煉油化工課件

1、煉油化工課件1/426 目錄第一章 流體流動第二章 流體輸送機(jī)械第三章 非均相系分離第七章 萃取第八章 干燥2/426 第一章 流體流動3/426把流體視為由無數(shù)個流體微團(tuán)（或流體質(zhì)點(diǎn)）所組成，這些流體微團(tuán)緊密接觸，彼此沒有間隙。這就是連續(xù)介質(zhì)模型。流體微團(tuán)（或流體質(zhì)點(diǎn)）： 宏觀上足夠小，以致于能夠?qū)⑵淇闯梢粋€幾何上沒有維度點(diǎn)； 同時微觀上足夠大，它里面包含著許許多多分子，其行為已經(jīng)表現(xiàn)出大量分子統(tǒng)計學(xué)性質(zhì)。概述一連續(xù)介質(zhì)模型4/426二 、流體特征 1、流動性,流體不能承受拉力； 2、沒有固定形狀，形狀隨容器而變； 3、流體流動外力作用結(jié)果； 4、連續(xù)性（除高度真空情況）。 5、壓縮性 可壓

2、縮性流體氣體 不可壓縮性流體液體5/426三、流體所受到力如重力、離心力等，屬于非接觸性力。6/426 第一節(jié) 流體靜力學(xué)基本方程式 研究外力作用下平衡規(guī)律 一、密度 1.定義：單位體積流體所含有質(zhì)量。 = m / V kg / m3 流體中某點(diǎn)密度： 2、影響原因：溫度和壓力（1）液體 認(rèn)為不可壓縮流體，與壓力無關(guān)，溫度升高，密度降低。7/426（2）氣體 為可壓縮性流體，通常（壓力不太高，溫度不太低）時可按理想氣體處理，不然按真實(shí)氣體狀態(tài)方程處理。8/426假設(shè)混合后總體積不變，（3）混合物密度 1）液體混合物密度m 取1kg液體，令液體混合物中各組分質(zhì)量分率分別為: 液體混合物密度計算式

3、9/426 2)氣體混合物密度 取1m3 氣體為基準(zhǔn),令各組分體積分率為: xvA,xvB,xVn, 其中:混合物中各組分質(zhì)量為：當(dāng)V總=1m3時，若混合前后, 氣體質(zhì)量不變， 當(dāng)V總=1m3時, 氣體混合物密度計算式理想氣體混合物密度計算式10/426在數(shù)值上:3.與密度相關(guān)幾個物理量 1）比容：單位質(zhì)量流體所含有體積，用表示， 單位為m3/kg。 2）比重(相對密度)：某物質(zhì)密度與4下水密度比 值，用 d 表示。11/426二、流體靜壓強(qiáng) SI制單位：N/m2，即Pa。其它慣用單位有： atm（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）、工程大氣壓 kgf/cm2、bar；流體柱高度（mmH2O，mmHg 等）。 1、

4、壓強(qiáng)定義 流體單位表面積上所受壓力，稱為流體靜壓強(qiáng)，簡稱壓強(qiáng)?；?2/426換算關(guān)系為：2、壓強(qiáng)表示方法 1）絕對壓強(qiáng)（絕壓）： 流體體系真實(shí)壓強(qiáng)稱為絕對壓強(qiáng)。 2）表壓 強(qiáng)（表壓）：壓力上讀取壓強(qiáng)值稱為表壓。 3）真空度：真空表讀數(shù) 13/426絕對壓表壓真空度絕對零壓大氣壓實(shí)測壓力實(shí)測壓力絕壓（余壓）絕對壓強(qiáng)、真空度、表壓強(qiáng)關(guān)系為 表壓絕對壓-大氣壓 真空度大氣壓 - 絕對壓14/426三、流體靜力學(xué)基本方程1、流體靜力學(xué)方程推導(dǎo)15/426流體靜力學(xué)方程16/4262、靜力學(xué)方程討論1.流體某一深處壓力與深度和密度相關(guān)。2.液面上方流體壓力改變，液體內(nèi)部壓力伴隨改變且改變值相同（巴斯葛定

5、律）。3.靜止、連續(xù)同一流體內(nèi)、同一水平面處各點(diǎn)壓力相等。( 等壓面 )4.壓力或壓差可用液柱高度表示。 H =（P2 - P0）/ g17/4263、流體靜力學(xué)基本方程應(yīng)用 P1 P2（1）壓力測定 U型管壓差計 A-A為等壓面PA=PAPA= P1+ g ( H+R )PA=P2+ g R+ gH P1 - P2= R g (- )如測量氣體 0 P1 - P2= R g 一臂通大氣?18/426微差壓差計 放大讀數(shù) P1 P2 a R b 特點(diǎn)：（1）內(nèi)裝兩種密度相近且不互溶指示劑；（2）U型管兩臂各裝擴(kuò)大室（水庫）。 P1-P2=（a- b）Rg19/426傾斜液柱壓差計R= R1 s

6、in 20/426(2) 液位測定 液位計原理遵照靜止液體內(nèi)部壓強(qiáng)改變規(guī)律,是靜力學(xué)基本方程一個應(yīng)用。 液柱壓差計測量液位方法： 由壓差計指示液讀數(shù)R能夠計算出容器內(nèi)液面高度。 當(dāng)R0時，容器內(nèi)液面高度將到達(dá)允許最大高度，容器內(nèi)液面愈低，壓差計讀數(shù)R越大。21/426遠(yuǎn)距離控制液位方法： 壓縮氮?dú)庾怨芸诮?jīng)調(diào)整閥通入，調(diào)節(jié)氣體流量使氣流速度極小，只要在鼓泡觀察室內(nèi)看出有氣泡遲緩逸出即可。 壓差計讀數(shù)R大小，反應(yīng)出貯罐內(nèi)液面高度 。 AB22/426(3) 液封高度計算 液封作用： 若設(shè)備內(nèi)要求氣體壓力不超出某種程度時，液封作用 就是： 當(dāng)氣體壓力超出這個程度時，氣體沖破液封流出，又稱為安全性液封

7、。 若設(shè)備內(nèi)為負(fù)壓操作，其作用是： 液封需有一定液位，其高度確實(shí)定就是依據(jù)流體靜力學(xué)基本方程式。23/426pR氣體Rp真空表氣氣水R液封 24/426第二節(jié) 流體在管內(nèi)流動一、流量與流速 體積流速質(zhì)量流速流速點(diǎn)速度，單位：m/s-關(guān)系：smVskgm3表示，體積流量，用表示，質(zhì)量流量，用流量v，單位m/s25/426二穩(wěn)定流動與不穩(wěn)定流動 流動參數(shù)都不隨時間而改變，就稱這種流動為穩(wěn)定流動。不然就稱為不穩(wěn)定流動。 對于圓形管道26/426三、連續(xù)性方程 m1 = m2 m =V = uA u1 A1 1= u2 A2 2=常數(shù) 對于不可壓縮性流體,密度可視為不變 u1 A1= u2 A2 -連

8、續(xù)性方程 圓形管道 ： u1 /u2 = (d2/d1)2衡算范圍：取管內(nèi)壁截面1-1與截面2-2間管段。衡算基準(zhǔn)：1s對于連續(xù)穩(wěn)定系統(tǒng)： 112227/426四、能量衡算方程式1、流體流動總能量衡算 1）流體本身含有能量 物質(zhì)內(nèi)部能量總和稱為內(nèi)能。 單位質(zhì)量流體內(nèi)能以 U 表示，單位J/kg。內(nèi)能：位能：流體因處于重力場內(nèi)而含有能量。質(zhì)量為m流體位能 單位質(zhì)量流體位能 )/(kgJgZ= 流體以一定流速流動而含有能量。 動能：質(zhì)量為m，流速為u流體所含有動能 單位質(zhì)量流體所含有動能 28/426靜壓能（流動功） 將流體壓入流體某截面反抗前方流體壓力所做功。靜壓能 =力距離單位質(zhì)量流體所含有靜

9、壓能 單位質(zhì)量流體本身所含有總能量為 ：29/4262）系統(tǒng)與外界交換能量熱： 單位質(zhì)量流體經(jīng)過劃定體積過程中所吸熱為：qe (J/kg)； 質(zhì)量為m流體所吸熱= mqe (J)。 當(dāng)流體吸熱時qe為正，流體放熱時qe為負(fù)。 功： 單位質(zhì)量經(jīng)過劃定體積過程中接收功為：We(J/kg) 質(zhì)量為m流體所接收功= mWe(J)流體接收外功時，We為正，向外界做功時, We為負(fù)。 流體本身所含有能量和熱、功就是流動系統(tǒng)總能量。30/4263）總能量衡算 衡算范圍：截面 1 和截面 2 間管道和設(shè)備。 衡算基準(zhǔn)：1kg流體。 設(shè) 1 截面流體流速為u1，壓強(qiáng)為P1，截面積為A1，比容為1； 截面 2 流

10、體流速為u2，壓強(qiáng)為P2，截面積為A2，比容為v2。 取 o 為基準(zhǔn)水平面，截面 1 和截面 2 中心與基準(zhǔn)水平面距離為Z1，Z2。0Z112Z231/426對于定態(tài)流動系統(tǒng)：輸入能量=輸出能量穩(wěn)定流動過程總能量衡算式 輸入能量 輸出能量 32/4262、流動系統(tǒng)機(jī)械能衡算式柏努利方程1）流動系統(tǒng)機(jī)械能衡算式流體與環(huán)境所交換熱 阻力損失 33/426代入上式得： 流體穩(wěn)定流動過程中機(jī)械能衡算式 2）柏努利方程（Bernalli） 當(dāng)流體不可壓縮時， 34/426代入：對于理想流體，當(dāng)沒有外功加入時 We=0 柏努利方程 35/4263. 柏努利方程討論1）柏努利方程表示理想流體在管道內(nèi)作穩(wěn)定流

11、動,無外加能量,在任一截面上單位質(zhì)量流體所含有位能、動能、靜壓能（稱為機(jī)械能）之和為常數(shù)，稱為總機(jī)械能，各種形式機(jī)械能可相互轉(zhuǎn)換。2）各項(xiàng)機(jī)械能單位皆為J/kg。3）當(dāng)（P1-P2）/ P2 20%,密度用平均值,不穩(wěn)定系統(tǒng)瞬間亦可用。4）流體靜止,此方程即為靜力學(xué)方程;36/426 5）柏努利方程不一樣形式 a) 若以單位重量流體為衡算基準(zhǔn) 位壓頭，動壓頭，靜壓頭、 壓頭損失 He：輸送設(shè)備對流體所提供有效壓頭 mb) 若以單位體積流體為衡算基準(zhǔn)pa37/4266）對于可壓縮流體流動，當(dāng)所取系統(tǒng)兩截面之間絕對壓強(qiáng)改變小于原來壓強(qiáng)20%，仍可使用柏努利方程。 式中流體密度應(yīng)以兩截面之間流體平均

12、密度m代替 。38/42639/4264.柏努利方程應(yīng)用確定管道中流體流量(流速)；確定輸送設(shè)備有效功率；確定容器間相對位置；確定管路中流體壓強(qiáng)。40/4262）截面截取 兩截面都應(yīng)與流動方向垂直，而且兩截面流體必須是連續(xù)，所求得未知量應(yīng)在兩截面或兩截面之間，截面相關(guān)物理量 Z、u、p 等除了所求物理量之外 ，都必須是已知或者能夠經(jīng)過其它關(guān)系式計算出來。（1）應(yīng)用柏努利方程注意事項(xiàng) 1）作圖并確定衡算范圍 依據(jù)題意畫出流動系統(tǒng)示意圖，并指明流體流動方向，定出上下截面，以明確流動系統(tǒng)衡標(biāo)范圍。 41/4263）基準(zhǔn)水平面選取 基準(zhǔn)水平面位置能夠任意選取，但必須與地面平行，為了計算方便，通常取基準(zhǔn)

13、水平面經(jīng)過衡算范圍兩個截面中任意一個截面。如衡算范圍為水平管道，則基準(zhǔn)水平面經(jīng)過管道中心線，Z=0。4）單位必須一致 在應(yīng)用柏努利方程之前，應(yīng)把相關(guān)物理量換算成一致單位，然后進(jìn)行計算。兩截面壓強(qiáng)除要求單位一致外，還要求表示方法一致。42/426（2）柏努利方程應(yīng)用1）確定流體流量例：20空氣在直徑為 80 mm水平管流過，現(xiàn)于管路中接一文丘里管，如本題附圖所表示，文丘里管上游接一水銀U管壓差計，在直徑為 20 mm喉徑處接一細(xì)管，其下部插入水槽中。空氣流入文丘里管能量損失可忽略不計，當(dāng)U管壓差計讀數(shù) R=25mm，h=0.5m時，試求此時空氣流量為多少 m3/h? 當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)為 101.33

14、103Pa。43/426求流量Vh已知d求u任取一截面柏努利方程判斷能否應(yīng)用？直管氣體分析：44/426解：取測壓處及喉頸分別為截面1-1和截面2-2 截面1-1處壓強(qiáng) ：流經(jīng)截面1-1與2-2壓強(qiáng)改變?yōu)椋?截面2-2處壓強(qiáng)為 ：)3335101330()490510330()3335101330(121+-+-=-PPP45/426 在截面1-1和2-2之間列柏努利方程式。以管道中心線作基準(zhǔn)水平面。 因?yàn)閮山孛鏌o外功加入，We=0。 能量損失可忽略不計hf=0。 柏努利方程式可寫為： 式中： Z1=Z2=0 P1=3335Pa（表壓） ，P2= - 4905Pa（表壓 ） 46/426化簡得

15、： 由連續(xù)性方程有： 47/426聯(lián)立(a)、(b)兩式48/426 2）確定容器間相對位置 例：如本題附圖所表示，密度為850kg/m3料液從高位槽送入塔中，高位槽中液面維持恒定，塔內(nèi)表壓強(qiáng)為9.81103Pa，進(jìn)料量為5m3/h，連接管直徑為382.5mm，料液在連接管內(nèi)流動時能量損失為30J/kg(不包括出口能量損失)，試求高位槽內(nèi)液面應(yīng)為比塔內(nèi)進(jìn)料口高出多少？49/426分析： 解： 取高位槽液面為截面1-1，連接管出口內(nèi)側(cè)為截面2-2,并以截面2-2中心線為基準(zhǔn)水平面，在兩截面間列柏努利方程式：高位槽、管道出口兩截面u、p已知求Z柏努利方程50/426式中： Z2=0 ；Z1=? P

16、1=0(表壓) ； P2=9.81103Pa(表壓）由連續(xù)性方程 We=0 ，u1d51/4263）確定輸送設(shè)備有效功率 例：如圖所表示，用泵將河水打入洗滌塔中，噴淋下來后流入下水道，已知道管道內(nèi)徑均為0.1m，流量為84.82m3/h，水在塔前管路中流動總摩擦損失(從管子口至噴頭進(jìn)入管子阻力忽略不計)為10J/kg，噴頭處壓強(qiáng)較塔內(nèi)壓強(qiáng)高0.02MPa，水從塔中流到下水道阻力損失可忽略不計，泵效率為65%，求泵所需功率。52/426分析：求NeNe=WeWs/求We柏努利方程P2=?塔內(nèi)壓強(qiáng)整體流動非連續(xù)截面選??？53/426 解：取塔內(nèi)水面為截面3-3，下水道截面為截面4-4，取地平面為基

17、準(zhǔn)水平面，在3-3和4-4間列柏努利方程：將已知數(shù)據(jù)代入柏努利方程式得： 式中：54/426式中 ： 計算塔前管路，取河水表面為1-1截面，噴頭內(nèi)側(cè)為2-2截面，在1-1和2-2截面間列柏努利方程。 55/426將已知數(shù)據(jù)代入柏努利方程式 泵功率：56/4264) 管道內(nèi)流體內(nèi)壓強(qiáng)例1：如圖，一管路由兩部分組成，一部分管內(nèi)徑為40mm，另一部分管內(nèi)徑為80mm，流體為水。在管路中流量為13.57m3/h，兩部分管上都有一測壓點(diǎn)，測壓管之間連一個倒U型管壓差計，其間充以一定量空氣。若兩測壓點(diǎn)所在截面間摩擦損失為260mm水柱。求倒U型管壓差計中水柱高度R為多少為mm?57/426求R1、2兩點(diǎn)間

18、壓強(qiáng)差柏努利方程式解：取兩測壓點(diǎn)處罰別為截面1-1和截面2-2，管道中心線為基準(zhǔn)水平面。在截面1-1和截面2-2間列單位重量流體柏努利方程。式中： z1=0， z2=0u已知分析：58/426代入柏努利方程式： 59/426因倒U型管中為空氣，若不計空氣質(zhì)量，P3=P4=P 60/426例2：水在本題附圖所表示虹吸管內(nèi)作定態(tài)流動，管路直徑?jīng)]有改變，水流經(jīng)管路能量損失能夠忽略不計，計算管內(nèi)截面2-2 ,3-3 ,4-4和5-5處壓強(qiáng)，大氣壓強(qiáng)為760mmHg，圖中所標(biāo)注尺寸均以mm計。分析：求P求u柏努利方程某截面總機(jī)械能理想流體求各截面P2261/426 解：在水槽水面11及管出口內(nèi)側(cè)截面66

19、間列柏努利方程式，并以66截面為基準(zhǔn)水平面式中： P1=P6=0（表壓） u10 代入柏努利方程式 2262/426u6=4.43m/s u2=u3=u6=4.43m/s 取截面2-2基準(zhǔn)水平面 , z1=3m ，P1=760mmHg=101330Pa對于各截面壓強(qiáng)計算，仍以2-2為基準(zhǔn)水平面，Z2=0，Z3=3m ，Z4=3.5m，Z5=3m63/426（1）截面2-2壓強(qiáng) （2）截面3-3壓強(qiáng)64/426（3）截面4-4 壓強(qiáng)（4）截面5-5 壓強(qiáng) 從計算結(jié)果可見：P2P3P4 ，而P4P5P6，這是因?yàn)榱黧w在管內(nèi)流動時，位能和靜壓能相互轉(zhuǎn)換結(jié)果。 2265/4265）流向判斷 在453m

20、m管路上裝一文丘里管，文丘里管上游接一壓強(qiáng)表，其讀數(shù)為137.5kPa，管內(nèi)水流速u1=1.3m/s，文丘里管喉徑為10mm，文丘里管喉部一內(nèi)徑為15mm玻璃管，玻璃管下端插入水池中，池內(nèi)水面到管中心線垂直距離為3m，若將水視為理想流體，試判斷池中水能否被吸入管中？若能吸入，再求每小時吸入水量為多少m3/h？66/426分析：判斷流向求P？柏努利方程 解：在管路上選1-1和2-2截面，并取3-3截面為基準(zhǔn)水平面設(shè)支管中水為靜止?fàn)顟B(tài)。在1-1截面和2-2截面間列柏努利方程： 比較總機(jī)械能67/426式中： 68/4262-2截面總機(jī)械能為 3-3截面總機(jī)械能為 3-3截面總機(jī)械能大于2-2截面總

21、機(jī)械能，水能被吸入管路中。 求每小時從池中吸入水量 求管中流速u在池面與玻璃管出口內(nèi)側(cè)間列柏努利方程式： 柏努利方程69/426式中： 代入柏努利方程中 ：70/426 6）不穩(wěn)定流動系統(tǒng)計算 例：附圖所表示開口貯槽內(nèi)液面與排液管出口間垂直距離hi為 9m,貯槽內(nèi)徑D為3m，排液管內(nèi)徑 d0為0.04m，液體流過該系統(tǒng)時能量損失可按 公式計算，式中 u 為流體在管內(nèi)流速，試求經(jīng)4小時后貯槽內(nèi)液面下降高度。 分析：不穩(wěn)定流動系統(tǒng)瞬間柏努利方程微分物料衡算71/426解： 在d時間內(nèi)對系統(tǒng)作物料衡算，設(shè)F為瞬間進(jìn)料率，D為瞬時出料率，dA為在d時間內(nèi)積累量， FdDddA d時間內(nèi)，槽內(nèi)液面下降d

22、h，液體在管內(nèi)瞬間流速為u，上式變?yōu)椋?72/426 在瞬時液面1-1與管子出口內(nèi)側(cè)截面2-2間列柏努利方程式，并以截面2-2為基準(zhǔn)水平面，得： 式中： 73/426將（2）式代入（1）式得： 兩邊積分： 74/426 h=5.62m 經(jīng)四小時后貯槽內(nèi)液面下降高度為： 95.62 = 3.38m 75/426第三節(jié) 流體流動現(xiàn)象一、牛頓粘性定律與流體粘度 牛頓粘性定律 流體內(nèi)摩擦力：運(yùn)動著流體內(nèi)部相鄰兩流體層間作 用力。又稱為粘滯力或粘性摩擦力。 流體阻力產(chǎn)生依據(jù)76/426粘性:流體在流動中產(chǎn)生內(nèi)摩擦力性質(zhì),粘性是能量損失原因。試驗(yàn)： 剪應(yīng)力：單位面積上內(nèi)摩擦力，以表示。適合用于u與y成直線

23、關(guān)系 77/426牛頓粘性定律式中： 速度梯度，速度沿法線上改變率。 百分比系數(shù)，它值隨流體不一樣而不一樣，流體粘性愈大，其值愈大，稱為粘性系數(shù)或動力粘度，簡稱粘度。 78/4262、流體粘度 1)物理意義 促使流體流動產(chǎn)生單位速度梯度剪應(yīng)力。 粘度總是與速度梯度相聯(lián)絡(luò)，只有在運(yùn)動時才顯現(xiàn)出來 2)粘度與溫度、壓強(qiáng)關(guān)系 a) 液體粘度隨溫度升高而減小，壓強(qiáng)改變時，液體粘度基本不變。79/426 b)氣體粘度隨溫度升高而增大，隨壓強(qiáng)增加而增加極少。3）粘度單位 在SI制中： 在物理單位制中， 80/426SI單位制和物理單位制粘度單位換算關(guān)系為： 4) 混合物粘度對常壓氣體混合物： 對于分子不締

24、合液體混合物 ： 5）運(yùn)動粘度單位： SI制：m2/s； 物理單位制：cm2/s，用St表示。81/426二、流動類型與雷諾準(zhǔn)數(shù)1、雷諾試驗(yàn) 2、雷諾數(shù)Re雷諾數(shù)因次 ：Re是一個沒有單位，沒有因次純數(shù) 。在計算Re時，一定要注意各個物理量單位必須統(tǒng)一。雷諾準(zhǔn)數(shù)能夠判斷流型 82/426流體在圓形直管內(nèi)流動時： 流體流動類型屬于滯流 ；流體流動類型屬于湍流； 可能是滯流，也可能是湍流，與外界條件相關(guān)。過渡區(qū)83/426三、滯流與湍流比較 1、流體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動方式層流流動時，流體質(zhì)點(diǎn)沿管軸做有規(guī)則平行運(yùn)動。湍流流動時，流體質(zhì)點(diǎn)在沿流動方向 運(yùn)動同時，還做隨機(jī)脈動。 管道截面上任一點(diǎn)時均速度為：湍

25、流流動是一個時均流動上疊加了一個隨機(jī)脈動量 。比如，湍流流動中空間某一點(diǎn)瞬時速度可表示為： 湍流特征是出現(xiàn)速度脈動。 84/4262、流體在圓管內(nèi)速度分布 速度分布：流體在管內(nèi)流動時截面上各點(diǎn)速度隨該點(diǎn)與管中心距離改變關(guān)系。 1）圓管內(nèi)滯流流動速度分布rRl 作用于流體單元左端總壓力為：作用于流體單元右端總壓力為： 作用于流體單元四面剪應(yīng)力為： 85/42686/426代入上式得：滯流流動時圓管內(nèi)速度分布式為拋物線形狀（a ）87/426 2）圓管內(nèi)湍流流動速度分布 410-4Re1.1105時，n=6； 110-5Re3.2106時，n=10 。湍流流動時圓管內(nèi)速度分布式（b） ab88/4

26、263、滯流和湍流平均速度 經(jīng)過管截面平均速度就是體積流量與管截面積之比 1）層流時平均速度 流體體積流量為： 滯流時，管截面上速度分布為：89/426積分此式可得 層流時平均速度等于管中心處最大速度二分之一 。90/4262）湍流時平均速度積分上式得：91/4261/7方律 通常碰到情況下，湍流時平均速度大約等于管中心處最大速度0.82倍。 92/4264、滯流和湍流中剪應(yīng)力滯流流動剪應(yīng)力 ： 剪應(yīng)力：單位時間經(jīng)過單位面積動量，即動量通量。 湍流流動剪應(yīng)力： ：稱為渦流粘度 ，反應(yīng)湍流流動脈動特征 ，隨流動情況及離壁距離而改變。 93/426本質(zhì)區(qū)分 分層流動 質(zhì)點(diǎn)脈動 圓管內(nèi)滯流與湍流比較

27、滯流湍流速度分布 平均速度 剪應(yīng)力 94/426四、邊界層概念 1、邊界層概念95/4262、邊界層形成和發(fā)展 96/42697/4263、邊界層分離 邊界層分離必要條件是：逆壓、流體含有粘性這兩個原因缺一不可。ADS流線型98/42699/426由此可見： 逆壓強(qiáng)梯度輕易造成邊界層分離邊界層分離造成大量漩渦，大大增加機(jī)械能消耗 流體沿著壁面流過時阻力稱為摩擦阻力。流道擴(kuò)大時必造成逆壓強(qiáng)梯度因?yàn)楣腆w表面形狀而造成邊界層分離所引發(fā)能量損耗稱為形體阻力。 粘性流體繞過固體表面阻力為摩擦阻力與形體阻力之和這二者之和又稱為局部阻力。 100/426第四節(jié) 流體在管內(nèi)流動阻力 流動阻力產(chǎn)生根源流體含有粘

28、性，流動時存在內(nèi)部摩擦力. 流動阻力產(chǎn)生條件固定管壁或其它形狀固體壁面管路中阻力直管阻力 ：局部阻力： 流體流經(jīng)一定管徑直管時因?yàn)榱黧w內(nèi)摩擦而產(chǎn)生阻力 流體流經(jīng)管路中管件、閥門及管截面突然擴(kuò)大及縮小等局部地方所引發(fā)阻力。101/426單位質(zhì)量流體流動時所損失機(jī)械能，J/kg。 單位重量流體流動時所損失機(jī)械能 ，m。單位體積流體流動時所損失機(jī)械能 ，Pa 。是流動阻力引發(fā)壓強(qiáng)降。注意：與柏努利方程式中兩截面間壓強(qiáng)差 區(qū)分以表示，102/426 表示不是增量，而P中表示增量； 2、普通情況下，P與Pf在數(shù)值上不相等；注意：只是一個符號 ；并不是兩截面間壓強(qiáng)差 1.3、只有當(dāng)流體在一段既無外功加入、

29、直徑又相同水平管 內(nèi) 流動時， P與壓強(qiáng)降Pf在絕對數(shù)值上才相等。103/426一、流體在直管中流動阻力 1、計算圓形直管阻力通式 104/426垂直作用于截面1-1上壓力 ：垂直作用于截面2-2上壓力 ：平行作用于流體表面上摩擦力為 ：105/426圓形直管內(nèi)能量損失與摩擦應(yīng)力關(guān)系式 與比較，得：2、公式變換 106/426 圓形直管阻力所引發(fā)能量損失通式 稱為范寧公式。 為無因次系數(shù)，稱為摩擦因數(shù) 。107/4263、管壁粗糙度對摩擦系數(shù)影響 化工管路光滑管 粗糙管 玻璃管、黃銅管、塑料管 鋼管、鑄鐵管 管壁粗糙度 絕對粗糙度 相對粗糙度 壁面凸出部分平均高度，以表示 。絕對粗糙度與管道直

30、徑比值 即 /d 。108/426層流 湍流109/426 4. 滯流時摩擦損失 哈根-泊謖葉公式 與范寧公式 對比，得： 滯流流動時與Re關(guān)系110/4265、湍流時摩擦系數(shù)與因次分析法 求 Pf試驗(yàn)研究建立經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式方法 基本步驟： 經(jīng)過初步試驗(yàn)結(jié)果和較系統(tǒng)分析，找出影響過程主要原因，也就是找出影響過程各種變量。利用因次分析，將過程影響原因組合成幾個無因次數(shù)群，以期降低試驗(yàn)工作中需要改變變量數(shù)目。 111/426建立過程無因次數(shù)群，普通常采取冪函數(shù)形式，經(jīng)過大量試驗(yàn)，回歸求取關(guān)聯(lián)式中待定系數(shù)。因次分析法 特點(diǎn)：經(jīng)過因次分析法得到數(shù)目較少無因次變量，按無因 次變量組織試驗(yàn)，從而大大降低了試驗(yàn)

31、次數(shù)，使試驗(yàn)簡便易行。 依據(jù)：因次一致性標(biāo)準(zhǔn)和白金漢(Buckinghan)所提出定理。112/426i=n-m 凡是依據(jù)基本物理規(guī)律導(dǎo)出物理量方程 式中各項(xiàng)因次必定相同，也就是說，物理 量方程式左邊因次應(yīng)與右邊因次相同。 湍流時影響阻力損失主要原因有： 管徑 d 管長 l 平均速度 u 流體密度 粘度 管壁粗糙度 湍流摩擦系數(shù)無因次數(shù)群： 因次一致標(biāo)準(zhǔn) ：定理： 113/426用冪函數(shù)表示為：以基本因次質(zhì)量（M）、長度(L)、 時間(t) 表示各物理量：代入（1）式，得：114/426以b，f，g表示a，c，e，則有：代入（1）式，得：115/426整理，得：所以：式中：數(shù)群（4）=變量（7

32、）-基本因次（3）管子長徑比； 雷諾數(shù)Re；歐拉準(zhǔn)數(shù)，以Eu表示 。116/4266. 直管內(nèi)湍流流動阻力損失 湍流流動，取 l/d 指數(shù) b=1 。117/426a)層流區(qū)：Re，與Re成直線關(guān)系，=64/Re。b)過渡區(qū)：Re4000，管內(nèi)流動隨外界條件影響而 出現(xiàn)不一樣流型，摩擦系數(shù)也因之出現(xiàn)波動。 c)湍流區(qū)：Re4000且在圖中虛線以下處時，值隨Re數(shù) 增大而減小。 d)完全湍流區(qū)： 圖中虛線以上區(qū)域，摩擦系數(shù)基本上不隨Re改變而改變，值近似為常數(shù)。 依據(jù)范寧公式，若l/d一定，則阻力損失與流速平方成正比，稱作阻力平方區(qū) 。 1）摩擦因數(shù)圖 118/4261）摩擦因數(shù)圖 119/42

33、6120/426121/4262) 值經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式 柏拉修斯(Blasius)光滑管公式 適用范圍為Re=31031105 7. 非圓形管內(nèi)摩擦損失 對于圓形管道，流體流徑管道截面為:流體潤濕周圍長度為: d de=4流道截面積/潤濕周圍長度122/426對于長寬分別為a與b矩形管道：對于一外徑為d1內(nèi)管和一內(nèi)徑為d2外管組成環(huán)形通道123/426二、局部阻力損失 因?yàn)榱黧w流速或流動方向突然發(fā)生改變而產(chǎn)生渦流，從而造成形體阻力。產(chǎn)生邊界層分離。124/426小管d,2e=l2ulwf局125/426管出口126/426管出口彎管閥門管入口22u222u2管出口彎管閥門管入口22u222u2管出口

34、彎管閥門管入口22u222u2總結(jié)： 管路系統(tǒng)總阻力損失為機(jī)械能衡算方程：2-2面取在出口內(nèi)側(cè)時，wf中應(yīng)不包含出口阻力損失，但 2-2面取在出口外側(cè)時，wf中應(yīng)包含出口阻力損失，其大小為 ，但2-2面動能為零。 127/426減小阻力辦法： 改進(jìn)固壁對流動影響： 減小管壁粗糙度，預(yù)防或推遲流體與壁面分離。 加極少許添加劑，影響流體運(yùn)動內(nèi)部結(jié)構(gòu)。128/426第五節(jié) 管路計算管路簡單管路 復(fù)雜管路 流體從入口到出口是在一條管路中流動，沒有出現(xiàn)流體分支或匯合情況串聯(lián)管路：不一樣管徑管道連接成管路 存在流體分流或合流管路分支管路、并聯(lián)管路 一、管路類型和計算方法129/426已經(jīng)有公式：130/4

35、26慣用三種計算： 1）已知流量和管器尺寸，管件，計算管路系統(tǒng)阻力損失 2） 給定流量、管長、所需管件和允許壓降，計算管路直徑 3）已知管道尺寸，管件和允許壓強(qiáng)降，求管道中流體流速或流量直接計算d、u未知試差法或迭代法 Re無法求無法確定131/426二、簡單管路特點(diǎn)： 1、穩(wěn)定流動，經(jīng)過各管段質(zhì)量流量不變，對不 可壓縮均質(zhì)流體，則體積流量不變，即 2、整個管路總摩擦損失為各管段及各局部摩擦損失之和，即 132/426 現(xiàn)將閥門開度減小，試定性分析以下各流動參數(shù)：管內(nèi)流量、閥門前后壓力表讀數(shù)pA、pB、摩擦損失wf（包含出口）怎樣改變？ 解：1-1面和2-2面（出口截面外測）間有： 不變不變1

36、33/426134/426設(shè)初值求出d、u比較計與初值是否靠近是否修正試差法計算過程135/426三、復(fù)雜管路特點(diǎn)并聯(lián)管路特點(diǎn)： 1）并聯(lián)管路中各支管能量損失相等。2）主管中流量等于各支管流量之和。3）并聯(lián)管路中各支管流量關(guān)系為：長而細(xì)支管經(jīng)過流量小，短而粗支管則流量大。136/426分支管路特點(diǎn)： 1）單位質(zhì)量流體在兩支管流動終了時總機(jī)械能與能量損失之和相等，且等于分支點(diǎn)處總機(jī)械能。 2）主管流量等于兩支管流量之和(b)分支或匯合管路137/426解：（1）k1關(guān)小，則V1 減小。 假設(shè)V不變V2、V3不變V變小，故假設(shè)不成立假設(shè)V變大V2、V3變小V變小，故假設(shè)不成立現(xiàn)將支路1上閥門k1關(guān)

37、小，則以下流動參數(shù)將怎樣改變？(1)總管流量V、支管1、2、3流量V1、V2、V3；(2)壓力表讀數(shù)pA、pB。138/426V2、V3變大pA變大、pB變小現(xiàn)將支路1上閥門k1關(guān)小，則以下流動參數(shù)將怎樣改變？(1)總管流量V、支管1、2、3流量V1、V2、V3；(2)壓力表讀數(shù)pA、pB。139/426140/426第六節(jié) 流量測量流量計變壓頭流量計變截面流量計 將流體動壓頭改變以靜壓頭改變形式表示出來。普通，讀數(shù)指示由壓強(qiáng)差換算而來。如：測速管、孔板流量計和文丘里流量計 流體經(jīng)過流量計時壓力降是固定，流體流量改變時流道截面積發(fā)生改變，以保持不一樣流速下經(jīng)過流量計壓強(qiáng)降相同。如：轉(zhuǎn)子流量計

38、141/426一、測速管：又稱皮托（Pitot）管1、測速管結(jié)構(gòu)和原理p 對于某水平管路，測速管內(nèi)管A點(diǎn)測得是管口所在位置局部流體動壓頭與靜壓頭之和，稱為沖壓頭 。B點(diǎn)測得為靜壓頭沖壓頭與靜壓頭之差142/426 壓差計指示數(shù)R代表A，B兩處壓強(qiáng)之差。 若所測流體密度為，U型管壓差計內(nèi)充有密度為指示液，讀數(shù)為R。測速管測定管內(nèi)流體基本原理和換算公式 實(shí)際使用時c=0.981.00 143/4262、使用皮托管注意事項(xiàng) 1）測速管所測速度是管路內(nèi)某一點(diǎn)線速度，它能夠用于測定流道截面速度分布。 2）普通使用測速管測定管中心速度，然后可依據(jù)截面上速度分布規(guī)律換算平均速度。 3）測速管應(yīng)放置于流體均勻

39、流段，且其管口截面嚴(yán)格垂直于流動方向，普通測量點(diǎn)上，下游最好都有50倍直徑長直管距離，最少應(yīng)有812倍直徑長直管段。 4）測速管安裝于管路中，裝置頭部和垂直引出部分都將對管道內(nèi)流體流動產(chǎn)生影響，從而造成測量誤差。所以，除選好測點(diǎn)位置，盡可能降低對流動干擾外，普通應(yīng)選取皮托管直徑小于管徑1/50。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、阻力小、使用方便，尤其適合用于測量氣體管道內(nèi)流速。缺點(diǎn)：不能直接測出平均速度，且壓差計讀數(shù)小，常須放大才能讀得準(zhǔn)確。144/426二、孔板流量計1、結(jié)構(gòu)和原理兩種取壓方式：(1) 角接法取壓口在法蘭上； (2) 徑接法上游取壓口在距孔板1倍管徑處，下游取壓口在距孔板1/2倍管徑處。14

40、5/426 影響兩測壓點(diǎn)間壓力差原因：孔板結(jié)構(gòu)、流速。 測量原理：暫不計摩擦損失，1、2之間有：146/426孔流系數(shù)：取決于截面比A0/A1,管內(nèi)雷諾數(shù)Re1,孔口形狀及加工精度等。147/426當(dāng)Re1超出某界限值時，C0不再隨Re1而變C0=const，此時流量就與壓差計讀數(shù)平方根成正比，所以，在孔板設(shè)計和使用中，希望Re1大于界限值。148/426優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，制造和安裝都很方便缺點(diǎn)：機(jī)械能損失（稱之為永久損失）大。安裝時應(yīng)在其上、下游各有一段直管段作為穩(wěn)定段，上游長度最少應(yīng)為10d1，下游為5d1 使用注意事項(xiàng)： 孔板縮口愈小，孔口速度愈大，讀數(shù)就愈大，阻力損失愈大。所以，選擇孔板

41、流量計A0/A1值，往往是設(shè)計該流量計關(guān)鍵問題。 當(dāng)d0/d1=0.2時，永久損失約為測得壓差90%，慣用d0/d1=0.5情形下，永久損失也有75%。149/426三、文丘里流量計1、結(jié)構(gòu)和原理收縮段錐角通常取1525，擴(kuò)大段錐角要取得小些，普通為57缺點(diǎn)：加工比孔板復(fù)雜，因而造價高，且安裝時需占去一定管長位置。優(yōu)點(diǎn)：其永久損失小，故尤其適合用于低壓氣體輸送。150/426變壓頭流量計特點(diǎn)是：恒截面，變壓頭?？偨Y(jié)：151/426四、轉(zhuǎn)子流量計1、結(jié)構(gòu)和原理微錐形玻璃管，錐角約為4左右 。轉(zhuǎn)子（或稱浮子）,直徑略小于玻璃管內(nèi)徑；轉(zhuǎn)子密度須大于被測流體密度。 152/426當(dāng)轉(zhuǎn)子停留在某一高度時

42、， 將轉(zhuǎn)子近似看為一個圓柱體，則在0-0、1-1面間列伯努利方程： 原理：先按理想流體推導(dǎo)，此時摩擦力為零。153/426 考慮到實(shí)際轉(zhuǎn)子不是圓柱狀、流體非理想，將上式加一校正系數(shù)，得：154/426轉(zhuǎn)子流量計安裝、使用中注意事項(xiàng)讀數(shù)常需換算： 使用時被測流體物性（、）與標(biāo)定用流體不一樣（20C水或20C、1atm空氣），則流量計刻度必須加以換算：轉(zhuǎn)子流量計必須垂直安裝，且應(yīng)安裝旁路方便于檢修V、實(shí)際被測流體流量、密度；V、 標(biāo)定用流體流量、密度155/426優(yōu)點(diǎn)：讀取流量方便，流體阻力小，測量準(zhǔn)確度較高，能用于腐蝕性流體測量；流量計前后無須保留穩(wěn)定段。缺點(diǎn)：玻璃管易碎，且不耐高溫、高壓。 下

43、標(biāo)1代表標(biāo)定流體（水或空氣）流量和密度值，下標(biāo)2代表實(shí)際操作中所用流體流量和密度值。 轉(zhuǎn)子流量計在出廠時普通是依據(jù)20水或20、0.1MPa下空氣進(jìn)行實(shí)際標(biāo)定，并將流量值刻在玻璃管上。 使用時若流體條件與標(biāo)定條件不符時，應(yīng)試驗(yàn)標(biāo)定或進(jìn)行刻度換算。 156/426第二章 流體輸送機(jī)械流體輸送機(jī)械157/426第一節(jié) 液體輸送設(shè)備特點(diǎn)：機(jī)械內(nèi)部工作容積不停發(fā)生改變。按泵工作原理分:特點(diǎn)：使流體取得速度158/4261、離心泵工作原理和結(jié)構(gòu)一、離心泵離心泵工作過程： 開泵前，先在泵內(nèi)灌滿要輸送液體。 開泵后，泵軸帶動葉輪一起高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力。液體在此作用下，從葉輪中心被拋向葉輪外周，壓力增高，并以

44、很高速度（5-25 m/s）流入泵殼。 在蝸形泵殼中因?yàn)榱鞯啦煌U(kuò)大，液體流速減慢，使大部分動能轉(zhuǎn)化為壓力能。最終液體以較高靜壓強(qiáng)從排出口流入排出管道。 泵內(nèi)液體被拋出后，葉輪中心形成了真空，在液面壓強(qiáng)（大氣壓）與泵內(nèi)壓力（負(fù)壓）壓差作用下，液體便經(jīng)吸入管路進(jìn)入泵內(nèi)，填補(bǔ)了被排除液體位置。 離心泵之所以能輸送液體，主要是依靠高速旋轉(zhuǎn)葉輪所產(chǎn)生離心力，所以稱為離心泵。 159/426 氣 縛 離心泵開啟時，假如泵殼內(nèi)存在空氣，因?yàn)榭諝饷芏冗h(yuǎn)小于液體密度，葉輪旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生離心力很小，葉輪中心處產(chǎn)生低壓不足以造成吸上液體所需要真空度，這么，離心泵就無法工作，這種現(xiàn)象稱作“氣縛”。 為了使開啟前泵內(nèi)充滿

45、液體，在吸入管道底部裝一止逆閥。另外，在離心泵出口管路上也裝一調(diào)整閥，用于開停車和調(diào)整流量。160/426離心泵主要結(jié)構(gòu)：161/4261）葉輪a)葉輪作用 將電動機(jī)機(jī)械能傳給液體,使液體動能有所提升。 b)葉輪分類 依據(jù)結(jié)構(gòu)閉式葉輪開式葉輪 半閉式葉輪 葉片內(nèi)側(cè)帶有前后蓋板，適于輸送潔凈流體，效率較高。沒有前后蓋板，適合輸送含有固體顆粒液體懸浮物。只有后蓋板，可用于輸送漿料或含固體懸浮物液體，效率較低。162/426163/426按吸液方式 單吸式葉輪雙吸式葉輪液體只能從葉輪一側(cè)被吸入，結(jié)構(gòu)簡單。相當(dāng)于兩個沒有蓋板單吸式葉輪背靠背并在了一起，能夠從兩側(cè)吸入液體，含有較大吸液能力，而且能夠很好

46、消除軸向推力。 164/426165/4262）泵殼 泵殼作用 聚集液體，作導(dǎo)出液體通道； 使液體能量發(fā)生轉(zhuǎn)換，一部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能。 導(dǎo)葉輪 為了降低液體直接進(jìn)入蝸殼時碰撞，在葉輪與泵殼之間有時還裝有一個固定不動帶有葉片圓盤，稱為導(dǎo)葉輪。導(dǎo)葉輪上葉片彎曲方向與葉輪上葉片彎曲方向相反，其彎曲角度恰好與液體從葉輪番出方向相適應(yīng)，引導(dǎo)液體在泵殼通道內(nèi)平緩改變方向，使能量損失減小，使動能向靜壓能轉(zhuǎn)換更為有效。 166/426167/4263）軸封裝置A 軸封作用 為了預(yù)防高壓液體從泵殼內(nèi)沿軸四面而漏出，或者外界空氣漏入泵殼內(nèi)。B 軸封分類 軸封裝置 填料密封： 機(jī)械密封： 主要由填料函殼、軟填料和

47、填料壓蓋組成，普通離心泵采取這種密封。 主要由裝在泵軸上隨之轉(zhuǎn)動動環(huán)和固定于泵殼上靜環(huán)組成，兩個環(huán)形端面由彈簧彈力相互貼緊而作相對運(yùn)動，起到密封作用。 端面密封168/426169/426170/426171/426172/426173/4262、離心泵基本方程1）離心泵基本方程式導(dǎo)出 假設(shè)以下理想情況： 1）泵葉輪葉片數(shù)目為無限多個，也就是說葉片厚度為無限薄，液體質(zhì)點(diǎn)沿葉片彎曲表面流動，不發(fā)生任何環(huán)流現(xiàn)象。 2）輸送是理想液體，流動中無流動阻力。 在高速旋轉(zhuǎn)葉輪當(dāng)中，液體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動包含： 液體隨葉輪旋轉(zhuǎn)；經(jīng)葉輪番道向外流動。174/426液體與葉輪一起旋轉(zhuǎn)速度 u1 或 u2 方向與所處圓周切

48、線方向一致，大小為： 液體沿葉片表面運(yùn)動速度w1、w2，方向?yàn)橐后w質(zhì)點(diǎn)所處葉片切線方向，大小與液體流量、流道形狀等相關(guān)。 兩個速度合成速度就是液體質(zhì)點(diǎn)在點(diǎn)1或點(diǎn)2處相對于靜止殼體速度，稱為絕對速度，用c1、c2來表示。175/426單位重量液體由點(diǎn)1到點(diǎn)2取得機(jī)械能為: 單位重量理想液體，經(jīng)過無數(shù)葉片旋轉(zhuǎn)，取得能量稱作理論壓頭，用H表示。HC: 液體經(jīng)葉輪后動能增加 HP: 液體經(jīng)葉輪后靜壓能增加；176/4262）葉輪中相鄰兩葉片組成自中心向外沿逐步擴(kuò)大液體流道，液體經(jīng)過時部分動能轉(zhuǎn)化為靜壓能，這部分靜 壓能增加可表示為： 靜壓能增加項(xiàng)HP主要因?yàn)閮煞矫嬖虼俪桑?）液體在葉輪內(nèi)接收離心力所

49、作外功，單位重量液體所接收外功能夠表示為： 177/426單位重量流體經(jīng)葉輪后靜壓能增加為:（a）依據(jù)余弦定理，上述速度之間關(guān)系可表示為： 178/426代入（a）式，并整理可得到：(b)普通離心泵設(shè)計中，為提升理論壓頭，使1=90，即cos1=0離心泵基本方程式離心泵理論壓頭表示式 179/426流量可表示為葉輪出口處徑向速度與出口截面積乘積從點(diǎn)2處速度三角形能夠得出代入 H=u2c2cos2/g 離心泵基本方程式 表示離心泵理論壓頭與理論流量，葉輪轉(zhuǎn)速和直徑、葉輪幾何形狀間關(guān)系。180/4262）離心泵基本方程式討論 （1）理論壓頭與流量Q、葉輪轉(zhuǎn)速、葉輪尺寸和 結(jié)構(gòu)r2、b2、2）有關(guān)；

50、（2）葉輪直徑及轉(zhuǎn)速越大，則理論壓頭越大；（4)在葉輪轉(zhuǎn)速、直徑一定時，流量Q與理論 壓頭H關(guān)系受裝置角b2影響以下：對于某個離心泵（即其2、2、b2固定），當(dāng)轉(zhuǎn)速一定時，理論壓頭與理論流量之間呈線形關(guān)系，可表示為：（3）理論壓頭H與液體密度無關(guān)。 這就是說，同一臺泵不論輸送何種密度液體，對單 位重量流體所能提供能量是相同。181/426葉片后彎，20， 即H隨流量增大而減??；葉片徑向，2=90，ctg2=0， 即H不隨流量而改變；葉片前彎，290，ctg20， 即H隨流量增大而增大。 182/426前彎葉片產(chǎn)生理論壓頭最高，這類葉片是最正確形式葉片嗎？NO！靜壓頭增加：動壓頭增加： 前彎葉片

51、，動能提升大于靜壓能提升。 因?yàn)橐后w流速過大，在動能轉(zhuǎn)化為靜壓能實(shí)際過程中，會有大量機(jī)械能損失，使泵效率降低。普通都采取后彎葉片。 183/426 3、實(shí)際壓頭 離心泵實(shí)際壓頭與理論壓頭有較大差異，原因在于流體在經(jīng)過泵過程中存在著壓頭損失，它主要包含：1）葉片間環(huán)流 2）流體阻力損失 3）沖擊損失 184/426185/426 主要取決于葉片數(shù)目、裝置角2、葉輪大小等原因，而幾乎與流量大小無關(guān)。（1）葉片間環(huán)流運(yùn)動詳細(xì)原因以下：186/426（2）水力損失-可近似視為與流 速平方呈正比-在設(shè)計流量下，此 項(xiàng)損失最小。流量 若偏離設(shè)計量越遠(yuǎn)， 沖擊損失越大。187/426以泄漏流量q大小來估算。

52、（3）容積損失 能夠證實(shí)，當(dāng)泵結(jié)構(gòu)不變時，q值與揚(yáng)程平方根成正比。188/426q-HH實(shí)際壓頭設(shè)計流量理論壓頭、實(shí)際壓頭及各種壓頭損失與流量關(guān)系為189/4263、離心泵主要性能參數(shù)和特征曲線1）離心泵主要性能參數(shù)H，泵對單位重量流體提供有效能量（揚(yáng)程），m。Q，泵單位時間實(shí)際輸出液體量，m3/s或m3/h。n，單位r.p.s或r.p.mN，電機(jī)輸入離心泵功率，單位W 或kW。h，泵抗氣蝕性能參數(shù)，m 。190/426離心泵壓頭測量離心泵壓頭取決于： 泵結(jié)構(gòu)（葉輪直徑、葉片彎曲情況等） 轉(zhuǎn)速 n 流量 Q， 確定轉(zhuǎn)速一定時，泵壓頭與流量之間關(guān)系靠試驗(yàn)測定191/426在泵進(jìn)口b、泵出口c間列

53、機(jī)械能衡算式：192/426效率：，無量綱193/426NNe機(jī)械損失容積損失水力損失小型水泵：普通為5070% 大型泵：可達(dá)90%以上（2）水力損失（3）機(jī)械損失泵軸與軸承、密封圈等機(jī)械部件之間摩擦與效率相關(guān)各種能量損失：（1）容積損失： 194/4262）離心泵特征曲線 離心泵 H、N 都與離心泵 Q 相關(guān)，它們之間關(guān)系由確定離心泵壓頭試驗(yàn)來測定，試驗(yàn)測出一組關(guān)系曲線： HQ 、Q 、 NQ 離心泵特征曲線 注意：特征曲線隨轉(zhuǎn)速而變。 各種型號離心泵都有本身獨(dú)自特征曲線，但形狀基本相同，含有共同特點(diǎn) 195/4261）HQ曲線：表示泵壓頭與流量關(guān)系，離心泵壓頭普遍是隨流量增大而下降（流量很

54、小時可能有例外）2）NQ曲線：表示泵軸功率與流量關(guān)系，離心泵軸功率隨流量增加而上升，流量為零時軸功率最小。 離心泵開啟時，應(yīng)關(guān)閉出口閥，使開啟電流最小，以保護(hù)電機(jī)。3）Q曲線：表示泵效率與流量關(guān)系，伴隨流量增大，泵效率將上升并到達(dá)一個最大值，以后流量再增大，效率便下降。196/426設(shè)計點(diǎn)與最高效率相比，效率下降58由圖可見： Q，H ，N，有最大值。197/426 離心泵在一定轉(zhuǎn)速下有一最高效率點(diǎn)。離心泵在與最高效率點(diǎn)相對應(yīng)流量及壓頭下工作最為經(jīng)濟(jì)。 與最高效率點(diǎn)所對應(yīng)Q、H、N值稱為最正確工況參數(shù)。離心泵銘牌上標(biāo)明就是指該泵在運(yùn)行時最高效率點(diǎn)狀態(tài)參數(shù)。 注意：在選取離心泵時，應(yīng)使離心泵在該

55、點(diǎn)附近工作。普通要求操作時效率應(yīng)不低于最高效率92%。198/4264、離心泵性能改變1）液體性質(zhì)影響 密度離心泵流量 與液體密度無關(guān)。 離心泵壓頭 與液體密度無關(guān) HQ曲線不因輸送液體密度不一樣而變 。泵效率不隨輸送液體密度而變。 離心泵軸功率與輸送液體密度相關(guān) 。199/426粘度 當(dāng)輸送液體粘度大于常溫（20）清水粘度時，泵壓頭減小，H；泵流量減??；泵效率下降，；泵軸功率增大 ，N。泵特征曲線發(fā)生改變，選泵時應(yīng)依據(jù)原特征曲線進(jìn)行修正 試驗(yàn)表明，當(dāng)液體運(yùn)動粘度小于20cst（厘斯）時，對特征曲線影響很小，如汽油、柴油、煤油等粘度影響可忽略不計，可不進(jìn)行修正。20清水粘度=1厘斯 1厘斯=1

56、0-6m2/s 200/426轉(zhuǎn)速 當(dāng)液體粘度不大且轉(zhuǎn)速改變不大時（小于20%），利用出口速度三角形相同近似假定，可推知：若不變，則轉(zhuǎn)速增大201/426葉輪直徑當(dāng)葉輪直徑因切割而變小時，若改變程度小于20%，則若不變，則202/4265、離心泵氣蝕現(xiàn)象與允許吸上高度1）離心泵氣蝕現(xiàn)象氣蝕產(chǎn)生條件：葉片入口附近K處壓強(qiáng)PK等于或小于輸送溫度下液體飽和蒸氣壓 氣蝕產(chǎn)生后果：葉片表面產(chǎn)生蜂窩狀腐蝕 ；泵體震動，并發(fā)出噪音；流量、壓頭、效率都顯著下降；嚴(yán)重時甚至吸不上液體。203/4262）離心泵允許吸上高度 為防止汽蝕現(xiàn)象，安裝高度必須加以限制，即存在最大安裝高度又稱為允許吸上高度，指泵吸入口與吸

57、入貯槽液面間可允許到達(dá)最大垂直距離，以Hg表示。在液面0與泵入口處1兩截面間列柏努利方程P0即為大氣壓強(qiáng)Pa 204/426離心泵允許吸上真空度 注意：HS 單位是壓強(qiáng)單位，通常以 m 液柱來表示。在水泵性能表里普通把它單位寫成 m（實(shí)際上應(yīng)為mH2O）。離心泵允許吸上真空度 定義式將 代入得允許吸上高度計算式205/426 HS值越大，表示該泵在一定操作條件下抗氣蝕性能好，安裝高度Hg越高。 HS與泵結(jié)構(gòu)、流量、被輸送液體物理性質(zhì)及當(dāng)?shù)卮髿鈮旱仍蛳嚓P(guān)。HS 隨Q增大而減小。 確定離心泵安裝高度時應(yīng)使用泵最大流量下HS進(jìn)行計算，通常由泵制造工廠試驗(yàn)測定，試驗(yàn)在大氣壓為10mH2O（9.81P

58、a）下,以20清水為介質(zhì)進(jìn)行。若輸送其它液體，且操作條件與上述試驗(yàn)條件不符時，需對HS進(jìn)行校正。 206/426氣蝕余量 剛好發(fā)生汽蝕時， pkpv， pe到達(dá)最小值pe,min。在s-s面、e-e面間列機(jī)械能衡算：最小汽蝕余量207/426-最小汽蝕余量普通要求，允許汽蝕余量是泵特征參數(shù)之一，由廠家測定。 實(shí)際安裝高度比 還要低0.51m208/426注意：1）離心泵允許吸上真空度和允許氣蝕余量值是與其流量相關(guān)，大流量下h較大而HS較小，所以，必須注意使用最大額定流量值進(jìn)行計算。2）離心泵安裝時，應(yīng)注意選取較大吸入管路，降低吸入管路彎頭、閥門等管件，以降低吸入管路阻力。3）當(dāng)液體輸送溫度較高

59、或液體沸點(diǎn)較低時，可能出現(xiàn)允許安裝高度為負(fù)值情況，此時，應(yīng)將離心泵安裝于貯槽液面以下，使液體利用位差自流入泵內(nèi)。209/4266、離心泵工作點(diǎn)與流量調(diào)整1）管路特征曲線與泵工作點(diǎn) 管路特征曲線 210/426離心泵工作點(diǎn) 離心泵特征曲線與管路特征曲線交點(diǎn)M，就是離心泵在管路中工作點(diǎn)。 M點(diǎn)所對應(yīng)流量Q和壓頭H表示離心泵在該特定管路中實(shí)際輸送流量和提供壓頭。H泵特征曲線 QM 泵-供方管路-需方211/4262）離心泵流量調(diào)整調(diào)整閥門改變n、切割葉輪閥門開大閥門關(guān)小 M 工作點(diǎn) 閥門關(guān)小時： 管路局部阻力加大，管路特征曲線變陡，工作點(diǎn)由原來 M 點(diǎn)移到 M1 點(diǎn)，流量由 QM 降到 QM1； 當(dāng)

60、閥門開大時：管路局部阻力減小，管路特征曲線變得平坦一些，工作點(diǎn)由 M 移到 M2流量加大到 QM2。M1M2改變管路特征曲線212/426優(yōu)點(diǎn)：調(diào)整快速方便，流量可連續(xù)改變；缺點(diǎn)：流量阻力加大，要多消耗動力，不經(jīng)濟(jì)。 改變泵轉(zhuǎn)速改變泵特征曲線 若把泵轉(zhuǎn)速提升到 n1：則HQ 線上移，工作點(diǎn)由 M 移至 M1 ，流量由 QM 加大到 QM1； 若把泵轉(zhuǎn)速降至 n2：則 HQ線下移，工作點(diǎn)移至 M2，流量減小到 QM2 M 工作點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：流量隨轉(zhuǎn)速下降而減小，動力消耗也相應(yīng)降低；缺點(diǎn)：需要變速裝置或價格昂貴變速電動機(jī)，難以做到流量連續(xù)調(diào)整，化工生產(chǎn)中極少采取。 M1轉(zhuǎn)速提升M2轉(zhuǎn)速降低213/426