化工基礎第三章

第三章流體流動過程及流體輸送設備3.1流體的基本性質3.2流體流動的基本規(guī)律3.3流體壓力和流量的測量3.4管內流體流動的阻力3.5流體輸送設備流體的流動和輸送要解決以下問題：①選擇輸送流體所需管徑尺寸；②確定輸送流體所需能量和設備；③流體性能參數(shù)的測量,控制；④研究流體的流動形態(tài)，為強化設備和操作提供理論依據(jù)；⑤了解輸送設備的工作原理和操作性能，正確地使用流體輸送設備；3.1流體的基本性質

1．密度

單位體積流體所具有的質量稱為流體的密度，其表達式為：ρ-流體密度，kɡ·m-3;m-流體質量，kg；V-流體體積，m3。氣體具有可壓縮性及熱膨脹性，其密度隨壓力和溫度有較大的變化。氣體密度可近似地用理想氣體狀態(tài)方程進行計算：

ρ=pM/RT

p—氣體壓力kN·m-2或kPa；T—氣體溫度K；M—氣體摩爾質量g·mol-1；R—氣體常數(shù)Jmo1-1·K-1。ρ=m／V化工生產(chǎn)中所遇到的流體，往往是含有多個組分的混合物。對于液體混合物，各組分的濃度常用質量分數(shù)表示。ρI—液體混合物中各純組分液體的密度，kg·m-3；wI—液體混合物中各組分液體的質量分數(shù)。ρI—氣體混合物各純組分的密度，kg·m-3；

φI—氣體ρ混合物中各組分的體積分數(shù)。

對于氣體混合物:2．比體積

單位質量流體所具有的體積稱為流體的比體積，以υ表示，它與流體的密度互為倒數(shù):υ一流體的比體積，m3·kg-1；ρ—流體的密度，kg·m-3。υ=1/ρ3．壓力

流體垂直作用于單位面積上的力稱為壓力：p—流體的壓力，Pa；F—流體垂直作用于面積A上的力，N；A—作用面積，m2。壓力的單位Pa（Pascal，帕），即N·m-2。latm＝760mmHg＝1.01325×105Pa＝10.33mH2O＝1.033kgf·㎝-2常用壓力單位與Pa之間的換算關系如下：p=F／A壓力有兩種表達方式表壓=絕對壓力-大氣壓力真空度＝大氣壓力-絕對壓力絕對壓力表壓（真空度）4．流量和流速流量：單位時間內流過管道任一截面的流體量（體積或質量）（1）若流量用體積來計算，稱為體積流量，以qV

表示，單位：m3/s。（2）若流量用質量來計算，稱為質量流量，以

qm

表示，單位：kg/s。（3）兩者關系為：

qm=qVρ

(ρ－密度）流速：單位時間內流體在流動方向上流過的距離，單位：m/s注意：（1）實際上，管道內各流體質點的速度是不一樣的（粘性），管中心的流體質點流速快，靠近管壁的流體質點慢。（2）為方便起見，實際流速多用平均流速u（3）平均流速u與流量qV

的關系為：

u=qV/S。（4）流體在一般管路中有一定的流速范圍。

質量流速的定義是單位時間內流體流經(jīng)管路單位截面積的質量，以w表示，單位為kg·s-1·m-2，表達式為：

w=qm／S

流速和質量流速兩者之間的關系：液體1.5~3.0m·s-1，高粘度液體0.5～1.0m·s-1；氣體10～20m·s-1，高壓氣體15～25m·s-1；飽和水蒸氣20~40m·s-1，過熱水蒸氣30~50m·s-1。

w=ρu工業(yè)上用的流速范圍大致為：5．粘度----流體內部摩擦力流體的粘度越大，其流動性就越小。流體在圓管內的流動，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，如圖3—2所示。實驗：（平板實驗，如圖）現(xiàn)象：上層：u=u(附著力）

下層：u=0

中間：上層對下層有牽引力，

下層對上層有阻礙力。

結果：各流層速度有差異說明：F是流體內部產(chǎn)生的，稱內摩擦力或剪切力。

流體內部產(chǎn)生摩擦的性質叫“粘性”圖3一3所示，將下板固定，而對上板施加一個恒定的外力，上板就以某一恒定速度u沿著x方向運動。

實驗證明，對于一定的液體，內摩擦力F與兩流體層間的速度差u呈正比，與兩層間的接觸面積A呈正比，而與兩層間的垂直距離y呈反比，即：

F∝(Δu/Δy)A

引入比例系數(shù)μ

，則：

F＝μ（Δu/Δy）A

單位面積上的內摩擦力稱為內摩擦應力或剪應力，以τ表示，則有：

τ＝F／A＝μ（Δu/Δy）

當流體在管內流動時，徑向速度的變化并不是直線關系，而是曲線關系，則有：

τ＝μ（du/dy）

du/dy——速度梯度，即在與流動方向相垂直的y方向上流體速度的變化率

μ——比例系數(shù)，亦稱為粘性系數(shù)，簡稱粘度。

凡符合牛頓粘性定律的流體稱為牛頓型流體，所有氣體和大多數(shù)液體都屬于牛頓型流體。

液體的粘度隨著溫度的升高而減小，氣體的粘度隨著溫度的升高而增加。壓力變化時，液體的粘度基本上不變，氣體的粘度隨壓力的增加而增加得很少。說明：1.粘度是流體的物性，是度量粘性的物理量；

2.由實驗測得，查手冊；

3.混合物的粘度由經(jīng)驗公式估算

4.單位：SI：Pa·s

物理單位制：P(泊)=100cp(厘泊)

5.影響粘度的因素：

液體:

T↑,μ↓;P忽略

(升高溫度，液體分子間距增大，吸引力降低，粘度降低)；

氣體:T↑,μ↑;P↑,μ↑

(由于氣體分子間距大，吸引力小，增加溫度或增加壓力，分子間碰撞增加，阻力增大，粘度大)3.2流體流動的基本規(guī)律Contents定態(tài)與非定態(tài)流體定態(tài)流動時的物料衡算方程流體定態(tài)流動時的能量衡算方程伯努利方程連續(xù)性方程流體流動過程中，任一截面上與流動相關的物理量(流速、壓強、密度等)不隨時間變化。1．定態(tài)流動和非定態(tài)流動定態(tài)流動

非定態(tài)流動

在流動過程中，流體在任一截面上的物理量既隨位置變化又隨時間而變化的流動。2.流體定態(tài)流動時的物料衡算—連續(xù)性方程流體在無支路的管路作定態(tài)流動流體單位時間通過管路每一個截面的流體質量相等

即：qm,1＝qm,2

=常數(shù)

速度的變化規(guī)律物理意義：在穩(wěn)定流動的系統(tǒng)中，流體流經(jīng)管道的質量流量恒為常數(shù)，但各截面的流速則隨管道的截面積S

和密度ρ的不同而不同。112233u1u2u3討論：對不可壓縮流體（液體），ρ=常數(shù)則：S1u1

=S2u2

or:對圓形管道則：

結論：

液體在沿著管道作定態(tài)流動時，其流速與管道的截面積有關,且只與截面積有關。位能：是指流體因距所選的基準面有一定距離，由于重力作用而具有的能量流體流動時的能量形式：動能：流體因流動而具有的能量內能：是流體內部大量分子運動所具有的內動能和分子間相互作用力而形成的內位能的總和。

3.機械能衡算—柏努利方程靜壓能：

是流體處于當時壓力p下所具有的能量，即指流體因被壓縮而能向外膨脹作功的能力，其值等于pV()（1）理想流體伯努利方程式：

設在1、2截面間沒有外界能量輸入，液體也沒有向外界作功，則m[kg]理想液體所具有的機械能為定值。流體流動的能量衡算－－伯努利方程式兩邊除以m，得：兩邊除以mg，得：表示每千克流體所具有的能量，單位表示每重力單位（牛頓）流體所具有得能量，單位工程上將每牛頓流體所具有的各種形式的能量統(tǒng)稱為壓頭，Z稱為位壓頭等（2）實際流體伯努利方程式：當在1、2截面間的系統(tǒng)中有外界能量He輸入，且為實際流體時，則有摩擦阻力hf,則柏努利方程為：位壓頭動壓頭靜壓頭壓頭損失泵的揚程或有效壓頭(1N)(1kg)能量的轉換連通變徑管

h2h1h3h4討論（物理意義）：

理想流體穩(wěn)定流動時存在三種機械能；各種形式的能量可以相互轉換，但總能量守恒；柏努利方程表明了能量之間的轉化關系。

4.

因為方程中ρ=常數(shù)，所以只適用于不可壓縮性流體。

靜力學基本方程說明：1.柏努利方程描述了流動和靜止時的規(guī)律2.靜止是流動的一種特殊形式5.

靜止時，u1=u2=0,則：注意：（1）理想流體在導管中穩(wěn)定流動，導管中任一截面的總能量或總壓頭為常數(shù)。（2）能量在不同形式間可以相互轉化。實際流體的柏努利方程在解決流體流動的問題中十分重要，為了對它作深入的認識，討論以下幾種特殊形式。

a、流動時必有∑hf

，且∑hf

總為正值；b、若H=0，則流體在水平管內流動。c、若p=0，則流體在敞開水面間流動。

①作圖根據(jù)題意作出流動系統(tǒng)的示意圖以助分析題意。

④單位務必統(tǒng)一最好均采用國際單位制。4．流體流動規(guī)律的應用舉例②截面的選取確定出上下游截面以明確對流動系統(tǒng)的衡算范圍。③基準水平面的選取為了簡化計算，通常將所選兩個截面中位置較低的一個作為基準水平面。例3-l

今有一離心水泵，其吸入管規(guī)格為88.5mm×4mm，壓出管為75.5mm×3.75mm，吸入管中水的流速為1.4m·s-1，試求壓出管中水的流速為多少？

（1）管道流速的確定解：吸入管內徑dl=88.5－2×4＝80.5mm

壓出管內徑d2＝75.5－2×3.75=68mm根據(jù)連續(xù)性方程u1S1=u2S2

圓管的截面積S=πd2/4上式寫成：u2/ul=(dl/d2)2壓出管中水的流速為：u2=(dl/d2)2

ul=(80.5/68)2×1.4m·s-1＝1.96m·s-1表明：當流量一定時，圓管中流體的流速與管徑的平方呈反比。（2）容器相對位置的確定

例3－2

采用虹吸管從高位槽向反應釜中加料。高位槽和反應釜均與大氣相通。要求物料在管內以1.05m·s-1的速度流動。若料液在管內流動時的能量損失為2.25J·N-1，試求高位槽的液面應比虹吸管的出口高出多少米才能滿足加料要求？解：作示意圖，取高位槽的液面為截面1—1’，虹吸管的出口內側為截面2—2’，并取截面2—2’為基準水平面。Z1+u12/(2g)+p1/(ρg)+He=Z2+u22/(2g)+p2/(ρg)+hf

式中Z1=h，u1=0p1=0(表壓)，He=0；

Z2＝0，u2=1.05m·s-1，p2=0（表壓），hf＝2.25J·N-1在兩截面間列出柏努利方程式：代入柏努利方程式，并簡化得：h＝1.052m2·s-2/2×9.81m·s-2＋2.25m＝2.31m即高位槽液面應比虹吸管的出口高2.31m，才能滿足加料的要求。（3）送料用壓縮空氣的壓力的確定

例3—4

用離心泵將貯槽中的料液輸送到蒸發(fā)器內，敞口貯槽內液面維持恒定。已知料液的密度為1200kg·m-3，蒸發(fā)器上部的蒸發(fā)室內操作壓力為200mmHg(真空度)，蒸發(fā)器進料口高于貯槽內的液面15m，輸送管道的直徑為ф68min×4mm，送液量為20m3·h-1。設溶液流經(jīng)全部管路的能量損失為12.23J·N-1(不包括出口的能量損失)，若泵的效率為60％，試求泵的功率。（4）流體輸送設備所需功率的確定式中ZI=0，ul≈0，p1＝0（表壓）；Z2＝15m，因為qv＝20/3600＝15.56×10-3m3·s-1S＝（0.0682×0.004）2m2/4

＝2.83×10-3m2故u2＝Qv/S＝5.56×10-3m3·S-1/2.83×10－3m2=1.97m·s-1又p2＝200×１.013×105/760=2.67×104Pa（真空度）

=-2.67×104Pa（表壓）

解：取貯槽液面為截面1—1’，管路出口內側為截面2—2’，并以截面1一l’為基準水平面。在截面1—1’和截面2—2’之間進行能量衡算，有：Z1+u12/(2g)+p1/(ρg)+He=Z2+u22/(2g)+p2/(ρg)+fNe＝qmgHe＝qvgHe=1200kg·m-3×5.56×10－3m3·s-1×9.81m/s2×25.16m＝1.65×103W＝1.65kw∑ｈf＝12.23J·N-1將上列各數(shù)值代入拍努利方程式得：He＝15m＋1.9722m2·s-2/(2×9.81m·s-1)-2.67×104kg·s-2·m-1/(1200×9.81kg·s-2·m-2)+12.23m＝25.16m液柱泵的理論功率：實際功率：Na=Ne/η=1.65kw/0.60=2.75kw例3-5:管內流體流速為0.5m/s,壓頭損失1.2m,求高位槽的液面應比塔入口高出多少米?

1Z

2P1=P2

=0(表)u1=0u2=0.5m/sZ1=Z

Z2=0Z1=u22/2g+Hf=0.52/(2×9.81)+1.2=1.21m

①作圖根據(jù)題意作出流動系統(tǒng)的示意圖以助分析題意。

④單位務必統(tǒng)一最好均采用國際單位制。流體流動規(guī)律的應用舉例②截面的選取確定出上下游截面以明確對流動系統(tǒng)的衡算范圍。③基準水平面的選取為了簡化計算，通常將所選兩個截面中位置較低的一個作為基準水平面。測壓管php0

測壓管:

絕壓:氣壓計:氣壓計p=0p0h

1)測壓管和氣壓計表壓:

1.流體壓力的測量3.3流體壓力和流量的測量

2）U形管壓力計

管中盛有與測量液體不互溶、密度為ρi的指示劑。U形管的兩個側管分別連接到被測系統(tǒng)的兩點,得：Δp=p2-p1=（ρi-ρ）g(Z1-Z2)=（ρi-ρ）gΔR式中：ΔR為壓力計的讀數(shù)，即指示液的液面差；

ρi和ρ分別為指示液及被測液體的密度。Δp=p2-p1=ρIg（Z1-Z2）=ρIgΔR若被測量的流體是氣體，上式可簡化為：3)倒U形管壓差計倒U形管壓差計1122p1p2z1z2R00

4）微差壓力計為測量微小壓力差，常采用微差壓力計。用于氣體系統(tǒng)的測量。結構如下圖所示若兩種指示液的密度分別為ρ，ρl和ρ2，兩測壓點之間的壓力差為：p＝p2－pl=(ρ1-ρ2)gR上述各壓力計構造簡單，測壓準確，在實驗室有廣泛的應用。

2．流體流量的測定利用流體機械能相互轉換原理設計的流體流量測量儀表有孔板流量計，文丘里流量計和轉子流量計等。（1）孔板流量計設流體的密度不變，在孔板前導管上取一截面1－1’，孔板后取另一截面2—2’，列出兩截面之間能量衡算式：R121002d1S1u1d0S0u0d2S2u2

孔板流量計Z1+u12/(2g)+p1/(ρg)=Z2+u22/(2g)+p2/(ρg)式中：u1——流體通過孔板前的流速，即流體在管道中的流速，m·s-1；

u2——流體通過孔板時的流速，m·s-1；

p1——流體在管道中的靜壓力，Pa；

p2——流體通過孔板時的壓力Pa

因是水平管道，Z1=Z2，則有==u2=結合校正系數(shù)，并以代替u2得

的值為0.61～0.63。

若液柱壓力計的讀數(shù)為ΔR，指示液的密度為ρi，則

流量計算公式為

qv=u0So=

特點是結構簡單，制造方便，應用廣泛，缺點是能量損耗較大。

(2)文丘里流量計針對孔板流量計能量損耗較大的缺點，設計文丘里流量計如圖所示。

qv=u0So=

式中：為文丘里流量計的流量系數(shù)，其值約為0.98，S0為喉管處的截面積。喉管

(3)轉子流量計

轉子流量計的主要部件為帶刻度線的錐形玻璃管，管內裝可上下浮動的轉子。ΔpAR＝VRρRg-VRρg式中:Δp—轉子上下間的壓差；

VR—轉子體積；AR—轉子頂端面的橫截面積；ρR—轉子密度；

ρ—流體密度根據(jù)柏努利方程同樣可導出：式中

cR—校正因子，與流體的流形、轉子形狀等有關。qV=uRSR=cRSR式中SR—轉子與玻璃管環(huán)隙的面積，m2

qV—流體的體積流量，m3·s－1流量公式為3.4管內流體流動的阻力

1.管、管件及閥門簡介

(1)管管子種類繁多。有鑄鐵管、鋼管、特殊鋼管、有色金屬管、塑料管及橡膠管等。

常把玻璃管、銅管、鉛管及塑料管等稱為光滑管；舊鋼管和鑄鐵管稱為粗糙管.鋼管分有縫鋼管和無縫鋼管,管子按照管材的性質，可分為光滑管和粗糙管。

管壁粗糙面凸出部分的平均高度，稱為絕對粗糙度，以ε表示。絕對粗糙度ε與管內徑d的比值，稱為相對粗糙度。表3—1列出了部分管道的絕對粗糙度。

（3）閥門閥門在管道中用以切斷流動或調節(jié)流量。常用的閥門有截止閥、閘閥和止逆閥等。

（2）管件用來改變管道方向、連接支管、改變管徑及堵塞管道等。

流體流動形態(tài)有兩種截然不同的類型，一種是滯流（或層流）；另一種為湍流（或紊流）。兩種流型在內部質點的運動方式，流動速度分布規(guī)律和流動阻力產(chǎn)生的原因都有所不同，但其根本的區(qū)別還在于質點運動方式的不同。2流體流動的形態(tài)（1）雷諾實驗

滯流（也稱為層流）：流體質點很有秩序地分層順著軸線平行流動，層與層之間沒有明顯的干擾。各層間分子只因擴散而轉移，不產(chǎn)生流體質點的宏觀混合。

湍流（也稱為紊流）：流體在管內作湍流流動時，其質點作不規(guī)則的雜亂運動，一層滑過一層的黏性流動情況基本消失，質點間相互碰撞，產(chǎn)生大大小小的旋渦。不穩(wěn)定的過渡區(qū)：在該區(qū)域，可能是層流，也可能是湍流。較易受外界條件的影響，很容易發(fā)生流型的轉變。影響流動狀況的因素：流速u，管徑d、流體的粘度μ密度ρ（2）雷諾數(shù)Re準數(shù)是一個無因次數(shù)群。組成此數(shù)群的各物理量,必須用一致的單位表示。此數(shù)群稱為雷諾數(shù)，以Re表示，可判別流體的流動形態(tài)對直管內的流動而言：Re<2000

層流區(qū)

2000<Re<4000

由層流轉變?yōu)橥牧鞯倪^渡區(qū)Re>4000

湍流區(qū)

對于非圓形管道，計算Re時，應以當量直徑de代替特征數(shù)中的直徑d

。當量直徑的定義為：（3）流型的判斷(4)滯流和湍流的特征滯流時的速度分布

理論分析和實驗都已證明，滯流時的速度沿管徑按拋物線的規(guī)律分布，如圖所示。截面上各點速度的平均值等于管中心處最大速度umax的0.5倍。湍流時的速度分布速度分布比較均勻，速度分布曲線不再是嚴格的拋物線。管內流體的平均流速為管中央最大流速的0.8倍左右。（5）邊界層簡介邊界層的概念：

設流體以u的均勻流速流過固體壁面，如圖，則:緊貼壁面流體粘在壁面上，速度為0；此靜止層又因為粘性力影響其相鄰層流體，使流速變慢;此影響沿法線方向傳遞并減弱;在離壁面一定距離處，減弱至影響可忽略

設流體以的均勻流速流過固體壁面，如圖，則:說明：1.邊界層中有層流和湍流（有層流內層）；

2.邊界層內有速度梯度，是產(chǎn)生較大剪應力的區(qū)域，有阻力；

3.邊界層外稱為流體主流區(qū)，無速度梯度，無阻力。對于圓形管：在進口處即開始形成邊界層。隨著距進口距離L的增大，邊界層的厚度也逐漸加厚。在距管進口L0處，邊界層匯聚于管中心線，此后邊界層占據(jù)整個管截面，厚度維持不變切等于半徑。

L0——稱為進口段長度在進口段以后，u不隨x變化，——稱為完全發(fā)展了的流動

3．管內流動阻力計算hf

分為兩類：∑hf=hf＋hl式中ζ是一比例系數(shù)，稱為阻力系數(shù)。

(1)直管阻力的計算

設其靜壓力分別為p1和P2，且p1＞P2，在兩個截面之間的柏努利方程式為：

如圖，流體在長為L，內徑為d的管內以流速u作定態(tài)流動，Z1+u12/(2g)+p1/(ρg)=Z2+u22/(2g)+p2/(ρg)+∑hf在等徑水平管內，有Z1=Z2，u1=u2=u，上式變?yōu)椋捍怪弊饔糜诹黧w柱兩端截面1—1’和2—2’上的力分別為：

p1-p2=ρghfF1=p1A1=p1πd12/4F2=p2A2=p2πd22/4d1=d2=d，故推動流體流動的推動力F1-F2=(p1-p2)πd2/4而平行作用于管內表面上的摩擦力F為F＝τπdl流體在管內作定態(tài)等速流動，作用于流體上的推動力和摩擦阻力必然大小相等，方向相反，有：

(p1-p2)d22/4=τπdl

p1-p2=4lτ/dhf=4lτ/ρgd得得長徑比，無量綱動能摩擦系數(shù)-----直管摩擦損失計算通式（范寧公式）r,l，則截面積為πr2，滑動表面積為2πrl。取微分距離dr,滑動摩擦阻力為：要克服F而使流體流動，流體必須接受與其大小相等、方向相反的推動力-(p1-p2)πr2，即有

(2)滯流時的摩擦阻力系數(shù)整理并積分，得：-(p1-p2)πr2=μ2πrlr：0→R，u：umax→0

Δp·R2／2＝2μlumax以d=2R，u=umax/2代入，并整理

λ=64/ReΔp=32μul/d2或Re越大，滯流底層越薄，管壁粗糙度對湍流阻力的影響越大。因而，湍流的流體阻力或摩擦阻力系數(shù)還與管壁粗糙度有關。

(3)湍流時的摩擦阻力系數(shù)式中,ε是管壁凹凸不平的平均高度，稱絕對粗糙度，簡稱粗糙度。ε/d稱為相對粗糙度。若管壁的ε很小，對流動阻力無影響時，這種管道稱為光滑管，反之，為粗糙管。使用時注意經(jīng)驗式的適用范圍人們通過實驗得到幾個光滑管內湍流經(jīng)驗公式：柏拉修斯（Blasius）式：（3000<Re<105）尼古拉茲式：（105<Re<3×106）經(jīng)驗公式莫狄（Moody）圖

a．滯流區(qū)Re≤2000，λ＝64/Re,與ε/d無關。b．過渡區(qū)2000＜Re＜4000，流形為非定態(tài)λ易波動,常作湍流處理。c.湍流區(qū)Re＞4000以及虛線以下區(qū)域,λ與Re和ε/d均有關,λ隨Re的增大而減小,隨ε/d增大而增大.hf∝u1.75d.完全湍流區(qū)Re足夠大時,λ與Re無關,僅與ε/d有關。（2）局部阻力的計算由于流體的流速或流動方向突然發(fā)生變化而產(chǎn)生渦流，從而導致形體阻力。例3—7

要求向精餾塔中以均勻的流速進料，現(xiàn)裝設一高位糟，使得料液自動流入精餾塔中，如附圖所示。若高位槽的液面保持1.5m的高度不變，塔內操作壓力為0.4kgf·cm-2(表壓)，塔的進料量需維持在50m3·h-1，則高位槽的液面應該高出塔的進－料口多少米才能達到要求？若已知料液的粘度為1.5×10-3Pa·s，密度為900kg·m-3，連接管的尺寸為φ108mm×4mm的鋼管，其長度為h+1.5m，管道上的管件有180°的回彎頭、截止閥及90°的彎頭各一個。解：取高位槽內液面為截面1一1’，精餾塔的加料口內側為截面2—2”，并取此加料口的中心線為基準水平面。在兩截面間列柏努利方程∑hf＝hf＋hl＝λ[(l+∑le)/d][u2/(2g)]

Re＝duρ/μ＝0.100×1.77×900/0.001＝1.06×105Z1+u12/(2g)+p1/(ρg)=Z2+u22/(2g)+p2/(ρg)+∑hf式中Z1=h，Z2=0,u1≈0u2＝(50/3600)/π(0.100/2)2＝1.77m·s-1(p2-p1)/(ρg)=0.4×9.807×104/(900×9.807)

＝4.44m液柱取ε＝0.3mm，ε/d＝0.3/100=0.003，查圖得

λ＝0.0275

hf

＝λ(∑l/d)[u2/(2g)]＝0.0275×(h＋1.5)/0.100×(1.772/2×9.807)=0.044(h+1.5)

物料由貯槽流入管子，取le1＝2.1；180°彎頭le2＝10；截止閥(按1/2開度計),le3=28；90°彎頭le4＝4.5結果表明高位槽液面至少高出塔內進料口6.93m，才能滿足精餾塔的進料要求。

＝0.0275[(2.l＋10＋28＋4.5)/0.100]×l.772/(2×9.807)=1.96m液柱hf＝λ(∑le/d)[u2/(2g)]

＝λ[(le1+

le2+

le3+

le4)/d][u2/(2g)]將以上數(shù)據(jù)代入柏努利方程：h＝4.44＋1.772/(2×9.807)＋0.044(h＋1.5)＋1.96解得：h＝6.93m流體輸送機械

3.5流體輸送設備按泵的工作原理分:特點：使流體獲得速度特點：機械內部的工作容積不斷發(fā)生變化。

1.離心泵

(1)離心泵的構造和工作原理

離心泵的主要部件：1.葉輪2.泵殼3.軸封裝置1.葉輪2.泵殼泵殼的作用：①匯集液體，即從葉輪外周甩出的液體，再沿泵殼中通道流過，排出泵體；②轉能裝置，因殼內葉輪旋轉方向與蝸殼流道逐漸擴大的方向一致，減少了流動能量損失，并且可以使部分動能轉變?yōu)殪o壓能。3.軸封裝置軸封：離心泵工作時是泵軸旋轉而泵殼不動，泵軸與泵殼之間的密封。作用：防止高壓液體從泵殼內沿間隙漏出，或外界空氣漏入泵內。4.離心泵的工作原理5.氣縛現(xiàn)象氣縛現(xiàn)象：當啟動離心泵時，若泵內未能灌滿液體而存在大量氣體，則由于空氣的密度遠小于液體的密度，葉輪旋轉產(chǎn)生的慣性離心力很小，因而葉輪中心處不能形成吸入液體所需的真空度，這種可以啟動離心泵，使葉輪空轉，但不能輸送液體的現(xiàn)象稱為“氣縛現(xiàn)象”。

(2)．離心泵的主要性能參數(shù)流量、揚程、功率和效率H，又稱壓頭，泵對單位重量流體提供的有效能量，m?？蓽y量Q，泵單位時間實際輸出的液體量，m3/s或m3/h?？蓽y量在泵進口b、泵出口c間列機械能衡算式：1.流量2.揚程3.軸功率和效率N，又稱功率，單位W或kW，無量綱小型水泵：一般為5070%

大型泵：可達90%以上包括：H~Q曲線

N~Q曲線、

~Q曲線四.離心泵特性曲線用20C清水測定設計點與最高效率相比，效率下降5％～8％由圖可見：

Q，H

，N，有最大值。思考：

離心泵啟動時均關閉出口閥門，why？葉輪轉速

當轉速變化不大時（小于20%），利用出口速度三角形相似的近似假定，可推知：若不變，則為避免汽蝕現(xiàn)象，安裝高度必須加以限制，即存在最大