【正文】 s2。m3 qv— 泵的流量， m3 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。 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 。 本章從流體的基本性質(zhì)開(kāi)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(guò)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(guò)程中的應(yīng)用 ， 用于各類管路計(jì)算 ） 作了詳盡討論 。 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。在該壓縮過(guò)程中，設(shè)壓縮終了溫度為 T2，則： mmppTT /)1(1212 )/(??(358) 式中： p p2 — 壓縮過(guò)程起始和終了時(shí)的壓力 ， Pa。 封閉曲線 4—l—2—3—4表示了一個(gè)完整的工作循環(huán) 。 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。 ① 吸氣過(guò)程 ② 壓縮過(guò)程 ③ 排氣過(guò)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。 ②鼓風(fēng)機(jī) 壓縮比小于 4，終壓在 ~300 kPa(表壓 )。 ③ 通風(fēng)機(jī) 壓縮比在 1～ 1 . 15間 ， 終壓不大于(表壓 )。 例 ： 38 為了核定一臺(tái)已使用過(guò)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(cè)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(cè)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 。泵的吸入與排出管路具有相同的管徑。兩測(cè)壓口間的垂直距離為 。 ????? 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(cè)得電機(jī)所消耗的功率為。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(cè)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(cè)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。 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)。 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。 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(guò)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。 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)。 ② qv－ Ne曲線 離心泵的功率隨著流量的增大而升高。 上圖是離心水泵的特性曲線 。 離心泵啟動(dòng)時(shí)為什么要關(guān)閉出口閥門(mén)？ ? 由于在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，管路常常為空管，沒(méi)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(kāi)始短時(shí)間內(nèi)由于沒(méi)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。s2。m3 qv— 泵的流量， m3 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) 。h 1。 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m3用符號(hào) Ne表示，單位為 W。 （ 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 。 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。 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 。泵的主要部件有： 葉輪、泵軸、蝸狀泵殼、吸入管、壓出管及底閥等 。 離心泵是化工生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用的一種液體輸送設(shè)備。 ② 正位移式 利用活塞、齒輪、螺桿等直接擠壓流體 ③不屬于上述類型的其它形式的泵，如噴射泵。 一般把輸送液體的機(jī)械通稱為泵 ， 輸送氣體的機(jī)械稱為風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī) 。 彎頭 le4＝ 結(jié)果表明高位槽液面至少高出塔內(nèi)進(jìn)料口 ， 才能滿足精餾塔的進(jìn)料要求 。s1 (p2p1)/(ρg)= 104/(900 ) ＝ m液柱 取 ε＝ mm， ε/d＝ ， 查圖 (325)得 λ＝ ???????? fhgpguZHegpguZ )/()2/()/()2/( 22221211 ?? hf ＝ λ(∑l/d) [u2/(2g)]＝ (h＋ )/ ( )=(h+) 物料由貯槽流入管子 ， 取 le1＝ ； 180176。 解： 取高位槽內(nèi)液面為截面 1一 1’，精餾塔的加料口內(nèi)側(cè)為截面 2—2?，并取此加料口的中心線為基準(zhǔn)水平面。 的回彎頭 、 截止閥及 90176。s，密度為 900 kgcm2(表壓 )， 塔的進(jìn)料量需維持在 50m3 采用當(dāng)量長(zhǎng)度法計(jì)算管路的局部阻力： ?? )]2/()[/( 21 gudlh e? (351) 例 3—7 要求向精餾塔中以均勻的流速進(jìn)料 ， 現(xiàn)裝設(shè)一高位糟 ，使得料液自動(dòng)流入精餾塔中 ， 如附圖所示 。 幾種常見(jiàn)的局部阻力系數(shù)： u均取小管中的流速 ② 當(dāng)量長(zhǎng)度法 將局部阻力損失折算成相當(dāng)長(zhǎng)度的直管的阻力損失 ， 此相當(dāng)?shù)墓荛L(zhǎng)度稱為 當(dāng)量長(zhǎng)度 le。 (350) a． 突然擴(kuò)大與突然收縮 流體流過(guò)的管道直徑突然擴(kuò)大或突然收縮時(shí) ， 局部阻力系數(shù)可根據(jù)小管與大管的截面積之比 S1/S2從下圖查到 。局部阻力的計(jì)算方法有阻力系數(shù)法和當(dāng)量長(zhǎng)度法兩種。s 已知 d＝ 60－ 2＝ 53mm, l=100m, u＝ 1ms2) = m水柱 解： 查手冊(cè)得 20℃ 水 ,ρ=m2 壓頭損失為： hf=λ(l/d)[u2/(2g)] =(100m/) (12m2m－ 3 12m2 gudlhf 22??壓力降及壓頭損失 直管阻力 )/( R e , d??? ??? /Re du?查手冊(cè)?共線圖 λ Reε/d 22udlghpff??? ???在圖 3—25找到 Re＝ 104， 再在右邊找到 ε/d＝ 的線 ， 通過(guò)兩者的交點(diǎn)在左邊讀出 λ值 。 c. 湍流區(qū) Re＞ 4 000以及虛線以下區(qū)域 ,λ與 Re和 ε/d均有關(guān) ,λ隨 Re的增大而減小 , 隨 ε/d增大而增大 . hf∝ ? 例 3— 6 20℃ 的水在直徑為 460mm 的鍍鋅鐵管中以 1m hf∝ a． 滯流區(qū) Re≤2 000， λ＝ 64/Re,與 ε/d無(wú)關(guān)。 對(duì)于粗糙管，常見(jiàn)的有加考萊布魯克公式 )]/ ( R [ 2/12/1 ??? ???? d(349) 上式適用于流體在光滑管中 , 3000＜ Re＜ 105范圍內(nèi)λ的計(jì)算。 則 )2/)(/)(/( R e , 2 gudldh f ???或 (346) 與式 (340)比較 ， 對(duì)于 湍流 ， 摩擦阻力系數(shù)為 gudlhf 22??22udlghpff??? ???上式適用于湍流區(qū)的整個(gè)范圍 。 獲得量綱為一數(shù)群后 ， 它們間的關(guān)系還需通過(guò)實(shí)驗(yàn) ， 并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理 ， 用適當(dāng)方式表達(dá)出來(lái) 。 2pu??將指數(shù)相同的變量合并，得 febddudlKup ?????????????????????? ? ???? 2(345) fedcba ulKdp ?????將上式與 (344) 比較可看出，經(jīng)變量組合和量綱為一后，自變量由 6個(gè)減少到 3個(gè)。 式中 6個(gè)變量的量綱如下： [p] = ML1T2 [ρ] = ML3 [d] = L [μ] = ML1T1 [u] =LT1 [ε] = L 式中 ， M、 L、 T分別表示質(zhì)量、長(zhǎng)度、時(shí)間的量綱 。 量綱分析法的基礎(chǔ)是量綱一致性原則 ， 即任何方程等式兩邊不僅數(shù)值相等 ， 且應(yīng)具有相同的量綱 。 量綱分析法是通過(guò)把變量組合成為一數(shù)群 ， 減少了實(shí)驗(yàn)變量個(gè)數(shù) ， 相應(yīng)減少了實(shí)驗(yàn)次數(shù) 。 實(shí)驗(yàn)研究的步驟和方法 ),( ???uldfp ??(343) 待求關(guān)系式為： b規(guī)劃實(shí)驗(yàn) 確定所研究的物理量與各影響因素的具體關(guān)系，需在其它變量不變下，多次改變一個(gè)變量。 a． 析因?qū)嶒?yàn) 對(duì)所研究的過(guò)程作理論分析和探索 ， 尋找影響過(guò)程的主要因素 。 Re越大，滯流底層越薄，管壁粗糙度對(duì)湍流阻力的影響越大。 取微分距離dr, 滑動(dòng)摩擦阻力為： ① 滯流時(shí)的摩擦阻力系數(shù) drdurldyduAF ??? 2?? 滯流時(shí)，其阻力主要是流體層