作者：贺新 主编 奚小金、潘勇 副主编
出版社：化学工业出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
化工总控工应会技能基础：技师高级技师版试读：
前言
本教材依据化工总控工(技师/高级技师)国家标准，参照国内相关院校教材、工程手册、石化类相关企业的培训教材和中国知网相关文献编写而成。
本教材以化工总控工职业技能鉴定技师/高级技师的要求为主线，结合石化类企业中基本理论和岗位技能要求，兼顾现代企业对职工的职业道德及职业素养要求，首先介绍基础知识和基础理论，其次介绍典型设备，再次介绍与典型设备相关的开车操作、正常运行和停车操作，结合设备运行中的故障介绍故障处理方法，最后总结归纳设备的维护保养方法。本教材可用于化工技术类专业学生及企业职工深化技能鉴定考核应知部分内容的学习及应会技能的培训，也可用于化工类职业院校教师进行化工总控工技师/高级技师培训。
本教材由中国化工教育协会、化学工业职业技能鉴定指导中心组织编写，由常州工程职业技术学院贺新担任主编和负责全书统稿，并编写第二章第二、第三节、第八章；常州工程职业技术学院周敏茹编写第二章第一节；常州工程职业技术学院张编写第五章；常州工程职业技术学院徐进编写第七章；常州阳光医药化工有限公司奚小金担任副主编并编写第一章及第九章；南京化工职业技术学院潘勇担任副主编并编写第四章；南京化工职业技术学院李冬燕编写第六章；河南化工技师学院丁惠萍编写第三章。常州工程职业技术学院薛叙明担任本书的主审，提出了许多宝贵意见；常州市出入境检验检疫局邱岳进工程师对本书提供了大力支持，常州工程职业技术学院刘媛、潘文群和蒋晓帆也参与了本书的审稿。
本教材在编写过程中，得到了相关企业与院校工程技术人员、教师的大力支持和帮助。同时，本教材参考借鉴了国内相关教材和文献资料，参考文献列于书后。
由于编者水平有限，加之时间仓促，不妥之处在所难免，敬请读者批评指正。编者2014年10月第一章 职业道德与素养
化工总控工职业国家标准对从初级工到高级技师五个职业资格作出了明确的规定，要求五个职业资格在化工总控工职业技能鉴定时必须对职业道德知识进行鉴定，占应会理论成绩的5%。第一节 职业道德及基本规范一、职业道德
衡量一个人工作态度的职业规范，称为职业道德。在职业化的群体行为中，以条文为基础的规章制度是最低限度的行为准则，它对每个职业人的制约是最下限的，因而不足以适应必须不断提升的职业化需求。和职业技能相比，职业道德在职业素质中具有更深刻的内涵和更广泛的意义。一个不尊崇职业道德或不信守职业承诺的人，其职业技能再高，都不可能成为有素质的职业人。
职业道德的一般特点如下：
(1)专业性和有限性 鉴于职业的特点，职业道德主要调整两个方面的关系：一方面调节从业人员内部的关系，即运用职业首先规范约束职业内部人员的行为，促进职业内部人员的团结和合作;另一方面调节从业人员和服务对象之间的关系。
(2)稳定性和连续性 职业道德的特点，在于每种职业都有其道德的特殊内容。职业道德的内容着重反映本职业特殊的利益和要求，同时在特定的职业实践基础上形成。这种为某一特定职业所具有的道德传统、道德心理和道德准则，形成职业道德相对的连续性和稳定性。
(3)多样性和适用性 职业道德不是固定的一种，它是多种多样的，有多少种职业就有多少种职业道德，但是每种职业道德必须具有具体、灵活、多样、明确的特点，这样才便于人们记忆、接受和执行。二、职业道德基本规范
化工总控工对职业道德的基本规范要求为：爱岗敬业、诚实守信、办事公道、服务群众、奉献社会。(一)爱岗敬业
爱岗就是热爱自己的工作岗位，热爱本职工作；敬业就是对待自己职业的认真严肃态度，爱岗敬业对于加强个人职业道德有重要意义。1.爱岗敬业的要求
(1)树立正确的职业道德 一个人是否能取得成就，不在于他所从事的职业是什么，而在于他是否尽心尽力把工作做好，做到干一行，爱一行，专一行。
(2)端正热爱本职工作的职业态度 只有热爱自己的职业，才会对工作充满积极性，才会在工作中投入精力和心血，最终在工作中有所成就。
(3)不断提高自己的职业技能 社会发展和科学进步对每个岗位提出了严格的要求，每个职业人都应该结合自身的工作需要，不断地学习提高，做到与时俱进，时刻保持旺盛的工作力。2.进行爱岗敬业教育的途径和方法
(1)加强职业道德与敬业精神的理论学习 定期接受职业道德规范教育，提高自己的敬业意识、纪律意识、竞争意识等。忠于自己的事业，具有很强的职业自豪感和责任感，立足本职，勤奋工作，一个人只有竭诚地为社会服务，才能使自己的才能得到发展和完善。
(2)树立榜样 在工作中找到一个可以影响自己的榜样。观察榜样一言一行是如何做到爱岗敬业的。
(3)提高自身的爱岗敬业意识 通过各种各样的工作、活动提高自身的爱岗奉献的意识，敬业意识不会自然形成，也不会一蹴而就，只有通过培养和教育才会有良好的敬业意识。(二)诚实守信
诚实是中华民族的传统美德，它不仅是为人处世的基本准则，也是社会道德和职业道德的一个基本规范。诚信教育应该注意的几个方面如下：
(1)诚信是立身做人的内在需要 首先，诚信要求职业劳动者必须正确审视自我。既看到自身的优势与长处，也正视自己的缺点与不足。其次，诚信要求在待人接物上以“仁、信、善”示人，遵守原则和信义，做到“己所不欲，勿施于人”。具备了诚信，就能做到心怀坦荡，具有仁爱之心，人与人之间就能够彼此信任，友好沟通。诚信是人类社会和谐有序的信任和安全构制。
(2)诚信是求知的基本要求 首先，诚信有利于端正求知的态度。求知其本质是了解掌握客观世界的发展规律，也就是一个“求真”的过程。一句话，诚信有利于端正求知的态度。其次，诚信有利于培养良好的求知风气，诚信就是实事求是，就是脚踏实地，有真言、真心、真行，反对欺诈和虚伪;诚信的修养就是克服浮伪习气，培养诚实、务实的品德。诚实守信的品德，是立身之本，做人之道。因此，诚信有利于培养良好的求知风气。
(3)诚信是道德修养的基础和根本 只有具备诚信才能培养起良好的道德情感，使其避恶向善，就能使一个人自觉地将道德之知付诸于道德之行，从而做到言行一致，知行统一，全面提高自身的道德修养水平。有诚信方有德，无诚信则无德。同时，诚信作为一个基本的道德规范，是对人们的共同要求，与人相交往，自己首先要保持诚信。因此，诚信是道德修养的基础和根本。一个具备高尚道德情操的人，必然是一个讲求诚信的人。所以培养高尚道德操守，必须从培养诚实守信、关爱他人开始。(三)办事公道
办事公道是在爱岗敬业、诚实守信的基础上提出的更高一个层次职业道德的基本要求，办事公道需要有一定的修养做基础。要做到办事公道，就要做到以下几点：
(1)热爱真理，追求正义 要以科学真理为标准，保持正确的是非观；要符合公认的道理合乎正义。
(2)坚持原则，不徇私情 仅仅明白是非善恶的标准是不够的，还必须在处理事情时符合标准，坚持原则。
(3)不谋私利，反腐倡廉 只有不贪图私利，才能光明正大、廉洁无私，才能主持正义、公道。
(4)照章办事，平等待人 职业人应该在自己的工作岗位上，自觉遵守工作原则。(四)服务群众
服务群众、满足群众要求、尊重群众利益是职业道德要求的目标指向的最终归宿。每个人无论从事哪种职业，也无论职位高低，只要认真从事本职工作，热心为他人、为社会服务，才能达到职业道德的要求标准，服务群众是各个职业人必须遵守的道德规范。
每个职业人从事劳动的目的，要做到服务群众，将服务群众的观念树立起来。
(1)真心对待群众 将真心对待群众的观念落实到行动上，实实在在地为群众服务，急群众之所急，帮群众之所需。
(2)尊重群众 只有尊重群众，才能深刻了解群众所思、所想、所需，才能真正做到服务群众。
(3)方便群众 任何职业要便民而不扰民，真正为群众谋利益，绝不以损害群众利益为目的或手段。(五)奉献社会
奉献社会是职业道德的本质特征，从业人员必须把奉献社会作为重要的职业道德规范，作为自己根本的职业目的。
奉献社会的特征体现在三个方面：
(1)自觉自愿地为他人、为社会贡献力量，完全为了增进公共福利而积极劳动；
(2)有热心为社会服务的责任感，充分发挥主动性、创造性，竭尽全力奉献社会；
(3)完全出于自觉精神和奉献意识地工作。
只有在职业劳动中自觉主动地奉献社会的劳动者，才能真正体会到奉献社会的乐趣，才能最大限度地实现自己的人生价值。第二节 职业素养
专业理论、专业技能和职业素养是评判职业能力的三大要素，很多企业界人士认为，职业素养至少包含两个重要因素：敬业精神及合作的态度。敬业精神就是在工作中要将自己作为单位的一部分，不管做什么工作一定要做到最好，发挥出实力，对于一些细小的错误一定要及时地更正，敬业不仅仅是吃苦耐劳，更重要的是“用心”去做好单位分配给的每一份工作。职业态度是职业素养的核心，好的职业态度是决定成败的关键因素。一、职业素养的三大核心1.职业信念
良好的职业素养包涵良好的职业道德，正面积极的职业心态和正确的职业价值观意识，是一个成功职业人必须具备的核心素养。良好的职业信念应该是由爱岗、敬业、忠诚、奉献、正面、乐观、用心、开放、合作等这些关键词组成。2.职业知识技能
职业知识技能是做好一个职业应该具备的专业知识和职业技能。专业知识和职业技能是岗位能力的两个抓手，没有过硬的专业知识，没有精湛的职业技能，就无法把一件事情做好，就更不可能成为“状元”了。
各个职业有各职业的知识技能，每个行业还有每个行业的知识技能。特别是化工行业，属于高危行业，原料和制造过程需使用易燃易爆、有毒有害的化学品，尤其需要提升职业知识技能。3.职业行为习惯
职业行为习惯是在职场上通过长时间地学习、改变、形成而最后变成习惯的一种职场综合素质。二、职业素养的内容
(1)职业道德 有关职业道德内容在第一节已作了相关介绍，此处不再赘述。
(2)职业思想(意识) 职业意识是人们对职业劳动的认识、评价、情感和态度等心理成分的综合反映，是支配和调控全部职业行为和职业活动的调节器，它包括创新意识、竞争意识、协作意识和奉献意识等方面。
职业意识是每一个人从事所工作的岗位的最基本，也是必须牢记和自我约束的。
(3)职业行为 职业行为是指人们对职业劳动的认识、评价、情感和态度等心理过程的行为反映，是职业目的达成的基础。它是由人与职业环境、职业要求的相互关系决定的。职业行为包括职业创新行为、职业竞争行为、职业协作行为和职业奉献行为等。
(4)职业技能 职业技能是支撑职业人生的表象内容。职业道德、职业意识和职业行为属世界观、价值观、人生观范畴的产物。职业技能则是通过学习、培训等手段可以比较容易获得。例如，计算机、化工、建筑等行业技能属职业技能范畴，通过三年左右的时间能掌握入门技术，在实践运用中日渐成熟而成专家。
但是，如果一个人基本的职业素养不够，比如说忠诚度不够，那么技能越高的人，其隐含的危险越大。三、职业态度的培养
职业态度是一个人对自己所从事的或者即将从事的职业所持的主观评价与心理倾向。主要包括职业情感和职业行为两个方面。职业教育中职业态度的培养应以社会和企业普遍认可的态度与行为规范为参考，职业态度的培养构成要素主要包括吃苦耐劳、团结协作、积极进取和创新开拓四方面。
(1)吃苦耐劳 是指工作或生活中表现出不怕苦不怕累的精神，是一个人成就事业的基本条件。要求就业者对基层工作的辛苦与劳累普遍能正确面对，不会因为工作的辛苦劳累而放弃工作机会，对辛苦和劳累有正确认识和深刻体验。
(2)团结协作 是指在工作中从业人员应互相支持、互相协作、互相配合，顾全大局，明确工作任务和共同目标，在工作中尊重他人，虚心诚恳，积极主动协同他人共同完成工作任务。一个人即使个人能力再高，如果不得到组织和同事的认可，其业绩总是受到限制的。
(3)积极进取 是指在工作中不断追求上进，不断给自己提出新目标，面对困难仍持乐观积极的态度，并为实现目标而不懈努力。当前一些职业人普遍工作态度消极，积极主动性差，等、靠、要的心态严重，严重影响个人的职业形象和职业发展。
(4)创新开拓 是指人们为了发展的需要，运用已知的信息，不断突破常规，发现或产生某种新颖、独特的有社会价值或个人价值的新事物、新思想的活动。创新是企业可持续发展的核心动力。员工具有创新开拓精神是企业的宝贵财富。四、职业素养提高的途径
职业素养的培养更多应体现在以下几个方面:
(1)调整心态与职业意识 心态调整是职业素养培养中首先要解决的问题。它是一个人在职场环境中态度、为人处世等一系列行为的表现。一个有好的心态的职业人一定会以一种积极的心态去融入企业的。毕竟无论企业的环境怎样，待遇怎样，也不管你是否喜欢这家企业，除非你选择离开它，否则就应该接受它。
如果一个职业连自己都不能理解和接受，那么可想而知对这份职业既不会有工作积极性也不会有好的职业发展，更谈不上有职业的竞争力了。所以从某种意义上说，接受自己的职业、接受自己选择的企业这种好的心态其实就是接受自己。
(2)培养职业道德与团队协作 职业道德是整个社会道德的主要内容。主要包括爱岗敬业、诚实守信、奉献社会等方面。职业道德一方面涉及每个从业者如何对待职业，如何对待工作，同时也是一个从业人员的生活态度、价值观念的表现，有助于维护和提高个人及整个行业的信誉与竞争力。而团队协作包括能与他人协商与团队成员密切合作，配合默契，共同决策。随着社会的日益进步，竞争也日趋激烈，个人在工作中学习中所遇到的环境、情况越来越复杂，很多工作单靠个人已难以完全处理，这就需要团队成员之间精诚合作来创造奇迹。职业人要充分了解企业文化和企业精神，体会到职业素质的重要性，对培养自己与之相适应的职业素质、敬业精神、团队协作意识大有裨益。
(3)提升沟通表达能力等人文素养 沟通是人们之间最常见的活动之一，是指人们之间进行信息及思想的传播。沟通常常牵涉了几个方面：信息发送者，信息接收者，信息内容，表示信息的方式，传达的渠道。
沟通表达等能力对职业的重要性可想而知，通过口头、文字、图片和图形等语言表达形式，用动作、表情、眼神等肢体表达形式，采用适当的标记、正确的阐述信息对于职业人日常沟通极为重要。
(4)营造良好的职业素养环境氛围 良好的职业素养环境首先是安全素养。安全素养既包括安全知识、安全意识，也包括安全能力、安全行为，以及尊重生命的思维方式。从业者只有在安全方面能做到自律，养成了符合职业具体要求的安全习惯，才能说这位从业者具有了较高的安全素养。安全习惯养成即安全素养的形成，离不开自律和他律的相互作用。他律即依靠外部因素去积极影响、引导结果的出现。安全习惯养成需要通过经济因素、责任因素等多种外部因素，使从业者按照已经归纳提炼或约定俗成的行业安全生产要求，规范个人安全生产的行为。
从职业安全素养形成过程看，从业者的职业安全素养不是与生俱来的，必须通过后天训练和职业实践逐步获得，有一个行业教化和个人内化相结合的过程。从职业安全行为的实现和维系看，从业者选择符合职业安全规范的行为，是在社会舆论、行业规则的倡导、鼓励下，甚至以经济、行政等手段的制约、控制、监督下实现的。从安全生产的现实看，他律大致可分为三类：第一类是非强制性的，主要依靠社会舆论、传统习俗等非强制性形式约束从业者尊重生命；第二类是强制性的，主要依靠法律、法规和行业、企业的规章制度震慑、约束从业者行为，通过强制性形式实施安全生产的行业条例。参考文献
[1] 杨湘洪.提升职业素养 增强就业竞争力[J].职教论坛，2010，17：65-67.
[2] 沈飞跃.提高职业素养 提升职业竞争力[J].职教论坛，2012，5：62-64.
[3] 许亚琼.职业素养内容开发初探[J].职教论坛，2010，18：75-78.
[4] 唐凯麟，蒋乃平.职业道德与职业指导.北京：高等教育出版社,2008.第二章 化工单元操作与运行管理第一节 流体输送操作与运行管理
在化工生产过程中，通常需要按生产工艺的要求，将流体从低处送往高处、从近处送往远处、从一个设备输送到另外一个设备、从一个车间输送到另外一个车间，进行传热、传质等各个化工单元生产操作，流体输送是最常见、最基本的化工单元操作，它是联系各个单元操作的“桥梁”，是化工生产中不可或缺的基本单元操作。本节介绍与流体输送相关的基本理论、主要设备、开车操作、正常运行和正常停车、流体输送常见的故障及处理等方面的内容。一、流体输送基本理论
化工生产过程中所处理的物料绝大多数是流体，比如原料、中间产品以及成品等。流体的共同特点是：易流动、易变形、具有黏性。(一)流体的主要物理量1.流体的压强
流体垂直作用于单位面积上的力，用符号p表示，化工生产中习惯上常称为压力。其表达式为：(2-1)2
式中 p——流体的压强，N/m；
F——垂直作用于流体截面上的力，N；2
A——作用面积，m。2
压强的单位为N/m，在SI制中用Pa表示。
在化工生产中，由于操作压力的高低差异很大，压力单位还用兆帕(MPa)、千帕(kPa)、和毫帕(mPa)表示。
此外，生产现场、技术文件中还常用到：标准大气压(atm)、工2程大气压(at或kgf/cm)、米水柱(mHO)、毫米汞柱(mmHg)、巴(bar)2等单位。其换算关系为：1atm=101.3kPa=1.033at=760mmHg=10.33mHO=1.013bar2
以下表压、绝压与真空度的关系。
流体的压力可以用仪表来测取，但不管什么样的压力表，表上反映出的压力都是设备内的实际压力与大气压力之差。
绝压：以绝对真空即绝对零压为基准，测量出设备内的实际压力称为绝对压力，简称绝压。
表压：以大气压为基准，用压力表测量并读取的压力称为表压或真空度。当设备内的实际压力高于外界大气压时，其差值称之为表压，可表示为：表压=绝压-大气压(2-2)
当设备内的实际压力小于大气压时，表上测出的压力叫真空度，可表示为：真空度=大气压-绝压(2-3)2.流体的密度和相对密度
(1)密度 工程上把单位体积流体所具有的质量，称为流体的密度，用符号ρ表示。其表达式为：ρ=m/V(2-4)3
式中 ρ——流体的密度，kg/m；
m——流体的质量，kg；3
V——流体的体积，m。0
(2)相对密度 是指流体的密度与4℃水的密度之比。用符号d来表示。即：(2-5)0
式中 d——流体的相对密度；3
ρ——流体的密度，kg/m；3
ρ——4℃水的密度，1000kg/m。4℃，水
这样，通过测定流体的相对密度，乘以1000就可以得到流体的密度。
(3)气体的密度 气体具有可压缩性和热膨胀性，其密度随温度和压力的变化很大。计算时，在压力不高的情况下，按理想气体来处理：(2-6)3
式中 V——气体的体积，m；
p——气体的压力，kPa；
T——气体的温度，K；
M——气体的摩尔质量，kg/kmol；
R——通用气体常数，8.314kJ/(kmol·K)。3.流体的黏度
流体的黏性是影响流体流动的重要物理性质之一。衡量流体黏性大小的物理量称为黏度，用符号μ表示。有的流体容易流动，有的难以流动，这就是由于流体的黏度不同。空气、水等黏度比较小，而甘油、蜂蜜等的黏度则比较大。
相关研究证明，不同流速的流体层之间也存在着阻碍相对运动的摩擦力，称为内摩擦力，流体的黏度就是这种内摩擦力的表示与量度。在同一流速下，黏度大的流体，流动时能量消耗大，即阻力损失大。
流体的黏度有如下特点：
(1)气体的黏度比液体小得多；
(2)气体的黏度随温度的升高而增大；
(3)液体的黏度随温度的升高而减小。
一般情况下，压力对黏度的影响不大；在某一温度下流体的黏度由实验测定，也可以通过相关手册查取，在SI制中，黏度的单位为Pa·s。4.流体的流量和流速
流体在单位时间内流经管道任一截面的量称为流量，流量常分为体积流量和质量流量。
(1)流体的流量 单位时间流过某一截面的流体体积，简称为体积流量，简称流量。V=V/τs(2-7)3
式中 V——体积流量，m/s；s3
V——流体的体积，m；
τ——时间，s。
有时候流体的流量以质量流量w(单位时间流过某一截面的流体s质量)表示。
(2)流体的流速 单位时间内流体在流动方向流过的距离称为流体的流速，用符号u表示，单位为m/s。
流体在管内流动过程中，管道中心的流速最大，越靠近管壁流速越小，贴近管壁处流速为零。通常所说的流速是指某一截面上的平均流速，用体积流量除以流通截面得到，即：(2-8)
式中 u——流速，m/s；3
V——体积流量，m/s；s
w——质量流量，kg/s；s3
ρ——流体的密度，kg/m；2
S——管道截面积，m。
有时候流体的流速也用质量流速G(单位时间内流过管道截面积s2的流体质量)表示，单位为kg/(m·s)。(二)流体静力学基本方程式
静止流体是指在重力和压力作用下达到静力平衡，使流体处于相对静止状态。重力是不变的，但静止流体内部各点的压力是不同的。对静止流体内部压力变化规律的描述称为静力学基本方程式，简称静力学方程。
静止流体内部各点的位能与静压能之和为常数：常数(2-9)
式中 z——流体质点1-1截面与基准水平面之间的距离，m；1
z——流体质点2-2截面与基准水平面之间的距离，m；2
p——流体质点在1-1截面的压力，Pa；1
p——流体质点在2-2截面的压力，Pa；23
ρ——流体的密度，kg/m。
使用静力学方程式的注意点：
(1)适用范围：①重力场中；②静止流体；③连通着的同一种流体内部。
(2)压力的传递性：在静止流体内部，任意一点的压力变化以后，必然引起各点的压力发生同样大小的变化。
(3)等压面：连通着的同一种液体中任意水平面上各点的静压力相同，称为等压面。等压面可用“静止、连续、均一、水平”8个字来体现，等压面的正确选取是流体静力学基本方程应用的关键所在。
(4)静力学基本方程式除了适用于液体，也适用于气体。(三)连续性方程式
流体以稳定流动的方式流过通道的物料衡算式称为连续性方程式。
如图2-1所示，由于稳定流动系统中，液体在各个截面的体积流2量相等，若流通截面为圆形管路，d，则：
或(2-10)图2-1 连续性方程式示意图
式中 u,u——1-1截面和2-2截面处的流速，m/s；12
d,d——1-1截面和2-2截面处的管内径，m。12
使用连续性方程的注意点：
(1)连续性方程式在应用时，所取的系统应是稳定流动系统。所取的截面一定是连续的，但系统内部是否连续、发生什么过程(化学反应、传热、传质等)都可以不管。
(2)有分支的管路中，应用连续性方程时，仍然依据物料衡算进行。即∑w=∑wsi进si出(2-11)(四)伯努利方程式
在稳定流动时，实际流体的机械能衡算式，称为伯努利方程式。如图2-2所示：
根据能量守恒定律得：(2-12)图2-2 伯努利方程式系统示意图
式中 z——单位重量流体所具有的位能，称为位压头，m；
单位质量流体所具有的静压能，J/kg；2
u/2——单位质量流体所具有的动能，J/kg；
W——输送机械外加给单位质量流体的能量，J/kg；e
E——单位质量流体损失的能量，J/kg。f
使用伯努利方程式的注意点：
(1)适用范围：①稳定连续流动系统；②不可压缩流体；③重力场。
(2)流体在稳定连续流动过程中，对于任意两个截面，动能、位能、静压能等每项机械能彼此之间不一定相等，它们之间可相互转换，但总的机械能之和是相等的。
(3)静力学基本方程式是伯努利方程式的特殊表达形式。当流体静止时，流速等于零，此时也肯定无外加机械能，也无能量损失。因此，伯努利方程式就为静力学基本方程式。
(4)对于气体，一般不可以使用伯努利方程式，只有当两截面间的压力差≤20%时，可近似使用伯努利方程式，不过其中的密度要用两截面的平均密度。二、流体输送设备
流体输送设备除了各种类型的泵、压缩机、通风机、真空泵等关键设备之外，还包括贮罐、管子、管件、阀门、流量计、液位计等辅助设备。(一)贮罐
贮罐是用于贮存各种液体或气体的一种典型的化工容器，它的主要作用有：
(1)贮存作用 如原料罐、中间产品罐和成品罐。
(2)缓冲作用 当主装置的下游装置出现事故或停车时，利用罐内贮存的原料和贮罐的贮存能力，能使主装置不停车均衡地生产；而当主装置出现事故或停车时，也可以通过贮罐的贮存能力，保证下游装置维持连续生产。
(3)计量作用 如计量化学反应所需液体物料的计量罐或高位槽，液体成品销售时的计量罐。在商业销售中，当液体商品采用槽车运输时称重不方便，采用计量贮罐方便易行。
贮罐在石油、化工、能源、轻工、环保、制药及食品等行业应用非常广泛。1.贮罐的分类
贮罐的形式多种多样，常用的分类方法有以下几种：
(1)按材料分类 分为金属贮罐、非金属贮罐。
(2)按几何形状分类 分为立式圆筒贮罐、卧式圆筒贮罐、球形贮罐。
(3)按结构分类 分为固定顶贮罐、浮顶贮罐。
(4)按所处位置分类 分为地上贮罐、地下贮罐、半地下贮罐、矿穴贮罐、海上贮罐、海底贮罐等。
(5)按相对壁厚分类 分为薄壁容器、厚壁容器。33
(6)按大小分类 100m以上为大型贮罐；100m以下的为小型贮罐。
(7)按温度分类 分为低温贮罐(<-20℃)、常温贮罐(-20～90℃)和高温贮罐(90～250℃)。
(8)按承压方式分类 贮罐可分为内压容器和外压容器。
内压容器按设计压力大小分为四个压力等级，具体划分如下：
低压(代号L)容器 0.1MPa≤p<1.6MPa；
中压(代号M)容器 1.6MPa≤p<10.0MPa；
高压(代号H)容器 10MPa≤p<100MPa；
超高压(代号U)容器 p≥100MPa。
外压容器中，当容器的内压小于一个绝对大气压(约0.1MPa)时又称为真空容器。
(9)按安全技术管理分类 压力容器分类方法综合考虑了设计压力、几何容积、材料强度、应用场合和介质危害程度等影响因素，分类方法比较科学合理。根据《压力容器安全技术监察规程》采用既考虑容器压力与容积乘积大小，又考虑介质危害程度以及容器品种的综合分类方法，有利于安全技术监督和管理。2.贮罐的结构
贮罐一般由筒体、封头、支座、法兰及各种开孔接管所组成。如图2-3所示。图2-3 贮罐的总体结构1—法兰；2—支座；3—封头拼接焊缝；4—封头；5—环焊缝；6—补强圈；7—人孔；8—纵焊缝；9—筒体；10—压力表；11—安全阀；12—液面计
贮罐的开孔接管往往是要在封头或壳体上开孔，来满足正常的工艺上的操作要求、测试和维修的要求。例如，为了正常操作，需要开设物料进出口管；为了保证压力平衡，需要开设放空管；为了控制操作过程，需要在容器上装设各种仪表(压力表、温度计、液位计、控制点等)；为了观察设备内部操作情况，需要安装视镜；为了进行检修，需要在容器上开设人孔、手孔及检查用孔等。此外还需预留清扫孔或排污孔等。
但在压力容器壳体或封头上开孔以后，会削弱容器强度，而且在开孔附近会产生应力集中，容器的破坏就是从开孔边缘开始的。因此，为了保证容器的安全，必须采取开孔补强，以降低开孔边缘处的应力。3.贮罐的安全附件
贮罐的操作压力和操作温度偏离正常范围，并且得不到及时的处理，将可能导致安全事故的发生。为了保证贮罐的安全运行，必须在贮罐上装设一些附属的安全装置，如阻火器、膨胀节、安全阀、防爆膜等，亦称安全附件。
(1)阻火器 如图2-4所示，阻火器是用来阻止易燃气体、液体的火焰蔓延和防止回火而引起爆炸的安全装置。图2-4 阻火器
阻火器的阻燃功能从两方面体现：一方面，通过阻火元件的许多细小通道，将燃烧物质的温度降到其着火点以下，以阻止火焰的蔓延；另一方面，当燃烧的可燃气通过阻火元件的狭窄通道时,自由基与通道壁的碰撞概率增大，参加反应的自由基数量减少，燃烧反应不能通过阻火器继续进行。
阻火器通常安装在输送或排放易燃易爆气体的贮罐和管线上。
(2)膨胀节 膨胀节习惯上也叫伸缩节或波纹管补偿器，如图2-5所示。它是利用膨胀节的弹性元件的自由伸缩变形来吸收容器或管线由热胀冷缩等原因而产生的尺寸变化的一种补偿装置。图2-5 膨胀节
主要用于管道、设备及系统的加热位移、机械位移引起的附加应力；吸收设备振动、降低噪声等，以确保设备、管道的安全运行。
(3)安全阀 如图2-6所示，安全阀是特种设备(锅炉、压力容器、压力管道等)上的一种限压、泄压起到安全保护作用的重要安全附件。图2-6 弹簧式安全阀
其中，弹簧式安全阀最为常用，由阀座、阀头、顶杆、弹簧、调节螺栓等零件组成。当系统压力超过规定值时，作用在阀头上的力超过弹簧力时，则阀头上移使安全阀自动打开，将系统中的一部分气体或液体排入大气或管道外，使系统压力不超过允许值，从而对人身安全和设备运行起重要保护作用。当器内压力降低到安全值时，弹簧力又使安全阀自动关闭。为了避免安全阀不必要的泄放，通常选定的安全阀开启压力应略高于化工容器的工作压力，取其小于等于1.1～1.05倍的工作压力。还可以拧动安全阀上的调节螺栓，改变弹簧力的大小，从而控制安全阀的开启压力。
安全阀属于自动阀类，它的启闭件受外力作用下处于常闭状态，主要用于锅炉、压力容器和管道上，控制压力不超过规定值。为了确保操作安全，重要的化工容器上装设安全阀。
(4)防爆膜 防爆膜是装在压力容器上部以防止容器爆炸的金属薄膜，是一种安全装置。又称防爆片或爆破片。(二)流体输送管路
流体输送管路是由管子、管件、阀门通过一定的连接方式组合而成，是联系流体输送设备以及各种化工单元操作设备的“桥梁”。1.管子
管子按材质可分为：金属管、非金属管和衬里管。
(1)金属管 分为铸铁管、钢管及有色金属管。
①铸铁管 常用于埋在地下的给水总管、煤气管和污水管，还可以输送碱液和浓硫酸等腐蚀性介质。其优点是价格低廉且有一定的耐腐蚀性，缺点是强度低，不宜在有压力的条件下输送有毒、有害、易爆炸或高温蒸汽类的流体。
②钢管 根据其材质不同又分为普通钢管、合金钢管、耐酸钢管(不锈钢管)等，按制造方法不同可分为有缝钢管和无缝钢管。
有缝钢管又称水煤气管，大多用低碳钢制成，通常用来输送压力较低的水、暖气、压缩空气等。
无缝钢管是化工生产中使用最多的一种管型，它的特点是质地均匀、强度高，广泛应用于压强较高、温度较高的物料输送。
③有色金属管 有色金属管的种类很多，化工生产中常用的有铜管、铝管、铅管等。铜管(紫铜管)的导热性能特别好，适用于做某些特殊性能的换热器；由于它特容易弯曲成形，故亦用来作为机械设备的润滑系统或油压系统以及某些仪表管路等。
(2)非金属管 包括塑料管、橡胶管、玻璃管、陶瓷管、石墨管、尼龙管、玻璃钢管等。又以塑料管最为常用。塑料的品种很多，目前最常用的有聚氯乙烯管、聚乙烯管、聚丙烯管、聚四氟乙烯管等。塑料管具有重量轻、耐腐蚀、价格低、不结垢、使用寿命长、容易加工等优点，缺点是强度较低，耐热性差，但随着性能的不断改进，在很多方面已可以取代金属管。除塑料管外，工程上还经常用来作临时管道的玻璃管和橡胶管，用作下水道或排放腐蚀性流体的陶瓷管等。
(3)衬里管 管子内衬有搪瓷、塑料、橡胶、不锈钢、铝、铅等材料的管子，它同时具有内、外管材质的特性。2.管件
将管子连接成管路的各种零件，统称为管件。按照在管路中的用途不同，管件可分成五类。
(1)弯头 用以改变管路方向的管件，如图2-7所示中的1、2、3、4。图2-7 常用管件
(2)“三通”或“四通” 增加管路支管的管件，如图2-7所示中的5、6、9被称为“三通”、7、8则称为“四通”。
(3)接头 连接两段管子的管件，如图2-7所示中的10称为外接头，俗称“管箍”或“内丝”。11称为“内接头”，俗称“外丝”。12称为活接头，俗称“油任”。
(4)变径管 改变管径大小的管件，如图2-7所示中的13称为大小头、14称为内外螺纹管接头，俗称“内外丝”或“补芯”。
(5)管堵 用于管路封闭的管件，如图2-7所示中的15称为“丝堵”、16称为“盲板”。3.管路的连接方式
管路的连接包括管子与管子、管件、阀门以及设备进出口处的连接。目前，工程上常用的是以下四种连接方式，如图2-8所示。图2-8 管路的连接方式
(1)法兰连接 法兰连接是工程上最常用的一种连接方式，如图2-8(a)所示。将垫片放进一对固定在两个管口上的法兰片中间，然后用螺栓旋紧，使其紧密连接起来的一种可拆卸的连接方式。常用的法兰有螺纹法兰、焊接法兰等。比较常用的垫片材料有石棉板、橡胶或软金属片等。
法兰连接优点是密封可靠，维修方便，适用的温度、压力、管径范围大。缺点是价格较高。
(2)螺纹连接 螺纹连接是借助于一个带有螺纹的“活管接”将两根管路连接起来的一种连接方式，如图2-8(b)所示。主要用于管径较小(<65mm)、压力也不大(<10MPa)的有缝钢管(水煤气管)。螺纹连接是先在管的连接端绞出外螺纹丝口，然后用管件“活管接”将其连接。为了保证连接处的密封，通常在螺纹连接处缠以涂有涂料的麻丝、聚四氟乙烯薄膜(俗称生料带)等。
螺纹连接的优点是安装简单，拆卸方便，密封性能比较好，但可靠性没有法兰连接好。
(3)承插连接 承插连接是将管子、管件小端的插口插入欲接件大端的插套内，然后在连接处的环隙内填入麻绳、水泥或沥青等材料密封的连接方式，如图2-8(c)所示。适用于铸铁管、陶瓷管和水泥管，主要用于埋在地下的给、排水管路中。
承插连接方式的优点是安装比较方便，允许两个管段的中心线有少许偏差。缺点是难以拆卸，耐压不高，
(4)焊接 焊接是用热熔处理工艺，把两个连接件熔融焊接在一起的连接方法，如图2-8(d)所示。大直径管路(煤气管)和各种压力管路(蒸汽、压缩空气、真空)以及输送物料的管路都应当尽量采用焊接。
焊接的优点是强度较高，而且比较方便经济。缺点是它不能用在需拆卸的场合，要不然会给检修带来困难。也不能用于有腐蚀性的物料管路中，焊缝生锈减少管路的使用周期。绝不能把整个管路都采用焊接的方式连接，在与管件、阀门等连接时，用法兰连接。
此外，热熔连接现在运用也很广泛，但它也只能用在不需拆卸的场合。在实验室和化工厂中，在压力不是很高的情况下，有的地方还可以用软连接，连接处用包箍密封。4.阀门
阀门是流体输送系统中的控制部件，通过阀门可以实现打开、关闭、调节流量和压强、导流、防止逆流、溢流泄压等操作以确保安全。阀门的类型很多，按结构、原理以及作用的不同，在化工生产中经常用到的有球阀、截止阀、闸阀、旋塞阀、止回阀、蝶阀、安全阀、减压阀、疏水阀等。
(1)截止阀 也称截门，如图2-9(a)所示。通过手轮使阀杆上下移动，带动阀瓣在阀体内的升降以改变阀瓣与阀座间的距离，从而达到开启、关闭以及调节流量的目的。截止阀的特点是可以用来调节流量，且严密可靠，开闭过程中密封面之间摩擦力小,比较耐用,制造容易,维修方便,不仅适用于中低压,而且适用于高压。但阀门的流动阻力较大。对于黏度较大的、有悬浮物的流体介质不适用，常用于蒸汽、压缩空气、真空管路以及一般流体的管路中。图2-9 常见的阀门形式
截止阀只允许介质单向流动,安装时有方向性，应保证流体从阀盘的下部向上流动，即下进上出。否则，在流体压强较大的情况下难以打开。
(2)闸阀 也称闸板阀，如图2-9(b)所示。通过手轮升降阀杆，带动阀体内的闸板升降来开关管路。
闸阀的特点是应用广泛，密封性能好，启闭省劲，全开时密封面不易冲蚀，流动阻力小，它在管路中主要起切断作用，一般不用来调节流量的大小。可以在介质双向流动的情况下使用,没有方向性。由于其形体较大，适合做大阀门，但制造维修都比较困难，常用于上水管道和热水供暖管道。
(3)旋塞阀 又称考克、转心门，如图2-9(c)所示。旋塞是用来调节流体流量的阀门中最简单的一种，阀芯是一个锥形旋塞，旋塞的中间有一个通孔，并可以在阀体内自由旋转，当旋塞的孔正朝着阀体的进口时，流体就从旋塞中通过；当它旋转90°时，其孔完全被阀门挡住，流体则不能通过而完全切断。它的作用是切断、分配和改变介质流向。
旋塞阀的特点是结构简单，启闭迅速，全开时对流体阻力小，其缺点是开关比较费劲，密封面容易磨损,高温时容易卡住,不适宜于调节流量。可用于含有悬浮物的流体，不适用于口径较大、高温高压的场合。
(4)球阀 如图2-9(d)所示，球阀的阀芯是一个中间开孔的球体，球体环绕自己的轴心作90°旋转以达到开关的目的。
球阀的特点是结构简单、开关迅速、操作方便、流动阻力小，但制造精度要求高。
球阀一般用于需要快速启闭或要求阻力小的场合，可用于水、汽油等介质，也适用于浆液和黏性流体。只适用开关介质，不宜于调节流量，操作时应避免阀门长时间受介质冲刷而失去严密性。
(5)蝶阀 如图2-9(e)所示。蝶阀的阀芯是一个圆盘形的阀板，在阀体内绕自身的轴线旋转，旋角的大小,就是阀门的开闭度。蝶阀的阀杆和阀板本身没有自锁能力，为了阀板的定位，在阀门开闭的手轮、蜗轮蜗杆或执行机构上需加有定位装置，使阀板在任何开度可定住，还能改善蝶阀的操作特性。
蝶阀的特点是结构简单,开闭迅速,轻巧,在口径相同的情况下，比其他阀门节省原材料,切断和节流都能用,流体阻力小,操作省力。
蝶阀可以做成很大口径，能够使用蝶阀的地方,最好不要使闸阀,因为蝶阀比闸阀经济,而且调节性好。目前,蝶阀在热水管路得到广泛的使用。
随着现代工艺技术和材料工业的不断发展，蝶阀的应用范围已远远超出过去，几乎可以取代传统的闸阀、截止阀、旋塞阀和球阀，适用于气体、油、工艺过程和输水管道。
(6)止回阀 止回阀又称单向阀或止逆阀，用来控制流体只能朝一个方向流动，靠流体自身的力量自动启闭的阀门，可防止管道或设备中的介质倒流，如图2-10所示。水泵吸入管端的底阀是止回阀的变形,它的结构与止回阀相同,只是它的下端是开敞的,以便使水吸入。止回阀多用于给水管路，安装时有严格的方向性，一定不可以装反。图2-10 常见的止回阀
(7)减压阀 如图2-11所示。减压阀是用以将介质压力降低到一定数值的自动阀门,一般阀后压力要小于阀前压力的50%，使介质压力符合生产的需要。常用的减压阀有活塞式、波纹管式、鼓膜式及弹簧式等。减压阀应直立安装在水平管道上，阀盖要与水平管道垂直，安装时注意阀体的箭头方向。减压阀两侧应装置阀门。高低压管上都设有压力表，同时低压系统还要设置安全阀。这些装置的目的是为了使调节和控制压力更方便可靠，对保证低压系统安全运行尤其重要。图2-11 减压阀
(8)疏水阀 如图2-12所示。又称蒸汽疏水阀，是将加热设备或蒸汽管道中的蒸汽凝结水及空气等不凝气体自动排出，同时最大限度地自动防止蒸汽的泄漏。疏水阀的汽室外面有一层外壳。外壳内室和蒸汽管道相通，利用管道自身蒸汽对疏水阀的主汽室进行保温。主汽室的温度不易降温，保持汽压，疏水阀紧紧关闭。当管线产生凝结水，疏水阀外壳降温，疏水阀开始排水；在过热蒸汽管线上如果没有凝结水产生，疏水阀不会开启。疏水阀适用于高压、高温过热蒸汽设备和管道，经久耐用，使用寿命长，工作质量高。图2-12 疏水阀
(9)电动阀 如图2-13所示。电动阀就是用电动执行器控制阀门,从而实现阀门的开和关，电动阀的上半部分为电动执行器,下半部分为阀门。电动阀使用电能作为动力来接通电动执行机构驱动阀门，实现阀门的开关、调节动作，从而达到对管道介质的开关或是调节目的。图2-13 电动阀
电动阀是一种自动控制阀门，没有气源，只有电源的场合可用电动阀。
(10)气动阀 如图2-14所示。与电动阀的动力源不一样，由压缩空气来控制汽缸。图2-14 气动阀
气动阀对环境要求不是特别高，一般气动阀流量跟通径都比较大。气动阀开关动作速度可以调整，结构简单，响应灵敏，易维护，安全可靠，动作过程中因气体本身的缓冲特性，不易因卡住而损坏。有气源的地方适合用气动阀，而不用电动阀。
(11)电磁阀 如图2-15所示。电磁阀是电动阀的一个种类，是利用电磁线圈产生的磁场来拉动阀芯，从而改变阀体的通断，线圈断电，阀芯就依靠弹簧的压力退回。图2-15 电磁阀
电磁阀动作灵敏，功率微小，外形轻巧，系统简单，价格低廉，用途广泛。电磁阀只有开关两种状态，不能精确调节流量。
电磁阀不易泄漏，使用特别安全，尤其适用于腐蚀性、有毒或高低温的介质；但电磁阀对介质洁净度有较高要求，含颗粒的介质、黏稠状介质均不适用。
大多数阀门的手动操作应遵循以下原则：
①一般带手轮的阀门遵循逆开顺关的原则；
②带手柄的阀门则是手柄与管路平行为开，手柄与管路垂直为关；
③特殊情况按阀门上的标示进行开关操作。(三)流体输送机械
化工生产中往往使用流体输送机械对流体做功，使流体获得能量，以提高流体的位能、静压能以及克服流体输送沿途中机械能的损失。
通常输送液体的机械称为泵，输送气体的机械按其所产生压强的高低分别称为压缩机、风机和真空泵。
流体输送机械可根据流体的性质(黏度、腐蚀性、是否含有悬浮的固体颗粒)和输送条件(温度、压强和流量)的差异进行合理的选择，以满足不同的生产要求。表2-1列出了不同类型的流体输送机械。表2-1 流体输送机械分类1.离心泵
输送机械的种类虽然繁多，但离心泵因具有结构简单、操作容易、便于调节和自控，流量均匀、效率较高、流量和扬程的适用范围较广，适用于输送腐蚀性或含有悬浮物的液体等优点，使用最为广泛，如化工生产中使用的清水泵、耐腐蚀泵、油泵、液下泵、磁力泵、屏蔽泵、杂质泵等都是离心式的泵。其中离心泵约占所用泵的80%以上，故重点介绍离心泵。
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