葡萄酒工程学02 流体流动

第二章流体流动

概述气体和液体统称为流体。在葡萄酒生产中处理的物料主要是液体。生产需要将这些流体按照生产程序从一个设备输送到另一个设备。生产中的传热、传质过程大都在流动下进行。流体流动状态对单元操作有很大影响。

流体流动是连续的。流体作为一个整体运动的同时，内部有相对运动。流体内部无数质点运动的总和形成流体流动。流体有不可压缩流体和可压缩流体。不可压缩流体的体积〔密度〕不随压力及温度变化可压缩流体的体积〔密度〕随压力及温度变化§1流体静力学根本方程式流体静力学是研究流体在外力作用下的平衡规律，研究流体在外力作用下处于静止或相对静止的规律。流体静力学的根本原理在生产中有着广泛的应用，如压力、液面的测量等。本节主要讨论流体静力学的根本原理及其应用。一、流体的压力流体垂直作用于单位面积上的力称为流体的压强。作用于整个面上的力称为总压力。在静止流体中，从各方向作用于某一点的压力大小均相等。压力单位是N/m2，以Pa表示。压力有不同的单位：标准大气压atm、流体的液柱高度m、巴bar或kgf/cm2等。换算关系为：1(atm)=101300Pa=10330kgf/m2=1.033kgf/cm2=10.33mH2O=760mmHg压力可有不同的计量基准，如以绝对真空(即零大气压)为基准，称为绝对压力〔absolutepressure〕。如以当地大气压为基准，那么称为表压(gaugepressure)。它与绝对压力的关系，可用下式表示表压＝绝对压力－大气压力当被测流体的绝对压力小于大气压时，其低于大气压的数值称为真空度〔vacuum〕真空度＝大气压力－绝对压力此处的大气压力均应指当地大气压。绝对压力、表压和真空度的关系如图。例：某离心泵进、出口压力表读数分别为220mmHg(真空度)及1.7kgf/cm2(表压)。假设当地大气压力为760mmHg，试求它们的绝对压力各为多少Pa。解：泵进口绝对压力P1=760-220=540mmHg=7.2×10000Pa泵出口绝对压力P2=1.7+1.033=2.733kgf/cm2=2.68×100000Pa二、流体的密度与比容〔一〕密度1．单位体积流体的质量称为密度。Kg/m3〔SI〕；ρ=m/v2．对任何一种流体，其密度随其所具有的压力和温度而变化,ρ=f(P.T)3．理想气体的密度：①标准状态下(1atm，oc)，22.4m3/kmol②理想气体定律PV=m/M·RT;ρ=m/v=PM/RT,ρ=ρo·ToP/TPo③混合物平均分子量Mm=M1y1+M2y2+…M1、M2：气体混合物各组分的分子量y1、y2…气体混合物各组分的摩尔分率。④假设用ф表示混合气体的体积分率，气体平均密度：ρm=ρ1φ1+ρ2φ2+…

单位质量流体的体积称为流体的比容v，单位为m3/kg，流体的比容是密度的倒数。〔二〕比容二、流体静力学根本方程式从静止液体中任意划出一垂直液柱，其横截面积为A，液体密度为ρ，假设以容器器底为基准水平面，那么液柱的上、下底面与基准水平面的垂直距离分别为Z1和Z2，以p1与p2分别表示高度为Z1及Z2处的压力。在垂直方向上作用于液柱的力有：1.

下底面所受之向上总压力为p2A；2.

上底面所受之向下总压力为p1A；3.

整个液柱之G＝ρgA(Z1-Z2)。在静止液体中，上述三力之合力应为零，即p2A－p1A－ρgA(Z1-Z2)＝0在静止液体中，上述三力之合力应为零，即p2A－p1A－ρgA(Z1-Z2)＝0式中向上的力为正，向下的力为负，化简得p2＝p1＋ρg(Z1-Z2)如将液柱的上底面取在液面上，设液面上方的压力为p0，液柱Z1-Z2＝h，那么p2＝p0＋ρgh上各式称为静力学根本方程式。三、流体静力学根本方程式的应用一、压力测量1、U形管液位压差计2、斜管压差计3、微差压差计二、液面测定三、确定液封高度生产中为了控制设备内气体压力不超过规定的数值，常装有图示的平安液封〔或称为水封〕装置。其作用是当设备内压力超过规定值时，气体就从液封管排出，以确保设备操作的平安。假设设备要求压力不超过P1〔表压〕，按静力学根本方程式，那么水封管插入液面下的深度h为一、流量与流速〔一〕流量1.体积流量单位时间内流体流经管道任一截面的体积称体积流量V〔volumetricflowrate〕，单位为m3/s。2.质量流量单位时间内流体流经管道任一截面的质量称质量流量(massflowrate)，以G表示，其单位为kg/s。体积流量与质量流量之间的关系为G=ρV§2流体流动〔二〕流速1、平均流速流速是指单位时间内液体质点在流动方向上所流经的距离。流量与流速关系为u＝V/AG=ρV=ρAu2、质量流速单位时间内流体流经管道单位截面的质量称为质量流速〔massvelocity〕，以ω表示，单位为kg/m2·s。它与流速及流量的关系为ω＝G/A=ρAu/A=ρu3、管道直径的估算假设以d表示管内径，那么二、稳定流动与不稳定流动1.稳定流动流体在管道中流动时，在任一点上的流速、压力有关物理参数都不随时间而改变，称为稳定流动(steadyflow)。2.不稳定流动假设流动的流体中，任一点上的物理参数局部或全部随时间而改变，称不稳定流动(unsteadyflow)。如水自变动水位的贮水槽中经小孔流出，那么水的流出速度依槽内水面的上下而变化。流体的流动情况多为稳定流动。故除非有特别指明者外均系稳定流动问题。三、连续性方程式流体在图示的管道中作连续稳定流动，从截面1-1流入，从截面2-2流出。假设在管道两截面之间无流体漏损，根据质量守恒定律，从截面1-1进入的流体质量流量G1应等于从截面2-2流出的流体质量流量G2，即G1＝G2那么ρ1A1u1＝ρ2A2u2(1-20)此关系可推广到管道的任一截面，即ρAu＝常数，上式称为连续性方程式(equationifcontinuity)。假设液体不可压缩，ρ＝常数，那么上式可简化为Au＝常数。由此可知，在连续稳定的不可压缩流体的流动中，流体流速与管道的截面积成反比。截面积愈大之处流速愈小，反之亦然

。对于圆形管道，可得四、理想流体的柏努力方程式理想流体：非粘性的流体称为理想液体〔一〕柏努利方程式(Bernoulli′sequation)柏努利方程是管内流体流动机械能衡算式。柏努利方程式适用于不可压缩的流体。流动系统的总机械能：流动系统的位能、静压能及动能三者之和称为总机械能或总能量。〔二〕柏努利方程式的物理意义柏努利方程是单位质量液体能量守恒方程。gz为单位质量流体所具有的位能，p/ρ为单位质量流体所具有的静压能。u2/2为单位质量流体所具有的动能位能、静压能、动能之和为一常数，总能量不变，位能、静压能、动能可以相互转换。五、实际流体柏努利方程〔一〕实际流体的机械能衡算式实际流体具有粘性，管截面上液体质点的速度分布是不均匀的。管内流体的流速取管截面上的平均流速。从1截面流至2截面时，一局部机械能转化为热能，引起机械能的损失，称为能量损失。流体在直管中流动能量损失

在直管的截面1与截面2处各安装一根测压管，测得两截面处的静压强分别为p1/ρg与p2/ρg。水平直管z1＝z2。管径不变那么u22/2g＝u12/2g。1截面处的机械能之和大于2截面处的机械能之和。两者之差即为实际流体在直管中流动时的能量损失。实际流体在管道内流动时，由于流体的内摩擦作用，不可防止要消耗一局部机械能。须在机械能量衡算时参加能量损失项式中∑Hf――压头损失，m。

只有当1-1截面处总能量大于2-2截面处总能量时，流体都能克服阻力流至2-2截面。但在生产中，常常需要将流体从总能量较小的地方输送到能量较大的地方，这一过程是不能自动进行的，需要从外界向流体输入机械功H，以补偿管路两截面处的总能量之差以及流体流动的能量损失，即〔二〕柏努力方程式的应用柏努利方程是流体流动的能量衡算式，除用来分析和解决流体输送有关的问题外，还用于液体流动过程中流量的测定以及调节阀流通能力的计算等。应用方程式解题注意：(1)选取截面选取截面时应考虑到柏努利方程式是流体输送系统在连续、稳定的范围内，对任意两截面列出的能量衡算式，首先要正确选定。在连续稳定的范围内，任意两个截面均可选用。起点和终点的条件多，为计算方便，截面常取在输送系统的起点和终点的相应侧截面。两截面均应与流动方向相垂直。(2)确定基准面基准面是用以衡量位能大小的基准。为简化计算，通常取相应于所选定截面之中较低的一个水平面为基准Z2值等于两截面之间的垂直距离。(3)压力方程式中的压力p1与p2须同时使用表压或绝对压力，不能混合使用。(4)外加能量计算所求得的外加能量W是对每kg流体的。假设要计算的轴功率，需将W乘以质量流量，再除以效率。§3流体在管内的流动阻力柏努利方程式进行管路计算须知道能量损失。了解产生能量损失的原因及管内速度分布是计算能量损失的根底。一、牛顿粘性定律流体流动时产生内摩擦力的性质称为粘性。有上下两块平行放置而相距很近的平板，两板间充满着静止的液体。将下板固定，对上板施加一恒定的力，使上板以较小的速度作平行于下板的等速直线运动，那么板间的液体也随之移动。紧靠上层平板的液体，因附着上板，具有与平板相同的速度；紧靠下层板面的液体，附着于板面而静止不动；在两层平板之间液体中形成上大下小的流速分布。此两平板间的液体可看成为许多平行于平板的流体层，层与层之间存在着速度差，即各液层之间存在着相对运动。由于液体分子的运动，运动较快的液层对其相邻的运动较慢的液层有拖动其向运动方向前进的力。运动较慢的液层对运动较快的液层也作用着一个大小相等、方向相反的力，阻碍较快的液层的运动。这种运动着的流体内部相邻两流体层间由于分子运动而产生的相互作用力，称为流体的内摩擦力或粘滞力。流体运动时内摩擦力的大小，表达了流体粘性的大小。流体粘性越大，其流动性就越小。二、流体流动类型与雷诺准数雷诺进行实验观察到了以下现象：流速小时，管中心的有色流体在管内沿轴线方向成一条轮廓清晰的直线平稳地流过整根玻璃管，与旁侧的水不相混合，说明水的质点在管内都是沿着与管轴平行的方向作直线运动。当开大阀门使水流速逐渐增大到一定数值时，呈直线流动的有色细流便开始出现波动而成波浪形细线，不规那么地波动；速度再增大，细线波动加剧，被冲断而向四周散开，最后可使整个玻璃管中的水呈现均匀的颜色。此时流体的流动状况已发生了显著地变化。1、雷诺(Reynolds)实验2.流动类型流体在管内流动状态分为层流和湍流两种类型。〔1〕层流流体在管中流动时，假设质点始终沿着与管轴平行的方向直线运动，质点之间互不混合。充满整个管的流体就如一层一层的同心圆筒在平行地流动，这种流动状态称为层流(laminarflow)或滞流(viscousflow)。〔2〕湍流流体在管道中流动时，假设有色液体与水迅速混合，那么说明流体质点除了沿着管道向前流动外，各质点的运动速度在大小和方向上都有时发生变化，质点间彼此碰撞并互相混合，这种流动状态称为湍流(turbulentflow)或紊流

3.雷诺数及影响流动类型的因素影响流动类型的因素有流速u、管径d、流体密度ρ、流体粘度μ。u、d、ρ越大，μ越小，容易从层流转变为湍流。雷诺实验说明：u、d、ρμ组成复合数群duρ/μ是判断流体流动类型的准那么。数群称为雷诺准数或雷诺数(Reynoldsnumber)，用Re表示。雷诺准数的因次是Re数是一个无因次数群。不管采用何种单位制只要Re中各物理量用同一单位制的单位，求得Re的数值相同。Re≤2000时，流动类型为层流；当Re≥4000时，流动类型为湍流；2000＜Re＜4000范围内，流动类型不稳定，可能是层流，也可能是湍流，或是两者交替出现，称过渡区(transitionregion)，与外界干扰情况有关三、流体在圆管内的速度分布流体在圆管内的速度分布是指流体流动时管截面上质点的轴向速度沿半径的变化。层流与湍流是本质完全不同的两种流动类型，故两者速度分布规律不同。1、流体在圆管中层流时的速度分布

实验测得层流流动时的速度分布：沿着管径测定不同半径处的速度分布为抛物线形。管中心流速最大，向管壁的方向渐减，靠管壁的流速为零。平均速度为最大速度的一半。2、流体在圆管中湍流时的速度分布湍流时，流体充满着大小旋涡，流本质点沿管轴线方向流动的同时在管道截面上流体质点的运动方向和速度大小随进在变化。对于整个管道截面来说，流体的平均速度是不变的。在管中心局部为湍流的核心局部，流体质点除了沿管道轴线方向流动外，还在截面上横向脉动，产生旋涡。流速较快的质点带动较慢的质点，同时速度较慢的质点阻滞着速度较快的质点的运动。流体质点间进行着湍流动量传递，使管截面上的速度分布比较均匀。Re增大，流体湍动程度增大，速度分布曲线顶部区域越宽阔而平坦。四、流体在直管中的流动阻力流体在管路中的流动阻力，可分为直管阻力和局部阻力两类。直管阻力是流体流经一定直径的直管时，所产生的阻力。局部阻力是流体流经管件、阀门及进出口时，由于受到局部障碍所产生的阻力。当液体流经等直径的直管时，动能没有改变。由柏努利方程式可知，此时的流体的能量损失应为水平等直径管道，流体能量损失应为(1)对于同一根直管，不管是垂直或水平安装，所测得能量损失应该相同；(2)水平安装时，能量损失等于两截面上静压能之差。流体在直管中作层流或湍流流动时，流动状态不同，两者产生能量损失的原因也不同。层流流动时，能量损失计算式可从理论推导得出。而湍流流动时，计算式需理论与实验相结合的方法求得。1、层流的摩擦阻力层流时，可由哈根-泊素叶方程导出，即：

范宁公式层流时的摩擦系数2、湍流的摩擦阻力1〕管壁粗糙度的影响在湍流流动的情况下，管壁粗糙度对能量损失有影响。管壁粗糙度的影响管道：光滑管---指玻璃管、铜管、铅管、及塑料管粗糙管—指钢管和铸铁管绝对粗糙管—管壁粗糙面凸出局部的平均高度，ε表示ε/d—相对粗糙度流体作层流流动时，流体层平行于管道轴线，流速比较缓慢，对管壁凸出局部没有什么碰撞作用。层流时λ=f(Re)。当流体作湍流时，当层流底层的厚δL>ε,ε对流体阻力或磨擦系数和影响与层流相近，这种情况下的管子称为水力光滑管，当δL<ε时，管壁粗糙面局部地暴露在层流底层之外的湍流区域。流体的质点冲过凸起处时引起旋涡，使流体的能量损失增大。此时λ=f(Re，ε/d)。2〕湍流时的摩擦系数λ摩擦系数与Re的关系根据实验数据绘成曲线图，图可分为四个区域：(1)层流区：Re≤2000,λ可计算，也可查图∴hf∝u(2)过渡区：

2000<Re<4000,流动不稳定，为平安计，按湍流计算λ。(3)湍流区：Re>4000及虚线以下的区域λ=f(Re,ε/d)(4)完全湍流区〔在图中虚线以上的区域〕λ=f(ε/d)

λ一定，hf∝u2，此区域也称为阻力平方区五、局部阻力计算1.阻力系数法u为管中流体流速，ξ为局部阻力系数管件不同ξ也不同，其值由实验测定突然扩大时，突然缩小时，计算突然扩大或突然缩小的局部阻力损失时，流速u均为小管中的流速当流体从管道流入截面较大的容器，或气体从管道排放到大气中2、当量长度法当量长度法是将流体流过管件或阀门所产生的局部阻力损失折合成流体流过长度为Le的直管的阻力损失。Le由实验测定。Le的实验结果常用Le/d值表示。六、流体在管内流动的总阻力损失计算管路系统的意阻力损失包括直管阻力损失和所有管件、阀门等的局部阻力损失。假设管路系统中的管径d不变，总阻力损失计算式为1.管长l〔包括管件的当量长度〕管径d,流量V，求高位槽的h2.h,l及d求u或vu不知，Re不知，λ不知，求解需用试差法假定λ，计算u,计算Re，查λ，直到假定与查出的λ值相等。也可以由通过查图，由λRe2根据查得Re计算出u.2、最适宜管径h,l,V,求d,Hh一定，d大，同样流量V下，u下降，那么H下降，所以增大管径，所需的机械能减小。但d增大，设备费增加，d增大，动力费下降，所以管径的大小需由经济核算决定。求d，需流速，选择适宜的流速也是非常重要的，一般来说，ρ大的流体，u应取和小些，如液体的流速就比气体小得多。对于μ较小的液体，u可较大；μ较大，u可取得较小，对于含有固体杂质的流体，流速不宜太低，否那么固体杂质在输送时，容易沉积在管内。§4流体输送机械蜗牛形通道；叶轮偏心放；可减少能耗，有利于动能转化为静压能。叶轮底阀(防止“气缚〞)滤网(阻拦固体杂质)一、离心泵〔一〕结构叶轮密封装置机壳等。离心泵的主要部件叶轮〔开式、半开式、闭式〕叶轮按结构可分为以下三种：１．敞式叶轮２．半蔽式叶轮３．蔽式叶轮泵壳：叶轮在泵壳内顺着蜗形通道逐渐扩大的方向旋转。由于通道逐渐扩大，以高速度从叶轮四周抛出的液体可逐渐降低流速。减少能量损失，使局部动能有效地转化为静压能。离心泵的工作原理启动前，先将泵壳内灌满被输送的液启动，泵轴带动叶轮旋转，叶片之间的液体随叶轮一起旋转，在离心力的作用下，液体沿着叶片间的通道从叶轮中心进口处被甩到叶轮外围，以很高的速度流入泵壳，液体流到蜗形通道后，由于截面逐渐扩大，大局部动能转变为静压能。于是液体以较高的压力，从压出口进入压出管，输送到所需的场所。3、效率泵的效率就是反映能量损失。泵内部损失主要有三种：容积损失、水力损失及机械损失。１〕容积损失容积损失是由于泵的泄漏造成的。离心泵在运转过程中，有一局部获得能量的高压液体，通过叶轮与泵壳之间的间隙流回吸入口。泵排出的实际流量要比理论排出流量为低，其比值称为容积效率η1。２〕水力损失水力损失是流体流过叶轮、泵壳时流速大小和方向要改变、与壳体冲击而产生的能量损失。泵的实际压头要比泵理论所能提供的压头为低，比值称为水力效率η2。３〕机械损失机械损失是泵在运转时轴承、轴封装置等机械部件接触处由于机械磨擦而消耗局部能量，泵的轴功率大于泵的理论功率〔即理论压头与理论流量所对应的功率〕。理论功率与轴功率之比称为机械效率η3。泵的总效率η等于各效率乘积，即η＝η1×η2×η3对离心泵来说，效率一般约为60-85%，大型泵可达90%。4、功率

泵的有效功率可写成Ne＝QHpg式中Ne—泵的有效功率，W；Q—泵的流量，m3/s；H—泵的压头，m；p—液体的密度，kg/m3；g—重力加速度，m/s2。泵在运转时可能发生超负荷，所配电动机的功率应比泵的轴功率大。产品样本中列出的泵的轴功率系指输送清水时的数值〔四〕性能曲线泵的性能曲线是指用清水在一定的转速下测定离心泵的根本性能参数流量、压头、功率和效率之间的关系曲线。特性曲线是在固定转速下测出的，只适用于该转速，故特性曲线图上都注明转速n的数值。三种曲线Ｈ－Q曲线Ｎ－Q曲线η－Q曲线04812162024283202040608010012010121416182022242602468010203040506070804B20n=2900r/minNHηＱ,l/sm3/s离心泵的特性曲线1.Ｈ－Q曲线离心泵的压头在较大流量范围内随流量增大而减小。不同型号的离心泵，Ｈ－Q曲线的形状不同。04812162024283202040608010012010121416182022242602468010203040506070804B20n=2900r/minNHηＱ,l/sm3/s2.Ｎ－Q曲线Ｎ随Q的增大而增大。当Q=0时，泵轴消耗的功率最小，启动离心泵时，为减小启动功率，应将出口阀关闭。04812162024283202040608010012010121416182022242602468010203040506070804B20n=2900r/minNHηＱ,l/sm3/s3.η－Q曲线

开始η随Q的增大而增大，达最大值后，又随Q的增大而下降。η—Q曲线最大值为效率最高点。泵在该点所对应的压头和流量下操作，其效率最高，故该点为离心泵的设计点。04812162024283202040608010012010121416182022242602468010203040506070804B20n=2900r/minNHηＱ,l/sm3/s泵在最高效率点条件下操作最为经济合理，但实际上泵往往不可能正好在该条件下运转，一般只能规定一个工作范围，称为泵的高效率区。高效率区的效率应不低于最高效率的92%左右。铭牌上所标明的是泵最高效率点下的流量，压头和功率。离心泵产品目录和说明书上还常常注明最高效率区的流量、压头和功率的范围等。〔五〕离心泵的工作点和流量调节1、管路特性曲线当离心泵安装在特定管路系统中工作时，液体要求泵供给的压头Ｈ可由柏努利方程式求得，即上式中与管路中液体流量无关，在液位和压力不变的情况下为一常数Ａ。贮槽与受槽的截面都很大，该处流速与管路相比可忽略不计，那么Ｈ＝Ａ＋BQ2AQH管路的特性曲线泵的特性曲线2、离心泵的工作点输送液体是泵和管路相互配合完成的。泵安装在一定的管路系统中工作，包括阀门开度也一定时，就有一定的流量与压头。流量与压头是离心泵特性曲线与管路特性曲线交点处的流量与压头。此点称为泵的工作点〔dutypoint〕。该点所表示的流量Q与压头Ｈ，既是管路系统所要求，又是离心泵所能提供的。假设该点所对应效率是在最高效率区，那么该工作点是适宜的3、流量调节泵在实际操作过程中，经常需要调节流量。调节流量实质上就是改变离心泵的特性曲线或管路特性曲线来改变泵的工作点。离心泵流量调节有两种方法：在排出管线上装调节阀，以改变管路特性曲线；改变离心泵的转速或改变叶轮外径，以改变泵的特性曲线，可调节流量、改变泵的工作点。1〕改变阀门的开度2〕改变泵的转速3〕车削叶轮的外径当阀门关小时，管路局部阻力加大，管路特性曲线变陡，泵的工作点由M移到M1。流量由QM减小到QM1。改变阀门开度以调节流量，实质是用开大或关小阀门的方法来改变管路特性曲线。当阀门开大时，管路局部阻力减小，管路特性曲线变得平坦一些，工作点移到M2，流量加大到QM2。1〕改变阀门的开度M1MM2QM1QMQM2Q或QeH或HeH-Q12要把泵的转数提高到n1，泵的特性曲线就上移到nM1位置，工作点由M移到M1，流量和压头都相应加大;改变离心泵的转数以调节流量，实质上是维持管路特性曲线不变，而改变泵的特性曲线。M1MM2Q或QeH或HeH-QHe-Qen1nn2假设把泵的转数降到n2，泵的特性曲线就移到nM2位置，工作点移到M2，流量和压头都相应地减小。2〕改变泵的转数改变阀门开度调节流量方法简便，应用广泛。但关小阀门会使阻力加大，需要多消耗一局部能量以克服附加的阻力，该法不经济。改变转速调节流量可保持管路特性曲线不变，流量随转速下降而减小，动力消耗也相应降低，节能效果显著，但需要变速装置，难以做到流量连续调节。流量调节方法比较离心泵假设在启动前未充满液体，那么泵壳内存在空气。由于空气密度很小，所产生的离心力也很小。此时，在吸入口处所形成的真空缺乏以将液体吸入泵内。虽启动离心泵，但不能输送液体。此现象称为“气缚〞。“气缚〞〔airbinding〕为便于使泵内充满液体，在吸入管底部安装带吸滤网的底阀，底阀为止逆阀，滤网是为了防止固体物质进入泵内，损坏叶轮的叶片或阻碍泵的正常操作。气蚀现象当离心泵的进口压力小于环境温度下的液体的饱和蒸汽压时，将有大量的蒸汽液体中逸出，并与气体混合形成许多小气泡。当气泡到达高压区时，蒸汽凝结，气泡破裂，液体质点快速冲向气泡中心，质点相互碰撞，产生很高的局部压力。如果气泡在金属外表破裂凝结，那么会以较大的力打击金属外表，时其遭到破坏，并产生震动，这种现象称为“气蚀现象〞。气蚀现象一旦发生，会造成很大的破坏作用，应尽量防止。离心泵操作

1泵内灌满液体2关出口阀3开泵(开出口阀)二、往复泵〔一〕结构往复泵〔reciprocatingpump〕主要部件有泵体、活塞、活塞杆、吸入阀和排出阀(均为单向阀)组成。阀门间的空间称为工作室。活塞由曲柄连杆机构带动作往复运动。〔二〕工作原理当活塞在外力作用下向右移动时，泵体内形成低压，排出阀受压而关闭，吸入阀那么被泵外液体的压力推开，将液体吸入泵内，当活塞向左移动时，由于活塞的挤压使泵内液体压力增大，吸入阀受压而关闭，排出阀受压那么开启，将液体排出泵外。往复泵工作原理是利用活塞的往复运动对液体做功，将机械能直接转换为液体的静压能，实现液体输送。往复泵是一种容积式泵，由往复运动的活塞依次开启吸入阀和排出阀，吸入并排出液体。往复泵输送流体的流量只与活塞的位移有关，与管路情况无关；但往复泵的压头只与管路情况有关。这种特性称为正位移特性，具有这种特性的泵称为正位移泵。

〔三〕流量往复泵的理论流量Q决定于缸体体积。单动泵理论流量为

式中Ｆ—活塞面积，m2；D—活塞直径，m；S—活塞的行程，m；n—活塞往复的次数，1/min；Q—理论流量，m3/min。对于双动泵需考虑活塞杆所占的截面积f，理论流量Q为Q＝(2F－)Sn双动泵的理论流量并不是单动泵的两倍。为改善单动泵流量的不均匀性，采用双动泵或三联泵。双动往复泵是在活塞两侧的泵体内都装有吸入阀和排出阀，无论活塞向哪个方向运动总有一个吸入阀和一个排出阀翻开，即活塞往复运动一次可吸液和排液各两次，使吸入管路和排出管路总有液体流过，故排液连续但仍有波动；三联泵排液量较均匀1.流量与扬程无关流量与活塞行程、活塞的往复次数和泵的几何尺寸和有关，与泵的扬程无关。无论在什么扬程下工作，只要活塞往复一次泵就排出一定体积的液体，这是一种典型的容积式泵。由于活塞填料函等处密封不严、吸入与排出阀门启闭不及时以及泵体内存有空气，或随压头增高液体漏损量加大等原因，往复泵的实际流量小于理论流量。〔四〕往复泵特点2.往复泵的扬程与泵的流量无关泵的扬程与流量无关，只与管路情况有关。往复泵是由往复运动的活塞将机械能以静压能形式直接传给液体。它的实际压头仅取决于管路系统的需要和泵的能力，往复泵所能供给的最大扬程取决于泵的机械强度和原动机的功率。只要泵的机械强度及原动机功率允许，输送管路系统要求多高的压头，往复泵就能提供多大的压头。3.往复泵的自吸能力往复泵内的低压是靠泵体工作室的扩张来造成的，泵运转时吸入口与排出口是不通的，泵在启动时能把吸入管内空气逐步抽上并排出，即往复泵具有自吸能力，无需在启动之前向泵内灌满液体。4.往复泵不能简单地用排出管路阀门来调节流量，一般采用旁路调节装置。

5.往复泵应设平安阀液体经吸入管路上阀门1进入泵2内，经排出管路上阀门3排出，并有一局部经支路阀门4流回吸入管路，排出流量由阀4及3配合调节，泵在运转过程中这两个阀至少有一个是开启的，以保证泵送出的液体有去处。假设下游压强超过一定的限度时，平安阀即自动开启，泄回一局部液体，以减轻泵及管路所承受的压力。不能在出口管线上用节流的方法控制流量，一旦出口阀