内 容 提 要

本书为高等学校机电排灌工程专业通用教材。全书共分七章，第

一章至第四章主要讲述流体输送的发展及其特点、流体输送的基础理

论、复杂管道系统和流体过渡过程分析。第五、六章分别讲述固体物

料的水力输送和气力输送，重点阐述固液、固气两相流体输送中流动

的状态、管道压力损失及系统的设计方法。第七章讲述流体输送在火

电厂煤灰输送中的应用。

本书也可供给水排水工程专业、水力机械工程专业、热能动力工

程专业师生和有关专业工程技术人员参考。

目 录

前言

第一章 绪 论

第一节 流体输送的定义及其发展

第二节 流体输送系统的形式及特点

第三节 流体输送系统的设计原则

第二章 流体输送的基础理论及其应用

第一节 流体沿管线流动的基本方程

第二节 流体的沿程阻力损失

第三节 简单管道系统的水力计算

第四节 液体输送的设计计算

第五节 气体输送的设计计算

第六节 管道与阀门

第三章 复杂管网系统

第一节 管网及流量分配

第二节 管网计算的基础方程及计算方法

第三节 流量平差法

第四节 节点压力法

第四章 流体过渡过程分析

第一节 基本方程及其解法

第二节 特征线法

第三节 事故停泵过渡过程计算

第四节 液柱分离

第五节 复杂管网系统流体过渡过程

第六节 输油管道中的流体过渡过程

第五章 固体物料的水力输送

第一节 固液混合物的基础知识

第二节 固液两相流的流动性质

第三节 固液两相流的临界流速及水力输送流速

第四节 管道水力输送的压力损失

第五节 固液混合浆体输送泵

第六节 泵与管道的腐蚀与磨损

第七节 固体物料的水力输送系统

第六章 固体物料的气力输送

第一节 气力输送的理论基础

第二节 固体物料在管道中的运动

第三节 物料在管道中的压力损失

第四节 输送功率及输送效率

第五节 输送气流速度及料气输送比

第六节 气力输送系统的形式及其组成

第七节 气力输送系统的主要设备

第八节 气力输送系统的设计

第七章 专题——火电厂除灰系统

第一节 火电厂除灰系统的组成

第二节 水力除灰系统

第三节 气力除灰系统

第一章 绪 论

第一节 流体输送的定义及其发展

流体输送系指利用泵、风机等流体机械及管道系统进行各种流体输送的技术。除输送

水、气、油等一般性流体外，还广泛应用于输送固气、固液、气液混相流体和多相流体，

它通常由输送机械设备、管道及其他辅助设备、监测控制系统等组成。

提高流体压能和位能的机械为泵和风机。输送的流体是液体时叫做泵，是气体时叫风

机。泵和风机是建立在流体力学基础上的，所以又称作流体机械。泵与风机是国民经济各

个部门使用最广泛的通用机械。

一、一般流体的输送

泵和风机是人类使用最早的机械。最初人们利用水车提水灌溉农田。由于冶金业的出

现，开始应用了风箱，随后又出现了风车。18世纪到19世纪中叶，由于汽轮机的发明与采

矿、钢铁工业的发展，出现了比较完善的利用蒸汽作用的往复式水泵与风机，也就在这一

时间，欧拉提出了离心式泵与风机的基本方程式，随后出现了离心泵与离心风机。但是，

这些泵与风机由于缺乏高速转动的动力机，较长时间没有得到广泛应用。到了19世纪末，

由于高速动力机的出现，以及流体力学、材料力学、机械制造工艺方面的迅速发展，为泵

和风机的应用提供了良好的条件，流体输送技术也相应取得了巨大的发展。

现在，流体输送已广泛应用于水利电力、城市给排水、工业供水、石油化工、冶金、

采矿、土木建筑、食品加工等国民经济各有关部门。

在城市给水排水、农业机电排灌、工业供水系统中，用泵和管道将水送至高处或远

处，这类系统根据供排水的目的和要求，泵与管道系统的规模越来越大，管网系统越来越

复杂。整个工程主要由泵站和管道组成。在城市给水工程中，管道工程占整个工程的投资

有时可达80％。在农业灌溉中，随着各种先进灌溉技术的发展，已经在农田中逐步采用管

网化的灌溉技术，由泵和管道组成节水节能、便于管理、规模庞大的合理农业用水管理系

统。为了解决降水量时空分布的不均，合理利用水资源，世界各国都规划了大规模的跨流

域调水系统，设计、制造并使用了大型的水泵装置。

在热电厂，泵与风机象人的心脏一样，维持着电厂中各种介质的循环，烟气的排出，

燃烧需要空气的供给，循环冷却水，锅炉水的供给等等都靠泵及风机进行流体输送来实

现。热电厂是依靠流体介质的循环来实现热功转换的，因此流体输送在电力生产中起着重

要的作用。

用管道输送石油、天然气也得到广泛应用。早在1865年，美国就兴建了世界上第一条

石油输送管道系统，之后又在1880年兴建了一条输送天然气的管道，世界各国也相继进行

了研究和开发，已经成为一种比较常规的输送方式，而且距离可达数千公里。

二、固体物料的水力输送

固体物料的水力输送是近百年开始采用，近三十年迅速发展起来的流体输送技术。早

在1891年，美国在沃华斯·安得留新建了世界上第一条水力输煤管道，之后，英国开始

用管道输送煤和石灰石。50年代以后，研究固体物料水力输送的国家有所增加，年输送量

也有所增多，输送管径和输送距离也有所增大。例如美国、英国、苏联、法国、澳大利亚、日

本、加拿大、南非等都大力开展了固体物料水力输送的研究和开发。70年代以后是管道水

力输送发展的兴旺发达时期，据不完全统计，全世界已有23个国家开发了固体物料水力输

送技术，输送固体物料的品种达25种之多，年输送量达5000万t以上，最大输送管径达965

mm，最大输送距离增长到2200km，全世界范围内已建成并投入正常运行的长距离水力

输送管道超过100条，总输送距离超过20000km，其中以美国、拉丁美洲、波兰、加拿大、

南非、苏联和澳大利亚等国较多。实践证明，固体物料的水力输送技术安全可靠，经济效

益显著，已经从人们的兴趣而又可能冒险的状况，迅速发展到有能力代替常规的输送方式

并以惊人的速度迅速地完善与发展。

美国水力输送系统在世界居首位，除了输送的固体物料品种多，包括煤、磷矿石、石

灰石、陶瓷土、碳酸钾、灰煤、精铜矿、精铁矿、钛矿等，而且输送量大，其中1979年投

入运行的埃特西输煤管道，长1640km，管径965mm，年输送能力2500万t。 据统计，到

了1986年，美国已建成的7条大型输煤管道系统，总运距达11000多km，年输煤量达1.46

亿t。

波兰的输煤管道发展也很快，其中1979年开始兴建的卡托维兹输煤管道，输送距离长

达800km。法国、苏联、南非、日本、英国都已建成大型的固体物料输送系统。

在燃煤火力发电厂中，有的直接将煤用水力输送到电厂，有的将燃烧后的灰渣，采用水

力输送将灰渣送到灰场，水力输送技术也得到广泛应用。另外，在水利、航道疏浚工程中常

用管道水力输送泥、砂，用于清淤、地基开挖、吹填施工，食品工业用管道水力输送各种

颗粒状食品，造纸工业用管道输送纸浆等等。随着工业生产的发展，固体物料水力输送在

世界各国工业建设及能源开发中，将愈来愈显示其远大的生命力。

三、固体物料的气力输送

固体物料的气力输送虽然很早就被人采用，如用气力输送邮件、砂、棉花等，但真正

作为一种输送方式，特别是气力高浓度输送还是近二三十年迅速发展起来的。1924年德国

葛斯（Gasterstabt）创立了空气输送理论，使气力输送技术发展异常迅速。1962年西德

葛泰（Gatitys）公司研制了低速高浓度的内重管式气力输送装置；另外日本研制了成栓

器脉冲式、球式气力输送装置等，使气力输送技术日臻完善，受到世界各国的普遍重视。

近些年来，不仅在工厂车间内部及建筑、铁路、船航的运输作业中，对各种粉末状、颗

粒状、纤维状和叶片状的固形物料，如面粉、水泥、谷物、煤、石灰、灰渣、化肥、型

砂、棉花、羊毛、烟丝、茶叶等，越来越广泛地采用了气力输送的方式，而且已经广泛应

用于各类工业系统。特别是集装化气力输送的应用及其显著的优越性，使气力输送技术又

有了新的发展。苏联采用筒车气力输送系统运送矿石，管线长达50km ，年运输量达200

万t。 美国正在设计长达640km，用来输送旅客和货物的气力输送系统。