电子教案(流体力学)

1、、课程简介1、课程的研究对象一一单元操作(1) 单元操作的概念指在各种化工过程中，遵守同一基本原理，所用设备相似，作用相同，仅发生物理变化 过程的那些操作，称为单元操作。(2) 单元操作的特点 所有的单元操作都是物理性操作，只改变物料的状态或物理性质，并不改变化学性质。 单元操作是化工生产过程中共有的操作， 只是不同的化工生产中所包含的单元操作数 目、名称与排列顺序不同。 单元操作作用于不同的化工过程时，基本原理相同，所用的设备也是通用的。(3) 单元操作的分类根据单元操作所遵循的基本规律，分为三类：流体动力过程、传热过程和传质过程。2、课程性质：本课程是化工类专业学生的专业必修课。3、课程特

2、点：理论与经验相结合的工程研究方法。二、单元操作中常用的基本概念和观点1、物料衡算根据需要人为地划出一个封闭体系，那么有:输入物料二输出物料+ (物料损失)2、能量衡算同样对于一个体系有:输入能量=输出能量+ (能量损失)在化工生产过程中的能量衡算大多为热量衡算。3、平衡关系平衡是过程进行的极限状态。通过讨论平衡关系，我们可以判断过程进行的方向及过程推动力的大小。4、过程速率 过程速率与过程推动力成正比，与过程阻力成反比。即:过程速率过程阻力5、经济核算、单位及单位换算单位可分为二大类：基本单位和导出单位。（1）基本单位基本单位只有几个，指定的几个独立的物理量。由于同一物理量在不同的单位制中具

3、有 不同的单位和数值，象cm.g.s制和工程单位制等给人类的计算和交流带来麻烦，为此规定使 用统一的“国际单位制”，即 SI制。SI制有七个基本单位长度m米温度K开尔文质量kg千克电流A安培时间s秒光强Cd坎德拉物质的量mol摩尔SI制有以下两大优点：通用性：自然科学、工程技术以及国民经济中都采用；一贯性：不需引入比例系数。（2）导出单位其它物理量利用基本量从物理定律中导出，称为导出量，其单位称为导出单位。 基本单位与导出单位的总和称为单位制。（3）单位换算数值换算因子结果经验公式（又称数字公式，根据实验结果整理而得）中各符号只代表物理量的数字部分，而 它们的单位必须采用指定的单位。须牢记：1

4、atm=101.325kPa=1.033at（工程大气压 kgf/cm2） =760mmHg=10.33mH201cal=4.2J , 1J=0.24cal 1kgf=9.81N第一章流体流动与输送设备一、 流体：可以流动的物体 物体的变形与时间有关的液体与气体liquid &gas 。二、流体输送在化工生产中的应用在化工生产过程中，物料从一个设备到另一个设备、在设备中进行物理或化学加工过程等，一般都是在流动的过程中进行的。适宜的流动条件能使过程进行的更加完善。因此, 我们有必要在此首先讨论流体输送，以解决化工生产中的最基本的问题：1管径的选择与管路布置；2、估算输送流体所需要的能量，选用输送

5、机械；3、流速、流量、压强等的测定；4、提供适宜的流体流动条件，作为强化设备操作及设计高效能设备的依据。第一节流体静力学1-1-1密度（一）密度 mV概念；表达式；单位；液体密度及其查取方法（二）气体的密度一般可根据理想气体状态方程求得。四RT例题：求常压下、25C时氧气的密度？（三）混合物的密度1、混合液体混合前后总体积不变的原则丄些W Wm12n例题：求25C时40%（质量百分数）的苯、甲苯溶液的密度？2、混合气体m1 12 2n n或PMmm肓1-1-2 压力p gh1、定义，表达式，单位与其它常用压力单位，单位换算因子;2、压强与压力3、用液柱高度表示压强单位的意义：该液柱作用于底部单

6、位面积上的重力4、表压、绝压、真空度。（1）概念（2）相互关系： 表达式； 关系图PX _压出tee-4T犬气压绝压代 真空度-某_真空 葺压J1!绝对零（3）说明：上报工艺文件时注意要注明是表压还是绝压，如不注明，则表明是绝压。1-1-3 流体静力学 hydrostatics、静力学基本方程式及其讨论1、静力学基本方程式Z1gP1Z2g -P2常数或Z1P1Z2P2常数gg或Z1 g P1Z2g P2常数或P2P1Z2Z1 gPoh g2、讨论（1）各项的物理意义（2）修正压强：p z g(3) 压强的传递性(4) 等压面的概念(5) 适用范围、静力学方程的应用(一) 测压1、U形管压差计(

7、1) 结构：U形玻璃管，标尺，指示液及其要求(2) 测压原理：等压面，压差计算公式。(3) 讨论： 当压差一定时，读数R与U形管的粗细、长短无关； 为了得到比较适中的读数R,应根据压差选用指示液，常用的指示液； 压差计可用于测量某一点的压力； 测量具有位差的两点间的压差时，U形管压差计上的读数是修正压强差。即:(Pl Z! g) P2 Z2 g R 0 g2、 杯形斜管压差计 U形管压差计的变形 创新结构；测压原理；优点；使用注意事项(二) 测量液位1、用U形管压差计来测量液位(1)特殊情况下(一侧指示液液位刚好与贮槽底部平齐)的液位计算:(2)通过改进(设置“杯”)使特殊情况也适用于一般情况

8、2、远距离测量测量原理分析：（1）观察室的作用（2）氮气压力与H点压力的关系从而与液位关联（3）氮气压力计算（三）计算液封的液位高度1、液封的类型与作用（1） 安全液封：维持正常生产用气压。如需控制乙炔发生炉内压力P采用上图装置（2）切断液封：在气体贮罐前后安装切断液封一一安全作用，而且防漏，还可节省投 资。（3）溢流液封：在洗气塔液体溢流排放口为防气体带出设置的液封。2、液封高度计算ph gh （ p为表压）gqm1u1A12 U2A2第二节流体动力学1-2-1流量与流速体积流量qv与质量流量qm(1) 体积流量符号；概念；表达式；单位。(2) 质量流量符号；概念；表达式；单位。(3) 体积

9、流量与质量流量之间的关系qm qv、流速流速u与质量流速G(1) 流速：符号；概念；平均流速；表达式；单位(2) 质量流速：符号；概念；表达式；单位。(3) 流速与质量流速之间的关系1-2-2定态流动与非定态流动定态流动：流体流动系统中，各截面上的温度、压力、流速等物理量仅随位置变化，而 不随时间变化。非定态流动：流体流动系统中，各截面上的温度、压力、流速等物理量既随位置变化, 也随时间变化。1-2-3定态流动系统的质量守恒一连续性方程一、连续性方程式图示系统中，输入物料=输出物料即：qm1 qm2因为qm qvuA ，故上式可写为：对于不可压缩流体:则上式为：u1 A1对于圆形管路：A4d2

10、则上式又为：u1 df u2 d2 即:U1U2di、讨论:1、适用范围：连续稳定流动系统2、系统截面一定要具有连续性，而内部连不连续、发生什么过程可以不管3、分支管路的连续性方程式qm1 qm2q m3qm进qm出三、连续性方程式的应用一一选用管径1、初估管径（2）流速u的确定2、根据管子规格园整（1）管子规格：表示管子规格的方法主要有两种:及公称直径Dg（2）选管1-2-4定态流动系统的机械能守恒一柏努利方程一、流动流体所具有的机械能1、流体自身的能量类型：内能、位能、动能、静压能2、与环境交换的能量类型：外加能量、热能、损失能量二、柏努利方程在图示系统中：输入机械能=输出机械能即：z1g

11、Pl2Ul2Wez2g2也Wf222或:Z1皿UlHeZ2U2Hfg2gg2g三、柏努利方程式的讨论1叫He）严212/Hf(hf)1、适用范围：a稳定流动系统；b不可压缩流体；c重力场中2、守衡与变化3、各项的物理意义z设备plant高低相对位置参数；p状态state参数，由操作条件决定；u动力学dynamics参数，这是最活跃的参数，一般可根据经验确定。4、对于理想流体，流动无阻力，流动过程中也无需外加能量，则柏氏式为：2 2Pl UiP2 U2ZiZ2g 2gg 2g5、对于静止流体，流速u =0则柏氏式又为：Zi 1 Z2 山或 P2 P1 Z2） g P1 h ggg此式就是静力学基

12、本方程式。所以说静力学基本方程式包括在柏努利方程式中6气体一般不可以使用柏氏式，但当压力变化不是很大（PiP2P2100%20% ）时，可近似使用柏氏式，不过其中的密度P应用两截面的平均密度。1P1g7、分支管路的柏氏式:2U1亦Z2P2g2U22gZ3P3g2U32g解题要求：作图并在图上标出有关物理量;取截面并确定基准水平面；列柏氏式; 列已知条件；代入方程求解；结果讨论。例1在图示管路系统中，水槽液面维持不变，水可视为理想流体。求（1）管路出口流速；（2）图中A、B、C点的压强；（3）讨论流动系统中的能量转化关系解：（1）取截面1-1和2-2，以2-2截面为基准水平面（说明取截面的要点）

13、列柏氏式：Z1P12U12P2U2Z2g2gg 2g列已知条件:Z1=5mz2=0p1=0p2=0 （基准一致）u1=0u2=?代入求解得U2= 10gm/s2 A2冷水槽解：取截面1-1和2-2 ,列柏氏式:ZiP1g列已知条件：Z1P1u1n-._13m热水槽以2-2截面为基准水平面2U12g3m代入求解：He=11.27mHeZ2P2U2Z2P2g2U22gHf40.5at4.9 10 Pa6036000.12Hf空9m9.8160 9929.811830W3600以上我们通过两个例题说明了柏努利方程式的应用P Hegqm 11.271.83KW（求管路出口流速和确定输送机械的功率）。由

14、于柏氏式中涉及的参数较多，所以其应用较活、较广。习题课题1：如图所示,已知：Wf=O, pa=101.3kPa求：u, Pa，Pb，pC。解：（1）求u取截面如图，并以2截面为基准水平面。在1-2间列柏努利方程gZi2Ui2PigZ22U22P2式中： Z=0.7m, U=Om/s, pi=p2=1.013 x105Pa=0Pa俵），上式为0.7g2U22u 3.71m/s同理求pB, pc题2：:如图所示，已知：p =1.2kg/m3求：qv。解：取截面如图，以管的轴心线所在平面为基准水平面。在1-2间列柏努利方程2U1P1-1 We22U22Wf式中：z1=z2=0, We=0,刀vy=0

15、,上式简化为2U1P122U22P2(2)求 pa，Pb，pC各个截面的总机械能(总压头)=Con st.232乙吐 P 0.7101.3 1011.03m ZA 亘旦21000 9.812 pA 9.44 10 paP1P2 AgR 1000 9.81 0.04 392.4 pa21.2U2U1A1u1d120.3 U10.2A2d22U22.25u1(2)得到U112.7m/sqvd1 u-i44(0.3)2 12根据（1）（ 2）2 2U2UiP2 Pl392.4 327( 1)30.9m Is题3:从容器A用泵B将密度为890kg/m3油品输送到塔C顶部。容器内与塔顶的表压力如本 题附

16、图所示，管子的规格为 114m材4 mm油品的输送流量为5.4 x 104kg/h，输送管路的 全部阻力损失为122 J/kg，试求泵的有效功率。解：取容器A内液面为截面1-1管路出口处为截面2-2并以O-O为基准水平面。列截面 1-1和2-2间的柏努利方程式。g乙2U12P WegZ22U22住Wf22Weg(Z2乙）U2U1P2P1Wf2已知：P1=0(表压),P2=2.16x 106 Pa表压),d=114-2x 4=106mm=0.106 m, z=2.1 m, Z2=36 m,u1=0, Wf 122J / kgU2qm7d245.4 100.785 (0.106)2 890 360

17、01.91m/ sWe 9.8 (362.1)(1.91)2 0262.16 10 08901222883.2 J/kg则泵的有效功率为:4qe2883.243248W43.2kW5.4 1043600题4:从敞口高位槽向精馏塔供料，高位槽内液面维持不变，塔进料口处的压力为 40kPa（表 压），原料液的密度为890 kg/m3，管子直径为 60 mnX 3 mm，从高位槽至塔的进料管入口处的阻力损失为22 J/kg。试问要维持14 m3/h的进料量，高位槽中的液面须高出塔的进料口多少m?解：取高位槽液面为1-1 ，管子出口处为截面2-2 ，并以截面2-2 为基准水平面。列截02U2P22Wf

18、面1-1 和2-2 间的柏努利方程式。2U1P1 gZ22已知：p1=0 (表压),p2=4.0 X 104 Pa (表压),d=60-2 X 3=54 mm=0.054 m, Z2=0,U=0,14qv_d20.785 (0.0054)* 24则高位槽中的液面距塔进料口的高度为：U236001.7m/s, Wf 22J / kg(1.7)2 024.0 104890 9.822课堂完成课后习题15、17、19第三节 管内流体流动现象1-3-1 流体的粘度一、牛顿粘性定律二、流体的粘度1、概念：粘度是表示流体流动性能的物理量。我们知道有的流体容易流动，有的流体不 易流动。例如，水比油易流；油比

19、蜂蜜易流。这就是由于它们的粘度不同，粘度小易流， 粘度大难流。粘度越大的流体，在相同的流速下流动时，流体的阻力损失越大。粘度是 流体流动过程中不同流速的流体之间产生的相对摩擦的体现。所以粘度是流体的动力学 参数。2、粘度的单位（1）Pa.s泊（P）厘泊（cP）（ mpa.s）（ 2 ）换算3、粘度与温度的关系4、粘度数值的查取 （教材 376页附录六 ）1-3-2 流体的流动型态一、两种流型层流和湍流雷诺实验与流体的流动型态1 、雷诺实验装置2、雷诺实验操作、现象及其分析、流体的流动型态二、流型判据雷诺数1 、雷诺数及其讨论2、流动型态的判定3、非圆形管路的当量直径1-3-3 流体在圆管内的速

20、度分布一、层流边界层概念二、管内流速分布 层流时 湍流时第四节流体流动阻力1-4-1流体在直管中的流动阻力范宁公式：Wf丄d 2压头损失：uWfl u2H fgd 2g压力损失：.l u2PfWfd 2比例系数，称为摩擦系数64a线：层流由 作出来的Reb线：光滑管路、湍流（无缝钢管、一些有色金属管、玻璃管等）c线：粗糙管路、湍流（有缝钢管、铸铁管、陶瓷管等）直管阻力的计算步骤为：已知条件一一 艮查图或 一一Wf 计算100mm小管外径为80mm水的流速为当流速增加到2m/s,再求100m管长的阻例：20C的水在套管的环隙中流动，套管的内径为0.1m/s，求100m管长的阻力损失为多少 N/n

21、f?力损失?解：Rede u(100 80) 10 3 0.1 10000.0012000 (层流)HfCRe9620000.048（常数96的说明）Rei u2deHf200.0480.12210 30.00110020 10 31000 9.8130400000.024100 22H f 002420 102 9.810.122m2 9.811200pa（湍流）25.6m结果讨论：阻力与流速的平方成 正比关系1-4-2局部阻力局部阻力的计算有两种方法：当量长度法和阻力系数法le、当量长度法：计算公式：Wf二、阻力系数法:实践证明：阻力总是与通过管件中流体的动压头成正比。即:Wf那么我们只要

22、通过实验求出管件的比例系数，有了比例系数我们就可以求出流体通过该 管件的局部阻力。这个比例系数常称为阻力系数，用符号E来表示。E可查有关手册得到记住：容器入管口，E =0.5;管子入容器，E =1.0以上介绍了两种局部阻力的计算方法。注意：同一管路系统最好采用同一种计算方法。1-4-3流体在管路中总阻力管路总阻力：从系统的1-1截面到2-2截面所有的阻力损失。WfWfWflle U21U2( ) d2d2减小阻力的途径(1) 减小直管阻力(2) 减小局部阻力(3) 适当放大管径(4) 在物料中加入一些添加剂，以用来降低流体粘度或改变流体的流动形态(5) 给管子穿衬衣第五节管路计算1-5-1简单

23、管路、特点简单管路是指流体从入口到出口是在一条管路中流动，无分支或汇合的情形。整个管路 直径可以相同，也可由内径不同的管子串联组成。1、特点:（1）流体通过各管段的质量流量不变，对于不可压缩流体，则体积流量也不变，即qvqviqv2qv3（2）整个管路的总能量损失等于各段能量损失之和，即WfWf1Wf2Wf3、管路计算中涉及的方程柏努利方程及能量损失计算式在管路中的综合应用。即联立求解这些方程。基本方程：连续性方程5A 1u2 A2 2常数柏努利方程P1z1g2 u1 We2P2Z2g能量损失计算WfWfWf(-dfRe-摩擦系数d雷诺准数du Re三、常见的题目类型与解题步骤1、已知d，II

24、e，Q,求 H或 P。（设计）2、已知d，IIe， P， z，求Q （操作）管路计算是连续性方程、已知I（设计）3、022U22le， P，A z，Q 求 dWfIle U2d 2四、解这三类题目的步骤:1、dqAuY查图R Re计算Wfu2ledWf柏氏式_ H P HegqmpHe2、 P,z柏氏式 WfWfl le u2试差：uReWf或：设Wf3、柏氏式P, z Wfhfl le u2UAd试差：设u dReWf1-5-2复杂管路、并联管路由两个或两个以上简单管路并接而成的管路，称为并联管路。特点：(1)总管流量等于并联各管路流量之和:qvqviqv2qv3(2)各并联管路内的流体能量

25、损失均相同:WfWf1Wf2Wf3二、分支管路在主管某处有分支，但是最终各分支不再汇合，这样的管路称为分支管路特点：(1)主管流量等于各分支流量之和：qv qv1 qv2(2)各分支管中，流量可以不同，但单位质量流体在各分支管流动终了时的总机械能与能量损失之和必然相等：2 2gZA u2A PAWf0A gZB u2PBWf0B第六节流速与流量的测量一、测速管测速管测得的是流体在管截面某点处的速度，点速度与压力差的关系为:用U形压差计测量压差时u严心_）注意测速管安装时的若干问题。二、孔板流量计 orifice plate flow meter1、结构：孔板，U型管压差计。2、测量原理：流体流

26、过孔口时，遇到一个突然缩小的截面，这样动能增加而静压能减小， 在孔口前后形成了压强差，在 U形管上反映出来。流量越大，R越大。其量化的计算公式 为：u cJ2R（ 0 圧 qv=Ao uoCo 孔流系数，可以查图得到。3、孔板流量计的用法（1）安装：孔板流量计通过管法兰安装在水平管道上，前后应有一定的直管段；计算流量：计算乍，查教材44页图1-31得c （常数范围），由读出的U形管压差计上的读数R求出流速，再求出流量，再核算 G。（3）流量可由压力变送器通过仪表显示。三、文丘里（Venturi ）流量计1. 结构与测量原理文丘里流量计由渐缩管、喉管和渐扩管三部分组成。在渐缩管前断面和喉管断面处

27、安装一压差计。文丘里流量计属于差压式流量计，其流量公式为:qvCV A02Rg( 0)式中C/文丘里流量计的流量系数（约为 0.980.99）; a 0喉管处截面积，m。2. 优缺点优点：文丘里流量计的能量损失小，测量精度高。缺点：加工较难、精度要求高，因而造价高，安装时需占去一定管长位置。四、转子流量计 metering float flow meter1、结构：带锥度（4）及刻度的透明玻璃管；带斜槽的转子，其密度大于被测流体的 密度。2、测量原理：垂直安装，流体自下而上流动；流量稳定时转子的受力性况；流量改变时转子的移动性况。所以转子流量计也称为等压降、等流速流量计。定量的计算公式可通过转

28、子的受力分析及柏氏式得到，这个量可直接刻在玻璃管上。3、转子流量计的使用：（1）安装：垂直安装，前后要有一定的直管段；流体自下而上流动；（2）读数：读转子的最大截面处，一般为转子的顶部；（3）刻度校核：转子流量计生产厂家是用 20C的清水作为试验流体来刻度的，因此，当 输送密度与水的密度有差异的物料时，须进行刻度校正。转子流量计上的刻度，是在出厂前用某种流体进行标定的。一般液体流量计用 20 r的 水（密度为1000kg/m3）标定，而气体流量计则用20C和101.3kPa下的空气（密度为1.2kg/m3） 标定。当被测流体与上述条件不符时，应进行刻度换算。假定G相同，在同一刻度下，有qv21

29、 （ f 2）qv1 2（ f 1）式中下标1表示标定流体的参数，下标 2表示实际被测流体的参数。对于气体转子流量计，因转子材料的密度远大于气体密度，可简化为转子流量计必须垂直安装在管路上，为便于检修。转子流量计读数方便，流动阻力很小，测量范围宽，测量精度较高，对不同的流体适用性广。缺点是玻璃管不能经受高温和高压，在安装使用过程中玻璃容易破碎。第七节流体输送设备1-7-1 离心泵、离心泵的工作原理与构造1. 工作原理 离心泵启动前，应先将泵壳和吸入管路充满被输送液体。启动后，泵轴带 动叶轮高速旋转，在离心力的作用下，液体从叶轮中心甩向外缘。流体在此过程中获得能量， 使静压能和动能均有所提高。液

30、体离开叶轮进入泵壳后，由于泵壳中流道逐渐加宽，液体流 速逐渐降低，又将一部分动能转变为静压能，使泵出口处液体的静压能进一步提高，最后以 高压沿切线方向排出。液体从叶轮中心流向外缘时，在叶轮中心形成低压，在贮槽液面和泵 吸入口之间压力差的作用下，将液体吸入叶轮。可见，只要叶轮不停地转动，液体便会连续 不断地吸入和排出，达到输送的目的。气缚现象：离心泵启动前泵壳和吸入管路中没有充满液体，则泵壳内存有空气，而空气 的密度又远小于液体的密度，故产生的离心力很小，因而叶轮中心处所形成的低压不足以将 贮槽内液体吸入泵内，此时虽启动离心泵，也不能输送液体，此种现象称为气缚现象，表明离心泵无自吸能力。因此，离

31、心泵在启动前必须灌泵。2. 离心泵的主要部件叶轮其作用为将原动机的能量直接传给液体，以提高液体的静压能与动能（主要为静压 能）。泵壳具有汇集液体和能量转化双重功能。轴封装置 其作用是防止泵壳内高压液体沿轴漏出或外界空气吸入泵的低压区。常用的轴圭寸装置有填料密圭寸和机械密圭寸两种。二、离心泵的性能参数与特性曲线1. 性能参数流量Q离心泵单位时间内输送到管路系统的液体体积，m3/s或m/h。压头（扬程）H单位重量的液体经离心泵后所获得的有效能量，J /N或m液柱。效率n反映泵内能量损失，主要有容积损失、水力损失、机械损失。轴功率P离心泵的轴功率是指由电机输入离心泵泵轴的功率，W或kW离心泵的有效功

32、率Pe是指液体实际上从离心泵所获得的功率。P 100%P泵的有效功率：Pe QH g或Pe 红102泵的轴功率为QH gQHP或P1022. 特性曲线离心泵特性曲线是在一定转速下，用 20C水测定，由H-Q P-Q n -Q三条曲线组成(1) HQ曲线：离心泵的压头在较大流量范围内随流量的增大而减小。不同型号的离心泵，H-Q曲线的形状有所不同。(2) P-Q曲线：离心泵的轴功率随流 量的增大而增大，当流量Q= 0时，泵轴消 耗的功率最小。因此离心泵启动时应关闭 出口阀门，使启动功率最小，以保护电机。(3) -Q曲线：开始泵的效率随流 量的增大而增大，达到一最大值后，又随流量的增加而下降。这说明

33、离心泵在一定转速下有一最高效率点，该点称为离心泵的设计点 一般离心泵出厂时铭牌上标注的性能参数均为最高效率点下之值。高效率区通常为最高效率 的92%左右的区域。密度:pQ不变，H不变，n基本不变，PT;黏度:uT QJ，HJ，n J，PT;转速:比例定律Qq2ni H in2 H2n i 2 ii(打2;=()“2P1, n 1)3P2n2叶轮直径：切割定律QiDiQ2 D2HjH2Di 2 PlD1 33. 影响离心泵性能的主要因素、离心泵的工作点与流量调节1. 管路特性曲线管路特性曲线表示在特定的管路系统中，输液量与所需压头的关系，反映了被输送液体对输送机械的能量要求。管路特性方程HeA

34、BQ2其中8 l len2gd5管路特性曲线仅与管路的布局及操作条件有关,泵的性能无关。而与2. 工作点工作点所对应的流量与压头，可利用图解法求取，也可由|管路特性方程：He f(Q)L泵特性方程：H(Q)联立求解。3. 流量调节(1) 改变管路特性曲线最简单的调节方法是在离心泵排出管线上安装调节阀。改变阀门的开度，就是改变管路 的阻力状况，从而使管路特性曲线发生变化。这种改变出口阀门开度调节流量的方法，操作简便、灵活，流量可以连续变化，故应用 较广，尤其适用于调节幅度不大，而经常需要改变流量的场合。但当阀门关小时，不仅增加 了管路的阻力，使增大的压头用于消耗阀门的附加阻力上，且使泵在低效率下

35、工作，经济上 不合理。(2) 改变泵特性曲线通过改变泵的转速或直径改变泵的性能。由于切削叶轮为一次性调节，因而通常采用改 变泵的转速来实现流量调节。这种调节方法，不额外增加阻力，且在一定范围内可保持泵在高效率下工作，能量利用 率咼。4. 离心泵的组合操作(1) 并联操作两泵并联后，流量与压头均有所提高，但由于受管路特性曲线制约，管路阻力增大，两 台泵并联的总输送量小于原单泵输送量的两倍。(2) 串联操作两泵串联后，压头与流量也会提高，但两台泵串联的总压头仍小于原单泵压头的两倍。(3) 组合方式的选择如果单台泵所提供的最大压头小于管路两端 (z)，则只能采用串联操作。g对于低阻输送管路，并联组合

36、优于串联；而对于高阻输送管路，串联组合优于并联。四、离心泵的汽蚀现象与安装高度1. 汽蚀现象汽蚀现象是指当泵入口处压力等于或小于同温度下液体的饱和蒸气压时，液体发生汽化,气泡在高压作用下，迅速凝聚或破裂产生压力极大、频率极高的冲击，泵体强烈振动并发出 噪声，液体流量、压头(出口压力)及效率明显下降。这种现象称为离心泵的汽蚀。2.汽蚀余量实际汽蚀余量NPSHPi2UiPv2g- 2允许汽蚀余量(NPSH)允Pi 允UiPvg2g g(NPSH)允一般由泵制造厂通过汽蚀实验测定。泵正常操作时，实际汽蚀余量NPSH必须大于允许汽蚀余量(NPSH)允，标准中规定应大于0.5m以上3. 离心泵的允许安装

37、高度离心泵的允许安装高度是指贮槽液面与泵的吸入口之间所允许的垂直距离2Hg允hfo ipo Pi 允 Uig 2gHg允凹匹(NPSH)允hfo ig根据离心泵样本中提供的允许汽蚀余量(NPSH)允，即可确定离心泵的允许安装高度。实际安装时，为安全计，应再降低 0.5im。判断安装是否合适：若Hg实低于Hg允，则说明安装合适，不会发生汽蚀现象，否则，需 调整安装高度。欲提高泵的允许安装高度，必须设法减小吸入管路的阻力。泵在安装时，应选用较大的 吸入管路，管路尽可能地短，减少吸入管路的弯头、阀门等管件，而将调节阀安装在排出管 线上。五、离心泵的类型与选用i.离心泵的类型按输送液体性质和使用条件，

38、离心泵可分为以下几种类型：(1) 清水泵：适用于输送各种工业用水以及物理、化学性质类似于水的其它液体。(2) 耐腐蚀泵：用于输送酸、碱、浓氨水等腐蚀性液体。(3) 油泵：用于输送石油产品。(4) 液下泵：通常安装在液体贮槽内，可用于输送化工过程中各种腐蚀性液体。(5) 屏蔽泵：用于输送易燃易爆或剧毒的液体。2. 离心泵的选用基本步骤：（1）确定输送系统的流量和压头 一般液体的输送量由生产任务决定。 如果流量在一定范围内变化， 应根据最大流量选泵， 并根据情况，计算最大流量下的管路所需的压头。（2）选择离心泵的类型与型号 根据被输送液体的性质及操作条件，确定泵的类型；再按已确定的流量和压头从泵样

39、本 中选出合适的型号。若没有完全合适的型号，则应选择压头和流量都稍大的型号；若同时有 几个型号的泵均能满足要求，则应选择其中效率最高的泵。（3）核算泵的轴功率 若输送液体的密度大于水的密度，则要核算泵的轴功率，以选择合适的电机。1-7-2 其它类型化工用泵一、往复式泵1. 往复泵1） 往复泵的构造及工作原理主要部件：泵缸、活塞、活塞杆、吸入阀和排出阀。工作原理：依靠活塞的往复运动，吸入并排出液体。(2)往复泵的流量与压头单动泵流量Qt ASn当活塞直径、冲程及往复次数一定时，往复泵的理论流量为一定值。往复泵的压头与泵的几何尺寸无关，与流量也无关。往复泵具有正位移特性，即流量仅与泵特性有关，而提

40、供的压头只取决于管路状况。(3) 往复泵的流量调节多采用旁路调节或改变活塞冲程或往复次数。往复泵适用于输送小流量、高压头、高黏度的液体，但不适于输送腐蚀性液体及有固体颗粒的悬浮液。2 计量泵计量泵也为往复式泵，适用于要求输送量十分准确的液体或几种液体按比例输送的场合。3 隔膜泵为输送腐蚀性液体或悬浮液的往复式泵。二、旋转泵旋转泵包括齿轮泵和螺杆泵，其工作原理是依靠泵内一个或多个转子的旋转来吸液和排 出液体。旋转泵与往复泵一样，也具有正位移特性，因此也采用旁路调节或改变旋转泵的转速，以达调节流量的目的。1-7-3 气体输送设备一、 离心式通风机1. 工作原理与结构离心式通风机的结构和单级离心泵相

41、似，工作原理也与离心泵完全相同，藉蜗壳中叶轮旋转所产生的离心力将气体压力提高而排出。2. 性能参数与特性曲线流量(风量)Q是指单位时间内通风机输送的气体体积， 以通风机进口处气体的状态计,mVs 或 m3/h。风压Pt是指单位体积的气体流经通风机后获得的能量，J/m3或Pa。Pt (P2 Pi)U；2静风压Ps = (P2P1)动风压Pk =2U22全风压PtPsPk轴功率与效率PPtQ1000特性曲线一定型号的离心式通风机的特性曲线以20C、101.3kPa的空气作为工作介质进行测定,包括全风压与流量Pt-Q静风压与流量Ps-Q轴功率与流量P-Q和效率与流量-Q四条线。3. 离心式通风机的选

42、用离心式通风机的选用与离心泵相仿，即根据输送气体的风量与风压，由通风机的产品样 本来选择合适的型号。但应注意，通风机的风压与密度成正比，当使用条件与通风机标定条 件（20C、101.3kPa，空气的密度。=1.2kg/m3）不符时，需将使用条件下的风压换算为标 定条件下的风压，才能选择风机。换算关系为0Pt 0Pt1.2Pt 一往复式压缩机1.往复压缩机的工作过程压缩机的一个工作过程是由膨胀、吸气、压缩和排出四个阶段组成的。余隙系数：余隙体积Va与一个行程活塞扫过的体积（VC V0之比Va容积系数入0：在一个压缩循环中，气体吸入的体积（VC Vb）与活塞扫过的体积（Vc VA） 之比对于多变压

43、缩过程，二者关系kPlP2谷积系数入o与压缩机的余隙系数 及压缩比（p2p1 ）有关。余隙系数一定时，压缩比越大，容积系数越小；压缩比一定时，余隙系数越大，容积系数越小。2 多级压缩压缩比大于8时，宜采用多级压缩多级压缩，每级适宜压缩比为 35三、真空泵真空泵用于从设备内或系统中抽出气体，使其处于低于大气压下的状态。流体输送实训：离心泵动力输送项 目操作规程开车前准备1检查电源是否处于正常状态2 检杳1#咼位槽液位不咼于10cm3检查1#低位槽液位不低于20cm4离心泵的点动或盘泵5检查所有阀门a 1#低位槽放空阀开b其他阀门关开车1开1#低位槽出口阀2开离心泵的进口阀3启动2#泵4开转子流量

44、计计后阀5开1#高位槽进口阀6 开2#离心泵的出口阀7开转子流量计计前阀正常操作1缓缓调节转子流量计，调节并维持流量为1.2m/h2 使1#高位槽的液位维持在 20cm3将数据填入操作数据表中停车1关转子流量计计前阀2停2#泵电机3关1#低位槽出口阀4关其它阀门流体输送实训：离心泵串、并联操作1、离心泵串联操作、旋涡泵操作项 目操作规程开车前准备1检查电源是否处于正常状态2 检杳1#咼位槽液位不咼于10cm3检查1#低位槽液位不低于20cm4离心泵的点动或盘泵5检查所有阀门a 1#低位槽放空阀开b其他阀门关开车1开1#低位槽出口阀2开2#离心泵的进口阀3开转子流量计计后阀4开1#高位槽进口阀5启动2#泵6 开2#离心泵的出口阀7开3#离心泵的进口阀8启动3#泵9 开3#离心泵的出口阀10开转子流量计计前阀正常操作1缓缓调节转子流量计，调节并维持流量为1.2m/h2 使1#高位槽的液位维持在 20cm3将数据填入操作数据表中停车1关转子流量计计前阀2 关2#、3#离心泵的出口阀3停电机4关1#低位槽出口阀5关其它阀门2、离心泵并联操作项 目操作规程开车前准备1检查电源是否处于正常状态2 检杳1#咼位槽液位不咼于10cm3检查1#低位槽液位不低于20cm4离心泵的点动或盘泵5检查