【正文】 （泥漿泵）輸送懸浮液及粘稠的漿液等屏蔽泵 無泄漏泵，葉輪和電機聯(lián)為一個整體并密封在同一泵殼內(nèi)，不需要軸封裝置。熱油泵的軸密封裝置和軸承都裝有冷卻水夾套 輸送石油產(chǎn)品雜質(zhì)泵（P 型）葉輪流道寬，葉片數(shù)目少，常采用半敞式或敞式葉輪。特點是泵體和泵蓋為后開門結構型式，優(yōu)點是檢修方便，不用拆卸泵體、管路和電機是應用最廣的離心泵，用來輸送清水以及物理、化學性質(zhì)類似于水的清潔液體。表 18 離心泵的類型類 型 結構特點 用 途IS 型單級單吸式。各種類型的離心泵按其結構特點各自成為一個系列，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，由于有各種不同的規(guī)格，因而附以不同的字母和數(shù)字來區(qū)別。機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)之間端面作相對運動而達到密封的目的。常用軸封裝置有填料密封和機械密封兩種。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，引導液體在泵殼通道內(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。為使泵內(nèi)液體能量轉(zhuǎn)換效率增高，葉輪外周安裝導輪。由于流道截面積逐漸擴大，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。（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。葉輪有單吸和雙吸兩種吸液方式。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。離開葉輪周邊的液體壓力已經(jīng)較高，有一部分會滲到葉輪后蓋板后側，而葉輪前側液體入口處為低壓，因而產(chǎn)生了將葉輪推向泵入口一側的軸向推力。一般的離心泵葉輪多為此類。葉輪有開式、半閉式和閉式三種，如圖 123 所示。(a) 結構示意圖 (b) 在管路中的示意圖圖 122 單級單吸離心泵的結構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）葉輪28 / 58葉輪的作用是將原動機的機械能直接傳給液體，以增加液體的靜壓能和動能（主要增加靜壓能） 。1．離心泵的結構圖 122 所示的為安裝于管路中的一臺臥式單級單吸離心泵。其中以離心式最為常見。第四節(jié) 液體輸送機械一般來說流體輸送機械可分為液體輸送機械（通稱為泵）和氣體輸送機械（如風機、壓縮機、真空泵等） 。(2)在教師指導和配合下，學生親自動手安裝，要求掌握管子、閥門、管件等安裝的基本技術。當管路系統(tǒng)是進行水壓試驗，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。（4）水壓試驗27 / 58管路安裝完畢后，應作強度與嚴密度試驗，試驗是否有漏氣或漏液現(xiàn)象。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。螺紋接合時管路端部應加工外螺紋，利用螺紋與管箍、管件和活管接頭配合固定。（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。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。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。此處重點介紹可拆式。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。 26 / 58技能訓練一 管路拆裝訓練●訓練目標熟悉可拆式組裝管路的安裝過程，并掌握其安裝技術。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，埋地安裝深度應當在當?shù)乇鶅鼍€以下。5. 對于溫度變化較大的管路須采取熱補償措施，有凝液的管路要安排凝液排出裝置，有氣體積聚的管路要設置氣體排放裝置。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。2. 應合理安排管路，使管路與墻壁、柱子或其它管路之間應有適當?shù)木嚯x，以便于安裝、操作、巡查與檢修。因此，布置管路時應遵守以下原則。得 ???uqdv?根據(jù)本書附錄的管子規(guī)格表，選用 φ 89 的無縫鋼管，其內(nèi)徑為25 / 58 d =89－2 = 82mm則實際流速為 m/)(???dqAuv?流體在管內(nèi)的實際流速為 ，仍在適宜流速范圍內(nèi)，因此所選管子可用。【例 16】 某廠精餾塔進料量為 36000kg/h，該料液的性質(zhì)與水相近，其密度為960kg/m3，試選擇進料管的管徑。表 17 某些流體在管道中的常用流速范圍流體的類別及情況 流速范圍/m/s水及低粘度液體（~）工業(yè)供水（ MPa 以下）鍋爐供水（ 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~~20~4010~20~10應用式（122）算出管徑后，還需根據(jù)管子規(guī)格選用標準管徑。所以需根據(jù)具體情況通過經(jīng)濟權衡來確定適宜的流速。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，操作費用隨之增加。24 / 58一、管子的選用管道的內(nèi)徑計算式為 （122）uqdv?4?式中 d——管道的內(nèi)徑，m ； u——適宜流速，m/s，通過經(jīng)濟衡算，選擇合理的流速。22 / 58圖 121 管件與閥件的當量長度共線圖23 / 58表 16 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，進行阻力計算。標準彎頭，l/d=30；閘閥（1/2 開度） ，l/d=200 。標準彎頭， ζ =；閘閥（1/2 開度） ， ζ =。管子內(nèi)徑為 d = 57－2 = 50mm = 水在管內(nèi)的流速為m/s26.)05.(????dqAuvv流體在管內(nèi)流動時的雷諾準數(shù)為 ??????du查表取管壁的絕對粗糙度 ε =，則 ε /d=，由 Re 值及 ε /d 值查圖得λ =。解 查得 20℃下水的密度為 ，粘度為 的標準彎頭兩個、閘閥（1/2 開）一個，直管段長度為 30m。它們之間的關系為hf = Hfg （120）Δ pf =ρ hf =ρ Hf g （121）【例 15】 20℃的水以 16m3/h 的流量流過某一管路，管子規(guī)格為 φ 57。應當注意，當管路由若干直徑不同的管段組成時，管路的總能量損失應分段計算，然后再求和。1. 當量長度法當用當量長度法計算局部阻力時，其總阻力 計算式為fh? （118）2udlef???式中 Σle——管路全部管件與閥門等的當量長度之和，m。常見的局部阻力系數(shù)見表 16。le 數(shù)值由實驗測定，在湍流情況下，某些管件與閥門的當量長度也可以從圖 121 查得。所謂當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 （116）2udlehf???式中 u——管內(nèi)流體的平均流速，m/s。局部阻力一般有兩種計算方法，即阻力系數(shù)法和當量長度法。sd = 60 － 2 =53mm， = 100m，u =1m/sl18 / 58???????du取鋼管的管壁絕對粗糙度 ε =，?據(jù) Re 與 ε /d 值，可以從圖 119 上查出摩擦系數(shù) λ =則 J/㎏???ulhf?圖 119 λ 與 Re、 ε /d 的關系（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大和突然縮小等局部地方所產(chǎn)生的阻力。由圖可見， ε /d 值越大，達到阻力平方區(qū)的 Re 值越低。 Re?曲線幾乎成水平線，當管子的 ε /d 一定時， 為定值。對于一定的 ε /d，?隨 Re 數(shù)值的增大而減小。?工程上一般按湍流處理， 可從相應的湍流時的曲線延伸查取。根據(jù)雷諾準數(shù)的不同，可在圖中分出四個不同的區(qū)域：a 層流區(qū) 當 Re2022 時， 與 Re 為一直線關系，與相對粗糙度無關。為了計算方便，通常將摩擦系數(shù) 對 Re 與 ε /d 的關系曲線標繪在雙對數(shù)坐標上，如圖?119 所示，該圖稱為莫狄（Moody ）圖。（2）湍流時摩擦系數(shù)由于湍流時流體質(zhì)點運動情況比較復雜，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。管壁粗糙度對摩擦系數(shù) 的影響程度與管徑的大小有關，所以在流動阻力的計算中，要考慮相對粗糙度的?大小。表 15 中列出了某些工業(yè)管道的絕對粗糙度數(shù)值。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垢的程度不同，管壁的粗糙度也會發(fā)生很大的變化。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。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)。（二）直管阻力1．范寧公式直管阻力，也叫沿程阻力。它們之間的關系是1Pa粘度的法定計量單位是 Pa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。其值由實驗測定。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。流體在圓管內(nèi)流動時，u 與 y 的關系是曲線關系，上述變化率應寫成du／dy，稱為速度梯度，即15 / 58 AdyuF??若單位流層面積上的內(nèi)摩擦力稱為剪應力 ，則? （111）dyuA??上式稱為牛頓粘性定律，即流體層間的剪應力與速度梯度成正比。此時，兩板間的液體就會分成無數(shù)平行的薄層而運動，粘附在上板底面的一薄層液體也以速度 u 隨上板運動，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。圖 117 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。粘性大的流體流動性差，粘性小的流體流動性好。流體流動時為克服這種內(nèi)摩擦力需消耗能量。總阻力等于直管阻力和局部阻力的總和。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?？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。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)14 / 58域，這個區(qū)域稱為過渡層或緩沖層。層流內(nèi)層的厚度隨雷諾準數(shù) Re 的增大而減薄，但不會消失。解 已知 ρ = 830kg/m3， μ = 3cp =3103Pa?s d = 89－2 = 82mm = 則 m/)8.(???dquv? Re .. ????因為 Re4000，所以該流動型態(tài)為湍流。在過渡區(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，Re2022 可作湍流處理。 一般情況下，流體在管內(nèi)流動時，若 Re2022 時，流體的流動型態(tài)為層流；若 Re4000時，流動為湍流；而 Re 在 2022～4000 范圍內(nèi)，為一種過渡狀態(tài)。Re 大小反映了流體的湍動程度，Re 越大，流體流動湍動性越強。流體的流動型態(tài)主要與流體的密度 ρ 、粘度μ 、流速 u 和管內(nèi)徑 d 等因素有關，并可以用這些物理量組成一個數(shù)群，稱為雷諾準數(shù)（Re） ，用來判定流動型態(tài)。管中心附近速度分布較均勻，如圖 116 所示，平均流速 u＝ max 工程上遇到的管內(nèi)流體的流動大多為湍流。湍流再繼續(xù)開大閥門，可以觀察到著色細流與水流混合，當水的流速再增大到某值以后，著色水一進入玻璃管即與水完全混合，如圖 114c 所示。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，可以觀察到著色細線開始呈現(xiàn)波浪形，但仍保持較清晰的輪廓，如圖114b 所示過渡狀態(tài)不是一種獨立的流動型態(tài)，介于層流與湍流之間。管壁處速度為零，管中心處速度最大。表 14 雷諾實驗和兩種流動型態(tài)流動型態(tài) 實驗現(xiàn)象 質(zhì)點運動特點 速度分布 舉例層 實驗裝置如圖 113，設 流體質(zhì)點沿管軸方向作直 層流時其速度分布 管內(nèi)流體的低速流12 / 58流貯水槽中液位保持恒定，當管內(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直線，如圖 114a 所示線運動，分層流動，又稱滯流曲線呈拋物線形。（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。qm = = 3774w＝活動建議柏努利方程式的應用可結合校內(nèi)外實訓有關流體輸送的案例進行教學，組織學生討論柏努利方程的其他工程應用，加深 對柏努利方程式的理解并熟 練應用。139