流体流动(化基)1-4
化工原理(清华大学)01第一章流体流动1
第二节 流体静力学方程
一、静力学基本方程 静止状态下的静压力：
方向→与作用面垂直 各方向作用于一点的静压力相同 同一水平面各点静压力相等（均一连 续流体）
1m3为基准，总质量＝A＋B＋C
液体： 1Kg混合液为基准，
质量分率：X w1 X w2
XW1 XW2
总体积 ＝A＋B＋C
第一章 第一节
二、压力
1 atm =1.013×105 N/m2 =10.33 m(水柱) = 760 mmHg 压力表：表压＝绝压－大气压
第一章 第二节
二 、流体静力学方程的应用
1、压差计
p1 p2 (A B )gR
微差压差计
(1)D : d 10 :1
(2)
B
与
很接近
A
第一章 第二节
2、液面计
3、液封
4、液体在离心力场内的静力学平衡
p
p
r
r
第一章 第二节
m
yi
M 1/ 2
ii
/
yi
M
1/ i
2
( yi摩尔分率，M i分子量)
第一章 第一节
第一章 流体流动
第一节 流体流动中的作用力 第二节 流体静力学方程 第三节 流体流动的基本方程 第四节 流体流动现象 第五节 流体在管内流动阻力 第六节 管路计算 第七节 流量的测定
第一章 流体流动
第一节 流体流动中的作用力
第一章 流体流动2..
）
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---化工原理---
1.４.2 流体在圆管内的速度分布 速度分布：流体在圆管内流动时,管截面上 质点的速度随半径的变化关系。 无论是滞流或湍流，在管道任意截面上，流体质点的速度 沿管径而变化，管壁处速度为零，离开管壁以后速度渐增， 到管中心处速度最大。速度在管道截面上的分布规律因流 型而异。
层流边界层 湍流边界层
u∞
u∞
u∞
δ
A x0
层流内层
平板上的流动边界层
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转折点：
Re x
u x
---化工原理---
5 105 ~ 2 106
边界层厚度δ随x增加而增加
层流： 4.64 x (Rex )0.5
层流边界层
湍流边界层
x
x
0.5
u∞
u∞
u∞
湍流： 0.376 0.2
(a)
过渡流
(b)
湍流 (Turbulent flow)
(c)
两种稳定的流动状态：层流、湍流。
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---化工原理---
层流：
* 流体质点做直线运动；
* 流体分层流动，层间不相混合、不碰撞； * 流动阻力来源于层间粘性摩擦力。 湍流： 主体做轴向运动，同时有径向脉动；
特征：流体质点的脉动 。
r2 u umax 1 R 2
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---化工原理---
r2 dVs umax 2r 1 R 2 dr
积分此式可得
2 r r R Vs 2umax r 0 r 1 R 2 dr R 2 4 r r 2umax 2 R 2u / 2 max 2 4R 0
化工原理 第二章 流体流动.
本章着重讨论流体流动过程的基本原理和流体 在管内的流动规律，并应用这些规律去分析和计 算流体的输送问题：
1. 流体静力学 3. 流体的流动现象 5. 管路计算
2. 流体在管内的流动 4. 流动阻力 6. 流量测量
要求 掌握连续性方程和能量方程 能进行管路的设计计算
概述 流体: 在剪应力作用下能产生连续变形的物体称
为流体。如气体和液体。
流体的特征：具有流动性。即
抗剪和抗张的能力很小； 无固定形状，随容器的形状而变化；
在外力作用下其内部发生相对运动。
流体的研究意义
流体的输送：根据生产要求，往往要将这些流体按照生产 程序从一个设备输送到另一个设备，从而完成流体输送的任
务：流速的选用、管径的确定、输送功率计算、输送设备选用
为理想气体)
解： 首先将摄氏度换算成开尔文：
100℃＝273+100=373K
求干空气的平均分子量： Mm ＝ M１y1 + M2y2 + … + Mnyn
Mm =32 × 0.21+28 ×0.78+39.9 × 0.01
=28.96
气体平均密度：
0
p p0
T0 T
0
T0 p0
p T
Mm R
解：应用混合液体密度公式，则有
1
m
a1
1
a2
2
0.6 0.4 1830 998
7.285 10 4
m 1370 kg / m3
例2 已知干空气的组成为：O221%、N278%和Ar1%(均为体积%)。 试求干空气在压力为9.81×104Pa、温度为100℃时的密度。(可作
化工原理ppt-第一章流体流动
其单位为J/kg。
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二、流体系统的质量守恒与能量守恒
2. 柏努利方程
(1) 总能量衡算
4）外加能量 流体输送机械（如泵或风机）向流体作功。单位质量流体所获得
的机械能。用We表示，单位J/kg。 5）能量损失
液体流动克服自身粘度而产生摩擦阻力，同时由于管路局部装置 引起的流动干扰、突然变化而产生的阻力。流体流动时必然要消耗 部分机械能来克服这些阻力。单位质量流体克服各种阻力消耗的机 械能称为能量损失。用Σhf ，单位J/kg。
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知识运用
【1-3】某自来水厂要求安装一根输水量为30m3/h的管道，试选择一合 适的管子。
解：水的密度：1000kg/m3， 体积流量：Vs=30000/（3600×1000）=0.0083（m3/s）
查表水流速范围，取u=1.8m3/s
根据d 4Vs
u
d 4Vs 4 30 / 3600 0.077 m 77mm
22
一、流体流量和流速
2.流速
单位时间内流体质点在流动方向上所流经的距离。
（1）平均流速：u=Vs/A （m/s）
关系:G =u
（2）质量流速：G=Ws/A (kg/(m2·s))
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一、流体流量和流速
3.圆形管道直径的选定
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一、流体流量和流速
3.圆形管道直径的选定
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二、流体压力
2.表压与真空度
表压和真空度
p 当地大气压，
表压强=绝对压强-大气压强
p 当地大气压，
真空度=大气压强-绝对压强
化工基础流体流动
P1
P2
a b
特点：
（1）内装两种密度相近 且不互溶的指示剂；
（2）U型管两臂各装扩
大室（水库）。
R
P1-P2=（a- b）Rg
常用指示液：水（着色水），油，四氯化炭等，它必须满 足：①与被测的液体互不相溶且不发生化学反应 ②它的密 度必须大于被测流体的密度。
例题：用普通U型管压差计测量气体管路上两点压 差，指示液为水，读数R为1.2cm，为扩大读数 改为微差计，一指示液密度为920kg/m3，另一 指示液密度为850kg/m3，读数可放大多少倍？ 解：
力。
p F A
SI制单位：N/m2，即Pa。
其它常用单位： atm（标准大气压）、工程大气压kgf/cm2 、
换算关系为： 1a流tm体(柱标高准度大（气m压m)=H12.O01，3m×1m0H5 gP等a ）=7。60
mmHg =10.33 mH2O =1.033公斤(力)/厘
2.压强的基准和米表2示形式
ux,uy,yz,p,……＝f(x,y,z) 与t 无关
§1－1 流体静力学
一. 流体的密度
1.流体的密度：单位体积流体所具有的质量。属于物性。
m
V
◇对于液体，压强的变化对密度的影响很小，可以忽略，
称为不可压缩性流体。此时，密度仅随温度而变， f t
故在使用液体的密度时，要注意温度条件。
◇对于气体，密度随T、P改变很大，称为可压缩性流体，此
在管路设计中，适宜的流速的选择十分重要。 若流速选得太大，流体流过管路时的阻力增大，操作费用增 加；若流速选得太小，管径增大，管路的基建费增加。应在操 作费与基建费之间通过经济权衡来确定适宜的流速。一般来说 ，液体的流速取0.5～3.0m/s，气体则为10～30m/s。
化工原理第一章流体流动知识点总结
第一章流体流动一、流体静力学：压强，密度，静力学方程二、流体基本方程：流速流量，连续性方程，伯努利方程三、流体流动现象：牛顿粘性定律，雷诺数，速度分布四、摩擦阻力损失：直管，局部，总阻力，当量直径五、流量的测定：测速管，孔板流量计，文丘里流量计六、离心泵：概述，特性曲线，气蚀现象和安装高度8■绝对压力：以绝对真空为基准测得的压力。
■表压/真空度 ：以大气压为基准测得的压力。
表 压 = 绝对压力 － 大气压力真空度 = 大气压力 － 绝对压力1.1流体静力学1.流体压力/压强表示方法绝对压力绝对压力绝对真空表压真空度1p 2p 大气压标准大气压：1atm = 1.013×105Pa =760mmHg =10.33m H 2O112.流体的密度Vm =ρ①单组分密度),(T p f =ρ■液体：密度仅随温度变化（极高压力除外），其变化关系可从手册中查得。
■气体：当压力不太高、温度不太低时，可按理想气体状态方程计算注意：手册中查得的气体密度均为一定压力与温度下之值，若条件不同，则需进行换算。
②混合物的密度■ 混合气体：各组分在混合前后质量不变，则有nn 2111m φρφρφρρ+++= RTpM m m=ρnn 2211m y M y M y M M +++= ■混合液体：假设各组分在混合前后体积不变，则有nmn12121w w w ρρρρ=+++①表达式—重力场中对液柱进行受力分析：液柱处于静止时，上述三力的合力为零:■下端面所受总压力 A p P 22=方向向上■上端面所受总压力 A p P 11=方向向下■液柱的重力)(21z z gA G -=ρ方向向下p 0p 2p 1z 1z 2G3.流体静力学基本方程式g z p g z p 2211+=+ρρ能量形式)(2112z z g p p -+=ρ压力形式②讨论：■适用范围：适用于重力场中静止、连续的同种不可压缩性流体；■物理意义：在同一静止流体中，处在不同位置流体的位能和静压能各不相同，但二者可以转换，其总和保持不变。
化工原理第一章_流体流动
非标准状态下气体的密度： 混合气体的密度，可用平均摩尔质量Mm代替M。 式中yi ---各组分的摩尔分数（体积分数或压强分数）
比体积
• 单位质量流体的体积称为流体的比体积，用v表示， 单位：m3/kg
• v=V/m=1/ρ
5 流体的压强及其特性
垂直作用于单位面积上的表面力称为流体的静压强,简 称压强。流体的压强具有点特性。工程上习惯上将压强 称之为压力。
R
a
b
0
2. 倒置 U 型管压差计
用于测量液体的压差，指示剂密度 0 小于被测液体密度 ， U 型管内位于同 一水平面上的 a、b 两点在相连通的同一 静止流体内，两点处静压强相等
p1 p2 R 0 g
由指示液高度差 R 计算压差
若 >>0
p1 p2 Rg
0
a
b
R
p1 p2
3. 微差压差计
p1 p2 R 01 02 g
对一定的压差 p，R 值的大小与 所用的指示剂密度有关，密度差越小， R 值就越大，读数精度也越高。
p1 p2
02
a
b
01
4. 液封高度
液封在化工生产中被广泛应用：通过液封装置的液柱高度 ， 控制器内压力不变或者防止气体泄漏。
为了控制器内气体压力不超过给定的数值，常常使用安全液 封装置（或称水封装置），其目的是确保设备的安全，若气体压 力超过给定值，气体则从液封装置排出。
传递定律（巴斯葛原理）：当液面上方有变化时，必 将引起液体内部各点压力发生同样大小的变化。
液面上方的压强大小相等地传遍整个液体。
静力学基本方程式的应用
1.普通 U 型管压差计
U 型管内位于同一水平面上 的 a、b 两点在相连通的同一静 止流体内，两点处静压强相等
化工原理 第一章 流体流动 1.4
层流 湍流
层流
层流
(a)
过渡流
(b)
过渡流
湍流
(c)
湍流
层流（或滞流 流体质点仅沿着与管轴平行的方向作直 滞流） 层流 滞流
线运动,质点无径向脉动,质点之间互不混合;
湍流（或紊流 质点速度的大小和方向随时间而发生变化. 紊流） 湍流 紊流
层流： 层流 * 流体质点做直线运动 * 流体分层流动，层间不相混合、不碰撞 * 流动阻力来源于层间粘性摩擦力 湍流： 湍流：主体做轴向运动，同时有径向脉动 特征：流体质点的脉动 过渡流： 过渡流 不是独立流型（层流+湍流），
层流边界层
过渡区
湍流边界层
Rex=ρu ox/
层流底层
x
边界层的发展
流体流过光滑平板时,边界层由层流转变为湍流发生在
Rec=2×105～3×106 × ×
滞流内层（或层流底层） 湍流边界层内划 分为三个区域 缓冲层（过渡层） 湍流层 边界层厚度（边界层外缘u=0.99u0与壁面间 的垂直距离）用下式估算,即 :
四. 滞流与湍流 判据:Re≤2000 稳定的层流 Re≥4000 湍流 判据 特征（质点的运动方式不同） 特征（质点的运动方式不同） 层流：流体沿管轴作有规则的平行线状流动 平行线状流动, 层流 平行线状流动 各质点互不碰撞,互不混合. 湍流：总体轴向流动 径向随机波动.质点作 总体轴向流动+径向随机波动 湍流 总体轴向流动 径向随机波动 不规则的杂乱运动,并相互碰撞,产生大大小小 的旋涡.
2．牛顿粘性定律 实验证明,对于一定的液体,内摩擦力与两流 体层的速度差成正比;与两层之间的垂直距离 成反比;与两层间的接触面积成正比. 对于平板间的线性速度分布可写出
化工原理之一 流体流动
第一章: 流体流动流体流动是化工厂中最基本的现象。
在化工厂内，不论是待加工的原料或是已制成的产品，常以液态或气态存在。
各种工艺生产过程中，往往需要将液体或气体输送至设备内进行物理处理或化学反应，这就涉及到选用什么型式、多大功率的输送机械，如何确定管道直径及如何控制物料的流量、压强、温度等参数以保证操作或反应能正常进行，这些问题都与流体流动密切相关。
流体是液体和气体的统称。
流体具有流动性，其形状随容器的形状而变化。
液体有一定的液面，气体则否。
液体几乎不具压缩性，受热时体积膨胀的不显著，所以一般将液体视为不可压缩的流体。
与此相反，气体的压缩民很强，受热时体积膨胀很大，所以气体是可压缩的流体。
如果在操作过程中，气体的温度和压强改变很小，气体也可近似地按不可压缩流体来处理。
流体是由大量的不断作不规则运动的分子组成，各个分子之以及分子内部的原子之间均保留着一定的空隙，所以流体内部是不连续而存在空隙的，要从单个分子运动出发来研究整个流体平衡或运动的规律，是很困难而不现实。
所以在流体力学中，不研究个别分子的运动，只研究由大量分子组成的分子集团，设想整个流体由无数个分子集团组成，每个分子集团称为“质点”。
质点的大小与它所处的空间在、相比是微不足道的，但比分子自由程要大得多。
这样可以设想在流体的内部各个质点相互紧挨着，它们之间没有任何空隙而成为连续体。
用这种处理方法就可以不研究分子间的相互作用以及复杂的分子运动，主要研究流体的宏观运动规律，而把流体模化为连续介质，但不是所有情况都是如此的，高真空度下的气体就不能视为连续介质了。
液体和气体统称为流体。
流体的特征是具有流动性，即其抗剪和抗张的能力很小；无固定形状，随容器的状而变化；在外力作用下其内部发生相对运动。
化工生产的原料及产品大多数是流体。
在化工生产中，有以下几个主要方面经常要应用流体流动的基本原理及其流动规律：(1) 管内适宜流速、管径及输送设备的选定；(2) 压强、流速和流量的测量；(3) 传热、传质等过程中适宜的流动条件的确定及设备的强化。
化工原理(第四版)(王志魁)习题详解
化工原理（第四版）（王志魁）习题详解第一章流体流动流体的压力【1-1】容器A中的气体表压为60kPa，容器B中的气体真空度为1.2104Pa。
试分别求出A、B二容器中气体的绝对压力为若干帕，该处环境的大气压力等于标准大气压力。
解标准大气压力为101.325kPa容器A的绝对压力pA101.325+60161.325kPa容器B的绝对压力pB101.3251289.325kPa【1-2】某设备进、出口的表压分别为-12kPa和157kPa，当地大气压力为101.3kPa。
试求此设备的进、出口的绝对压力及进、出的压力差各为多少帕。
解进口绝对压力p进101.31289.3kPa出口绝对压力p出101.3157258.3kPa进、出口的压力差p157（12）15712169kPa或p258.389.3169kPa流体的密度【1-3】正庚烷和正辛烷混合液中，正庚烷的摩尔分数为0.4，试求该混合液在20℃下的密度。
解正庚烷的摩尔质量为100kg/kmol，正辛烷的摩尔质量为114kg/kmol。
将摩尔分数换算为质量分数正庚烷的质量分数10.41000.3690.41000.6114正辛烷的质量分数210.3690.631从附录四查得20℃下正庚烷的密度1684kg/m3，正辛烷的密度为2703kg/m3混合液的密度m10.3690.631684703696kg/m3流体静力学【1-6】如习题1-6附图所示，有一端封闭的管子，装入若干水后，倒插入常温水槽中，管中水柱较水槽液面高出2m，当地大气压力为101.2kPa。
试求：(1)管子上端空间的绝对压力；(2)管子上端空间的表压；(3)管子上端空间的真空度；(4)若将水换成四氯化碳，管中四氯化碳液柱较槽的液面高出多少米？解管中水柱高出槽液面2m，h=2m水柱。
(1)管子上端空间的绝对压力p绝在水平面11'处的压力平衡，有p绝gh大气压力p绝10120010009.81281580Pa（绝对压力）(2)管子上端空间的表压p表p表p绝-大气压力=8158010120019620Pa习题1-6附图(3)管子上端空间的真空度p真p真=-p表=-1962019620Pa(4)槽内为四氯化碳，管中液柱高度h'h'水hccl4常温下四氯化碳的密度，从附录四查得为ccl1594kg/m3 4h'100021.25m1594【1-8】如习题1-8附图所示，容器内贮有密度为1250kg/m3的液体，液面高度为3.2m。
化工原理 流体流动
kg/m3
1.单组分密度
f ( p,T )
液体 密度仅随温度变化（极高压力除外），其变
化关系可从手册中查得。
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气体 当压力不太高、温度不太低时，可按理想 气体状态方程计算：
pM
RT
注意：手册中查得的气体密度均为一定压力与温度 下之值，若条件不同，则需进行换算。
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三、流体静力学基本方程式
设流体不可压缩， Const.
重力场中对液柱进行受力分析：
（1）上端面所受总压力 P1 p1 A 方向向下
（2）下端面所受总压力 P2 p2 A 方向向上
（3）液柱的重力 G gA(z1 z2 ) 方向向下
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操作费
设备费
u适宜
uቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
u ↑→ d ↓ →设备费用↓ 流动阻力↑ →动力消耗↑ →操作费↑
均衡 考虑
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二、稳态流动与非稳态流动
稳态流动：各截面上的温度、压力、流速等物理量 仅随位置变化，而不随时间变化；
T , p, u f ( x, y, z)
非稳态流动：流体在各截面上的有关物理量既随位 置变化，也随时间变化。
尺寸、远大于分子自由程。 工程意义：利用连续函数的数学工具，从宏观角度
研究流体。
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③ 流体的可压缩性
不可压缩性流体：流体的体积不随压力变化而变 化，如液体；
可压缩性流体：流体的体积随压力发生变化， 如气体。
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第一节 流体静力学
一、压力
流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体的 静压强，习惯上又称为压力。 1.压力的单位
化工原理第一章 流体流动-学习要点
1.3 流体动力学 ( Fluid dynamics )
1.3.3 伯努利方程 ( Bernoulli equation ) 机械能的形式
位能: 流体在重力场中， 位能: 流体在重力场中，相对于基准水平面所具有的能量 动能: 动能: 流体由于流动所具有的能量 静压能：流体由于克服静压强流动所具有的能量 静压能： 能量损失： 能量损失：流体克服流动阻力损失的机械能 外加功：流体输送机械向流体传递的能量 外加功：
ε r :=
1
2ε 18.7 ) = 1.74 − 2 ⋅ lg( + d Re λ λ
Re :=
−3
0.005 × 10
−3
ε r = 2.857 × 10
1.1 流体性质 ( Properties of fluid )
1.1.2 压强 ( pressure )
表 压=绝对压力-大气压力 绝对压力真空度= 真空度=-表压强 真空度=大气压力真空度=大气压力-绝对压力 压强表：读数为表压强， 压强表：读数为表压强，用于被测体系绝对压强高于环境 大气压 真空表：读数为真空度， 真空表：读数为真空度，用于被测体系绝对压强低于环境 大气压 说明：(1)表压于当地大气压强有关 说明：(1)表压于当地大气压强有关 (2)绝压、表压、真空度， (2)绝压、表压、真空度，一定要标注 绝压 (3)压力相除运算时， (3)压力相除运算时，一定要用绝压 压力相除运算时 压力加减运算时，都可以，但要统一并注明 压力加减运算时，都可以，
1.4 流体流动现象 ( Fluid-flow phenomena )
1.4.1 流动类型 (The types of fluid flow)
Re = duρ
µ
Reynolds number is a dimensionless group .
工程流体力学 理想流体流动的基本规律
同理： p=p（x,y,z,t） ，ρ=ρ(x,y,z,t)
理想流体流动的基本规律
欧拉法
描 述 流 体 流 动 的 方 法
着眼于空间点，在空间的每一点上描 述流体质点运动随时间的变化规律。
加速度：
u u u u ax u v w t x y z ay v v v v u v w t x y z
静水头
p z g
总水头线
u12 2g
u 22 2g
静水头线
能 量 守 恒 定 律
总水头
p2 g
u2 2g
p
g
z C
p1 g
z2
z1
基 准 面
伯努利方程几何意义：
对不可压理想流体在重力作用下作定常流动时，沿同一流线单位重量流体 的位置水头、压力水头和速度水头之和为常数。即总水头线是与基准面相 平行的水平线。
流线的性质： 1 流线不能相交 2 流线只能是光滑的曲线 3 靠近固体壁面的流线通常与壁面平行 4定常流场中流线的形状不随时间而变化 5 非定常流场中，同一点在不同时刻的流线是不同空间曲线。
理想流体流动的基本规律
流线图
迹 线 与 流 线
理想流体流动的基本规律
三、流管 流束 总流
在流场中作一非流线且不自相交的封闭曲线，在某一瞬时通过曲线 上的流线构成一管状表面,称流管。
理想流体流动的基本规律
可压缩流体非定常三元流动的连续方程
质 量 守 恒 定 律
( u ) ( v) ( w) 0 x y z t
对定常流动
( u ) ( v) ( w) 0 x y z
对不可压流体，
u v w 0 x y z
化工原理习题流体流动答案
化工原理习题：第一部分 流体流动一、填空1.流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来的 2 倍；如果只将管径增加一倍而流速不变，则阻力损失为原来的 1/4 倍。
2.离心泵的特性曲线通常包括 H-Q 曲线、 η-Q 和 N-Q 曲线，这些曲线表示在一定 转速 下，输送某种特定的液体时泵的性能。
3.处于同一水平面的液体，维持等压面的条件必须是 静止的 、 连通着的 、 同一种连续的液体 。
流体在管内流动时，如要测取管截面上的流速分布，应选用 皮托 流量计测量。
4.牛顿粘性定律的表达式τ=μ，其应用条件是 牛顿型流体层（滞）流流体。
5.如果流体为理想流体且无外加功的情况下，写出：单位质量流体的机械能衡算式为⎽⎽⎽⎽常数=++=gp g u z E ρ22 ⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽； 单位重量流体的机械能衡算式为⎽⎽⎽⎽⎽ 常数=++=p u gz E 22ρρ⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽；单位体积流体的机械能衡算式为⎽⎽⎽⎽⎽⎽ 常数=++=gp g u z E ρ22⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽； 6.有外加能量时以单位体积流体为基准的实际流体柏努利方程为 z 1ρg+（u 12ρ/2）+p 1+W s ρ= z 2ρg+（u 22ρ/2）+p 2 +ρ∑h f ，各项单位为 Pa （N/m 2） 。
7.气体的粘度随温度升高而 增加 ，水的粘度随温度升高而 降低 。
8.流体在变径管中作稳定流动，在管径缩小的地方其静压能 减小 。
9.并联管路中各管段压强降 相等 ；管子长、直径小的管段通过的流量 小 。
10 在离心泵工作时，用于将动能转变为压能的部件是____泵壳__________。
11.测流体流量时，随流量增加孔板流量计两侧压差值将 增加 ，若改用转子流量计，随流量增加转子两侧压差值将 不变 。
12. 离心泵的轴封装置主要有两种： 填料密封 和 机械密封 。
13.若被输送的流体粘度增高，则离心泵的压头 降低，流量减小，效率降低，轴功率增加。
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H g允许
P0 P V h H f g g
有效汽蚀余量Δha
必需汽蚀余量Δhr 允许汽蚀余量Δh 最大允许安装高度Hg允许
物料衡算（连续性方程）
m1=m2=m3=常数
2 u 2 2 d2 u1d1 =u2d2 1 d u2 1
是多少Pa？
用泵将相对密度为1.1的水溶液，从敞口储 槽送至表压为1kgf/cm2的水洗塔中。 槽液面 恒定，储槽液面与输送管出口端的垂直距 离为20m，输送管路采用Φ108×4mm的钢 管，管长30m，管路上有吸滤式底阀1个（ζ 阀＝7），90°标准弯头2个（ζ弯＝0.75）， 全开闸阀1个（ζ闸阀＝0.17），管路摩擦系 数λ＝0.02，问当输送量为43 m3/h时，泵所 提供的有效功率为多少kW?（注：1kgf/cm2 ＝9.81×104Pa）
流体输送设备
在生产中为了把流体从低处送到高处、由低压处送到高压处， 或是为了增加流体的静压能，或是为了克服阻力，都需要向 流体供给能量。 用作功的方式供给流体能量的设备有泵和压缩机。通常把输 送液体的设备叫做泵，把输送气体的设备叫做压缩机。
泵和压缩机从工作原理上可以分成两种类型：
一种是利用活塞、齿轮、螺杆直接挤压流体，以增加流体的静 压头，叫做正位移式的流体输送设备；
此题重点是复习伯努利方程的截面选取问 题，在有多个截面选择时，如何根据所求 问题选取合适截面。其次了解轴功率的计 算公式。
水泵进水管装置如图示。管子尺寸为
573.5mm，进水管下端装有底阀及滤网，该 处局部阻力为12u2/(2g)，截面2处管内真空度 为4m H2O柱，由1至2截面的沿程阻力为 3u2/(2g)。 试求：(1)水流量为多少m3/h？ (2)进水口1截面(在底阀、滤网之后)的表压
能量衡算（伯努利方程）
2 u12 P1 u2 P2 Z1 H Z 2 H f 2 g g 2 g g
2 u12 P1 u2 P2 gZ1 W gZ 2 h f 2 2
静力学方程式
P1 P2 Z1 Z2 g g
离心泵的特性曲线
离心泵的转速对特性曲线的影响 比例定律表达式
V2 n2 V1 n1
n2 H2 H1 n 1 n2 N2 N1 n 1
2
3
当泵的转速变化小于20％时，效率基本不变。
离心泵的工作点与流量调节
管路特性方程与管路特性曲线
阻力计算公式
h
f
[ (
l le d
u2 ) ] 2
管路计算（简单管路计算） 离心泵
扬程H
有效功率 效率
P u 2 H Z Hf g 2 g
N e gHV
Ne N
习题课
用离心泵把20℃的水从贮槽送至水洗塔顶部， 槽内水位维持恒定，各部分相对位置如本题附 图所示。管路的直径均为Φ76×2.5mm，在操 作条件下，泵入口处真空度的读数为 185mmHg，水流经吸入管与排出管的能量损 失可分别按hf1＝2u2与hf2＝10u2 J/kg计算，排 出管口通大气，试求水泵的有效功率。
H H 0 kV
2
工作点
流量调节
改变阀门开度
流量调节
改变泵的转速
流量调节
离心泵的并联操作
流量调节
离心泵的串联操作
离心泵的安装高度和汽蚀现象
汽蚀现象
离心泵的安装高度
P0 PV Hg ha H f g g
H g max
P0 P V hr H f g g
另一种是利用高速转动的叶轮给流体动能，然后流体的动能再 转变为静压能，叫做离心式的流体输送设备。
离心泵
工作原理
离心泵的主要部件
叶轮Biblioteka （a）开式（b）半开式
（c）闭式
泵壳
离心泵的主要性能参数
流量V m3/h 扬程H m 功率与效率
轴功率N与有效功率Ne 效率η