化工基礎(chǔ)XXXX年修改稿

1、化工基礎(chǔ)化工基礎(chǔ) 化工過程化工原理化工原理 化工原理 主要研究一些化學(xué)工藝過程可能涉及的一些物理過程，無明顯化學(xué)反應(yīng)。如氨氣的吸收反應(yīng)工程 存在化學(xué)反應(yīng)，如氨氣的合成單元操作過程反應(yīng)過程單元操作過程反應(yīng)過程反應(yīng)工程反應(yīng)工程工藝設(shè)計工藝設(shè)計 流體輸送 冷凝 蒸發(fā) 熱交換 結(jié)晶 吸收 萃取 吸附 干燥 蒸餾傳熱傳質(zhì)“三傳”化工原理動量傳遞“三傳”研究中的問題 速率怎樣加快速率？影響速率快慢的阻力因素？動力阻力速率動力阻力 傳遞過程進(jìn)行的方向和能達(dá)到的限度物系的平衡關(guān)系決定 經(jīng)濟核算 能量衡算 物料衡算一、衡算的基本概念以整個系統(tǒng)為衡算對象輸入輸出=內(nèi)部積累對于穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)輸入=輸出一、衡算的基本概念以

2、某種元素或某種物質(zhì)為衡算對象輸入速率輸出速率轉(zhuǎn)化速率=積累速率12ddmmmrmqqqt質(zhì)量衡算的一般方程轉(zhuǎn)化速率或反應(yīng)速率單位時間因化學(xué)反應(yīng)而轉(zhuǎn)化的質(zhì)量。組分為生成物時為正值，質(zhì)量增加單位時間： 此時的反應(yīng)一般來說，相對比較簡單。 反應(yīng)工程主要研究反應(yīng)器內(nèi)的傳遞過程和化學(xué)反應(yīng)的相互關(guān)系和影響，目的在于控制生產(chǎn)規(guī)模下的化學(xué)反應(yīng)過程，實現(xiàn)反應(yīng)器的最佳設(shè)計?；せA(chǔ)的特點及學(xué)習(xí)方法 化工是一門工程技術(shù)學(xué)科，面臨著真實、復(fù)雜的化工生產(chǎn)過程，要完全如實逼真的描述幾乎不可能。 學(xué)習(xí)方法：簡化；借助于經(jīng)驗歸納（注意條件的限制）注意注意:工程單位與國際單位之間的換算工程單位與國際單位之間的換算常用壓力計量單

3、位及其標(biāo)識符號: 兆帕（MPa）; 千帕（kPa）; 帕（Pa） 毫米汞柱（mmHg） 毫米水（mmH2O） 千克力/厘米2（kgf/cm2） 物理大氣壓（atm） 巴（bar）; 毫巴（mbar） 第一章 流體流動 流體的基本性質(zhì) 流體流動的基本規(guī)律 管內(nèi)流體流動現(xiàn)象 實際流體流動時的阻力 流體流量的測量流體的基本性質(zhì) 壓力 密度與比體積 流量與流速 粘度 流體靜力學(xué)基本方程式壓力的表達(dá)方式 絕對壓 以絕對零壓為起點而計量的壓力 ，即流體的真實壓力 表壓以大氣壓力為基準(zhǔn)而計量的壓力 ，當(dāng)被測壓力高于大氣壓時當(dāng)被測壓力高于大氣壓時，所，所測壓力稱為表壓測壓力稱為表壓表壓表壓=絕對壓力絕對壓力-

4、大氣壓力大氣壓力 真空度以大氣壓力為基準(zhǔn)而計量的壓力 ，當(dāng)被測壓力低于大氣壓當(dāng)被測壓力低于大氣壓時時(工工程上稱為負(fù)壓程上稱為負(fù)壓)，所測壓力稱為真空度，所測壓力稱為真空度 真空度大氣壓力真空度大氣壓力-絕對壓力絕對壓力流體的密度與比體積mV1可壓縮流體與不可壓縮流體實際流體都是可壓縮的液體的體積隨壓力及溫度變化很小，一般把它當(dāng)作不可壓縮流體流量的表示方法 單位時間內(nèi)流體流經(jīng)管道任一截面的流單位時間內(nèi)流體流經(jīng)管道任一截面的流體量，稱為流體的流量體量，稱為流體的流量 。 兩種常用表示方法： 體積流量 以符號以符號qv表示，單位為表示，單位為m3s-1 質(zhì)量流量 以符號以符號qm表示，其單位為表示

5、，其單位為kgs-1 兩種計量方法的換算關(guān)系換算關(guān)系：mvqq流速的表示方法 流速的表示通常有兩種方法： 點速度 運動途徑中某一點位置的即時速度 平均速度 指流道整個截面上的平均流速 ，用u表示 vquS點速度 平均速度 通常，流體在管內(nèi)流動時，管道中心流速最大；越靠近管壁，流速越小；在緊靠管壁處，流速為零。 造成這種現(xiàn)象的原因流體具有粘性流體具有粘性一些生活中常見現(xiàn)象 流動性：油水 粘性：油水氣體液體氣體水實驗證明流體粘性的存在流體在圓管內(nèi)流動的速度分布 管中心處： 愈近壁處： 管壁處：maxuu0u 速度沿管截面變化速度沿管截面變化管內(nèi)流動流體，管內(nèi)流動流體，速度沿管截面變化速度沿管截面變

6、化 由于流體本身粘性及其與管壁間存在摩擦力，使流體在管道截面上形成流速分布。流體在圓管內(nèi)的流動，可以看成分割成無數(shù)極薄的圓筒層，其中一層套著一層，各層以不同的速度向前流動 即流體層之間存在速度差異，發(fā)生相對運動。 速度較快的流體層對與其相鄰速度較慢的一層有牽引的作用力；速度較慢的流體層對其上層則有著一個阻力。 二力大小相等 方向相反uu 牽引力大小曳力 這種存在于運動流體內(nèi)部相鄰兩流體層之間的相互作用力即為流體的內(nèi)摩擦力。因粘性產(chǎn)生形成fh克服阻力流體流動 內(nèi)摩擦力 流動阻力 消耗機械能 熱能 能量損失 內(nèi)摩擦力是一種剪力，它的大小體現(xiàn)了流體粘性的大?。簝?nèi)摩擦力越大，粘性越大；內(nèi)摩擦力越小，粘

7、性越小。牛頓粘性定律 實驗證明，對于一定流體，內(nèi)摩擦力 與接觸面積A成正比，與速度梯度成正 粘度系數(shù)，單位 速度梯度 垂直于流動方向的速度變化率FduFAdyduFAdydudydyuu+du 將上式稍作變化：當(dāng) 時， FduAdy牛頓粘性定律牛頓粘性定律剪應(yīng)力1dudy數(shù)值 流體的粘性僅在流動時才表現(xiàn)出來粘度系數(shù)的單位 的單位 21FaN mP sdum sdym=duAdy11000aP scP PcP1100PcP21FaN mP sdum sdym=duAdy21FaN mP sdum sdym=duAdy粘度系數(shù) 的意義 粘度 是度量流體粘性大小的物理量，粘性大， 大。 通常，液體

8、溫度 氣體 溫度 同條件下， 氣液流體靜力學(xué)基本方程式 內(nèi)容：P=P0g h 適用對象：靜止、連續(xù)的流體 作用：將壓力轉(zhuǎn)化成液柱高度 液面上方壓力一定，靜止、連續(xù)的同一液體內(nèi)，處于液面上方壓力一定，靜止、連續(xù)的同一液體內(nèi)，處于同一水平面上的各點其壓力相同。同一水平面上的各點其壓力相同。 液面上方壓力液面上方壓力P0變化時，必將引起液體內(nèi)部各點壓力變化時，必將引起液體內(nèi)部各點壓力發(fā)生同樣大小的變化。發(fā)生同樣大小的變化。 壓力或壓差的大小可用液柱高度表示，液柱高度與液壓力或壓差的大小可用液柱高度表示，液柱高度與液體密度大小相關(guān)。體密度大小相關(guān)。壓力測量工具 流體靜力學(xué)原理的應(yīng)用之一 壓力表壓力表

9、測較高壓力用 U形管壓差計形管壓差計 U形管壓力計的結(jié)構(gòu)如圖所示。管中盛有與測量液體不互溶、密度為 1的指示劑。U形管的兩個側(cè)管分別連接到被測系統(tǒng)的兩點。隨測量的壓力差的不同U形管中指示液所顯示的高度差亦不相同。根據(jù)流體靜力學(xué)基本原理：簡化得：ababPP121()PPgR11Pgz211()Pg zRgR 由讀數(shù)R可以知道1點和2點的壓力差。 欲測量管路中某點壓力，將 注：若要使U形管測壓計更靈敏，則 和121()PPgR1越接近越好U形管一端接空。 壓差計還有倒置U形管壓差計、微差壓差計液面測定液面測定流體靜力學(xué)原理應(yīng)用之二 壓差計的讀數(shù)R指示容器中的液面高度，液面越高，讀數(shù)越小。最高液位

10、平衡室U形管壓差計容器容器中的液面達(dá)到最高允許液位時，壓差計的讀數(shù) 。為零流體流動的基本規(guī)律 穩(wěn)態(tài)流動和非穩(wěn)態(tài)流動 流體流動的基本規(guī)律定態(tài)流動定態(tài)流動 流體在管道中流動時，若在任一流體在管道中流動時，若在任一截面上流體的流速、壓力、密度等有關(guān)物截面上流體的流速、壓力、密度等有關(guān)物理量僅隨位置而改變，但不隨時間而改變，理量僅隨位置而改變，但不隨時間而改變，稱為定態(tài)流動稱為定態(tài)流動 。即任何一參數(shù)只跟位置有。即任何一參數(shù)只跟位置有關(guān)，只是位置參數(shù)。關(guān)，只是位置參數(shù)。非定態(tài)流動非定態(tài)流動 只要有一項隨時間而變化，則只要有一項隨時間而變化，則稱為非定態(tài)流動。稱為非定態(tài)流動。以后我們的研究均系穩(wěn)態(tài)流動問

11、題以后我們的研究均系穩(wěn)態(tài)流動問題定態(tài)（穩(wěn)態(tài)）流動和非定態(tài)流動定態(tài)（穩(wěn)態(tài)）流動和非定態(tài)流動 流體流動中的物料衡算和能量衡算流體流動中的物料衡算和能量衡算 表征流體流動規(guī)律有表征流體流動規(guī)律有連續(xù)性方程連續(xù)性方程和和柏努柏努利方程。利方程。流體流動的基本規(guī)律流體流動的基本規(guī)律定態(tài)流動過程中的質(zhì)量衡算連續(xù)性方程 如圖所示,對截面11和22之間作衡算， 即 推廣到任意一截面： 1 11222u Au Am,1m,2q=q1 11222u Au Annnu A常數(shù)流體連續(xù)性方程流體連續(xù)性方程 若流體為不可壓縮流體，即上式 =常數(shù)，則： qV=u1A1=u2A2=unAn=常數(shù) 推廣到管道任一截面：即22

12、1122u du d2ud 常數(shù)流速與直徑的平方成反比對于圓形管道流體流動中的能量衡算 柏努利方程 流體所具有的能量形式流體所具有的能量形式：動能、位能、靜壓能以及流體本身的內(nèi)能動能、位能、靜壓能以及流體本身的內(nèi)能 動能動能 流體以一定的流速流動時，便有一定的動能 ，212mu位能位能 流體因受重力的作用，在不同高度處具有不同的位能， 即重力勢能，mgZ 靜壓能靜壓能 如圖，在流體流動的管壁上開一個小孔，并垂直連接一根玻璃管，可以觀察到液體在玻璃管內(nèi)上升到一定高度。液柱的高度是運動著的流體在該截面處的靜壓力的大小。 證明靜壓能的存在證明靜壓能的存在 靜壓能大小的表征：靜壓能大小的表征： 如果要

13、使流體在管內(nèi)通過，就需要對流體做功，以克服流體所具有的靜壓力。mP靜壓能靜壓能對流體所做的功靜壓能對流體所做的功靜壓能 內(nèi)能內(nèi)能 內(nèi)能內(nèi)能(又稱熱力學(xué)能又稱熱力學(xué)能)是流體內(nèi)部大量是流體內(nèi)部大量分子運動所具有的內(nèi)動能和分子間相互分子運動所具有的內(nèi)動能和分子間相互作用力而形成的內(nèi)位能的總和。作用力而形成的內(nèi)位能的總和。 理想流體流動過程的能量衡算 如圖，設(shè)在單位時間內(nèi)有質(zhì)量為m(kg)、密度為的理想流體在管中做定態(tài)流動，在截面1l和截面22間進(jìn)行能量衡算。 流動時沒有內(nèi)摩擦力的流體，即粘度0 理想流體在流動過程中，沒有內(nèi)能損失，能量衡算時只需考慮機械能之間的轉(zhuǎn)換。 管截面上的點速度平均速度柏努利

14、方程：221211221122PPmgzmummgzmum221211221122PPgzugzu2211221222uPuPzzgggg式兩邊同除g，即對于單位重力流體，有：式兩邊同除m，即對于單位質(zhì)量流體，有： 由柏努利方程可知，理想流體的總機械能是守恒的，但不同形式的機械能之間是可以轉(zhuǎn)化的。1122 柏努利方程的物理意義可以從題圖中得到說明，若忽略A，B間的阻力損失，試判斷B玻璃管水面所處的刻度。（ ） A. a位置 B. c位置 C. b位置使用柏努利方程的注意事項 1）柏努利方程的適用條件：3）式中的壓力壓力P1、P2必須一致必須一致：2）選取截面時要注意：流體在兩截面在兩截面間間必

15、須連續(xù)穩(wěn)態(tài)流動必須連續(xù)穩(wěn)態(tài)流動，且選取的兩截面必須與流動方向垂直截面必須與流動方向垂直不可壓縮不可壓縮流體流體穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)、連續(xù)連續(xù)的流動的流動同為表壓或同為絕對壓，形式要一致，不能混用實際流體的能量衡算1）能耗2211221222fuPuPzzHgggg2211221222fuPuPzHezHgggg4）如果流體輸送過程中有能量輸入，輸入能量為He，則能量衡算式變?yōu)椋?）如果截面很大，u0實際流體的能量衡算式：2）管內(nèi)流速的取法柏努利方程的應(yīng)用 1）求流量（u） 2）安裝高度（z） 3）調(diào)節(jié)閥流通能力（ ） 4）輸送流體機械功率（W）fh例題 用泵將貯槽中的稀堿液送到蒸發(fā)器中進(jìn)行濃縮。泵的進(jìn)口管

16、為89mm3.5mm的鋼管，堿液在進(jìn)口管的流速為1.5m/s，泵的出口管為76mm3mm的鋼管。貯槽中堿液的液面距蒸發(fā)器入口處的垂直距離為7m，堿液經(jīng)管路系統(tǒng)的機械能損失為40J/kg，蒸發(fā)器內(nèi)堿液蒸發(fā)壓力（表壓）保持在20kPa，堿液的密度為1100kg/m3。試計算所需的外加機械能。管內(nèi)流體流動現(xiàn)象 流體的流動類型 流體在圓管中的速度分布流體流動類型（P115） 雷諾實驗 目的： 1）觀察流體流動時內(nèi)部質(zhì)點運動情況 2）考察各種因素對流動狀態(tài)的影響 雷諾實驗裝置如圖，水箱2內(nèi)有溢流裝置，以維持實驗過程中液面的恒定。在水箱的底部安裝一段入口呈喇叭狀等徑的水平玻璃管4，管出口處裝有調(diào)節(jié)閥門5調(diào)

17、節(jié)出水流量。水箱正上方裝有帶閥門的盛有紅色墨水的玻璃瓶1，紅墨水由導(dǎo)管經(jīng)過安置在水平玻璃管中心位置的細(xì)針頭3流入管內(nèi)。質(zhì)點沿軸線方向運動 無徑向運動層流u低u增大質(zhì)點作波動過渡區(qū)u再大湍流質(zhì)點作無規(guī)則脈動兩種流動類型 層流（滯流） 質(zhì)點始終與管軸平行的方向作直線運動，質(zhì)點之間無混合 湍流 質(zhì)點的速度沿各個方向，大小也在不斷變化，且質(zhì)點間相互碰撞混合，運動比較劇烈影響流體流動類型的因素 包括： d（管徑），u（流速），（密度），（粘度） 將這些因素綜合起來，可用一個準(zhǔn)數(shù)Re來描述：Redu2Reduuuuud慣性力粘性力2Reduuuuud2ReduuuuudRe無因次，有一定物理意義雷諾數(shù)Re

18、流動類型判斷的依據(jù) Re2 000 層流（層流（滯流滯流 ） 2000Re4000 過渡過渡 區(qū)區(qū) Re4 000 湍流湍流 流體在圓管中的速度分布 1.層流層流(滯流滯流) 滯流滯流時流速沿管徑 呈拋物線分布，管 中心處流速最大，管截面各點速度的平均值為管中心處最大速度的0.5倍倍； max0.5uu22()4rpuRrl22()4rpuRrl2max4puRl2max4puRl28puRl12Rd232lupd哈泊方程28puRlmin0u 2.湍流湍流時，流體質(zhì)點強烈湍動有利于交換能量，使得管截面靠中心部分速度分布比較均勻流速分布曲線前沿平坦，而近壁部分的質(zhì)點受壁面阻滯，流速分布較為陡峭

19、，湍流湍流的平均速度約為最大速度的0.8倍倍。max0.8uu 注：流體作湍流流動時，存在： 主體 湍流 過渡區(qū) 近壁處層流底層存在速度梯度存在速度梯度流動邊界層boundary layerLaminar suber-layer流動邊界層 將流體受壁面影響而存在速度梯度的區(qū)域稱為流體流動的邊界層流體流動的邊界層。邊界層的界限延伸至距壁面無窮遠(yuǎn)處。工程上規(guī)定u=0.99u主體在邊界層內(nèi)，由于速度梯度較明顯，即使流體的粘性很小，粘滯力的作用也不容忽略；在邊界層以外，速度梯度小到可以忽略，無需考慮流體的粘滯力。 當(dāng)流體流入圓管時，只在進(jìn)口附近一段距離內(nèi)(入口段)有邊界層內(nèi)外之分。 經(jīng)此段距離后，邊界

20、層擴大到管中心，如圖。在會合時，若邊界層內(nèi)流動是滯流，則以后管路中的流動為滯流。若在會合點之前邊界層內(nèi)流動已發(fā)展為湍流，則以后管路中的流動為湍流。 邊界層與固體壁面相脫離 邊界層分離流動中產(chǎn)生大量旋渦第三節(jié) 邊界層理論三、邊界層分離 繞過鈍體的穩(wěn)態(tài)流動鈍體尾部上的邊界層邊界層與固體壁面相脫離內(nèi)部充滿旋渦 導(dǎo)致流體能量大量損失，是粘性流動流動時產(chǎn)生能量損失的重要原因之一第三節(jié) 邊界層理論當(dāng)流體流過表面曲率較大的曲面時三、邊界層分離 (一)現(xiàn)象流體流過表面曲率較大的曲面時，邊界層外流體的速度和壓強均沿流動方向發(fā)生變化，邊界層內(nèi)的流動會受到很大影響 流道斷面變化流速變化壓強變化？u 增大，壓強減小u

21、 減小，壓強增加第三節(jié) 邊界層理論三、邊界層分離 (二)過程分離點 逆壓區(qū)流體慣性力與壓強差克服流體的粘性力 順壓區(qū)流體慣性力克服粘性力和逆壓強 流體質(zhì)點的速度逐漸減小 D點近壁面處流體質(zhì)點速度為零D點之后?第三節(jié) 邊界層理論三、邊界層分離 層流（滯流）底層 湍流流動還有一個特征，無論流體主體的湍動湍流流動還有一個特征，無論流體主體的湍動程度如何劇烈，程度如何劇烈，在靠近管壁處總有一層作滯流在靠近管壁處總有一層作滯流流動的流體薄層，稱之為滯流底層或?qū)恿鞯讓恿鲃拥牧黧w薄層，稱之為滯流底層或?qū)恿鞯讓印?其厚度隨雷諾數(shù)的增大而減小，但永遠(yuǎn)不會消失。 滯流內(nèi)層的存在對傳熱過程和傳質(zhì)過程有很大的影響。

22、工業(yè)生產(chǎn)中的流體流動大多數(shù)是以湍流形態(tài)進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)中的流體流動大多數(shù)是以湍流形態(tài)進(jìn)行的。行的。 流體流量的測量工具 孔板流量計 文丘里流量計 轉(zhuǎn)子流量計 結(jié)構(gòu) 關(guān)鍵：在管道中安裝一片中央帶有圓孔的孔板 原理 由于慣性的作用流體流經(jīng)小孔后，繼續(xù)收縮至最小，然后再逐漸擴大到整個管子。u1 u0 u2流體在截面2處速度最大，壓強最低。但由于要克服流過孔板前、后突然縮小和突然擴大的阻力，E1 E2 ?？装辶髁坑嬚抢每装迩昂竽芰康淖兓?，用柏努利方程推導(dǎo)出來的。11220 優(yōu)點 結(jié)構(gòu)簡單，制造方便 ，應(yīng)用廣泛 缺陷 能量損耗大 為了減小阻力損失，將其外形進(jìn)行更精心的改裝，設(shè)計的更具流線形，即為 文丘里流

23、量計 結(jié)構(gòu) 帶刻度線、垂直安裝的自下而上截面積逐漸增大的錐形玻璃管，上下浮動且能旋轉(zhuǎn)自如的轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子：可由金屬制成，也可由其他材料制成 要求：密度比流體密度大 原理當(dāng)流體自下而上流過錐形管時，分析轉(zhuǎn)子受力：根據(jù)物體受力平衡：轉(zhuǎn)子承受的壓力差轉(zhuǎn)子凈重力 轉(zhuǎn)子重力流體對轉(zhuǎn)子的浮力ffffP AV gV g ffffP AV gV g ffffP AV gV g = 由上式可知，當(dāng)轉(zhuǎn)子靜止在任何位置時，P總為定值,與流量無關(guān)。 轉(zhuǎn)子停留在某固定位置時，流經(jīng)該環(huán)形截面的流量和壓強差的關(guān)系與流體通過孔板流量計小孔的情況類似。 可仿照孔板流量計公式寫出轉(zhuǎn)子流量計流量公式ffffP AV gV g ffff

24、P AV gV g ffffP AV gV g =若用于其他流體的測量，還需對原有刻度進(jìn)行重新標(biāo)定。轉(zhuǎn)子流量計的刻度需要校正。一般用20清水進(jìn)行標(biāo)定。2vRRPqC A流體流動的阻力 流體在管內(nèi)流動的總阻力損失 流體在直管中的流動阻力（P119） 局部阻力 流體在管路中流動阻力與流速有關(guān)。22fuhg22fuhg 不同的流動狀態(tài)、不同的管路，其阻力系數(shù)是不同的。應(yīng)分別討論式中， 是阻力系數(shù)。 流體在直管中的阻力公式推導(dǎo) 層流的摩擦阻力 湍流的摩擦阻力64Re264Re2fluhdg(Re,)d經(jīng)驗公式經(jīng)驗公式查圖表查圖表湍流時阻力損失定性分析 受管道粗糙度管道粗糙度影響很大：光滑管和粗糙管描述

25、粗糙度的參數(shù)層流時，粗糙度的影響：湍流時，粗糙度的影響：不大1）層流底層厚度2）層流底層厚度光滑管流動完全湍流，完全粗糙管量綱分析法公式推導(dǎo) 無法用理論分析法得到湍流時摩擦阻力系數(shù)的公式。 量綱分析法的基礎(chǔ)：量綱一致性 量綱分析法的基本定理：定理 設(shè)該現(xiàn)象所涉及的物理量數(shù)為n個，這些物理量的基本量綱數(shù)為m個，則該物理現(xiàn)象可用N（nm）個獨立的量綱為一的量之間的關(guān)系式表示。 流體在內(nèi)徑為d的管中以流速u作定態(tài)流動。如圖選取衡算面。22fluhdg直管阻力的計算直管阻力的計算通式通式:范寧公式范寧公式局部阻力的計算 阻力系數(shù)法 模仿總阻力損失的計算公式，將局部阻力引起的能量損失，表示為動壓頭的一個

26、倍數(shù)。 當(dāng)量長度法 將局部阻力損失折算成相當(dāng)長度的直管的阻力損失，此相當(dāng)?shù)墓荛L度稱為當(dāng)量長度le22elluhdg22luhg進(jìn)口出口10.5名稱阻力系數(shù) 名稱阻力系數(shù)彎頭，450.35閘閥彎頭，900.75 全開0.17三通1 半開4.5回彎頭1.5截止閥管接頭0.04 全開6.0活接頭0.04 半開9.5止逆閥角閥 全開 2 球式70水表 盤式 7 搖板式2常用管件和閥門局部阻力系數(shù)表 （ 用于湍流）阻力損失計算例題 常溫水由一敞口貯罐用泵送入塔內(nèi)，水的流量為20m3/h，塔內(nèi)壓力為196KPa（表壓）。泵的吸入管長度為5m，108mm4mm；泵出口到塔進(jìn)口之間的管長為20m，管徑57mm

27、3.5mm。塔進(jìn)口前的截止閥半開。試求此管路系統(tǒng)輸送水需要的外加機械能，取/d0.001第二章 流體輸送機械 流體輸送機械的作用 常用流體輸送機械泵泵； 輸送液體輸送液體風(fēng)機風(fēng)機;壓縮機；壓縮機；真空泵。真空泵。輸送氣體輸送氣體常用的流體輸送機械常用的流體輸送機械泵的分類泵的分類1 按工作原理分按工作原理分葉片式泵葉片式泵 有高速旋轉(zhuǎn)的葉輪。有高速旋轉(zhuǎn)的葉輪。 如離心泵、軸流泵、渦流泵。如離心泵、軸流泵、渦流泵。往往 復(fù)復(fù) 泵泵 靠往復(fù)運動的活塞排擠液體。如活塞泵、柱塞泵等。靠往復(fù)運動的活塞排擠液體。如活塞泵、柱塞泵等。旋轉(zhuǎn)式泵旋轉(zhuǎn)式泵 靠旋轉(zhuǎn)運動的部件推擠液體。如齒輪泵、螺桿泵等。靠旋轉(zhuǎn)運動

28、的部件推擠液體。如齒輪泵、螺桿泵等。清水泵清水泵適用于粘度與水相近的、無腐蝕性、不含雜質(zhì)的流體，如適用于粘度與水相近的、無腐蝕性、不含雜質(zhì)的流體，如離心泵。離心泵。油泵油泵 適用于高粘度的流體。如齒輪泵、旋轉(zhuǎn)泵等。適用于高粘度的流體。如齒輪泵、旋轉(zhuǎn)泵等。耐腐蝕泵耐腐蝕泵雜質(zhì)泵雜質(zhì)泵：2 按用途分按用途分離心泵離心泵（centrifugal pumpcentrifugal pump）的特點：的特點：v 結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單；v 流量大而且均勻；流量大而且均勻；v 操作方便。操作方便。 第二節(jié)第二節(jié) 離心泵離心泵為流體提供能量的機械稱為流體輸送機械。為流體提供能量的機械稱為流體輸送機械。 在生產(chǎn)加工中

29、，常常需要將流體在生產(chǎn)加工中，常常需要將流體q從低處輸送到高處；從低處輸送到高處；q從低壓送至高壓；從低壓送至高壓；q沿管道送至較遠(yuǎn)的地方。沿管道送至較遠(yuǎn)的地方。流體輸送機械的作用流體輸送機械的作用為達(dá)到此目的，必須對流體加入外功，以克服流體阻力及補充為達(dá)到此目的，必須對流體加入外功，以克服流體阻力及補充輸送流體時所不足的能量。輸送流體時所不足的能量。離心泵1.工作原理2.1）當(dāng)電動機帶動葉輪旋轉(zhuǎn)時，3. 充滿在泵體內(nèi)的液體在離心4. 力作用下，從葉輪中心拋向葉輪外緣。由于流速增大，動能增加；5.2）液體從葉輪流進(jìn)泵殼，液體的流道逐漸擴大，流速逐漸降低，其中部分動能轉(zhuǎn)化為靜壓能，使液體靜壓能提

30、高，最終以較高的靜壓強流入壓出管道；3. 泵內(nèi)液體由于離心力作用，從葉片中心向外緣拋出時，中心（即葉輪進(jìn)水口的周圍）形成低壓區(qū)，P入 P液，在吸入端液面（貯槽液面）和泵吸入口之間的壓差作用下，液體就經(jīng)吸入管進(jìn)入泵內(nèi)。4. 只要葉輪不停地轉(zhuǎn)動，液體就能連續(xù)不斷地從葉輪中心吸入，并能以一定的壓強連續(xù)不斷地排出，實現(xiàn)輸送的目的。 注意： 1. 離心泵在啟動前應(yīng)灌泵 使泵體內(nèi)和吸入管路內(nèi)充滿被輸送的液體。 原因： 離心泵能輸送液體，主要靠離心力的作用，流體的密度越大，產(chǎn)生的離心力也越大。若啟動前，泵內(nèi)存在空氣，因空氣的密度遠(yuǎn)小于液體的密度，產(chǎn)生的離心力很小，葉輪中心所形成的低壓不足以形成吸上液體所需要

31、的真空度，此時泵雖啟動，但不能輸送液體，這種現(xiàn)象稱為氣縛氣縛，表明泵無自吸能力。 2. 若離心泵的吸入口位于貯槽液面上方時，在吸入管路的進(jìn)口處應(yīng)安裝帶濾網(wǎng)的底閥。3 工作過程工作過程 v啟動后，葉輪旋轉(zhuǎn)，并帶動液體旋轉(zhuǎn)。啟動后，葉輪旋轉(zhuǎn)，并帶動液體旋轉(zhuǎn)。v液體在液體在離心力的作用離心力的作用下，沿葉片向邊緣拋出，液體以較高的靜下，沿葉片向邊緣拋出，液體以較高的靜壓能及流速流入機殼壓能及流速流入機殼( 沿葉片方向，沿葉片方向，u , P靜靜 )。由于渦流通道的。由于渦流通道的截面逐漸增大，截面逐漸增大， P動動 P靜靜 。液體以較高的壓力。液體以較高的壓力排出泵體排出泵體，流到，流到所需的場地。

32、所需的場地。v葉片不斷轉(zhuǎn)動，液體不斷被吸入、排出，形成葉片不斷轉(zhuǎn)動，液體不斷被吸入、排出，形成連續(xù)流動連續(xù)流動。 v由于液體被拋出，在泵的吸口處形成一定的真空度，泵外流體的由于液體被拋出，在泵的吸口處形成一定的真空度，泵外流體的壓力較高，壓力較高，在壓力差的作用下被吸入泵口在壓力差的作用下被吸入泵口，填補拋出液體的空間。，填補拋出液體的空間。v啟動前，前段機殼須啟動前，前段機殼須灌滿被輸送的液體灌滿被輸送的液體，以防止，以防止氣縛氣縛。離心泵實際安裝示意圖離心泵實際安裝示意圖敞開式半開式封閉式敞開式半開式封閉式泵殼：泵殼：蝸牛殼形通道。蝸牛殼形通道。有利于將葉輪拋出液體的動能轉(zhuǎn)變成靜壓能；有利

33、于將葉輪拋出液體的動能轉(zhuǎn)變成靜壓能；有利于減少能耗。有利于減少能耗。葉輪：葉輪：二、二、 離心泵的主要工作部件離心泵的主要工作部件 離心泵壓頭的大小取決于泵的結(jié)構(gòu)（如葉輪直徑離心泵壓頭的大小取決于泵的結(jié)構(gòu)（如葉輪直徑的大小，葉片的彎曲情況等）、轉(zhuǎn)速及流量。的大小，葉片的彎曲情況等）、轉(zhuǎn)速及流量。三、三、 離心泵的主要性能參數(shù)離心泵的主要性能參數(shù) 離心泵的主要性能參數(shù)有離心泵的主要性能參數(shù)有流量、揚程、流量、揚程、功率和效率功率和效率。 揚程，揚程， J/N或或m液柱液柱 泵的揚程（又稱泵的壓頭）是指泵的揚程（又稱泵的壓頭）是指單位重量單位重量液體流經(jīng)液體流經(jīng)泵后所獲得的能量。泵后所獲得的能量。

34、 流量流量 Q Q ，/或或m m3 3/ /泵的流量（又稱送液能力）是指單位時間內(nèi)泵所泵的流量（又稱送液能力）是指單位時間內(nèi)泵所輸送的液體體積。輸送的液體體積。一定轉(zhuǎn)速下，揚程與流量之間有關(guān)系，可通過實驗測定。 如右圖所示，在泵的進(jìn)出口處如右圖所示，在泵的進(jìn)出口處分別安裝真空表和壓力表，在真分別安裝真空表和壓力表，在真空表與壓力表之間列柏努得方程空表與壓力表之間列柏努得方程式，即式，即實驗：泵壓頭的測定實驗：泵壓頭的測定真空計真空計壓強表壓強表離心泵離心泵儲槽儲槽式中：式中：pM 壓力表讀出壓力（表壓），壓力表讀出壓力（表壓），N/m2； pV真空表讀出的真空度，真空表讀出的真空度，N/m2

35、； u1、u2吸入管、壓出管中液體的流速，吸入管、壓出管中液體的流速，m/s； Hf兩截面間的壓頭損失，兩截面間的壓頭損失，m。fguugppHhHvm202122（2-12-1）兩截面之間管路很短，其壓頭損失兩截面之間管路很短，其壓頭損失HHf f可忽略不計可忽略不計0MvHhHH(2-2)(2-2)簡化式（簡化式（2-12-1）若以若以H HM M及及H HV V分別表示壓力表真空表上的讀數(shù)，以米分別表示壓力表真空表上的讀數(shù)，以米液柱（表壓）計。液柱（表壓）計。fguugppHhHvm202122（2-12-1）兩截面之間動壓頭差很小，通?？珊雎圆挥媰山孛嬷g動壓頭差很小，通?？珊雎圆挥嬂?/p>

36、例- - 某離心泵以某離心泵以2020水進(jìn)行性能實驗，測得體水進(jìn)行性能實驗，測得體積流量為積流量為720m720m3 3/h/h，泵出口壓力表讀數(shù)為，泵出口壓力表讀數(shù)為3.3.82kgf/cm82kgf/cm2 2，吸入口真空表讀數(shù)為吸入口真空表讀數(shù)為210210mmHgmmHg，壓力表和真空表間垂直，壓力表和真空表間垂直距離為距離為410mm410mm，吸入管和壓出管內(nèi)徑分別為，吸入管和壓出管內(nèi)徑分別為350mm350mm及及300mm300mm。水在水在20時密度為時密度為998 kg/m m3 3 。試求泵的壓頭。試求泵的壓頭。解：根據(jù)泵壓頭的計算公式，則有解：根據(jù)泵壓頭的計算公式，則有

37、guuvMHHhH202122smu/83. 2230. 0785. 03600/7202smu/28.02352.0785.03600/7201查得水在查得水在20時密度為時密度為998 kg/m3，則，則 HM=3.8210.0=38.2 mH2O HV=0.21013.6=2.86 H2OOmHH281. 9208. 283. 27 .4186. 22 .3841. 022計算進(jìn)出口的平均流速計算進(jìn)出口的平均流速將已知數(shù)據(jù)代入，則將已知數(shù)據(jù)代入，則 3. 功率和效率 1） 軸功率Na 指電動機輸入離心泵泵軸的功率，W。 2）有效功率Ne 單位時間內(nèi)液體流經(jīng)泵實際所獲得的能量，W。 即 單

38、位：WeVeNqgH泵內(nèi)部損失主要有三種：泵內(nèi)部損失主要有三種：容積損失容積損失水力損失水力損失機械損失機械損失 效率效率所以泵軸所作的功并不可能全部為液體所獲得，以效率 反映泵工作時能量損失大小的參數(shù)。eaNN100% 容積損失是由于泵的泄漏造成的。離心泵在容積損失是由于泵的泄漏造成的。離心泵在運轉(zhuǎn)過程中，有一部分獲得能量的高壓液體，通運轉(zhuǎn)過程中，有一部分獲得能量的高壓液體，通過葉輪與泵殼之間的間隙流回吸入口。過葉輪與泵殼之間的間隙流回吸入口。 從泵排出的實際流量要比理論排出流量為從泵排出的實際流量要比理論排出流量為低，其比值稱為容積效率低，其比值稱為容積效率1 1。p容積損失容積損失 原因

39、：水力損失是由于流體流過葉輪、泵原因：水力損失是由于流體流過葉輪、泵殼時，由于流速大小和方向要改變，且發(fā)生殼時，由于流速大小和方向要改變，且發(fā)生沖擊，而產(chǎn)生的能量損失。沖擊，而產(chǎn)生的能量損失。 泵的實際壓頭要比泵理論上所能提供的壓泵的實際壓頭要比泵理論上所能提供的壓頭為低，其比值稱為水力效率頭為低，其比值稱為水力效率2 2。p水力損失水力損失 原因：機械損失是泵在運轉(zhuǎn)時，在軸承、原因：機械損失是泵在運轉(zhuǎn)時，在軸承、軸封裝置等機械部件接觸處由于機械磨擦而消軸封裝置等機械部件接觸處由于機械磨擦而消耗部分能量。耗部分能量。 泵的軸功率大于泵的理論功率（即理論壓頭泵的軸功率大于泵的理論功率（即理論壓頭

40、與理論流量所對應(yīng)的功率）。理論功率與軸功與理論流量所對應(yīng)的功率）。理論功率與軸功率之比稱為機械效率率之比稱為機械效率3 3。p機械損失機械損失特性曲線特性曲線（characteristic curves）：在固定的轉(zhuǎn)速下，離：在固定的轉(zhuǎn)速下，離心泵的基本性能參數(shù)（流量、壓頭、功率和效率）之間的關(guān)系心泵的基本性能參數(shù)（流量、壓頭、功率和效率）之間的關(guān)系曲線。曲線。強調(diào)：特性曲線是在固定轉(zhuǎn)速下測出的，只適用于該轉(zhuǎn)速，強調(diào)：特性曲線是在固定轉(zhuǎn)速下測出的，只適用于該轉(zhuǎn)速，故特性曲線圖上都注明轉(zhuǎn)速故特性曲線圖上都注明轉(zhuǎn)速n n的數(shù)值。的數(shù)值。圖上繪有三種曲線圖上繪有三種曲線Q Q曲線曲線Q Q曲線曲線Q

41、 Q曲線曲線四、四、 離心泵的特性曲線離心泵的特性曲線04812 16 20 24 28 320204060 80100 12010121416182022242602468010203040506070804B20n=2900r/minNH,l/sm3/s離心泵的特性曲線離心泵的特性曲線 變化趨勢變化趨勢：離心泵的壓頭在較大流量范圍內(nèi)是離心泵的壓頭在較大流量范圍內(nèi)是隨流量增大而減小的。不同型號的離心泵，隨流量增大而減小的。不同型號的離心泵，Q Q曲線的形狀有所不同。曲線的形狀有所不同。較平坦的曲線，適用于壓頭變化不大而流量變化較平坦的曲線，適用于壓頭變化不大而流量變化較大的場合；較大的場合；

42、1 Q曲線曲線（重要特性）較陡峭的曲線，適用于壓頭變化范圍大而不允許較陡峭的曲線，適用于壓頭變化范圍大而不允許流量變化太大的場合。流量變化太大的場合。 變化趨勢變化趨勢：Q Q曲線表示泵的流量曲線表示泵的流量Q Q和軸功率和軸功率的關(guān)系，隨的關(guān)系，隨Q Q的增大而增大。的增大而增大。2 Q曲線曲線Q0，泵軸消耗的功率最小泵軸消耗的功率最小, ,但不為但不為0 0。啟動泵、關(guān)閉泵時的操作：啟動離心泵時，為了減小啟動功率，啟動離心泵時，為了減小啟動功率，應(yīng)將出口閥關(guān)閉應(yīng)將出口閥關(guān)閉。 變化趨勢變化趨勢：開始：開始隨隨Q Q的增大而增大，達(dá)到最的增大而增大，達(dá)到最大值后，又隨大值后，又隨Q Q的增大

43、而下降。的增大而下降。 QQ曲線最大值相當(dāng)于效率最高點。泵在該點所曲線最大值相當(dāng)于效率最高點。泵在該點所對應(yīng)的壓頭和流量下操作，其效率最高，故該點為對應(yīng)的壓頭和流量下操作，其效率最高，故該點為離心泵的設(shè)計點離心泵的設(shè)計點。3 Q曲線曲線（最高效率點、設(shè)（最高效率點、設(shè) 計點、高效區(qū)）計點、高效區(qū)） 泵在最高效率點條件下操作最為經(jīng)濟合理，但實泵在最高效率點條件下操作最為經(jīng)濟合理，但實際上泵往往不可能正好在該條件下運轉(zhuǎn)，一般只能規(guī)際上泵往往不可能正好在該條件下運轉(zhuǎn)，一般只能規(guī)定一個工作范圍，稱為定一個工作范圍，稱為泵的高效率區(qū)泵的高效率區(qū)。高效率區(qū)的效高效率區(qū)的效率應(yīng)不低于最高效率的率應(yīng)不低于最高

44、效率的92%92%左右。左右。 強調(diào)強調(diào)：泵在銘牌上所標(biāo)明的都是最高效率點下的流泵在銘牌上所標(biāo)明的都是最高效率點下的流量，壓頭和功率。離心泵產(chǎn)品目錄和說明書上還常常量，壓頭和功率。離心泵產(chǎn)品目錄和說明書上還常常注明最高效率區(qū)的流量、壓頭和功率的范圍等。注明最高效率區(qū)的流量、壓頭和功率的范圍等。泵的高效率區(qū)泵的高效率區(qū) 根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)選用離心泵時，應(yīng)盡量使所選的泵在最佳工況附近范圍內(nèi)（一般為最高效率的92左右以上的區(qū)域）操作。 離心泵的特性曲線隨轉(zhuǎn)速而變，因而特性曲線上一定要標(biāo)出轉(zhuǎn)速 離心泵的特性曲線是在固定轉(zhuǎn)速下，由輸送清水實驗所測定的，若輸送液體與水的物理性質(zhì)差別較大時，泵的特性曲線必須進(jìn)行校

45、正。 泵生產(chǎn)部門所提供的特性曲線是用清水作實驗求泵生產(chǎn)部門所提供的特性曲線是用清水作實驗求得的。當(dāng)所輸送的液體性質(zhì)與水相差較大時，要考慮得的。當(dāng)所輸送的液體性質(zhì)與水相差較大時，要考慮粘度粘度及及密度密度對特性曲線的影響。對特性曲線的影響。4 物理性質(zhì)對特性曲線的影響物理性質(zhì)對特性曲線的影響 所輸送的液體粘度愈大，泵體內(nèi)能量損失愈多。所輸送的液體粘度愈大，泵體內(nèi)能量損失愈多。結(jié)果：結(jié)果：4.1 粘度的影響粘度的影響壓頭壓頭減小減小流量流量減小減小效率效率下降下降軸功率軸功率增大增大所以特性曲線改變所以特性曲線改變離心泵的壓頭與密度無關(guān)。（離心泵的壓頭與密度無關(guān)。（定性分析定性分析） 注：注：當(dāng)被

46、輸送液體的密度與水不同時，不能使當(dāng)被輸送液體的密度與水不同時，不能使用該泵所提供的曲線，而應(yīng)按（用該泵所提供的曲線，而應(yīng)按（2-4a）及（）及（2-5）重新計算。）重新計算。泵的軸功率隨液體密度而改變。泵的軸功率隨液體密度而改變。4.2 密度的影響密度的影響Hgpa1100p1pa , p1 有一定真空度，有一定真空度，真空度越高，吸力越大真空度越高，吸力越大, Hg 越大。越大。 當(dāng)當(dāng)p1 小于一定值后小于一定值后(p1pv, pv 為環(huán)境溫度下液體的飽和為環(huán)境溫度下液體的飽和蒸汽壓蒸汽壓)，將發(fā)生，將發(fā)生氣蝕現(xiàn)象氣蝕現(xiàn)象。 pv100 =760mmHg, p pv v 40=55.32mm

47、Hg=55.32mmHg五、五、 離心泵的安裝高度和氣蝕現(xiàn)象離心泵的安裝高度和氣蝕現(xiàn)象1 氣蝕現(xiàn)象氣蝕現(xiàn)象為避免發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，應(yīng)限制為避免發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，應(yīng)限制p p1 1不能太低，不能太低，或或H Hg g不能太大，即泵的安裝高度不能太高。不能太大，即泵的安裝高度不能太高。安裝高度安裝高度Hg的計算方法一般有兩種：的計算方法一般有兩種：v允許吸上真空高度法允許吸上真空高度法；v氣蝕余量法氣蝕余量法。2 2 安裝高度安裝高度離心泵的安裝高度 如圖選取衡算面，在兩截面間進(jìn)行能量衡算：得：2011()()(2 )gfPgHPgugh2011() ()(2 )gfHPPgugh允許吸上真空高度允許吸上

48、真空高度H Hs s泵入口處壓力所允許的最低絕對壓力泵入口處壓力所允許的最低絕對壓力p1 ,貯槽上方貯槽上方通大氣。通大氣。OmHHgpsa233.10Hs與泵的結(jié)構(gòu)、液體的物化特性、當(dāng)?shù)氐拇髿鈮号c泵的結(jié)構(gòu)、液體的物化特性、當(dāng)?shù)氐拇髿鈮旱纫蛩赜嘘P(guān)。等因素有關(guān)。一般，一般， Hs 57 mH2O.gppsaH1（2-82-8）式中式中 p pa a大氣壓，大氣壓，N/mN/m2 2 被輸送液體密度，被輸送液體密度，kg/mkg/m3 3允許吸上真空度mH2O泵安裝地點的海拔越高，泵安裝地點的海拔越高，海拔高度海拔高度，液體溫度，液體溫度Hg大氣壓力就越低，允許吸上真空高度就越小。大氣壓力就越低，

49、允許吸上真空高度就越小。輸送液體的溫度越高，輸送液體的溫度越高，所對應(yīng)的飽和蒸汽壓就越高，泵的允許吸上真空高度也所對應(yīng)的飽和蒸汽壓就越高，泵的允許吸上真空高度也就越小。就越小。影響泵安裝高度的補充因素影響泵安裝高度的補充因素Hs=Hs(Ha10)(Hv0.24) (2-11)式中式中 Hs操作條件下輸送水時允許吸上真空高度，操作條件下輸送水時允許吸上真空高度，mH2O；Hs泵樣本中給出的允許吸上真空高度，泵樣本中給出的允許吸上真空高度，mH2O； Ha泵工作處的大氣壓，泵工作處的大氣壓，mH2O； Hv泵工作溫度下水的飽和蒸汽壓，泵工作溫度下水的飽和蒸汽壓，mH2O； 0.24實驗條件下水的飽

50、和蒸汽壓，實驗條件下水的飽和蒸汽壓，mH2O。 原因原因：在泵的說明書中所給出的：在泵的說明書中所給出的Hs是大氣壓為是大氣壓為10mH2O，水溫為，水溫為20狀態(tài)下的數(shù)值。如果泵的使用條件與該狀態(tài)不同時，則應(yīng)把狀態(tài)下的數(shù)值。如果泵的使用條件與該狀態(tài)不同時，則應(yīng)把樣本上所給出的樣本上所給出的Hs值，按下式換算成操作條件下的值，按下式換算成操作條件下的Hs值。值。 泵允許吸上真空高度的換算泵允許吸上真空高度的換算 泵制造廠只能給出泵制造廠只能給出H Hs s值，而不能直接給出值，而不能直接給出H Hg g值。值。因為每臺泵使用條件不同，吸入管路的布置情況也因為每臺泵使用條件不同，吸入管路的布置情

51、況也各異，有不同的各異，有不同的u u2 2/2g/2g 和和HHf f 值，所以，只能由使值，所以，只能由使用單位根據(jù)吸入管路具體的布置情況，由計算確定用單位根據(jù)吸入管路具體的布置情況，由計算確定H Hg g。問題問題：泵制造廠能直接給出泵的安裝高度嗎？：泵制造廠能直接給出泵的安裝高度嗎？Hgp01100如何用允許吸上真空高度確定泵的安裝高度？如何用允許吸上真空高度確定泵的安裝高度？H Hg g 泵的安裝高度；泵的安裝高度；u u2 2/2g/2g 進(jìn)口管動能；進(jìn)口管動能；HHf f 進(jìn)口管阻力進(jìn)口管阻力; ;H Hs s 允許吸上真空高度，由泵的生產(chǎn)廠家給出。允許吸上真空高度，由泵的生產(chǎn)廠

52、家給出。提高提高Hg的方法的方法 取截面取截面0-0，1-1，并以截面，并以截面0-0為基準(zhǔn)面，在兩截為基準(zhǔn)面，在兩截面間柏努利方程，可得面間柏努利方程，可得fgusgHHH221若貯槽為敞口，則若貯槽為敞口，則p p0 0為大氣壓為大氣壓p pa a，則有，則有fgugHgppH21021（2-92-9）（2-102-10） 汽蝕余量汽蝕余量hh是指離心泵入口處，液體的靜壓頭是指離心泵入口處，液體的靜壓頭p p1 1/g /g 與動壓頭與動壓頭 u u1 12 2/2g/2g之和超過液體在操作溫度下的飽和蒸汽壓頭之和超過液體在操作溫度下的飽和蒸汽壓頭p pv v/g/g的某一最小指定值，即的

53、某一最小指定值，即汽蝕余量汽蝕余量(2-12)gpgugpvh2211式中式中 h h 汽蝕余量，汽蝕余量，m m； p pv v 操作溫度下液體飽和蒸汽壓，操作溫度下液體飽和蒸汽壓，N/mN/m2 2。 將將式（式（2-9）與與（2-12）合并可導(dǎo)出汽蝕余量合并可導(dǎo)出汽蝕余量 h與允許安與允許安裝高度裝高度Hg之間關(guān)系為之間關(guān)系為 上式中上式中p p0 0為液面上方的壓力，若為敞口液面則為液面上方的壓力，若為敞口液面則p p0 0=p=pa a。(2-13)fgpgpgHhHv0如何利用氣蝕余量確定泵的安裝高度？如何利用氣蝕余量確定泵的安裝高度？ 只要已知允許吸上真空高只要已知允許吸上真空高

54、H Hs s與汽蝕余量中的任一個參數(shù)，均與汽蝕余量中的任一個參數(shù)，均可確定泵的安裝高度?？纱_定泵的安裝高度。 注注：泵性能表上的值也是按輸送：泵性能表上的值也是按輸送2020水而規(guī)定的。當(dāng)輸送其水而規(guī)定的。當(dāng)輸送其它液體時，需進(jìn)行校正。具體校正方法可參閱有關(guān)文獻(xiàn)。它液體時，需進(jìn)行校正。具體校正方法可參閱有關(guān)文獻(xiàn)。例例2-2 2-2 某臺離心泵從樣本上查得允許吸上真空高度某臺離心泵從樣本上查得允許吸上真空高度H Hs s=6m=6m，現(xiàn)將該泵安裝在海拔高度為，現(xiàn)將該泵安裝在海拔高度為500m500m處，若夏季平處，若夏季平均水溫為均水溫為4040。問修正后的。問修正后的H Hs s 應(yīng)為多少？若

55、吸入管應(yīng)為多少？若吸入管路的壓頭損失為路的壓頭損失為1mH1mH2 2O O，泵入口處動壓頭為，泵入口處動壓頭為0.2mH0.2mH2 2O O。問該泵安裝在離水面問該泵安裝在離水面5m5m高度處是否合適？高度處是否合適？水溫為水溫為40時，時，Hv=0.75m。Ha=9.74m解解: 當(dāng)水溫為當(dāng)水溫為40時，時，Hv=0.75m。查表得。查表得Ha=9.74m。 Hs=Hs(Ha10)(Hv0.24) =6(9.7410)(0.750.24) =5.23m泵的安裝高度為泵的安裝高度為: H=Hs u12/2g Hf =5.230.21 =4.93m5m故泵安裝在離水面故泵安裝在離水面5m高度

56、處不合適。高度處不合適。fgugpHzH22 離心泵在特定管路系統(tǒng)中工作時，液體要求泵供離心泵在特定管路系統(tǒng)中工作時，液體要求泵供給的壓頭給的壓頭可由柏努利方程式求得，即可由柏努利方程式求得，即 六、六、 離心泵的工作點離心泵的工作點 當(dāng)離心泵安裝在一定的管路系統(tǒng)中工作時，當(dāng)離心泵安裝在一定的管路系統(tǒng)中工作時，其壓頭和流量不僅與離心泵本身的特性有關(guān)，而其壓頭和流量不僅與離心泵本身的特性有關(guān)，而且還取決于管路的工作特性。且還取決于管路的工作特性。1 管路特性曲線管路特性曲線 gpz022gu上式可簡化為上式可簡化為 Hf (2-14)與管路中液體流量無關(guān)，在輸液高度與管路中液體流量無關(guān)，在輸液高

57、度和壓力不變的情況下為一常數(shù)，以符和壓力不變的情況下為一常數(shù)，以符號表示。號表示。若貯槽與受槽的截面都很大，該處若貯槽與受槽的截面都很大，該處流速與管路相比可忽略不計流速與管路相比可忽略不計. .此式中壓頭損失為此式中壓頭損失為 28212)()()()(52242QHdllgdQgdllgudllfeee式中式中Q為管路系統(tǒng)的流量，為管路系統(tǒng)的流量，m3/s (2-15)對于特定的管路系統(tǒng)，對于特定的管路系統(tǒng)，l l、l le e、d d 均為定值，湍流均為定值，湍流時摩擦系數(shù)的變化也很小，令時摩擦系數(shù)的變化也很小，令Bdllge)(528則式（則式（2-142-14）可簡化為）可簡化為BQ

58、2(2-16)(2-16) 上式表明：在特定管路中輸送液體時，所需壓頭上式表明：在特定管路中輸送液體時，所需壓頭隨液體流量隨液體流量Q Q的平方而變化，此關(guān)系所描繪的的平方而變化，此關(guān)系所描繪的Q Q曲線，稱為曲線，稱為管路特性曲線管路特性曲線。它表示在特定的管路中。它表示在特定的管路中，壓頭隨流量的變化關(guān)系。，壓頭隨流量的變化關(guān)系。注意注意：管路特性曲線的形狀與管路布置及操作條件有：管路特性曲線的形狀與管路布置及操作條件有關(guān)，而與泵的性能無關(guān)。關(guān)，而與泵的性能無關(guān)。AQH管路的特性曲線管路的特性曲線泵的特性曲線泵的特性曲線 離心泵的特性曲線離心泵的特性曲線H-QH-Q與其所在管路的特性曲線與

59、其所在管路的特性曲線He-He-QeQe的交點稱為泵在該管路的的交點稱為泵在該管路的工作點工作點，如圖所示。，如圖所示。H=HeQ=QeQ或或QeH-QMHe-QeH或或He 工作點所對應(yīng)的流量工作點所對應(yīng)的流量與壓頭既滿足管路系統(tǒng)與壓頭既滿足管路系統(tǒng)的要求，又為離心泵所的要求，又為離心泵所能提供。能提供。 2 工作點工作點 （duty point）q工作點所對應(yīng)的流量工作點所對應(yīng)的流量Q Q與壓頭既是管路系與壓頭既是管路系統(tǒng)所要求，又是離心泵所能提供的統(tǒng)所要求，又是離心泵所能提供的; ;q若工作點所對應(yīng)效率是在最高效率區(qū)，則該若工作點所對應(yīng)效率是在最高效率區(qū)，則該工作點是適宜的。工作點是適宜

60、的。 泵的工作點表示泵的工作點表示改變離心泵的轉(zhuǎn)速或改變?nèi)~輪外徑，以改變泵的特性曲線。改變離心泵的轉(zhuǎn)速或改變?nèi)~輪外徑，以改變泵的特性曲線。 調(diào)節(jié)流量實質(zhì)上就是改變離心泵的特性曲線或管調(diào)節(jié)流量實質(zhì)上就是改變離心泵的特性曲線或管路特性曲線，從而改變泵的工作點。路特性曲線，從而改變泵的工作點。離心泵的流量調(diào)節(jié)，通常從兩方面考慮：離心泵的流量調(diào)節(jié)，通常從兩方面考慮：兩者均可以改變泵的工作點，以調(diào)節(jié)流量。兩者均可以改變泵的工作點，以調(diào)節(jié)流量。在排出管線上裝適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)閥，以改變管路特性曲線；在排出管線上裝適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)閥，以改變管路特性曲線；七、七、 流量調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié) 當(dāng)閥門關(guān)小時，管路局部阻力當(dāng)閥門關(guān)小時，