第一章化工管路

1、第一章 流體輸送技術(shù)知識目標(biāo)： 了解化工管路的組成及管路布置原則；了解流體輸送機(jī)械的結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用；理解穩(wěn)定流動的基本概念；流動阻力產(chǎn)生的原因；掌握連續(xù)性方程式、柏努力程式和流體流動阻力的計算；能力目標(biāo)：能正確選擇流體輸送機(jī)械和管子的直徑；能拆裝化工管路；會流體輸送機(jī)械的操作和簡單故障的分析、排除。化工生產(chǎn)中所處理的物料，大多為流體（包括液體和氣體）。為了滿足工藝條件的要求，保證生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行，需要把流體從一個設(shè)備輸送至另一個設(shè)備。實現(xiàn)這一過程要借助管路和輸送機(jī)械。流體輸送機(jī)械是給流體增加機(jī)械能以完成輸送任務(wù)的機(jī)械。管路在化工生產(chǎn)中就相當(dāng)于人體的血管，流體輸送機(jī)械相當(dāng)于人的心臟，作用非常重要

2、。因此，了解管路的構(gòu)成，確定輸送管路的直徑，了解輸送機(jī)械的工作原理，選擇合理的輸送機(jī)械，學(xué)會合理布置和安裝管路，正確使用輸送機(jī)械非常重要。第一節(jié) 流體輸送管路一、管路的分類化工生產(chǎn)過程中的管路通常以是否分出支管來分類，見表1-1。表1-1 管路的分類類 型結(jié) 構(gòu)簡單管路單一管路單一管路是指直徑不變、無分支的管路，如圖1-1(a)所示 串聯(lián)管路雖無分支但管徑多變的管路，如圖1-1(b)所示復(fù)雜管路分支管路流體由總管分流到幾個分支，各分支出口不同，如圖1-2(a)所示并聯(lián)管路并聯(lián)管路中，分支最終又匯合到總管，如圖1-2(b)所示對于重要管路系統(tǒng)，如全廠或大型車間的動力管線（包括蒸汽、煤氣、上水及其

3、他循環(huán)管道等），一般均應(yīng)按并聯(lián)管路鋪設(shè)，以有利于提高能量的綜合利用、減少因局部故障所造成的影響。圖1-1 簡單管路 圖1-2 復(fù)雜管路二、管路的基本構(gòu)成管路是由管子、管件和閥門等按一定的排列方式構(gòu)成，也包括一些附屬于管路的管架、管卡、管撐等輔件。由于生產(chǎn)中輸送的流體是各種各樣的，輸送條件與輸送量也各不相同，因此，管路也必然是各不相同的。工程上為了避免混亂，方便制造與使用，實現(xiàn)了管路的標(biāo)準(zhǔn)化。書后附錄摘錄了部分管材的規(guī)格。管子是管路的主體，由于生產(chǎn)系統(tǒng)中的物料和所處工藝條件各不相同，所以用于連接設(shè)備和輸送物料的管子除需滿足強(qiáng)度和通過能力的要求外，還必須耐溫、耐壓、耐腐蝕以及導(dǎo)熱等性能的要求。根據(jù)

4、所輸送物料的性質(zhì)(如腐蝕性、易燃性、易爆性等)和操作條件(如溫度、壓力等)來選擇合適的管材，是化工生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的問題之一。（一）化工管材管材通常按制造管子所使用的材料來進(jìn)行分類?？煞譃榻饘俟?、非金屬管和復(fù)合管，其中以金屬管占絕大部分。復(fù)合管指的是金屬與非金屬兩種材料組成的管子，最常見的化工管材見表1-2。表1-2 常見的化工管材種類及名稱結(jié)構(gòu)特點(diǎn)用途金屬管鋼管有縫鋼管有縫鋼管是用低碳鋼焊接而成的鋼管，又稱為焊接管。易于加工制造、價格低。主要有水管和煤氣管，分鍍鋅管和黑鐵管（不鍍鋅管）兩種。目前主要用于輸送水、蒸汽、煤氣、腐蝕性低的液體和壓縮空氣等。因為有焊縫而不適宜在0.8MPa（表壓）以上

5、的壓力條件下使用。無縫鋼管無縫鋼管是用棒料鋼材經(jīng)穿孔熱軋或冷拔制成的，它沒有接縫。用于制造無縫鋼管的材料主要有普通碳鋼、優(yōu)質(zhì)碳鋼、低合金鋼、不銹鋼和耐熱鉻鋼等。無縫鋼管的特點(diǎn)是質(zhì)地均勻、強(qiáng)度高、管壁薄，少數(shù)特殊用途的無縫鋼管的壁厚也可以很厚。無縫鋼管能用于在各種壓力和溫度下輸送流體，廣泛用于輸送高壓、有毒、易燃易爆和強(qiáng)腐蝕性流體等。鑄鐵管有普通鑄鐵管和硅鑄鐵管。鑄鐵管價廉而耐腐蝕，但強(qiáng)度低，氣密性也差，不能用于輸送有壓力的蒸汽、爆炸性及有毒性氣體等。一般作為埋在地下的給水總管、煤氣管及污水管等，也可以用來輸送堿液及濃硫酸等。有色金屬管銅管與黃銅管由紫銅或黃銅制成。導(dǎo)熱性好，延展性好，易于彎曲成

6、型。 適用于制造換熱器的管子；用于油壓系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)來輸送有壓液體；銅管還適用于低溫管路，黃銅管在海水管路中也廣泛使用。鉛管鉛管因抗腐蝕性好，能抗硫酸及10以下的鹽酸，其最高工作溫度是413K。由于鉛管機(jī)械強(qiáng)度差、性軟而笨重、導(dǎo)熱能力小，目前正被合金管及塑料管所取代。主要用于硫酸及稀鹽酸的輸送，但不適用于濃鹽酸、硝酸和乙酸的輸送。鋁管鋁管也有較好的耐酸性，其耐酸性主要由其純度決定，但耐堿性差。鋁管廣泛用于輸送濃硫酸、濃硝酸、甲酸和醋酸等。小直徑鋁管可以代替銅管來輸送有壓流體。當(dāng)溫度超過433K時，不宜在較高的壓力下使用。非金屬管非金屬管是用各種非金屬材料制作而成的管子的總稱，主要有陶瓷管、水泥

7、管、玻璃管、塑料管和橡膠管等。塑料管的用途越來越廣，很多原來用金屬管的場合逐漸被塑料管所代替。（二）管件管件是用來連接管子以達(dá)到延長管路、改變管路方向或直徑、分支、合流或封閉管路的附件的總稱。最基本的管件如圖1-3所示，其用途有如下幾種。180º回彎管 三通 四通 異徑管 90º彎頭 法蘭 卡箍活接頭 管帽 45º彎頭圖1-3 常用管件用以改變流向：90º彎頭、45º彎頭、180º回彎頭等；用以堵截管路：管帽、絲堵(堵頭)、盲板等；用以連接支管：三通、四通，有時三通也用來改變流向，多余的一個通道接頭用管帽或盲板封上，在需要時打開再連接

8、一條分支管；用以改變管徑：異徑管、內(nèi)外螺紋接頭(補(bǔ)芯)等；用以延長管路：管箍(束節(jié))、螺紋短節(jié)、活接頭、法蘭等。法蘭多用于焊接連接管路，而活接頭多用于螺紋連接管路。在閉合管路上必須設(shè)置活接頭或法蘭，尤其是在需要經(jīng)常維修或更換的設(shè)備、閥門附近必須設(shè)置，因為它們可以就地拆開，就地連接。（三）閥門閥門是用來啟閉和調(diào)節(jié)流量及控制安全的部件。通過閥門可以調(diào)節(jié)流量、系統(tǒng)壓力、及流動方向，從而確保工藝條件的實現(xiàn)與安全生產(chǎn)?；どa(chǎn)中閥門種類繁多，常用的有以下幾種，見表1-3。表1-3 常見閥門名稱結(jié)構(gòu)特點(diǎn)用途閘閥主要部件為一閘板，通過閘板的升降以啟閉管路。這種閥門全開時流體阻力小，全閉時較嚴(yán)密，如圖1-4。

9、多用于大直徑管路上作啟閉閥，在小直徑管路中也有用作調(diào)節(jié)閥的。不宜用于含有固體顆?；蛭锪弦子诔练e的流體，以免引起密封面的磨損和影響閘板的閉合。截止閥主要部件為閥盤與閥座，流體自下而上通過閥座，其構(gòu)造比較復(fù)雜，流體阻力較大，但密閉性與調(diào)節(jié)性能較好，如圖1-5。不宜用于粘度大且含有易沉淀顆粒的介質(zhì)。止回閥止回閥是一種根據(jù)閥前、后的壓力差自動啟閉的閥門，其作用是使介質(zhì)只作一定方向的流動，它分為升降式和旋啟式兩種。升降式止回閥密封性較好，但流動阻力大，旋啟式止回閥用搖板來啟閉。安裝時應(yīng)注意介質(zhì)的流向與安裝方向。如圖1-6。止回閥一般適用于清潔介質(zhì)，球閥閥芯呈球狀，中間為一與管內(nèi)徑相近的連通孔，結(jié)構(gòu)比閘閥

10、和截止閥簡單，啟閉迅速，操作方便，體積小，重量輕，零部件少，流體阻力也小。如圖1-7。適用于低溫高壓及粘度大的介質(zhì)，但不宜用于調(diào)節(jié)流量。旋塞閥其主要部分為一可轉(zhuǎn)動的圓錐形旋塞，中間有孔，當(dāng)旋塞旋轉(zhuǎn)至90º時，流動通道即全部封閉。需要較大的轉(zhuǎn)動力矩，如圖1-8。溫度變化大時容易卡死，不能用于高壓。安全閥是為了管道設(shè)備的安全保險而設(shè)置的截斷裝置，它能根據(jù)工作壓力而自動啟閉，從而將管道設(shè)備的壓力控制在某一數(shù)值以下，從而保證其安全。如圖1-9。主要用在蒸汽鍋爐及高壓設(shè)備上。 圖1-4 閘閥 1-5 截止閥 圖1-6 止回閥 圖1-7 球閥 圖1-8 旋塞閥 圖1-9 全啟式安全閥活動建議進(jìn)行

11、現(xiàn)場教學(xué)，讓學(xué)生到實訓(xùn)基地或工廠去觀察化工管路、管件及閥門等實物，除了教材介紹的之外，如閥門還有隔膜閥、蝶閥、疏水閥及減壓閥等，了解其構(gòu)造與作用。第二節(jié) 流體流動的基礎(chǔ)知識一、連續(xù)性方程1穩(wěn)定流動系統(tǒng)根據(jù)流體在管路系統(tǒng)中流動時各種參數(shù)的變化情況，可以將流體的流動分為穩(wěn)定流動和不穩(wěn)定流動。若流動系統(tǒng)中各物理量的大小僅隨位置變化、不隨時間變化，則稱為穩(wěn)定流動。若流動系統(tǒng)中各物理量的大小不僅隨位置變化、而且隨時間變化，則稱為不穩(wěn)定流動。工業(yè)生產(chǎn)中的連續(xù)操作過程，如生產(chǎn)條件控制正常，則流體流動多屬于穩(wěn)定流動。連續(xù)操作的開車、停車過程及間歇操作過程屬于不穩(wěn)定流動。本章所討論的流體流動為穩(wěn)定流動過程。多觀

12、察圖1-10 流體流動的連續(xù)性有溢流裝置的恒位槽系統(tǒng)流體的流動；若沒有流體的補(bǔ)充，槽內(nèi)的液位不斷下降時流體的流動。2連續(xù)性方程穩(wěn)定流動系統(tǒng)如圖1-10所示，流體充滿管道，并連續(xù)不斷地從截面1-流入，從截面2-流出。以管內(nèi)壁、截面1-與2-為衡算范圍，以單位時間為衡算基準(zhǔn)，依質(zhì)量守恒定律，進(jìn)入截面1-的流體質(zhì)量流量與流出截面2-的流體質(zhì)量流量相等。即 qm1 = qm 2 （1-1）因為 qm = uA式中 qm流體的質(zhì)量流量，指單位時間內(nèi)流經(jīng)管道有效截面積的流體質(zhì)量，kg/s；u流體在管道任一截面的平均流速，m/s；A管道的有效截面積，m2；流體的密度，kg/m3。故qm = u1A11= u

13、2A22 （1-2）若將上式推廣到管路上任何一個截面，即qm = uA = 常數(shù) （1-3）上述方程式表示在穩(wěn)定流動系統(tǒng)中，流體流經(jīng)管道各截面的質(zhì)量流量恒為常量，但各截面的流體流速則隨管道截面積和流體密度的不同而變化。若流體為不可壓縮流體，即=常數(shù)，則 qv= uA = 常數(shù) （1-4）式中 qv流體的體積流量，指單位時間內(nèi)流經(jīng)管道有效截面積的流體體積， m3/s；上式說明不可壓縮流體不僅流經(jīng)各截面的質(zhì)量流量相等，而且它們的體積流量也相等。而且管道截面積A與流體流速u成反比，截面積越小，流速越大。若不可壓縮流體在圓管內(nèi)流動，因，則 （1-5）上式說明不可壓縮流體在管道內(nèi)的流速u與管道內(nèi)徑的平方

14、d2成反比。式（1-1）至式（1-5）稱為流體在管道中作穩(wěn)定流動的連續(xù)性方程。連續(xù)性方程反映了在穩(wěn)定流動系統(tǒng)中，流量一定時管路各截面上流速的變化規(guī)律，而此規(guī)律與管路的安排以及管路上是否裝有管件、閥門或輸送設(shè)備等無關(guān)?！纠?-1】 如圖1-10所示的串聯(lián)變徑管路中，已知小管規(guī)格為57×3mm，大管規(guī)格為89×3.5mm，均為無縫鋼管，水在小管內(nèi)的平均流速為2.5m/s，水的密度可取為1000kg/m3。試求：水在大管中的流速；管路中水的體積流量和質(zhì)量流量。解 小管直徑d1 = 57 2×3 = 51mm，u1 = 2.5m/s 大管直徑d2 = 892×3

15、.5 = 82mm m/s m3/sqm =qv= 0.0051×1000 = 5.1kg/s二、柏努利方程在化工生產(chǎn)中，解決流體輸送問題的基本依據(jù)是柏努力方程，因此柏努力方程及其應(yīng)用極為重要。根據(jù)對穩(wěn)定流動系統(tǒng)能量衡算，即可得到柏努力方程。（一）流動系統(tǒng)的能量流動系統(tǒng)中涉及的能量有多種形式，包括內(nèi)能、機(jī)械能、功、熱、損失能量，若系統(tǒng)不涉及溫度變化及熱量交換，內(nèi)能為常數(shù)，則系統(tǒng)中所涉及的能量只有機(jī)械能、功、損失能量。能量根據(jù)其屬性分為流體自身所具有的能量及系統(tǒng)與外部交換的能量。1流體所具有的能量機(jī)械能(1)位能 位能是流體處于重力場中而具有的能量。若質(zhì)量為m（kg）的流體與基準(zhǔn)水平面

16、的垂直距離為 z（m），則位能為 mgz（J），單位質(zhì)量流體的位能則為gz（J/kg）。位能是相對值，計算須規(guī)定一個基準(zhǔn)水平面。(2)動能 動能是流體具有一定速度流動而具有的能量。m（kg）流體，當(dāng)其流速為u（m/s）時具有的動能為（J），單位質(zhì)量流體的動能為(J/kg)。(3)靜壓能 靜壓能是由于流體具有一定的壓力而具有的能量。流體內(nèi)部任一點(diǎn)都有一定的壓力，如果在有液體流動的管壁上開一小孔并接上一個垂直的細(xì)玻璃管，液體就會在玻璃管內(nèi)升起一定的高度，此液柱高度即表示管內(nèi)流體在該截面處的靜壓力值。管路系統(tǒng)中，某截面處流體壓力為p，流體要流過該截面，則必須克服此壓力作功，于是流體帶著與此功相當(dāng)?shù)哪?/p>

17、量進(jìn)入系統(tǒng)，流體的這種能量稱為靜壓能。質(zhì)量為m（kg）的流體的靜壓能為pV（J），單位質(zhì)量流體的靜壓能為（J/kg）2壓力的表示方法圖1-11 絕壓、表壓、真空度之間的關(guān)系以絕對真空為基準(zhǔn)測得的壓力稱為絕對壓力。以大氣壓力為基準(zhǔn)測得的壓力稱為表壓力或真空度。如若系統(tǒng)壓力高于大氣壓，則超出的部分稱為表壓力，所用的測壓儀表稱為壓力表；如若系統(tǒng)壓力低于大氣壓，則低于大氣壓的部分稱為真空度，所用的測壓儀表稱為真空表?？梢钥闯?，相當(dāng)于它們之間的關(guān)系為 顯然，真空度為表壓的負(fù)值，并且設(shè)備內(nèi)流體的真空度愈高，它的絕對壓力就愈低。絕對壓力、表壓力與真空度之間的關(guān)系可用圖1-11表示。注意：為了避免相互混淆，當(dāng)

18、壓力以表壓或真空度表示時，應(yīng)用括號注明，如未注明，則視為絕對壓力；壓力計算時基準(zhǔn)要一致。大氣壓力以當(dāng)時、當(dāng)?shù)貧鈮罕淼淖x數(shù)為準(zhǔn)。想一想 不同單位制之間壓力的換算。3系統(tǒng)與外界交換的能量實際生產(chǎn)中的流動系統(tǒng)，系統(tǒng)與外界交換的能量主要有功和損失能量。（1）外加功 當(dāng)系統(tǒng)中安裝有流體輸送機(jī)械時，它將對系統(tǒng)作功，即將外部的能量轉(zhuǎn)化為流體的機(jī)械能。單位質(zhì)量流體從輸送機(jī)械中所獲得的能量稱為外加功，用We表示，其單位為J/kg。外加功We是選擇流體輸送設(shè)備的重要數(shù)據(jù)，可用來確定輸送設(shè)備的有效功率Pe，即 Pe=We qm W （1-6）（2）損失能量 由于流體具有粘性，在流動過程中要克服各種阻力，所以流動中有

19、能量損失。單位質(zhì)量流體流動時為克服阻力而損失的能量，用hf表示，其單位為J/kg。（二）柏努利方程式圖1-12 流體的管路輸送系統(tǒng)如圖1-12所示，不可壓縮流體在系統(tǒng)中作穩(wěn)定流動，流體從截面1-經(jīng)泵輸送到截面2-。根據(jù)穩(wěn)定流動系統(tǒng)的能量守恒，輸入系統(tǒng)的能量應(yīng)等于輸出系統(tǒng)的能量。輸入系統(tǒng)的能量包括由截面1-進(jìn)入系統(tǒng)時帶入的自身能量，以及由輸送機(jī)械中得到的能量。輸出系統(tǒng)的能量包括由截面2-離開系統(tǒng)時帶出的自身能量，以及流體在系統(tǒng)中流動時因克服阻力而損失的能量。若以0-面為基準(zhǔn)水平面，兩個截面距基準(zhǔn)水平面的垂直距離分別為z1、z2，兩截面處的流速分別為u1、u2，兩截面處的壓力分別為p1、p2，流體

20、在兩截面處的密度為，單位質(zhì)量流體從泵所獲得的外加功為We，從截面1-流到截面2-的全部能量損失為hf。則根據(jù)能量守恒定律 （1-7）式中 gz1、分別為流體在截面1-上的位能、動能、靜壓能，J/kg；gz2、分別為流體在截面2-上的位能、動能、靜壓能，J/kg；式（1-7）稱為實際流體的柏努利方程，是以單位質(zhì)量流體為計算基準(zhǔn)，式中各項單位均為J/kg。它反映了流體流動過程中各種能量的轉(zhuǎn)化和守恒規(guī)律，在流體輸送中具有重要意義。通常將無粘性、無壓縮性，流動時無流動阻力的流體稱為理想流體。當(dāng)流動系統(tǒng)中無外功加入時（即We = 0），則 （1-8）上式為理想流體的柏努利方程，說明理想流體穩(wěn)定流動時，各

21、截面上所具有的總機(jī)械能相等，總機(jī)械能為一常數(shù)，但每一種形式的機(jī)械能不一定相等，各種形式的機(jī)械能可以相互轉(zhuǎn)換。將單位質(zhì)量流體為基準(zhǔn)的柏努利方程中的各項除以g，則可得令 則 （1-9）式中 z、分別稱為位壓頭、動壓頭、靜壓頭，單位重量（1N）流體所具有的機(jī)械能，m；He有效壓頭，單位重量流體在截面1-與截面2-間所獲得的外加功，m；Hf壓頭損失，單位重量流體從截面1-流到截面2-的能量損失，m。上式為以單位重量流體為計算基準(zhǔn)的柏努利方程，式中各項均表示單位重量流體所具有的能量，單位為J/N（m）。m的物理意義是：單位重量流體所具有的機(jī)械能，把自身從基準(zhǔn)水平面升舉的高度。適用于穩(wěn)定、連續(xù)的不可壓縮系

22、統(tǒng)。在流動過程中兩截面間流量不變，滿足連續(xù)性方程。例1-2 附圖【例1-2】 如附圖所示，有一用水吸收混合氣中氨的常壓逆流吸收塔，水由水池用離心泵送至塔頂經(jīng)噴頭噴出。泵入口管為108×4mm無縫鋼管，管中流體的流量為40m3/h，出口管為89×3.5mm的無縫鋼管。池內(nèi)水深為2 m，池底至塔頂噴頭入口處的垂直距離為 20m。管路的總阻力損失為40J/kg，噴頭入口處的壓力為120kPa（表壓）。試求泵所需的有效功率為多少kW？解 取水池液面為截面1-，噴頭入口處為截面2-，并取截面1-為基準(zhǔn)水平面。在截面1-和截面2-間列柏努利方程，即 其中 z1 = 0；z2 = 20

23、2 =18m； u10； d1 = 1082×4 =100mm；d2 = 89 - 2×3.5 = 82mm ；hf = 40J/kg；p1= 0(表壓)，p2 =120kPa(表壓)； 代入柏努利方程得 =338.75 J/kg質(zhì)量流量 qm =A2u2=0.785×(0.082)2×2.11×1000=11.14kg/s有效功率 Pe = We·qm = 338.75×11.14 = 3774w3.77kw活動建議柏努利方程式的應(yīng)用可結(jié)合校內(nèi)外實訓(xùn)有關(guān)流體輸送的案例進(jìn)行教學(xué)，組織學(xué)生討論柏努利方程的其他工程應(yīng)用，加深對柏

24、努利方程式的理解并熟練應(yīng)用。三、流體的流動型態(tài)在化工生產(chǎn)中，流體輸送、傳熱、傳質(zhì)過程及操作等都與流體的流動狀態(tài)有密切關(guān)系，因此有必要了解流體的流動型態(tài)及在圓管內(nèi)的速度分布。（一）流動類型的劃分流體流動時，依不同的流動條件可以出現(xiàn)兩種截然不同的流動型態(tài)，即層流和湍流。見表1-4。表1-4 雷諾實驗和兩種流動型態(tài)流動型態(tài)實驗現(xiàn)象質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動特點(diǎn)速度分布舉例層流實驗裝置如圖1-13，設(shè)貯水槽中液位保持恒定，當(dāng)管內(nèi)水的流速較小時，著色水在管內(nèi)沿軸線方向成一條清晰的細(xì)直線，如圖1-14a所示流體質(zhì)點(diǎn)沿管軸方向作直線運(yùn)動，分層流動，又稱滯流層流時其速度分布曲線呈拋物線形。如圖1-15所示。管壁處速度為零，管中

25、心處速度最大。平均流速u0.5umax管內(nèi)流體的低速流動、高粘度液體的流動、毛細(xì)管和多孔介質(zhì)中的流體流動等。過渡狀態(tài)開大調(diào)節(jié)閥，水流速度逐漸增至某一定值時，可以觀察到著色細(xì)線開始呈現(xiàn)波浪形，但仍保持較清晰的輪廓，如圖1-14b所示過渡狀態(tài)不是一種獨(dú)立的流動型態(tài)，介于層流與湍流之間?？梢钥闯墒遣煌耆耐牧?，或不穩(wěn)定的層流，或者是兩者交替出現(xiàn)，隨外界條件而定，受流體流動干擾的控制。湍流再繼續(xù)開大閥門，可以觀察到著色細(xì)流與水流混合，當(dāng)水的流速再增大到某值以后，著色水一進(jìn)入玻璃管即與水完全混合，如圖1-14c所示。流體質(zhì)點(diǎn)除沿軸線方向作主體流動外，還在各個方向有劇烈的隨機(jī)運(yùn)動，又稱紊流 湍流時其速度分

26、布曲線呈不嚴(yán)格拋物線形。管中心附近速度分布較均勻，如圖1-16所示，平均流速u0.82umax 工程上遇到的管內(nèi)流體的流動大多為湍流。 圖1-13 雷諾實驗裝置示意圖 圖1-14 雷諾實驗結(jié)果比較 圖1-15 層流時圓管內(nèi)的速度分布 圖1-16 湍流時圓管內(nèi)的速度分布（二）流體流動型態(tài)的判定1雷諾準(zhǔn)數(shù) 為了確定流體的流動型態(tài)，雷諾通過改變實驗介質(zhì)、管材及管徑、流速等實驗條件，做了大量的實驗，并對實驗結(jié)果進(jìn)行了歸納總結(jié)。流體的流動型態(tài)主要與流體的密度、粘度、流速u和管內(nèi)徑d等因素有關(guān)，并可以用這些物理量組成一個數(shù)群，稱為雷諾準(zhǔn)數(shù)（Re），用來判定流動型態(tài)。 （1-10）雷諾準(zhǔn)數(shù)，無單位。Re大小

27、反映了流體的湍動程度，Re越大，流體流動湍動性越強(qiáng)。計算時只要采用同一單位制下的單位，計算結(jié)果都相同。2.判據(jù) 一般情況下，流體在管內(nèi)流動時，若Re<2000時，流體的流動型態(tài)為層流；若Re>4000時，流動為湍流；而Re在20004000范圍內(nèi)，為一種過渡狀態(tài)?？赡苁菍恿饕部赡苁峭牧鳌Ｔ谶^渡區(qū)域，流動型態(tài)受外界條件的干擾而變化，如管道形狀的變化、外來的輕微震動等都易促成湍流的發(fā)生，在一般工程計算中，Re>2000可作湍流處理。 【例1-3】 在20條件下，油的密度為830kg/m3，粘度為3cp，在圓形直管內(nèi)流動，其流量為10m3/h，管子規(guī)格為89×3.5mm，

28、試判斷其流動型態(tài)。解 已知= 830kg/m3，= 3cp =3×10-3Pas d = 892×3.5 = 82mm = 0.082m則 m/s Re因為Re>4000，所以該流動型態(tài)為湍流。查一查 非圓形管道的雷諾準(zhǔn)數(shù)怎樣確定，流動形態(tài)如何判斷？（三）湍流流體中的層流內(nèi)層當(dāng)管內(nèi)流體做湍流流動時，管壁處的流速也為零，靠近管壁處的流體薄層速度很低，仍然保持層流流動，這個薄層稱為層流內(nèi)層。層流內(nèi)層的厚度隨雷諾準(zhǔn)數(shù)Re的增大而減薄，但不會消失。層流內(nèi)層的存在，對傳熱與傳質(zhì)過程都有很大的影響。湍流時，自層流內(nèi)層向管中心推移，速度漸增，存在一個流動型態(tài)即非層流亦非湍流區(qū)域，這

29、個區(qū)域稱為過渡層或緩沖層。再往管中心推移才是湍流主體?？梢?，流體在管內(nèi)作湍流流動時，橫截面上沿徑向分為層流內(nèi)層、過渡層和湍流主體三部分。四、流體在管內(nèi)的流動阻力流體在管路中流動時的阻力分為直管阻力和局部阻力兩種。直管阻力是流體流經(jīng)一定管徑的直管時，由于流體的內(nèi)摩擦而產(chǎn)生的阻力。局部阻力是流體流經(jīng)管路中的管件、閥門及截面的突然擴(kuò)大和突然縮小等局部地方所引起的阻力。總阻力等于直管阻力和局部阻力的總和。（一）流體的粘度多觀察 （1）氣體和液體的流動性哪個更好？同溫度下水和油的流動性那個好？（2）觀察河水的流動，為什么河中心處水的流速比河岸處水的流速大？1粘性流體流動時，流體質(zhì)點(diǎn)間存在相互吸引力，流通

30、截面上各點(diǎn)的流速并不相等，即其內(nèi)部存在相對運(yùn)動，當(dāng)某質(zhì)點(diǎn)以一定的速度向前運(yùn)動時，與之相鄰的質(zhì)點(diǎn)則會對其產(chǎn)生一個約束力阻礙其運(yùn)動，將這種流體質(zhì)點(diǎn)間的相互約束力稱為內(nèi)摩擦力。流體流動時為克服這種內(nèi)摩擦力需消耗能量。流體流動時產(chǎn)生內(nèi)摩擦的性質(zhì)稱為流體的粘性。粘性大的流體流動性差，粘性小的流體流動性好。粘性是流體的固有屬性，流體無論是靜止還是流動，都具有粘性。圖1-17所示，有上下兩塊平行放置且面積很大而相距很近的平板，板間充滿某種液體。若將下板固定，而對上板施加一個恒定的外力F，上板就以恒定速度u沿x方向運(yùn)動。此時，兩板間的液體就會分成無數(shù)平行的薄層而運(yùn)動，粘附在上板底面的一薄層液體也以速度u隨上板

31、運(yùn)動，其下各層液體的速度依次降低，粘附在下板表面的液層速度為零，流體相鄰層間的內(nèi)摩擦力即為F。實驗證明，F(xiàn)與上下兩板間沿y方向的速度變化率u/y成正比，與接觸面積A成正比。流體在圓管內(nèi)流動時，u與y的關(guān)系是曲線關(guān)系，上述變化率應(yīng)寫成dudy，稱為速度梯度，即圖1-17 平板間液體速度變化 若單位流層面積上的內(nèi)摩擦力稱為剪應(yīng)力，則 （1-11）上式稱為牛頓粘性定律，即流體層間的剪應(yīng)力與速度梯度成正比。式中比例系數(shù)，稱為動力粘度或絕對粘度，簡稱粘度。查一查 涂料及泥漿的流動是否服從牛頓粘性定律？試了解此類流體的規(guī)律。2粘度粘度是表征流體粘性大小的物理量，是流體的重要物理性質(zhì)之一，流體的粘性越大，值

32、越大。其值由實驗測定。流體的粘度隨流體的種類及狀態(tài)而變化，液體的粘度隨溫度升高而減小，氣體的粘度隨溫度升高而增大。壓力變化時，液體的粘度基本不變，氣體的粘度隨壓力增加而增加得很少，一般工程計算中可以忽略。某些常用流體的粘度，可以從有關(guān)手冊和本書附錄中查得。粘度的法定計量單位是Pa·s；但在工程手冊中粘度的單位常用物理單位制，泊（P）或厘泊（cP）表示。它們之間的關(guān)系是1Pa·s =10P=1000cP流體的粘性還可用粘度與密度的比值來表示，稱為運(yùn)動粘度，以表示 （1-12）運(yùn)動粘度的法定計量單位為m2/s；在物理單位制中，運(yùn)動粘度的單位為cm2/s，稱為沲（St）。（二）直

33、管阻力1范寧公式直管阻力，也叫沿程阻力。直管阻力通常由范寧公式計算，其表達(dá)式為 （1-13）式中 hf直管阻力，J/kg；摩擦系數(shù)，也稱摩擦因數(shù)，無量綱；l直管的長度，m；d直管的內(nèi)徑，m；u流體在管內(nèi)的流速，m/s。范寧公式中的摩擦因數(shù)是確定直管阻力損失的重要參數(shù)。的值與反映流體湍動程度的Re及管內(nèi)壁粗糙程度的大小有關(guān)。2管壁粗糙程度工業(yè)生產(chǎn)上所使用的管道，按其材料的性質(zhì)和加工情況，大致可分為光滑管與粗糙管。通常把玻璃管、銅管和塑料管等列為光滑管，把鋼管和鑄鐵管等列為粗糙管。實際上，即使是同一種材質(zhì)的管子，由于使用時間的長短與腐蝕結(jié)垢的程度不同，管壁的粗糙度也會發(fā)生很大的變化。絕對粗糙度 絕

34、對粗糙度是指管壁突出部分的平均高度，以表示，如圖1-18所示。表1-5中列出了某些工業(yè)管道的絕對粗糙度數(shù)值。圖1-18 管壁粗糙程度對流體流動的影響表1-5 某些工業(yè)管道的絕對粗糙度管道類別絕對粗糙度/mm無縫黃銅管、銅管及鋁管新的無縫鋼管或鍍鋅鐵管新的鑄鐵管具有輕度腐蝕的無縫鋼管具有重度腐蝕的無縫鋼管舊的鑄鐵管干凈玻璃管很好整平的水泥管0.010.050.10.20.30.2 0.30.5以上0.85以上0.00150.010.33相對粗糙度 相對粗糙度是指絕對粗糙度與管道內(nèi)徑的比值，即/d。管壁粗糙度對摩擦系數(shù)的影響程度與管徑的大小有關(guān)，所以在流動阻力的計算中，要考慮相對粗糙度的大小。3摩

35、擦系數(shù)（1）層流時摩擦系數(shù) 流體作層流流動時，管壁上凹凸不平的地方都被有規(guī)則的流體層所覆蓋，與/d無關(guān)，摩擦系數(shù)只是雷諾準(zhǔn)數(shù)的函數(shù) （1-14）將代入范寧公式，則 （1-15）上式為哈根-伯稷葉方程，是流體在圓直管內(nèi)作層流流動時的阻力計算式。（2）湍流時摩擦系數(shù)由于湍流時流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動情況比較復(fù)雜，目前還不能完全用理論分析方法求算湍流時摩擦系數(shù)的公式，而是通過實驗測定，獲得經(jīng)驗的計算式。各種經(jīng)驗公式，均有一定的適用范圍，可參閱有關(guān)資料。為了計算方便，通常將摩擦系數(shù)對Re與/d的關(guān)系曲線標(biāo)繪在雙對數(shù)坐標(biāo)上，如圖1-19所示，該圖稱為莫狄（Moody）圖。這樣就可以方便地根據(jù)Re與/d值從圖中查得各

36、種情況下的值。根據(jù)雷諾準(zhǔn)數(shù)的不同，可在圖中分出四個不同的區(qū)域：a層流區(qū) 當(dāng)Re<2000時，與Re為一直線關(guān)系，與相對粗糙度無關(guān)。b過渡區(qū) 當(dāng)Re=20004000時，管內(nèi)流動類型隨外界條件影響而變化，也隨之波動。工程上一般按湍流處理，可從相應(yīng)的湍流時的曲線延伸查取。c湍流區(qū) 當(dāng)Re>4000且在圖中虛線以下區(qū)域時，=f（Re，/d）。對于一定的/d，隨Re數(shù)值的增大而減小。d完全湍流區(qū) 即圖中虛線以上的區(qū)域， 與Re的數(shù)值無關(guān)，只取決于/d。-Re曲線幾乎成水平線，當(dāng)管子的/d一定時，為定值。在這個區(qū)域內(nèi)，阻力損失與u2成正比，故又稱為阻力平方區(qū)。由圖可見，/d值越大，達(dá)到阻力平

37、方區(qū)的Re值越低?！纠?-4】 20的水，以1m/s速度在鋼管中流動，鋼管規(guī)格為60×3.5mm，試求水通過100m長的直管時，阻力損失為多少？解 從本書附錄中查得水在20時的=998.2kg/m3，=1.005×103Pa·sd = 60 3.5×2 =53mm， = 100m，u =1m/s取鋼管的管壁絕對粗糙度=0.2mm，則據(jù)Re與/d值，可以從圖1-19上查出摩擦系數(shù)=0.03則 J/圖1-19 與Re、/d的關(guān)系（三）局部阻力局部阻力是流體流經(jīng)管路中的管件、閥門及截面的突然擴(kuò)大和突然縮小等局部地方所產(chǎn)生的阻力。流體在管路的進(jìn)口、出口、彎頭、閥

38、門、突然擴(kuò)大、突然縮小或流量計等局部流過時，必然發(fā)生流體的流速和流動方向的突然變化，流動受到干擾、沖擊，產(chǎn)生旋渦并加劇湍動，使流動阻力顯著增加，如圖1-20。局部阻力一般有兩種計算方法，即阻力系數(shù)法和當(dāng)量長度法。圖1-20 不同情況下的流動干擾1當(dāng)量長度法當(dāng)量長度法是將流體通過局部障礙時的局部阻力計算轉(zhuǎn)化為直管阻力損失的計算方法。所謂當(dāng)量長度是與某局部障礙具有相同能量損失的同直徑直管長度，用 le表示，單位為m，可按下式計算 （1-16）式中 u管內(nèi)流體的平均流速，m/s。le當(dāng)量長度，m， 當(dāng)局部流通截面發(fā)生變化時，u應(yīng)該采用較小截面處的流體流速。le數(shù)值由實驗測定，在湍流情況下，某些管件與

39、閥門的當(dāng)量長度也可以從圖1-21查得。2阻力系數(shù)法將局部阻力表示為動能的一個倍數(shù)，則 （1-17）式中 局部阻力系數(shù)，無單位，其值由實驗測定。常見的局部阻力系數(shù)見表1-6。（四）總阻力管路系統(tǒng)的總阻力等于通過所有直管的阻力和所有局部阻力之和。1. 當(dāng)量長度法當(dāng)用當(dāng)量長度法計算局部阻力時，其總阻力計算式為 （1-18）式中 le管路全部管件與閥門等的當(dāng)量長度之和，m。2. 阻力系數(shù)法當(dāng)用阻力系數(shù)法計算局部阻力時，其總阻力計算式為 （1-19）式中 管路全部的局部阻力系數(shù)之和。應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)管路由若干直徑不同的管段組成時，管路的總能量損失應(yīng)分段計算，然后再求和?？傋枇Φ谋硎痉椒ǔ艘阅芰啃问奖硎就猓?/p>

40、還可以用壓頭損失Hf（1N流體的流動阻力，m）及壓力降pf（1m3流體流動時的流動阻力，m）表示。它們之間的關(guān)系為hf = Hfg （1-20）pf =hf =Hf g （1-21）【例1-5】 20的水以16m3/h的流量流過某一管路，管子規(guī)格為57×3.5mm。管路上裝有90°的標(biāo)準(zhǔn)彎頭兩個、閘閥（1/2開）一個，直管段長度為30m。試計算流體流經(jīng)該管路的總阻力損失。解 查得20下水的密度為998.2kg/m3，粘度為1.005mPa·s。管子內(nèi)徑為d = 572×3.5 = 50mm = 0.05m水在管內(nèi)的流速為m/s流體在管內(nèi)流動時的雷諾準(zhǔn)數(shù)為

41、 查表取管壁的絕對粗糙度=0.2mm，則/d=0.2/50=0.004，由Re值及/d值查圖得=0.0285。用阻力系數(shù)法計算查表得：90°標(biāo)準(zhǔn)彎頭，=0.75；閘閥（1/2開度），=4.5。所以J/kg用當(dāng)量長度法計算查表得：90°標(biāo)準(zhǔn)彎頭，l/d=30；閘閥（1/2開度），l/d=200。 J/kg從以上計算可以看出，用兩種局部阻力計算方法的計算結(jié)果差別不大，在工程計算中是允許的。圖1-21 管件與閥件的當(dāng)量長度共線圖表1-6 常見局部障礙的阻力系數(shù)活動建議 分析產(chǎn)生流動阻力的原因，明確計算流動阻力的必要性，取一實際輸水管路，進(jìn)行阻力計算。第三節(jié) 管子的選用與管路安裝確

42、定輸送管路的直徑，合理布置和安裝管路，對確保生產(chǎn)正常進(jìn)行、降低設(shè)備費(fèi)用和操作費(fèi)用，具有十分重要的意義。一、管子的選用管道的內(nèi)徑計算式為 （1-22）式中 d管道的內(nèi)徑，m； u適宜流速，m/s，通過經(jīng)濟(jì)衡算，選擇合理的流速。流量一般為生產(chǎn)任務(wù)所決定，所以關(guān)鍵在于選擇合適的流速。若流速選擇過大，管徑雖然可以減小，但流體流過管道的阻力增大，動力消耗高，操作費(fèi)用隨之增加。反之，流速選擇過小，操作費(fèi)用可以相應(yīng)減小，但管徑增大，管路的設(shè)備費(fèi)用隨之增加。所以需根據(jù)具體情況通過經(jīng)濟(jì)權(quán)衡來確定適宜的流速。某些流體在管路中的常用流速范圍列于表1-7中。表1-7 某些流體在管道中的常用流速范圍流體的類別及情況流速

43、范圍/m/s水及低粘度液體（0.11.0MPa）工業(yè)供水（0.8 MPa以下）鍋爐供水（0.8 MPa以下）飽和蒸汽一般氣體（常壓）離心泵排出管（水一類液體）液體自流速度（冷凝水等）真空操作下氣體流速1.53.01.53.0>3.0204010202.53.00.5<10應(yīng)用式（1-22）算出管徑后，還需根據(jù)管子規(guī)格選用標(biāo)準(zhǔn)管徑。選用標(biāo)準(zhǔn)管徑后，再核算流體在管內(nèi)的實際流速。【例1-6】 某廠精餾塔進(jìn)料量為36000kg/h，該料液的性質(zhì)與水相近，其密度為960kg/m3，試選擇進(jìn)料管的管徑。解： m3/s因料液的性質(zhì)與水相近，參考表1-7，選取u = 1.8m/s。得 m根據(jù)本書附

44、錄的管子規(guī)格表，選用89×3.5mm的無縫鋼管，其內(nèi)徑為 d =893.5×2 = 82mm則實際流速為 m/s流體在管內(nèi)的實際流速為1.97m/s，仍在適宜流速范圍內(nèi)，因此所選管子可用。二、管路的布置與安裝原則工業(yè)上的管路布置既要考慮到工藝要求，又要考慮到經(jīng)濟(jì)要求，還要考慮到操作方便與安全，在可能的情況下還要盡可能美觀。因此，布置管路時應(yīng)遵守以下原則。1. 在工藝條件允許的前提下，應(yīng)使管路盡可能短，管件和閥門應(yīng)盡可能少，以減少投資，使流體阻力減到最低。2. 應(yīng)合理安排管路，使管路與墻壁、柱子或其它管路之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)木嚯x，以便于安裝、操作、巡查與檢修。如管路最突出的部分距墻

45、壁或柱邊的凈空不小于100mm，距管架支柱也不應(yīng)小于100mm，兩管路的最突出部分間距凈空，中壓約保持40mm60mm，高壓約保持70mm90mm，并排管路上安裝手輪操作閥門時，手輪間距約100mm。3. 管路排列時，通常使熱的在上，冷的在下；無腐蝕的在上，有腐蝕的在下；輸氣的在上，輸液的在下；不經(jīng)常檢修的在上，經(jīng)常檢修的在下；高壓的在上，低壓的在下；保溫的在上，不保溫的在下；金屬的在上，非金屬的在下；在水平方向上，通常使常溫管路、大管路、振動大的管路及不經(jīng)常檢修的管路靠近墻或柱子。4. 管子、管件與閥門應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，以便于安裝與維修。5. 對于溫度變化較大的管路須采取熱補(bǔ)償措施，有凝液的

46、管路要安排凝液排出裝置，有氣體積聚的管路要設(shè)置氣體排放裝置。6. 管路通過人行道時高度不得低于2m，通過公路時不得小于4.5m，與鐵軌不得小于6m，通過工廠主要交通干線一般為5m。7. 一般情況下，管路采用明線安裝，但上下水管及廢水管采用埋地鋪設(shè)，埋地安裝深度應(yīng)當(dāng)在當(dāng)?shù)乇鶅鼍€以下。在布置管路時，應(yīng)參閱有關(guān)資料，依據(jù)上述原則制訂方案，確保管路的布置科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、合理、安全。 技能訓(xùn)練一 管路拆裝訓(xùn)練訓(xùn)練目標(biāo)熟悉可拆式組裝管路的安裝過程，并掌握其安裝技術(shù)。訓(xùn)練準(zhǔn)備1管路的布置是由設(shè)備的布置而確定，要正確的布置和安裝管路，必須明確生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)和操作條件的要求，遵循管路布置和安裝的原則，繪制出配管圖。

47、2管子的連接方式主要有四種：螺紋連接、法蘭連接、承插式連接及焊接等。3管路的組裝方式大致可分為兩類：一類是可拆式，即用法蘭、絲扣、填料等方法連接；另一類是不可拆式，主要是采用焊接方法連接。此處重點(diǎn)介紹可拆式?？刹鹗浇M裝要點(diǎn)：先將管路按現(xiàn)場位置分成若干段組裝。然后從管路一端向另一端固定接口逐次組合；也可以從管路兩端接口向中間逐次組合。在組合過程中，必須經(jīng)常檢查管路中心線的偏差，盡量避免因偏離過大而造成最后合攏的接口處錯口太大的毛病。管路的安裝工作包括：管路安裝、法蘭和螺紋接合、閥門安裝和試壓。（1）管路安裝 管路的安裝應(yīng)得保證橫平豎直，水平管其偏差不大于15mm10m，但其全長不能大于50mm，

48、垂直管偏差不能大于10mm。（2）法蘭與螺紋接合法蘭安裝要做到對得正、不反口、不錯口、不張口。緊固法蘭時要做到：未加墊片前，將法蘭密封面清理干凈，其表面不得有溝紋；墊片的位置要放正，不能加入雙層墊片；在緊螺栓時要按對稱位置的秩序擰緊，緊好之后螺栓兩頭應(yīng)露出24扣；管道安裝時，每對法蘭的平行度、同心度應(yīng)符合要求。螺紋接合時管路端部應(yīng)加工外螺紋，利用螺紋與管箍、管件和活管接頭配合固定。其密封則主要依靠錐管螺紋的咬合和在螺紋之間加敷的密封材料來達(dá)到。常用的密封材料是白漆加麻絲或四氟膜，纏繞在螺紋表面，然后將螺紋配合擰緊。（3）閥門安裝閥門安裝時應(yīng)把閥門清理干凈，關(guān)閉好再進(jìn)行安裝，單向閥、截止閥及調(diào)節(jié)

49、閥安裝時應(yīng)注意介質(zhì)流向，閥的手輪便于操作。（4）水壓試驗管路安裝完畢后，應(yīng)作強(qiáng)度與嚴(yán)密度試驗，試驗是否有漏氣或漏液現(xiàn)象。管路的操作壓力不同，輸送的物料不同，試驗的要求也不同。當(dāng)管路系統(tǒng)是進(jìn)行水壓試驗，試驗壓力(表壓)為294kPa，在試驗壓力下維持5min，未發(fā)現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，則水壓試驗為合格。訓(xùn)練步驟（要領(lǐng)）(1)對實際裝置的管路尺寸進(jìn)行測繪并畫出安裝配管圖。(2)在教師指導(dǎo)和配合下，學(xué)生親自動手安裝，要求掌握管子、閥門、管件等安裝的基本技術(shù)。(3)安裝中要注意安全。第四節(jié) 液體輸送機(jī)械一般來說流體輸送機(jī)械可分為液體輸送機(jī)械（通稱為泵）和氣體輸送機(jī)械（如風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、真空泵等）。按照工作原理不同

50、又可分為離心式、往復(fù)式、旋轉(zhuǎn)式和流體作用式。其中以離心式最為常見。一、離心泵的結(jié)構(gòu)類型離心泵具有結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，檢修方便，操作容易和適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，在化工生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。1離心泵的結(jié)構(gòu)圖1-22所示的為安裝于管路中的一臺臥式單級單吸離心泵。圖中(a)為其基本結(jié)構(gòu)，(b)為其在管路中的示意圖。(a) 結(jié)構(gòu)示意圖 (b) 在管路中的示意圖圖1-22 單級單吸離心泵的結(jié)構(gòu)l-泵體；2-葉輪；3-密封環(huán)；4-軸套；5-泵蓋；6-泵軸；7-托架；8-聯(lián)軸器；9-軸承；10-軸封裝置； 11-吸入口；12-蝸形泵殼；13-葉片；14-吸入管；15-底閥；16-濾網(wǎng)；17-調(diào)節(jié)閥；18-排出管（1）

51、葉輪葉輪的作用是將原動機(jī)的機(jī)械能直接傳給液體，以增加液體的靜壓能和動能（主要增加靜壓能）。葉輪一般有612片后彎葉片。葉輪有開式、半閉式和閉式三種，如圖1-23所示。 圖1-23 離心泵的葉輪 圖1-24 離心泵的吸液方式開式葉輪在葉片兩側(cè)無蓋板，制造簡單、清洗方便，適用于輸送含有較大量懸浮物的物料，效率較低，輸送的液體壓力不高；半閉式葉輪在吸入口一側(cè)無蓋板，而在另一側(cè)有蓋板，適用于輸送易沉淀或含有顆粒的物料，效率也較低；閉式葉輪在葉輪在葉片兩側(cè)有前后蓋板，效率高，適用于輸送不含雜質(zhì)的清潔液體。一般的離心泵葉輪多為此類。后蓋板上的平衡孔以消除軸向推力。離開葉輪周邊的液體壓力已經(jīng)較高，有一部分會

52、滲到葉輪后蓋板后側(cè)，而葉輪前側(cè)液體入口處為低壓，因而產(chǎn)生了將葉輪推向泵入口一側(cè)的軸向推力。這容易引起葉輪與泵殼接觸處的磨損，嚴(yán)重時還會產(chǎn)生振動。平衡孔使一部分高壓液體泄露到低壓區(qū)，減小葉輪前后的壓力差。但由此也會引起泵效率的降低。葉輪有單吸和雙吸兩種吸液方式。如圖1-24所示。（2）泵殼作用是將葉輪封閉在一定的空間，以便由葉輪的作用吸入和壓出液體。泵殼多做成蝸殼形，故又稱蝸殼。由于流道截面積逐漸擴(kuò)大，故從葉輪四周甩出的高速液體逐漸降低流速，使部分動能有效地轉(zhuǎn)換為靜壓能。泵殼不僅匯集由葉輪甩出的液體，同時又是一個能量轉(zhuǎn)換裝置。為使泵內(nèi)液體能量轉(zhuǎn)換效率增高，葉輪外周安裝導(dǎo)輪。導(dǎo)輪是位于葉輪外周固定

53、的帶葉片的環(huán)。這些葉片的彎曲方向與葉輪葉片的彎曲方向相反，其彎曲角度正好與液體從葉輪流出的方向相適應(yīng)，引導(dǎo)液體在泵殼通道內(nèi)平穩(wěn)地改變方向，將使能量損耗減至最小，提高動能轉(zhuǎn)換為靜壓能的效率。（3）軸封裝置作用是防止泵殼內(nèi)液體沿軸漏出或外界空氣漏入泵殼內(nèi)。常用軸封裝置有填料密封和機(jī)械密封兩種。填料一般用浸油或涂有石墨的石棉繩。機(jī)械密封主要的是靠裝在軸上的動環(huán)與固定在泵殼上的靜環(huán)之間端面作相對運(yùn)動而達(dá)到密封的目的。2離心泵的類型離心泵種類繁多，相應(yīng)的分類方法也多種多樣，例如，按液體的性質(zhì)可分為水泵、耐腐蝕泵、油泵、雜質(zhì)泵、屏蔽泵、液下泵和低溫泵等。各種類型的離心泵按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)各自成為一個系列，并以一個或幾個漢語拼音字母作為系列代號，在每一系列中，