中南大學(xué)化工原理第一章流體

第一章

流體流動(dòng)與輸送機(jī)械流體流動(dòng)原理和規(guī)律是重要基礎(chǔ)在化工生產(chǎn)過(guò)程中，流體的流動(dòng)是各個(gè)單元操作中的普遍現(xiàn)象。無(wú)論是管道輸送、流量的測(cè)定、還是流體輸送所需的功率的計(jì)算、輸送設(shè)備的設(shè)計(jì)和操作都與流體流動(dòng)原理和規(guī)律密切相關(guān)。主要內(nèi)容流體流動(dòng)的基本概念流體靜力學(xué)流體動(dòng)力學(xué)流體流動(dòng)現(xiàn)象管內(nèi)流動(dòng)阻力計(jì)算流量的測(cè)量離心泵其他類(lèi)型泵氣體輸送裝置概述1、流體具有流動(dòng)性的物體，氣體和液體統(tǒng)稱為流體。分類(lèi)：按狀態(tài)分：氣體、液體、超臨界流體；按可壓縮性分：可壓縮流體和不可壓縮流體；按是否可忽略分子間作用力分：理想流體和實(shí)際流體；按流變特性分（剪切力與速度梯度的關(guān)系）：牛頓型流體和非牛頓型流體。不可壓縮流體：流體的體積（密度）不隨壓力及溫度變化?？蓧嚎s流體：流體的體積（密度）隨壓力及溫度變化。

V=f（p，T）液體：一般為不可壓縮流體氣體：一般為可壓縮流體在工程技術(shù)領(lǐng)域，關(guān)注的是流體的宏觀特性，即大量分子的統(tǒng)計(jì)平均特性，采用連續(xù)性假設(shè)可以不考慮分子的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，從宏觀角度研究流體的流動(dòng)規(guī)律。假設(shè)流體由無(wú)數(shù)連續(xù)質(zhì)點(diǎn)組成的連續(xù)介質(zhì)。2、連續(xù)性假設(shè)1.1流體流動(dòng)的基本概念一、密度ρ1）定義：?jiǎn)挝惑w積流體的質(zhì)量，kg/m3（SI）

ρ=m/V2）理想氣體的密度

pV=nRT=m/M·RTρ=m/V=pM/RT混合氣體密度ρm

A、B、…、n

氣體混合物中各組分的體積分?jǐn)?shù)ρi

：同溫同壓下組分i的密度3）液體混合物的平均密度ρm

若混合前后體積變化不大或不變——理想溶液則：

wi：混合液中組分i的質(zhì)量分?jǐn)?shù)二、比體積（比容）v

單位質(zhì)量流體的體積，m3/kg三、黏度（一）牛頓黏性定律黏性：流體流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的性質(zhì)，阻止流體產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的特性。黏度：衡量流體黏性大小的物理量稱為黏度。內(nèi)摩擦力：運(yùn)動(dòng)著的流體內(nèi)部相鄰兩流體層間由于分子間的作用力和分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的相互作用力。牛頓黏性定律：實(shí)驗(yàn)證明：流體的內(nèi)摩擦力（剪應(yīng)力）與法向速度梯度成正比μ：黏度（Pa·S）牛頓粘性定律發(fā)表在1687年μ：黏度(動(dòng)力黏度、絕對(duì)黏度）單位：Pa·s

厘泊（cp）：1cp=0.01p=0.001Pa·s

物理意義：速度梯度為1時(shí)，單位面積上所產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力大小。獲取方法：由實(shí)驗(yàn)測(cè)定、查有關(guān)手冊(cè)或資料、用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。運(yùn)動(dòng)黏度：υ＝μ/ρ單位m2/s。溫度對(duì)粘度的影響

液體：溫度上升，黏度下降；T↑分子間距離↑分子間引力↓μ↓

氣體：溫度上升，黏度增大。T↑分子不規(guī)則運(yùn)動(dòng)和碰撞↑μ↑壓力對(duì)粘度的影響壓力不是極高或極低時(shí)，壓力對(duì)氣體黏度的影響可忽略。（二）流體中的動(dòng)量傳遞由于流體層之間速度不等，動(dòng)量從速度大處向速度小處傳遞。：?jiǎn)挝惑w積流體的動(dòng)量：?jiǎn)挝惑w積流體的動(dòng)量梯度τ：?jiǎn)挝粫r(shí)間單位面積的動(dòng)量，稱為動(dòng)量傳遞速率剪應(yīng)力的單位：（三）、理想流體

黏度為零的流體。（四）、非牛頓型流體牛頓型流體：在流動(dòng)中形成的剪應(yīng)力與速度梯度的關(guān)系完全符合牛頓黏性定律的流體，如：水、空氣等。非牛頓型流體：不服從牛頓黏性定律的流體。絕大多數(shù)高分子量的流體，如：人身上的血液、淋巴、聚乙烯，聚丙烯酰氨，聚氯乙烯，尼龍6，PVS，滌綸，橡膠溶液，各種工程塑料，化纖的熔體等。1.2流體靜力學(xué)流體靜力學(xué)：研究流體在外力作用下達(dá)到平衡時(shí)（靜止或相對(duì)靜止）各物理量的變化規(guī)律。應(yīng)用：測(cè)量設(shè)備或管道內(nèi)壓強(qiáng)、測(cè)量液位等。一、靜止流體的壓強(qiáng)壓強(qiáng)：流體垂直作用于單位面積上的力為流體的壓強(qiáng)，習(xí)慣稱為流體的壓力。單位：N/m2，帕斯卡，Pa絕對(duì)壓力：以絕對(duì)真空為基準(zhǔn)測(cè)得的壓力表壓：以外界大氣壓為基準(zhǔn)測(cè)得的壓力表壓=絕對(duì)壓力－大氣壓力真空度=大氣壓力－絕對(duì)壓力二、靜力學(xué)基本方程描述靜止流體內(nèi)部的壓力隨高度變化的數(shù)學(xué)表達(dá)式。三、方程推導(dǎo)

液柱受力分析下底面所受的向上總壓力：p2A上底面所受的向下總壓力：p1A整個(gè)液柱的重力：G＝ρgA(z1-z2)靜止液體中，三力平衡

p2A－p1A－ρgA(z1-z2)＝0∴p2=p1+ρg(z1-z2)

或p2+ρgz2=p1+ρgz1靜力學(xué)基本方程：

在靜止的、連續(xù)的同一液體內(nèi)，滿足：

p+ρgz=const或或各項(xiàng)物理意義：

z：?jiǎn)挝恢亓康囊后w從基準(zhǔn)面上升高度z后所具有的位能；（J/Norm）

p/ρg：?jiǎn)挝恢亓恳后w的靜壓能；（J/Norm）各項(xiàng)幾何意義：

z：位頭，液體離基準(zhǔn)面的垂直高度（m）

p/ρg：靜壓頭，使靜止液體上升的高度（m）gz、p/ρ

：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的液體所具有的位能、靜壓能。四、流體靜力學(xué)基本方程式的應(yīng)用（一）壓力測(cè)量1、U形管液柱壓差計(jì)條件：

ρ指>ρ測(cè)

指示液與被測(cè)流體不互溶原理：靜力學(xué)基本方程，同一連續(xù)靜止流體的同一水平的靜壓相等U形管壓差計(jì)∴pa＝pb

p1+(m+R)ρg＝p2+mρg+Rρ0gp1－p2＝R（ρ0－ρ）g

倒U形管壓差計(jì)：利用被測(cè)量液體本身作為指示液倒U形管壓差計(jì)p1－p2＝R（ρ0－ρ）g2、斜管壓差計(jì)

當(dāng)被測(cè)量的流體壓力或壓差不大時(shí)，讀數(shù)R很小，為得到精確的讀數(shù)，可采用斜管壓差計(jì)

斜管壓差計(jì)p1－p2＝R（ρ0－ρ）g=R＇sinα（ρ0－ρ）g3、微差壓差計(jì)

U形管中放置兩種密度不同、互不相溶的指示液，管的上端有擴(kuò)張室，擴(kuò)張室有足夠大的截面積，當(dāng)讀數(shù)R變化時(shí)，兩擴(kuò)張室中液面不致有明顯的變化。P1－P2＝ΔP＝Rg（ρa(bǔ)－ρb）

（二）液面測(cè)定

平衡器的小室2中所裝的液體與容器里的液體相同，器里液面高度維持在容器液面容許到達(dá)的最大高度處。容器里的液面高度可根據(jù)壓差計(jì)的讀數(shù)R求得。

h越小，容器內(nèi)的液位越高，當(dāng)R=0時(shí)，h=0，容器內(nèi)的液面高度即為允許的最大高度。遠(yuǎn)程液位測(cè)量裝置（三）確定液封高度

為了控制設(shè)備內(nèi)氣體壓力不超過(guò)規(guī)定的數(shù)值，采用安全液封（或稱為水封）裝置，當(dāng)設(shè)備內(nèi)壓力超過(guò)規(guī)定值時(shí)，氣體就從液封管排出，以確保設(shè)備操作的安全。水封管插入液面下的深度h為：安全液封p1為表壓1.3

流體動(dòng)力學(xué)1）必要性

化工廠中流體大多沿密閉的管道流動(dòng)，研究管內(nèi)流體流動(dòng)的規(guī)律十分必要。2）主要內(nèi)容連續(xù)性方程伯努利方程

一、流量與流速（一）流量體積流量：Q（m3/s）

單位時(shí)間內(nèi)流體流經(jīng)管道任一截面的體積。質(zhì)量流量：W（kg/s）單位時(shí)間內(nèi)流體流經(jīng)管道任一截面的質(zhì)量。兩者之間的關(guān)系

W=Qρ（二）流速1）平均流速（體積流速）：u（m/s）

u＝Q/A

W=ρQ

=ρAu2）質(zhì)量流速：G（kg/m2·s）

！由于氣體的體積與溫度、壓力有關(guān)，當(dāng)溫度、壓力發(fā)生變化時(shí)，氣體的體積流量與流速隨之改變，但質(zhì)量流量不變，采用質(zhì)量流速比較方便。3）管道直徑的估算以d表示管內(nèi)徑一般液體流速為0.5～3m/s。氣體為10～30m/s。二、定態(tài)流動(dòng)與非定態(tài)流動(dòng)1）定態(tài)流動(dòng)：流體在管道中流動(dòng)時(shí)，任一點(diǎn)上的流速、壓力等有關(guān)流動(dòng)的物理參數(shù)都不隨時(shí)間改變。

2）非定態(tài)流動(dòng)：流動(dòng)的流體中，有關(guān)流動(dòng)的物理參數(shù)，至少有一個(gè)隨時(shí)間改變。三、連續(xù)性方程流體連續(xù)穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，根據(jù)質(zhì)量守恒定律

W

s

1＝W

s

2即：

ρ1A1u1＝ρ2A2u2

不可壓縮流體：

A1u1＝A2u2

圓形管道：不可壓縮流體在管道中的流速與管道內(nèi)徑的平方成反比。

1′122′ws1ws2四、伯努利方程式（Bernoulli’sequation）流體機(jī)械能衡算式（一）方程推導(dǎo)1、假設(shè)：流體無(wú)黏性（理想流體）：在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)無(wú)摩擦損失；流體在管內(nèi)連續(xù)穩(wěn)定流動(dòng)。2、原理：力學(xué)原理（牛頓第二定律）作用于流體上的合力等于流體動(dòng)量變化的速率。受力分析：作用于微管段流體上的各力沿x方向的分力之和為：

pA－(p+dp)A－gρAdz＝－Adp－gρAdz

∴ρAudu＝－Adp－gρAdz積分得：

理想流體的伯努利方程二、伯努利方程的物理意義gz：?jiǎn)挝毁|(zhì)量流體所具有的位能(J/kg)

p/ρ：?jiǎn)挝毁|(zhì)量流體所具有的靜壓能(J/kg)

u2/2：?jiǎn)挝毁|(zhì)量流體所具有的動(dòng)能(J/kg)

機(jī)械能壓頭：?jiǎn)挝恢亓苛黧w所具有的能量位壓頭：z靜壓頭：p/ρg動(dòng)壓頭(速度壓頭)：u2/2g五、

實(shí)際流體的機(jī)械能衡算式（一）實(shí)際流體的機(jī)械能衡算式

實(shí)際流體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，由于流體的內(nèi)摩擦作用，要消耗一部分機(jī)械能，在機(jī)械能量衡算時(shí)必須加入能量損失項(xiàng)。

∑Hf：壓頭損失，m如果有外加機(jī)械功（H）輸入其它形式：∑hf

：?jiǎn)挝毁|(zhì)量流體的能量損失W=gH：?jiǎn)挝毁|(zhì)量流體的外加能量二、伯努利方程式的應(yīng)用分析和解決流體輸送有關(guān)的問(wèn)題液體流動(dòng)過(guò)程中流量的測(cè)定調(diào)節(jié)閥流通能力的計(jì)算注意：1、截面選?。捍_定物料衡算和機(jī)械能衡算的范圍。①與流動(dòng)方向垂直②兩截面間流體連續(xù)③所求的物理量在截面上能反映出來(lái)④截面已知量較多通常選系統(tǒng)的起點(diǎn)和終點(diǎn)為相應(yīng)的截面2、確定基準(zhǔn)面：確定衡量位能大小的基準(zhǔn)通常選截面較低的一個(gè)水平面為基準(zhǔn)面。3、壓力同時(shí)采用表壓或絕對(duì)壓力4、對(duì)于可壓縮流體，（P2-P1）/P1＜20%時(shí)，可用。5、對(duì)于非定態(tài)流動(dòng)系統(tǒng)的任一瞬間，方程成立。

例1-3將高位槽內(nèi)料液向塔內(nèi)加料。高位槽和塔內(nèi)的壓力均為大氣壓。要求料液在管內(nèi)以0.5m/s的速度流動(dòng)。設(shè)料液在管內(nèi)壓頭損失為1.2m（不包括出口壓頭損失），試求高位槽的液面應(yīng)該比塔入口處高出多少米？例1-4用泵將貯槽中密度為1200kg/m3的溶液送到蒸發(fā)器內(nèi)，貯槽內(nèi)液面維持恒定，其上方壓強(qiáng)為101.33kPa，蒸發(fā)器上部的蒸發(fā)室內(nèi)操作壓強(qiáng)為26.67kPa（真空度），蒸發(fā)器進(jìn)料口高于貯槽內(nèi)液面15m，進(jìn)料量為20m3/h，溶液流經(jīng)全部管路的能量損失為120J/kg，管路直徑為60mm，求泵的有效功率。例1-5有一高位槽，水從槽底的接管流出，如附圖所示。高位槽直徑D=1m，槽內(nèi)水深2m，底部接一管道，管長(zhǎng)3m，管徑d=20mm，液體流過(guò)該系統(tǒng)的能量損失hf=2.25u2，試求槽內(nèi)液面下降1m所需的時(shí)間。1.4流體流動(dòng)現(xiàn)象

1、雷諾實(shí)驗(yàn)u比較小時(shí)，流體在管內(nèi)沿軸線方向成一條輪廓清晰的直線，平穩(wěn)地流過(guò)整根玻璃管，與旁側(cè)的水不混合；u↑，直線流動(dòng)的有色細(xì)流開(kāi)始出現(xiàn)波動(dòng)成波浪形細(xì)線；速度再增，細(xì)線的波動(dòng)加劇，然后被沖斷而向四周散開(kāi)，最后使整個(gè)玻璃管中的水呈現(xiàn)均勻的顏色。1883年奧斯本?雷諾(OsborneReynolds)做雷諾實(shí)驗(yàn)裝置流體流動(dòng)類(lèi)型2、流動(dòng)類(lèi)型層流：流體在管中流動(dòng)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)始終沿著與管軸平行的方向作直線運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)之間互不混合的流動(dòng)狀態(tài)稱為層流(laminarflow)或滯流(viscousflow）。湍流：流體質(zhì)點(diǎn)除了沿著管道向前流動(dòng)外，各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度在大小和方向上都發(fā)生變化，質(zhì)點(diǎn)間彼此碰撞并互相混合，這種流動(dòng)狀態(tài)稱為湍流(turbulentflow)或紊流。過(guò)渡區(qū)3、雷諾數(shù)Re物理意義：表明慣性力與黏性力之比。量綱：1，無(wú)因次Re≤2000：層流

Re≥4000：湍流

2000<Re<4000：過(guò)渡區(qū)4、邊界層流體流經(jīng)壁面時(shí)，由于流體具有黏性，在垂直于流體流動(dòng)的方向產(chǎn)生較大速度梯度的區(qū)域。層流內(nèi)層層流邊界層湍流邊界層usususxc以速度為主體流速的99%處作為劃分邊界層的界限。5、流體在圓管內(nèi)的速度分布（一）層流時(shí)的速度分布

速度分布為拋物線狀管中心的流速最大，向管壁的方向漸減，靠管壁的流速為零，平均速度為最大速度的一半。

哈根—泊謖葉公式層流時(shí)由于摩擦阻力所產(chǎn)生的壓差△p與流速u(mài)的一次方成正比。（二）流體在圓管中湍流時(shí)的速度分布流體質(zhì)點(diǎn)間進(jìn)行著湍流動(dòng)量傳遞，使管截面上的速度分布比較均勻。Re增大，流體湍動(dòng)程度增大，速度分布曲線頂部區(qū)域越寬闊而平坦。4×104＜Re＜1.1×105時(shí)，n=61.1×105＜Re＜3.2×106時(shí)，n=7Re＞3.2×106時(shí)，n=10一、管材1）鋼管：普通鋼管和合金鋼管焊接鋼管：有縫鋼管，多為低碳鋼管，通常用于壓強(qiáng)較低的輸送系統(tǒng)。無(wú)縫鋼管：石油和化工生產(chǎn)中使用最多的一種管型，分為熱軋和冷拔兩種。其特點(diǎn)是質(zhì)量均勻、強(qiáng)度高。2）鑄鐵管常用于埋在地下的給水總管，煤氣管及污水管等1.5管內(nèi)流動(dòng)阻力計(jì)算3）有色金屬管銅管、鉛管、鋁管等。銅管導(dǎo)熱性好且重量較輕，適宜于制作換熱器。細(xì)的紫銅管常用來(lái)作為機(jī)械設(shè)備的潤(rùn)滑系統(tǒng)或油壓系統(tǒng)的儀表管路。鉛管具有易于輾壓，鍛制或焊接的有點(diǎn)，且能抗硫酸及10%以下鹽酸的腐蝕，故可作為這類(lèi)物料的輸送管路。但鉛管機(jī)械強(qiáng)度差，較笨重且導(dǎo)熱率低。鋁的導(dǎo)熱性能良好，能代替昂貴的銅管用于制造換熱器。由鋁的純度決定其耐蝕性，廣泛用于輸送濃硝酸，蟻酸，醋酸等物料，但不耐堿。4）非金屬管陶瓷管、水泥管、塑料管等。陶瓷管：能耐酸堿，但性脆，強(qiáng)度低不耐壓，多用來(lái)排除腐蝕性的污水。水泥管：可用作地下水管、污水管，也用來(lái)輸送無(wú)壓氣體。塑料管：最常用的有聚氯乙烯管、聚乙烯管、酚醛塑料及有機(jī)玻璃等塑料管。塑料管具有良好的耐腐蝕性而且質(zhì)輕，但強(qiáng)度較低，耐熱性較差。2、管件及閥門(mén)1）管件管與管的連接部件，用來(lái)改變管道方向、連接支管、改變管徑及堵塞管道等。90o彎頭45o彎頭180o彎頭管箍活接頭法蘭三通2）閥門(mén)閘門(mén)閥：通過(guò)控制體內(nèi)閘門(mén)的升降來(lái)啟閉閥門(mén)的，閘板和流體流向相垂直，通道的大小通過(guò)改變閘板與閥座之間的相對(duì)位置來(lái)改變的，當(dāng)閘板與閥座緊密貼合時(shí)可阻止介質(zhì)通過(guò)。。單向閥（止回閥）：靠流體而啟閉，控制流體單向流動(dòng)的閥門(mén)。多用于泵和壓縮機(jī)的管路上，以及疏水器的排水管上和其它不允許流體反向流動(dòng)的地方。球心閥：閥芯呈球狀，故叫球心閥。其主要裝置是螺旋桿端連有盤(pán)塞，在閥的中心隔板上裝有盤(pán)座。旋塞（考克）：其主要部件為中間開(kāi)有孔道的錐形旋塞，將旋塞旋至使其孔道與管子相通位置時(shí)，流體即由孔道流過(guò)。當(dāng)旋塞旋轉(zhuǎn)90°時(shí)管流完全停止。

球心閥截止閥蝶閥

旋塞

3）管子的連接螺紋連接：管端有螺紋，一般用于直徑100mm以下，介質(zhì)溫度小于100℃，工作壓強(qiáng)小于1MPa的環(huán)境。法蘭連接：法蘭連接裝拆方便，密封可靠，適用的溫度、壓力和管徑范圍大。該法廣泛應(yīng)用于大管徑耐溫、耐壓與密封性高的管路連接和管路與設(shè)備之間的連接。焊接連接：焊接連接在化工廠中被廣泛采用，適用于有壓管道和真空管道。此方法連接方式簡(jiǎn)單、方便不漏。承插連接：適用于埋在地下的管路。插口和套口之間環(huán)隙中須填塞填充物，如麻絲、棉繩等，再塞入石棉水泥或水泥砂漿等膠合劑。二、流體在直管中的流動(dòng)阻力1、阻力的分類(lèi)直管阻力：流體流經(jīng)一定直徑的直管時(shí)，所產(chǎn)生的阻力。局部阻力：流體流經(jīng)管件、閥門(mén)及進(jìn)出口時(shí)，受到局部障礙所產(chǎn)生的阻力。由于流速大小或方向突然改變，從而產(chǎn)生邊界層分離，出現(xiàn)大量旋渦，導(dǎo)致很大的機(jī)械能損失。三、層流的摩擦阻力

摩擦系數(shù)四、湍流的摩擦阻力一、因次分析法只是一種數(shù)學(xué)分析方法，不能代替實(shí)驗(yàn)?？纱蟠鬁p少變量個(gè)數(shù)

（1）通過(guò)實(shí)驗(yàn)找到所有影響因素：（2）找出各物理量量綱中所涉及的基本量綱

基本量綱個(gè)數(shù)r＝3

（3）選擇3個(gè)物理量作為基本物理量（4）將其余物理量逐一與基本物理量組

成特征數(shù)。（5）根據(jù)量綱一致性原則確定特征數(shù)方程的各項(xiàng)必需具有相同的量綱

----歐拉（Euler）數(shù)4個(gè)特征數(shù)-----相對(duì)粗糙度

Π定理：量綱為1的獨(dú)立物理量的個(gè)數(shù)N等于該現(xiàn)象所涉及的物理量數(shù)目n減去表示這些物理量的基本量綱數(shù)目m（二）管壁粗糙度的影響光滑管：玻璃管、銅管、鉛管、塑料管粗糙管：鋼管和鑄鐵管絕對(duì)粗糙度：管壁粗糙面凸出部分的平均高度，ε

相對(duì)粗糙度：ε/d層流：流速比較緩慢，流體對(duì)管壁凸出部分沒(méi)有碰撞作用，λ=f（Re）水力光滑管：層流底層的厚度δ>εδ<ε：λ=f(Re，ε/d)水力光滑管

完全湍流粗糙管

水力光滑管(1)層流區(qū)：Re≤2000，λ可計(jì)算，也可以查圖

∴hf∝u(2)過(guò)渡區(qū)：

2000<Re<4000，流動(dòng)類(lèi)型不穩(wěn)定，為安全計(jì)，按湍流計(jì)算λ。(3)湍流區(qū)：Re>4000及虛線以下的區(qū)域λ=f(Re,ε/d)(4)完全湍流區(qū)（在圖中虛線以上的區(qū)域）λ=f(ε/d)λ一定，hf∝u2

此區(qū)域也稱為阻力平方區(qū)（5）λ與Re及ε/d的關(guān)聯(lián)式光滑管，布拉修斯公式，3×103＜Re＜105

湍流區(qū)的光滑管、粗糙管，完全湍流區(qū)考萊布魯克（Colebrook）關(guān)聯(lián)式在完全湍流區(qū)，Re對(duì)λ的影響很小，式中含Re項(xiàng)可以忽略。五、非圓形管內(nèi)的流動(dòng)阻力1、當(dāng)量直徑deA：管道截面積；Π：潤(rùn)濕周邊長(zhǎng)度

例：套管的環(huán)隙，外管的內(nèi)徑d2，內(nèi)管的外徑d1

邊長(zhǎng)為a，b的矩形管2、層流時(shí)摩擦阻力計(jì)算C—常數(shù)，無(wú)因次，可查表不同形狀管道的截面積相等時(shí)，方形管道比矩形管道能量損失少，圓形管道比方形管道能量損失少；從減少能量損失的角度看，圓形截面是最佳的。某些非圓形管的常數(shù)C值非圓形管的截面形狀正方形等邊三角形環(huán)形長(zhǎng)方形長(zhǎng)：寬=2：1長(zhǎng)：寬=4：1常數(shù)C5753966273六、局部摩擦阻力損失（一）局部阻力系數(shù)法1、計(jì)算式ξ：局部阻力系數(shù)2、常用管件和閥門(mén)的ξ可查手冊(cè)3、突然擴(kuò)大突然縮小注意：當(dāng)流體從管道中流入截面較大的容器，或氣體從管道排放到大氣中，ξ=1

流體自容器進(jìn)入管的入口，或從很大的截面突然縮小到很小的截面，ξ=0.5計(jì)算阻力損失時(shí)用小管中的流速。（二）當(dāng)量長(zhǎng)度法

將流體流過(guò)管件或閥門(mén)所產(chǎn)生的局部阻力損失，折合成流體流過(guò)長(zhǎng)度為le的直管的阻力損失，le由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。常用當(dāng)量長(zhǎng)度查P32圖名稱阻力系數(shù)ξ當(dāng)量長(zhǎng)度與管徑之比le/d彎頭，4500.3517彎頭，9000.7535三通150回彎頭1.575管接頭、活接頭0.042球式止逆閥703500搖板式止逆閥2100全開(kāi)閘閥0.179半開(kāi)閘閥4.5225全開(kāi)截止閥6300半開(kāi)截止閥9.5475角閥，全開(kāi)2100水表，盤(pán)式7350七、流體在管內(nèi)流動(dòng)的總阻力損失計(jì)算直管阻力損失所有管件、閥門(mén)等的局部阻力損失計(jì)算類(lèi)型簡(jiǎn)單管路復(fù)雜管路：有并聯(lián)、分支或匯合設(shè)計(jì)型：指給定輸送任務(wù)，如流量，要求設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)、合理的管路，如確定優(yōu)化的管徑d等。操作型：管路系統(tǒng)已定，要求核算出在操作條件改變時(shí)管路系統(tǒng)的輸送能力或某項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。八、管路計(jì)算已知管徑、管長(zhǎng)、管件和閥門(mén)的設(shè)置及流體的輸送量，求流體通過(guò)管路系統(tǒng)的能量損失，以便道一步確定輸送設(shè)備所加入的外功、設(shè)備內(nèi)的壓強(qiáng)或設(shè)備間的相對(duì)位置等。這一類(lèi)計(jì)算比較容易。

已知管徑、管長(zhǎng)、管件和閥門(mén)的設(shè)置及允許的能量損失，求流體的流速或流量。已知管長(zhǎng)、管件和閥門(mén)的當(dāng)量長(zhǎng)度、流體的流量及允許的能量損失，求管徑。

！后面兩種情況需試差。設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算依據(jù)：連續(xù)性方程ρ1A1u1＝ρ2A2u2機(jī)械能衡算方程

阻力損失計(jì)算式

例1-6如附圖所示，生產(chǎn)中需將高位槽的水輸送到低位槽中，流量為36.0m3/h。管徑φ89×3.5mm，管長(zhǎng)為138m（含管件的當(dāng)量長(zhǎng)度），管壁相對(duì)粗糙度為1×10-4，水的密度為103kg/m3，黏度為10-3Pa·s。試求兩水槽液面的高度差。例1-7料液自高位槽流入精餾塔，如附圖所示。塔內(nèi)壓強(qiáng)為1.96×104Pa（表壓），輸送管道為φ36×2mm無(wú)縫鋼管，管長(zhǎng)8m。管路中裝有90°標(biāo)準(zhǔn)彎頭兩個(gè)，180°回彎頭一個(gè)，球心閥（全開(kāi)）一個(gè)。為使料液以5m3/h的流量流入塔中，問(wèn)高位槽應(yīng)安置多高？（即位差Z應(yīng)為多少米）。料液在操作溫度下的物性：密度ρ=861kg/m3；粘度μ=0.643×10－3Pa·s。

如圖所示的簡(jiǎn)單管路中，設(shè)兩貯槽內(nèi)液位保持恒定，各管段直徑相同，液體穩(wěn)態(tài)流動(dòng)。管路中安裝一閥門(mén)，閥前后各裝一壓力表，閥門(mén)在某一開(kāi)度時(shí)，管路中流體的流量為Q，壓力表讀數(shù)分別為pA、pB。問(wèn)：當(dāng)閥門(mén)開(kāi)度減小時(shí)，管路中流量Q、pA、pB及阻力損失如何變化。1.6流量的測(cè)定類(lèi)型：測(cè)速管孔板流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)重點(diǎn)：流量計(jì)測(cè)量結(jié)構(gòu)、原理，安裝、應(yīng)用的特點(diǎn)1、結(jié)構(gòu)①兩根彎成直角的同心套管；②內(nèi)管管口敞開(kāi)；③外管的管口封閉；④外管前端壁面四周開(kāi)有若干測(cè)壓小孔。

一、測(cè)速管（皮托管）

Pitottubep測(cè)速管實(shí)物圖2、測(cè)速原理當(dāng)某一流體以流速u(mài)流經(jīng)測(cè)速管時(shí)，由于測(cè)速管內(nèi)已充滿待測(cè)流體，在其前端形成駐點(diǎn)，動(dòng)壓能頭在A處轉(zhuǎn)化為靜壓能，內(nèi)管所測(cè)的為靜壓能和動(dòng)壓能之和，稱為沖壓能。B點(diǎn)測(cè)得靜壓能。

若被測(cè)流體為氣體，ρ`

>>ρ

測(cè)量點(diǎn)速度，可利用該測(cè)速管測(cè)出管截面上流體的速度分布。1051061071041031020.50.60.70.80.9

u/umax與Re、Remax的關(guān)系3、（動(dòng)能式）特點(diǎn)常用于氣體速度測(cè)量流體阻力小，適于測(cè)量大直徑管道內(nèi)的氣體流速

不能直接讀平均流速不能測(cè)定含有固體雜質(zhì)的流體測(cè)速管的尺寸不可過(guò)大，一般測(cè)速管直徑不應(yīng)超過(guò)管道直徑的1/15。測(cè)速管安裝時(shí)，必須保證安裝點(diǎn)位于充分發(fā)展流段，一般測(cè)量點(diǎn)的上、下游最好各有50d以上的直管段作為穩(wěn)定段。測(cè)速管管口截面要嚴(yán)格垂直于流動(dòng)方向。4、測(cè)速管使用：二、孔板流量計(jì)1、結(jié)構(gòu)由在管道中安裝一片中央帶有圓孔的孔板構(gòu)成?？装辶髁坑?jì)數(shù)字壓差計(jì)安裝在管路上的孔板流量計(jì)

縮脈：流體截面的最小處（2-2），u最大，p最低；管道中流體的流量愈大，在孔板前后產(chǎn)生的壓差ΔP=P1-P2

也越大，流量與ΔP呈互為對(duì)應(yīng)的關(guān)系，只要用差壓計(jì)測(cè)出孔板前后的壓差ΔP，就能確定流量

。2、測(cè)量原理流量方程式忽略1-1，2-2截面間的能量損失

∵1）縮脈的具體位置無(wú)法確定，用開(kāi)孔面積A0代替A22）兩截面間的阻力損失存在。其中：C0=f（取壓方式、直徑比m、Re、ε/d）查圖，采用試差法，確定α。流量系數(shù)對(duì)于氣體和蒸氣，考慮流體流經(jīng)孔板時(shí)由于壓力降低引起的氣體體積的增大εｋ：氣體膨脹系數(shù)，是壓差比、絕熱指數(shù)κ、面積比A0/A1的函數(shù)；可查。3、特點(diǎn)可測(cè)氣體及液體流量，簡(jiǎn)單方便，阻力較大，是變壓降（變阻力）流量計(jì)。4、安裝上下游需要一段內(nèi)徑不變的直徑作為穩(wěn)定段，上游長(zhǎng)度至少為管徑的５０倍，下游長(zhǎng)度為管徑的１０倍。5、文丘里流量計(jì)用漸縮漸擴(kuò)管代替阻力大的孔板，減少流體流經(jīng)孔板時(shí)的能量損失。Cv值一般為0.98～0.99

優(yōu)點(diǎn)：能量損失小。各部分尺寸要求嚴(yán)格，加工復(fù)雜，造價(jià)較高。比托管，孔板、文丘里流量計(jì)：恒截面變壓差（變阻力）流量計(jì)，人為設(shè)置阻力構(gòu)件，造成局部阻力（壓降），利用能量守恒原理及連續(xù)性方程關(guān)聯(lián)壓降與流速、流量的關(guān)系。三、轉(zhuǎn)子流量計(jì)1、結(jié)構(gòu)

上粗下細(xì)的錐形玻璃管（錐角約在4°左右）；固體轉(zhuǎn)子（或稱浮子）；流體自玻璃管底部流入，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)子和管壁之間的環(huán)隙，再?gòu)捻敳苛鞒觥＾D(zhuǎn)子受力平衡時(shí)：轉(zhuǎn)子最大直徑處的截面積轉(zhuǎn)子體積轉(zhuǎn)子密度流體密度2、原理根據(jù)連續(xù)性方程及機(jī)械能衡算方程，

AR—環(huán)隙的截面積

CR—轉(zhuǎn)子的流量系數(shù)（由實(shí)驗(yàn)測(cè)定）3、特點(diǎn)變截面流量計(jì)恒壓降式，可測(cè)量非渾濁液體及氣體流量，能量損失小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可直接讀流量，測(cè)量范圍較寬，玻璃制品，不耐高壓。4、流量計(jì)的刻度換算出廠前刻度標(biāo)定：20℃水，或20℃，1atm空氣其它條件使用，需換算5、安裝應(yīng)嚴(yán)格保持垂直6、讀數(shù)讀轉(zhuǎn)子最大截面處的刻度。流體輸送機(jī)械1、流體輸送機(jī)械：為流體提供能量的機(jī)械。2、分類(lèi)：按輸送的流體分類(lèi)

輸送液體：泵輸送氣體：風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)按工作原理分類(lèi)

離心式、往復(fù)式、旋轉(zhuǎn)式及流體動(dòng)力作用式。3、重點(diǎn)：

流體輸送機(jī)械的作用原理、基本構(gòu)造與性能及有關(guān)計(jì)算，以達(dá)到能正確選擇和使用的目的。1.7離心泵特點(diǎn)：適用于不同種類(lèi)液體的輸送，輸送流量大、適用范圍廣、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、質(zhì)量輕、操作平穩(wěn)、維修方便。一、離心泵工作原理1、結(jié)構(gòu)泵殼泵軸葉輪葉片吸入管排出管底閥2、工作原理啟動(dòng)前，泵殼內(nèi)灌滿液體啟動(dòng)后，泵軸帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，葉片間的液體隨葉輪一起旋轉(zhuǎn)，液體從葉輪中心進(jìn)口處被甩到葉輪外圍，蝸殼截面逐漸擴(kuò)大，大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，液體以較高的壓力輸送出去。葉輪中心液體被甩出后，泵殼的吸入口形成一定的真空，利用大氣壓和真空度之間的壓力差，把液體壓入。3、注意防止氣縛現(xiàn)象

氣縛：若離心泵在啟動(dòng)前未充滿液體，泵殼內(nèi)存在空氣，由于空氣密度小，所產(chǎn)生的離心力很小，在吸入口所形成的真空不足以將液體吸入泵內(nèi)，雖啟動(dòng)泵，不能輸送液體。

措施：?jiǎn)?dòng)前泵內(nèi)必須灌滿液體。二、離心泵的主要部件（一）葉輪按結(jié)構(gòu)分類(lèi)：開(kāi)式葉輪：無(wú)蓋板，適于輸送含較多固體的懸浮液半開(kāi)式葉輪：無(wú)前蓋板有后蓋板，適于輸送含較多固體顆粒和雜質(zhì)的液體閉式葉輪：有前后蓋板，流道是封閉的，適用于高揚(yáng)程，輸送潔凈的液體。（二）泵殼

收集和導(dǎo)出液體，實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。

(三)軸封裝置三、離心泵的主要性能參數(shù)

1、主要性能參數(shù)：流量、壓頭（揚(yáng)程）、軸功率、效率、轉(zhuǎn)速、汽蝕余量2、流量Q

單位時(shí)間內(nèi)泵輸送的液體體積。

單位：m3/s、m3/min、m3/h3、壓頭H（揚(yáng)程）

定義：?jiǎn)挝恢亓恳后w流經(jīng)泵后所獲得的能量單位：Ｊ／Ｎ、m影響因素：泵的結(jié)構(gòu)（如葉輪直徑的大小，葉片的彎曲情況等）、轉(zhuǎn)速及流量理論壓頭----理想情況下單位重量液體所獲得的能量稱為理論壓頭，用H表示。實(shí)際壓頭H實(shí)際壓頭比理論壓頭要小。壓頭的確定（實(shí)驗(yàn)法）pM—壓力表讀數(shù)（表壓），N/m2；pV

—真空表讀數(shù)（負(fù)表壓值），N/m2；u1、u2—吸入管、壓出管中液體的流速，m/s；ΣHf—兩截面間的壓頭損失，m。由于兩截面之間管路很短，壓頭損失∑Hf可忽略不計(jì)4、功率

有效功率Ne：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)液體從泵中葉輪所獲得的有效能量。

軸功率N：電動(dòng)機(jī)傳給泵軸的功率式中Ne—泵的有效功率，W；

Q—泵的流量，m3/s；

H—泵的壓頭，m

；

ρ—液體的密度，kg/m3；

g—重力加速度，m/s2

5、效率η

反映液體在泵內(nèi)流動(dòng)過(guò)程中的各種能量損失。水力損失、容積損失、機(jī)械損失水力損失ηh

：實(shí)際流體在葉片間和泵殼通道內(nèi)流動(dòng)將損失一部分機(jī)械能容積損失ηv

：泵內(nèi)部分高壓液體泄漏到低壓區(qū)，使排出的液體流量小于流經(jīng)葉輪的流量，造成功率損失機(jī)械損失ηm

：泵軸與軸承之間的摩擦，泵軸密封處的摩擦等造成的功率損失四、離心泵的特性曲線1、特性曲線

H、N、η與Q之間的關(guān)系曲線通常指額定轉(zhuǎn)數(shù)和1工程大氣壓（10mH2O），20℃清水，產(chǎn)品樣本中常附有。H~Q曲線：Q↑，H↓N~Q曲線：Q↑，N↑；關(guān)閥啟動(dòng)（Q=0），保護(hù)電機(jī)，停泵時(shí)先關(guān)出口閥以防止高壓液體倒流損壞葉輪。η~Q曲線：存在效率最高點(diǎn)，為泵的設(shè)計(jì)工作點(diǎn)取最高效率以下7%范圍內(nèi)為高效區(qū)。離心泵最高效率點(diǎn)為額定點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的流量為額定流量。泵在銘牌上所標(biāo)明的是最高效率下的流量，壓頭和功率；離心泵產(chǎn)品目錄和說(shuō)明書(shū)上常常注明最高效率區(qū)的流量、壓頭和功率的范圍等。1）、液體黏度和密度的影響密度影響：

Q與ρ無(wú)關(guān)

H與ρ無(wú)關(guān)；η與ρ無(wú)關(guān)

N∝ρ2離心泵性能曲線的影響因素，N~Q曲線上移。黏度的影響：

μ↑→u↓，Q↓

μ↑→流體的流動(dòng)摩擦損失↑，H↓μ↑→葉輪的蓋板與流體間的摩擦損失↑→N↑→η↓實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)<20倍清水的黏度（20℃

）時(shí)，對(duì)特性曲線的影響很小，可忽略不計(jì)。2）、離心泵轉(zhuǎn)速對(duì)特性曲線的影響當(dāng)效率不變時(shí)比例定律當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速變化小于20%時(shí)，效率基本不變

3）、葉輪直徑對(duì)特性曲線的影響當(dāng)外徑D的減小量＜5﹪，泵的效率不變切割定律

五、離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)1、管路特性曲線

1-1、2-2截面間的伯努利方程與Q無(wú)關(guān)，令為H0對(duì)于特定的管路系統(tǒng)，l、le、d為定值，湍流時(shí)摩擦系數(shù)λ的變化也很小令k：管路特性系數(shù)，與管路長(zhǎng)度、管徑、摩擦系數(shù)、局部阻力系數(shù)有關(guān)k大：高阻力管路k?。旱妥枇苈?、工作點(diǎn)工作點(diǎn)（dutypoint）：流量Q與壓頭Ｈ，既是管路系統(tǒng)所要求，又是離心泵所能提供的；若該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)效率在最高效率區(qū)，則該工作點(diǎn)是適宜的。3、流量調(diào)節(jié)

通過(guò)改變管路特性曲線或泵的特性曲線，改變工作點(diǎn)，調(diào)節(jié)流量。改變管路特性曲線——調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度：關(guān)小或開(kāi)大閥門(mén)，增大或減小管路阻力，改變管路特性曲線。特點(diǎn)：閥門(mén)調(diào)節(jié)方便，廣泛被采用；關(guān)小閥門(mén)使阻力增加，消耗更多能量以克服阻力，不經(jīng)濟(jì)。

改變泵的特性曲線改變泵的轉(zhuǎn)速：沒(méi)有節(jié)流引起的附加能量損失，比較經(jīng)濟(jì)；用變頻器等設(shè)備可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，克服了以往轉(zhuǎn)速難以連續(xù)調(diào)節(jié)的缺點(diǎn)，使其應(yīng)用前景廣泛。切割葉輪直徑

減少葉輪直徑，使泵的流量變小并降低能耗，但可調(diào)節(jié)范圍不大，難以做到流量的連續(xù)調(diào)節(jié)，且直徑減小不當(dāng)還會(huì)降低泵的效率，實(shí)際生產(chǎn)中很少采用。

離心泵的并聯(lián)操作

當(dāng)一臺(tái)泵的流量不夠時(shí)，可以用兩臺(tái)泵并聯(lián)操作，以增大流量。特點(diǎn)：使低阻力管路系統(tǒng)的流量增加較多，高阻力管路系統(tǒng)流量增加較少。

當(dāng)生產(chǎn)上需要提高泵的壓頭時(shí)，可以將泵串聯(lián)使用。

離心泵的串聯(lián)操作串聯(lián)操作較適用于高阻管路。

六、離心泵的汽蝕現(xiàn)象與安裝高度1、汽蝕現(xiàn)象

當(dāng)葉輪入口最低壓力p1降到液體在該處溫度下的飽和蒸汽壓pv時(shí)，液體將有部分汽化，小汽泡隨液體流到葉輪內(nèi)壓力高于pv區(qū)域，小汽泡會(huì)突然破裂，其中的蒸氣會(huì)迅速凝結(jié)，周?chē)囊后w將以高速?zèng)_向剛消失的汽泡中心，造成很高的局部沖擊壓力，沖擊葉輪，發(fā)生噪音，引起震動(dòng)。金屬表面受到壓力大、頻率高的沖擊而剝蝕，使葉輪表面呈現(xiàn)海綿狀的破壞，這種現(xiàn)象稱為“汽蝕”（Cavitation）。

低壓區(qū)→產(chǎn)生氣泡→高壓區(qū)→氣泡破裂→產(chǎn)生局部真空→水力沖擊→發(fā)生振動(dòng)、噪音，對(duì)部件產(chǎn)生麻點(diǎn)、蜂窩狀的破壞現(xiàn)象。葉片表面產(chǎn)生蜂窩狀腐蝕；泵體震動(dòng)，并發(fā)出噪音（600~25000Hz）；流量、壓頭、效率都明顯下降；嚴(yán)重時(shí)甚至吸不上液體。為避免汽蝕的發(fā)生，泵的安裝高度不能太高。汽蝕的危害：1）汽蝕余量

NPSH（netpostivesuctionhead)：凈正吸入壓頭2、汽蝕余量2）臨界汽蝕余量(NPSH)c

發(fā)生汽蝕的臨界條件：葉輪入口處附近的最低壓強(qiáng)等于液體的飽和蒸汽壓Pv，泵入口處的壓強(qiáng)必等于某確定的最小值P1，min

在泵入口處1和葉輪入口處附近K截面列柏努利方程

(NPSH)c=實(shí)驗(yàn)測(cè)定：用20℃清水測(cè)定。以泵的揚(yáng)程較正常值下降3%作為發(fā)生汽蝕的標(biāo)志，測(cè)定泵剛好發(fā)生汽蝕時(shí)的p1即可。理論計(jì)算：3）必須汽蝕余量(NPSH)r(NPSH)r=(NPSH)c+0.3m3、離心泵的允許安裝高度1）安裝高度Hg：在吸液池液面a-a’截面和進(jìn)口管路上的1-1截面間列柏努利方程2）最大安裝高度Hg,max

3）允許安裝高度

規(guī)定：實(shí)際汽蝕余量比還要大0.5m以上，即泵的實(shí)際安裝高度Hg比低0.5m。

4、允許吸上真空高度HsHs：泵入口處壓力P1可允許達(dá)到的最高真空度七、離心泵的種類(lèi)、型號(hào)、選用及操作1、離心泵的類(lèi)型清水泵、耐腐蝕泵、油泵、雜質(zhì)泵1）清水泵：用于工業(yè)生產(chǎn)，輸送物理、化學(xué)性質(zhì)與清水類(lèi)似的液體。泵的標(biāo)準(zhǔn)

IS

50-32-250

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單級(jí)單吸清水離心泵泵的吸入口直徑，mm泵排出口直徑，mm泵葉輪的名義尺寸，mm2）耐腐蝕泵

輸送酸、堿、鹽等腐蝕性液體時(shí)，需用耐腐蝕泵。

F單級(jí)單吸式離心泵使用較多，近年來(lái)已推出許多新產(chǎn)品。3）油泵對(duì)密封性要求高，以免易燃液體泄漏。

Y型油泵使用較多。4）液下泵

葉輪由加長(zhǎng)的泵軸伸入到液體貯槽內(nèi)，軸封要求不高、可用于輸送化工過(guò)程中各種腐蝕性液體。液下泵的型號(hào)有“FY”。5）屏蔽泵無(wú)密封泵，葉輪與電機(jī)連為一體，密封在泵殼內(nèi)，無(wú)需軸封裝置，可用于輸送易燃易爆、劇毒等液體，效率較低。2、選擇步驟：確定所需的壓頭，功率根據(jù)具體的管路布置條件和工藝規(guī)定的流量計(jì)算出壓頭，功率。確定離心泵的類(lèi)型及型號(hào)根據(jù)輸送液體的性質(zhì)，選擇合適類(lèi)型的離心泵。根據(jù)所需的壓頭，流量，功率選擇滿足要求的型號(hào)。校核型號(hào)確定后，通過(guò)計(jì)算校核所選的泵是否滿足要求。1.8其他類(lèi)型泵一、往復(fù)泵原理：利用活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將能量傳遞給液體，以完成液體輸送任務(wù)。特點(diǎn)：輸送流體的流量只與活塞的位移有關(guān)，與管路無(wú)關(guān)；壓頭只與管路情況有關(guān)，具有這種特性的泵稱為正位移泵。使用：適于壓力高、流量小、黏度大的液體輸送。1、往復(fù)泵的工作原理活塞運(yùn)動(dòng)左→右：泵內(nèi)形成低壓，排出閥受壓而關(guān)閉，吸入閥被泵外液體的壓力推開(kāi)，將液體吸入；右→左：泵內(nèi)液體壓力增大，吸入閥受壓而關(guān)閉，排出閥開(kāi)啟，液體被排出。死點(diǎn)：活塞左右移動(dòng)的頂點(diǎn)沖程：兩死點(diǎn)之間的活塞行程（活塞運(yùn)動(dòng)的距離）2、往復(fù)泵的類(lèi)型1）單動(dòng)泵：間歇排液，流量不均勻2）雙動(dòng)泵3）三聯(lián)泵3、往復(fù)泵的輸液量和流量調(diào)節(jié)1）理論流量QT：?jiǎn)蝿?dòng)泵QT=ASnr/60雙動(dòng)泵QT=(2A-a)Snr/60

A—活塞面積，m2；D—活塞直徑，m；

S—活塞的種程，m；n—活塞往復(fù)的次數(shù)，1/mina—活塞桿截面積，m22）實(shí)際流量Q

由于吸入閥和排出閥啟、閉滯后的漏液，填料處漏液，實(shí)際流量小于理論流量。

ηV：容積效率4、往復(fù)泵的特性曲線和工作點(diǎn)

QT=常數(shù)5、流量調(diào)節(jié)

旁路調(diào)節(jié)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速121-旁路閥2-安全閥與離心泵比較：-----具有自吸能力，不必灌液

----安裝高度也受限制，但無(wú)汽蝕現(xiàn)象啟動(dòng)前是否需要灌液？安裝高度是否有限制？流量Q與壓頭H關(guān)系？-----流量與壓頭幾乎無(wú)關(guān)

與離心泵比較：輸液量均勻性？連續(xù)性？流量調(diào)節(jié)方法？----輸液量不均勻、不連續(xù)

----流量調(diào)節(jié)不可用出口閥門(mén)調(diào)節(jié)方法。

適用于小流量、高壓頭的情況下輸送高粘度的液體。效率高，通常為7293%。離心泵應(yīng)用范圍最廣。特別適用于化工生產(chǎn)的原因是它的流量均勻而易于調(diào)節(jié)，又能輸送有腐蝕性、含懸浮物的液體。往復(fù)泵往復(fù)泵只宜在壓頭高、流量也較大的情況下使用。與離心泵比較：二、齒輪泵1）結(jié)構(gòu)：主動(dòng)輪：由電機(jī)帶動(dòng)從動(dòng)輪：與主動(dòng)輪相嚙合而轉(zhuǎn)動(dòng)2）原理：在泵的吸入口，兩齒輪的齒向兩側(cè)撥開(kāi)，形成了低壓區(qū)而將液體吸入，齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，液體分為兩路沿泵內(nèi)壁，被齒輪嵌住，隨齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)到達(dá)排出空間，在排出端兩齒輪的齒相互合攏，形成高壓區(qū)將液體排出。3）使用：可產(chǎn)生很高的壓頭，流量較小，適宜于輸送粘稠液體，但不能輸送含固體顆粒的懸浮液。齒輪泵三、螺桿泵

1）結(jié)構(gòu)：螺桿泵主要有泵殼和螺桿構(gòu)成，2）原理：螺桿在具有內(nèi)螺紋的泵殼中偏心轉(zhuǎn)動(dòng)，將液體沿軸向推進(jìn)，由排出口排出。3）使用：壓頭高、效率高、噪音低，適用于輸送高粘度液體。

1-吸入口2-螺桿3-泵殼

4-壓出口四、旋渦泵特殊類(lèi)型的離心泵1）結(jié)構(gòu)：由葉輪和泵殼組成，葉輪是一個(gè)四周銑有凹槽的圓盤(pán)，凹槽構(gòu)成輻射狀的葉片，2）原理：葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，泵內(nèi)液體隨之旋轉(zhuǎn)，在流道和葉片間反復(fù)運(yùn)動(dòng)并獲得能量，間壁和葉輪的縫隙很小，泵的吸入口和排出口由與葉輪間隙很小的間壁分開(kāi)。3）使用：?jiǎn)?dòng)前要灌泵。1-葉輪2-葉片3-泵殼4-流道5-間壁

五、軸流泵1）結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)軸、螺旋槳行葉片2）原理：軸流泵通過(guò)液體對(duì)葉片作繞流運(yùn)動(dòng)后在葉輪兩側(cè)所形成的壓差提供壓頭。3）使用：提供給液體的壓頭較小，但是輸送量很大，適用于大流量、低壓頭的液體的輸送。軸流泵1-吸入室2-葉片3-導(dǎo)葉4-泵體5-出水彎管1.9氣體輸送機(jī)械1、壓縮比壓縮比=氣體排出壓力/吸入壓力（絕對(duì)壓力）2、分類(lèi)