【正文】 殼、吸入管、壓出管及底閥等 。 (1)離心泵的構(gòu)造和工作原理 離心泵啟動(dòng)時(shí)，由于空氣的密度較液體的密度小得多，產(chǎn)生的離心力也很小，此時(shí)在葉輪中心造成的真空度很低，不足以把液體吸到葉輪中心，這樣泵雖能啟動(dòng)，但卻不能輸送液體的現(xiàn)象稱為 ?氣縛? 。 為避免?氣縛?現(xiàn)象的發(fā)生，泵啟動(dòng)前， 需先使泵內(nèi)充滿被輸送的流體 。啟動(dòng)后，泵的葉輪高速旋轉(zhuǎn)，流體在離心力的作用下，從葉輪中心被摔向葉輪邊緣，從而獲得動(dòng)能。 被摔出的流體進(jìn)入泵殼后，流道逐漸變寬，流體的流速下降，大部分的 動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能 ，具有較高靜壓能的液體從排出口排出。 當(dāng)液體從葉輪中心被拋出時(shí)，葉輪中心 (進(jìn)液口的周圍 )就形成低壓，在吸入管外部壓力作用下，液體就不斷被吸入泵內(nèi)。 （ 2）離心泵的主要性能參數(shù) 離心泵的主要性能參數(shù)包括： 揚(yáng)程 、 流量 、 功率和效率 。 ③功率 在單位時(shí)間內(nèi)，液體自泵實(shí)際得到的功稱為泵的有效功率。用符號(hào) Ne表示，單位為 W。 ①揚(yáng)程 泵對(duì)單位重力的流體所做的功稱為揚(yáng)程 (或壓頭 ) ，亦即液體進(jìn)出泵前后的壓頭差，用符號(hào) He表示，單位為米液柱。 ②流量 離心泵的流量又稱排液量或輸送能力，指在單位時(shí)間內(nèi)泵所排送的液體數(shù)量，用符號(hào) qv表示，單位為m3s 1或 m3h 1。 ④ 效率 泵在輸送流體過程中 ， 不可避免地有能量損失 ，即泵所做的功不能全部為液體所獲得 ， 常用效率來表示能量的損失 。 離心泵的效率與泵的大小 、 類型 、 制造精度和輸送液體的性質(zhì)有關(guān) 。 泵的有效功率 Ne、 軸功率 Na和效率 η三者之間的關(guān)系如下： 式中 He — 泵的揚(yáng)程， m； ρ一 流體的密度， kgm3 qv— 泵的流量， m3s 1 g — 重力加速度， ms2。 g H eqNe v ??ae NN /??(352) (353) （ 3）離心泵的特性曲線 離心泵的主要性能參數(shù)之間的關(guān)系由實(shí)驗(yàn)確定 ， 測出的流量 與 揚(yáng)程 、 功率 , 效率 之間的關(guān)系曲線稱為離心泵的特性曲線或工作性能曲線 。 離心泵啟動(dòng)時(shí)為什么要關(guān)閉出口閥門？ ? 由于在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，管路常常為空管，沒有管阻壓力，這樣會(huì)造成泵在一定轉(zhuǎn)速下啟動(dòng)時(shí)的開始短時(shí)間內(nèi)由于沒有阻力，會(huì)偏大流量運(yùn)轉(zhuǎn)，常常出現(xiàn)泵振動(dòng)、噪聲，甚至電機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，將電機(jī)燒毀。 ? 關(guān)閉出口閥，等于人為設(shè)置管阻壓力，隨泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，緩慢啟動(dòng)閥門，讓泵沿其性能曲線規(guī)律逐步正常工作。 上圖是離心水泵的特性曲線 。 其遵循下面的規(guī)律： ① qv－ He曲線 離心泵的揚(yáng)程隨著流量的增大而下降。 ② qv－ Ne曲線 離心泵的功率隨著流量的增大而升高。 ③ qv－ η曲線 效率開始時(shí)隨流量的增大而增加，達(dá)到最大值后，如繼續(xù)增大流量，則泵效率反而下降。 泵在與最高效率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的流量、揚(yáng)程下工作最為經(jīng)濟(jì)。 離心泵的特性曲線是在固定轉(zhuǎn)速下，由輸送清水實(shí)驗(yàn)測定的，若輸送液體性質(zhì)與水差異較大時(shí)，泵的特性曲線必須進(jìn)行校正。 離心泵的轉(zhuǎn)速與 He, Ne及 qV的關(guān)系式如下： （ 4） 離心泵的安裝高度和氣蝕現(xiàn)象 離心泵的安裝高度有一定的限度，超過這一限度，泵就不能吸入液體，這個(gè)限度取決于泵的吸上真空度。 212,1, // nnqq vv ?2212,1, )/(/ nnHH ee ?3211, )/(/ 2, nnNN ee ?(354a) (354b) (354c) 設(shè) 泵的入口處的壓力為 p1，儲(chǔ)槽液面上的壓力為 p0，液體的密度為 ρ， 液體在吸入管路的摩擦損失 (包括局部阻力為 )為 ∑hf， 液體在入口處的流速為 u1，而儲(chǔ)槽內(nèi)液體的流速近似為零 。 以儲(chǔ)槽液面 0－ 0’為基準(zhǔn)面，在 0－ 0’與 1－ 1’之間液體流動(dòng)的能量衡算式為： ????? fhgugpHggp )2/()/()/( 2110 ??或 (p0－ p1)/ρg稱為 離心泵吸上真空高度 ，記作 Hs， p1越小，Hs越大， Hg便越大。 ????? fhgugppHg )2/()/()( 2110 ?(355a) (355b) 當(dāng) P1等于或小于在當(dāng)時(shí)溫度下的飽和蒸氣壓時(shí) ， 液體將生成大量氣泡 ， 氣泡隨液體流到葉輪壓力較高的區(qū)域后 ， 被壓縮 、 破裂又突然凝結(jié) ， 產(chǎn)生很大的沖擊力沖擊葉輪和泵殼內(nèi)表面 ， 使葉輪和泵殼內(nèi)表面造成嚴(yán)重的剝蝕現(xiàn)象 ， 這種現(xiàn)象稱為 ? 氣蝕 ? 。 泵的氣蝕現(xiàn)象剛發(fā)生時(shí) ， 所對(duì)應(yīng)的吸上真空高度稱為 最大吸上真空高度 (Hs,max)。 為了保證泵在運(yùn)轉(zhuǎn)中不發(fā)生氣蝕現(xiàn)象 ， 規(guī)定留有 ， 稱為 允許吸上真空高度 (Hs’)： 39。 m a x, ?? ss HH (356) 如果輸送條件與泵樣本所給條件 (清水在溫度 20℃ 及 10米水柱的條件下測定 )不相符時(shí) ， 用下式加以校正： 式中 Hs’’—新條件下的允許吸上真空高度 ， m水柱； Hs’—泵樣本上的允許吸上真空高度 , m水柱； Ha—泵工作地方的大氣壓 ， 其值隨海拔高度不同而異 ， m水柱； Hv—被輸送液體的飽和蒸氣壓 , m水柱； 10－ 293 K測定時(shí)的大氣壓力 ， m水柱； －在 293 K時(shí)水的飽和蒸氣壓， m水柱。 )()10(39。39。39。 ????? vass HHHH (357) 泵出口處壓力表的讀數(shù)為 ,泵入口處真空計(jì)的讀數(shù)為 200 mmHg，功率表測得電機(jī)所消耗的功率為。由實(shí)驗(yàn)提供的流量曲線查得，當(dāng)流量計(jì)讀數(shù)為 900mmHg時(shí)，對(duì)應(yīng)流量為 。兩測壓口間的垂直距離為 。泵由電機(jī)直接帶動(dòng)，傳動(dòng)效率可視為 1，電動(dòng)機(jī)的效率為。泵的吸入與排出管路具有相同的管徑。拭求該泵在輸送條件下的壓頭、軸功率和效率。 例 ： 38 為了核定一臺(tái)已使用過的離心泵性能，采用如右圖所示的定態(tài)流動(dòng)體系，在轉(zhuǎn)速為 ，以 20℃ 清水為介質(zhì)測得以下數(shù)據(jù)：孔板流量計(jì)壓差計(jì)的讀數(shù)為 900mmHg， 解： ① 泵的揚(yáng)程計(jì)算，選取真空計(jì)和壓力表所處的位置分別為截面 11’及 22’，在兩個(gè)截面間進(jìn)行能量恒算： )(. 3 5/108 0 0 0 24241 表壓?? ?????? mNmNp（表壓）25242 . ?? ????? mNmNp式中 Z2Z1= msmmkgmskgmHe 0 .1 0 0 0/)..(231245???????????又： u1 = u2 因兩測壓口間的管路很短，其間的 流動(dòng)阻力可以忽略 ， ???????? fhgpguZHegpguZ )/()2/()/()2/( 22221211 ??② 泵的軸功率的計(jì)算 電動(dòng)機(jī)的輸出功率 Na = 103 = 103 W = kW ② 泵的效率的計(jì)算 有效功率： g H eqNe v ??= m = 103 W= kW 泵的效率為： ae NN /??= () 100%=62% 2． 往復(fù)壓縮機(jī) ① 壓縮機(jī) 壓縮比在 4以上 ， 終壓在 300kPa(表壓 )以上 。 分為 低壓壓縮機(jī) (表壓在 2~10kPa)、 中壓壓縮機(jī)(表壓在 10~100kPa)和 高壓壓縮機(jī) (表壓在 100~1000 kPa)。 ③ 通風(fēng)機(jī) 壓縮比在 1～ 1 . 15間 ， 終壓不大于(表壓 )。 按其出口壓力或壓縮比可分為以下幾類。 ②鼓風(fēng)機(jī) 壓縮比小于 4，終壓在 ~300 kPa(表壓 )。 ④真空泵 用于減壓操作，終壓相當(dāng)于當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐拇髿鈮毫Α? ① 吸氣過程 ② 壓縮過程 ③ 排氣過程 如圖是單級(jí)往復(fù)壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)及其操作原理示意圖。 往復(fù)式壓縮機(jī)的工作過程可分為吸氣、壓縮和排氣三個(gè)步驟進(jìn)行。 每一個(gè)工作循環(huán)都是吸入狀態(tài)相同的低壓氣體，排出狀態(tài)相同的高壓氣體。 壓縮機(jī)每一個(gè)實(shí)際工作循環(huán)是由 膨脹一吸氣一壓縮一排氣 四個(gè)連續(xù)的過程所組成 。 封閉曲線 4—l—2—3—4表示了一個(gè)完整的工作循環(huán) 。 根據(jù)熱力學(xué)原理，氣體受壓縮時(shí)，它的體積、壓力和溫度都發(fā)生了變化，是一個(gè)多變的壓縮過程。在該壓縮過程中，設(shè)壓縮終了溫度為 T2，則： mmppTT /)1(1212 )/(??(358) 式中： p p2 — 壓縮過程起始和終了時(shí)的壓力 ， Pa。 T T2 — 為壓縮過程起始和終了時(shí)的溫度 ； K； m — 為多變指數(shù)。 多級(jí)壓縮的優(yōu)點(diǎn)是： ①降低了排氣的溫度； ②節(jié)省壓縮所需的功率； ③提高了氣缸的容積利用率。 多級(jí)壓縮 ：把壓縮機(jī)內(nèi)兩個(gè)或兩個(gè)以上的氣缸串聯(lián)起來，而且級(jí)與級(jí)之間必須加裝冷卻器和油水分離器。 本章從流體的基本性質(zhì)開始 ， 對(duì)流體流動(dòng)的基本規(guī)律 ——流體流動(dòng)的連續(xù)性方程 （ 質(zhì)量守恒定律在流體流動(dòng)過程中的應(yīng)用 ， 用于不同截面上流體流速的相互轉(zhuǎn)換 ）和流體流動(dòng)的柏努利方程 （ 能量守恒定律在流體流動(dòng)過程中的應(yīng)用 ， 用于各類管路計(jì)算 ） 作了詳盡討論 。 造成流體流動(dòng)能量損失的內(nèi)因是流體的粘性 ， 外因是流動(dòng)的外部條件 （ 流動(dòng)的形態(tài) ， 管件 、 閥門以及管壁的粗糙度等 ） ， 雷諾數(shù)作為流體流動(dòng)形態(tài)的判據(jù) ， 相對(duì)粗糙度用于度量管道 小結(jié) 學(xué)習(xí)本章的目的是學(xué)會(huì)選擇適宜的流體測量裝置和輸送設(shè)備，根據(jù)被輸送流體的性質(zhì)及生產(chǎn)的任務(wù)和要求，應(yīng)用柏努利方程進(jìn)行管路計(jì)算，熟悉正確選泵的基礎(chǔ)，下圖歸納了本章內(nèi)容的主干框架及相互關(guān)系。 的不 光滑程度 ， 流體流動(dòng)的阻力方程用于計(jì)算能量損耗 。在不同的流動(dòng)形態(tài)下 ， 流體流動(dòng)的阻力系數(shù)不同 ， 采用的實(shí)驗(yàn)研究 （ 量綱分析法 ） 處理湍流流動(dòng)的阻力系數(shù)的方法 ， 在工程上具有普遍的意義 。 習(xí)題 33 gudlgphf 2Re64 2????Re/64???? /Re du????????? fhgpguZHegpguZ )/()2/()/()2/( 22221211 ??習(xí)題 3５ ????? fhgpguZHe )/()2/( 2222 ??? )]2/()[/( 21 gudlh e?gudlhf 22??)/( R e , d??? ?習(xí)題 3６ ???????? fhgpguZHegpguZ )/()2/()/()2/( 22221211 ???? )]2/()[/( 21 gudlh e?gudlhf 22???????? fhgpguZ )/()2/( 2221 ?????? fhgugpHggp )2/()/()/( 2110 ??或 (p0－ p1)/ρg稱為 離心泵吸上真空高度 ，記作 Hs ????? fhgugppHg )2/()/()( 2110 ?(355a) (355b) 習(xí)題 310 39。 m a x, ?? ss HH(p0－ p1)/ρg = Hs,max ∑hf qv d u 泵的有效功率 Ne、 軸功率 Na和效率 η三者之間的關(guān)系如下： 式中 He — 泵的揚(yáng)程， m； ρ一 流體的密度， kgm3 qv— 泵的流量， m3s 1 g — 重力加速度， ms2。 g H eqNe v ??ae NN /??(352) (353) 習(xí)題 311