流体流动过程

流体流动过程第1页，课件共81页，创作于2023年2月第一节概述液体和气体统称为流体。流体的压缩性是流体的基本属性，任何流体都是可以压缩的，只是可压缩的程度不同而已。液体——不可压缩流体气体——可压缩流体第2页，课件共81页，创作于2023年2月第二节流体静力学基本方程式单位体积流体所具有的质量称为密度，用“ρ”表示。

ρ

=m/V

单位kg/m3各种流体其密度各不相同，但任何一种流体都是随压力和强度而变化的。ρ

=ƒ（p，T）流体的热力学属性密度（ρ）第3页，课件共81页，创作于2023年2月流体静力学基本方程式p对液体的ρ影响较小，常忽略不计，ρ=ƒ（T）这种流体称为不可压缩流体。化工生产中，处理的流体多半是几种组合的混合物。对于混合液体，其平均密度为：

1/ρ=w1/ρ1+w2/ρ2+……+wn/ρnρ1，ρ2，……ρn----液体混合物中各组分的密度，kg/m3

w1，w2，……wn-------是液体混合物中各组合的质量分数液体第4页，课件共81页，创作于2023年2月流体静力学基本方程式具有压缩性和膨胀性，ρ=ƒ（p，T）----称为可压缩性流体。对于理想气体ρ=pM/RT（M----气体的摩尔质量kg/kmol）对于混合气体a）平均摩尔质量M=M1y1+M2y2+……Mnyn

M1，M2，……Mn----混合物中各组分的摩尔质量。

y1，y2……yn----混合物中各组分的摩尔分数（或体积分数）b）平均密度ρ=ρ1y1+ρ2y2+……ρnyn

ρ1，ρ2，……ρn----各部分的密度。

y1，y2……yn------各部分的摩尔分数（或体积分数）气体第5页，课件共81页，创作于2023年2月流体静力学基本方程式单位质量流体的体积称为流体的比体积（或比容）

υ=V/m=1/ρ

它是密度的倒数单位m3/kg，这个物理量在气体中应用较多。比体积（比容）第6页，课件共81页，创作于2023年2月流体静力学基本方程式流体垂直作用于单位面积上的压力----称为压强（压力）

p=F/A单位：SI中“N/m2”也称为帕斯卡，符号“Pa”，其105倍为巴（bar）。过去流体压强单位有很多种，这些单位目前仍继续使用：1标准大气压（atm）=10132N/m2（Pa）=101.325kPa=760mmHg≈10.33mH2O=1.033kgf/cm2工程上为了方便，将1kgf/cm2近似作为1大气压，称为工程大气压，1工程大气压（at）=1kgf/cm2=98.1kPa=10mH2O=735.6mmHg

压力第7页，课件共81页，创作于2023年2月流体静力学基本方程式我们把用绝对零压作为起点计算的压力称为绝对压力。相对于当地大气压力的相对值称为相对压力。当被测流体的绝对压力>外界大气压时，压力表上测得值为表压。

表压=绝对压力-大气压或

绝对压力=大气压+表压当被测流体的绝对压力<外界大气压时，压力表上测得值称为真空度。

真空度=大气压-绝对压力或绝对压力=大气压-真空度绝对压力、表压、真空度被测体系被测体系hh真空度=-表压第8页，课件共81页，创作于2023年2月流体静力学基本方程式测定压力大气压（表压为零；真空度为零）测定压力绝对零压力参考指标绝对压力（余压）真空度大气压表压绝对压力p图2-1绝对压力、表压与真空度的关系第9页，课件共81页，创作于2023年2月流体静力学基本方程式①压力表上刻度为0点时，绝对压强就相当于大气压。②大气压数值是个可变量，它是由气温、湿度和所在地区的海拔高度决定的，测量计算时，应以当地的大气压为准。③记录时，必须注明“真空度”和“表压”字样。为了避免绝对压强、表压、真空度三者的混淆，对于表压和真空度必须标注，如450mmHg（真空度），2800Pa（表压），记录真空度时，还应注明当时当地大气压。④真空度越高，绝对压强越低。注意事项第10页，课件共81页，创作于2023年2月流体静力学基本方程式流体静力学基本方程式静止流体内部任一点的压力称为该点处的流体静压力。特点：①静压力方向与作用面相垂直；②各个方向作用于某一点上的静压力相等；③同一水平面上各点的静压力相等。静压力沿垂直方向上发生变化

第11页，课件共81页，创作于2023年2月流体静力学基本方程式p0p1p2Gz2z1若液柱上表面取在液面上，液柱高度z1-z2=h，则上式可写成以上诸式，均称为流体静力学基本方程式。第12页，课件共81页，创作于2023年2月流体静力学基本方程式讨论当容器液面上方的压力p0一定时，静止液体内任一点压力的大小，与液体本身的密度ρ和该点距液面的深度h有关，因此，在静止的、连通的同一液体内，处于同一水平面上的各点的压力都相等。此压力相等的水平面，称为等压面。当p0改变时，液体内部各点的压力也将发生同样大小的改变。压力或压力差的大小可用液柱高度表示。由此引伸出压力的大小也可以用一定高度的液柱来表示，这就是压力可以用mmHg、mH2O等单位计量的依据。第13页，课件共81页，创作于2023年2月流体静力学基本方程式为说明静力学基本方程式中各项意义，流体静力学基本方程式还可写成第14页，课件共81页，创作于2023年2月流体静力学基本方程式流体静力学基本方程式的应用压力测量Rabz1z2p1p2U形管压差计U型管压差计在化工厂普通被使用，作为测量流体压强的仪表，U型管内装有指示液。常用的指示液有：水、着色水、油、CCl4和Hg作为指示液的条件是：与被测流体不相容，不起化学反应，ρ0（指示液）>ρ（被测液体）△p=p1–p2=（ρ0-ρ）gR※若流体为气体ρ0-ρ≈ρ0，△p=ρ0gR第15页，课件共81页，创作于2023年2月流体静力学基本方程式“II”式压差计

△p=p1–p2=ρgR测量压力时，应特别注意将传压管和压差计玻璃管中液柱内的气泡排除干净，以免影响测量精度。Rp1p2空气第16页，课件共81页，创作于2023年2月流体静力学基本方程式单管压差计

△p=p1–p2=ρg△h（a/A+1）如果压差计的几何参数已定，则1+a/A是一个常数，此常数称为压差计校正常数。在一般情况下a/A<<1，故1+a/A是一个稍大于1的常数。p2p1△h△h’O第17页，课件共81页，创作于2023年2月流体静力学基本方程式液位测量最原始的液位计是在容器底部及液面上方容器壁处各开一个小孔，用一根玻璃管将两孔连通，根据流体静力学基本方程式，玻璃管内所示的液面高度即为容器内的液位高度。第18页，课件共81页，创作于2023年2月流体静力学基本方程式确定液封高度安全液封煤气柜作用：①封闭作用----防止气体泄漏②止逆作用----防止气体倒流若工艺要求设备内压力不超过p（表压），根据静力学基本原理，液封高度h应符合如下条件:通常，液封中溢出的水中溶有部分气体，或气体为水所夹带，而使ρH2O降低，故实际安装时，为安全起见，管子插入液体的高度h应略大于由上式得到的计算值。h气体水第19页，课件共81页，创作于2023年2月第三节流体流动的基本方程式单位时间内流经某一规定表面（管道截面）的流体体积，qV=V/t

，单位为m3/s或m3/h。流体的流动属性流量体积流量质量流量单位时间内流经某一规定表面（管道截面）的流体质量，qm=m/t，单位为kg/s或kg/h。两种流量的关系：qm=ρqV第20页，课件共81页，创作于2023年2月流体流动的基本方程式流速：单位时间内，流体在导管中流动的距离，m/s。实际上流体流动时，在导管截面各点上流体质点的流速是不一致的，为了计算方便，一般采用平均流速u

u=qV/A，qm=ρqV=ρAu流速平均流速第21页，课件共81页，创作于2023年2月流体流动的基本方程式因为气体的体积与压力和温度有关，V=f(p,T)，当压力、温度变化时，气体的体积流量必将随之而变，但其质量不变。此时采用单位时间内流体流经管道截面积的质量表示比较方便，即质量流速，以W表示，单位是kg·m-2·s-1。

W=qm/A=ρAu/A=ρu质量流速第22页，课件共81页，创作于2023年2月流体流动的基本方程式管径的估算第23页，课件共81页，创作于2023年2月流体流动的基本方程式流体在管道中流动时，在空间任一点上的流速、压力等有关物理量都不随时间而改变的流动。流体的运动状态定态流动若流体流动时，其在管道内部流速的大小和方向随时间而变化，这种流动参量随时间而变化的流动称为非定态流动。非定态流动第24页，课件共81页，创作于2023年2月流体流动的基本方程式qm1=qm2=qm3u1A1ρ1=u2A2ρ2上式称为流体在管道中做定态流动时的连续性方程式。对于不可压缩流体，ρ为常数u1/u2=A2/A1

对于圆形管道u1/u2=d22/d12连续性方程式112233u1u2u3第25页，课件共81页，创作于2023年2月流体流动的基本方程式1、位能流体在1-1处的位能为mgz1；流体在2-2处的位能为mgz2；2、动能流体在1-1处的动能为流体在2-2处的动能为3、静压能流体在1-1处的静压能为流体在2-2处的静压能为伯努利方程式1122u1u2P1P2z1z2基准面流体流动过程的能量衡算第26页，课件共81页，创作于2023年2月流体流动的基本方程式根据能量守恒定律：对于单位质量（1kg）流体而言：对于1N的流体：以上三式均表示流体在定态流动情况下的能量守恒与转化关系。由于没有考虑其他方面的影响，无摩擦、不可压缩、无其他损失，故称为理想流体定态流动时的能量衡算式，也称为理想流体的伯努利方程式。[J][J/kg][J/N或m]第27页，课件共81页，创作于2023年2月流体流动的基本方程式实际流体流动时，总是有一部分能量消耗在摩擦阻力上，并且有外界能量的供给，才能达到预期的输送目的。4、能量消耗质量为mkg的流体通过控制体积时所消耗的能量为mWf

。5、外功输入质量为mkg的流体所接受的外功为mWe则实际流体通过控制体积的总能量衡算式为：

令，，则对于单位重量流体有：位压头静压头动压头外加压头（或扬程）压头损失第28页，课件共81页，创作于2023年2月流体流动的基本方程式例1：如图所示，贮水槽液面距水管出口的垂直距离为6.5m，且液面维持不变，输水管为φ114mm×4mm的钢管。若流经全部管路的阻力损失为59J·kg-1，试求管中水的流量为多少m3·h-1（水的密度ρ=1000kg·m-3）。伯努利方程式的应用计算管路中流体流动的流量和流速11226.5m第29页，课件共81页，创作于2023年2月流体流动的基本方程式例2：如图所示，在直径d=40mm的管路中接一文丘里管，已知文丘里管上游的压力表读数为1.38×105Pa（忽略压力表轴心与管路中心的垂直距离），管内水的流量为1.4×10-3m3·s-1。管路下方有一贮水池，贮水池水面与管中心的垂直距离为3m，文丘里管喉部直径为10mm，若在文丘里管喉部接一细管，细管另一端插入水池中，忽略此管的阻力损失，问池水能否被吸入管路中？判断管路中流体的流向u2200113.0m第30页，课件共81页，创作于2023年2月流体流动的基本方程式例3：将密度为850kg·m-3的原料液送入如图所示的精馏塔中。高位槽液面维持恒定，塔内表压强p为9.81×103Pa，进料量为5m3·h-1，连接管为φ38mm×2.5mm的钢管。料液在管内流动时的能量损失为3.05m液柱，问高位槽的液面应比精馏塔的进料口高出多少米方可使原料液顺利输入精馏塔中？确定容器间的相对位置1122pz第31页，课件共81页，创作于2023年2月流体流动的基本方程式实际流体伯努利方程式中，We是输送设备对单位质量流体所做的有效功。单位时间输送设备对流体所做的有效功，称为有效功率，用Pe表示，其计算将在本章后面介绍。确定输送设备的有效功率应用注意事项绘图选取截面确定基准面注意采用一致的单位第32页，课件共81页，创作于2023年2月第四节管内流体流动现象流体内部相邻两流体层之间的相互作用力，称为流体的内摩擦力。流体在运动时呈现内摩擦力的特性，称为流体的黏性。牛顿黏性定律与流体的黏度流体的黏性第33页，课件共81页，创作于2023年2月管内流体流动现象上式称为牛顿黏性定律。所有气体和大部分液体在运动时均服从此定律，故称为牛顿型流体。稠厚液体和悬浮液在运动过程中不符合牛顿黏性定律，则称其为非牛顿型流体。牛顿黏性定律du/dy——速度梯度，即在与流动方向相垂直的y方向上流体速度的变化率Μ——比例系数，又称黏性系数，简称黏度dyu+duuyFu=0x第34页，课件共81页，创作于2023年2月管内流体流动现象黏度的物理意义是：促使流体流动产生单位速度梯度的剪应力。黏度与压强关系不大，但受温度变化的影响较大，液体的黏度随温度升高而减小；气体的黏度随温度升高而增大。注意：混合物的黏度数据不能按其组分叠加计算，而应当从化学工程手册中选用适当的经验公式进行估算。流体的黏度SI单位：Pa·s第35页，课件共81页，创作于2023年2月管内流体流动现象流体流动的内部结构流动的型态雷诺实验层流(Re≤2000)湍流(Re≥4000)过渡流(2000＜Re＜4000)雷诺数第36页，课件共81页，创作于2023年2月管内流体流动现象管内层流与湍流的比较速度分布1、层流2、湍流平均速度u=0.5umaxu=0.8umaxumaxumax即使管内流动的流体是湍流，且无论湍动程度如何剧烈，但在靠近管壁处总是有一层做层流流动的流体薄层，称为层流底层，其厚度随Re增大而减小。第37页，课件共81页，创作于2023年2月管内流体流动现象边界层的概念速度从零到速度等于主体流速u0的99%的区域为边界层，即u=0.99u0。u=0u=0u0u0u0δ在边界层以内，存在着显著的速度梯度du/dy，黏性处于主导地位，因此，必须考虑黏度的影响；而在边界层以外，du/dy≈0，则无需考虑黏性的影响，此处的流体可视为理想流体。第38页，课件共81页，创作于2023年2月管内流体流动现象流体在顺直的导管中流动时，整个管截面都属于边界层，显然没有划分边界层的必要，但当流体流过曲面（球体或圆柱体表面等）时，流体边界层将会与固体壁面脱离，形成漩涡，加剧流体质点间的相互碰撞、损耗流体的能量。这种边界层与壁面脱离的现象，称为边界层分离。这种现象还常发生在流体所经过的流道有突然扩大或缩小，流动方向突然改变或绕过物体流动。边界层分离现象曲面上的边界层第39页，课件共81页，创作于2023年2月第五节管内流体流动的阻力实际流体的柏努利方程为：流动阻力hf（压头损失）：沿程阻力（直管阻力）:流体通过直管时的能量损失。局部阻力：流体通过管路中的管件，阀门，突然扩大、缩小等局部障碍，引起边界层分离，产生漩涡而造成的能量损失。第40页，课件共81页，创作于2023年2月管内流体流动的阻力流体在直管中的流动阻力设直径为d，长度为l的水平直管，流体流速为u，取1、2两截面1122LF1F2F′u直管阻力造成的压头损失:此式称为达西-威斯巴赫公式，λ称为（摩迪）摩擦系数（量纲为1），与Re及管壁粗糙度有关，其数值由实验测定。第41页，课件共81页，创作于2023年2月管内流体流动的阻力管壁粗糙面凸出部分的平均高度，称为绝对粗糙度，用ε表示。绝对粗糙度ε与管内径d的比值ε/d，称为相对粗糙度，它反映管壁的几何特性对流动阻力的影响。通常化工厂生产过程把使用到的玻璃管、塑料管、铜管以及铅管称为光滑管；把钢管和铸铁管称为粗糙管。管壁粗糙度第42页，课件共81页，创作于2023年2月管内流体流动的阻力摩擦系数的确定摩擦系数λ与雷诺数及相对粗糙度的关系第43页，课件共81页，创作于2023年2月管内流体流动的阻力层流时的摩擦系数摩擦系数的确定流体在管内流动，当Re

<2000时，流体质点运动非常平稳，层流边界层很厚，粗糙的管壁浸没在边界层中，因而使得摩擦系数λ与管壁的粗糙度无关，仅为Re的函数，即：第44页，课件共81页，创作于2023年2月管内流体流动的阻力湍流时的摩擦系数当流动进入湍流区，Re>4000时，一方面流体质点间的相互碰撞，另一方面，湍流引起的层流底层减薄，使得粗糙管壁的凸出部分暴露于湍流主体中，使流体质点受阻而损失能量。故摩擦系数λ既与Re有关，又与管壁相对粗糙度ε/d有关。λ随Re的增大而减小，至足够大的Re后，λ值与Re无关，λ~Re曲线趋近于水平线。第45页，课件共81页，创作于2023年2月管内流体流动的阻力对于光滑管道，当Re=3×103~1×105时，λ值可根据柏拉修斯（H.Blasius）归纳的公式计算

：当流体进入过渡区（2000<Re

<4000）时，管内流型因环境而异，此时湍流流动可按考莱布鲁克（C.F.Colebrook）公式计算：第46页，课件共81页，创作于2023年2月管内流体流动的阻力皮勾（R.J.S.Pigott）推荐过渡区和完全湍流粗糙管区之间的分界线（虚线）的雷诺数为：完全湍流粗糙管区的λ可按尼古拉兹（J.Nikuradse）归纳的公式计算：实践经验表明，生产条件下管内流动的λ值变化范围并不太大，通常在0.02左右。第47页，课件共81页，创作于2023年2月管内流体流动的阻力流体在非圆形管内的流动阻力当量直径有些研究结果表明，当量直径适用于湍流，且矩形通道截面长:宽<3:1才比较可靠。管截面为环形时可靠性较差。对层流的阻力计算中用当量直径计算是不可靠的，因此，必要时，应将求层流λ值的公式进行修正，即λ=C/Re。第48页，课件共81页，创作于2023年2月管内流体流动的阻力阻力系数法局部阻力的计算此法近似地认为克服局部阻力所引起的能量损失可以表示成动压头的倍数：ξ——局部阻力系数第49页，课件共81页，创作于2023年2月管内流体流动的阻力当量长度法此法是将流体流过阀门、管件所产生的局部阻力，近似地折算成流体流过相当于长度为le的同一直管时所产生的阻力损失。这个直管长度，称为当量长度le：流体流经管道的总阻力可采用阻力系数法或当量长度法：第50页，课件共81页，创作于2023年2月第六节管路计算化工过程计算的类型设计型计算核算型计算(也称操作型计算)1、设计型计算的特点已知条件：已知待处理的物料及所需的处理能力，以及有关的工艺要求。计算内容：确定设备的材料、类型和大小。2、操作型计算的特点已知条件：已知一定结构形式的过程设备。计算内容：求最大的生产能力或最低的能耗。此类问题计算较复杂，多数情况下要用试差法求解。第51页，课件共81页，创作于2023年2月管路计算相同直径或不同直径的管道组成的串联管路称为简单管路例：生产中需要将高位槽中的液体连续输送到贮槽中。涉及的计算问题主要有以下几种：1122z11、已知：管路直径d、管长l、le、z1、∑hf，求：流速u和流量qv解法：注意：若λ已知则直接求u；若λ未知，则用试差法求u简单管路第52页，课件共81页，创作于2023年2月管路计算2、已知：管长l、管径d、le、qV，求高位槽的高度z1。解法：由求：u3、已知：z1、l、u，求：d解法：因为Re未知，不能直接计算λ可以利用试差法求解。第53页，课件共81页，创作于2023年2月管路计算复杂管路是由直径不同或管道粗糙度不同的若干段管道连接而成的。

特点：（1）串联管路各管段的质量流量相等。qm1=qm2=qm3（2）系统中总阻力损失等于各管段阻力损失之和。

计算问题：（1）已知：d、l、ε/d、qV，求：Δz。（2）已知：d、l、ε/d、Δz，求：qV。复杂管路分为：串联管路、并联管路及分支管路。串联管路第54页，课件共81页，创作于2023年2月管路计算并联管路AB123qVqV特点：（1）并联管路的阻力损失与各分管道的阻力损失相等。

hf,AB=hf,1=hf,2=hf,3（2）并联管路的总流量等于各分管道的流量之和

qV

=qV,1+qV,2+qV,3在已知管道尺寸时，管道粗糙度以及流体性质的条件下，并联管路计算问题可以分为两类:A.

已知A、B点的势能（gz+p/ρ），求：qV

解法：（1）由柏努力方程求出各分支管路的流速u，再求分支管路的qV。

（2）计算总流量qV

=qV,1+qV,2+qV,3第55页，课件共81页，创作于2023年2月B.已知总流量qV，求各分支管道的流量和能量损失。解法：（1）根据管道尺寸和粗糙度，假设分管道1的流量为qV,1′（2）由qV,1′求u1；再求hf,1′（由阻力计算公式计算）（3）根据hf,1′=hf,2′=hf,3′，求管2、3的流量qV,2′和qV,3′（4）假设总流量qV按qV,1′、qV,2′和qV,3′的比例分配给各分管路，则各分管道的计算流量为：第56页，课件共81页，创作于2023年2月管路计算（5）由qV,1、qV,2、qV,3计算各分管的流速u1、u2、u3，由阻力公式计算hf,1、hf,2和hf,3。（6）若hf,1、hf,2和hf,3可以近似看成相等（即在误差范围内），则上述的流量qV,1、qV,2、qV,3分配合理。若hf,1、hf,2和hf,3之间的差别超过了误差范围，则应以qV,1为新的假设流量，从（2）开始重复上述的计算直到符合规定的精度要求为止。第57页，课件共81页，创作于2023年2月第七节流量的测量测量流量的仪器通常称为流量计，通常可分为容积式或推理式两种。

容积式流量计是以单位时间内自测量腔室内所排出流体的固定容积数量作为测量依据的。例如，湿式流量计、盘式流量计及椭圆齿轮流量计等。

推理式流量计是利用流体流动过程中的物理现象或物理特性与流速、流量间的关系而工作的。例如，节流式或压差式流量计、面积式流量计等。第58页，课件共81页，创作于2023年2月流量的测量孔板流量计C0=0.6~0.7第59页，课件共81页，创作于2023年2月流量的测量文丘里流量计CV=0.98~0.99第60页，课件共81页，创作于2023年2月流量的测量测速管12u1

p1p2u2第61页，课件共81页，创作于2023年2月流量的测量转子流量计计算公式:刻度换算:

流量计出厂前，直接用293K水和293K，1kPa的空气标定，将流量值刻在玻璃管上。当被测流体与上述条件不符时，应将刻度加以换算。

若转子密度为ρf，标态时流体密度为ρ,被测流体密度为ρa。刻度为qV对应的被测流体的流量为:第62页，课件共81页，创作于2023年2月第八节流体输送机械可以向流体做功并提高其机械能的装置称为流体输送机械。用于输送液体的机械称为泵，通常，用于输送气体的机械称为风机和压缩机。第63页，课件共81页，创作于2023年2月流体输送机械离心泵第64页，课件共81页，创作于2023年2月

流体密度愈大，产生的离心力就愈大。故当离心泵启动前，泵壳内未充满液体，即存在有空气时，由于空气密度很小，所产生的离心力亦很小，此时，叶轮中心难以形成足够的负压。虽然被启动的离心泵叶轮在高速旋转，但不能输送液体，这种现象称为“气缚”。为防止这种现象发生，启动泵前须向泵壳内注满被输送的液体。流体输送机械“气缚”现象构造及工作原理第65页，课件共81页，创作于2023年2月是指单位时间内泵所输送液体的体积，亦称送液能力。用qV表示，单位为m3·s-1或m3·h-1流体输送机械

流量主要性能参数

扬程

是指单位重量（1N）的流体经泵后所获得的能量，又称泵的压头，用符号He表示，单位为m液柱。He=H1+H2H1和H2分别表示泵的进出口安装的真空表和压力表上的读数，以m液柱（表压）计。第66页，课件共81页，创作于2023年2月有效功率

流体输送机械

功率与效率轴功率

电动机功率

选配电动机的功率

qV和ρ的单位分别为m3·s-1、kg·m-3，Pe单位为kW

η为泵的总效率

ηt为传动效率，ηm为电动机效率。当电动机和泵采用轴联器相联时，ηt≈1，ηm=0.95

β为安全系数第67页，课件共81页，创作于2023年2月流体输送机械例4：用耐腐蚀泵将20℃混酸（以硫酸为主）自常压贮槽输送到表压为196.2kPa的设备内，出口管（φ57×3.5mm）距贮槽液面的距离为6m，要求最大输送量为10m3·h-1。已知：20℃混酸ρ=1600kg·m-3，μ=2.2×10-2Pa·s，输液管道长10m，管道上有90°标准弯头2个（le/d=35），单向阀门1个（le/d=80），球心阀2个（le/d=300），转子流量计1个（le/d=400）。若泵的效率η=0.65，电动机由轴联器联接带动，电机效率ηm=0.95，求所选配电动机的功率。第68页，课件共81页，创作于2023年2月流体输送机械特性曲线P–qVη-qVHe-qVHePη1、He—qV曲线（扬程曲线）

qV↑、He↓2、P—qV曲线（功率曲线）

qV

↑、P↑

qV

=0时，消耗的功率最小，因此离心泵在启动时，应将出口阀门关闭，降低启动功率，保护电机不致于超负荷而受损。3、η—qV曲线（效率曲线）最高效率点对应的qV

、He、P值为最佳工况参数。将最高效率的92%左右的这段范围称为最高效率区第69页，课件共81页，创作于2023年2月流体输送机械汽蚀现象和安装高度离心泵安装高度提高时，将导致泵内压力降低，泵内压力最低点通常位于叶轮叶片进口稍后的一点附近。当此处压力降至被输送液体的饱和蒸汽压时，将发生沸腾，所生成的蒸汽泡在随液体从入口向外周流动中，又因压力迅速增大而急剧冷凝。会使液体以很大的速度从周围冲向气泡中心，产生频率很高、瞬时压力很大的冲击，这种现象称为汽蚀。

汽蚀现象第70页，课件共81页，创作于2023年2月流体输送机械

允许吸上真空高度O′11′OHgpap1

安装高度不同条件下的Hs换算：Hs

′=Hs+（Ha-10）-（Hv–0.24）Ha——泵工作处的大气压，m水柱Hv——操作温度下水的饱和蒸汽压，m水柱0.24----20℃水的饱和蒸汽压，m水柱第71页，课件共81页，创作于2023年2月流体输送机械

汽蚀余量汽蚀余量是指将液体从贮槽经吸入管路到泵入口处，液体总压头比汽化压头（即饱和蒸汽压头）高出的部分，以保证不发生汽蚀，故也称为有效汽蚀余量，以△ha表示。临界汽蚀余量为方便安装和使用离心泵，离心泵生产厂将加上一定的安全量后，以△hr表示，称为必需汽蚀余量。第72页，课件共81页，创作于2023年2月流体输送机械

汽蚀余量与安装高度的关系为安全起见，通常是将允许安装高度Hg,允许值再减去0.5m作为安装高度的上限。此外，也可以将现场实际安装高度与允许安装高度进行比较，若Hg,实际<Hg,允许，说明安装合适，不会发生汽蚀，否则，应当重新调整安装高度。

第73页，课件共81页，创作于2023年2月流体输送机械离心泵的工作点与流量调节

在实际的管路系统中，离心泵提供的压头He可以利用柏努利方程求得：式中（△z+△p/ρg）与管路中流体流量无关，可以认为是一常量，令A=△z+△p/ρg；若两计算截面积很大，其流速可以忽略不计，即△u2/2g≈0故He

=A+BqV2第74页，课件共81页，创作于2023年2月流体输送机械He=A+BqV2管路特性曲线方程qVP″P′PAHeⅢⅠⅡqV,2qV,1qV,3管路特性曲线与泵的特性曲线的交点P称为泵的工作点分析:1、阀门开小，阻力增大，流量变小，由

qV1减小到qV2

，曲线由Ⅰ移到Ⅱ,工作点由P移到P′。2、阀门开大，阻力减小，流量变大，由qV1增大到qV3，曲线由Ⅰ移到Ⅲ,工作点由P移到P。第75页，课件共81页，创作于2023年2月流体输送机械P′PAHe