3.流体流动过程及流体输送设备ppt课件

.,化工基础第三章流体流动过程及流体输送设备,.,1学习目的（1）着重掌握柏努利方程的不同表达形式及其应用。（2）掌握雷诺数（Re）的定义并能根据(Re)数值的大小来判定流体流动的形态；了解流体滞流和湍流的特点。（3）掌握离心泵的构造、工作原理、性能参数和安装高度的有关知识。2本章的重点（1）连续性方程与机械能衡算方程是描述流体流动过程的基本方程。（2）流体流型的判定。层流与湍流两种流型与Re的关系。（3）阻力损失的计算。流体在管路中的流动阻力损失包括直管摩擦阻力损失和局部摩擦阻力损失。（4）离心泵的性能参数和安装高度的计算。3本章的难点管内流体流动的阻力计算,.,3.1流体的基本性质,3.2流体流动的基本规律,3.3流体压力和流量的测量,3.5流体输送设备,3.4管内流体流动的阻力,.,选择输送流体所需管径尺寸。确定输送流体所需能量和设备。流体性能参数的测量,控制。研究流体的流动形态，为强化设备和操作提供理论依据。了解输送设备的工作原理和操作性能，正确地使用流体输送设备。,研究流体的流动和输送主要是解决以下问题。,.,3.1流体的基本性质,1密度,单位体积流体所具有的质量称为流体的密度，其表达式为：,-流体密度，km-3;m-流体质量，kg；V-流体体积，m3。,气体具有可压缩性及热膨胀性，其密度随压力和温度有较大的变化。气体密度可近似地用理想气体状态方程进行计算：,=pM/RT,p气体压力kNm-2或kPa；T气体温度K；M气体摩尔质量gmol-1；R气体常数Jmo1-1K-1。,=mV,.,化工生产中所遇到的流体，往往是含有多个组分的混合物。对于液体混合物，各组分的浓度常用质量分数表示。,I液体混合物中各纯组分液体的密度，kgm-3；wI液体混合物中各组分液体的质量分数。,I气体混合物各纯组分的密度，kgm-3；,I气体混合物中各组分的体积分数。,对于气体混合物:,.,2比体积,单位质量流体所具有的体积称为流体的比体积，以表示，它与流体的密度互为倒数:,一流体的比体积，m3kg-1；流体的密度，kgm-3。,=1/,.,3压力,流体垂直作用于单位面积上的力称为压力：,p流体的压力，Pa；F流体垂直作用于面积A上的力，N；A作用面积，m2。,压力的单位Pa（Pascal，帕），即Nm-2。,latm760mmHg1.01325105Pa10.33mH2O1.033kgf-2,常用压力单位与Pa之间的换算关系如下：,p=FA,.,压力有两种表达方式,表压=绝对压力-大气压力真空度大气压力-绝对压力,绝对压力,表压（真空度）,.,4流量和流速,流量：单位时间内流过管道任一截面的流体量（体积或质量）说明：（1）若流量用体积来计算，称为体积流量，以qV表示，单位：m3/s。（2）若流量用质量来计算，称为质量流量，以qm表示，单位：kg/s。（3）两者关系为：qm=qV(密度）,.,流速：单位时间内流体在流动方向上流过的距离，单位：m/s说明:（1）实际上，管道内各流体质点的速度是不一样的（粘性），管中心的流体质点流速快，靠近管壁的流体质点慢。（2）为方便起见，实际流速多用平均流速u（3）平均流速u与流量qV的关系为：u=qV/S。（4）流体在一般管路中有一定的流速范围。,.,所以流体输送管路的直径可根据流量及流速进行计算实际管路选择，因为d正比于u-1/2，所以选择的u越小，则d越大，那么对于相同的流量，所用的材料就越多，所以材料费、检修费等基建费也会相应增加。相反，选择的u越大，则d就越小，材料费等费用会减少，但由于流体在管路中流动的阻力与u2成正比，所以阻力损失会增大，即操作费用就会增加。所以应综合考虑，使两项费用之和最小。,.,质量流速的定义是单位时间内流体流经管路单位截面积的质量，以w表示，单位为kgs-1m-2，表达式为：,w=qmS,流速和质量流速两者之间的关系：,液体1.53.0ms-1，高粘度液体0.51.0ms-1；气体1020ms-1，高压气体1525ms-1；饱和水蒸气2040ms-1，过热水蒸气3050ms-1。,w=u,工业上用的流速范围大致为：,.,5粘度-流体内部摩擦力,流体的粘度越大，其流动性就越小。,流体在圆管内的流动，可以看成分割成无数极薄的圆筒层，其中一层套着一层，各层以不同的速度向前流动，如图32所示。,.,实验：（平板实验，如图）现象：上层：u=u(附着力）下层：u=0中间：上层对下层有牵引力，下层对上层有阻碍力。,结果：各流层速度有差异说明：F是流体内部产生的，称内摩擦力或剪切力。流体内部产生摩擦的性质叫“粘性”,.,公式推导：实验证明：内摩擦力F与面积S成正比，与速度垂直方向的速度变化率（速度梯度）成正比。用式子表示：,摩擦力，N,层间距离，m,层间接触面积，m2,速度，m/s,.,在上式中引入比例系数，则：牛顿粘性定律：比例系数，称为粘度，Pa.s：剪应力，Pa,牛顿性流体：服从牛顿粘性定律的流体；（本课程重点）非牛顿性流体：不遵循牛顿粘性定律的流体（非线性粘性流体）,.,说明：1.粘度是流体的物性，是度量粘性的物理量；2.由实验测得，查手册；3.混合物的粘度由经验公式估算4.单位：SI：Pas物理单位制：P(泊)=100cp(厘泊)5.影响粘度的因素：液体:T,;P忽略(升高温度，液体分子间距增大，吸引力降低，粘度降低)；气体:T,;P,(由于气体分子间距大，吸引力小，增加温度或增加压力，分子间碰撞增加，阻力增大，粘度大),.,3.2流体流动的基本规律,流体流动过程中，任一截面上与流动相关的物理量(流速、压强、密度等)不随时间变化的流动。,1定态流动和非定态流动,定态流动,.,非定态流动,在流动过程中，流体在任一截面上的物理量既随位置变化又随时间而变化的流动。,.,2.流体定态流动时的物料衡算连续性方程,连续性方程描述的是：流体流动过程中速度的变化规律,.,一、推导：流体在无支路的管路作定态流动流体单位时间通过管路每一个截面的流体质量相等12即：qm,1qm,2=常数12又qm1=qV=Su则有：S1u11=S2u22连续性方程,物理意义：在稳定流动的系统中，流体流经管道的质量流量恒为常数，但各截面的流速则随管道的截面积S和密度的不同而不同。说明：该方程非常重要，反映了管道截面上流速的变化规律,.,讨论：对不可压缩流体（液体），=常数则：S1u1=S2u2or:对圆形管道则：,结论：（1）液体在沿着管道作定态流动时，其流速与管道的截面积有关；（2）并且，只与截面积有关。,.,位能：是指流体因距所选的基准面有一定距离，由于重力作用而具有的能量,流体流动时的能量形式：,动能：流体因流动而具有的能量,内能：是流体内部大量分子运动所具有的内动能和分子间相互作用力而形成的内位能的总和。,静压能：是流体处于当时压力p下所具有的能量，即指流体因被压缩而能向外膨胀作功的能力，其值等于pV(),3.机械能衡算柏努利方程,.,（1）理想流体伯努利方程式：,设在1、2截面间没有外界能量输入，液体也没有向外界作功，则mkg理想液体所具有的机械能为定值。,流体流动的能量衡算伯努利方程式,.,两边除以m，得：,两边除以mg，得：,表示每千克流体所具有得能量，单位,表示每重力单位（牛顿）流体所具有得能量，单位,工程上将每牛顿流体所具有的各种形式的能量统称为压头，Z称为位压头等,.,（2）实际流体伯努利方程式：,当在1、2截面间的系统中有外界能量He输入，且为实际流体时，则有摩擦阻力hf,则柏努利方程为：,位压头,动压头,静压头,压头损失,泵的扬程或有效压头,(1N),(1kg),.,（3）功率的计算,功率是指单位时间耗用的能量，可按下式求算：,Pa-实际功率,单位:kWPe-理论功率（有效功率），单位:kW;-输送的效率。,.,讨论（物理意义）：理想流体稳定流动时存在三种机械能；各种形式的能量可以相互转换，但总能量守恒；柏努利方程表明了能量之间的转化关系。物理意义：反映了各形式能量，折合成位能后，具有把1kgf（重量）自身从基准面开始提升的高度。如：静压能=5mH2O，相当于能将1kg的水提高5m4.因为方程中=常数，所以只适用于不可压缩性流体。对于可压缩性流体，若两截面压力变化小于原绝对压的20%时，可用，此时取平均密度。,.,5.静止时，u1=u2=0,则：静力学基本方程说明：1.柏努利方程描述了流动和静止时的规律2.静止是流动的一种特殊形式,.,作图根据题意作出流动系统的示意图以助分析题意。,4流体流动规律的应用举例,在应用柏努利方程时，应该注意以下几点。,截面的选取选取截面应使：（a）两截面间流体必须连续、均质；（b）两截面与流动方向相垂直（平行流处，不要选取阀门、弯头等部位）；（c）所求的未知量应在截面上或在两截面之间出现；（d）截面上已知量较多（除所求取的未知量外，都应是已知的或能计算出来，且两截面上的u、p、Z与两截面间的Hf都应相互对应一致)。,.,单位务必统一最好均采用国际单位制。,基准水平面的选取原则上基准水平面可以任意选取，但为了计算方便，常取确定系统的两个截面中的一个作为基准水平面。如衡算系统为水平管道，则基准水平面通过管道的中心线若所选计算截面平行于基准面，以两面间的垂直距离为位压头Z值；若所选计算截面不平行于基准面，则以截面中心位置到基准面的距离为H值。Z1，Z2可正可负，但要注意正负。,.,例3-l今有一离心水泵，其吸入管规格为88.5mm4mm，压出管为75.5mm3.75mm，吸入管中水的流速为1.4ms-1，试求压出管中水的流速为多少？,（1）管道流速的确定,解：吸入管内径dl=88.52480.5mm压出管内径d275.523.75=68mm根据连续性方程u1S1=u2S2圆管的截面积S=d2/4上式写成：u2/ul=(dl/d2)2压出管中水的流速为：u2=(dl/d2)2ul=(80.5/68)21.4ms-11.96ms-1,表明：当流量一定时，圆管中流体的流速与管径的平方呈反比。,.,（2）容器相对位置的确定,例32采用虹吸管从高位槽向反应釜中加料。高位槽和反应釜均与大气相通。要求物料在管内以1.05ms-1的速度流动。若料液在管内流动时的能量损失为2.25JN-1，试求高位槽的液面应比虹吸管的出口高出多少米才能满足加料要求？,解：作示意图，,取高位槽的液面为截面11，虹吸管的出口内侧为截面22，并取截面22为基准水平面。,.,Z1+u12/(2g)+p1/(g)+He=Z2+u22/(2g)+p2/(g)+hf式中Z1=h，u1=0p1=0(表压)，He=0；Z20，u2=1.05ms-1，p2=0（表压），hf2.25JN-1,在两截面间列出柏努利方程式：,代入柏努利方程式，并简化得：,h1.052m2s-2/29.81ms-22.25m2.31m,即高位槽液面应比虹吸管的出口高2.31m，才能满足加料的要求。,.,（3）送料用压缩空气的压力的确定,例34用离心泵将贮槽中的料液输送到蒸发器内，敞口贮槽内液面维持恒定。已知料液的密度为1200kgm-3，蒸发器上部的蒸发室内操作压力为200mmHg(真空度)，蒸发器进料口高于贮槽内的液面15m，输送管道的直径为68min4mm，送液量为20m3h-1。设溶液流经全部管路的能量损失为12.23JN-1(不包括出口的能量损失)，若泵的效率为60，试求泵的功率。,（4）流体输送设备所需功率的确定,.,式中ZI=0，ul0，p10（表压）；Z215m，因为qv20/360015.5610-3m3s-1S（0.06820.004）2m2/42.8310-3m2故u2Qv/S5.5610-3m3S-1/2.83103m2=1.97ms-1又p2200.013105/760=2.67104Pa（真空度）=-2.67104Pa（表压）,解：取贮槽液面为截面11，管路出口内侧为截面22，并以截面1一l为基准水平面。在截面11和截面22之间进行能量衡算，有：,Z1+u12/(2g)+p1/(g)+He=Z2+u22/(2g)+p2/(g)+f,.,NeqmgHeqvgHe=1200kgm-35.56103m3s-19.81m/s225.16m1.65103W1.65kw,f12.23JN-1,将上列各数值代入拍努利方程式得：,He15m1.9722m2s-2/(29.81ms-1)-2.67104kgs-2m-1/(12009.81kgs-2m-2)+12.23m25.16m液柱,泵的理论功率：,实际功率：Na=Ne/=1.65kw/0.60=2.75kw,.,(1)压力计,A.单管压力计,p1pa=p1(表)=gR,B.U形压力计,p1=pa+0gRgh,0,3.3流体压力和流量的测量,1.流体压力的测量,.,真空压力表,.,指示液的密度为0，被测流体的密度为,A与A面为等压面，即,(2)压差计,A.U型管压差计,B、倒U型管压差计,.,C微差压力计,1略小于2,读数放大,p1-p2=(2-1)gR,在U形微差压计两侧臂的上端装有扩张室，其直径与U形管直径之比大于10。当测压管中两指示剂分配位置改变时，扩展容器内指示剂的可维持在同水平面压差计内装有密度分别为1和2的两种指示剂。微压差p存在时，两扩大室液面高差很小以致可忽略不计，但U型管内却可得到一个较大的R读数。,.,2流体流量的测量,1.孔板流量计是利用孔板对流体的节流作用，使流体的流速增大，压力减小，以产生的压力差作为测量的依据。,.,为了建立管内流量与孔板前后压力变化的定量关系，取孔板上游尚未收缩的流动截面为11，下游截面宜放在缩脉处，以便测得最大压差读数，但由于缩脉的位置及其截面积难于确定，故以孔板处为下游截面00，在11和00两截面之间列机械能衡算方程，并暂时略去能量损失，可得,因为是水平管道，所以Z1=Z0，化简得：,.,对不可压缩性流体，根据连续性方程，可得：,将上式代入,可得：,.,对于实际流体而言，由于流动阻力引起得压头损失，孔板处突然收缩造成得扰动，以及板与导管间装配可能有误差，将这些影响归纳为一个校正系数c0，对所测的流速加以校正，得：,C0称为孔板流量系数，其值由试验或经验关系确定。一般情况下为0.610.63.,若液柱压力计读数为,R，指示液密度为i，则,孔板流量计制造简单，安装与更换方便，其主要缺点是流体的能量损失大，A0/A1越小，能量损失越大,.,2.文丘里流量计,为减少流体节流造成的能量损失，可用一段渐缩渐扩的短管代替孔板，这就构成了文丘里（Venturi）流量计。,.,如图所示，当流体在渐缩渐扩段内流动时，流速变化平缓，涡流较少，于喉颈处（即最小流通截面处）流体的动能达最高。此后，在渐扩的过程中，流体的速度又平缓降低，相应的流体压力逐渐恢复。如此过程避免了涡流的形成，从而大大降低了能量的损失,cv值与众多因素有关，当孔径与管径之比在（1/2)（1/3)的范围内时，其值为0.981。,.,3.转子流量计,前述各流量计的共同特点是收缩口的截面积保持不变，而压力随流率的改变而变化，这类流量计统称为变压力流量计。另一类流量计是压力差几乎保持不变，而收缩的截面积变化，这类流量计称为变截面流量计，其中最为常见的是转子流量计。,它系由一个截面自下而上逐渐扩大的锥形垂直玻璃管和一个能够旋转自如的金属或其它材质的转子所构成。被测流体由底端进入，由顶端流出.,.,当流体自下而上流过垂直的锥形管时，转子受到两个力的作用：垂直向上的推动力，流体流经转子与锥管间的环形截面所产生的压力差；垂直向下的净重力，转子所受的重力减去流体对转子的浮力。当流量加大压力差转子的净重力转子就上升压力差=转子的净重力，转子处于平衡状态，即停留在一定位置上。在玻璃管外表面上刻有读数，根据转子的停留位置，即可读出被测流体的流量。,.,优点：读取流量方便，流体阻力小，测量精确度较高，能用于腐蚀性流体的测量；流量计前后无须保留稳定段。缺点：玻璃管易碎，且不耐高温、高压。,转子流量计必须垂直安装，且应安装旁路以便于检修,转子密度须大于被测流体的密度。其材料可以是不锈钢、塑料、玻璃、铝等,安装,.,3.4管内流体流动的阻力,流体本身具有粘性，流体流动时因产生内摩擦力而消耗能量，是流体阻力损失产生的根本原因。管道大小、内壁形状、粗糙度等影响着流体流动状况，是流体产生阻力的外部条件。本节介绍管路与系统的管、管件、阀门，并讨论流体的流动形态和管内流体流动阻力的定量计算。,1.管、管件及阀门简介,(1)管,管子种类繁多。有铸铁管、钢管、特殊钢管、有色金属管、塑料管及橡胶管等。,.,常把玻璃管、铜管、铅管及塑料管等称为光滑管；旧钢管和铸铁管称为粗糙管.,钢管分有缝钢管和无缝钢管,管子按照管材的性质，可分为光滑管和粗糙管。,管壁粗糙面凸出部分的平均高度，称为绝对粗糙度，以表示。绝对粗糙度与管内径d的比值，称为相对粗糙度。表31列出了部分管道的绝对粗糙度。,.,（3）阀门阀门在管道中用以切断流动或调节流量。常用的阀门有截止阀、闸阀和止逆阀等。,（2）管件用来改变管道方向、连接支管、改变管径及堵塞管道等。,.,流体流动形态有两种截然不同的类型，一种是滞流（或层流）；另一种为湍流（或紊流）。两种流型在内部质点的运动方式，流动速度分布规律和流动阻力产生的原因都有所不同，但其根本的区别还在于质点运动方式的不同。,2流体流动的形态,.,（1）雷诺实验为了直接观察流体流动时内部质点的运动情况及各种因素对流动状况的影响,可安排如图所示的实验。这个实验称为雷诺实验。,.,滞流（也称为层流）：流体质点很有秩序地分层顺着轴线平行流动，层与层之间没有明显的干扰。各层间分子只因扩散而转移，不产生流体质点的宏观混合。,.,湍流（也称为紊流）：流体在管内作湍流流动时，其质点作不规则的杂乱运动，一层滑过一层的黏性流动情况基本消失，质点间相互碰撞，产生大大小小的旋涡。,.,不稳定的过渡区：在该区域，可能是层流，也可能是湍流。较易受外界条件的影响，很容易发生流型的转变。,.,实验证明，流体的流动状况是由多方面因素决定的，流速u能引起流动状况改变,而且管径d、流体的粘度和密度也可以。通过进一步的分析研究，可以把这些影响因素组合成为一个复合数群，此类数群称为特征数。,（2）雷诺准数,Re准数是一个无因次数群。组成此数群的各物理量,必须用一致的单位表示。因此,无论采用何种单位制,只要数群中各物理量的单位一致,所算出的Re值必相等。,此数群称为雷诺数，以Re表示，可判别流体的流动形态,.,对直管内的流动而言：,Re4000湍流区,对于非圆形管道，计算Re时，应以当量直径de代替特征数中的直径d。当量直径的定义为：,（3）流型的判断,.,（c）流体在圆管内的速度分布,滞流时的速度分布,理论分析和实验都已证明，滞流时的速度沿管径按抛物线的规律分布，如图所示。截面上各点速度的平均值等于管中心处最大速度umax的0.5倍。,.,湍流时的速度分布,湍流时流体质点的运动情况比较复杂，目前还不能完全采用理论方法得出湍流时的速度分布规律。经实验测定，湍流时圆管内的速度分布曲线如图所示。速度分布比较均匀，速度分布曲线不再是严格的抛物线。管内流体的平均流速为管中央最大流速的0.8倍左右。,.,（4）边界层简介,边界层的概念：设流体以u的均匀流速流过固体壁面，如图，则:紧贴壁面流体粘在壁面上，速度为0；此静止层又因为粘性力影响其相邻层流体，使流速变慢;此影响沿法线方向传递并减弱;在离壁面一定距离处，减弱至影响可忽略,.,设流体以的均匀流速流过固体壁面，如图，则:说明：1.边界层中有层流和湍流（有层流内层）；2.边界层内有速度梯度，是产生较大剪应力的区域，有阻力；3.边界层外称为流体主流区，无速度梯度，无阻力。,.,对于圆形管：在进口处即开始形成边界层。随着距进口距离L的增大，边界层的厚度也逐渐加厚。在距管进口L0处，边界层汇聚于管中心线，此后边界层占据整个管截面，厚度维持不变切等于半径。L0称为进口段长度在进口段以后，u不随x变化，称为完全发展了的流动,.,3管内流动阻力计算,hf分为两类：,hf=hfhl,式中是一比例系数，称为阻力系数。,.,(1)直管阻力的计算,设其静压力分别为p1和P2，且p1P2，在两个截面之间的柏努利方程式为：,如图，流体在长为l，内径为d的管内以流速u作定态流动，,Z1+u12/(2g)+p1/(g)=Z2+u22/(2g)+p2/(g)+hf,.,在等径水平管内，有Z1=Z2，u1=u2=u，上式变为：,垂直作用于流体柱两端截面11和22上的力分别为：,p1-p2=ghf,F1=p1A1=p1d12/4,F2=p2A2=p2d22/4,d1=d2=d，故推动流体流动的推动力,F1-F2=(p1-p2)d2/4,而平行作用于管内表面上的摩擦力F为,Fdl,.,流体在管内作定态等速流动，作用于流体上的推动力和摩擦阻力必然大小相等，方向相反，有：,(p1-p2)d22/4=dl,p1-p2=4l/d,hf=4l/gd,得,得,-直管摩擦损失计算通式（范宁公式）,.,滞流时的摩擦阻力系数,通过力学分析可得哈根泊谡叶公式,代入范宁公式得,其中,.,pR222lumax,以d=2R，u=umax/2代入，并整理,=64/Re,p=32ul/d2,或,.,湍流时，流体质点是不规则的紊乱运动，质点间互相碰撞激烈，瞬间改变方向和大小。Re越大，滞流底层越薄，管壁粗糙度对湍流阻力的影响越大。因而，湍流的流体阻力或摩擦阻力系数还与管壁粗糙度有关。,湍流时的摩擦阻力系数,式中,是管壁凹凸不平的平均高度，称绝对粗糙度，简称粗糙度。/d称为相对粗糙度。若管壁的很小，对流动阻力无影响时，这种管道称为光滑管，反之，为粗糙管。,.,使用时注意经验式的适用范围,人们通过实验得到几个光滑管内湍流经验公式：,柏拉修斯（Blasius）式：,（5000Re105）,尼古拉兹式：,（105Re3106）,经验公式,.,莫狄（Moody）图,.,例3620的水在直径为60mm3.5mm的镀锌铁管中以1ms-1的流速流动，试求水通过100m长度管子的压力降及压头损失为多少。,解：手册得20水,=998.2kgm-3,=1.005103Pas已知d603.5253mm,l=100m,u1ms-1所以Re=du/=0.0531998.2/1.00510-3=5.26104,.,在图325找到Re5.26104，再在右边找到/d0.004的线，通过两者的交点在左边读出值0.031。,Pf=(l/d)(u2/2)0.031(100m/0.053m)(998.2kgm312m2s-2/2)=2.92104Nm-2,压头损失为：hf=(l/d)u2/(2g)=0.031(100m/0.053m)(12m2s-2/29.807ms-2)=2.98m水柱,取镀锌铁管绝对粗糙度0.2mm,则/d0.2/530.004,将上述数据代入压力降公式，得：,.,（2）局部阻力的计算,由于流体的流速或流动方向突然发生变化而产生涡流，从而导致形体阻力。,.,.,例37要求向精馏塔中以均匀的流速进料，现装设一高位糟，使得料液自动流入精馏塔中，如附图所示。若高位槽的液面保持1.5m的高度不变，塔内操作压力为0.4kgfcm-2(表压)，塔的进料量需维持在50m3h-1，则高位槽的液面应该高出塔的进料口多少米才能达到要求？若已知料液的粘度为1.510-3Pas，密度为900kgm-3，连接管的尺寸为108mm4mm的钢管，其长度为h+1.5m，管道上的管件有180的回弯头、截止阀及90的弯头各一个。,.,解：取高位槽内液面为截面1一1，精馏塔的加料口内侧为截面22”，并取此加料口的中心线为基准水平面。在两截面间列柏努利方程,hfhfhl(l+le)/du2/(2g),Redu/0.1001.77900/0.0011.06105,Z1+u12/(2g)+p1/(g)=Z2+u22/(2g)+p2/(g)+hf,式中Z1=h，Z2=0,u10,u2(50/3600)/(0.100/2)21.77ms-1,(p2-p1)/(g)=0.49.807104/(9009.807)4.44m液柱,取0.3mm，/d0.3/100=0.003，查图得0.0275,.,hf(l/d)u2/(2g)0.0275(h1.5)/0.100(1.772/29.807)=0.044(h+1.5),物料由贮槽流入管子，取le12.1；180弯头le210；截止阀(按1/2开度计),le3=28；90弯头le44.5,结果表明高位槽液面至少高出塔内进料口6.93m，才能满足精馏塔的进料要求。,0.0275(2.l10284.5)/0.100l.772/(29.807)=1.96m液柱,hf(le/d)u2/(2g)(le1+le2+le3+le4)/du2/(2g),将以上数据代入柏努利方程：,h4.441.772/(29.807)0.044(h1.5)1.96,解得：h6.93m,.,流体输送机械,3.5流体输送设备,.,按泵的工作原理分:,特点：使流体获得速度,特点：机械内部的工作容积不断发生变化。,.,1.离心泵,(1)离心泵的构造和工作原理,离心泵的主要部件：,1.叶轮2.泵壳3.轴封装置,.,1.叶轮,.,2.泵壳,泵壳的作用：汇集液体，即从叶轮外周甩出的液体，再沿泵壳中通道流过，排出泵体；转能装置，因壳内叶轮旋转方向与蜗壳流道逐渐扩大的方向一致，减少了流动能量损失，并且可以使部分动能转变为静压能。3.轴封装置轴封：离心泵工作时是泵轴旋转而泵壳不动，泵轴与泵壳之间的密封。作用：防止高压液体从泵壳内沿间隙漏出，或外界空气漏入泵内。,.,4.离心泵的工作原理,.,5.气缚现象气缚现象：当启动离心泵时，若泵内未能灌满液体而存在大量气体，则由于空气的密度远小于液体的密度，叶轮旋转产生的惯性离心力很小，因而叶轮中心处不能形成吸入液体所需的真空度，这种可以启动离心泵，使叶轮空转，但不能输送液体的现象称为“气缚现象”。离心泵是一种没有自吸能力的液体输送机械。若泵的吸入口位于贮槽液面的上方，在吸入管路应安装单向底阀和滤网。单向底阀可防止启动前灌入的液体从泵内漏出，滤网可阻挡液体中的固体杂质被吸入而堵塞泵壳和管路。若泵的位置低于槽内液面，则启动时就无需灌泵。,.,离心泵气缚现象,.,(2)离心泵的主要性能参数,流量、扬程、功率和效率,H，又称压头，泵对单位重量流体提供的有效能量，m。可测量,Q，泵单位时间实际输出的液体量，m3/s或m3/h。可测量,在泵进口b、泵出口c间列机械能衡算式：,1.流量,2.扬程,.,3.轴功率和效率,N，又称功率，单位W或kW,，无量纲,小型水泵：一般为5070%大型泵：可达90%以上,.,包括：HQ曲线NQ曲线、Q曲线,四.离心泵特性曲线,用20C清水测定,由图可见：Q，H，N，有最大值。,思考：离心泵启动时均关闭出口阀门，why？为什么Q=0时，