注冊(cè)化工02第二講

5.3可壓縮氣體的管路計(jì)算特殊性：ρ為p的函數(shù)機(jī)械能衡算式：簡化：①氣體位能很小，可忽略②等溫流動(dòng)或溫差不大沿直管不變，λ也不變得

ρm為pm=(p1+p2)/2下的密度工程計(jì)算(三)

用d=300mm,l=90km的管道輸送5000kg/h的煤氣，該煤氣在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下密度ρ0=0.62kg/m3，管道λ=0.016，管中煤氣溫度恒定在18℃,起點(diǎn)壓強(qiáng)600kPa(絕)。求：管道末端煤氣壓強(qiáng)為多少kPa(絕)？解：質(zhì)量流速迭代求得

p2=188kPa(絕)6流速和流量的測量6.1畢托管沿流線從1至2排柏努利方程

u2=0

根據(jù)h1,h2的指示可算出點(diǎn)速度6.2孔板流量計(jì)流量C0=f(Red,m),m=A0/A1文丘里流量計(jì)孔板流量計(jì)的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，阻力損失較大文丘里流量計(jì)特點(diǎn)：阻力損失較小，造價(jià)較高

6.3轉(zhuǎn)子流量計(jì)轉(zhuǎn)子力平衡：(p1-p2)Af=Vf

ρfg由1-2能量守恒式：重力=浮力+動(dòng)壓差力

轉(zhuǎn)子流量計(jì)的特點(diǎn)：恒流速、恒壓差刻度換算：出廠標(biāo)準(zhǔn)：液體氣體工程計(jì)算(三)刻度換算用轉(zhuǎn)子流量計(jì)計(jì)量乙醇流量，已知：，，測量范圍內(nèi)CR為常數(shù)，現(xiàn)讀數(shù)為5m3/h，實(shí)際流量為多少？解：出廠標(biāo)定流量計(jì)比較畢托管：測得點(diǎn)速度，流量須計(jì)算孔板流量計(jì)：測得銳孔平均速度，

A0恒定,u0變化,Δp變化,不易阻塞轉(zhuǎn)子流量計(jì)：測得的流量讀數(shù)需換算

Δp恒定,u0恒定,A0變化,易阻塞

7非牛頓流體的流動(dòng)非牛頓流體的基本特性粘度1.1流體輸送機(jī)械分類液體輸送機(jī)械動(dòng)力式：葉片式：離心泵、軸流泵、旋渦泵射流式：噴射泵容積式：往復(fù)式：活塞泵、柱塞泵、隔膜泵旋轉(zhuǎn)式：齒輪泵、螺桿泵、羅茨泵氣體輸送機(jī)械動(dòng)力式：葉片式：離心式、軸流式、混流式射流式：噴射式真空泵容積式：往復(fù)式：活塞式、柱塞式、隔膜式旋轉(zhuǎn)式：螺桿式、羅茨式、液環(huán)式第二部分流體輸送機(jī)械目的：給流體加入機(jī)械能1．1管路特性從1至2截面

高度湍流，K與流量無關(guān)1．2管路特性的影響因素阻力部分：①管徑d②管長l、le或ζ③勢能增加部分：①位差Δz②壓差Δp③密度ρ2離心泵2．1離心泵的工作原理1．主要構(gòu)件葉輪：迫使液體高速旋轉(zhuǎn)，形成離心力場中心加入低勢能、低動(dòng)能液體外緣輸出高勢能、高動(dòng)能液體蝸殼：流道逐漸擴(kuò)大，將動(dòng)能部分轉(zhuǎn)化成勢能

2．理論壓頭

離心泵理論壓頭影響因素①葉片彎角β2和流量qV后彎葉片：機(jī)械效率高②葉輪轉(zhuǎn)速n

u2=nπD2

如果qV∝n，那么HT∝n2

③液體密度不出現(xiàn)

Δp∝ρ

gHT,氣縛現(xiàn)象

灌泵---吸入管裝單向閥(底閥)

泵啟動(dòng)前:灌泵排氣2．2離心泵的特性曲線1．泵的有效壓頭容積損失:部分流體漏回入口處水力損失:μ≠0,葉片數(shù)目有限機(jī)械損失:軸承、軸封的摩擦揚(yáng)程(壓頭)不等于升揚(yáng)高度2．泵的有效功率

Pe=ρgqVHe

Pa隨流量qV單調(diào)上升泵啟動(dòng)時(shí)關(guān)出口閥3．泵的效率泵的特性曲線測定d吸=38mm,d出=25mm,測得水流量qV=5×10-4m3/s,p壓=0.2MPa,p真=27kPa。求：He=?解：由泵進(jìn)、出口列方程4．特性曲線的影響因素①密度:

ρ對(duì)He~qV,η~qV無影響;對(duì)Pa~qV有影響②粘度:

μ對(duì)He~qV,η~qV，Pa~qV都有影響③轉(zhuǎn)速:

當(dāng)n變化<20%時(shí)，比例定律：如果則有

4．特性曲線的影響因素車削定律：如果則有

5．比轉(zhuǎn)數(shù)ns--綜合性能參數(shù)qV為流量m3/sH為揚(yáng)程mn為轉(zhuǎn)速r/min2．3離心泵的流量調(diào)節(jié)和組合操作1．工作點(diǎn)2．流量調(diào)節(jié)①出口閥開度優(yōu)點(diǎn)：調(diào)節(jié)簡便、靈活缺點(diǎn)：能耗②改變轉(zhuǎn)速n節(jié)能，但不方便新老泵特性曲線關(guān)系時(shí)，∴(比例點(diǎn))

例1已知：充分湍流，λ=常數(shù)，現(xiàn)將離心水泵由輸水改為輸送CCl4,ρ=1630kg/m3求：①當(dāng)p1=p2時(shí),qV

,H

,η

,p出

,Pe

;②當(dāng)p1<p2時(shí)，qV

,H

,η

,p出

,Pe

。解：①管路特性不變,工作點(diǎn)不變,

qV不變,H不變,η不變。由點(diǎn)3至2排能量方程②管路特性曲線下移，因↓，圖解思維qV↑，H↓，η不定

例3圖示管路輸送液體,泵轉(zhuǎn)速n=2900r/min時(shí)，泵特性曲線為He=40-0.1qV2(He—m,qV—m3/h)流量為10m3/h,現(xiàn)欲采用降低轉(zhuǎn)速的辦法使流量減少30%(流動(dòng)處于阻力平方區(qū))。求：轉(zhuǎn)速n’應(yīng)降至多少？解：管路H=12+KqV2原工作點(diǎn)A:

qV=10m3/h

H=40-0.1×102=30m代入管路方程

新工作點(diǎn)B:

qV’=7m3/h;H’=12+0.18×72=20.82m將,同時(shí)代入泵特性方程H=40-0.1qV2得新泵特性方程將B點(diǎn)qV’=7m3/h;H’=12+0.18×72=20.82m代入得

n’=0.8018×2900=2325r/min易犯錯(cuò)誤：解：=2030r/min對(duì)工作點(diǎn)的含義毫無認(rèn)識(shí).3．組合操作①串聯(lián)組合同樣流量下，兩泵壓頭相加

H單=φ(qV)，H串=2φ(qV)

例如：H單=20-2qV2

H串=40-4qV2

工作點(diǎn)

H’≠2H②并聯(lián)組合同樣壓頭下，兩泵流量相加

H單=φ(qV)，例如：H單=20-2qV2H并=20-0.5qV2

工作點(diǎn)

qV’≠2qV2.4離心泵的安裝高度1．汽蝕現(xiàn)象

葉輪入口K處壓強(qiáng)最低，Hg太大時(shí)，pK≤pV,液體汽化，形成汽泡，受壓縮后潰滅。后果：葉輪受沖擊而出現(xiàn)剝落泵軸振動(dòng)強(qiáng)烈，甚至振斷2．必需汽蝕余量[Δh]由1至K：pK=pV,發(fā)生汽蝕,這時(shí)p1最小,最小汽蝕余量Δhmin必需汽蝕余量[Δh]=Δhmin+0.32．泵的汽蝕余量Δh定義由0至1：避免汽蝕：Δh>[Δh]或Δh-[Δh]>0允許安裝高度[Hg]為實(shí)際安裝高度Hg<[Hg]即可?；蛴迷试S吸上真空高度

再沸器循環(huán)泵例4圖示兩槽間要安裝一臺(tái)離心泵，常壓下輸送20℃水，流量qV=45m3/h,現(xiàn)有一臺(tái)清水泵,在此流量下He=32.6m，[Δh]=3.5m,已算得Hf吸入=1m，Hf壓出(閥全開)=6m。試問：這臺(tái)泵是否可用？解：應(yīng)當(dāng)滿足①安裝高度②揚(yáng)程①=10.33-0.24-1-3.5=5.59m>Hg=3m②兩槽液面之間列管路方程

H=ΔZ+ΣHf=20+1+6=27m<32.6m該泵可以用，在使用中用閥門調(diào)去多余的能量。

解：應(yīng)當(dāng)滿足①安裝高度②揚(yáng)程①=10.33-0.24-1-3.5=5.59m>Hg=3m②兩槽液面之間列管路方程

H=ΔZ+ΣHf=20+1+6=27m<32.6m該泵可以用，在使用中用閥門調(diào)去多余的能量。

2．5離心泵的類型與選用1．類型①清水泵---單級(jí)、多級(jí)、雙吸②耐腐蝕泵---用耐腐蝕材料③油泵---密封良好④液下泵---轉(zhuǎn)軸特別長⑤屏蔽泵---無密封、無泄漏2．選用①根據(jù)泵的工作條件，如腐蝕性、潛水等確定泵的類型；②根據(jù)管路所需的qV，H，確定泵的型號(hào)。選用泵型號(hào)最方便的圖—型譜圖查qV=10m3/h,He=30m,可選50-32-160,n=2900rpm

或65-40-315,n=1450rpm3．容積式泵3.1往復(fù)泵主要構(gòu)件：泵缸、活塞、活門3.2工作原理：直接提供壓強(qiáng)能3.3流量特點(diǎn)：1)正位移特性:流量由泵決定,與管路特性無關(guān)2)流量:qV

=ALnηV

A泵缸截面,L活塞行程,

n轉(zhuǎn)速,ηV容積效率3)不均勻性:加氣室,雙動(dòng),多缸4)流量調(diào)節(jié):①旁路閥②改變轉(zhuǎn)速和行程3.4揚(yáng)程:在電機(jī)功率范圍內(nèi)，由管路特性決定3.5操作:一般無氣縛，能自吸3.6安裝:不裝出口調(diào)節(jié)閥也有汽蝕問題旋轉(zhuǎn)泵：螺桿泵、齒輪泵5．氣體輸送機(jī)械5.1氣體輸送特點(diǎn)：1．流量：ρ液≈1000ρ氣，當(dāng)質(zhì)量流量相同時(shí)，

qV氣≈1000qV液2．經(jīng)濟(jì)流速：水1~3m/s；空氣15~25m/su氣≈10u液，動(dòng)能項(xiàng)大3．管徑，qm相同時(shí)，

u↑10倍,ρ↓

倍,d↑10倍5.2氣體輸送機(jī)械分類按結(jié)構(gòu)分：離心式例：離心風(fēng)機(jī)

往復(fù)式往復(fù)式壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)式羅茨風(fēng)機(jī)流體作用式噴射泵一般按進(jìn)出口壓強(qiáng)差分：通風(fēng)機(jī)：出口壓強(qiáng)≤15kPa(表)鼓風(fēng)機(jī)：出口壓強(qiáng)15kPa~0.3MPa(表)壓縮機(jī)：出口壓強(qiáng)>0.3MPa(表)真空泵：生成負(fù)壓，進(jìn)口<0.1MPa,出口0.1MPa5.2.1真空泵目的：獲得和維持負(fù)壓主要性能參數(shù)：1)抽氣速率泵吸入口體積流量m3/s2)抽氣量泵吸入量Pam3/s3)極限真空泵吸入口穩(wěn)定最低壓力4)最大反壓力保證正常工作的最高出口壓力5)起動(dòng)壓力保證正常起動(dòng)工作的壓力類型：往復(fù)式、液環(huán)式、射流式真空泵抽的是什么？①漏入系統(tǒng)的空氣②系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的不凝性氣體③部分物料(占有一定的分壓)

選真空泵時(shí)注意：1．抽氣速率要大