制藥化工過程與設(shè)備中職PPT完整全套教學(xué)課件

第一章

流體測(cè)量設(shè)備第1章流體測(cè)量設(shè)備.pptx第2章流體輸送機(jī)械.pptx第3章傳熱設(shè)備.pptx第4章物料預(yù)處理設(shè)備.pptx第5章生物反應(yīng)器.pptx第6章非均相分離設(shè)備.pptx第7章萃取設(shè)備.pptx第8章蒸發(fā)與結(jié)晶設(shè)備.pptx第9章蒸餾設(shè)備.pptx第10章通用干燥設(shè)備.pptx第11章空氣凈化調(diào)節(jié)設(shè)備.pptx第12章制水設(shè)備.pptx全套可編輯PPT課件01流體的基本理論02流體壓強(qiáng)的測(cè)量與應(yīng)用03流體管路及其應(yīng)用04流量測(cè)量設(shè)備目

錄§1-1流體的基本理論知識(shí)目標(biāo)要求:1.掌握流體的基本特征與性質(zhì)，認(rèn)識(shí)流體；2.了解流體流動(dòng)的不同狀態(tài)，并學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單的計(jì)算。能力目標(biāo)要求:1.能夠識(shí)別流體的管道類型、掌握不同流動(dòng)的特點(diǎn)；2.熟練應(yīng)用所學(xué)的理論知識(shí)，解決實(shí)際生產(chǎn)操作問題。-4

-流體是能流動(dòng)的物質(zhì)，是與固體相對(duì)應(yīng)的一種物體形態(tài)。由大量的、不斷地作熱運(yùn)動(dòng)而且無固定平衡位置的分子構(gòu)成，是一種受任何微小剪切力的作用都會(huì)連續(xù)變形的物體形態(tài)。流體是液體和氣體的總稱。具有易流動(dòng)性，可壓縮性，黏性。一、流體的特征與性質(zhì)-5

-流體大致可分作兩類，即液體和氣體。液體：可以流動(dòng)或擴(kuò)散，但有一定體積。比如水。氣體：可以擴(kuò)散，其體積不受限制，沒有固定。比如空氣。一、流體的特征與性質(zhì)液體氣體-6

-如何理解流體的這三個(gè)特性呢？易流動(dòng)性:流體可以流動(dòng),就像水能夠在管道中流動(dòng)一樣。水的流動(dòng)性使它能夠改變形狀并填滿容器?？蓧嚎s性:流體在受壓時(shí)可以壓縮變小,就像空氣可以被壓縮進(jìn)一個(gè)小容器里一樣?？諝庠诟邏合驴梢员粔嚎s成很小的體積。黏性:流體具有黏性。如蜂蜜的黏性很強(qiáng),往下流動(dòng)很慢。汽油的黏性較水要強(qiáng)。一、流體的特征與性質(zhì)-7

-流體和其他物質(zhì)一樣，具有質(zhì)量和重量。單位體積的流體所具有的質(zhì)量稱為流體的密度，用

來表示。對(duì)于均勻流體，密度是質(zhì)量m與體積V的比值，表示為

。對(duì)于非均勻流體，因流體各處不相同，則按下式計(jì)算流體的某一點(diǎn)處的密度：1、流體的質(zhì)量與密度一、流體的特征與性質(zhì)流體的壓縮性是指在溫度不變的情況下,流體體積隨壓強(qiáng)增加而縮小的性質(zhì)。流體的膨脹性是指在壓強(qiáng)不變的情況下,流體體積隨溫度升高而增大的性質(zhì)。一、流體的特征與性質(zhì)2、壓縮性和膨脹性體積壓縮系數(shù)用Bp表示：Bp指的是在溫度不變時(shí)，壓力每增加一個(gè)單位，單位體積流體的體積變化量。溫度膨脹系數(shù)Bt來表示：Bt是指當(dāng)壓力保持不變溫度升高1K時(shí)單位體積流體的體積增加量。一、流體的特征與性質(zhì)2、壓縮性和膨脹性在熱力學(xué)中是用氣體狀態(tài)方程式來描述它們之間的關(guān)系。對(duì)于液體而言，一般不對(duì)壓縮性和膨脹性進(jìn)行考慮，但在特殊環(huán)境下需要。對(duì)于氣體而言，一般都需要對(duì)壓縮性和膨脹性進(jìn)行考慮。

一、流體的特征與性質(zhì)2、壓縮性和膨脹性流體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，界面中各質(zhì)點(diǎn)的流速是不相同的。各層流的流速不等，各點(diǎn)層流之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在相鄰的流層之間產(chǎn)生了阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的內(nèi)摩擦阻力，稱粘滯力。液體具有粘滯力的性質(zhì)稱為粘滯性。一、流體的特征與性質(zhì)3、粘滯性流體因粘滯性而具有流速分層的現(xiàn)象物理學(xué)上用黏滯系數(shù)P（單位為泊）來表示流體黏滯性的大小。黏滯力越低（黏滯系數(shù)低）的流體，流動(dòng)性越佳。流體粘滯性的大小，往往與壓強(qiáng)和溫度有關(guān)。在高壓的作用下氣體與液體的黏度均隨壓力的升高而増大，當(dāng)溫度升高時(shí)，液體的黏性則有所降低。一、流體的特征與性質(zhì)3、粘滯性流量，指單位時(shí)間內(nèi)流過特定截面的流體體積或質(zhì)量。若以體積代表流體的量，其流量稱之為“體積流量”，一般用

表示。若以質(zhì)量代表流體的量，其流量稱之為“質(zhì)量流量”，一般用

表示。其中兩者之間的關(guān)系為：二、流體的流動(dòng)與狀態(tài)1、流量與流速（式1-3）流速，指流體在單位時(shí)間內(nèi)所經(jīng)過的距離，一般用u表示。假定流體流經(jīng)的管道橫截面積為A，根據(jù)體積計(jì)算原理，我們可以得出：二、流體的流動(dòng)與狀態(tài)1、流量與流速流體在管路系統(tǒng)中流動(dòng)時(shí)，如果流體的物理參數(shù)（如流速、壓強(qiáng)等）都不隨時(shí)間改變而變化，這種流動(dòng)稱之為定態(tài)流動(dòng)；反之，如果各空間位置處流體流動(dòng)的物理參數(shù)隨時(shí)間改變面改變，則稱之為非定態(tài)流動(dòng)。二、流體的流動(dòng)與狀態(tài)2、定態(tài)流動(dòng)與非定態(tài)流動(dòng)

定態(tài)流動(dòng)與非定態(tài)流動(dòng)對(duì)于定態(tài)流動(dòng)，管路內(nèi)任取一點(diǎn)，假設(shè)不考慮系統(tǒng)運(yùn)行中的物料損失，根據(jù)質(zhì)量守恒法則，單位時(shí)間內(nèi)流過的質(zhì)量是相等的。二、流體的流動(dòng)與狀態(tài)2、定態(tài)流動(dòng)與非定態(tài)流動(dòng)穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)的物料衡算示意圖據(jù)此，我們可以得出方程式：二、流體的流動(dòng)與狀態(tài)2、定態(tài)流動(dòng)與非定態(tài)流動(dòng)1883年，雷諾通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)到液流中存在著層流和湍流兩種流態(tài)，揭示了重要的流體流動(dòng)機(jī)理。如圖1-4所示。即根據(jù)流速的大小，流體有兩種不同的形態(tài)。二、流體的流動(dòng)與狀態(tài)3、流動(dòng)的類型雷諾實(shí)驗(yàn)原理圖b-層流c-過渡流d-湍流雷諾數(shù)（

）是流體的慣性力與黏性力的比值。雷諾數(shù)＜2000，流體流動(dòng)穩(wěn)定，稱為層流。雷諾數(shù)＞4000，流體流動(dòng)較不穩(wěn)定，稱為湍流。當(dāng)雷諾數(shù)介于中間時(shí)，流體為過渡狀態(tài)，稱為過渡流。二、流體的流動(dòng)與狀態(tài)3、流動(dòng)的類型課堂小結(jié)1、流體是能流動(dòng)的物質(zhì)，是與固體相對(duì)應(yīng)的一種物體形態(tài)，具有各種物理特性。2、定態(tài)流動(dòng)與非定態(tài)流動(dòng)3、根據(jù)流速的大小，流動(dòng)分為層流和湍流兩種流態(tài)§1-2流體壓強(qiáng)的測(cè)量與應(yīng)用知識(shí)目標(biāo)要求:1.掌握壓強(qiáng)、絕對(duì)壓強(qiáng)、表壓強(qiáng)和真空度的基本定義及計(jì)算關(guān)系；2.了解常見流體壓差和液位的測(cè)量?jī)x表的基本原理和工藝流程。能力目標(biāo)要求:1.能夠運(yùn)用流體壓差和液位的測(cè)量?jī)x表操作簡(jiǎn)單的測(cè)量實(shí)驗(yàn)；2.熟練應(yīng)用所學(xué)的理論知識(shí)，解決實(shí)際生產(chǎn)操作問題。-22

-壓強(qiáng)是生產(chǎn)過程中的重要參數(shù)之一。流體的輸送、物質(zhì)物理性質(zhì)的變化均與壓力有關(guān)。一、表壓強(qiáng)與真空度的測(cè)量-23

-流體單位面積上所受的垂直作用力稱為壓強(qiáng)，其單位是N/m2。式中，P為流體的靜壓強(qiáng)（N/m2），我們常將N/m2稱為Pa；A為流體受力面積（m2）；F為作用在面積A上的壓力（N）。1、壓強(qiáng)一、表壓強(qiáng)與真空度的測(cè)量?jī)蓚€(gè)質(zhì)量一樣的物體，如圖所示，那么他們對(duì)底面產(chǎn)生的壓強(qiáng)一致嗎？-24

-由于地球本身大氣層所帶來的壓力，叫做大氣壓。標(biāo)準(zhǔn)大氣壓是在緯度45°的海平面上，當(dāng)溫度為0℃時(shí)，760mm高水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)叫做標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，其值為101.325kPa，記作atm。2、標(biāo)準(zhǔn)大氣壓一、表壓強(qiáng)與真空度的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)大氣壓-25

-絕對(duì)壓強(qiáng)：簡(jiǎn)稱真實(shí)壓，以絕對(duì)零壓作起點(diǎn)所計(jì)算的壓強(qiáng)稱絕對(duì)壓強(qiáng)，通常所指的大氣壓強(qiáng)為101.325kPa，就是大氣的絕對(duì)壓強(qiáng)。其反映出設(shè)備內(nèi)壓強(qiáng)的實(shí)際數(shù)值，一般用P絕表示。3、絕對(duì)壓強(qiáng)、表壓強(qiáng)和真空度一、表壓強(qiáng)與真空度的測(cè)量-26

-表壓強(qiáng)：簡(jiǎn)稱表壓，是指以當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)卮髿鈮簽槠瘘c(diǎn)計(jì)算的壓強(qiáng)，一般用P表表示。當(dāng)所測(cè)量的系統(tǒng)的壓強(qiáng)等于當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐拇髿鈮簳r(shí)，壓強(qiáng)表的指針指零。即表壓為零。3、絕對(duì)壓強(qiáng)、表壓強(qiáng)和真空度一、表壓強(qiáng)與真空度的測(cè)量-27

-真空度：當(dāng)被測(cè)量的系統(tǒng)的絕對(duì)壓強(qiáng)小于當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐拇髿鈮簳r(shí)，當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐拇髿鈮号c系統(tǒng)絕對(duì)壓之差，稱為真空度，一般用P真表示。此時(shí)所用的測(cè)壓儀表稱為真空表。3、絕對(duì)壓強(qiáng)、表壓強(qiáng)和真空度一、表壓強(qiáng)與真空度的測(cè)量-28

-根據(jù)以上關(guān)系，我們可以得出關(guān)系式：絕對(duì)壓強(qiáng)、表壓強(qiáng)和真空度三者的關(guān)系如圖所示。一、表壓強(qiáng)與真空度的測(cè)量3、絕對(duì)壓強(qiáng)、表壓強(qiáng)和真空度-29

-假設(shè)在一個(gè)敞口容器內(nèi)裝有密度為ρ的靜止流體，取其中任意一個(gè)垂直流體的液柱。上下底面積均為A㎡，垂直作用在上下兩個(gè)端面的壓力分別為

和

。1、流體靜力學(xué)基本方程式二、流體壓差和液位的測(cè)量-30

-1、流體靜力學(xué)基本方程式二、流體壓差和液位的測(cè)量-31

-1、流體靜力學(xué)基本方程式二、流體壓差和液位的測(cè)量-32

-二、流體壓差和液位的測(cè)量上式均稱為流體靜力學(xué)基本方程式。它表明了靜止流體內(nèi)部壓力變化的規(guī)律即:靜止流體內(nèi)部某一點(diǎn)的壓強(qiáng)等于作用在其上方的壓強(qiáng)加上液柱的重力壓強(qiáng)。1、流體靜力學(xué)基本方程式-33

-二、流體壓差和液位的測(cè)量基于以上結(jié)論，我們可以整理總結(jié)出以下幾個(gè)結(jié)論:（1）在靜止的液體中，液體任一點(diǎn)的壓力與液體密度和其深度有關(guān)。（2）在靜止的、連續(xù)的同一液體內(nèi)，處于同一水平面上各點(diǎn)的壓力均相等。（3）當(dāng)液體上方的壓力有變化時(shí)，液體內(nèi)部各點(diǎn)的壓力也發(fā)生同樣大小的變化。1、流體靜力學(xué)基本方程式-34

-二、流體壓差和液位的測(cè)量（4）

或壓強(qiáng)差的也大小可利用一定高度的液體柱來表示。（5）方程式以不可壓縮流體推導(dǎo)出來的，對(duì)于可壓縮的氣體，只適用于壓強(qiáng)變化不大的情況。1、流體靜力學(xué)基本方程式-35

-2、流體壓強(qiáng)差和液位測(cè)量?jī)x表二、流體壓差和液位的測(cè)量根據(jù)流體靜力學(xué)基本方程式的原理，我們?cè)O(shè)計(jì)出了U型管壓力計(jì)和玻璃管液位計(jì)，用來測(cè)量?jī)山孛骈g的壓強(qiáng)差和不同截面上的壓強(qiáng)，以及用于測(cè)量容器內(nèi)的頁面位置。U型管壓力計(jì)玻璃管液位計(jì)測(cè)量原理圖-36

-二、流體壓差和液位的測(cè)量U型管壓力計(jì)的工作原理為利用液柱對(duì)液柱底面產(chǎn)生的靜壓力與被測(cè)壓力相平衡的原理，U型管壓力計(jì)內(nèi)裝與被測(cè)流體不能互溶且密度小于被測(cè)液的液體，將U型管壓力計(jì)兩端開口與被測(cè)管道界面相連接，根據(jù)高度差讀數(shù)，即可反應(yīng)兩界面壓差的大小。常見的U型管壓力計(jì)2、流體壓強(qiáng)差和液位測(cè)量?jī)x表-37

-二、流體壓差和液位的測(cè)量玻璃管液位計(jì)是一種常見的液位測(cè)量工具，它由一根透明的玻璃管和一個(gè)指示器組成。玻璃管液位計(jì)的原理是通過液體的重力來測(cè)量液位。當(dāng)液體在容器中升高時(shí)，液位計(jì)內(nèi)部的玻璃管也會(huì)升高，從而改變液位計(jì)內(nèi)部的空氣壓力。指示器根據(jù)空氣壓力的變化來測(cè)量液位，并在刻度盤上顯示出來。常見的玻璃管液位計(jì)2、流體壓強(qiáng)差和液位測(cè)量?jī)x表課堂小結(jié)1、壓強(qiáng)的定義、標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的基本概念。2、絕對(duì)壓強(qiáng)、表壓、負(fù)壓或真空度之間的關(guān)系及相互計(jì)算。3、常見的壓力測(cè)量?jī)x表主要包括真空計(jì)、壓強(qiáng)表、U型管及電子式的壓力傳感器與壓力變送器?！?-3流體管路及其應(yīng)用知識(shí)目標(biāo)要求:1.了解基本的管路系統(tǒng)；2.掌握伯努利方程式的含義及計(jì)算方法；3.了解管路流動(dòng)中的不同阻力并掌握計(jì)算方法。能力目標(biāo)要求:1.能夠識(shí)別不同的管件與閥門，并指出運(yùn)用場(chǎng)景。2.能夠運(yùn)用所學(xué)的基本理論知識(shí)判斷和選擇計(jì)算方法，完成流動(dòng)中各項(xiàng)數(shù)據(jù)的計(jì)算；-40

-一、管路系統(tǒng)又稱管道系統(tǒng)、管路，是為不同目的輸送流體的系統(tǒng)。管路系統(tǒng)會(huì)使用管道、閥門、卡具、儲(chǔ)罐及其它裝置來輸送流體。一般來講，我們將管路系統(tǒng)可以大致分為兩部分，即管道、管件和閥。生產(chǎn)中的管路系統(tǒng)-41

-1、管道一、管路系統(tǒng)制藥車間所安裝的管道主要用來輸送蒸汽、冷卻水、純水、有機(jī)溶劑、藥液等。工業(yè)生產(chǎn)中的管路系統(tǒng)-42

-2、管件一、管路系統(tǒng)管路系統(tǒng)中也會(huì)使用管道配件，以起到連接、控制、變向、分流、密封、支撐等作用的零部件的統(tǒng)稱。制藥生產(chǎn)中，常用管件的如表所示。-43

-2、管件一、管路系統(tǒng)常見的管件-44

-3、閥一、管路系統(tǒng)閥的作用是控制和調(diào)節(jié)流體在管路中的流動(dòng)，如切斷或開啟管路,改變流體的流量、壓力及保證操作安全等。閥的種類很多,主要有截止閥、閘閥和旋塞閥三種。除了上述三種常見閥門外,還有單向閥(止逆閥)、針形閥、安全閥等多種閥。-45

-一、管路系統(tǒng)截止閥又稱為球心閥，它利用手輪轉(zhuǎn)閥桿使悶盤升降，調(diào)節(jié)閥盤與閥座之間的距離，改變流體通道的大小，調(diào)節(jié)流體的流量。當(dāng)閥盤壓緊在閥座上時(shí)，流體通道即被切斷。截止閥工作原理3、閥-46

-一、管路系統(tǒng)閘閥、閘門閥簡(jiǎn)稱閘閥，它的工作原理就像是在管路中插入一塊與管徑大小相當(dāng)?shù)拈l板，通過旋轉(zhuǎn)閥桿來控制閘板升降，改變流體通道的大小，切斷或開啟管路。閘閥工作原理3、閥-47

-一、管路系統(tǒng)旋塞閥的閥體為一空心鑄體，中間插入一個(gè)有孔的錐形栓塞。通過閥桿旋轉(zhuǎn)栓塞，即可啟、閉管路和調(diào)節(jié)流量。三通旋塞還可以改變流體的流動(dòng)方向。旋塞閥工作原理3、閥-48

-4、管路安裝設(shè)計(jì)原則一、管路系統(tǒng)在管路布置和安裝時(shí)，主要應(yīng)考慮安裝、檢修、操作方便和操作安全，同時(shí)必須盡可能減少基建投資和操作費(fèi)用。要根據(jù)生產(chǎn)的特點(diǎn)、物料的特性、設(shè)備的布置及建筑物的結(jié)構(gòu)等方面的因素綜合考慮。在工業(yè)生產(chǎn)中，管道扮演著重要角色-49

-一、管路系統(tǒng)1.在布置管路時(shí)，應(yīng)對(duì)所有的管路(生產(chǎn)系統(tǒng)的管路，軸助系統(tǒng)的管路，電纜、照明、儀表管路，通風(fēng)采暖管路等)進(jìn)行全盤規(guī)劃，系統(tǒng)化考慮安裝布局。2.為了節(jié)約基建投資，便于安裝、檢修和操作，除上水總管、燃?xì)饪偣芎拖滤酪酝?，管路?yīng)盡可能采用明線鋪設(shè)。3.各種管線應(yīng)成列平行鋪設(shè)，以便共用管架；要盡量走直線，少拐彎，少交叉，以節(jié)約管材，減小阻力，同時(shí)要盡量整齊美觀。4.為了便于操作和安裝、檢修，并列管路上的管件和閥門應(yīng)錯(cuò)開安裝。4、管路安裝設(shè)計(jì)原則-50

-一、管路系統(tǒng)5.在車間內(nèi)，管路應(yīng)盡可能沿廠房墻壁安裝。管架可以固定在墻壁上，也可沿天花板或平臺(tái)安裝；在露天裝置中，管路可沿柱架或吊架安裝。管道之間及管道與墻壁之間的距離，以能容納活管接頭或法蘭及便于檢修為宜。6.為了防止滴漏，對(duì)于不需拆修的管路，一般焊接法連接；需要拆修的管路中，要適當(dāng)配置一些法蘭或活管接頭。7.輸送腐蝕性流體的管路，法蘭不得位于人行通道上方，以免滴漏時(shí)影響人身安全。8.輸送易燃、易爆物料的管路必須接地，以防止靜電積聚產(chǎn)生的事故。4、管路安裝設(shè)計(jì)原則-51

-一、管路系統(tǒng)9.輸送水蒸汽的管路，每隔一定的距離，應(yīng)設(shè)冷凝水排除器。10.上水管、下水道、排污管宜埋地鋪設(shè)。埋地管路的安裝深度，在冬結(jié)冰地區(qū)，應(yīng)在當(dāng)?shù)乇鶅鼍€以下。4、管路安裝設(shè)計(jì)原則-52

-1、流體系統(tǒng)的能量二、流體的能量系統(tǒng)及應(yīng)用在任一流動(dòng)系統(tǒng)中，總能量包括流體本身所具有的能量及系統(tǒng)與外部交換的能量。在進(jìn)行流體能量分析時(shí)，我們通常需要考慮內(nèi)能、位能、動(dòng)能和靜壓能。風(fēng)力發(fā)電即是利用流體能量轉(zhuǎn)化-53

-1、流體系統(tǒng)的能量二、流體的能量系統(tǒng)及應(yīng)用-54

-二、流體的能量系統(tǒng)及應(yīng)用1、流體系統(tǒng)的能量-55

-二、流體的能量系統(tǒng)及應(yīng)用在流體輸送的系統(tǒng)中，一般會(huì)安裝流體輸送設(shè)備或加熱、冷卻設(shè)備，這些設(shè)備在工作時(shí)也會(huì)向流體輸送或者帶走能量。1、流體系統(tǒng)的能量-56

-2、理想流體的伯努利方程二、流體的能量系統(tǒng)及應(yīng)用當(dāng)一個(gè)流體系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，如果不考慮系統(tǒng)與外部交換的能量，各種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化，并遵守能量守恒原則，對(duì)于這樣的一個(gè)流體系統(tǒng)，我們稱之為理想流體。如圖。-57

-二、流體的能量系統(tǒng)及應(yīng)用2、理想流體的伯努利方程-58

-二、流體的能量系統(tǒng)及應(yīng)用以上方程式，被稱為理想流體的伯努利方程，又稱伯努利定律，是流體力學(xué)中的一個(gè)定律。揭示了不可縮理想體在與外無能量交換的定流動(dòng)系統(tǒng)中機(jī)能守且可以轉(zhuǎn)換。2、理想流體的伯努利方程-59

-二、流體的能量系統(tǒng)及應(yīng)用伯努利方程式中的各項(xiàng)皆為機(jī)械能,但用不同基表示其單位不同，其形式也不同以單位質(zhì)量流體為衡算基準(zhǔn),表示1kg質(zhì)量的流體具有的能量,單位為J/kg。以單位重量流體為衡算基準(zhǔn),表示1N重量的流體具有的能量,單位為m。其物理意義是表示1N重量的流體所具有的機(jī)械能可將自身從基準(zhǔn)面升舉的高度。又因?yàn)閙為長(zhǎng)度單位，故通常稱為壓頭，位能Z成為位壓頭。動(dòng)能

稱為動(dòng)壓頭，靜壓

能稱為靜壓頭。2、理想流體的伯努利方程-60

-3、實(shí)際流體的伯努利方程二、流體的能量系統(tǒng)及應(yīng)用實(shí)際流體因有粘性,在流動(dòng)過程中必然有磨擦阻力因而要損失一部分能量，假如從1-1截面到2-2截而之間每1kg質(zhì)量的實(shí)際流體損失

的能量，且在兩截間裝有流體輸送機(jī)械——泵,它對(duì)1kg質(zhì)量的流體所作的功為

。-61

-二、流體的能量系統(tǒng)及應(yīng)用3、實(shí)際流體的伯努利方程-62

-二、流體的能量系統(tǒng)及應(yīng)用若將上式等號(hào)兩邊同除以g,得到:式中各項(xiàng)的單位都是m。其中是外界（流體輸送裝置）對(duì)量的體所作的功，稱為外加壓頭；

是從截面1-1到截面2-2的過程中每1N

重量的流體所損失的能量，稱為損失壓頭。3、實(shí)際流體的伯努利方程-63

-二、流體的能量系統(tǒng)及應(yīng)用伯努利方程式是流體動(dòng)力學(xué)中最重要的方程式，它表明流體流動(dòng)時(shí)，各種形式的機(jī)械能可以互相轉(zhuǎn)換。當(dāng)有外加功或損失能量時(shí)，流體所具有的能量會(huì)發(fā)生改變，并影響自身的流動(dòng)狀態(tài)。如果流體是靜止的，則式1-20就變成流體靜力學(xué)的基本方程式,表明靜止流體中任一點(diǎn)的機(jī)械能之和是一常數(shù)。伯努利方程式不僅說明流動(dòng)流體的規(guī)律,也說明靜止流體的規(guī)律。靜止是流動(dòng)的一個(gè)特殊形式。3、實(shí)際流體的伯努利方程-64

-4、伯努利方程的應(yīng)用二、流體的能量系統(tǒng)及應(yīng)用（1）計(jì)算流體的流速與流量在生產(chǎn)過程中，在高度差一定的情況下，可以計(jì)算流體的流速和流量。反之，在保證一定流量的基礎(chǔ)上，也可求得設(shè)備的高度差。在設(shè)計(jì)水塔時(shí)，一般需要根據(jù)需要的流速及流量計(jì)算出所需建設(shè)的高度-65

-二、流體的能量系統(tǒng)及應(yīng)用（2）確定送料的壓縮氣體的壓力生產(chǎn)中常要對(duì)液體作近距離輸送，特別是對(duì)一些腐蝕性強(qiáng)的液體，往往采用壓縮空氣或惰性氣體來壓送，這時(shí)就可以利用伯努利方程來估算壓縮氣體所需要的壓力。壓送裝置4、伯努利方程的應(yīng)用-66

-二、流體的能量系統(tǒng)及應(yīng)用（3）確定所需外加能量生產(chǎn)中經(jīng)常用泵來輸送液體，泵所提供的外加能量是選擇泵的主要參數(shù)之一?？梢愿鶕?jù)生產(chǎn)中的實(shí)際數(shù)值，計(jì)算出此參數(shù)的大小。泵的銘牌4、伯努利方程的應(yīng)用-67

-二、流體的能量系統(tǒng)及應(yīng)用（4）確定送料的壓縮氣體的壓力生產(chǎn)中常要對(duì)液體作近距離輸送，特別是對(duì)一些腐蝕性強(qiáng)的液體，往往采用壓縮空氣或惰性氣體來壓送，這時(shí)就可以利用伯努利方程來估算壓縮氣體所需要的壓力。文丘里噴射器4、伯努利方程的應(yīng)用-68

-5、簡(jiǎn)單的管路阻力計(jì)算二、流體的能量系統(tǒng)及應(yīng)用流體阻力是指當(dāng)流體（如水、氣體等）流過固體物體時(shí)產(chǎn)生的阻礙作用。它主要是由流體與固體表面接觸時(shí)產(chǎn)生的摩擦力造成的。流體阻力的大小取決于流體的粘度和流速，以及物體的形狀和表面粗糙度。-69

-二、流體的能量系統(tǒng)及應(yīng)用流體在管路中的流動(dòng)阻力分為直管阻力和局部阻力兩種。直管阻力是流體流經(jīng)一定管徑的直管時(shí)，由于流體的內(nèi)摩擦而產(chǎn)生的阻力，一般用表示。局部阻力是流體流經(jīng)管路中的管件、閥門及截面的突然擴(kuò)大和突然縮小等局部障礙時(shí)所引起的阻力?？傋枇Φ扔谥惫茏枇途植孔枇χ?，一般用表示。5、簡(jiǎn)單的管路阻力計(jì)算-70

-二、流體的能量系統(tǒng)及應(yīng)用5、簡(jiǎn)單的管路阻力計(jì)算-71

-二、流體的能量系統(tǒng)及應(yīng)用5、簡(jiǎn)單的管路阻力計(jì)算課堂小結(jié)1、管路系統(tǒng)的基本組成部件及管路安裝設(shè)計(jì)原則。2、流體系統(tǒng)的能量、理想狀態(tài)下及實(shí)際狀態(tài)下的伯努利方程的應(yīng)用。3、管路阻力的計(jì)算?！?-4流量測(cè)量設(shè)備知識(shí)目標(biāo)要求:1.掌握差壓式、容積式、速度式及質(zhì)量流量測(cè)量?jī)x器的工作原理；2.了解不同流體測(cè)量裝置間的區(qū)別及主要用途。能力目標(biāo)要求:1.能夠運(yùn)用所學(xué)的基本理論知識(shí)判斷和選擇合適的流量測(cè)量裝置；2.熟練應(yīng)用所學(xué)的理論知識(shí)，解決實(shí)際生產(chǎn)操作問題。-74

-一、差壓式流量計(jì)在制藥化工生產(chǎn)中，有效控制流體流量至關(guān)重要，因此需先對(duì)流體流量進(jìn)行測(cè)量。正確選擇流量計(jì)，有助于精確調(diào)節(jié)生產(chǎn)過程，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。流量計(jì)作為關(guān)鍵測(cè)量工具，其種類繁多，如差壓流量計(jì)、容積流量計(jì)、速度流量計(jì)及質(zhì)量流量計(jì)等，需根據(jù)具體需求進(jìn)行選擇。合適的流量計(jì)可提高測(cè)量精度，減少誤差，進(jìn)而保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。-75

-一、差壓式流量計(jì)差壓式（也稱節(jié)流式）流量計(jì)是基于流體流動(dòng)的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn)生的壓力差而實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的。常見的差壓式流量計(jì)包括孔板流量計(jì)、經(jīng)典文丘里管流量計(jì)、環(huán)形孔板流量計(jì)及V錐流量計(jì)等。流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn)生壓力差-76

-一、差壓式流量計(jì)孔板流量計(jì)經(jīng)典文丘里管流量計(jì)V錐流量計(jì)-77

-一、差壓式流量計(jì)流體在管道中流動(dòng)，經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)，由于流通面積突然減少，流速增加，根據(jù)能量守恒原理，流速增加的結(jié)果必然導(dǎo)致靜壓能力的下降，故而在節(jié)流裝置的上、下游之間產(chǎn)生了靜壓差，這個(gè)靜壓差的大小和流過此管道的流體的流量有關(guān)系。通過差壓變送器測(cè)量出節(jié)流裝置前后的壓差就可以得知被測(cè)流量的大小。-78

-一、差壓式流量計(jì)基于以上結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，差壓式流量計(jì)具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，工作可靠，成本低廉；適用范圍廣，可以測(cè)量氣體、蒸汽、液體介質(zhì)的測(cè)量，而且能適應(yīng)多種工況；標(biāo)準(zhǔn)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。但同時(shí)，壓差式流量計(jì)也有著測(cè)量精度不高；量程比小；安裝使用條件比較苛刻；壓損大(指孔板、噴嘴等)等缺點(diǎn)。-79

-二、容積式流量計(jì)容積式流量計(jì)又稱排量流量計(jì)，是直接根據(jù)排出流體體積進(jìn)行流量累計(jì)的儀表，在流量?jī)x表中是精度最高的一類。用機(jī)械測(cè)量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個(gè)已知的體積部分，根據(jù)計(jì)量室逐次、重復(fù)地充滿和排放該體積部分流體的次數(shù)來測(cè)量流量體積總量。容積式流量計(jì)工作原理-80

-二、容積式流量計(jì)為了適應(yīng)生產(chǎn)中對(duì)流量測(cè)量的各種不同介質(zhì)和不同工作條件的要求，從而產(chǎn)生了各種不同型式的容積式流量計(jì)，如果按其測(cè)量元件分類，可分為腰輪流量計(jì)、橢圓齒輪流量計(jì)、內(nèi)凸輪葉片流量計(jì)、外凸輪葉片流量計(jì)、端面葉片流量計(jì)、雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)、往復(fù)活塞流量計(jì)、圓盤流量計(jì)、液封轉(zhuǎn)筒式流量計(jì)、濕式氣量計(jì)和膜式氣量計(jì)等諸多種類。-81

-二、容積式流量計(jì)橢圓齒輪流量計(jì)腰輪流量計(jì)往復(fù)活塞流量計(jì)-82

-二、容積式流量計(jì)流體通過流量計(jì)，就會(huì)在流量計(jì)進(jìn)出口之間產(chǎn)生一定的壓力差。流量計(jì)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件（簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)子）在這個(gè)壓力差作用下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，并將流體由入口排向出口。在這個(gè)過程中，流體一次次地充滿流量計(jì)的“計(jì)量空間”，然后又不斷地被送往出口。在給定流量計(jì)條件下，該計(jì)量空間的體積是確定的，只要測(cè)得轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)。就可以得到通過流量計(jì)的流體體積的累積值。-83

-二、容積式流量計(jì)容積式流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)包括：計(jì)量精度高；安裝管道條件對(duì)計(jì)量精度沒有影響；可用于高粘度液體的測(cè)量；范圍度寬；直讀式儀表無需外部能源可直接獲得累計(jì)總量，清晰明了，操作簡(jiǎn)便等。容積式流量計(jì)的缺點(diǎn)包括：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大;被測(cè)介質(zhì)種類、口徑、介質(zhì)工作狀態(tài)局限性較大;不適用于高、低溫場(chǎng)合;大部分儀表只適用于潔凈單相流體;工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生噪聲及振動(dòng)等。-84

-三、速度式流量計(jì)速度式流量計(jì)其特征是進(jìn)行流量測(cè)量時(shí)直接得到的是介質(zhì)的流速，再通過計(jì)算將流速轉(zhuǎn)化為流量的一種流量計(jì)。該種流量計(jì)在工作時(shí)，通過獲取管道截面上的平均流速，將管道橫截面積與之相乘，則可得到體積流量。速度式流量計(jì)應(yīng)用場(chǎng)景比較全面，其中比較典型的應(yīng)用有渦輪流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、電磁流量計(jì)、渦街流量計(jì)等。-85

-1、渦輪式流量計(jì)三、速度式流量計(jì)渦輪式流量計(jì)利用安裝在管道中可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪感受流體的速度變化，從而測(cè)定管道內(nèi)的流體流量。流體通過渦輪流量計(jì)時(shí)推動(dòng)渦輪輪轉(zhuǎn)動(dòng)，渦輪葉片周期性地掃過磁鋼，使磁阻發(fā)生周期性地變化，線圈感應(yīng)產(chǎn)生的交流電信號(hào)頻率與渦輪轉(zhuǎn)速成正比即與流速成正比。渦輪流量計(jì)工作原理-86

-2、超聲波流量計(jì)三、速度式流量計(jì)超聲波流量計(jì)使用回聲原理和不同介質(zhì)中聲速的變化來測(cè)量流量。儀表通常包含兩個(gè)超聲波換能器，一個(gè)用作發(fā)射器，另一個(gè)用作接收器。發(fā)射換能器從傳感器表面向流體發(fā)射聲脈沖，并由指定為接收器的換能器接收。然后估計(jì)聲脈沖從發(fā)射器傳播到接收器所花費(fèi)的時(shí)間，并將其用于確定流速和其他參數(shù)。超聲波流量計(jì)工作原理-87

-3、渦街流量計(jì)三、速度式流量計(jì)渦街流量計(jì)屬旋渦流量計(jì)類型，在三角柱體的迎流面對(duì)稱地嵌入兩個(gè)熱敏電阻組成橋路的兩臂，以恒定電流加熱使其溫度稍高于流體，在交替產(chǎn)生的漩渦的作用下，兩個(gè)電阻被周期地冷卻，使其阻值改變，阻值的變化由橋路測(cè)出，即可測(cè)得游渦產(chǎn)生頻率，從而測(cè)出流量。渦街流量計(jì)工作原理-88

-四、質(zhì)量式流量計(jì)根據(jù)質(zhì)量守恒法則，流體的質(zhì)量是一個(gè)不隨時(shí)間、空間溫度、壓力的變化而變化的量，質(zhì)量流量計(jì)可分為兩類：一類是直接式，即直接輸出質(zhì)量流量；另一類為間接式或推導(dǎo)式，如應(yīng)用超聲流量計(jì)和密度計(jì)組合，對(duì)它們的輸出再進(jìn)行乘法運(yùn)算以得出質(zhì)量流量。直接式質(zhì)量流量計(jì)有多種類型，如熱式、差壓式、科里奧利等。-89

-1、熱式質(zhì)量流量計(jì)四、質(zhì)量式流量計(jì)根據(jù)氣體狀態(tài)方程式，當(dāng)流體成分確定時(shí)，流體的定壓比熱為已知常數(shù)。若保持加熱功率恒定，則測(cè)出溫差便可求出質(zhì)量流量；若采用恒定溫差法，即保持兩點(diǎn)溫差不變，則通過測(cè)量加熱的功率也可以求出質(zhì)量流量。一種熱式質(zhì)量流量計(jì)原理圖-90

-四、質(zhì)量式流量計(jì)熱式質(zhì)量流量計(jì)具有體積小、數(shù)字化程度高、安裝方便，測(cè)量準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。熱式質(zhì)量流量計(jì)也有它的缺點(diǎn)：比如響應(yīng)慢、被測(cè)量氣體組變化較大的場(chǎng)所，測(cè)量值會(huì)有較大變化而產(chǎn)生誤差，對(duì)于式熱式質(zhì)量流量計(jì)，被測(cè)氣體若在管壁沉積垢層影響測(cè)量值，必須定期清洗;對(duì)細(xì)管型儀表更有易堵塞的缺點(diǎn)，一般情況下不能使用。另外對(duì)脈動(dòng)流在使用上將受到限制。1、熱式質(zhì)量流量計(jì)-91

-2、差壓式質(zhì)量流量計(jì)四、質(zhì)量式流量計(jì)差壓式質(zhì)量流量計(jì)是以馬格努斯效應(yīng)為基礎(chǔ)的流量計(jì)，實(shí)際應(yīng)用中利用孔板和定量泵組合實(shí)現(xiàn)質(zhì)量流量測(cè)量。有雙孔板和四孔板與定量泵組合兩種結(jié)構(gòu)。雙孔板差壓式質(zhì)量流量計(jì)四孔板差壓式質(zhì)量流量計(jì)-92

-2、差壓式質(zhì)量流量計(jì)四、質(zhì)量式流量計(jì)差壓式質(zhì)量流量計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制作，性能穩(wěn)定可靠，使用期限長(zhǎng)，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)其應(yīng)用范圍極為廣泛，全部單相流體，包括液、氣、蒸汽皆可測(cè)量，部分混相流，如氣固、氣液、液固等亦可應(yīng)用，一般生產(chǎn)過程和管徑、工作狀態(tài)（壓力、溫度）皆可以采用；但同時(shí)也有其測(cè)量的重復(fù)性、精準(zhǔn)度不高；測(cè)量范圍度窄；現(xiàn)場(chǎng)安裝條件要求較高；引壓管路易產(chǎn)生泄漏、堵塞、凍結(jié)及信號(hào)失真等故障；同時(shí)壓損比較大等缺點(diǎn)。-93

-3、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)四、質(zhì)量式流量計(jì)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)是運(yùn)用流體質(zhì)量流量對(duì)振動(dòng)管振蕩的調(diào)制作用即科里奧利力現(xiàn)象為原理，以質(zhì)量流量測(cè)量為目的的質(zhì)量流量計(jì)，一般由傳感器和變送器組成，廣泛應(yīng)用在在我們制藥化工行業(yè)液態(tài)藥品生產(chǎn)計(jì)量等方面?？评飱W利質(zhì)量流量計(jì)工作原理-94

-3、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)四、質(zhì)量式流量計(jì)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)具有使用壽命長(zhǎng)，精度高，維護(hù)率低；可同時(shí)測(cè)得流量、密度、溫度等多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)變量；具有很高的智能程度等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)具有價(jià)格較高；維護(hù)費(fèi)用較高；生產(chǎn)難度較大；某些情況下可能造成氣路堵塞等缺點(diǎn)。課堂小結(jié)1、差壓式流量測(cè)量?jī)x器的工作原理。2、容積式流量測(cè)量?jī)x器的工作原理。3、速度式流量測(cè)量?jī)x器的工作原理。4、質(zhì)量式流量測(cè)量?jī)x器的工作原理。第二章

流體輸送機(jī)械01離心泵02其它類型的泵03氣體輸送設(shè)備目

錄§2-1離心泵知識(shí)目標(biāo)要求:１.掌握離心泵的工作原理與基本結(jié)構(gòu)；２.熟悉離心泵的性能參數(shù)和特性曲線；３.了解影響離心泵特性曲線的主要因素和流量調(diào)節(jié)方法，了解汽蝕現(xiàn)象。能力目標(biāo)要求:１.掌握離心泵類型，能夠選擇合適的離心泵；２.熟悉離心泵的使用操作；３.熟悉離心泵允許安裝高度的計(jì)算方法。-99

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如圖所示，離心泵裝置中葉輪３由若干個(gè)向后彎曲的葉片組成，安裝在類似蝸牛殼形的泵殼２內(nèi)，并緊固在泵軸５上，泵軸由電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)，泵殼中央的吸入口與吸入管路４相連，泵殼側(cè)旁的排出口與排出管路１相連。離心泵輸送液體的過程可分為排液和吸液兩個(gè)過程。1、離心泵的工作原理一、離心泵的工作原理與基本結(jié)構(gòu)-100

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（1）排液過程離心泵啟動(dòng)前，須用被輸送液體灌滿吸入管路及泵內(nèi)，并排盡氣體，這種操作稱為灌泵。電機(jī)啟動(dòng)后，泵軸帶動(dòng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)，使葉片間的液體旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生離心力。在離心力的作用下，液體由葉輪中心被甩向外周，這樣液體便得到了機(jī)械能。當(dāng)液體到達(dá)葉輪邊緣時(shí)，動(dòng)能和靜壓能均增大，液體離開葉輪外緣后將進(jìn)入逐漸擴(kuò)大的蝸牛殼形通道，此時(shí)流速減小，部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換為靜壓能，最終液體將以一定的流速和較高的壓力沿切向進(jìn)入排出管道，被輸送至所需要的場(chǎng)所。該裝置的排液過程主要依靠離心力來完成，所以稱為離心泵。一、離心泵的工作原理與基本結(jié)構(gòu)-101

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（2）吸液過程液體從葉輪中心流向外緣時(shí)，在葉輪中心會(huì)形成低壓，在儲(chǔ)槽液面和泵的吸入口之間產(chǎn)生壓力差，并在壓力差的作用下，將液體吸入葉輪。因此，只要葉輪不停地轉(zhuǎn)動(dòng)，液體便會(huì)連續(xù)不斷地吸入和排出，完成輸送液體的任務(wù)。一、離心泵的工作原理與基本結(jié)構(gòu)1、離心泵的工作原理-102

-（3）氣縛現(xiàn)象

離心泵啟動(dòng)時(shí)，泵殼內(nèi)存有空氣，而空氣的密度遠(yuǎn)小于液體的密度，故葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力很小，葉輪中心處所形成的低壓不足以將儲(chǔ)槽內(nèi)液體吸入泵內(nèi)，此時(shí)啟動(dòng)離心泵也不能輸送液體，這種現(xiàn)象稱為氣縛現(xiàn)象。因此，離心泵在啟動(dòng)前必須進(jìn)行灌泵。安裝時(shí)，若將離心泵的吸入口置于液體儲(chǔ)槽的液位下方，液體靠位差將自動(dòng)流入泵內(nèi)，可避免每次啟動(dòng)前都需要灌泵的操作。1、離心泵的工作原理一、離心泵的工作原理與基本結(jié)構(gòu)-103

-離心泵的基本結(jié)構(gòu)包括葉輪、泵殼和軸封裝置。（1）葉輪葉輪是離心泵的核心結(jié)構(gòu)，葉輪通過高速旋轉(zhuǎn)將機(jī)械能傳遞給液體，提高液體的靜壓能和動(dòng)能，特別是靜壓能。葉輪按結(jié)構(gòu)可分為開式、半閉式和閉式三種類型；葉輪按吸液方式可分為單吸和雙吸兩種類型。2、離心泵的基本結(jié)構(gòu)一、離心泵的工作原理與基本結(jié)構(gòu)-104

-（2）泵殼泵殼通常為蝸殼形，與葉輪之間形成一個(gè)截面逐漸擴(kuò)大的通道，葉輪甩出的高速液體沿蝸殼形通道流動(dòng)時(shí)，流速逐漸降低，因而可減少能量損失，且使部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換成靜壓能?？梢姡脷さ淖饔檬菂R集和導(dǎo)出液體，同時(shí)轉(zhuǎn)換能量。在葉輪與泵殼之間裝一個(gè)導(dǎo)輪，它是一個(gè)固定不動(dòng)且?guī)в腥~片的圓盤。液體由葉輪甩出后沿導(dǎo)輪與葉片間的通道逐漸發(fā)生能量轉(zhuǎn)換，因而可減少能量損失。2、離心泵的基本結(jié)構(gòu)一、離心泵的工作原理與基本結(jié)構(gòu)-105

-（3）軸封裝置泵軸與泵殼之間的密封稱為軸封，它既可以防止高壓液體外漏，又可以防止外界空氣反向進(jìn)入泵的低壓區(qū)。常用的軸封裝置有填料密封和機(jī)械密封兩種。對(duì)易燃、易爆、有毒的介質(zhì)，密封要求較高，通常采用機(jī)械密封。由于泵的故障70%是由軸承和密封引起的，故應(yīng)對(duì)軸封裝置給予重視。2、離心泵的基本結(jié)構(gòu)一、離心泵的工作原理與基本結(jié)構(gòu)（1）流量離心泵的流量表示泵輸送液體的能力，是指離心泵單位時(shí)間內(nèi)能夠排入管路系統(tǒng)內(nèi)的液體體積，以Ｑ表示，單位為ｍ３/ｓ、ｍ３/ｈ或Ｌ/ｓ、Ｌ/ｈ。離心泵的流量與泵的結(jié)構(gòu)、尺寸（葉輪直徑和葉片寬度）及轉(zhuǎn)速等因素有關(guān)。此外離心泵的實(shí)際流量還與液體黏度、管路特征有關(guān)。1、離心泵的性能參數(shù)二、離心泵的性能參數(shù)與特性曲線（2）揚(yáng)程離心泵的揚(yáng)程，又稱為壓頭，是指離心泵能夠向單位重量的液體提供的有效機(jī)械能，以Ｈ表示，單位為Ｊ/Ｎ或ｍ液柱。離心泵的揚(yáng)程與泵的結(jié)構(gòu)（葉輪直徑、葉片彎曲度等）、轉(zhuǎn)速和流量都有關(guān)系。對(duì)于特定的離心泵，當(dāng)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，揚(yáng)程和流量之間存在著一定關(guān)系，但由于液體在泵內(nèi)流動(dòng)復(fù)雜，無法直接進(jìn)行理論計(jì)算。1、離心泵的性能參數(shù)二、離心泵的性能參數(shù)與特性曲線（3）軸功率離心泵的軸功率是指電機(jī)傳給離心泵泵軸的功率，以Ｎ表示，單位為Ｗ或KＷ。液體實(shí)際從離心泵獲得的功率稱為有效功率，以Ｎｅ表示，二者的關(guān)系為：1、離心泵的性能參數(shù)二、離心泵的性能參數(shù)與特性曲線（4）功率由于泵內(nèi)有各種能量損失，泵軸從電機(jī)獲得的功率并沒有全部傳給液體，體現(xiàn)在容積損失、水力損失、機(jī)械損失。以上三種損失，用離心泵的效率η表示。離心泵的效率與泵的類型、大小、制造精度及輸送液體性質(zhì)有關(guān)。一般小型泵的效率為50%～70%，大型泵可達(dá)90%左右。效率η表示為：二、離心泵的性能參數(shù)與特性曲線離心泵的揚(yáng)程Ｈ、軸功率Ｎ、效率η都與流量Ｑ有關(guān)，這些關(guān)系通常由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。泵的特性曲線與轉(zhuǎn)速、泵的型號(hào)有關(guān)。離心泵出廠前，在規(guī)定條件下（需要標(biāo)注測(cè)定條件）測(cè)得的揚(yáng)程、軸功率與流量之間的關(guān)系曲線稱為離心泵的特性曲線，該曲線一般由制造商提供，并附于泵的使用說明書中，供用戶選泵或操作時(shí)參考，圖是離心水泵的特性曲線。2、離心泵的特性曲線二、離心泵的性能參數(shù)與特性曲線（1）Ｈ-Ｑ曲線Ｈ-Ｑ曲線表示離心泵的揚(yáng)程與流量之間的關(guān)系。一般情況下，離心泵的揚(yáng)程隨流量的增加而下降，但在流量極小時(shí)可能有例外。如圖２-５所示，當(dāng)Ｑ＝０時(shí)，Ｈ≠０，這就表明當(dāng)出口閥關(guān)閉，液體在泵內(nèi)循環(huán)，液體依然在消耗機(jī)械能，但都是無用功。2、離心泵的特性曲線二、離心泵的性能參數(shù)與特性曲線（2）Ｎ-Ｑ曲線Ｎ-Ｑ曲線表示離心泵的軸功率與流量之間的關(guān)系。離心泵的軸功率隨流量的增加而增大。顯然，Ｑ＝0時(shí)，Ｎ的值最小。由于電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電流是正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的4～5倍以上，因此，離心泵啟動(dòng)前，應(yīng)先關(guān)閉出口閥，使得Ｑ＝0，這樣可使電機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流減小至最小，以免電機(jī)因啟動(dòng)電流過大而燒壞，待電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常時(shí)，再緩緩打開出口閥，調(diào)節(jié)所需要的流量。2、離心泵的特性曲線二、離心泵的性能參數(shù)與特性曲線（3）η-Ｑ曲線η-Ｑ曲線表示離心泵的效率與流量之間的關(guān)系。由上圖可知，當(dāng)Ｑ＝０時(shí)，η＝０。隨著Ｑ的增加，η逐漸上升，并達(dá)到一個(gè)最大值。當(dāng)Ｑ繼續(xù)增加時(shí)，η又逐漸下降。由此可見，離心泵在一定的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)有一最高效率點(diǎn)，稱為泵的設(shè)計(jì)點(diǎn)。在選擇離心泵時(shí)，希望泵可以在最高效率點(diǎn)工作，但是實(shí)際生產(chǎn)中很難做到。2、離心泵的特性曲線二、離心泵的性能參數(shù)與特性曲線（1）液體物理性質(zhì)的影響１）密度的影響。理論研究表明，離心泵的流量、揚(yáng)程、效率均與液體的密度無關(guān)，所以離心泵特性曲線中的Ｈ-Ｑ以及η-Ｑ曲線保持不變。但泵的軸功率與液體的密度有關(guān)，因此，當(dāng)被輸送液體的密度與常溫下清水的密度不同時(shí)，制造商提供的Ｎ-Ｑ曲線將不再適用，此時(shí)應(yīng)重新計(jì)算。２）黏度的影響。當(dāng)被輸送液體的黏度大于常溫下清水的黏度時(shí)，泵的流量、揚(yáng)程及效率都減小，而軸功率增大，即泵的特性曲線都將發(fā)生改變。一般情況下，當(dāng)被輸送液體的黏度大于一定值時(shí)就需要對(duì)特性曲線進(jìn)行換算，具體換算方法可參閱泵的使用說明書。3、影響離心泵特性曲線的主要因素二、離心泵的性能參數(shù)與特性曲線（2）轉(zhuǎn)速影響離心泵的特性曲線都是在一定的轉(zhuǎn)速下測(cè)定的。對(duì)于特定的離心泵和同一種液體，當(dāng)轉(zhuǎn)速由ｎ1變?yōu)椋?時(shí)，且變化率＜20%時(shí)，泵的效率可視為不變，而流量、揚(yáng)程、軸功率與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系稱為比例定律。3、影響離心泵特性曲線的主要因素二、離心泵的性能參數(shù)與特性曲線（3）葉輪直徑的影響對(duì)于同一型號(hào)的泵，換用直徑較小的葉輪，而其他尺寸保持不變，這種現(xiàn)象稱為葉輪切割。對(duì)于特定的離心泵和同一種液體，當(dāng)轉(zhuǎn)速不變，而使葉輪直徑由Ｄ１減小至Ｄ２時(shí)，且變化率＜20%時(shí)，泵的效率可視為不變，而流量、揚(yáng)程、軸功率與葉輪直徑之間的近似關(guān)系稱為切割定律。3、影響離心泵特性曲線的主要因素二、離心泵的性能參數(shù)與特性曲線離心泵在特定的管路中運(yùn)行時(shí)，實(shí)際工作流量和揚(yáng)程不僅與泵的特性有關(guān)，還與管路特性有關(guān)。將管路所需的壓頭Ｈｅ和流量Ｑｅ的關(guān)系標(biāo)繪在直角坐標(biāo)系中，即得管路特性曲線（曲線Ａ）。管路特性曲線與管路布局和操作條件相關(guān)，與泵的性能無關(guān)。離心泵是在特定的管路系統(tǒng)中以一定的轉(zhuǎn)速運(yùn)行，若將離心泵特性曲線（曲線ｎ）與管路特性曲線標(biāo)繪于同一坐標(biāo)系中，則兩曲線的交點(diǎn)ｂ稱為泵在該管路系統(tǒng)中的工作點(diǎn)，如下圖所示，泵的工作點(diǎn)ｂ所對(duì)應(yīng)的流量和壓頭既能滿足管路系統(tǒng)的要求，又是泵能提供的。4、流量調(diào)節(jié)二、離心泵的性能參數(shù)與特性曲線實(shí)際生產(chǎn)中，生產(chǎn)任務(wù)往往會(huì)發(fā)生改變，使泵的工作流量與生產(chǎn)要求不適應(yīng)，提供的流量不符合生產(chǎn)要求，此時(shí)需要對(duì)泵的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，也就是設(shè)法改變其工作點(diǎn)。因此，改變管路特性曲線或泵的特性曲線，均能達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。4、流量調(diào)節(jié)二、離心泵的性能參數(shù)與特性曲線（1）改變管路特性曲線離心泵的出口管路上常裝有流量調(diào)節(jié)閥，改變?cè)撻y門的開度即可改變管路特性曲線，從而達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。如上圖所示，若在原閥門開度下離心泵的工作點(diǎn)為ｂ，現(xiàn)將閥門關(guān)小，管路中局部阻力增大，管路特性曲線變陡（圖中曲線Ａ１），泵的工作點(diǎn)由b點(diǎn)變?yōu)椋泓c(diǎn)，流量由Ｑmax減小為Ｑ。反之，開大出口閥門，管路中局部阻力減小，管路特性曲線平坦，流量增大。通過改變出口閥門的開度來調(diào)節(jié)流量，非常方便且流量可連續(xù)變化，因此在生產(chǎn)中經(jīng)常采用。缺點(diǎn)是當(dāng)流量減小時(shí)，一部分能量將額外消耗在所增加的局部阻力上，從而導(dǎo)致管路系統(tǒng)的能量損失增大。4、流量調(diào)節(jié)二、離心泵的性能參數(shù)與特性曲線（2）改變泵的特性曲線對(duì)于特定的離心泵，改變轉(zhuǎn)速或葉輪直徑均可改變泵的特性曲線，由于切削葉輪為一次性調(diào)節(jié)，因而通常采用改變泵的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)。在上圖中，泵原來的轉(zhuǎn)速為ｎ，將轉(zhuǎn)速降至ｎ1，則泵的特性曲線下移，泵的工作點(diǎn)由ｂ點(diǎn)變?yōu)椋潼c(diǎn)，流量由Ｑmax減小為Ｑ。反之，增大轉(zhuǎn)速，泵的特性曲線上移，流量增大。切削離心泵葉輪直徑帶來的工作點(diǎn)變化與轉(zhuǎn)速的影響相同。從降低動(dòng)力消耗的角度來看，通過改變轉(zhuǎn)速的方法來調(diào)節(jié)流量較為合理，但是改變轉(zhuǎn)速需要安裝變速裝置，因此，實(shí)際生產(chǎn)中也很少使用。4、流量調(diào)節(jié)二、離心泵的性能參數(shù)與特性曲線如圖所示，當(dāng)葉片入口附近的最低壓強(qiáng)小于或等于輸送溫度下液體的飽和蒸氣壓時(shí)，液體將在該處汽化并產(chǎn)生氣泡，它隨同液體從低壓區(qū)流向高壓區(qū)，氣泡在高壓作用下迅速凝結(jié)或破裂，則液體質(zhì)點(diǎn)就會(huì)像無數(shù)小彈頭一樣，連續(xù)擊打在金屬表面上，使泵體產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。在強(qiáng)壓和沖擊下，金屬表面會(huì)逐漸破壞，這種現(xiàn)象稱為汽蝕現(xiàn)象。1、離心泵的汽蝕現(xiàn)象三、離心泵的安裝高度由于實(shí)際操作中，不易測(cè)出最低壓力的位置，通常以泵入口處截面考慮。為防止汽蝕現(xiàn)象發(fā)生，離心泵入口處液體的靜壓頭與動(dòng)壓頭之和必須大于操作溫度下液體的飽和蒸氣壓頭，其超出部分稱為離心泵的汽蝕余量。為避免汽蝕現(xiàn)象的發(fā)生，離心泵入口處壓力不能過低，而應(yīng)有最低允許值，此時(shí)所對(duì)應(yīng)的汽蝕余量稱為允許汽蝕余量，以下式表示：2、汽蝕余量三、離心泵的安裝高度離心泵的允許安裝高度是指儲(chǔ)槽液面與泵的吸入口之間所允許的垂直距離，以Ｈg表示。在汽蝕現(xiàn)象圖中，通過在０-０′與截面１-１′間列伯努利方程，可得允許安裝高度為：3、泵的允許安裝高度三、離心泵的安裝高度根據(jù)離心泵中提供的允許汽蝕余量Δｈ，即可確定離心泵的允許安裝高度，實(shí)際安裝時(shí)，為安全起見，應(yīng)再降低0.5～１ｍ。三、離心泵的安裝高度四、離心泵的類型和選用1、離心泵的類型（1）清水泵（IS型、Ｄ型、Sh型）清水泵應(yīng)用最廣泛，適用于輸送各種工業(yè)用水以及物理、化學(xué)性質(zhì)類似于水的其他液體。最普通的清水泵是單級(jí)單吸式，系列代號(hào)為IS，若要求的壓頭較高時(shí)，可采用多級(jí)離心泵，系列代號(hào)為Ｄ，若要求的流量較大且壓頭不高時(shí)，可采用雙吸式泵，系列代號(hào)為Sh。四、離心泵的類型和選用1、離心泵的類型（2）耐腐蝕泵（F型）輸送酸、堿等腐蝕性液體時(shí)，必須用耐腐蝕泵。泵中與腐蝕性液體接觸的部件，都用各種耐腐蝕材料制造，如高硅鑄鐵、鎳鉻合金鋼、聚三氟氯乙烯塑料等，系列代號(hào)為F。（3）油泵（Y型、YS型）輸送石油產(chǎn)品的泵稱為油泵。因?yàn)橛推芬兹家妆?，所以要求油泵具有良好的密封性能。油泵分單吸和雙吸兩種，系列號(hào)分別為Y、YS。四、離心泵的類型和選用1、離心泵的類型（4）液下泵（FY型）液下泵通常安裝在液體儲(chǔ)槽內(nèi)，因此對(duì)軸封要求不高，可用于輸送化工過程中各種腐蝕性液體。（5）屏蔽泵（PB型）屏蔽泵又稱無密封泵，是將葉輪與電機(jī)連為一體，密封在同一殼體內(nèi)，不需要軸封裝置，可用于輸送易燃易爆或有毒的液體。（6）雜質(zhì)泵（P型）運(yùn)輸懸浮液或稠漿液的泵稱為雜質(zhì)泵。系列代號(hào)為P，有污水泵PW型、砂泵PS型、泥漿泵PN型等型號(hào)。四、離心泵的類型和選用2、離心泵的選用（1）確定輸送液體的性質(zhì)輸送水時(shí)選擇清水泵，并確定型號(hào)；輸送腐蝕性液體選擇耐腐蝕泵，輸送泥沙漿液選擇雜質(zhì)泵。（2）確定輸送系統(tǒng)的流量和壓頭一般液體的輸送量由生產(chǎn)任務(wù)決定。如果流量在一定范圍內(nèi)變化，應(yīng)根據(jù)最大流量選泵，并根據(jù)情況列伯努利方程，計(jì)算最大流量下的管路所需的壓頭。四、離心泵的類型和選用2、離心泵的選用（3）選擇離心泵的型號(hào)根據(jù)已確定的流量和壓頭從泵樣本中選出合適的型號(hào)。若沒有完全合適的型號(hào)，則應(yīng)選擇壓頭和流量都稍大的型號(hào)；若同時(shí)有幾個(gè)型號(hào)的泵均能滿足要求，則應(yīng)選擇其中效率最高的泵。（4）核算泵的軸功率若輸送液體的密度大于水的密度，則要核算泵的軸功率，以選擇合適的電機(jī)。課堂小結(jié)1、離心泵的基本結(jié)構(gòu)包括葉輪、泵殼和軸封裝置。離心泵使用前需要灌泵，否則會(huì)出現(xiàn)氣縛現(xiàn)象。2、離心泵的主要性能參數(shù)有流量、揚(yáng)程、軸功率、效率和汽蝕余量等。3、離心泵調(diào)節(jié)流量可以改變管路特性曲線或泵的特性曲線。4、用公式

計(jì)算離心泵的安裝高度。-131

-知識(shí)目標(biāo)要求:１.掌握往復(fù)泵、柱塞式計(jì)量泵、旋轉(zhuǎn)泵、旋渦泵、蠕動(dòng)泵、隔膜泵的工作原理與基本結(jié)構(gòu)；２.了解不同類型泵的適用范圍。能力目標(biāo)要求:１.熟悉往復(fù)泵、柱塞式計(jì)量泵、旋轉(zhuǎn)泵、旋渦泵、蠕動(dòng)泵、隔膜泵的使用；２.熟練應(yīng)用所學(xué)的理論知識(shí)，解決實(shí)際生產(chǎn)操作問題?！?-2其他類型的泵-132

-如圖所示的是往復(fù)泵結(jié)構(gòu)圖，其主要部件為泵缸、活塞、活塞桿、吸入閥和排出閥。當(dāng)活塞自左向右移動(dòng)時(shí)，泵缸內(nèi)容積增大而形成低壓，吸入閥受泵外液體壓力作用而被推開，將液體吸入泵缸，排出閥則受排出管內(nèi)液體壓力而關(guān)閉；當(dāng)活塞自右向左移動(dòng)時(shí)，因活塞的擠壓使泵缸內(nèi)的液體壓力升高，吸入閥受壓而關(guān)閉，排出閥受壓而開啟，從而將液體排出泵外，此后活塞又向右移動(dòng)，重復(fù)新的循環(huán)，活塞在泵缸左右兩端的運(yùn)動(dòng)距離稱為沖程。1、往復(fù)泵的基本結(jié)構(gòu)及工作原理一、往復(fù)泵-133

-往復(fù)泵正是依靠活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到輸送液體的目的。往復(fù)泵給液體提供能量是靠活塞直接對(duì)液體做功，使液體的靜壓力提高。活塞往復(fù)一次只吸液一次和排液一次的泵稱為單動(dòng)泵。由于單動(dòng)泵的吸入閥與排出閥裝在泵缸的同一端，故吸液和排液不能同時(shí)進(jìn)行；又由于活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)是不等速的，其瞬時(shí)流量不均勻。為了改善單動(dòng)泵流量的不均勻性，可采用雙動(dòng)泵。如圖所示為雙動(dòng)泵的工作原理圖，活塞往復(fù)一次，吸液、排液各兩次。1、往復(fù)泵的基本結(jié)構(gòu)及工作原理一、往復(fù)泵（1）流量（輸液量）往復(fù)泵的流量取決于活塞掃過的體積和活塞往復(fù)的次數(shù)，與泵的壓頭和管路情況無關(guān)，單動(dòng)泵的理論平均流量可表示為：2、往復(fù)泵的流量與壓頭一、往復(fù)泵（1）流量（輸液量）由于吸入閥、排出閥啟閉有滯后，閥門、活塞、填料等存在泄漏，實(shí)際流量比理論流量小。往復(fù)泵的實(shí)際流量比理論流量小，可以用下式計(jì)算實(shí)際流量2、往復(fù)泵的流量與壓頭一、往復(fù)泵（2）壓頭往復(fù)泵的壓頭與泵的幾何尺寸無關(guān)，與流量也無關(guān)。只要泵的機(jī)械強(qiáng)度和原動(dòng)機(jī)的功率允許，管路系統(tǒng)要求多高的壓頭，往復(fù)泵就能提供多高的壓頭。2、往復(fù)泵的流量與壓頭一、往復(fù)泵往復(fù)泵在單位時(shí)間內(nèi)的排液量是固定的，流量?jī)H與泵特性有關(guān)，具有這種特點(diǎn)的泵稱為正位移泵或容積式泵。與離心泵不同，往復(fù)泵不能簡(jiǎn)單采用出口閥門調(diào)節(jié)流量。這是因?yàn)橥鶑?fù)泵的流量與管路特性無關(guān)，一旦出口閥門完全關(guān)閉，會(huì)造成泵缸內(nèi)的壓力急劇上升，導(dǎo)致泵缸損壞或電機(jī)燒毀。3、往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)一、往復(fù)泵（1）旁路調(diào)節(jié)通過改變旁路閥的開度，即通過調(diào)節(jié)旁路的流量，達(dá)到調(diào)節(jié)主管路系統(tǒng)流量的目的。為保護(hù)泵和電機(jī)，旁路上還設(shè)有安全閥，當(dāng)泵出口處的壓力超過規(guī)定值時(shí)，安全閥會(huì)被高壓液體頂開，使泵出口處減壓。旁路調(diào)節(jié)方法簡(jiǎn)單，但不經(jīng)濟(jì)，適用于流量變化幅度小且需經(jīng)常調(diào)節(jié)的場(chǎng)合。3、往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)一、往復(fù)泵（2）改變活塞沖程或往復(fù)次數(shù)由式2-9可知，調(diào)節(jié)活塞的沖程S或往復(fù)次數(shù)ｎ，均可達(dá)到流量調(diào)節(jié)目的。往復(fù)泵的效率一般在70%以上，適用于輸送小流量、高壓頭、高黏度的液體，但不適于輸送腐蝕性液體及有固體顆粒的懸浮液。3、往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)一、往復(fù)泵柱塞式計(jì)量泵是往復(fù)泵的一種，其結(jié)構(gòu)如圖所示，它是通過偏心輪將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成柱塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，偏心輪的偏心距可以調(diào)整，以改變柱塞的沖程，從而控制和調(diào)節(jié)流量。柱塞式計(jì)量泵適用于要求輸送量十分準(zhǔn)確的液體或幾種液體按比例輸送的場(chǎng)合。二、柱塞式計(jì)量泵

旋轉(zhuǎn)泵屬于正位移泵，其工作原理是依靠泵內(nèi)一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)來吸入液體和排出液體，所以又稱轉(zhuǎn)子泵。常見的有齒輪泵、螺桿泵等，工作原理相似。三、旋轉(zhuǎn)泵

齒輪泵泵殼內(nèi)有兩個(gè)齒輪，一個(gè)是主動(dòng)輪，由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，另一個(gè)為從動(dòng)輪，與主動(dòng)輪嚙合，并向相反的方向旋轉(zhuǎn)。兩齒輪與泵殼之間形成吸入腔和排出腔兩個(gè)空間，兩齒輪互相撥開時(shí)，形成低壓而吸入液體，吸入的液體分兩路進(jìn)入齒穴和殼體之間，隨齒輪旋轉(zhuǎn)而排出到排出腔。排出腔內(nèi)兩齒輪互相合攏，形成高壓而排出液體。齒輪泵的流量小但壓頭高，適于輸送黏稠液體甚至膏狀物料，但不宜輸送含有固體顆粒的懸浮液。1、齒輪泵三、旋轉(zhuǎn)泵螺桿泵由泵殼和一個(gè)或多個(gè)螺桿構(gòu)成。如圖2-15所示為雙螺桿泵，其工作原理與齒輪泵相似，依靠?jī)筛ハ鄧Ш系穆輻U來吸入和排出液體。當(dāng)所需的壓頭較高時(shí)，可采用較長(zhǎng)的螺螺桿。螺桿泵壓頭高、效率高、無噪聲、流量均勻，尤其適用于高黏度液體的輸送。旋轉(zhuǎn)泵與往復(fù)泵一樣，具有正位移特性，因此也可以采用旁路調(diào)節(jié)或改變旋轉(zhuǎn)泵的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。2、螺桿泵三、旋轉(zhuǎn)泵四、旋渦泵旋渦泵是一種特殊類型的離心泵，由泵殼、葉輪、引液道、間壁等組成。葉輪是一個(gè)圓盤，其四周有數(shù)十個(gè)凹槽，呈輻射狀排列而構(gòu)成葉片。工作時(shí)，葉片隨同葉輪在泵殼內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)泵內(nèi)液體一起旋轉(zhuǎn)。泵內(nèi)液體在隨葉輪旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，又在引液道與葉片間反復(fù)運(yùn)動(dòng)，因而被葉片拍擊數(shù)次，可獲得較多能量。旋渦泵的流量調(diào)節(jié)方法與正位移泵相同。旋渦泵具有流量小、揚(yáng)程高、體積小、加工容易等特點(diǎn)，常用于流量小、壓頭高且黏度不大的液體的輸送。五、蠕動(dòng)泵蠕動(dòng)泵由驅(qū)動(dòng)器、泵頭和軟管三部分組成。工作時(shí)，通過滾輪對(duì)泵的彈性輸送軟管交替進(jìn)行擠壓和釋放來輸送流體，這類似于用兩根手指夾擠軟管一樣，隨著手指的移動(dòng)，管內(nèi)形成負(fù)壓，液體隨之流動(dòng)。蠕動(dòng)泵無液體空運(yùn)轉(zhuǎn)情況下不會(huì)對(duì)泵的任何部件造成損害，能產(chǎn)生98%的真空度。由于沒有閥、機(jī)械密封和填料密封裝置，因而也沒有這些產(chǎn)生泄漏和維護(hù)的因素，只需要替換軟管。蠕動(dòng)泵能輕松地輸送固液或氣液混合相流體，可輸送各種具有研磨、腐蝕、氧敏感特性的物料，缺點(diǎn)是流量范圍比較窄。六、隔膜泵隔膜泵是容積泵中較為特殊的一種形式。它是依靠一個(gè)隔膜片來回鼓動(dòng)改變工作室容積從而吸入和排出液體的。隔膜泵按其使用的動(dòng)力源，可以分為氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)三種，即以壓縮空氣為動(dòng)力源的氣動(dòng)隔膜泵，以電為動(dòng)力源的電動(dòng)隔膜泵，以液體介質(zhì)（如油等）壓力為動(dòng)力源的電液動(dòng)隔膜泵。隔膜泵是一種新型輸送機(jī)械，可以輸送各種腐蝕性液體，帶顆粒的液體，高黏度、易揮發(fā)、易燃、劇毒的液體，在噴漆、陶瓷業(yè)中占有絕對(duì)主導(dǎo)地位。課堂小結(jié)1、泵根據(jù)工作原理的不同分為往復(fù)泵、柱塞式計(jì)量泵、旋轉(zhuǎn)泵、旋渦泵、蠕動(dòng)泵、隔膜泵。2、往復(fù)泵是正位移泵或容積式泵，單位時(shí)間內(nèi)排液量一定，啟動(dòng)前需要灌泵。3、旋轉(zhuǎn)泵分為齒輪泵和螺桿泵。-148

-知識(shí)目標(biāo)要求:１.掌握氣體輸送機(jī)械的工作原理與基本結(jié)構(gòu)，掌握氣體輸送機(jī)械的分類；２.了解性能參數(shù)與特性曲線和適用范圍。能力目標(biāo)要求:１.熟悉氣體輸送機(jī)械的使用操作；２.能夠合理選擇合適的運(yùn)輸機(jī)械?！?-3氣體輸送設(shè)備按出口氣體的壓強(qiáng)和壓縮比（出口氣體的絕對(duì)壓強(qiáng)與進(jìn)口氣體的絕對(duì)壓強(qiáng)之比）的大小，氣體輸送設(shè)備可分為以下四類通風(fēng)機(jī):出口氣體的表壓不大于15KPa，壓縮比不大于1.15；鼓風(fēng)機(jī):出口氣體的表壓為15-300KPa，壓縮比為1.15-4；壓縮機(jī):出口氣體的表壓大于300KPa，壓縮比大于4；真空泵:用于減壓，在設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生真空，出口氣體的壓強(qiáng)為當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐拇髿鈮?，壓縮比由真空度決定?！?-3氣體輸送設(shè)備-150

-離心式通風(fēng)機(jī)的工作原理與離心泵相似。工作時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪將能量傳遞給氣體，使氣體的靜壓能和動(dòng)能均有所提高。當(dāng)氣體進(jìn)入蝸殼形通道后，流速逐漸減小，使部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓能。于是，氣體便以一定的流速和較高的壓強(qiáng)由風(fēng)機(jī)出口進(jìn)入排出管路。與此同時(shí)，在葉輪中心附近形成低壓區(qū)，將氣體源源不斷地吸入殼內(nèi)。根據(jù)所產(chǎn)生的風(fēng)壓不同，離心式通風(fēng)機(jī)又可分為低壓、中壓和高壓離心式通風(fēng)機(jī)。中、低壓離心式通風(fēng)機(jī)常用于車間通風(fēng)換氣，高壓離心式通風(fēng)機(jī)常用于氣體的運(yùn)輸。1、工作原理與基本結(jié)構(gòu)一、離心式通風(fēng)機(jī)-151

-離心式通風(fēng)機(jī)的機(jī)殼也是蝸殼形，但殼內(nèi)逐漸擴(kuò)大的氣體通道及出口截面有方形（矩形）和圓形兩種，一般低、中壓通風(fēng)機(jī)多是方形，如圖所示，高壓的為圓形。通風(fēng)機(jī)葉輪直徑較大，葉片數(shù)目多且長(zhǎng)度短，其形狀有前彎、徑向及后彎三種。在不追求高效率，僅要求大風(fēng)量時(shí)，常采用前彎葉片。若要求高效率和大風(fēng)量，則采用后彎葉片。1、工作原理與基本結(jié)構(gòu)一、離心式通風(fēng)機(jī)（1）風(fēng)量風(fēng)量即流量，是指單位時(shí)間內(nèi)由風(fēng)機(jī)出口排出的氣體體積，以Ｑ表示，單位為ｍ3/s、ｍ3/min或ｍ3/h。離心式通風(fēng)機(jī)性能表上所列的風(fēng)量是指空氣在20℃和1.013×105Ｐa下的實(shí)驗(yàn)值。當(dāng)實(shí)際操作條件與該條件不同時(shí)，可用下式進(jìn)行換算：2、性能參數(shù)一、離心式通風(fēng)機(jī)（2）風(fēng)壓風(fēng)壓是指單位體積的氣體流過風(fēng)機(jī)時(shí)所獲得的總機(jī)械能，以

HT表示，單位為J/ｍ３或Ｐa離心式通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓影響因素有風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、葉輪尺寸、轉(zhuǎn)速和風(fēng)機(jī)入口處氣體的密度，理論上很難準(zhǔn)確計(jì)算出離心式通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓。一般按HT0的值來選擇風(fēng)機(jī)：2、性能參數(shù)一、離心式通風(fēng)機(jī)（3）軸功率與效率離心式通風(fēng)機(jī)的軸功率可以用下面的公式來計(jì)算，風(fēng)量Ｑ與風(fēng)壓HT需在同一狀態(tài)下。2、性能參數(shù)一、離心式通風(fēng)機(jī)（1）根據(jù)伯努利方程式，計(jì)算出輸送系統(tǒng)所需的實(shí)際風(fēng)壓HT，然后用公式將HT換算成實(shí)驗(yàn)條件下的風(fēng)壓HT0。（2）根據(jù)被輸送氣體的性質(zhì)（主要是易燃、易爆、腐蝕以及是否清潔等）和風(fēng)壓范圍，確定風(fēng)機(jī)的類型。當(dāng)被輸送氣體為清潔空氣或是與空氣性質(zhì)相近的氣體時(shí)，可選用一般類型的離心式通風(fēng)機(jī)。（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件下的風(fēng)壓HT0以及按風(fēng)機(jī)進(jìn)口狀態(tài)計(jì)的實(shí)際風(fēng)量，根據(jù)風(fēng)機(jī)的性能表選取合適型號(hào)。3、風(fēng)機(jī)的選用一、離心式通風(fēng)機(jī)離心式鼓風(fēng)機(jī)又稱透平鼓風(fēng)機(jī)，其工作原理與離心式通風(fēng)機(jī)相同。但離心式鼓風(fēng)機(jī)的終壓較高，所以都是多級(jí)的，其結(jié)構(gòu)類似于多級(jí)離心泵（Ｄ型水泵）。氣體進(jìn)入風(fēng)機(jī)后，將依次通過各級(jí)葉輪和導(dǎo)輪，并獲得能量。離心式鼓風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量較大，但所產(chǎn)生的風(fēng)壓不高。由于壓縮比不高，所以離心式鼓風(fēng)機(jī)無須設(shè)置冷卻裝置，各級(jí)葉輪的尺寸也大致相等。二、鼓風(fēng)機(jī)

1、離心式鼓風(fēng)機(jī)-157

-旋轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機(jī)的代表就是羅茨鼓風(fēng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)和原理與齒輪泵相似。工作時(shí)，兩轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相反，從而在機(jī)殼內(nèi)形成一個(gè)低壓區(qū)和一個(gè)高壓區(qū)，氣體從低壓區(qū)吸入，從高壓區(qū)排出。若改變轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向，則吸入口和排出口可以互換。羅茨鼓風(fēng)機(jī)常用于氣體流量較大而壓強(qiáng)不高的場(chǎng)合。2、旋轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機(jī)二、鼓風(fēng)機(jī)離心式壓縮機(jī)又稱為透平壓縮機(jī)，其結(jié)構(gòu)和工作原理均與離心式鼓風(fēng)機(jī)相似，但葉輪級(jí)數(shù)通?？蛇_(dá)10級(jí)以上，轉(zhuǎn)速也較高，故能產(chǎn)生更高的壓強(qiáng)。離心式壓縮機(jī)需設(shè)置中間冷卻器，以免氣體溫度過高。離心式壓縮機(jī)具有體積小、重量輕、流量大、供氣均勻、運(yùn)行平穩(wěn)、維修方便、無潤(rùn)滑油污染等優(yōu)點(diǎn)。近年來，除高壓強(qiáng)要求外，離心式壓縮機(jī)的應(yīng)用已十分廣泛。三、壓縮機(jī)

1、離心式壓縮機(jī)液環(huán)式壓縮機(jī)是典型的旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，又稱為納氏泵。液環(huán)式壓縮機(jī)的外殼近似橢圓形，其內(nèi)裝有葉輪和適量的液體。工作時(shí)，氣體從兩個(gè)吸入口進(jìn)入殼內(nèi)，從兩個(gè)排出口排出。液環(huán)式壓縮機(jī)中的液體不能與被輸送氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，如輸送空氣時(shí)，殼內(nèi)可灌入適量的水；輸送氯氣時(shí)，殼內(nèi)可灌入適量的硫酸。由于殼內(nèi)液體可將被輸送氣體與殼內(nèi)壁分隔開來，故輸送腐蝕性氣體時(shí)，僅需葉輪材料抗腐蝕即可。三、壓縮機(jī)

2、旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)往復(fù)式壓縮機(jī)主要是依靠活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來吸入和排出氣體的。其主要部件包括氣缸、活塞、吸氣閥和排氣閥等。雖然往復(fù)式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理與往復(fù)泵比較相似，但由于氣體具有可壓縮性，被壓縮后壓強(qiáng)增大、體積縮小、溫度上升，故往復(fù)式壓縮機(jī)的工作過程與往復(fù)泵有所不同。往復(fù)式壓縮機(jī)的種類較多，有空氣壓縮機(jī)、氨氣壓縮機(jī)、氫氣壓縮機(jī)、石油氣壓縮機(jī)等，實(shí)際選用時(shí)，可根據(jù)輸送氣體的性質(zhì)，選用相應(yīng)的類型，再根據(jù)排氣量和壓縮比確定合適的型號(hào)。三、壓縮機(jī)

3、往復(fù)式壓縮機(jī)往復(fù)式真空泵的結(jié)構(gòu)和工作原理與往復(fù)式壓縮機(jī)基本相同，但真空泵在低壓下工作，氣缸內(nèi)外的壓差很小，故其吸氣閥和排氣閥更輕巧、更靈敏。往復(fù)式真空泵的排氣量不均勻，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維修費(fèi)用高，近年來已逐漸被其他真空泵所取代。四、真空泵1、往復(fù)式真空泵水環(huán)式真空泵與納氏泵的工作原理相同，工作時(shí)，先向泵殼內(nèi)加入泵體容積一半的水。當(dāng)葉輪帶動(dòng)葉片高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，液體被甩向殼壁，從而形成旋轉(zhuǎn)水環(huán)。水環(huán)兼有液封和活塞的雙重作用，與葉片之間形成許多大小不同的密閉小室。當(dāng)葉輪按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，右側(cè)小室的空間逐漸增大，氣體被吸入，左側(cè)小室的空間逐漸縮小，氣體被排出。四、真空泵2、水環(huán)式真空泵水環(huán)式真空泵具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、價(jià)格低等特點(diǎn)，但是效率一般只有30%-50%，適用于夾帶液體的氣體和腐蝕性、爆炸性氣體。但是水環(huán)式真空泵的真空度會(huì)受液體飽和蒸氣壓的限制。四、真空泵2、水環(huán)式真空泵噴射式真空泵屬于流體作用式泵，它既能輸送液體，又能輸送氣體。噴射式真空泵的工作流體一般為水蒸氣或高壓水。工作時(shí)，高壓水蒸氣經(jīng)噴嘴以超聲速的速度噴出，在噴射過程中，部分靜壓能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，從而在吸入口處形成低壓區(qū)，低壓區(qū)吸入流體。被吸入流體隨同蒸氣一起進(jìn)入混合室，隨后進(jìn)入擴(kuò)大管?；旌狭黧w流經(jīng)擴(kuò)大管時(shí)，流速逐漸下降，壓強(qiáng)逐漸上升，即部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓能，最后經(jīng)排出口排出。四、真空泵3、噴射式真空泵單級(jí)水蒸氣噴射泵一般只能達(dá)到90%左右的真空度。為達(dá)到更高的真空度，可采用多級(jí)水蒸氣噴射泵。噴射式真空泵具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、無運(yùn)動(dòng)部件、維修簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，適用于含固體顆粒的流體以及高溫或腐蝕性流體的輸送。缺點(diǎn)是效率較低，一般僅為25%-30%。四、真空泵3、噴射式真空泵課堂小結(jié)1、按出口氣體的壓強(qiáng)和壓縮比的大小，氣體輸送設(shè)備可分為四類：通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和真空泵。2、離心式通風(fēng)機(jī)的選擇需要先計(jì)算實(shí)際風(fēng)壓，根據(jù)輸送氣體性質(zhì)確定風(fēng)機(jī)類型，再根據(jù)實(shí)際風(fēng)量選擇風(fēng)機(jī)型號(hào)。第三章

換熱設(shè)備01傳熱基本知識(shí)02常見的換熱設(shè)備目

錄§3-1傳熱基本知識(shí)知識(shí)目標(biāo)要求:1.掌握傳熱的定義、基本概念和原理；2.了解常見傳熱方式；3.掌握強(qiáng)化傳熱措施。能力目標(biāo)要求:1.能夠利用傳熱過程速率概念理解傳熱基本定律。2.掌握傳熱過程的強(qiáng)化途徑，完成給定的傳熱任務(wù)，提高傳熱過程的經(jīng)濟(jì)性。-170

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高溫物體可以將熱釋放給低溫物體，物體間溫差越大，釋放熱的趨勢(shì)越大。熱被釋放的過程稱為傳熱，所釋放的數(shù)量稱為熱量。1、傳熱一、傳熱基本概念-171

-由于高溫物體是全方向釋放熱量，因此由高溫物體與環(huán)境物質(zhì)組成的三維系統(tǒng)中各空間點(diǎn)都分布有熱，形成各空間點(diǎn)的溫度。不過各空間點(diǎn)的溫度不盡相同。物質(zhì)系統(tǒng)內(nèi)各空間點(diǎn)上溫度的集合稱為溫度場(chǎng)。2、溫度場(chǎng)一、傳熱基本概念燒紅的鐵塊溫度場(chǎng)示意圖2、溫度場(chǎng)一、傳熱基本概念2、溫度場(chǎng)一、傳熱基本概念在溫度場(chǎng)中，將同一時(shí)刻具有相同溫度的各點(diǎn)所組成的空間曲面稱為等溫面。注意：1、在同一等溫面上沒有熱量傳遞；2、熱量只能由溫度場(chǎng)中高溫等溫面向低溫等溫面?zhèn)鬟f；3、熱量的傳遞方向只能是沿著等溫面的法線方向。如果高溫物體持續(xù)等量地放熱，各空間點(diǎn)的溫度不隨時(shí)間改變，這種傳熱過程稱為穩(wěn)態(tài)傳熱，這種溫度場(chǎng)稱為三維穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)。如果各空間點(diǎn)的溫度隨時(shí)間而改變，這種傳熱過程是非穩(wěn)態(tài)傳熱，這種溫度場(chǎng)則稱為三維非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)，又稱為非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)。3、穩(wěn)態(tài)傳熱和非穩(wěn)態(tài)傳熱一、傳熱基本概念

所謂溫度梯度就是兩相鄰等溫面之間的溫度差。溫度梯度是向量，其方向垂直于等溫面，它的正方向是指向溫度增加的方向。4、溫度梯度一、傳熱基本概念二、常見傳熱方式

根據(jù)傳熱機(jī)理的不同，熱傳遞有三種基本方式：熱傳導(dǎo)、對(duì)流傳熱和輻射傳熱。1、熱傳導(dǎo)

熱傳導(dǎo)的條件是系統(tǒng)兩部分之間存在溫度差，此時(shí)熱量將從高溫部分向低溫部分傳遞，或從高溫物體傳向與之接觸的低溫物體。由于熱傳導(dǎo)是靠物體內(nèi)部的分子、原子或電子的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行的，所以真空中不能進(jìn)行熱傳導(dǎo)。二、常見傳熱方式

熱傳導(dǎo)的基本計(jì)算公式是傅立葉定律：二、常見傳熱方式

各種材料的熱傳導(dǎo)性能不同，傳導(dǎo)性能好的，如金屬，包括自由電子的移動(dòng)，所以傳熱速度快，可以做熱交換器材料；傳導(dǎo)性能不好的，如石棉，可以做熱絕緣材料。二、常見傳熱方式

2、對(duì)流傳熱對(duì)流傳熱是指由于流體的宏觀運(yùn)動(dòng)而引起的流體各部分之間發(fā)生相對(duì)位移，冷、熱流相互摻混導(dǎo)致的熱量傳遞過程。對(duì)流傳熱僅發(fā)生在流體中，由于流體中的分子同時(shí)也會(huì)進(jìn)行不規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，因此，對(duì)流傳熱總是伴隨著熱傳導(dǎo)現(xiàn)象。工程上比較常見的情況，流體流過一個(gè)物體并與其表面間產(chǎn)生熱量傳遞過程，這種現(xiàn)象稱為對(duì)流傳熱過程。二、常見傳熱方式自然對(duì)流強(qiáng)制對(duì)流對(duì)流傳熱根據(jù)產(chǎn)生的方式不同進(jìn)行分類二、常見傳熱方式自然對(duì)流

強(qiáng)制對(duì)流二、常見傳熱方式層流傳熱湍流傳熱對(duì)流傳熱根據(jù)流體流動(dòng)方式不同進(jìn)行分類二、常見傳熱方式層流湍流二、常見傳熱方式熱對(duì)流的基本計(jì)算公式是牛頓冷卻公式：二、常見傳熱方式3、輻射傳熱任何物體，只要其絕對(duì)溫度不為零度（０Ｋ），都會(huì)不停地以電磁波的形式向外界輻射能量，同時(shí)又不斷地吸收來自外界物體的輻射能。當(dāng)物體向外界輻射的能量與其從外界吸收的輻射能不相等時(shí)，該物體就與外界產(chǎn)生熱量的傳遞，這種傳熱方式稱為熱輻射。三、強(qiáng)化傳熱措施1、傳熱速率根據(jù)熱量守恒定律：

換熱器的傳熱速率Ｑ，即單位時(shí)間內(nèi)兩流體通過間壁所傳遞的熱量，既等于單位時(shí)間內(nèi)熱流體放出的熱量，又等于單位時(shí)間內(nèi)冷流體吸收的熱量（不考慮傳熱過程中向環(huán)境散失的熱量）。三、強(qiáng)化傳熱措施1、傳熱速率

在傳熱過程中存在著散失于周圍環(huán)境的熱量，若需考慮這部分損失熱量，上式應(yīng)為：

Ｑ＝Ｑ熱＝Ｑ冷＋Ｑ損三、強(qiáng)化傳熱措施1、傳熱速率如果在傳熱過程中，兩流體均無物態(tài)變化時(shí)，傳熱速率為：三、強(qiáng)化傳熱措施1、傳熱速率

如果在傳熱過程中，某流體物態(tài)發(fā)生了變化，如液體沸騰變成了蒸氣，或者蒸氣凝結(jié)為液體，傳熱速率為：式中ｒ１、ｒ２——熱、冷流體的汽化潛熱（冷凝潛熱），J/kg或kJ/kg。三、強(qiáng)化傳熱措施例題：

某列管式換熱器中用101kPa的飽和水蒸氣來加熱苯，使其從293Ｋ加熱至343Ｋ，已知苯的流量為５m3/ｈ，若換熱器的熱損失忽略不計(jì)，求該換熱器的傳熱速率和每小時(shí)水蒸氣的消耗量。三、強(qiáng)化傳熱措施三、強(qiáng)化傳熱措施2、熱通量

熱通量表示單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的熱量，用q表示，其單位為J/(m2·s)或W/m2。熱通量通式為：１傳熱速率和熱通量是評(píng)價(jià)換熱器性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)。三、強(qiáng)化傳熱措施日積月累１、傳熱速率和熱通量是評(píng)價(jià)換熱器性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)。２、傳熱動(dòng)力是溫度差，溫度差越大傳熱速度越快。３、傳熱速率是單位時(shí)間通過傳熱面的熱量。三、強(qiáng)化傳熱措施3、換熱器強(qiáng)化途徑

強(qiáng)化傳熱是指用較小的設(shè)備傳遞較多的熱量，也就是說要使熱交換器單位傳熱面積的傳熱速率越大越好。隨著科學(xué)發(fā)展，對(duì)換熱設(shè)備的要求也越來越高，要求它能適應(yīng)很高的熱通量，或者能適應(yīng)很低傳熱溫差。因此，提高設(shè)備的換熱能力，研制新型的高效率熱交換器，是工業(yè)生產(chǎn)的一個(gè)重要課題。三、強(qiáng)化傳熱措施3、換熱器強(qiáng)化途徑

由總傳熱方程Ｑ＝kA△tm

可知，增大傳熱總系數(shù)ｋ、傳熱面積Ａ或傳熱平均溫度差

△tm，都能使傳熱速率Ｑ增加。因此，強(qiáng)化傳熱的措施要從以下三方面來考慮。（１）增大傳熱系數(shù)ｋ（２）增加傳熱面積Ａ（３）增大傳熱溫度差△tm三、強(qiáng)化傳熱措施3、換熱器強(qiáng)化途徑（1）增大傳熱系數(shù)ｋ

換熱器傳熱系數(shù)的大小實(shí)際上是由傳熱過