化工原理-流體輸送與流體輸送機械

第三章

流體輸送與流體輸送機械化工生產(chǎn)系統(tǒng)中流體輸送的主要任務(wù)：滿足對工藝流體的流量和壓強的要求。概述流體輸送系統(tǒng)包括：流體輸送管路、流體輸送機械、流動參數(shù)測控裝置。流體流動與輸送有其共同的規(guī)律。各種流體輸送機械也有共通的原理，所以有通用機械之稱。流體輸送計算以描述流體流動根本規(guī)律的傳遞理論為根底。3.1管路阻力損失直管阻力損失：流經(jīng)直管時造成的機械能損失。局部阻力損失：流經(jīng)管件時造成的機械能損失。計算公式3.1.1直管阻力損失引起阻力損失的外部條件主要由實驗研究采用實驗方法測定一系列工業(yè)常見管道的摩擦系數(shù)值

后，反算出與之相當(dāng)?shù)拇植诙?。管道類別e

,mm管道類別e,mm金屬管無縫黃銅管、銅管及鉛管0.01~0.05非金屬管干凈玻璃管0.0015~0.01新的無縫鋼管或鍍鋅鐵管0.1~0.2橡皮軟管0.01~0.03新的鑄鐵管0.3木管道0.25~1.25具有輕度腐蝕的無縫鋼管0.2~0.3陶土排水管0.45~6.0具有顯著腐蝕的無縫鋼管0.5以上很好整平的水泥管0.33舊的鑄鐵管0.85以上石棉水泥管0.03~0.8工業(yè)管道的當(dāng)量粗糙度〔roughness〕3.1.1直管阻力損失非圓形截面管道流體流動的阻力損失可采用圓形管道的公式來計算，只需用當(dāng)量直徑de來代替圓管直徑d流體浸潤周邊即同一流通截面上流體與固體壁面接觸的周長。abr2r1非圓形截面管道的當(dāng)量直徑當(dāng)量直徑定義：矩形管套管環(huán)隙3.1.1直管阻力損失注意：當(dāng)量直徑de僅用于阻力損失和雷諾數(shù)的計算式中，即式中的速度u

要用實際的平均速度，3.1.1直管阻力損失局部阻力損失主要是由于流道的急劇變化使流動邊界層別離，所產(chǎn)生的大量漩渦消耗了機械能。計算式局部阻力系數(shù)法：當(dāng)量長度法：——局部阻力系數(shù)〔由實驗測定，表3.4〕le——當(dāng)量長度〔由實驗測定，圖3.4〕3.1.2局部阻力損失u取小截面上的流速!100mm的閘閥1/2關(guān)le=

22m100mm的標(biāo)準(zhǔn)三通le=

2.2m100mm的閘閥全開le=

0.75m3.1.2局部阻力損失3.2流體輸送管路計算的根本方程不可壓縮流體在管路中穩(wěn)定流動連續(xù)性方程柏努利方程摩擦系數(shù)計算式3.2.1管路計算根本方程輸送單位質(zhì)量流體所需參加的外功，是決定流體輸送機械的重要數(shù)據(jù)。J/s〔W〕包括所選截面間全部管路阻力損失！假設(shè)輸送流體的質(zhì)量流量為qm〔kg/s〕，那么輸送流體所需供給的功率為：如果流體輸送機械的效率為，那么實際消耗的功率為：注意單位！3.2.1管路計算的根本方程——流體輸送機械的有效功率——流體輸送機械的軸功率3.1.1管路計算的根本方程應(yīng)用柏努利方程時的本卷須知截面的選取截面要與流體流動方向垂直〔更嚴格地說應(yīng)與流線垂直〕，截面上各點的總勢能P相等。因此截面應(yīng)選在均勻管段且與管軸線垂直。所選的截面應(yīng)盡可能是條件最多的截面，而待求的參數(shù)應(yīng)在兩截面上或在兩截面之間?！?〞截面在上游，“2〞截面在下游?；鶞?zhǔn)水平面的選取取基準(zhǔn)面通過一個截面的中心，可使方程簡化。各項單位的須一致〔如J/kg或Pa〕。柏努利方程是對穩(wěn)定流動而言，在非穩(wěn)定流動情況下那么是針對某一瞬時而言。3.2.2管路計算的類型給定：qm〔或qV〕，P2，l、、、he〔或P1〕選擇：u求：d、P1〔或he〕設(shè)計型：指定不同的流速u，可對應(yīng)地求得一組d、P1〔he〕。設(shè)計人員的任務(wù)就在于從這一系列的計算結(jié)果中，選出最經(jīng)濟合理的管徑“dopt〞。所以，設(shè)計型問題一般都包含著“選擇〞和“優(yōu)化〞的問題。某些流體在管道中常用流速范圍費用u設(shè)備費總費用操作費uopt流體種類及狀況常用流速范圍m/s流體種類及狀況常用流速范圍m/s水及一般液體1~3壓力較高的氣體15~25粘度較大的液體0.5~1飽和水蒸氣：

低壓氣體8~158大氣壓以下40~60易燃、易爆的低壓氣體（如乙炔等）<83大氣壓以下過熱水蒸氣20~4030~503.2.2管路計算的類型qV一定，d∝1/u1/2〔u=4qV/d2〕。u↓，d↑，設(shè)備費用↑；u↑，d↓，操作費用↑；但u過小時，維修費↑。給定：d、l、、，P1〔或qV〕，P2求：qV〔或P1、he〕由于柏努利方程中的流動阻力損失Σhf與流速的關(guān)系為非線性，故管路的操作型計算一般需要進行試差。假設(shè)阻力損失服從平方或一次方定律時，可將關(guān)系式直接代入柏努利方程計算流速，不需進行試差。非線性函數(shù)操作型3.2.2管路計算的類型3.3流體輸送管路計算3.3.1簡單管路簡單管路即無分支的管路，既可以是等徑、也可以由不同管徑或截面形狀的管道串聯(lián)組成。無論實際管路有多復(fù)雜，總是可以分解為簡單管路、并聯(lián)管路與分支管路三種根本類型的組合。(1)通過各段管路的質(zhì)量流量相等對于不可壓縮流體，體積流量也相等(2)全管路的流動阻力損失為各段直管阻力損失及所有局部阻力之和注意：一般情況下，各段的d、l、u、不同。簡單管路的根本特點u1

u2u33.3.1簡單管路【例3-1】容器B內(nèi)保持一定真空度，使溶液從敞口容器A經(jīng)導(dǎo)管流入容器B中。導(dǎo)管內(nèi)徑30mm，容器A的液面距導(dǎo)管出口的高度為1.5m，管路阻力損失可按∑hf=5.5u2計算〔不包括導(dǎo)管出口的局部阻力〕，溶液密度為1100kg/m3。解：取容器A的液面1-1截面為基準(zhǔn)面，導(dǎo)液管出口為2-2截面，在該兩截面間列柏努利方程，有計算送液量為每小時3m3時，容器B內(nèi)應(yīng)保持的真空度?！纠?-1】【例3-2】水由位于水箱底部、孔徑d為30mm的泄水孔排出。假設(shè)水箱內(nèi)水面上方保持20mmHg真空度，水箱直徑D為1.0m，盛水深度1.5m，試求〔1〕能自動排出的水量及排水所需時間；解：〔1〕設(shè)t時刻水箱內(nèi)水深度為H，孔口水流速度為u0，以孔口面為基準(zhǔn)面，在水面與孔口截面間列柏努利方程，有12【例3-2】設(shè)dt時間內(nèi)液面下降高度為dH，由物料衡算得u0=0時，不再有水流出，此時【例3-2】t時刻，以導(dǎo)管出口為基準(zhǔn)面，在水箱液面與導(dǎo)管出口間列柏努利方程，可以導(dǎo)出當(dāng)水箱內(nèi)的水排空，即H=0時，由上式算得導(dǎo)管內(nèi)流速u0=1.50m/s，所以水箱內(nèi)的水能全部排出。所需時間為〔2〕如在泄水孔處安裝一內(nèi)徑與孔徑相同的0.5m長的導(dǎo)水管〔虛線所示〕，水箱能否自動排空及排水所需時間〔流動阻力可忽略不計。〕12【例3-2】問題：管內(nèi)流速u0與D，d有關(guān)嗎？假設(shè)有，會在式中哪一項出現(xiàn)？【例3-3】溶劑由容器A流入B。容器A液面恒定，兩容器液面上方壓力相等。溶劑由A底部倒U型管排出，其頂部與均壓管相通。容器A液面距排液管下端6.0m，排液管為60×3.5mm鋼管，由容器A至倒U型管中心處，水平管段總長3.5m，有球閥1個(全開)，90°標(biāo)準(zhǔn)彎頭3個。試求：要到達12m3/h的流量，倒U型管最高點距容器A內(nèi)液面的高差H?！?900kg/m3，=0.6×10-3Pa·s〕。解：溶劑在管中的流速【例3-3】查圖得摩擦系數(shù)入管口突然縮小90°的標(biāo)準(zhǔn)彎頭球心閥〔全開〕以容器A液面為1-1截面，倒U型管最高點處為2-2截面，并以該截面處管中心線所在平面為基準(zhǔn)面，列柏努利方程有【例3-3】【例3-4】用水泵向壓力為0.2MPa的高位密閉水箱供水，流量為150m3/h，泵軸中心線距水池和水箱液面的垂直距離分別為2.0m和25m。泵吸入管與排出管內(nèi)徑分別為205mm和180mm。吸入管管長10m，管路上裝有一個吸水底閥和一個90°標(biāo)準(zhǔn)彎頭；排出管管長200m，其間有全開的閘閥1個和90°標(biāo)準(zhǔn)彎頭1個。試求泵吸入口處A點的真空表讀數(shù)和泵的軸功率〔設(shè)泵的效率為65%〕?！纠?-4】解：取水的密度為1000kg/m3，粘度為1.0×10-3Pa﹒s，設(shè)泵的吸入和排出管路水的流速分別為uA和uB，那么【例3-4】取管壁絕對粗糙度0.3mm，那么查圖得摩擦系數(shù)水泵吸水底閥90°的標(biāo)準(zhǔn)彎頭取水池液面1-1截面為基準(zhǔn)面，泵吸入點處A為2-2截面，列柏努利方程，有【例3-4】【例3-4】又取水箱液面為3-3截面，在1-1與3-3截面間列柏努利方程有閘閥〔全開〕90°的標(biāo)準(zhǔn)彎頭出管口突然擴大【例3-4】泵的軸功率管路質(zhì)量流量一水動力機械從水庫引水噴射，設(shè)計流量400m3/h，噴嘴出口處射流速度32m/s。噴口處距水庫液面垂直距離80m，引水管長300m〔包括局部阻力的當(dāng)量長度〕。試計算：適宜的引水管直徑。〔水的密度為1000kg/m3，粘度為1.305×10-3Pa·s〕【例3-5】80m解：設(shè)管內(nèi)流速為u，噴嘴出口處為u0，由水庫水面到噴嘴出口列柏努利方程，【例3-5】80m12【例3-5】取一的初值〔管內(nèi)湍流大致為0.02～0.04〕，由②計算出d，代入①得到的計算值，與初設(shè)值比較并根據(jù)差值大小決定如何修改初設(shè)值，直到滿意的計算精度。由于摩擦系數(shù)計算式非線性，不能直接求解，需采用試差法。80m習(xí)題3.73.113.20〔1〕主管中的質(zhì)量流量等于各支管內(nèi)質(zhì)量流量之和。對不可壓縮流體〔2〕單位質(zhì)量流體通過每根支管的阻力損失相等。并聯(lián)管路的根本特點嚴格講應(yīng)在A點上游和B點下游的兩點。3.3.2并聯(lián)管路忽略分流點與匯流點的局部阻力損失〔li包括局部阻力當(dāng)量長度〕各支管的阻力損失確定各支管的流量并聯(lián)各支管流量分配具有自協(xié)調(diào)性。3.3.2并聯(lián)管路在如下圖的輸水管路中，水的總流量為3m3/s，水溫為20C，各支管總長分別為l1=1200m，l2=1500m，l3=800m；管徑d1=600mm，d2=500mm，d3=800mm。求AB間的阻力損失及各支管的流量。=0.3mm。解：需先確定１、２、３。設(shè)各支管的流動已進入阻力平方區(qū)，由查圖得[例]又故[例]校核代入得故由圖可看出，各支管進入或十分接近阻力平方區(qū)，原假設(shè)成立。[例]對不可壓縮流體分支點既可以是分流點，也可以是交匯點，這取決于支管上流體的流向。在任一個分支點處，假設(shè)支管段內(nèi)流體的機械能小于該點處主管上的值，那么主管上的流體向支管分流；反之那么由支管向主管交匯。(1)主管質(zhì)量流量等于各支管質(zhì)量流量之和以分流為例，分支管路的特點是：3.3.3分支管路qmqm1qm2qm3qm4(2)從分支點出發(fā)可對各支管列柏努利方程，對不可壓縮流體有3.3.3分支管路上述機械能衡算方程中沒有考慮分支點處流體分流或合流的阻力損失和機械能轉(zhuǎn)換。這是由流體在交點處動量交換而引起的，與各流股的流向、流速都有關(guān)，十分復(fù)雜。工程上用分流三通或合流三通局部阻力系數(shù)予以表達，并通過實驗測定不同情況下的值?？烧韶?，流體通過交叉點后，機械能假設(shè)有所減少，那么為正；反之為負。3.3.3分支管路設(shè)計時必須滿足能量需求最大的支管的輸送要求，其它支管可以通過改變管路阻力的方法調(diào)節(jié)流體機械能大小。一般原那么是逆著流動方向，由遠而近對每一個分支點進行分解，逐一列出方程，編程上機計算。3.3.3分支管路3.3.3分支管路【例3.7】如下圖的輸水管路系統(tǒng)，泵出口分別與B，C兩容器相連。泵吸入管內(nèi)徑為50mm，有90°標(biāo)準(zhǔn)彎頭和吸水底閥各一個；AB管段長20m，管內(nèi)徑為40mm，有截止閥一個；AC管段長20m，管內(nèi)徑為30mm，有90°標(biāo)準(zhǔn)彎頭和截止閥各一個。水池液面距A點和容器C的液面垂直距離分別為2m和12m。容器C內(nèi)氣壓為0.2MPa〔表〕?！?1000kg/m3，=1.0×10-3Pas，=60%〕試求：解：首先判斷兩分支管路中水的流向。以水池液面為基準(zhǔn)面，分別在水池液面與A點間、A點與容器C的液面間、A點與管路B出口間列柏努利方程，有0AACABBC【例3.7】〔1〕測得泵送流量為15m3/h，泵的軸功率為2.2kW時，兩分支管路AB及AC的流量。查得管路局部阻力系數(shù)如下：水泵吸水底閥〔管內(nèi)徑50mm〕90°的標(biāo)準(zhǔn)彎頭截止閥〔全開〕管出口〔突然擴大〕泵入口管路流速BC【例3.7】忽略入口管路直管阻力，那么EC>EA>EB，所以水將由容器C流出，與泵聯(lián)合向容器B供水。BC【例3.7】uC需試差。步驟：初設(shè)uC，由〔1〕式算出c，帶入〔2〕式算出uC，進行比較，直到滿意的計算精度。而BC【例3.7】BC(2)泵送流量不變，要使AC管路流量大小與上問計算值相同但水流方向反向，所需的泵的軸功率。要到達由泵向容器C輸水4.12m3/h，管路系統(tǒng)要求泵提供的軸功率必須增加。在水池液面與容器C的液面間列柏努利方程有【例3.7】BC在水池液面與管路B出口處列柏努利方程有【例3.7】此條件下水在AB管段的流速查圖BC【例3.7】要完成此輸送任務(wù)AC分支管路需泵提供的能量heC大于AB分支管路的heB，泵的軸功率應(yīng)滿足AC管路的要求，所以AB管路那么通過減小該支管上截止閥的開啟度、增加管路阻力，滿足流量分配要求。解：設(shè)各支管內(nèi)的流動均進入了阻力平方區(qū)，因此根據(jù)各支管的/d值可直接查出或計算出相應(yīng)的摩擦系數(shù)三角形供水管網(wǎng)，總管流量為1.2m3/s，各支管長度分別為l1=600m、l2=600m、l3=800m，管徑分別為d1=0.65m、d2=0.6m、d3=0.5m。通過調(diào)節(jié)使CD支管流量為BE支管流量的1.5倍。試求：管網(wǎng)中各管的流量。=1000kg/m3，=1.0×10-3Pa·s，=0.25mm，不計局部阻力損失。【例3.8】依據(jù)題意和連續(xù)性方程，各支管流量之間有如下關(guān)系各支管阻力損失為按管網(wǎng)的流向，并根據(jù)并聯(lián)管路特點有【例3.8】在此流量分配下，校核

值。各支管的Re數(shù)為可見，各支管的流動確實已進入或十分接近阻力平方區(qū)，原假設(shè)成立，上述計算結(jié)果有效。聯(lián)立求解方程組可得【例3.8】HL又稱為管路的揚程或壓頭〔單位為m)?；鶞?zhǔn)：單位質(zhì)量流體式中各項單位為m流體柱，HL=he/g，Hf=hf/g。注意揚程HL與升楊高度(Z2-Z1)是完全不同的。3.3.4管路特性曲線基準(zhǔn)：單位重量流體一定管路系統(tǒng)輸送流體的流量與所需補加能量的關(guān)系。對一定的管路系統(tǒng)，當(dāng)管內(nèi)流動進入阻力平方區(qū)時，K是一個與流量無關(guān)的常數(shù)。阻力損失忽略u2/2g，那么——管路特性方程3.3.4管路特性曲線管路特性曲線：代表管路特性方程的曲線。管路特性方程說明：向流體提供的能量用于提高流體的勢能和克服管路的阻力損失。低阻力管路特性曲線平坦〔曲線1〕；高阻管路K值大，曲線更陡峭(曲線2)，說明完成同樣的流體輸送任務(wù)需要提供更大的揚程。qV→0HL→12Hf3.3.4管路特性曲線3.31作業(yè)對作穩(wěn)態(tài)流動的理想流體，單位質(zhì)量流體沿跡線微小位移過程中壓力梯度與重力作功引起流體動能的改變量對實際粘性流體，在該微元流動長度內(nèi)摩擦力作功應(yīng)為摩擦力作功總是使流體機械能減少，那么在一定條件下積分上式即可得到可壓縮粘性流體在直管內(nèi)流動的機械能衡算方程。3.3.4可壓縮流體的管路計算用質(zhì)量流速G將流速u表達為：式中流體比容同時將Re表達為由于摩擦系數(shù)=(Re,/d)，對等徑管而言，d、G為常數(shù)，在等溫或溫度改變不大的情況下氣體粘度也根本為常數(shù)，即Re數(shù)和／d均為常數(shù)因此沿管長不變。在此條件下有：3.3.4可壓縮流體的管路計算氣體比容的變化一般可按完全氣體p-V-T關(guān)系處理：等溫過程絕熱過程多變過程、k—氣體的絕熱指數(shù)和多變指數(shù)選取適合過程特征的表達式即可積分得到粘性氣體輸送管路計算根本公式。由于氣體密度小其位能改變可以忽略不計，積分上式可得多變過程：3.3.4可壓縮流體的管路計算平均壓強可壓縮流體在直管內(nèi)流動的靜壓能下降，一局部用于流體膨脹動能增加，另一局部用于克服摩擦阻力損失。假設(shè)流體膨脹程度不大，上式右端括號中第一項可以忽略，那么與不可壓縮流體水平直管中流動的柏努利方程相一致。平均密度代入上式并整理可得等溫過程k=1，從上式可得3.3.4可壓縮流體的管路計算【例】解：煤氣的平均密度為煤氣質(zhì)量流速忽略輸送管線兩端的高差，對等溫流動煤氣的壓強0.32MPa〔表壓〕，溫度298K，以0.35Nm3/s的流量送往150m〔包括局部阻力的當(dāng)量長度〕外的燃燒噴嘴。要求進噴嘴前煤氣的壓強不低于0.07MPa〔表壓〕，求煤氣輸送管道的直徑?！布僭O(shè)流動為等溫，煤氣平均分子量為13，粘度為1.61×10-5Pa·s，大氣壓強為0.1MPa〕【例】取管道設(shè)選用DN40的水煤氣管，管內(nèi)徑整理得代入數(shù)據(jù)假設(shè)等式右端小于等式左端，那么可滿足要求【例】查圖查得l=0.029，得可見用DN50管，流動阻力損失小于允許的壓降，且略有裕量。說明假設(shè)使用DN40管，管路允許的壓降Dp缺乏以克服流動阻力，因此應(yīng)加大管徑以降低阻力。由圖查得l=0.031，故根據(jù)水煤氣管規(guī)格，重選DN50管，管內(nèi)徑塑性流體K—稠度系數(shù)n—流變指數(shù)非牛頓流體的主要類型及本構(gòu)方程假塑性流體與漲塑性流體〔冪律流體〕—表觀粘度n＝1牛頓流體；n＜1假塑性流體；n＞1漲塑性流體。對假塑性流體，表觀粘度隨速度梯度值的增大而逐漸減小，即出現(xiàn)剪切稀化現(xiàn)象；對漲塑性流體，表觀粘度隨速度梯度的值增大而逐漸上升，即出現(xiàn)剪切增稠現(xiàn)象。3.4非牛頓流體的流動注意到柱座標(biāo)系下du/dr<0，那么得到非牛頓流體的管內(nèi)流動阻力可采用與牛頓型流體相同的公式對圓管內(nèi)的層流流動積分上式并利用邊界條件r=R，u=0，即得到冪律流體圓管內(nèi)流速分布為3.4非牛頓流體的流動冪律流體管內(nèi)流動的阻力損失按管內(nèi)體積平均流速的定義得將各有關(guān)量代入范寧〔Fanning〕摩擦因子定義式并整理得最大流速umax在管中心r=0處3.4非牛頓流體的流動通過實驗關(guān)聯(lián)得到冪律流體在光滑圓管內(nèi)湍流流動的摩擦因子經(jīng)驗方程—非牛頓流體的廣義雷諾數(shù)n=1Re*Re〔牛頓流體〕3.4非牛頓流體的流動3.5流速與流量的測量3.5.1測速管〔Pitottube〕原理ABR0根據(jù)R可計算出A點的速度沿流線從A到B列柏努利方程忽略阻力損失pB：沖壓能pA：靜壓能u2/2：動壓能利用流體沖壓能與靜壓能之差來檢測流體的點速度。畢托管測得的是點速度!要測流量，可先測出截面的速度分布，然后積分。對園管，速度分布規(guī)律，因此，常用的方法是測量管中心的最大流速umax，然后根據(jù)最大流速與平均流速的關(guān)系求出平均流速，進而求出流量。結(jié)構(gòu)：為一同心套管，內(nèi)管前端開口，管口截面垂直于流動方向，用以測PB。外管前端封閉，距端頭一定距離在外管壁上沿周向開有幾個小孔，用以測PA。PAPB3.5.1測速管〔Pitottube〕安裝：盡可能滿足測速管的測量原理

⑴測點應(yīng)位于均勻流速段。通常上、下游應(yīng)有50倍管徑的直管長度，大管徑的倍數(shù)可適當(dāng)減少；⑵保證內(nèi)管開口截面嚴格垂直于來流方向；⑶盡量減少測速管對流動的干擾，一般選取測速管直徑應(yīng)小于管徑的1/50。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，對被測流體的阻力小，尤其適用于低壓、大管道氣體流速的測量。缺點：輸出的壓差信號較小，一般需要放大后才能較為精確地顯示其讀數(shù)。3.5.1測速管〔Pitottube〕原理縮脈12根據(jù)連續(xù)性方程，對不可壓縮流體R03.5.2孔板流量計〔OrificeMeter〕在1、2截面間應(yīng)用柏努利方程忽略阻力損失①A2難于確定，用u0代替u2；②實際流體有阻力損失hf；③實測的P不會恰好是〔P1-P2〕,因縮脈位置將隨流動狀況而變?！琢飨禂?shù)縮脈12R03.5.2孔板流量計〔OrificeMeter〕通過改變流體在管道中的流通截面積而引起動能與靜壓能改變來檢測流量。實驗測得一系列條件下的C0值，發(fā)現(xiàn)當(dāng)Red增加到某個值以后，C0值即不再隨其改變而僅由孔板加工參數(shù)d0/d1決定。因此設(shè)計或選用孔板流量計應(yīng)盡量使其工作在該范圍內(nèi)，C0值為常數(shù)，一般在0.6-0.7之間。m=(d0/d1)2標(biāo)準(zhǔn)孔板，孔流系數(shù)可表成3.5.2孔板流量計〔OrificeMeter〕結(jié)構(gòu)和安裝：在上游和下游必須分別有〔15~40〕d和5d的直管距離。標(biāo)準(zhǔn)孔板可由手冊查得孔流系數(shù)。非標(biāo)準(zhǔn)孔板那么由試驗測定其孔流系數(shù)〔或校正曲線〕?？装辶髁坑嫷淖枇p失：一般在0.8左右孔板流量計的標(biāo)定：優(yōu)點：構(gòu)造簡單，制作、安裝方便。應(yīng)用十分廣泛。缺點：被測介質(zhì)阻力損失大。3.5.2孔板流量計〔OrificeMeter〕hf與R成正比，說明讀數(shù)R是以機械能損失為代價取得的。采取漸縮后漸擴的流道，防止使流體出現(xiàn)邊界層別離而產(chǎn)生旋渦，因此阻力損失較小。文丘里流量計的計算公式CV隨Red和文丘里管的結(jié)構(gòu)而變，由實驗標(biāo)定。在湍流情況下，喉徑與管徑比在0.25-0.5的范圍內(nèi)，CV的值一般為0.98~0.99。文丘里流量計的阻力損失為3.5.3文丘里流量計〔VenturiMeter〕原理結(jié)構(gòu)：在上大下小的垂直錐形管內(nèi)放置一個可以上下浮動的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子材料的密度大于被測流體。10u03.5.4轉(zhuǎn)子流量計〔Rotameter〕錐形管中流體在轉(zhuǎn)子上下截面產(chǎn)生的壓差〔p1－p2〕所形成的向上推力與轉(zhuǎn)子的重力相平衡。在1、0截面間應(yīng)用柏努利方程有忽略阻力損失流體在轉(zhuǎn)子上下兩端面處產(chǎn)生的壓差是由流體在兩截面的位能差和動能差引起的。A1：錐形管截面積A0：環(huán)隙面積。3.5.4轉(zhuǎn)子流量計〔Rotameter〕CR為轉(zhuǎn)子流量計校正系數(shù)〔流量系數(shù)〕，包含了以上推導(dǎo)過程中尚未考慮到的轉(zhuǎn)子形狀與流動阻力等因素的影響。u0為常數(shù)。環(huán)隙面積A0正比于轉(zhuǎn)子所在的高度。轉(zhuǎn)子的平衡位置隨流量而變。

3.5.4轉(zhuǎn)子流量計〔Rotameter〕對特定的轉(zhuǎn)子流量計結(jié)構(gòu)，CR是Re的函數(shù)，即CR=f(Re)。轉(zhuǎn)子形狀不同，CR~Re的變化規(guī)律不一樣，CR為常數(shù)時的Re數(shù)也不同。設(shè)計或選用轉(zhuǎn)子流量計時，應(yīng)在CR

為定值范圍內(nèi)工作。特點：恒流速、恒壓差。3.5.4轉(zhuǎn)子流量計〔Rotameter〕刻度換算：流量標(biāo)定：20℃的水或者20℃、0.1MPa的空氣。當(dāng)被測流體與上述條件不符時，在同一刻度下，A0相同〔同一流量計，Vf、Af、f、CR相同〕3.5.4轉(zhuǎn)子流量計〔Rotameter〕【例3-9】在60×3.5mm的管路中安裝有一孔徑為30mm的標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計，管內(nèi)輸送20℃的液態(tài)苯。試確定：〔1〕流量多少時，孔流系數(shù)C0與流量無關(guān)；〔2〕該流量下孔板壓差計所檢測到的壓差。解：20℃時苯的密度=879kg/m3，粘度=0.737×10-3Pa·s。由圖3-13查得，該孔板的孔流系數(shù)C0為定值的最小Re為1.05×105，與此Re數(shù)對應(yīng)，此題條件下苯的流量為【例3-9】即管內(nèi)苯的流量達3.66×10-3m3/s后，孔流系數(shù)C0為一定值，由圖3-13查得C0=0.64。與該流量對應(yīng)的孔板壓差計所檢測到的壓差為習(xí)題〔3.28〕3.303.6液體輸送機械流體輸送機械為流體提供機械能的機械設(shè)備。按流體可壓縮性分：液體輸送機械〔統(tǒng)稱為泵，Pumps〕；氣體輸送機械。按工作原理分：⑴離心式、軸流式〔統(tǒng)稱葉輪式〕：利用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪使流體獲得動能并轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能；⑵容積式或正位移式〔往復(fù)式、旋轉(zhuǎn)式〕：利用活塞或轉(zhuǎn)子的周期性擠壓使流體獲得靜壓能與動能；⑶流體動力式：利用流體高速噴射時動能與靜壓能相互轉(zhuǎn)換的原理吸引輸送另一種流體。流體輸送機械的分類3.6.1離心泵〔CentrifugalPumps〕離心泵是典型的高速旋轉(zhuǎn)葉輪式液體輸送機械，在泵類機械中具有很好的代表性。特點是泵的流量與壓頭靈活可調(diào)、輸液量穩(wěn)定且適用介質(zhì)范圍很廣。1.離心泵的主要部件及工作原理主要部件：葉輪：離心泵直接對液體做功的部件。泵殼：將動能轉(zhuǎn)化成勢能。工作原理：離心泵工作時，葉輪由電機驅(qū)動作高速旋轉(zhuǎn)運動〔1000~3000轉(zhuǎn)/分〕，迫使葉片間的液體作徑向等角速度的旋轉(zhuǎn)運動，同時因離心力的作用，使液體由葉輪中心向外緣作徑向運動。液體在流經(jīng)葉輪的運動過程中獲得能量，并以高速離開葉輪外緣進入蝸形泵殼。在蝸殼中，由于流道的逐漸擴大而減速，又降局部動能轉(zhuǎn)化為勢能，最后沿切線流入壓出管道。在液體受迫由葉輪中心流向外緣的同時，在葉輪中心形成低壓。液體在吸液口和葉輪中心處的勢能差作用下源源不斷地吸入葉輪。3.6.1離心泵〔CentrifugalPumps〕由圖可以導(dǎo)出三個速度之間的關(guān)系葉輪中任意點處流體的絕對速度2.離心泵的理論流量和壓頭——余弦定理——葉輪旋轉(zhuǎn)的切向速度〔牽連速度〕——流體相對于葉片的運動速度D1D23.6.1離心泵離心泵的理論流量用cr代表液體相對于葉輪的徑向流速，那么離心泵的理論流量：假定流體與葉輪的相對運動軌跡與葉片的形狀完全一致〔即葉片數(shù)無限多的理想葉輪〕，角即為葉片的安置角〔葉片的傾角〕。D1、D2為葉輪進、出口直徑；b1、b2為葉輪進、出口處流道寬度；1、2為葉片厚度占據(jù)空間使流道面積減小系數(shù)。b1b23.6.1離心泵假定：①理想流體；②穩(wěn)定流動；③葉片無限薄、無限多。離心泵的理論壓頭可以證明離心力場作用下的理想流體在以葉輪中心線為軸線，且隨葉輪一起勻速旋轉(zhuǎn)的柱坐標(biāo)系中的運動規(guī)律也服從歐拉方程。3.6.1離心泵〔CentrifugalPumps〕在葉輪進、出口截面列伯努利方程，得離心泵的理論壓頭，即葉輪對單位重量流體提供的機械能等于流體的在進、出口截面的總機械能之差，即代入積分得3.6.1離心泵〔CentrifugalPumps〕于是，離心泵的理論壓頭慣性離心力利用余弦定律，可將上式簡化為：為了得到較大的壓頭，在設(shè)計離心泵時通常使液體不產(chǎn)生預(yù)旋，從徑向進入葉輪，即1=90o，此時，理論壓頭H最大。3.6.1離心泵〔CentrifugalPumps〕影響離心泵理論壓頭的因素⑴葉片彎角2和流量qV3.6.1離心泵〔1〕徑向葉片：2=90o，ctg2=0，H與qV無關(guān)；〔2〕后彎葉片：2<90o，ctg2>0，H隨qV增加而減少；〔3〕前彎葉片：2>90o，ctg2<0，H隨qV增加而增加。3.6.1離心泵H∞q∞>90°，前彎=90°，徑向<90°，后彎為獲得較高的能量利用率，離心泵總是采用后彎葉片總壓頭H=動壓頭Hdyn+勢壓頭Hpot離心泵作為液體輸送機械其目的是提高勢壓頭以克服輸送阻力。蝸殼雖能使流體的動壓頭轉(zhuǎn)換成勢壓頭，但轉(zhuǎn)換過程必然有機械能損耗，因此應(yīng)盡量提高葉輪直接提供給液體的勢壓頭在總壓頭中所占的比例。以R〔又稱為反作用度〕代表該比例由葉輪進出口處速度三角形可知無預(yù)旋進液1=90o，且大局部情況下cr2cr1，所以3.6.1離心泵①徑向葉片：2=90o，cos2=0，R=1/2；②后彎葉片：2<90o，cos2>0，R>1/2

；③前彎葉片：2>90o，cos2

<0，R<1/2

。故離心泵多項選擇用后彎葉片!3.6.1離心泵⑵葉輪轉(zhuǎn)速n3.6.1離心泵⑶液體密度對離心泵理論壓頭的影響由上式可知，流體密度對理論壓頭沒有影響。但注意：在同一壓頭下，泵的進、出口壓差卻與流體的密度成正比。因此，當(dāng)有空氣進入泵內(nèi)時，由于密度減小，泵入口真空度下降，可能導(dǎo)致無法吸上液體，此稱為“氣縛〞現(xiàn)象。u2=nD2，如果qV∝n，那么H∞∝n2解決方法：設(shè)置底閥、啟動前灌泵、使泵的安裝位置低于吸入液面等。⑴泵的流量qV

離心泵單位時間內(nèi)排到管路系統(tǒng)的液體體積，l/s，m3/s，m3/h。⑵泵的壓頭H

又稱揚程。離心泵對單位重量液體所提供的有效能量，J/N，液柱。⑶泵的軸功率N與效率

由電機輸入泵的功率稱為泵的軸功率N，W，kW。液體從泵處獲得的功率稱為泵的有效功率Ne。3.離心泵的主要性能參數(shù)和特性曲線3.6.1離心泵離心泵的主要性能參數(shù)

有效功率與軸功率之比為離心泵的效率?！?〕容積損失部份已獲得能量的高壓液體由葉輪出口處通過葉輪與泵殼間的縫隙或從平衡孔泄漏返回到葉輪入口處的低壓區(qū)造成的能量損失。解決方法：使用半開式和蔽式葉輪。離心泵的能量損失3.6.1離心泵〔2〕水力損失進入離心泵的粘性液體在流動過程中的摩擦阻力、局部阻力以及液體在泵殼中由沖擊而造成的能量損失?！?〕機械損失泵軸與軸承之間、泵軸與密封填料之間等產(chǎn)生的機械摩擦造成的能量損失。解決方法：蝸殼的形狀按液體離開葉輪后的自由流動軌跡螺旋線設(shè)計，可使液體動壓頭轉(zhuǎn)換為勢壓頭的過程中能量損失最小。在葉輪與泵殼間安裝一固定不動的帶有葉片的導(dǎo)輪〔diffuser〕，也可減少此項能量損失。3.6.1離心泵HN壓頭、軸功率、效率與流量關(guān)系的曲線〔H-qV、N-qV、-qV〕。對實際流體，這些曲線尚難以理論推導(dǎo)，而由實驗測定。離心泵的特性曲線反映了泵的根本性能，由制造廠附于產(chǎn)品樣本中，是指導(dǎo)正確選擇和操作離心泵的主要依據(jù)。以下逐一對其進行討論。

離心泵的特性曲線3.6.1離心泵qV↑，H↓流量極小時不明顯，這是因為采用了能量損失較小的后彎葉片。H-qV

曲線3.6.1離心泵N-qV

曲線與-qV

曲線3.6.1離心泵qV↑，N↑。流量為零時，軸功率最小。關(guān)閉出口閥啟動離心泵，啟動電流最小。qV↑，↑先上升，然后下降，存在一極大值，在與之對應(yīng)的流量下工作，泵的能量損失最小。離心泵銘牌上標(biāo)出的H、qV、N性能參數(shù)即為最高效率時的數(shù)據(jù)。一般將最高效率值的92%的范圍稱為泵的高效區(qū)，泵應(yīng)盡量在該范圍內(nèi)操作。制造廠提供的特性曲線是在一定轉(zhuǎn)速下用20℃的清水為工質(zhì)實驗測定的。假設(shè)輸送液體的性質(zhì)與此相差較大時，泵的特性曲線將發(fā)生變化，應(yīng)加以修正?！?〕液體密度的影響對H-qV曲線、-qV曲線無影響；對N-qV曲線有影響。特性曲線的影響因素3.6.1離心泵↑，N↑，N-qV曲線上移。3.6.1離心泵〔2〕液體粘度的影響當(dāng)比20℃清水的大時，↑，H↓、N↑、↓。實驗說明，當(dāng)<20厘斯時，對特性曲線的影響很小，可忽略不計。1厘斯=10-6m2/s，20℃清水的粘度=1厘斯〔3〕葉輪轉(zhuǎn)速的影響改變?nèi)~輪轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)離心泵的流量是一種節(jié)能的操作方式。葉輪轉(zhuǎn)速的改變將使泵內(nèi)流體流動狀態(tài)發(fā)生改變，其特性曲線隨之而變。3.6.1離心泵當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)速n變化<20%，如果那么效率可視為不變離心泵的比例定律【例3.13】用清水測定某離心泵的特性曲線。管路流量為25m3/h時，泵出口處壓力表讀數(shù)為0.28MPa(表壓)，泵入口處真空表讀數(shù)為0.025MPa，測得泵的軸功率為3.35kW，電機轉(zhuǎn)速為2900轉(zhuǎn)/分，真空表與壓力表測壓截面的垂直距離為0.5m。試確定與泵特性曲線相關(guān)的其它性能參數(shù)以真空表和壓力表兩測點為1，2截面列柏努力方程，有解：泵特性曲線性能參數(shù)有：轉(zhuǎn)速n、流量V、壓頭H、軸功率N和效率?！纠?.13】假設(shè)略去Hf1-2及動壓頭變化，那么該流量下泵的壓頭泵的效率為對應(yīng)的泵的有效功率為調(diào)節(jié)流量，并重復(fù)以上的測量和計算，那么可得到不同流量下的特性參數(shù)，繪制特性曲線?！?〕離心泵的工作點泵的特性曲線(H~qV

線)與管路特性曲線(HL~qV

線)的交點。根據(jù)工作點的位置，可判斷泵的工作狀態(tài)是否在高效區(qū)域內(nèi)。泵的操作調(diào)節(jié)對應(yīng)著工作點的移動。4.離心泵的流量調(diào)節(jié)與組合操作qVH工作點qVaHa管路特性方程：泵的特性方程：交點〔qVa、Ha〕3.6.1離心泵〔2〕離心泵的流量調(diào)節(jié)①改變管路特性曲線調(diào)節(jié)出口閥門開度，以改變管路特性曲線〔K〕，從而改變泵的工作點。qVH0-qVHL-qVH-qV1

1'1"

A"A'AVH=HLH'V'V"

H"

優(yōu)點：操作簡便，靈活；缺點：能耗大。多在調(diào)節(jié)幅度不大但需經(jīng)常調(diào)節(jié)的場合下使用。qVqV’qV’’3.6.1離心泵節(jié)流損失閥門關(guān)小閥門開大②改變泵H~V特性曲線改變?nèi)~輪轉(zhuǎn)速，以改變泵的特性曲線，從而改變泵的工作點。優(yōu)點：節(jié)能；缺點：不方便。3.6.1離心泵〔3〕組合操作①并聯(lián)操作同一管路系統(tǒng)中并聯(lián)泵組的輸液量并不能到達兩臺泵單獨工作時的輸液量之和！qVH0qV2H1qV12qV1

H2

2qV2單臺泵并聯(lián)泵3.6.1離心泵請思考：在輸送系統(tǒng)中，將單臺泵用并聯(lián)泵組替代，那么管路中的流量是否能到達原來的兩倍？為什么？相同壓頭H下，②串聯(lián)操作相同流量下，泵組的揚程為各泵的揚程之和。在同一管路系統(tǒng)中串聯(lián)泵組的揚程不能到達兩臺泵單獨工作時的揚程之和！3.6.1離心泵工作點③組合方式的選擇3.6.1離心泵高管阻管路〔K值較大〕串聯(lián)較優(yōu)。時，必須串聯(lián)！低管阻管路〔K值較小〕并聯(lián)較優(yōu)。qVH0HL-qV單泵H-qVqVH0高阻低阻11′1〞22′2〞現(xiàn)有一臺離心泵，該泵在高效區(qū)的特性曲線可用方程H=23-3.85×104qV2表示〔H單位為m，qV單位為m3/s〕。試校核[例3.9]的管路系統(tǒng)，當(dāng)輸送流量為20m3/h時，該泵能否滿足要求？此時管路所消耗的功率為多少？解：由[例3.9]知，該管路系統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥全開時的管路特性方程為【例3.14】輸送流量qV=20m3/h時，管路所需壓頭該流量下泵能提供的壓頭【例3.14】因為H>HL，故該泵來可用。在離心泵工作點處因此，管路系統(tǒng)消耗的功率為關(guān)小閥門多消耗的功率為作業(yè)p.200~201〔3.33，〕3.37由離心泵的工作原理可知，從整個吸入管路到泵的吸入口直至葉輪內(nèi)緣，液體的壓強是不斷降低的。研究說明，葉輪內(nèi)緣處的葉片背側(cè)〔K〕是泵內(nèi)壓強最低點。5.離心泵的汽蝕現(xiàn)象與泵的安裝高度3.6.1離心泵汽蝕現(xiàn)象當(dāng)泵內(nèi)某點的壓強低至液體飽和蒸汽壓時局部液體將汽化，產(chǎn)生的汽泡被液流帶入葉輪內(nèi)壓力較高處受壓潰滅，產(chǎn)生局部真空，周圍液體高速沖擊該點，瞬間壓力可高達數(shù)十MPa，水擊點局部瞬時溫度可達230℃以上。眾多液滴對葉片的高頻沖擊，加上高溫下的化學(xué)腐蝕，將導(dǎo)致葉片過早損壞。病癥：噪聲大、泵體振動，流量、出口壓頭、效率明顯下降。后果：葉片受沖擊而出現(xiàn)剝落；泵軸振動強烈，甚至振斷。防止措施：把離心泵安裝在恰當(dāng)?shù)母叨任恢蒙希_保泵內(nèi)壓強最低點處的靜壓超過工作溫度下被輸送液體的飽和蒸汽壓pv。3.6.1離心泵由于泵內(nèi)壓強最低點處的真實壓強難于測量，工程上以泵入口處壓強p1來表征。對1-1和K-K

截面列柏努方程在一定流量下，當(dāng)pk=pv時，汽蝕發(fā)生，令此時的p1為p1,min，那么安裝高度3.6.1離心泵上式左邊稱為離心泵的最小汽蝕余量，用符號hmin表示，即或為使泵正常運轉(zhuǎn)，p1>p1,min，即實際汽蝕余量必須大于最小汽蝕余量！3.6.1離心泵當(dāng)流量一定且流動已進入阻力平方區(qū)時，最小汽蝕余量只與泵的結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)，是泵的一個抗汽蝕性能的參數(shù)。hmin可通過實驗測定。泵的樣本中給出的允許汽蝕余量h是在制造廠實驗確定的hmin的根底上按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定加上一定裕量后的值。泵入口允許的最小壓強p1,允應(yīng)滿足

3.6.1離心泵在0-0和1-1截面之間應(yīng)用柏努利方程有在一定流量下，Hg，p1，pk；當(dāng)?shù)竭_某一極限高度時，p1=p1,min，pk=pv，汽蝕現(xiàn)象發(fā)生。此極限高度稱為泵的最大安裝高度Hgmax，3.6.1離心泵對一定型號規(guī)格的離心泵查得允許汽蝕余量h后，根據(jù)具體管路情況計算出允許安裝高度Hg,允，實際安裝高度Hg應(yīng)小于Hg,允。減少吸入管路的阻力，可提高泵的安裝高度。故離心泵的入口管徑都大于出口管徑，吸入管路不裝調(diào)節(jié)閥。液體溫度越高，飽和蒸汽壓pv就越高，允許安裝高度Hg,允那么越低。在輸送較高溫度的液體時尤其要注意安裝高度。當(dāng)p1=p1,允時，對應(yīng)的安裝高度為允許安裝高度3.6.1離心泵【例3.15】用轉(zhuǎn)速為1850轉(zhuǎn)/分的50WG型離心雜質(zhì)泵將溫度為20℃，密度為1080kg/m3的鉆井廢水從敞口沉砂池送往一處理池中，泵流量為22.0m3/h。由泵樣本查得在該流量下泵的汽蝕余量為5.3m。受安裝位置所限，泵入口較沉砂池液面高出了2.5m。試求：(1)泵吸入管路允許的最大阻力損失為多少？(2)假設(shè)泵吸入管長為20m(包括局部阻力當(dāng)量長度)，摩擦系數(shù)取0.03，泵入口管直徑至少應(yīng)為多大？【例3.15】解：(1)在泵安裝高度和管路流量一定的條件下，為防止汽蝕發(fā)生，泵吸入管路的最大損失應(yīng)滿足：查得20℃水的飽和蒸汽壓Pv=2.34kPa，故吸入管路允許的最大阻力損失為【例3.15】〔2〕當(dāng)Hf0-1=1.93m時，對應(yīng)的管徑為允許的最小管徑1-泵體；2-泵蓋；3-葉輪；4-軸；5-密封環(huán)；6-葉輪螺母；7-止動墊圈；8-軸蓋；9-填料壓蓋；10-填料環(huán)；11-填料；12-懸架軸承部件清水泵〔IS、D、Sh型〕廣泛用于工礦企業(yè)、城市給排水和各種水利工程，也可用于輸送各種不含固體顆粒的、物理化學(xué)性質(zhì)類似于水的介質(zhì)。離心泵類型6.離心泵的類型與選用3.6.1離心泵DFW型臥式離心泵IS、IR型單級單吸離心泵

ISG型管道離心泵3.6.1離心泵假設(shè)需要的揚程較高，那么可選D系列多級離心泵1－吸入段；2－中段；3－壓出段；4－軸；5－葉輪；6－導(dǎo)葉；7－軸承部3.6.1離心泵D系列多級離心泵TSWA型臥式多級泵TSWA型臥式多級泵T——透平式S——單吸泵W——介質(zhì)溫度低于80℃A——第一次更新DL型立式多級泵3.6.1離心泵1－泵體；2－泵蓋；3－葉輪；4－泵軸；5－密封環(huán)；6－軸套；7－軸承；8－連軸器假設(shè)需要的流量很大，那么可選用Sh雙吸式離心泵3.6.1離心泵S型單級雙吸離心泵KSY雙吸中開式離心泵

S、SA、SH型單級雙吸中開式離心泵

3.6.1離心泵CQ型磁力驅(qū)動泵IH型化工泵耐腐蝕泵〔F型〕輸送腐蝕性化工流體必須選用耐腐蝕泵。耐腐蝕泵所有與流體介質(zhì)接觸的部件都采用耐腐蝕材料制作。不同材料耐腐蝕性能不一樣，選用時應(yīng)多加注意。3.6.1離心泵3.6.1離心泵油泵〔Y型〕油泵用于輸送石油及油類產(chǎn)品，油泵系列代號為Y，雙吸式為YS。因油類液體具有易燃、易爆的特點，因此對此類泵密封性能要求較高。雜質(zhì)泵〔P型〕離心雜質(zhì)泵有多種系列，常分為污水泵、無堵塞泵、渣漿泵、泥漿泵等。這類泵的主要結(jié)構(gòu)特點是葉輪上葉片數(shù)目少，葉片間流道寬，有的型號泵殼內(nèi)還襯有耐磨材料。DFAY型臥式輸油泵ZW型自吸式排污3.6.1離心泵液下泵液下泵是一種立式離心泵，整個泵體浸入在被輸送的液體貯槽內(nèi)，通過一根長軸，由安放在液面上的電機帶動。WQ型潛水排污泵YW型液下式排污泵3.6.1離心泵屏蔽泵屏蔽泵是一種無泄漏泵。其結(jié)構(gòu)特點是葉輪直接固定在電機的軸上，并置于同一密封殼體內(nèi)。可用于輸送易燃易爆、劇毒或貴重等嚴禁泄漏的液體。

DFM型屏蔽泵DFPW型屏蔽泵3.6.1離心泵3.6.1離心泵離心泵的選用根據(jù)所輸送液體的性質(zhì)和操作條件，確定泵的類型；根據(jù)具體管路對泵提出的流量和壓頭HL要求確定泵的型號。所選的泵提供流量V和壓頭H的能力應(yīng)比管路系統(tǒng)所要求的稍大。注意：所選泵應(yīng)在高效區(qū)范圍工作。工程實踐中，總是在可靠性前提下，綜合造價、操作費用、使用壽命等多方面因素作出最正確選擇。3.6.1離心泵習(xí)題〔3.34〕3.363.6.2往復(fù)泵1.往復(fù)泵的工作原理結(jié)構(gòu)：由泵缸、活塞、活塞桿、吸入和排出單向閥〔活門〕構(gòu)成，有電動和汽動兩種驅(qū)動形式。原理：活塞往復(fù)運動，在泵缸中造成容積的變化并形成負壓和正壓，完成一次吸入和排出。泵缸活塞、活塞桿排出口吸入口四川大學(xué)化工原理提高流量均勻性的措施〔1〕采用雙動泵或多缸并聯(lián)〔2〕設(shè)置空氣室。單動往復(fù)泵流量不均勻。引起流體的慣性阻力損失，增加能量消耗，誘發(fā)管路系統(tǒng)的機械振動。2.往復(fù)泵的輸出流量3.6.2往復(fù)泵A——活塞面積m2S——活塞的沖程m〔活塞在兩端點間移動的距離〕n——活塞往復(fù)的頻率1/mina——活塞桿的截面積m2往復(fù)泵的理論平均流量V〔m3/s〕單缸單動泵單缸雙動泵V——容積效率活門不能及時啟閉和活塞環(huán)密封不嚴等原因造成容積損失，實際平均流量3.6.2往復(fù)泵往復(fù)泵的流量與管路特性曲線無關(guān)，壓頭完全取決于管路特性〔在電機功率范圍內(nèi)〕〔具有這種特性的泵稱為正位移泵〕。3.往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)3.6.2往復(fù)泵往復(fù)泵的特性曲線往復(fù)泵的工作點(1)旁路流程(2)改變轉(zhuǎn)速和行程流量調(diào)節(jié)在泵出口安裝調(diào)節(jié)閥不能調(diào)節(jié)流量，壓頭隨閥門開啟度減小而增大。假設(shè)出口閥完全關(guān)閉那么會使泵的壓頭劇增，一旦超過泵的機械強度或發(fā)動機的功率限制，設(shè)備將受到損壞。3.6.2往復(fù)泵3S2系列高壓往復(fù)泵XPB-90B型高壓旋噴注漿泵型式：三缸單作用柱塞式柱塞直徑：45mm柱塞行程：120mm工作壓力：<45MPa流量：46-103</min吸入管直徑：2"排除管直徑：16-25mm電機功率：90KW電機型號：調(diào)速YCT335-4C外形尺寸：3050X1800X1150mm3.6.2往復(fù)泵3.6.3其它化工用泵計量泵：又稱比例泵。根本結(jié)構(gòu)與往復(fù)泵相同，但設(shè)有一套可準(zhǔn)確而方便地調(diào)節(jié)活塞行程的機構(gòu)，調(diào)節(jié)和控制泵的流量的目的。一般用于要求輸液量十分準(zhǔn)確或幾種液體要求按一定配比輸送的場合。YJH系列隔膜計量泵1、電機2、蝸輪蝸桿3、凸輪4、推桿

5、膜片

6、調(diào)節(jié)手輪7、排出閥

8、吸入閥9、泵頭JJM系列計量泵J系列計量泵JKM系列計量泵〔液壓驅(qū)動〕3.6.3其它化工用泵隔膜泵：用彈性金屬薄片或耐腐蝕性橡皮制成的隔膜將活柱與被輸送液體隔開，與活柱相通的一側(cè)那么充滿油或水。當(dāng)活柱往復(fù)運動時，迫使隔膜交替向兩側(cè)彎曲，將液體吸入和排出。QBY型氣動隔膜泵隔膜泵因其獨特的結(jié)構(gòu)，適宜輸送腐蝕性液體或懸浮液3.6.3其它化工用泵齒輪泵：齒輪在泵吸入口脫離嚙合，形成低壓區(qū)，液體被吸入并隨齒輪的轉(zhuǎn)動被強行壓向排出端。在排出端兩齒輪又相互嚙合形成高壓區(qū)將液體擠壓出去。齒輪泵可產(chǎn)生較高的揚程，但流量小。適于輸送高粘度液體或糊狀物料，不宜輸送含固體顆粒的懸浮液。

KCB型齒輪油泵3.6.3其它化工用泵螺桿泵：按螺桿數(shù)，有單螺桿泵、雙螺桿泵、三螺桿泵以及五螺桿泵。螺桿泵的工作原理與齒輪泵相似，是借助轉(zhuǎn)動的螺桿與泵殼上的內(nèi)螺紋、或螺桿與螺桿相互嚙合將液體沿軸向推進，最終由排出口排出。螺桿泵壓頭高、效率高、無噪音、適用于輸送高粘度液體。3.6.3其它化工用泵旋渦泵：一種特殊類型的離心泵。葉輪為一圓盤，四周由凹槽構(gòu)成的葉片成輻射狀排列，葉片數(shù)目可多達幾十片。葉輪旋轉(zhuǎn)過程中泵內(nèi)液體隨之旋轉(zhuǎn)的同時，又在徑向環(huán)隙的作用下屢次進入葉片反復(fù)作旋轉(zhuǎn)運動，從而獲得較高能量。3.6.3其它化工用泵旋渦泵的壓頭隨流量增大而下降很快，只有輸送小流量才可獲得高壓頭。旋渦泵的軸功率隨流量增大而下降，流量為零時，軸功率最大。為此，啟動泵時應(yīng)將出口閥全開。旋渦泵的效率一般較低〔20%~50%〕。但因其結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，可采用耐腐材料制造，適用于高壓頭、小流量，不含固體顆料且粘度不大的液體。3.6.3其它化工用泵3.7氣體輸送機械共性：氣體和液體同為流體，輸送機械工作原理相似特性：

⑴流量：液≈1000氣，qm相同時，qV氣≈1000qV液；

⑵經(jīng)濟流速：水1～3m/s,空氣15～25m/s，u氣≈10u液，氣體動能項大；⑶管徑：

qm相同時，u↑10倍，↓1000倍，d↑10倍。

⑷阻力損失：

d↑10倍，u2↑1000倍，Hf↑10倍。大流量，高壓頭！3.7氣體輸送機械分類按進出口壓強分輸送機械出口壓強（表壓）壓縮比通風(fēng)機（Fan）15kPa1～1.5鼓風(fēng)機（Blower）15kPa～0.3MPa<4壓縮機（Compressor）>0.3MPa>4真空泵（Vacuumpump）大氣壓減壓抽吸常用類型：軸流式和離心式軸流式通風(fēng)機排風(fēng)量大而風(fēng)壓很小，一般僅用于通風(fēng)換氣，而不用于氣體輸送。離心式通風(fēng)機應(yīng)用十分廣泛，按其產(chǎn)生風(fēng)壓可分為：低壓離心通風(fēng)機：出口風(fēng)壓小于1.0kPa〔表壓〕中壓離心通風(fēng)機：出口風(fēng)壓1.0～3.0kPa〔表壓〕高壓離心通風(fēng)機：出口風(fēng)壓3.0～15.0kPa〔表壓〕3.7.1通風(fēng)機1－機殼2－葉輪3－吸入口4－排出口結(jié)構(gòu)和工作原理：與離心泵根本相同，主要由蝸殼形機殼和葉輪組成。不同之處⑴葉輪直徑一般較大，葉片有平直、前彎和后彎幾種形式。⑵風(fēng)雅pT∝⑶動能在總計械能中所占比重明顯1.離心通風(fēng)機〔CentrifugalFan〕3.7.1通風(fēng)機2.離心通風(fēng)機的特性曲線主要性能參數(shù)風(fēng)量V：按通風(fēng)機進口狀態(tài)計。風(fēng)壓HT〔也稱全風(fēng)壓〕：單位體積氣體所獲得的能量(N/m2)。軸功率和效率：N、空氣直接由大氣吸入時u10，且〔z2-z1〕可忽略，那么：測定通風(fēng)機特性曲線的依據(jù)以通風(fēng)機進口、出口為1、2截面列柏努利方程：3.7.1通風(fēng)機軸功率與風(fēng)壓、風(fēng)量和效率的關(guān)系為3.7.1通風(fēng)機離心通風(fēng)機的特性曲線全風(fēng)壓〔壓頭〕由靜風(fēng)壓Hp和動風(fēng)壓HK兩項組成。風(fēng)壓與氣體的密度成正比。通風(fēng)機特性曲線中的兩條曲線分別代表全風(fēng)壓、靜風(fēng)壓與風(fēng)量的關(guān)系〔HT—V，Hp—V〕。性能表上風(fēng)壓的空氣條件為20℃、0.1MPa。假設(shè)實際輸送氣體與上述條件不同時，應(yīng)加以換算：當(dāng)所輸送的氣體條件與上述試驗條件不同時，應(yīng)換算為3.7.1通風(fēng)機離心通風(fēng)機的選用

與離心泵相同，首先根據(jù)所輸送氣體的性質(zhì)和操作條件，確定風(fēng)機的類型；而后根據(jù)具體管路對風(fēng)機提出的風(fēng)量和風(fēng)壓要求確定風(fēng)機的型號。所選的風(fēng)機提供流量V和風(fēng)壓H的能力應(yīng)比管路系統(tǒng)所要求的稍大。9-19D高壓離心通風(fēng)機G\Y4-73型鍋爐離心通、引風(fēng)機DKT-2系列低噪聲離心通風(fēng)機B30防爆軸流通風(fēng)機高溫離心通風(fēng)機3.7.1通風(fēng)機3.7.2鼓風(fēng)機〔Blower〕羅茨鼓風(fēng)機〔容積式風(fēng)機、正位移類型〕工作原理：與齒輪泵相似。結(jié)構(gòu)：由機殼和腰形轉(zhuǎn)子組成。兩轉(zhuǎn)子之間、轉(zhuǎn)子與機殼之間間隙很小，無過多泄漏。改變兩轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向，那么吸入與排出口互換。工業(yè)上常用的鼓風(fēng)機主要有旋轉(zhuǎn)式和離心式兩種類型。特點：風(fēng)量與轉(zhuǎn)速成正比而與出口壓強無關(guān)，故出口閥不可完全關(guān)閉，流量用旁路調(diào)節(jié)。應(yīng)安裝穩(wěn)壓氣罐和平安閥。工作溫度不能超過85℃，以防轉(zhuǎn)子因熱膨脹而卡住。羅茨鼓風(fēng)機的