化工-第二章 流体流动与输送

1、化学工程基础化学工程基础Fundamentals of Chemical EngineeringE-mail: dfzhang第二章第二章 流体流动与输送流体流动与输送2.1 2.1 流体静力学流体静力学2.2 2.2 流体流动流体流动2.3 2.3 流体流动系统的质量衡算流体流动系统的质量衡算2.4 2.4 流体流动系统的能量衡算流体流动系统的能量衡算2.5 2.5 管内流动阻力管内流动阻力2.6 2.6 流体流量的测量流体流量的测量2.7 2.7 流体输送设备流体输送设备3本章主要内容：本章主要内容：1. 主要讨论流体处于主要讨论流体处于相对静止相对静止和和流动过程流动过程的基本原理和的基

2、本原理和基本规律：流体静力学基本方程、连续性方程、机械基本规律：流体静力学基本方程、连续性方程、机械能衡算方程、流动阻力及能量损失的计算；能衡算方程、流动阻力及能量损失的计算；2. 流体在输送系统中压强的变化与测量；流体在输送系统中压强的变化与测量；3. 输送管路设计与所需功率的计算；输送管路设计与所需功率的计算；4. 流量测量；流量测量；5. 输送设备的选型与操作；输送设备的选型与操作；掌握：掌握：1.流体的密度、粘度和压强的定义、单位和换算流体的密度、粘度和压强的定义、单位和换算2.流体静力学基本方程式、流量方程式、连续性方程式、流体静力学基本方程式、流量方程式、连续性方程式、柏努利方程式

3、及其应用柏努利方程式及其应用3.流体的流动类型及其判定，雷诺数及其计算流体的流动类型及其判定，雷诺数及其计算4.流体在圆形直管内阻力及其计算流体在圆形直管内阻力及其计算了解：了解：1.圆形直管内流体流动的速度分布，边界层的基本概念圆形直管内流体流动的速度分布，边界层的基本概念2.局部阻力的计算局部阻力的计算3.孔板流量计、转子流量计的基本结构、测量原理孔板流量计、转子流量计的基本结构、测量原理4.了解典型流体输送设备了解典型流体输送设备离心泵离心泵2.1 流体静力学流体静力学 基本名词基本名词流体的静力学属性及静力学方程流体的静力学属性及静力学方程流体静力学方程的应用流体静力学方程的应用202

4、2-2-2162.1 2.1 流体静力学流体静力学2.1.1 基本名词基本名词1.1.流体流体是否仅指液体？是否仅指液体？承受任何微小切向应力都会发生连续变形的物质。承受任何微小切向应力都会发生连续变形的物质。流体流体 气体气体 液体液体流体质点与连续介质模型流体质点与连续介质模型把流体视为由无数个把流体视为由无数个流体微团（或流体质流体微团（或流体质点）点）所组成，这些流体微团紧密接触，彼所组成，这些流体微团紧密接触，彼此没有间隙。这就是此没有间隙。这就是连续介质模型连续介质模型。2022-2-217流体微团（或流体质点）：流体微团（或流体质点）： 宏观上足够小宏观上足够小，以致于可以将其看

5、，以致于可以将其看成一个几何上没有维度的点；成一个几何上没有维度的点； 同时微观上足够大同时微观上足够大，它里面包含着，它里面包含着许许多多的分子，其行为已经表现许许多多的分子，其行为已经表现出大量分子的统计学性质出大量分子的统计学性质.2022-2-218流体的特征流体的特征1 1易流动性易流动性 流体受到外部切向力作用时，易于变形而产流体受到外部切向力作用时，易于变形而产生流动。生流动。2 2可压缩性可压缩性 流体在外部温度和压力作用下，流体分子间流体在外部温度和压力作用下，流体分子间的距离会发生一定的改变，表现为流体密度的距离会发生一定的改变，表现为流体密度大小的变化。大小的变化。工程上

6、：工程上：流体流体 可压缩流体可压缩流体 不可压缩流体不可压缩流体密度为常数密度为常数气体气体液体液体92.2.流体的静力学属性流体的静力学属性1)1) 流体的密度流体的密度流体的密度：单位体积流体的质量，流体的密度：单位体积流体的质量， ，属于物性。，属于物性。影响因素：流体种类、浓度、温度、压力影响因素：流体种类、浓度、温度、压力 获得方法：（获得方法：（1）查物性数据手册）查物性数据手册（2）公式计算：）公式计算：)mkg(3VnMVm2022-2-2110nnmwww22111液体混合物：液体混合物：(无体积效应无体积效应)RTpM气体：气体：-理想气体状态方程理想气体状态方程nn22

7、11 m气体混合物：气体混合物：(wn：质量分数：质量分数)( n：体积分数：体积分数)2) 相对密度相对密度相对密度为物质密度与相对密度为物质密度与4 C时纯水密度之比，用时纯水密度之比，用d表示，表示，量纲为一。量纲为一。C4,OH2d如：如：84. 1)SOH(42204d113 3）流体的压强及其表示方法）流体的压强及其表示方法 流体的压强：流体流体的压强：流体垂直作用于垂直作用于单位面积上的力，单位面积上的力，称为流体的压强，简称压强。用称为流体的压强，简称压强。用p表表示，工程上习惯称之为压力。示，工程上习惯称之为压力。（1）压强单位）压强单位SI 制中，制中， N/m2 = Pa

8、，称为帕斯卡，称为帕斯卡1 atm( (标准大气压标准大气压) ) = 1.013105 Pa = 760 mmHg = 10.33 mH2O = 1.033 kgf/cm2 = 1.013105 N/m2 = 1.013 bar1 at(工程大气压工程大气压) = 735.6 mmHg= 10 mH2O = 1 kgf/cm2 = 9.807104 N/m2 = 0.9807 bar = 9.807104 Pa1 bar(巴巴) = 105 Pa1 torr(托托) = 1 mmHg12表压绝对压力表压绝对压力 当地大气压当地大气压真空度当地大气压真空度当地大气压 绝对压力绝对压力（2 2）

9、压强大小的两种表征方法）压强大小的两种表征方法绝对压强绝对压强表压强表压强【例】：在兰州操作的苯乙烯真空蒸馏塔塔顶真空表【例】：在兰州操作的苯乙烯真空蒸馏塔塔顶真空表读数为读数为8080kPa，在天津操作时，真空表读数应为多，在天津操作时，真空表读数应为多少？已知兰州地区的平均大气压少？已知兰州地区的平均大气压85.385.3kPa，天津地，天津地区为区为101.33101.33kPa。分析：维持操作的正常进行，应保持相同的绝对压，分析：维持操作的正常进行，应保持相同的绝对压，根据兰州地区的压强条件，可求得操作时的绝对压。根据兰州地区的压强条件，可求得操作时的绝对压。 解解: 绝压绝压=大气压

10、大气压 真空度真空度 = 85300 80000 = 5300Pa真空度真空度=大气压大气压 绝压绝压 =101330 - 5300 =96030Pa142.1.2 流体流体静力学静力学基本方程式基本方程式流体受力流体受力质量力质量力表面力表面力如重力、离心力等，如重力、离心力等，属于非接触性的力。属于非接触性的力。法向力法向力 (压力压力)切向力切向力 (剪力剪力)静止流体受力静止流体受力质量力质量力法向力法向力- - 单位面积上的压力称为压单位面积上的压力称为压强强, ,习惯上称为习惯上称为静压力静压力。- - 重力场中单位质量流体所重力场中单位质量流体所受质量力受质量力, ,即为即为重力

11、加速度重力加速度。反映了流体不受水平外力作反映了流体不受水平外力作用，只在重力作用下流体内用，只在重力作用下流体内部压力（压强）的变化规律。部压力（压强）的变化规律。15流体静力学方程的推导流体静力学方程的推导如图所示，取一垂直流体柱，其底面积为如图所示，取一垂直流体柱，其底面积为A，在，在距底面高度为距底面高度为z的水平面上作用的压强为的水平面上作用的压强为p，分析，分析此水平面上厚度为此水平面上厚度为dz的薄层流体所受的力为：的薄层流体所受的力为：(1) 向上作用于薄层底面的总压力向上作用于薄层底面的总压力pA；(2) 向下作用于薄层顶面的总压力向下作用于薄层顶面的总压力(p+dp)A；(

12、3) 薄层向下作用的重力薄层向下作用的重力gdzAdzp + dppAg16流体静止时，作用于流体柱的力处于平衡状态，流体静止时，作用于流体柱的力处于平衡状态，三力之和应等于零，即：三力之和应等于零，即：简化得：简化得：pA (p + dp)A gAdz = 0 dp gdz = 0 若若为常数，上式的不为常数，上式的不定积分：定积分：常数 gzp如取如取z1和和z2为积分下、为积分下、上限，而作用于上限，而作用于z1和和z2两个平面上的压强分两个平面上的压强分别为别为p1、p2，则：，则：)(21122112zzgppgzgzpp流流体体静静力力学学方方程程17适用场合：绝对静止、连续、均质

13、、不可压缩适用场合：绝对静止、连续、均质、不可压缩流体流体流体静力学基本方程式的流体静力学基本方程式的讨论讨论1.1. 压强可以用液柱高度表示；压强可以用液柱高度表示；2.2. 静止静止流体内部任一点的压强仅流体内部任一点的压强仅为深度的函数为深度的函数3.3. 同种流体，同一水平面上的压同种流体，同一水平面上的压强相等；强相等；4.4. 液面上方的压强能够以同样的液面上方的压强能够以同样的大小传递到流体内部；大小传递到流体内部；5.5. 静止流体内部任一点，位能与静止流体内部任一点，位能与静压能之和为一常数。静压能之和为一常数。h p1p2 = p1+ ghz1z22022-2-2118 0

14、U U形管压强计形管压强计p1 p2 = (0 )gRp1 p2= 0gR？2.1.3 流体静力学基本方程式的应用流体静力学基本方程式的应用若若 02022-2-2119液位计液位计p1 p2 h1 = h2化工生产中为了了解容器里物料的储存量，需要化工生产中为了了解容器里物料的储存量，需要使用液位计进行液位的测量。使用液位计进行液位的测量。2022-2-2120液封液封p pA + 水水ghh = (p pA)/ 水水g2022-2-2121例：如图所示，蒸气锅炉安装一复式例：如图所示，蒸气锅炉安装一复式U型水银测压计，型水银测压计，截面截面2-4，6-7之间充水，其余为之间充水，其余为Hg

15、，已知对基准面而言，已知对基准面而言，各点的标高为：各点的标高为：z0 = 1.8 m, z2 = 0.9 m, z4 = 2.0 m, z6 = 0.7 m, z7 = 2.5 m, 试计算锅炉内水面上蒸气压强试计算锅炉内水面上蒸气压强p（表压和绝对压强）（表压和绝对压强）2022-2-2122解：解：根据流体静力学方程，根据流体静力学方程，p1 = p2, p3 = p4, p5 = p6对于水平面对于水平面1-2：p2 = p1 = pa + Hgg(z0 z1)对于水平面对于水平面3-4：p4 = p3 = p2 H2Og(z4 z2)对于水平面对于水平面5-6：p6 = p5 = p

16、4 + Hgg(z4 z6)锅炉上方蒸气压强锅炉上方蒸气压强p = p6 H2Og(z7 z6) = pa + Hgg(z0 z1) H2Og(z4 z2) + Hgg(z4 z6) H2Og(z7 z6) = 3.66 105 Pap pa = 2.65 105 Pa2.2 流体流动流体流动 流体的流量和流速流体的流量和流速稳态流动与非稳态流动稳态流动与非稳态流动流体型态流体型态牛顿粘性定律牛顿粘性定律边界层及边界层分离边界层及边界层分离流体在管内的速度分布流体在管内的速度分布2022-2-21242.2 2.2 流体流动流体流动2.2.1 流体的流体的流量和流速流量和流速 体积流量体积流量

17、 qVVtm3/s质量流量质量流量mqmtkg/sqm qV流量流量：单位时间内通过导管任一横截面积的流体量：单位时间内通过导管任一横截面积的流体量qmw A流速流速：单位时间内流体在导管内流过的距离：单位时间内流体在导管内流过的距离体积流速体积流速 uqVA质量流速质量流速平均流速平均流速m/skg/(m2 s) w uqm w A u A2022-2-2125wquqdmV44管路直径的估算与选择管路直径的估算与选择wquqAdmV24流体种类及状况常用流速范围m/s流体种类及状况常用流速范围m/s水及一般液体13压力较高的气体1525黏度较大的液体0.518大气压以下饱和水蒸汽4060低

18、压气体8153大气压以下饱和水蒸气2040易燃、易爆的低压气体（如乙炔等）0流体对外界流体对外界0放热放热 0z: 位压头位压头, mu2/2g: 动压头动压头, mp/ g: 静压头静压头, m总压头总压头f222222ee11211122hpugzUHQpugzU2022-2-21511) 1) 理想流体理想流体流动过程的能量衡算流动过程的能量衡算理想流体：理想流体： a. 流体在流动时无摩擦，无能量损失流体在流动时无摩擦，无能量损失b. 不可压缩流体不可压缩流体假设：假设：T、 U、 不变不变Qe0、W0f222222ee11211122hpugzUHQpugzU理想流体伯努利方程式：理

19、想流体伯努利方程式：单位质量流体的机单位质量流体的机械能械能2222121122pugzpugz522).2).实际流体实际流体流动过程的能量衡算流动过程的能量衡算假设：假设：T、 U、 不变不变Qe0能量损失：能量损失：hf (J/kg)由摩擦阻力引起由摩擦阻力引起能量补充：能量补充：He (J/kg)由流体输送设备提供由流体输送设备提供f222222ee11211122hpugzUHQpugzU实际流体伯努利方程式：实际流体伯努利方程式：机械能衡算方程（柏努利机械能衡算方程（柏努利方程方程）f2222e121122hpugzHpugz53对实际流体的能量衡算对实际流体的能量衡算：f2222

20、e121122HgpguzHgpguz有效压头有效压头静压头静压头动压头动压头位压头位压头压头损失压头损失可写成：可写成： f2222e121122hpugzHpugz54机械能衡算方程（柏努利方程）机械能衡算方程（柏努利方程）讨论讨论：(1) 适用条件：适用条件：不可压缩（压强变化不可压缩（压强变化 80%PPe有效功率：有效功率：流体实际获得的功率，流体实际获得的功率，Pe，Js-1或或WqV 泵的流量泵的流量, m3s-1H e 泵的扬程，泵的扬程，m 输送液体的密度输送液体的密度, kgm-3g 重力加速度重力加速度, ms-2gHqPVee115离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线表征离

21、心泵表征离心泵H e、P、 、qV 间的关系，反映泵的间的关系，反映泵的性能，是分析和选用泵的重要依据性能，是分析和选用泵的重要依据H e qV qV P qV qV /m3h-1P/W /%H e /mH e qV 曲线曲线流量流量qV 泵的压头泵的压头H e , ,即流量越大，泵即流量越大，泵给单位重量流体提供给单位重量流体提供的机械能越小。但是，的机械能越小。但是，这一规律对流量很小这一规律对流量很小的情况可能不适用。的情况可能不适用。 曲线具体形态与泵结曲线具体形态与泵结构有关。构有关。P qV 曲线曲线流量流量qV 轴功率轴功率P qV = 0 时时P = 0 ，所以大流量输送一所以

22、大流量输送一定对应着大的配套定对应着大的配套电机，且离心泵应电机，且离心泵应启动时应关闭出口启动时应关闭出口阀，这样可以使电阀，这样可以使电机的启动电流最小。机的启动电流最小。 qV 曲线曲线流量流量qV 效率效率 先先 后后 ，qV = 0 时时 = 0 ，根据生产任，根据生产任务选泵时，应使泵务选泵时，应使泵在最高效率点附近在最高效率点附近工作。工作。 116例：例：用泵将地面贮槽中密度为用泵将地面贮槽中密度为1840 kgm-3的液体以的液体以1.5 kgs-1的流量送至贮罐中。地面贮槽内液面恒定，贮罐的流量送至贮罐中。地面贮槽内液面恒定，贮罐高出地面贮槽液面高出地面贮槽液面10 m，地

23、面贮槽和贮罐皆通大气。输，地面贮槽和贮罐皆通大气。输送管道内径送管道内径25 mm，流动过程的能量损失为，流动过程的能量损失为52.0 Jkg-1，若泵的效率为若泵的效率为50%，计算泵所需的轴功率。，计算泵所需的轴功率。分析：分析：轴功率轴功率P =？效率为效率为 = 50%有效功率有效功率Pe = PgHqPVeegHqem即求：扬程即求：扬程H e能量衡算：能量衡算：1-1，2-2截面间，且截面间，且1-1面为基准面面为基准面117解：解：以以1-1截面为基准面，在两截面间截面为基准面，在两截面间应用柏努利方程：应用柏努利方程：f2222e211122HgugpzHgugpz已知：已知：

24、d = 25 mm =1840 kgm-3z1 = 0, z2 = 10 mp1 = p2 = 0 (均通大气均通大气)u1 = 0，u2 =？qm = 1.5 kgs-1g Hf = 52.0 Jkg-11 -2m2m22sm 66. 144/4/dqdqdquV1 -f222ekgJ 48.1512HgugzHgf222f21221212e22HguzHguugppzzH118 W2 .227emegHqP有效功率：有效功率：所以轴功率：所以轴功率：效率为效率为 = 50%P =Pe/ = 454.4 W119例：例：用泵将温度为用泵将温度为20 C的水，的水，以以qV =10.8 m3

25、h-1的流量的流量通过通过 48 mm 3.5 mm的管道由低位的管道由低位贮槽送到高位贮槽，贮槽送到高位贮槽，两槽均通大气。入口管不伸到高位槽液面内。管道的水两槽均通大气。入口管不伸到高位槽液面内。管道的水平距离为平距离为150 m，垂直高度为，垂直高度为10 m其中各种管件和阀门的其中各种管件和阀门的当量长度为管径的当量长度为管径的260倍，管壁的绝对粗糙度为倍，管壁的绝对粗糙度为0.3 mm，若泵的效率为若泵的效率为60%，问需要多大功率的离心泵？，问需要多大功率的离心泵？分析：分析：轴功率轴功率P =？效率为效率为 = 60%有效功率有效功率Pe = PgHqPVeegHqem即求：扬

26、程即求：扬程H e能量衡算：能量衡算：1-1，2-2截面间，且截面间，且1-1面为基准面面为基准面120解：解：以以1-1截面为基准面，在两截面截面为基准面，在两截面间应用柏努利方程：间应用柏努利方程：f2222e211122HgugpzHgugpz已知：已知：d = 48 2 3.5 = 41 (mm) = 0.041 (m)qV = 10.8 m3h-1 = 3.0 10-3 m3s-1 =1000 kgm-3z1 = 0, z2 = 10 mp1 = p2 = 0 (均通大气均通大气)u1 = 0，u2 =？ le = 260 d = 10.66 ml = 160 m = 0.3 mm

27、水水= 10-3 PasgudllH222ef管路总阻力损失：管路总阻力损失：1 -22sm 57. 1 4/dqAquVV121判断流型：判断流型：3421041031. 9Redu流动型态为湍流流动型态为湍流相对粗相对粗糙度：糙度：0073. 0413 . 0d查表得：查表得： = 0.034m 2 .37222efgudllHf2222e211122HgugpzHgugpzm 5 .472f222eHguzH以上数据代入式：以上数据代入式：得扬程：得扬程：122kW 4 . 1 W104 . 13eegHqPV有效功率：有效功率：所以轴功率：所以轴功率：效率为效率为 = 60%P =Pe

28、/ = 2.3 kW123例：例：某车间要将密度为某车间要将密度为 = 1200 kgm-3的溶液以的溶液以qV =100 m3 h-1的流量从贮槽送到高的流量从贮槽送到高10 m（从贮槽的液（从贮槽的液面向上计算）的高位槽内，贮槽内的压强为面向上计算）的高位槽内，贮槽内的压强为0.1 MPa（绝对压强），高位槽内的压强为（绝对压强），高位槽内的压强为0.05 MPa（表（表压），导管的直径为压），导管的直径为 159 mm 4.5 mm，管路的长度，管路的长度为为150 m（直管长度加上局部阻力的当量长度）。（直管长度加上局部阻力的当量长度）。假设管路的摩擦系数为假设管路的摩擦系数为 = 0

29、.03，问能否选用问能否选用扬程扬程He = 17.1 m，送液能力为送液能力为0.0306 m3s-1的离心泵？的离心泵？124解：解：判断泵是否使用主要看其判断泵是否使用主要看其扬程扬程和和送液送液能能力是否满足要求。力是否满足要求。所需送液流量：所需送液流量：qV =100 m3 h-1 = 0.0278 m3s-1 17.1 m此离心泵的扬程不符合要求，泵不适用。此离心泵的扬程不符合要求，泵不适用。127离心泵的安装高度离心泵的安装高度如图：若增加泵的安装高度如图：若增加泵的安装高度Hg，则，则叶轮中叶轮中心心处的压力处的压力p必然必然下降下降。当。当Hg增加，而增加，而p下下降至降至

30、被输送被输送流体流体在操作温度下的在操作温度下的饱和蒸气饱和蒸气压压时，将在泵内产生：时，将在泵内产生：被输送流体在叶轮中心处发生气化，产生被输送流体在叶轮中心处发生气化，产生大量气泡；大量气泡； 气泡由中心向周边运动，由于压力增加而气泡由中心向周边运动，由于压力增加而急剧凝结，产生局部真空，周围液体高速急剧凝结，产生局部真空，周围液体高速冲向真空区域；冲向真空区域；气泡冷凝发生在叶片表面时，众多液滴高气泡冷凝发生在叶片表面时，众多液滴高频撞击叶片；频撞击叶片；加速叶片的腐蚀加速叶片的腐蚀 。 气蚀现象气蚀现象128 安装高度安装高度如图：取泵吸入贮槽水面为截面如图：取泵吸入贮槽水面为截面0-

31、0，水流方向垂，水流方向垂直面为截面直面为截面1-1，并以，并以0-0截面为基准面，进行能量截面为基准面，进行能量衡算衡算f211120a022Hgugpzgugpzz0 = 0, z1 = Hg, pa :槽面大气压强，槽面大气压强，p1：泵入口压强：泵入口压强u0 = 0， u1：入口流速：入口流速129f211120a022Hgugpzgugpz设：设：Hs = (pa p1)/ g得离心泵的安装高度得离心泵的安装高度Hg：f21sg2HguHH而：而： z1 = Hg130f21sg2HguHH u12/(2g): 吸入管路上的流体动压头，吸入管路上的流体动压头，u1 Hg ，故离心泵

32、的吸入管径常大于压出管径，以减小故离心泵的吸入管径常大于压出管径，以减小u1 Hf：吸入管路的阻力损失，管路上尽量减少管件、：吸入管路的阻力损失，管路上尽量减少管件、阀门等可减小阀门等可减小 Hf ，增大安装高度，增大安装高度Hg 最大安装高度：开始发生气蚀时的安装高度，最大安装高度：开始发生气蚀时的安装高度， Hg,max = (pa p1)/( g) = Hs 习惯用习惯用Hs = (pa p1)/( g)液柱高度：液柱高度：允许吸上真允许吸上真空高度空高度；实验测定；产品说明书上常为；实验测定；产品说明书上常为98.1 kPa下输送下输送20 清水时的结果清水时的结果 开始发生气蚀时的开

33、始发生气蚀时的(pa p1)：允许吸入压差；：允许吸入压差；131例：例：某工段领到一台离心泵，泵的铭牌上标着：流某工段领到一台离心泵，泵的铭牌上标着：流量量qV =20 m3 h-1，扬程，扬程He = 30.8 mH2O，转速，转速n = 2900 rmin-1，允许吸上真空高度，允许吸上真空高度Hs = 7.2 m，泵的流，泵的流量和扬程均符合要求，若已知管路的全部阻力为量和扬程均符合要求，若已知管路的全部阻力为1.8 mH2O，当时当地大气压为，当时当地大气压为736 mmHg，试计算：，试计算： (1) 输送输送20水时泵的安装高度为多少？水时泵的安装高度为多少？ (2) 输送输送9

34、0水时泵的安装高度又为多少？水时泵的安装高度又为多少？ 2022-2-21132解：解：(1) 求输送求输送20水时泵的安装高度水时泵的安装高度已知：已知：Hs = 7.2 m， Hf =1.8 mH2O ， u12/(2g)通常数值较小，忽略不计，当时当地大气压为通常数值较小，忽略不计，当时当地大气压为736 mmHg 10 mH2O，与泵出厂时实验条件，与泵出厂时实验条件基本符合，故基本符合，故Hs不用换算不用换算f21sg2HguHH即：即：Hg = 7.2 1.8 = 5.4 m 133(2) 输送输送90水时的安装高度水时的安装高度 此时由于水温高此时由于水温高, 允许吸上真空高度会

35、有很大变允许吸上真空高度会有很大变化化, 应进行换算：应进行换算： 已知：大气压为已知：大气压为736 mmHg 10 mH2O，查表得，查表得90时水的饱和蒸汽压时水的饱和蒸汽压pt = 70.1 kPa，该温度下，该温度下水的密度为水的密度为 965.3 kgm-3m 0 . 2fC 20 s,gHgpHHt计算出的计算出的Hg为负值，这说明此离心泵在输送为负值，这说明此离心泵在输送90的水时，其安装位置应在贮槽液面以下的的水时，其安装位置应在贮槽液面以下的2.0 m处处. 134水泵：水泵：适用于输送清水或物性与水相近、无腐蚀适用于输送清水或物性与水相近、无腐蚀性且杂质较少的液体。结构简

36、单，操作容易。性且杂质较少的液体。结构简单，操作容易。 耐腐蚀泵：耐腐蚀泵：用于输送具有腐蚀性的液体，接触液用于输送具有腐蚀性的液体，接触液体的部件用耐腐蚀的材料制成，要求密封可靠。体的部件用耐腐蚀的材料制成，要求密封可靠。 油泵：油泵：输送石油产品的泵，要求有良好的密封性。输送石油产品的泵，要求有良好的密封性。 泥浆泵泥浆泵：输送含固体颗粒的液体、稠厚的浆液，：输送含固体颗粒的液体、稠厚的浆液，叶轮流道宽，叶片数少。叶轮流道宽，叶片数少。 离心泵的类型离心泵的类型离心泵结构简单，流量均匀操作方便，易于调节和离心泵结构简单，流量均匀操作方便，易于调节和控制，适用于输送各类液体或浆液，应用范围广

37、泛，控制，适用于输送各类液体或浆液，应用范围广泛，在化工生产中，约占用泵数量的在化工生产中，约占用泵数量的80% 90%135 离心泵的选用离心泵的选用选用离心泵一般按以下步骤进行：选用离心泵一般按以下步骤进行： 首先，根据首先，根据输送液体的性质和操作条件输送液体的性质和操作条件，选，选定泵的类型；定泵的类型； 按输送任务中的按输送任务中的最大流量最大流量和设计的输送管路和设计的输送管路系统计算系统计算所需压头所需压头（用柏努利方程）；（用柏努利方程）； 根据流量和所要求的压头从泵的产品目录中根据流量和所要求的压头从泵的产品目录中选用泵的合适型号，并留有一定的选用泵的合适型号，并留有一定的冗

38、余冗余； 最后根据泵的特性参数（流量和扬程）核算最后根据泵的特性参数（流量和扬程）核算泵的泵的轴功率轴功率。1362.7.2 2.7.2 往复泵往复泵利用活塞的往复运动将能量传递给液利用活塞的往复运动将能量传递给液体，以完成液体输送体，以完成液体输送单动泵：单动泵：活塞往复一次，吸、排液交替进行各一次，输送液体不连续； 双动泵：双动泵：活塞两侧都装有阀室，每次行程都在吸液和排液，供液连续，但不均匀； 三联泵：三联泵：三台单动泵并联，但冲程互相错开120，供液连续均匀。往复泵的扬程几乎与流量无关，理论上压头可以往复泵的扬程几乎与流量无关，理论上压头可以任意高，但要受泵体和输液管路承压能力的限制。

39、任意高，但要受泵体和输液管路承压能力的限制。1372.7.3 2.7.3 旋转泵旋转泵泵壳内有两个齿轮：主动、被动。吸入腔两齿轮拨开，形成低压吸入液体；液体被带至排出腔，排出腔内两齿合拢， 形成高压排挤出液体。 齿轮泵的压头较高而流量较小，可输送粘稠液体以至膏状物料（如润滑油），但不能输送含有固体颗粒的悬浮液。 齿轮泵齿轮泵 螺杆泵螺杆泵排出口排出口吸入口吸入口工作原理与齿轮泵相似工作原理与齿轮泵相似依靠泵体内转子的旋转来吸收、排出依靠泵体内转子的旋转来吸收、排出液体，常用的有齿轮泵和螺杆泵等液体，常用的有齿轮泵和螺杆泵等1382.7.4 2.7.4 真空泵真空泵从系统中抽走气体使系统内压强低

40、于大气压从系统中抽走气体使系统内压强低于大气压外壳呈圆形，叶轮偏心安装。外壳呈圆形，叶轮偏心安装。泵内注水，叶轮旋转时，离心力泵内注水，叶轮旋转时，离心力作用使水被甩至壳壁形成水环，作用使水被甩至壳壁形成水环，水环浸没隔开叶片，叶片间形成水环浸没隔开叶片，叶片间形成密封腔。偏心叶轮旋转使密封室密封腔。偏心叶轮旋转使密封室外由小变大形成真空，将气体从外由小变大形成真空，将气体从吸入口吸入；继而密封室由大变吸入口吸入；继而密封室由大变小，气体由压出口排出。小，气体由压出口排出。 水环真空泵水环真空泵水环真空泵的最大真空度可达水环真空泵的最大真空度可达83 kPa1392.7.4 2.7.4 真空泵

41、真空泵 喷射泵喷射泵利用流体流动时动利用流体流动时动能和静压能的相互能和静压能的相互转换所造成的真空，转换所造成的真空，将气体吸入泵内。将气体吸入泵内。喷射泵的流体可以喷射泵的流体可以是水，也可以是水是水，也可以是水蒸汽。蒸汽。2022-2-21140球形抽气管球形抽气管141本章内容总结本章内容总结1. 1. 主要研究对象和解决的问题主要研究对象和解决的问题 研究对象：牛顿型流体研究对象：牛顿型流体符合牛顿粘性符合牛顿粘性定律的气体和液体定律的气体和液体 解决的问题：定常态下常压或低压流体输送解决的问题：定常态下常压或低压流体输送的能量转换、能量传递的计算；在工业上主的能量转换、能量传递的计

42、算；在工业上主要运用于流体的管路计算和设计、输送设备要运用于流体的管路计算和设计、输送设备的选用等的选用等. .yudd1422. 2. 内容要点内容要点 流体流动的连续性方程（物料衡算流体流动的连续性方程（物料衡算质量质量守恒定律在流体力学中的体现）守恒定律在流体力学中的体现）A1u1 = A2u2 =A3u3 =常数常数 柏努利方程（能量衡算柏努利方程（能量衡算能量守恒定律在能量守恒定律在流体力学中的体现）流体力学中的体现）143流体静力学基本方程（柏努利方程特例）流体静力学基本方程（柏努利方程特例）推论：推论： z1 = z2, p1 = p2 ( 一定一定) p = p0 + gh (为液体内任一点的压强为液体内任一点的压强)gpzgpz2211理想流体：流动时无摩擦阻力和不可压缩的流体理想流体：流动时无摩擦阻力和不可压缩的流体实际流体：计入阻力损失和输送机械补充的能量实际流体：计入阻力损失和输送机械补充的能量常数gpguzgpguz2212121122f2212e121122HgpguzHgpguz柏柏努努利利方方程程144三项机械能：三项机械能：单位重量流体的位能：单位重量流体的位能：单位重量流体的动能：单位重量流体的动能：单位重量流体的压