【正文】 體強(qiáng)烈和混合作用，湍流流動的截面速度分布相對均勻一些。 （ 1）沿程損失 由于流體存在粘性，流體流動中與管道壁面以及流體自身的摩擦所造成的阻力稱為 沿程阻力 ，沿程阻力所造成的流體能量損失稱為 沿程損失 。 沿程損失可用 達(dá)西公式 來表示： 整個管路的沿程損失： m a vv ? gvdlh f 22???? ff hh 總 （ 2）局部損失 當(dāng)流動邊界發(fā)生急劇變化時，比如在流動方向發(fā)生改變的彎管處、管徑改變的變徑處、產(chǎn)生額外阻力的閥門等局部阻力存在而產(chǎn)生的能量損失，稱為 局部損失 。 產(chǎn)生局部損失的原因是：流動斷面發(fā)生變化時，斷面流速分布發(fā)生急劇變化，并產(chǎn)生大量的旋渦。由于流體的粘性作用，旋渦中的部分能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苁沽黧w升溫，從而消耗機(jī)械能。 管道進(jìn)口、管道的突縮、突擴(kuò)部分、閥門、彎頭等管件部分均會發(fā)生局部阻力。 局部損失與管長無關(guān)，只與局部管件有關(guān)： 整個管路的局部損失為： 整個管路的能量損失為各管段的沿程損失和各處的局部損失之和，即： gvhm 22???? mm hh 總 ?? ?? mf hhh 1 層流流動時雷諾數(shù)較小，粘性力起著主導(dǎo)作用。層流的阻力也就是粘性阻力，僅僅取決于 Re，而與管壁粗糙度無關(guān)。 湍流流動時雷諾數(shù)較大，其阻力由粘性阻力和慣性阻力兩部分組成。粘性阻力仍然取決于雷諾數(shù)，而慣性阻力受表面粗糙度的影響較大。粗糙度對沿程損失的影響不完全取決于管壁表面粗糙突起的絕對高度K，而是取決于它的相對高度，即粗糙突起的絕對高度 K與管徑 d的比值， K/d，稱為 相對粗糙度 。其倒數(shù) d/K稱為 相對光滑度 。 因此，對于層流： 對于湍流： 尼古拉茲曲線反映了 λ的變化規(guī)律及影響因素，為湍流 λ的計(jì)算提供了依據(jù)。 (Re)f?? )(Re, dKf?? 尼古拉茲曲線明顯的分為五個區(qū)域： Ⅰ 為層流區(qū)， Ⅱ 為臨界區(qū)， Ⅲ 為湍流光滑區(qū)， Ⅳ 為湍流過渡區(qū)， Ⅴ 為湍流粗糙區(qū)（阻力平方區(qū)）， 尼古拉茲實(shí)驗(yàn)是針對人工粗糙管進(jìn)行的，工業(yè)生產(chǎn)中所用的實(shí)際管道的粗糙度不似人工粗糙度那么均勻，將尼古拉茲曲線直接應(yīng)用于工業(yè)管道會有一些出入。為此，莫迪繪制了反映工業(yè)管道雷諾數(shù) Re、相對粗糙度 K/d和 λ對應(yīng)關(guān)系的 莫迪圖 ，在圖上根據(jù) Re和 K/d可以查出工業(yè)管道的 λ之值。 局部損失的計(jì)算關(guān)鍵的就是局部損失系數(shù) ζ 的計(jì)算。一般說來， ζ 僅與形成局部阻力的關(guān)鍵幾何形態(tài)有關(guān)，而與 Re無關(guān)。因而計(jì)算 ζ 無需判斷流態(tài)，只需按管件形狀選擇公式計(jì)算即可。 (Re)1f?? (Re)2f 3 )(Re,4 dKf?? )(5 dKf? 產(chǎn)生局部阻力的各種情況： （ 1）管徑突然擴(kuò)大； （ 2）管徑逐漸擴(kuò)大； （ 3）管徑突然收縮； （ 4）管徑逐漸收縮； （ 5）管道進(jìn)口； （ 6）閥門； （ 7）過濾網(wǎng)格； （ 8）彎管； （ 9）三通。 以上各種情況的局部阻力系數(shù)的計(jì)算或采用公式或取經(jīng)驗(yàn)數(shù)值或查表可得。 如果幾個造成局部阻力的管件近距離地串接在一起，相互之間會造成干擾，使總的損失小于各損失的疊加。只有在各管件之間的距離大于3倍管徑時，才能簡單的疊加。 減少阻力損失的途徑有二：其一是在流體中加入極少量的添加劑，以減小流體與固體壁面的摩擦阻力，此法稱為添加劑減阻法，在應(yīng)用中會受到一定的限制；其二是改善流道固體壁面對流動的不利影響，這方面的主要措施有： （ 1）減少管壁粗糙度，或用柔性管代替剛性管。 （ 2）改善造成局部阻力的管件流道形狀。 1）采用漸變的、平順的管道進(jìn)口，有利于減少阻力。 2）采用擴(kuò)散角較小的漸擴(kuò)管有利于減阻。 3）彎管的阻力系數(shù)與 R/d有關(guān)， R系彎管半徑， d為管道直徑。在盡可能的條件下選擇較大的 R/d，以減小阻力。 4）對于三通而言，減少支流管與總流管之間的夾角，即使切割成 45度的斜角都能較少阻力，如能改為圓角則性能會更好。 按管路中流體能量損失的大小可以分為長管和短管； 按結(jié)構(gòu)形式則分為簡單管路和復(fù)雜管路；而復(fù)雜管路又可以分為串聯(lián) 管路、并聯(lián)管路、枝狀管路和環(huán)狀管路。 （ 1）短管的阻抗 短管的計(jì)算包括了沿程損失、局部損失和出口速度水頭。 短管的管路阻抗： Sh綜合反映了管道流動阻力的情況，實(shí)質(zhì)上包含管道長度、直徑、沿程阻力和局部阻力等多種因素在內(nèi)的管道特征。 （ 2）長管的阻抗 （ 1）串聯(lián)管路 串聯(lián)管路由不同管件的簡單管路串接而成，其流動特點(diǎn)為：各管段流量相等，損失疊加，全管段總阻抗為各管段阻抗之和。即： 42)1(8dgS eh ????528dglSH ???? （ 2）并聯(lián)管路 并聯(lián)管路由若干有共同起點(diǎn)、共同終點(diǎn)的管段并接而成，類似于并聯(lián)電路，其流動特點(diǎn)為： 并聯(lián)管道流量分配定律：各支路的流量按能量損失相等的原則來分配流量。 Sh大的支路流量小，反之流量大。 管路特性曲線方程： 321 qqq ?? 321 hhh SSS ??321 qqqq ??? 2233222211 qSqSqSqS hhhh ??? 3213211:1:1::hhh SSSqqq ?2121 qSHHHH h???? 上式表示特定管路系統(tǒng)中、恒定操作條件下外加壓頭與流量的關(guān)系。可以看出：外加壓頭 H隨系統(tǒng)流量 q的平方而變化。 將此關(guān)系繪制在以流量 q和壓頭 H為坐標(biāo)的直角坐標(biāo)圖上，就可以得到管路特性曲線。它是一條在 y軸上截距為 H1的拋物線。 5. 泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行與調(diào)節(jié) ? 學(xué)習(xí)引導(dǎo) 本章主要介紹泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行中的常見問題，包括汽蝕、工況調(diào)節(jié)和故障分析檢修。其中汽蝕問題的分析有利于泵的正確安裝和安全操作；工況調(diào)節(jié)內(nèi)容則是結(jié)合曲線分析來指導(dǎo)設(shè)備的正確運(yùn)行和管理；故障分析部分在介紹了故障現(xiàn)象之后強(qiáng)調(diào)如何分析和排除故障。總體而言，本章要求結(jié)合理論知識正確安裝、操作和管理泵與風(fēng)機(jī)，所以要特別注意理論與實(shí)際操作的對應(yīng)與結(jié)合。 ? 本章重點(diǎn) （ 1）汽蝕的原理和危害。 （ 2）結(jié)合汽蝕原理合理確定泵安裝高度和吸上真空高度。 （ 3）防止汽蝕的措施。 （ 4）泵與風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)的確定方法。 back （ 5）泵與風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)的調(diào)整方法。 （ 6）串、并聯(lián)后泵與風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)的確定，以及如何選擇泵與風(fēng)機(jī)的連接方式應(yīng)該是并聯(lián)還是串聯(lián)。 （ 7）泵的串并聯(lián)特性曲線測定實(shí)驗(yàn)原理及方法。 （ 8）振動、噪聲、磨損產(chǎn)生的原因和防止措施。 （ 9）通過泵的性能曲線測定進(jìn)行故障分析的方法。 ? 本章難點(diǎn) （ 1）結(jié)合汽蝕產(chǎn)生原理確定泵的安裝高度，并計(jì)算允許汽蝕余量、允許吸入真空高度等參數(shù)是常見的工程計(jì)算，進(jìn)行這些計(jì)算首先要了解這些參數(shù)的含義然后結(jié)合能量公式進(jìn)行，因此是對以前所學(xué)理論基礎(chǔ)的實(shí)際應(yīng)用，但如果把握了解能量公式的含義，這些計(jì)算將并不復(fù)雜。 （ 2）泵與風(fēng)機(jī)的串聯(lián)和并聯(lián)工作方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，工程中如何選擇合適的聯(lián)合工作方式稍有難度，但如果掌握了串并聯(lián)工作特性再結(jié)合工作點(diǎn)的確定方法，此問題將迎刃而解。 （ 3）通過測定故障水泵或風(fēng)機(jī)的性能曲線進(jìn)行故障分析是常用的故障分析方法，但這種方法需要對性能曲線和各種故障現(xiàn)象有充分的了解，對于學(xué)生可能還不能達(dá)到這種要求，所以對這部分內(nèi)容只要求理解即可。 由液體中逸出的氧氣等活性氣體，借助氣泡凝結(jié)時放出的熱量，會對金屬起化學(xué)腐蝕作用。這種氣泡的形成發(fā)展和破裂以致材料受到破壞的全部過程，稱為 汽蝕現(xiàn)象 。 壓力低處水開始發(fā)生汽化時，因?yàn)橹挥猩倭繗馀?，葉輪流道堵塞不嚴(yán)重，對泵的正常工作沒有明顯影響，泵的外部性能也沒有明顯變化。這種尚未影響道泵外部性能的汽蝕稱為 潛伏汽蝕 。 汽蝕對泵產(chǎn)生諸多危害： （ 1）材料破壞 （ 2）噪聲振動 （ 3）性能下降 水池液面 e－ e和水泵吸入口 s－ s斷面的能量方程為： 12222 hgvgpzgvgpz ssseee ?????? ?? 為泵的安裝高度， m。 為泵吸入口處的真空高度， m。 汽蝕余量△ h是表示泵汽蝕性能的一個參數(shù)，也可用 NPSH表示。 汽蝕余量可分為：有效汽蝕余量（裝置汽蝕余量）和必須汽蝕余量（汽蝕余量）。 （ 1）有效汽蝕余量 有效汽蝕余量是指泵在吸入口處單位質(zhì)量液體所具有的超過汽化壓力的富余能量，即液體所具有的避免泵發(fā)生汽化的能量。 有效汽蝕余量由吸入系統(tǒng)的裝置條件確定，與泵本身無關(guān)。 （ 2）必需汽蝕余量 必需汽蝕余量與吸入系統(tǒng)的裝置情況無關(guān)，是由泵本身的汽蝕性能所確定的。 ges Hzz ?? ses Hgpp ???ah? 122 hHgpgpgpgvgphgvevssa ???????? ????rh? 必須汽蝕余量是指：液體從泵吸入口至泵內(nèi)壓力最低點(diǎn)的壓力降。 （ 3）有效汽蝕余量與必需汽蝕余量的關(guān)系 有效汽蝕余量是吸入系統(tǒng)所提供的在泵吸入口大于飽和蒸汽壓力的富余能力。其值越大，表示泵的抗汽蝕性能越好；而必需汽蝕余量是液體從泵的吸入口至最低壓力點(diǎn)的壓力降，其值越小，則表示泵抗汽蝕性能好，可以降低對吸入系統(tǒng)提供的有效汽蝕余量的要求。 隨流量的增加是一條下降的曲線，而 隨流量的增加是一條上升的曲線。兩條曲線的交點(diǎn)即為臨界汽蝕狀態(tài)點(diǎn)。 泵不發(fā)生汽蝕的條件為： （ 4）允許汽蝕余量 當(dāng) 時，剛好發(fā)生汽蝕， 就稱為臨界汽蝕余量。 在實(shí)際工程中，為了保證安全運(yùn)行，規(guī)定了一個必需的汽蝕余量，稱為允許汽蝕余量。而實(shí)際應(yīng)用中，還需要為其加上一個安全余量： gpgvg