.1 流体流动阻力特性测定
流体在管内流动时，由于黏性剪应力和涡流的存在，不可避免地要消耗一定的机械能，这种机械能的消耗包括流体流经直管的沿程阻力和因流体运动方向改变所引起的局部阻力。（1）沿程阻力
流体在水平均匀管道中稳定流动时，阻力损失表现为压力降低。即：
雷诺数计算公式：
影响阻力损失的因素很多，尤其对湍流流体，目前尚不能完全用理论方法求解，必须通过实验研究其规律。为了减少实验工作量，使实验结果具有普遍意义，必须采用因次分析方法将各变量综合成准数关联式。根据因次分析，影响阻力损失的因素有以下：
①流体性质 密度ρ，黏度μ；
②管路的几何尺寸 管径d，管长l，管壁粗糙度ε；
③流动条件 流速u。
可表示为：Δp=f（d，l，μ，ρ，u，ε） （3-3）
组合成如下的无因次式：
令：
则：
式中 Δp——压降，Pa；
h——直管阻力损失，J/kg；f3
ρ——流体密度，kg/m；
λ——直管摩擦系数，无量纲量；
l——直管长度，m；
d——直管内径，m；
u——流体流速，由实验测定，m/s；
λ——称为直管摩擦系数。滞流（层流）时，λ=64/Re；湍流时λ是雷诺准数Re和相对粗糙度的函数，须由实验确定；3
Q——流体流量，m/h。（2）局部阻力
局部阻力通常有两种表示方法，即当量长度法和阻力系数法。
①当量长度法 流体流过某管件或阀门时，因局部阻力造成的损失，相当于流体流过与其具有相当管径长度的直管阻力损失，这个直管长度称为当量长度，用符号le表示。这样，就可以用直管阻力的公式来计算局部阻力损失，而且在管路计算时，可将管路中的直管长度与管件、阀门的当量长度合并在一起计算，如管路中直管长度为l，各种局部阻力的当量长度之和为∑le，则流体在管路中流动时的总阻力损失为。
②阻力系数法 流体通过某一管件或阀门时的阻力损失用流体在管路中的动能系数来表示，这种计算局部阻力的方法，称为阻力系数法。即：
式中 ξ——局部阻力系数，无量纲量；
u——在小截面管中流体的平均流速，m/s。
由于管件两侧距测压孔间的直管长度很短，引起的摩擦阻力与局部阻力相比，可以忽略不计。因此h之值可应用柏努利方程由压差计f读数求取。
表3-1为测试长度表。表3-1 测试长度表3.2.2 离心泵特性曲线测定实训
离心泵的特性曲线是选择和使用离心泵的重要依据之一，其特性曲线是在恒定转速下泵的扬程H、轴功率N及效率η与泵的流量V之间的关系曲线，它是流体在泵内流动规律的宏观表现形式。由于泵内部流动情况复杂，不能用数学方法计算这一特性曲线，只能依靠实验测定。（1）扬程H的测定与计算
在泵进、出口取截面列柏努利方程：
式中 p，p——泵进、出口的压力，Pa；123
ρ——流体密度，kg/m；3
u，u——泵进、出口的流量，m/s；122
g——重力加速度，m/s。
当泵进、出口管径一样，且压力表和真空表安装在同一高度，式（3-7）简化为：
式中 ——泵出口压力表读数（表压），Pa；——泵进口真空表读数（负表压值），Pa。
由式（3-8）可知：只要直接读出真空表和压力表上的数值，就可以计算出泵的扬程。（2）轴功率N的测量与计算N=0.7W （3-9）
式中 N——泵的轴功率，W；
W——电机功率，W由功率表读出。（3）效率η的计算
泵的效率η是泵的有效功率Ne与轴功率N的比值。有效功率Ne是单位时间内流体自泵得到的功，轴功率N是单位时间内泵从电机得到的功，两者差异反映了水力损失、容积损失和机械损失的大小。
泵的有效功率Ne可用下式计算：Ne=HVρg （3-10）
故：η=Ne/N=HVρg/N （3-11）（4）转速改变时的换算
泵的特性曲线是在指定转速下的数据，就是说在某一特性曲线上的一切实验点，其转速都是相同的。但是，实际上感应电动机在转矩改变时，其转速会有变化，这样随着流量的变化，多个实验点的转速将有所差异，因此在绘制特性曲线之前，须将实测数据换算为平均转速下的数据。流量V、扬程H、轴功率N、效率η的换算关系如下：
式中 n——指定转速，r/min；
n'——实际转速，r/min；3
V'——n’转速下的流量，m/s；
H——n转速下的扬程，m；
N'——n’转速下的轴功率，N；
H'——n’转速下的扬程，m。3.2.3 流量计校核实训
流体通过节流式流量计时在流量计上、下游两取压口之间产生压力差，它与流量有如下关系：
采用正U形管压差计测量压差时，流量V与压差计读数R之间关s系有：3
式中 V——被测流体（水）的体积流量，m/s；s
C——流量系数（或称孔流系数），无量纲量；2
A——流量计最小开孔截面积，m，A=（π/4）；00
p-p——流量计上、下游两取压口之间的压差，Pa；上下3
ρ——水的密度，kg/m；3
ρ——U形管压差计内指示液的密度，kg/m；A
R——U形管压差计读数，m。
式（3-17）也可以写成如下形式：
若采用倒置U形管测量压差：p-p=gRρ上下
流量系数C与流量的关系为：
用体积法测量流体的流量V，可由下式计算：sV=ΔhA （3-21）3
式中 V——水的体积流量，m/s；s
Δt——计量桶接受水所用的时间，s；
A——计量桶计量系数；
Δh——计量桶液面计终了时刻与初始时刻的高度差，mm，Δh=h-h；21
V——在Δt时间内计量桶接受的水量，L。
改变一个流量在压差计上有一对应的读数，将压差计读数R和流量V绘制成一条曲线即流量标定曲线。整理数据可进一步得到流量系s数C～雷诺数Re的关系曲线。
式中 d——管直径，m；
u——水在管中的流速，m/s。3.3 流体输送实训装置介绍3.3.1 装置介绍
实训装置包括流体输送对象、控制柜、上位机等，并配备数据监控采集软件、数据处理软件等。
流体输送对象包括离心泵、原料罐、真空机组、电动调节阀、空压机、涡轮流量计、玻璃转子流量计、压力传感器、霍尔开关、旋涡泵、离心泵、压力表、差压变送器、现场仪表等。3.3.2 流体输送对象主要设备配置单
流体输送对象主要设备配置单见表3-2。表3-2 流体输送对象主要设备配置单
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