华东理工化工原理第01章

1、绪绪 论论 自然科学自然科学工程科学工程科学一、本课程的产生和发展一、本课程的产生和发展 最早对象：化学工艺学最早对象：化学工艺学 如聚氯乙烯生产：如聚氯乙烯生产：温度温度,压力压力,催化剂催化剂 2020世纪初世纪初(1900)(1900)：各行各业互不相关：各行各业互不相关二十年代提出二十年代提出单元操作单元操作第一次抽象第一次抽象主要有：主要有：流体输送流体输送, ,搅拌搅拌, ,过滤过滤, ,沉降沉降, ,流态化流态化 动量传递动量传递换热，蒸发换热，蒸发 热量传递热量传递吸收，精馏，萃取，干燥吸收，精馏，萃取，干燥结晶，吸附，膜分离结晶，吸附，膜分离 质量传递质量传递第二次抽象第二次

2、抽象 传递过程传递过程二、本课程的主要内容和任务二、本课程的主要内容和任务 内容：化工单元操作内容：化工单元操作( (以传递过程为主线以传递过程为主线) ) 任务：认识过程和设备的规律。任务：认识过程和设备的规律。 应用于化工设计应用于化工设计, ,生产调节生产调节, ,优化操作。优化操作。 1 1选择选择合理的过程合理的过程, ,设备。设备。 2 2强化强化化工过程化工过程, ,设备。设备。 3 3将实验室成果将实验室成果放大放大到工业规模。到工业规模。 4 4发展发展新技术新技术, ,新设备。新设备。三、基本的研究方法三、基本的研究方法1 1数学分析法数学分析法2. 2. 量纲分析实验研究

3、法量纲分析实验研究法3. 3. 数学模型法数学模型法 要能要能“由小见大由小见大”，“由此及彼由此及彼”。 以前：简单问题以前：简单问题, ,严格处理。严格处理。 现在：复杂问题现在：复杂问题, ,简化处理。简化处理。4. 4. 工程问题处理方法工程问题处理方法四、若干工程观点四、若干工程观点(1)(1)衡算衡算观点：输入观点：输入+ +生成生成= =输出输出+ +积累积累(2)(2)平衡平衡观点：热力学平衡指四大平衡观点：热力学平衡指四大平衡 力平衡：高压力平衡：高压-低压，极限低压，极限P P相等相等 热平衡：高温热平衡：高温-低温，极限低温，极限T相等相等 相平衡：高逸度相相平衡：高逸度

4、相-低逸度相，极限低逸度相，极限f相等相等 化学平衡：化学反应工程研究，此略化学平衡：化学反应工程研究，此略 (3)(3)速率速率观点：观点：1.1.概述概述1.1 1.1 流体流动的流体流动的连续性假定连续性假定1.1.1 1.1.1 连续性假定连续性假定 固体力学：考察对象固体力学：考察对象-单个固体，离散介质。单个固体，离散介质。 流体力学：考察对象流体力学：考察对象-无数质点，连续介质。无数质点，连续介质。 例如点压强的考察例如点压强的考察 p p ( (正压力正压力/ /面积面积) )第第1章章 流体流动与流体输送机械流体流动与流体输送机械质点质点含有大量分子的流体微团，其尺寸远小含

5、有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺于设备尺寸、远大于分子平均自由程。寸、远大于分子平均自由程。可能性：可能性：1mm1mm3 3常温常压气体含常温常压气体含2.52.510101515个分子，个分子， 分子平均自由程为分子平均自由程为0.1m0.1m量级。量级。连续性假定连续性假定流体是由无数质点组成的，彼此流体是由无数质点组成的，彼此间没有间隙，完全充满所占空间的连续介质。间没有间隙，完全充满所占空间的连续介质。目的目的：可用微积分来描述流体的各种参数。：可用微积分来描述流体的各种参数。1.1.2 1.1.2 流体受力流体受力体积力体积力 作用于体积中的各个部位，作用于体积中的各个部位

6、，力的大小与体积力的大小与体积（质量）有关（质量）有关。如：重力，惯性力，离心力。如：重力，惯性力，离心力。表面力表面力 分解成：垂直于作用面，压力分解成：垂直于作用面，压力 p p ； 平行于作用面，平行于作用面，剪切力剪切力。1.1.3 1.1.3 流体流体黏性黏性 黏性的物理本质：分子间引力和分子热运动、碰黏性的物理本质：分子间引力和分子热运动、碰 撞。撞。 （录像）（录像）牛顿黏性定律牛顿黏性定律表明表明流体受剪切力必运动。流体受剪切力必运动。 牛顿型流体牛顿型流体与与非牛顿型流体非牛顿型流体的区别。的区别。 = =f f( (物性，温度物性，温度) ) t t, , 气气，液液理想流

7、体理想流体: : 假定假定=0=01.1.4 1.1.4 流体流动的机械能流体流动的机械能 为为单位质量流体的动能单位质量流体的动能 gz 为为单位质量流体的位能单位质量流体的位能 为为单位质量流体的压强能单位质量流体的压强能22u)2(2mum )(mmgz p)ddd(VlAp 1.2 流体静力学流体静力学1.2.1 静止流体的压强分布静止流体的压强分布1.2.1.1 静压强的特性静压强的特性任意界面上只受到大小相等方向相反的压力。任意界面上只受到大小相等方向相反的压力。作用于任意点不同方位的静压强数值相等。作用于任意点不同方位的静压强数值相等。压强各向传递压强各向传递 。1.2.1.2

8、静力学方程静力学方程 p+gz=常数常数 或或等高等压，等高等压，等压面等压面2211gzpgzp ghpzzgppaa )(2121.2.1.3 静力学方程应用条件静力学方程应用条件同种流体且不可压缩同种流体且不可压缩(气体高差不大时仍可用气体高差不大时仍可用)静止静止(或等速直线流动的横截面或等速直线流动的横截面-均匀流均匀流)重力场重力场单连通单连通1.2.2 流流体的总势能体的总势能 总势能总势能 （压强能与位能之和）（压强能与位能之和） 虚拟压强虚拟压强1.2.3 压强的表示方法压强的表示方法1.2.3.1 单位单位 N/m2=Pa 106Pa=1MPa 流体柱高度流体柱高度 ( p

9、=gh ) 1 atm=1.013105Pa=760mmHg=10.33mH2O 1 bar=105Pa 1 at=1kg(f)/cm2=9.81104Pa 1.2.3.2 基准基准 表压表压= =绝对压绝对压- -大气压大气压 真空度真空度= =大气压大气压- -绝对压绝对压1.2.4 静力学方程的工程应用静力学方程的工程应用1.2.4.1 测压测压已知：已知：R=180mm, h=500mm求：求：pA=? (绝压绝压)，(表压表压) 解：解：pB=pa+汞汞gR pB=pA+水水gh pA=pa+汞汞gR-水水gh =1.013105+136009.810.18-10009.810.5

10、=1.204105Pa(绝压绝压)pA=1.204105-1.013105=1.91104Pa(表压表压)1.2.4.2 液封液封设备中压力要保持，液体要排出，须用液封。设备中压力要保持，液体要排出，须用液封。应用时注意应用时注意阀开、阀关阀开、阀关1.2.4.3 流向判别流向判别 接通后流向？接通后流向？流水的有无流水的有无静力学静力学流水的多少流水的多少动力学动力学判据判据: :看看z大小，还是大小，还是p大小大小？同一水平高度比压强同一水平高度比压强p左左=pA+gzA=P PAp右右=pB+gzB=P PB1.3 流体流动中的守恒原理流体流动中的守恒原理1.3.1 质量守恒质量守恒质量

11、流量质量流量 qm=qV 平均流速平均流速 定态定态，不可压缩流体，不可压缩流体 u1A1=u2A2AquV 1.3.2 机械能守衡机械能守衡 , J/kg, J/kg柏努利方程的物理意义柏努利方程的物理意义：三项机械能之和为常数：三项机械能之和为常数或或 ， J/N=mJ/N=m 几何意义：几何意义：位头、压头、速度头位头、压头、速度头总高为常数总高为常数(录像录像)。2222222111upgzupgz gugpzgugpz2222222111 gZpu22常数柏努利方程的应用条件：柏努利方程的应用条件：（1 1）重力场，定态流动，不可压缩的）重力场，定态流动，不可压缩的理想流体理想流体（

12、2 2）无外加机械能或机械能输出。）无外加机械能或机械能输出。 推广到工程上可用形式推广到工程上可用形式定态：定态：u u、p p等参数与时间无关等参数与时间无关截面处均匀流（没有加速度）截面处均匀流（没有加速度）截面处流速均匀分布截面处流速均匀分布理想流体理想流体黏性损失黏性损失 引入引入h hf f关于加速度：关于加速度：点点1 1有当地加速度、有迁移加速度有当地加速度、有迁移加速度点点2 2只有当地加速度只有当地加速度点点3 3有迁移加速度有迁移加速度点点4 4没有加速度没有加速度均匀流段均匀流段均匀分布均匀分布得机械能衡算式：得机械能衡算式：应用时注意应用时注意 u1A1=u2A2+u

13、3A3fehupgzhupgz2222222111截面的选择截面的选择 (录像录像)1.3.3 工程应用工程应用(1)(1)测风量测风量由由1-11-1至至2-22-2排方程排方程 压差计：压差计：可得可得： 2222uppa gRppia 2 iagRppu2)(222 22uAqV (2)(2)虹吸虹吸 从从1-11-1至至2-22-2排方程排方程222upgHpaa gHu22 (3)(3)马利奥特容器马利奥特容器 求水面在求水面在a-aa-a面以上面以上时的放水速度：时的放水速度：由由a-aa-a面至出口小孔面至出口小孔截面截面2-22-2排方程排方程这时的流动条件是这时的流动条件是定

14、态定态的的实际实际: :22upgzpaaa agzu2 agzCu20 机械能衡算式导出步骤：机械能衡算式导出步骤： 简化简化: :将问题先简化到可分析的状况，得理论将问题先简化到可分析的状况，得理论解。解。 修正修正: :逐一解决与实际的差距，使结果可工程逐一解决与实际的差距，使结果可工程应用。应用。应用时应注意的问题：应用时应注意的问题： 看是否符合应用条件（连续流，满流）看是否符合应用条件（连续流，满流） 画示意图画示意图 截面选取截面选取 均匀流，已知量最多，大截面均匀流，已知量最多，大截面u u=0=0 真空吸料真空吸料现要将现要将30的乙醇输送到高位槽，的乙醇输送到高位槽， ,

15、,管子管子 , ,流量流量0.004m3/s。有人建议抽真有人建议抽真空，使料液吸上。忽略空，使料液吸上。忽略hf 。求：。求：p=? ?3kg/m800 mm5 . 357 解：从解：从1-2排柏努利方程排柏努利方程 =5520Pa(绝绝) guzgpgpa2222 m/s0 . 205. 0785. 0004. 04222 dquV 2222gzuppa 1281. 98002280010013. 125 根据物化知识根据物化知识 30 pV=10700Pa1.4 流体流动阻力流体流动阻力1.4.1 流动的类型流动的类型对于水平直管对于水平直管人们发现两种规律：人们发现两种规律：雷诺实验表

16、明存在两种流动类型雷诺实验表明存在两种流动类型( (录像录像) )判断依据：雷诺数判断依据：雷诺数 ppphf 21fhupgzupgz 2222222111 uRed 阻力损失表现为阻力损失表现为势能差势能差1.4.1.1 层流层流和和湍流湍流的区别的区别 层流层流 湍流湍流(1)(1)(2) (2) (3)(3)无微团作径向运动无微团作径向运动 有微团作径向运动有微团作径向运动(4)(4)层流层从中心到管壁层流层从中心到管壁 层流内层附壁层流内层附壁(5)(5) yudd yudd) ( (6) (6) h hf f与与 无关无关 h hf f与与 有关有关(7)(7)(8) (8) 传热

17、、传质慢传热、传质慢 传热、传质快传热、传质快层流和湍流的本质区别层流和湍流的本质区别: : 是否存在速度、压强的脉动性是否存在速度、压强的脉动性1.4.1.2 流型判据流型判据 Re2000 层流层流 2000Re4000 湍流湍流 d d 1.4.2流动阻力流动阻力两种阻力损失两种阻力损失 根本原因根本原因黏性黏性划分：划分：直管阻力损失直管阻力损失（沿程阻力损失）（沿程阻力损失） 局部阻力损失局部阻力损失（管件、阀件的阻力损失）（管件、阀件的阻力损失）1.4.2.1 直管阻力损失直管阻力损失 影响因素：影响因素：物性因素物性因素， 设备因素设备因素 d, l, 操作因素操作因素 u机械能

18、衡算机械能衡算直管，直管，u1=u2，fhuu 22222211 PP PPP 21fh1.4.2.2 泊谡叶方程泊谡叶方程层流时，层流时，得得应用条件：应用条件：牛顿流体牛顿流体 层流状态层流状态 圆直管速度分布稳定段（非入口圆直管速度分布稳定段（非入口 段）。段）。层流直管阻力也可写成层流直管阻力也可写成 1.4.2.3 湍流直管阻力损失湍流直管阻力损失记摩擦系数记摩擦系数以不同的以不同的Re( (方便地调节方便地调节u) )，不同的人工粗糙管，不同的人工粗糙管, ,以水或空气就可做实验。以水或空气就可做实验。 1.4.3 摩擦系数摩擦系数1.4.3.1 莫迪图莫迪图层流时，管内全部为层流

19、，层流时，管内全部为层流，与与/ /d d无关无关; ;湍流时，层流内层厚度湍流时，层流内层厚度， , ,水力光滑管水力光滑管, ,与与ReRe有关有关, ,与与/ /d d无关无关, ,与与ReRe、/ /d d都有关都有关, , , ,完全湍流粗糙管完全湍流粗糙管, ,与与ReRe无关无关, ,与与/ /d d有关。有关。同一根管子，可以既是光滑管，又是粗糙管。同一根管子，可以既是光滑管，又是粗糙管。 查查Re=3105, /d=0.0005时的时的=0.018查查Re=104, /d=0.0001时的时的=0.03。1.4.4 局部阻力损失局部阻力损失管件阀件处流道变化大，多发生管件阀件

20、处流道变化大，多发生边界层脱体边界层脱体, , 产生大量旋涡，消耗了机械能。产生大量旋涡，消耗了机械能。录像录像 录像录像 录像录像1.4.4.1 局部阻力计算式局部阻力计算式工程上取工程上取 ，阻力系数阻力系数 或或 ，le当量长度当量长度实测的实测的和和le已成图表，供设计使用。已成图表，供设计使用。注意注意:两种方法并不一致，都有近似；两种方法并不一致，都有近似； 计算所取速度要看图表规定。计算所取速度要看图表规定。阻力的单位有三种：阻力的单位有三种： 损失压降损失压降 Pa=N/m2 损失能量损失能量 J/kg 损失压头损失压头 J/N=m 查截止阀全开查截止阀全开, 接管内径接管内径

21、d=100mm时时的当量长度的当量长度le查管道出口查管道出口损失损失值值工程计算工程计算( (一一) )水平管输油水平管输油在在250kPa的压差下输送的压差下输送=800kg/m3, =0.1Pas的的油品，管长油品，管长l+le =10km, 管内径管内径d=300mm。求求: 流量为多少流量为多少m3/s？解：画简图，从解：画简图，从1 1至至2 2排机械能守恒式排机械能守恒式 因因较大，可先设较大，可先设ReRe20002000， 层流层流验验原设成立，计算有效原设成立，计算有效 Re64 m/s7 . 0100001 . 0323 . 0250000)(3222 elldu P20

22、0016781 . 08007 . 03 . 0d uRe/sm050. 07 . 03 . 0785. 04322 udqV工程计算工程计算( (二二) )高位槽送液高位槽送液由一高位槽向搅拌反应器送料，料液性质同由一高位槽向搅拌反应器送料，料液性质同20的水，流量的水，流量1.3L/s, 镀锌铁管镀锌铁管423mm, 管管长长10m，90弯头弯头4个，闸阀个，闸阀(全开全开)1个。个。试求：试求：Z应为多少应为多少m。解：解：查查9090弯头弯头=0.75,=0.75,闸阀全开闸阀全开=0.17,=0.17,出口出口=1=1取取=0.2mm,=0.2mm,/ /d d =0.0056,=0

23、.0056,查查=0.033=0.033。由高位槽液面至反应器液面作机械能衡算由高位槽液面至反应器液面作机械能衡算m/s28. 1036. 014. 3103 . 144232 dquV41061. 4001. 0100028. 1036. 0d uRegudlgpZ2)(2 m13. 281. 9228. 1)117. 075. 04036. 0102 033. 0(81. 9101034两个工程计算的不同特点：两个工程计算的不同特点：已知生产能力要求，求设备状况已知生产能力要求，求设备状况 管径计算问题管径计算问题已知设备状况，求生产能力已知设备状况，求生产能力( (输送能力输送能力) )

24、 管路核算问题管路核算问题1.5 管路计算管路计算1.5.1 变量分析变量分析1.5.1.1 变量变量质量守恒式质量守恒式机械能衡算式机械能衡算式摩擦系数计算式摩擦系数计算式 udqV24 2)(221udl PP),d(du 其中物性参数其中物性参数 、 已知已知 设备参数设备参数 l、d、 、 操作参数操作参数 qV、u、P P1、P P2 中间变量中间变量 9个变量，需给定个变量，需给定6个，求其它个，求其它3个个按计算目的可分为按计算目的可分为 管径计算管径计算: 给定给定 qV、 P P2、l、 、 选择选择 最优最优 u (原则？原则？) 求求 P P1 、d 管路核算管路核算:

25、给定给定 d、P P1 (或或qV)、P P2 、l、 、 ， 求求 qV(或或P P1) 1.5.1.2 阻力损失阻力损失管路管路流量关系流量关系 结论：结论：管路状况一定，管路状况一定，qV,hf hf (P P)一定一定, ,qV qV一定一定, ,hf 图中，图中，,则则hfAB_, pA_,pB_,为什么为什么若水流方向相反呢，若水流方向相反呢，,则则hfAB_,pA_,pB_ 42228)(2)(dqdludlhVf P结论：结论： 阀门关小，上游压强上升，阀门关小，上游压强上升， 下游压强下降，压差增大下游压强下降，压差增大 阀门开大，上游压强下降，阀门开大，上游压强下降， 下游

26、压强上升，压差减小下游压强上升，压差减小判断判断1 1：B不变，不变，A，h1_,h2_,(h1-h2)_；A不变，不变，B，h1_,h2_,(h1-h2)_判断判断2 2：以下说法是否正确：以下说法是否正确阀门调节流量是由于改变了管道的截面阀门调节流量是由于改变了管道的截面;任何管路，流量任何管路，流量qV必有必有hf ;阀关小，阀关小， 中中, u,而而hf 的变化的变化 无法判断。无法判断。 判断判断3 3：发生了什么问题？发生了什么问题？如何判断上游、下游？如何判断上游、下游？如何判断泄漏与阻塞？如何判断泄漏与阻塞？判断判断4 4： 1, qV_,qV1_, qV2_,qV3_ 1.5

27、.2 简单管路计算简单管路计算层流状态下层流状态下 为显函数，可直接求解为显函数，可直接求解湍流状态下湍流状态下 为隐函数，常要试差求解为隐函数，常要试差求解 常可先设常可先设在阻力平方区，再根据计算所在阻力平方区，再根据计算所得得ReRe修正修正。Re64 1.5.2.1 串联管路计算串联管路计算方程特点方程特点：hf总总=hf1+hf2+hf3 qV=qV1=qV2=qV3注意各段阻力计算的注意各段阻力计算的 u、l、d、的不同的不同1.5.2.2 复杂管路计算复杂管路计算 并联管路计算并联管路计算分流或合流时，有能量的损失和交换，有时分流或合流时，有能量的损失和交换，有时00对于长管，三

28、通处的阻力相对很小可忽略对于长管，三通处的阻力相对很小可忽略方程特点方程特点： qV总总=qV1+qV2 注意注意hf不要重复计算不要重复计算21ffBAhh PP工程计算工程计算( (一一) ) 原有一长输油管路原有一长输油管路, 直径直径d1=1m, 流量为流量为qV1,现为了增加输油量的现为了增加输油量的50%, 在原来的长管旁并接在原来的长管旁并接一根直径为一根直径为d2的长管。已知油在原管道中为层流。的长管。已知油在原管道中为层流。求：求：d2=?解：解： hf 1=hf 2,qV2qV1,则则 d2d1,u2u1, Re2Re1,小管中也为层流小管中也为层流 或或232dulhf

29、P uRed 222221113232dludlu 212212dduu m84. 05 . 0)(25. 025. 01212 VVqqdd41221122212 ddduduqqVV得得 ，工程计算工程计算( (二二) )已知：泵提供给流体的能量已知：泵提供给流体的能量he=150J/kg, lAB=20m, lBC=20m, lBD=30m(均已含均已含le), dAB=38mm，dBC=25mm，dBD=25mm，各管，各管=0.025。求：求：qVC, qVD(m3/s)解：解：从从B点至点至C点点, 机械能衡算机械能衡算从从B点至点至D点点, 机械能衡算机械能衡算由于由于zC=zD

30、, pC=pD=pa得得由由得得 uC=1.21uD ，dC=dD, qVC=1.21qVD qV=qVC+qVD=2.21qVD从从0点至点至D点点, 机械能衡算机械能衡算和和代回衡算式，得代回衡算式，得 150=69.81+(2.5+6.43)107q2VD得得 qVD=1.0110-3 m3/s qVC=1.21qVD=1.2210-3 m3/s1.6 流速和流量的测量流速和流量的测量1.6.1 皮托管皮托管 沿流线从沿流线从1至至2排排 柏努利方程柏努利方程 u2=0 根据根据h1, h2的指示可算出的指示可算出点速度点速度 22222211upup 1.6.2 孔板流量计孔板流量计分

31、析处理方法：分析处理方法：(1)(1)先作先作=0处理处理(2)(2)再考虑再考虑的影响的影响由由1至至2截面作能量衡算截面作能量衡算质量守恒质量守恒 A1u1=A2u2整理后整理后22222211uu PP(3)(3)考虑考虑的影响的影响；A2难以实测，用难以实测，用A0计计 C0=f(Red,m), m=A0/A1工程计算工程计算(一一) 标准孔板标准孔板已知：孔径已知：孔径d0, 管径管径d1, 物性物性, i，读数，读数R求：流量求：流量qV解：解：210)(ddm 1.6.3 转子流量计转子流量计转子力平衡：转子力平衡：(p1-p2)Af=Vf f g由由1-2能量守恒式：能量守恒式

32、： 重力重力 = 浮力浮力 + 动压差力动压差力 2220222111ugzpugzp 22)()(21201221uuAgzzAAppfff2120210uAAAgVgVffff 转子流量计的特点：恒流速、恒压差转子流量计的特点：恒流速、恒压差刻度换算：刻度换算：出厂标准：出厂标准： 液体液体 气体气体 fffAgVAAu)(2)/(112100 fffRVAgVCAuAq)(2000 )()(AfBBfAVAVBqq 3kg/m1000 3kg/m2 . 1 工程计算工程计算(三三)刻度换算刻度换算 用转子流量计计量乙醇流量，已知：用转子流量计计量乙醇流量，已知： ， ，测量范围内，测量范

33、围内CR为常为常数，现读数为数，现读数为5 m3/h，实际流量为多少？，实际流量为多少？解：出厂标定解：出厂标定 3kg/m3000 f 3kg/m800 乙乙醇醇 3kg/m1000 )()(标标实实实实标标读读实实 ffVVqq)10003000(800)8003000(10005 /hm86. 53 流量计比较流量计比较 皮托管：测得点速度，流量须计算皮托管：测得点速度，流量须计算 孔板流量计：测得锐孔平均速度，孔板流量计：测得锐孔平均速度， A0恒定恒定, u0变化变化, p变化变化, 不易阻塞不易阻塞 转子流量计：测得的流量读数需换算转子流量计：测得的流量读数需换算 p恒定恒定, u

34、0恒定恒定, A0变化变化, 易阻塞易阻塞 其它流量计介绍其它流量计介绍 弯管流量计弯管流量计 阻力流量计阻力流量计 狭缝流量计狭缝流量计 涡轮流量计涡轮流量计 目的：给流体加入机械能目的：给流体加入机械能1.7.1 管路特性管路特性1.7.1.1管路特性方程管路特性方程流体对输送机械的能量要求流体对输送机械的能量要求从从1 1至至2 2截面截面 1.7 流体输送机械流体输送机械Hgugpz 22111 fHgugpz 22222 2242282VVfKqqgddlgudlH 高度湍流，高度湍流，K与流量无关与流量无关1.7.1.2 1.7.1.2 管路特性的影响因素管路特性的影响因素阻力部分

35、：阻力部分：管径管径d管长管长l、le或或势能增加部分：势能增加部分：位差位差z压差压差p密度密度= d gpp 12 1.7.2 离心泵离心泵1.7.2.1 离心泵的离心泵的工作原理工作原理1.7.2.1.1 主要构件主要构件( (录像录像) )叶轮：迫使液体高速旋转，形成离心力场叶轮：迫使液体高速旋转，形成离心力场中心加入低势能、低动能液体中心加入低势能、低动能液体外缘输出高势能、高动能液体外缘输出高势能、高动能液体蜗壳：流道逐渐扩大，将动能部分转化成势能蜗壳：流道逐渐扩大，将动能部分转化成势能 1.7.3 离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线（1 1）泵的有效压头）泵的有效压头泵内损失：泵内

36、损失：容积损失容积损失: :部分流体漏回入口处部分流体漏回入口处水力损失水力损失: :0,0,叶片数目有限叶片数目有限机械损失机械损失: :轴承、轴封的摩擦轴承、轴封的摩擦（2 2）泵的有效功率）泵的有效功率 Pe=gqVHe Pa基本上随流量基本上随流量qV单调上升单调上升 泵启动时关出口阀泵启动时关出口阀（3 3）泵的效率）泵的效率aePP 泵的特性曲线测定泵的特性曲线测定( (录像录像) )d吸吸=38mm,d出出=25mm,测得水流量测得水流量qV=510-4m3/s,p压压=0.2MPa,p真真=27kPa。求：求：He=? 解：由泵进、出口列方程解：由泵进、出口列方程1.7.3 离

37、心泵的流量调节和组合操作离心泵的流量调节和组合操作1.7.3.1 工作点工作点工程处理方法：过程分解法工程处理方法：过程分解法1.7.3.2 流量调节流量调节(1)出口阀开度出口阀开度优点：调节简便、灵活优点：调节简便、灵活缺点：能耗缺点：能耗(2)改变转速改变转速n节能，但不方便节能，但不方便 新老泵特性曲线关系新老泵特性曲线关系 时，时， (等效率点等效率点) nnqqVV 22 VVqqnnHH22VVqqHH 例例1 已知：充分湍流，已知：充分湍流，=常数，现将离心水泵常数，现将离心水泵由输水改为输送由输水改为输送CCl4, =1630kg/m3求：求：当当p1=p2时时,qV ,H

38、, ,p出出 ,Pe ;当当p1p2时，时，qV ,H , ,p出出 ,Pe 。解：解：管路特性不变管路特性不变,工作点工作点不变不变, qV不变不变, H不变不变, 不变。不变。由点由点3至至2排能量方程排能量方程 管路特性曲线下移，管路特性曲线下移，因因 ，图解思维，图解思维qV，H，不定不定 gp 1.7.4 离心泵的离心泵的安装高度安装高度1.7.4.1 汽蚀现象汽蚀现象(录像录像)叶轮入口叶轮入口K处压强最低，处压强最低，Hg太大时，太大时，pKpV,液体汽化，形成汽泡，受压缩后溃灭。液体汽化，形成汽泡，受压缩后溃灭。后果：叶轮受冲击而出现剥落；后果：叶轮受冲击而出现剥落； 泵轴振动强烈，甚至振断。泵轴振动强烈，甚至振断。1.7.4.2 汽蚀余量汽蚀余量NPSH由由1至至K：pK=pV, 发生汽蚀发生汽蚀, 这时这时p1最小最小, 定义定义临界汽蚀余量临界汽蚀余量(NPSH)c由由0至至K：pK=pV时时 KfkkHgugpgugp 1221122 gpgugpNPSHVC 2)(21min1KfkHgu 122 100fgHHgp gugpHkkKf221 guHHgpgpHkKffVg221100max CfV