大学化工原理第二章 流体输送设备(1)
化工原理 第二章 流体输送设备
第二章流体输送设备（Fluid-moving Machinery）第一节概述如果要将流体从一个地方输送到另一个地方或者将流体从低位能向高位能处输送，就必须采用为流体提供能量的输送设备。
泵——用于液体输送输送设备风机——用于气体输送本章主要介绍常用输送设备的工作原理和特性，以便恰当地选择和使用这些流体输送设备。
第二节液体输送设备—泵（Pumps）泵离心泵——生产中应用最为广泛，着重介绍。
往复泵旋转泵漩涡泵§ 2.1.1 离心泵（Centrifugal Pumps）一．离心泵的工作原理及主要部件1．工作原理如左图所示，离心泵体内的叶轮固定在泵轴上，叶轮上有若干弯曲的叶片，泵轴在外力带动下旋转，叶轮同时旋转，泵壳中央的吸入口与吸入管相连接，侧旁的排出口和排出管路9相连接。
启动前，须灌液，即向壳体内灌满被输送的液体。
启动电机后，泵轴带动叶轮一起旋转，充满叶片之间的液体也随着旋转，在惯性离心力的作用下液体从叶轮中心被抛向外缘的过程中便获得了能量，使叶轮外缘的液体静压强提高，同时也增大了流速，一般可达15～25m/s。
液体离开叶轮进入泵壳后，由于泵壳中流道逐渐加宽，液体的流速逐渐降低，又将一部分动能转变为静压能，使泵出口处液体的压强进一步提高。
液体以较高的压强，从泵的排出口进入排出管路，输送至所需的场所。
当泵内液体从叶轮中心被抛向外缘时，在中心处形成了低压区，由于贮槽内液面上方的压强大于泵吸入口处的压强，在此压差的作用下，液体便经吸入管路连续地被吸入泵内，以补充被排出的液体，只要叶轮不停的转动，液体便不断的被吸入和排出。
由此可见，离心泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转的叶轮，液体在离心力的作用下获得了能量以提高压强。
气缚现象：不灌液，则泵体内存有空气，由于ρ空气<<ρ液，所以产生的离心力很小，因而叶轮中心处所形成的低压不足以将贮槽内的液体吸入泵内，达不到输液目的。
通常在吸入管路的进口处装有一单向底阀，以截留灌入泵体内的液体。
南工大化工原理《第二章流体输送机械》习题解答
《第二章流体输送机械》习题解答1）某盛有液体的圆筒容器，容器轴心线为铅垂向，液面水平，如附图中虚线所示。
当容器以等角速度ω绕容器轴线旋转，液面呈曲面状。
试证明：①液面为旋转抛物面。
②。
③液相内某一点（r，z）的压强。
式中ρ为液体密度。
解题给条件下回旋液相内满足的一般式为（常量）取圆柱坐标如图，当Z=0,r=0,P=P0,∵C=P故回旋液体种，一般式为①液面为P=P的等压面，为旋转抛物面②又即：h=∴H=2h③某一点（r,Z）的压强P:2）直径0.2m、高0.4m的空心圆桶内盛满水，圆筒定该中心处开有小孔通大气，液面和顶盖内侧面齐平，如附图所示，当圆筒以800rpm转速绕容器轴心线回旋，问：圆筒壁内侧最高点和最低点的液体压强各为多少？解取圆柱坐标如图，当Z=0,r=0,P=P0,∴C=P故回旋液体种，一般式为B点：Z=0,r=R=0.1m,C点:Z=-0.4m,r=0.1m,3）以碱液吸收混合器中的CO2的流程如附图所示。
已知：塔顶压强为0.45at （表压），碱液槽液面和塔内碱液出口处垂直高度差为10.5m，碱液流量为10m3/h，输液管规格是φ57×3.5mm，管长共45m（包括局部阻力的当量管长），碱液密度，粘度，管壁粗糙度。
试求：①输送每千克质量碱液所需轴功，J/kg。
②输送碱液所需有效功率，W。
解①,查得∴②4）在离心泵性能测定试验中，以2 泵汲入口处真空度为220mmHg，以孔板流量计及U形压差计测流量，孔板的孔径为35mm，采用汞为指示液，压差计读数，孔流系数，测得轴功率为1.92kW，已知泵的进、出口截面间的垂直高度差为0.2m。
求泵的效率η。
解5）IS65-40-200型离心泵在时的“扬程～流量”数据如下：V m3/h 7.5 12.5 15 m 13.2 12.5 11.8 He用该泵将低位槽的水输至高位槽。
输水管终端高于高位槽水面。
已知低位槽水面和输水管终端的垂直高度差为4.0m，管长80m（包括局部阻力的当量管长），输水管内径40mm，摩擦系数。
大学化工原理第二章 流体输送设备
粘度(ν<20×10-6m2/s) ◆粘度
w′
3
2
c′
w
2
不
2
同
c′
Q ' n' H / n' N ' n' = , = , n N = n Q n H
➣离心泵
Q D H D N D = , = , D N =D Q D2 H 2 2
化工原理 流体输送机械 材料与化学工程系 化学工程教研室
←（流体输送设备） 流体输送设备）
2 2
1
1
3/31
§2-0 概述
截面， 取1-1、2-2截面，基准面：1-1对单位重量的流体列柏努利 、 截面 基准面： 对单位重量的流体列柏努利 方程： 方程：
2 u12 p1 u2 p2 Z1 + + + He = Z2 + + +Hf 2g gρ 2g gρ
( NPSH ) r = ψ (Q)
p0 − p v Hg max = − ( NPSH ) r − H f , 0−1 ρg 考虑泵运行期间的生产条件波动,则实际的安装高度 考虑泵运行期间的生产条件波动 则实际的安装高度: 则实际的安装高度
Hg = Hg max − (0.5 ~ 1)
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轴功率(N): ◆轴功率 机 械 损 失 W(kW) 积 损 失
水 力 损 失
N =
HQ ρ g
η
N Ne
➣
◆ ◆H~Q ◆
η~Q ◆ N~Q
化工原理 流体输送机械 材料与化学工程系 化学工程教研室
化工原理第二章习题及答案
第二章流体输送机械一、名词解释（每题2分）1、泵流量泵单位时间输送液体体积量2、压头流体输送设备为单位重量流体所提供的能量3、效率有效功率与轴功率的比值4、轴功率电机为泵轴所提供的功率5、理论压头具有无限多叶片的离心泵为单位重量理想流体所提供的能量6、气缚现象因为泵中存在气体而导致吸不上液体的现象7、离心泵特性曲线在一定转速下，离心泵主要性能参数与流量关系的曲线8、最佳工作点效率最高时所对应的工作点9、气蚀现象泵入口的压力低于所输送液体同温度的饱和蒸汽压力，液体汽化，产生对泵损害或吸不上液体10、安装高度泵正常工作时，泵入口到液面的垂直距离11、允许吸上真空度泵吸入口允许的最低真空度12、气蚀余量泵入口的动压头和静压头高于液体饱和蒸汽压头的数值13、泵的工作点管路特性曲线与泵的特性曲线的交点14、风压风机为单位体积的流体所提供的能量15、风量风机单位时间所输送的气体量，并以进口状态计二、单选择题（每题2分）1、用离心泵将水池的水抽吸到水塔中，若离心泵在正常操作范围内工作，开大出口阀门将导致（）Ａ送水量增加，整个管路阻力损失减少Ｂ送水量增加，整个管路阻力损失增大Ｃ送水量增加，泵的轴功率不变Ｄ送水量增加，泵的轴功率下降 A2、以下不是离心式通风机的性能参数( )Ａ风量Ｂ扬程Ｃ效率Ｄ静风压 B3、往复泵适用于( )Ａ大流量且流量要求特别均匀的场合Ｂ介质腐蚀性特别强的场合Ｃ流量较小，扬程较高的场合Ｄ投资较小的场合 C4、离心通风机的全风压等于( )Ａ静风压加通风机出口的动压Ｂ离心通风机出口与进口间的压差Ｃ离心通风机出口的压力Ｄ动风压加静风压 D5、以下型号的泵不是水泵( )ＡＢ型ＢＤ型ＣＦ型Ｄｓｈ型 C 6、离心泵的调节阀( )Ａ只能安在进口管路上Ｂ只能安在出口管路上Ｃ安装在进口管路和出口管路上均可Ｄ只能安在旁路上 B 7、离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后以下能量的增加值( )Ａ包括内能在内的总能量Ｂ机械能Ｃ压能Ｄ位能（即实际的升扬高度）B8、流体经过泵后，压力增大∆p N/m2，则单位重量流体压能的增加为( )A ∆pB ∆p/ρC ∆p/ρgD ∆p/2g C9、离心泵的下列部件是用来将动能转变为压能( )A 泵壳和叶轮B 叶轮C 泵壳D 叶轮和导轮 C10、离心泵停车时要( )Ａ先关出口阀后断电Ｂ先断电后关出口阀Ｃ先关出口阀先断电均可Ｄ单级式的先断电，多级式的先关出口阀 A11、离心通风机的铭牌上标明的全风压为100mmH2O意思是( )A 输任何条件的气体介质全风压都达100mmH2OB 输送空气时不论流量多少，全风压都可达100mmH2OC 输送任何气体介质当效率最高时，全风压为100mmH2OD 输送20℃，101325Pa空气，在效率最高时，全风压为100mmH2O D12、离心泵的允许吸上真空高度与以下因素无关( )Ａ当地大气压力Ｂ输送液体的温度Ｃ流量Ｄ泵的吸入管路的长度 D13、如以∆h,允表示汽蚀余量时，p1,允表示泵入口处允许的最低压力，p v为操作温度下液体的饱和蒸汽压，u1为泵进口处的液速，则( )A p1,允= p v + ∆h,允B p1,允/ρg= p v/ρg+ ∆h,允－u12/2gC p1,允/ρg= p v/ρg+ ∆h,允D p1,允/ρg= p v/ρg+ ∆h,允＋u12/2g B14、以下种类的泵具有自吸能力( )Ａ往复泵Ｂ齿轮泵与漩涡泵Ｃ离心泵Ｄ旋转泵与漩涡泵 A15、如图示，列1--1与2--2截面的伯努利方程，为：H e＝∆z＋∆p/ρg＋∆(u2/2g)＋∑H f,1-2，则∆h f,1-2为( )A 泵的容积损失，水力损失及机械损失之和B 泵的容积损失与水力损失之和C 泵的水力损失D 测压点1至泵进口，以及泵出口至测压点2间的阻力损失D16、离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生( )Ａ气缚现象Ｂ汽蚀现象Ｃ汽化现象Ｄ气浮现象A17、某同学进行离心泵特性曲线测定实验，启动泵后，出水管不出水，泵进口处真空计指示真空度很高，他对故障原因作出了正确判断，排除了故障，你认为以下可能的原因中，哪一个是真正的原因( )Ａ水温太高Ｂ真空计坏了Ｃ吸入管路堵塞Ｄ排出管路堵塞C18、由阀门全开的条件算出在要求流量为V时所需扬程为H e/。
化工原理答案第二章 流体输送机械
第二章 流体输送机械离心泵特性【2-1】某离心泵用15℃的水进行性能实验，水的体积流量为540m 3/h ，泵出口压力表读数为350kPa ，泵入口真空表读数为30kPa 。
若压力表与真空表测压截面间的垂直距离为350mm ，吸入管与压出管内径分别为350mm 及310 mm ，试求泵的扬程。
解 水在15℃时./39957kg m ρ=，流量/V q m h =3540 压力表350M p kPa =，真空表30V p kPa =-（表压）压力表与真空表测压点垂直距离00.35h m = 管径..12035031d m d m ==，流速 / ./(.)1221540360015603544V q u m s d ππ===⨯. ../.221212035156199031d u u m s d ⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭扬程 222102M V p p u u Ηh ρg g--=++ ()(.)(.)....⨯--⨯-=++⨯⨯332235010301019915603599579812981....m =++=0353890078393 水柱【2-2】原来用于输送水的离心泵现改为输送密度为1400kg/m 3的水溶液，其他性质可视为与水相同。
若管路状况不变，泵前后两个开口容器的液面间的高度不变，试说明：(1)泵的压头（扬程）有无变化；(2)若在泵出口装一压力表，其读数有无变化；(3)泵的轴功率有无变化。
解 (1)液体密度增大，离心泵的压头（扬程）不变。
（见教材） (2)液体密度增大，则出口压力表读数将增大。
(3)液体密度ρ增大，则轴功率V q gHP ρη=将增大。
【2-3】某台离心泵在转速为1450r/min 时，水的流量为18m 3/h ，扬程为20m(H 2O)。
试求：(1)泵的有效功率，水的密度为1000kg/m 3; (2)若将泵的转速调节到1250r/min 时，泵的流量与扬程将变为多少？解 (1)已知/,/V q m h H m kg m ρ===331820 1000水柱，有效功率 .e V P q gH W ρ==⨯⨯⨯=181000981209813600(2) 转速 /min 11450n r =时流量3118V q m h =／，扬程1220m H O H =柱转速/m i n 21250n r = 流量 ./322111250181551450V V n q q m h n ==⨯= 扬程 .2222121125020149m H O 1450n H H n ⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭柱 管路特性曲线、工作点、等效率方程【2-4】用离心泵将水由敞口低位槽送往密闭高位槽，高位槽中的气相表压为98.1kPa ，两槽液位相差4m 且维持恒定。
化工原理第二章1
③工作点对应的各性能参数反映一台泵的实际工作状态。
14
3．离心泵的流量调节 （1）改变管路特性------变出口阀的开度
15
（2）改变泵的特性 ----变叶轮转速 nA＜nB，转速增加,流量和压头均
增加。
（3）改变泵的特性 ----切削叶轮直径
调节范围不大，只能变小，适合 长期性调整，操作中调整不可行
P63
例2－3
16
四
离心泵的组合操作
1．双泵并联 ①理论上，H不变，Q加倍； ②实际工作流量并未加倍（QB＜2QA），压头有所增加 ；n台完全相同的泵并联，组合泵的特性方程为： ③
H A B Q2 n2
2．双泵串联 ①理论上，Q不变，H加倍；
θ
28
3.往复泵特点：
(1) 流量只与泵缸尺寸、冲程、活塞往复次数有关，与泵的压
头、管路等无关。
(2) 理论上
单动泵的流量：QT＝ASnr 双动泵的流量：QT＝(2A-a)S nr 式中： QT —— 往复泵理论流量，m3/s； A —— 活塞截面积，m2；
a —— 活塞杆截面积，m2；
有效功率Ne ：单位时间离心泵对流体做的功。 Ne=gQH ；
轴功率N：单位时间内由电机输入离心泵的功。 效率η ：泵对外加能量的利用程度。 η = Ne /N 2．离心泵的性能曲线 ①H-Q曲线：随着流量的增加，泵的压头下降， 此规律对流量很小的情况可能不适用。 ② N-Q曲线：轴功率随流量的增加而增大，离心
部真空，周围液体以很高的流速冲向真空区域； ③当汽泡的冷凝发生在叶片表面附近时，大量液体以高频冲 击力冲击叶片，使叶轮损伤，这种现象称为“汽蚀”。
化工原理流体输送机械复习题(离心泵)
第二章 流体输送设备【例2－1】 离心泵特性曲线的测定附图为测定离心泵特性曲线的实验装置，实验中已测出如下一组数据：泵进口处真空表读数p 1=×104Pa(真空度) 泵出口处压强表读数p 2=×105Pa(表压) 泵的流量Q =×10－3m 3/s 功率表测得电动机所消耗功率为 吸入管直径d 1=80mm 压出管直径d 2=60mm 两测压点间垂直距离Z 2－Z 1=泵由电动机直接带动，传动效率可视为1，电动机的效率为 实验介质为20℃的清水试计算在此流量下泵的压头H 、轴功率N 和效率η。
解：（1）泵的压头 在真空表及压强表所在截面1－1与2－2间列柏努利方程：=+++H gu g p Z 22111ρf H g u g p Z +++22222ρ式中 Z 2－Z 1=p 1=－×104Pa （表压） p 2=×105Pa （表压）u 1=()m/s 49.208.0105.12442321=⨯⨯⨯=-ππd Q u 2=()m/s 42.406.0105.12442322=⨯⨯⨯=-ππd Q 两测压口间的管路很短，其间阻力损失可忽略不计，故H =+()()81.9249.242.481.910001067.21055.22245⨯-+⨯⨯+⨯ =（2）泵的轴功率 功率表测得功率为电动机的输入功率，电动机本身消耗一部分功率，其效率为，于是电动机的输出功率（等于泵的轴功率）为：N =×=（3）泵的效率===Ng QH N N e ρη100077.581.9100088.29105.123⨯⨯⨯⨯⨯- =63.077.566.3=在实验中，如果改变出口阀门的开度，测出不同流量下的有关数据，计算出相应的H 、N 和η值，并将这些数据绘于坐标纸上，即得该泵在固定转速下的特性曲线。
【例2－2】 将20℃的清水从贮水池送至水塔，已知塔内水面高于贮水池水面13m 。
《化工原理》简单题
第二章 流体输送机械(1)启动离心泵之前为什么要灌泵？如果灌泵后依然启动不起来，你认为可能的原因是什么？答：防止气缚的发生；泵不启动可能是电路问题或是泵本身已损坏。
(2)为什么离心泵启动时要关闭出口阀门？答：避免电机过载。
因为电机的输出功率等于泵的轴功率P 。
依照离心泵特征曲线，当Q=0时P 最小，电机的输出 功率也最小，不容易被烧坏。
(3) 为什么调节离心泵的出口阀门可调节其流量？这种调节流量方法有哪些优缺点?还有其它方法调节泵的流量？答：调剂出口阀门开度，现实上是改变管路特征曲线，改变泵的工作点，可以调节其流量。
这种调节流量方法是 便利、快捷、流量可以延续转变，缺点是阀门关小时，增大局部阻力，多耗损一部分能量、不很经济。
也能够改 变泵的转速、削减叶轮直径，生产上很少采取。
还可以用双泵并联操作。
(4)为什么停泵时，要先关闭出口阀，再关闭进口阀？答：使泵体中的水不被抽空，也起到保护泵进口处底阀。
(5)离心泵的特征曲线是不是与连结的管路系统有关？答：离心泵的特征曲线与管路无关。
当离心泵安装在特定的管路系统中工作时，现实的工作压头和流量不但与离 心泵自己的性能有关，还与管路的特性有关(6) 为什么流量越大，进口处真空表的读数越大，而出口处压强表的读数越小？答：流量越大，需要鞭策力即水池面上的大气压强与泵进口处真空度之间的压强差就越大。
大气压不变，进口处 强压就理当越小，而真空度越大，离心泵的轴功率P 是固定的.P=电机输出功率=电机输入功率×电机效率，而轴 功 率P 又为： ，当P=恒量， Q 与H 之间关系为：Q ↑H ↓而而H ↓P ↓所以流量增大，出口处压强表的读数变小。
(7) 离心泵铭牌上标的参数是什么前提下的参数？在一定转速下测定离心泵的性能参数及特性曲线有何现实意义？为 什么要在一定转速前提下测量？答：离心泵铭牌上标出的性能参数是指该泵运行时效率最高点的性能参数。
因为依照以上比例定律，转速对Q 、H 、 P 均有影响。
化工原理课后练习答案王志魁
第二章流体输送机械离心泵特性【2・1】某离心泵用15*的水进行性能实验，水的体积流量为540m3/h,泵出口压力表读数为350kPa,泵入口真空表读数为30kPa o若压力表与真空表测压截面间的垂直距离为350mm,吸入管与压出管内径分别为350mm及310mm,试求泵的扬程。
解水在15°C时^=995. 7kg/m\ 流墩务= 540n?/h压力表pM = 350kPa<真空表p v = — 30kPa （表压）压力表与真空表测压点垂宜距离h Q =0. 35m计管径d\ =0. 35m, d z =0. 31m管血估弘/3600 540/3600 =皿；流速“1 =----- = ------------ = 1. 56 m/s乎d：~X（0. 35）24 4…（就= 】.56X（劇 = 1・99 m/s扬程H=/iu +如二匕+述严pg2g_c ?£- . 350X103-（-30X103） . （1. 99严一（1. 56）2 99T7X9?*8l十2X9.81=0. 35 + 38. 9 + 0. 076 = 39. 3 m 水柱12-2］原来用于输送水的离心泵现改为输送密度为1400kg/m3的水溶液，其他性质可视为与水相同。
若管路状况不变，泵前后两个开口容器的液面间的高度不变，试说明：（1）泵的压头（扬程）有无变化：（2）若在泵出口装一压力表，其读数有无变化；（3）泵的轴功率有无变化。
解（1）液体密度增大，离心泵的压头（扬程）不变。
（见教材）（2）液体密度增大，则出口压力表读数将增大。
（3）液体密度p增大，则轴功率卩=也晋旦将增大。
【2-3】某台离心泵在转速为1450r/min时，水的流量为18m3/h,扬程为20m （H2O）o 试求：（1）泵的有效功率，水的密度为1000kg/m3；（2）若将泵的转速调节到1250r/min 时，泵的流册与扬程将变为多少？解（1）已知<?v=18m3/h, H = 20m 水柱，p=1000kg/m31 o有效功率Pc = X 1000X 9. 81 X20-981 W2324（2）转速 幽=1450r/min 时流量g 门=18n?/h,扬程耳=20mH?0柱 转速肥=1250r/min流量g 尸=如竺=18 X 等洱=15・5 m 3/h* V1 n } 14o0 扬程 =（签「= 20x （醫）2 = 14. 9m 1仏（）柱管路特性曲线、工作点、等效率方程【27】 在一化工生产车间，要求用离心泵将冷却水由贮水池经换热器送到另一敞口崗位槽.如习题2-4附图所示。
大学精品课件：第二章 流体输送设备
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*机械损失
机械摩擦；
制 作
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者：
黄 德
*水力损失
液体摩擦及局部阻力；
制作者：黄德春
制 作 者： 黄 德 春
制 作 者： 黄 德 春
制 作 者： 黄 德 春
11
本制作校者：版黄德《春 制药化工原理》课件
制
第一节 液体输送设备
作
《化工原理》课件——第一章 流体流动
者：
——离心泵
黄
德
春
制 作 者： 黄 德 春
制 作 者：
黄 双吸式：a.吸液量大 b.无轴向推力
德 春
制作者：黄德春
制
第一节 液体输送设备
作
《化工原理》课件——第一章 流体流动
者：
——离心泵
黄
德
春
制 作 者： 黄 德 春
制 作 者： 黄 德 春
制作者：黄德春
制 作 者： 黄 德 春
制 作 者： 黄 德 春
制 作 者： 黄 德 春
5
本制作校者：版黄德《春 制药化工原理》课件
制
第一节 液体输送设备
作
《化工原理》课件——第一章 流体流动
作
者： 黄
٭工作原理
德
春 ٭主要部件
٭主要性能参数与特性曲线
制 作
٭性能改变与换算
者：
黄 德
٭气蚀现象与允许安装高度
春
制作者：黄德春
制 作 者： 黄 德 春
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2
本制作校者：版黄德《春 制药化工原理》课件
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内容纲要（二）
者：
化工原理第二章流体输送设备
化工原理第二章流体输送设备
输送设备是工业生产中常用的一类机械设备，它可以负责物料在工厂
内各处之间的移动，包括粉状、粒状或液体状的物料，其目的是为实现物
料的自动传输。
输送设备的发展为物料处理的自动化提供了可靠的基础，
在工厂，许多不同的技术正在使用输送设备来移动物料。
其中，最常用的
是流体输送设备。
流体输送设备主要用于输送以液体或气体为输送介质的物料，如液体、气体、非固体等物料。
它是利用流体动力原理，使用输送介质提供的压力
和动能来输送物料。
它的主要工作原理是利用轴泵（动力泵）将输送介质
的能量转化为压力，然后将其引入输送管道，在输送管道中将输送介质的
动能转移给实际输送的物料，使物料能够朝着设定的方向输送。
流体输送设备的选型和设计依赖于物料的性质、输送介质的类型、输
送路径和输送量，根据这些条件，可以选择合适的输送设备，如螺杆泵、
活塞泵、离心泵等。
此外，流体输送设备还可以采用不同的控制方式来满
足特殊的输送要求。
在流体输送设备的设计和制造中，除了要考虑物料的性质外，还必须
考虑输送环境，包括输送位置、气压和温度等，确定输送设备的结构形式、尺寸和规格。
化工原理课后习题答案(全)
绪论1解：换算因数： 1.010********/==⋅=⋅=⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅sm kg s m s cm g sN m scm g spa scm g∴1g ⋅cm -1⋅s -1=0.1pa ⋅s 2.解：51001325.1Paatm ⨯= 1m N Pa 2=⋅- 1m N J =⋅ 3310m L -= ∴2321001325.1m J m N m N atm L ⨯=⋅⋅⋅⋅⋅⋅-∴21001325.1J atm L ⨯=⋅以J ·mol -1·K -1表示R 的值R =0.08206×1.01325×102 J ﹒mol -1﹒K -1=8.315 J ﹒mol -1﹒K -1第一章 流体流动1. 表压=－真空度=－4.8×104Pa 绝压=5.3×104 Pa2.解：设右侧水面到B ′点高为h 3，根据流体静力学基本方程可知P B =P B ′ 则ρ油gh 2=ρ水gh 3mm mkg mmm kg h 4921000600820h 3323=⋅⨯⋅==--水油ρρ h=h 1+h 3=892mm5解:以图中截面a-a ′为等压面，则P 啊=Pa ′ρ油g(h 1+h 0)=ρ油g(h 2-R+h 0) + ρ水银gR （h 0为水银压差计高液面与容器底部的高度差） ∴ h 2=h 1 + R - ρ水银R/ρ油 = 4 +0.2-13600*0.2/860 = 1.04m6解：h=P(表压)/ ρ水g =81.9*10001000*10 =1.02 m7.解：由公式AVsu =可得 Vs=uA=u πd 2/4=0.8×π×(57-3.5×2)2×10-6/4=1.57×10-3m 3/sWs=Vs ρ=1.57×10-3×1840=2.89kg/ss m kg u AWsG ⋅=⨯===2/147218408.0ρ 9解：以地面以下的水管所在的平面为基准水平面，则：fh Pu gz u P gz ∑+++=++ρρ2222211122Z 1=9m, u 1=0, P 1=P 2=P 0 ,Z 2=4m,u 2=u∴9.81*9=9.81*4+222u +40*222u∴u=1.55m/s,Vs=uA=1.55*3.1415926*0.0252=10.95m3/h 若Vs'=Vs*(1+25%)=1.25Vs,则u'=1.25u=1.9375m/s ∴Z 1-Z 2=7.86m,即将水箱再升高7.86-5=2.86m 10解:Vs=8m3/h 时，该系统管路中水的流速为u 1=4Vs/3600πd 2=4*8/3600*3.1415926*0.0532=1.008m/s以压力表处为截面1-1'，水箱液面为截面2-2'，并以截面1-1'为基准水平面，则：f h Pu gz u P gz ∑+++=++ρρ2222211122Z2-Z1=24m P2=0 u2=0∴P1=(234.93+∑h f )*1000而3424.5001.01000*008.1*053.0Re===μρduε/d=0.2/53=0.00377查表得λ=0.0282 ∴∑h f = （h f + ξ）﹒u 12/2 =（0.0282*100/0.053 + 1）* 1.0082/2 =27.54J/Kg ∴P 1=(234.93+27.54)*1000=0.262MPa即压力表的读数为0.262MPa 时才能满足进水量为8m3/h 的需要。
化工原理 第二章 流体输送设备
u1 = Q /（d12π /4）= 4Q / πd12 = 4×15×10－3 / π×0.12 = 1.91 m/s u2 = 4×15×10－3 / π×0.082 = 2.98 m/s 两测压口间的管路很短，共间流动阻力可忽略 不计，即Hf,1－2=0。 故泵的压头为：
(2) 泵的轴功率 功率表测得的功率为电动机的输入功率。由于 泵为电动机直接带动，传功效率可视为100%，所 以电动机的输出功率等于泵的轴功率。
为通用机械。 本章将结合化工生产的特点，讨论流体输送机 械的作用原理、基本构造与性能及有关计算，以达 到能正确选择和使用的目的。
第一节
液体输送设备
液体输送设备的种类很多，按照工作原理的不 ，分为离心泵、往复泵、旋转泵与旋涡泵等几种。 其中，以离心泵在生产上应用最为广泛。
2—1—1
离心泵
一、离心泵的工作原理和主要部件 1、离心泵的工作原理
板，制造简单，效率较低。它适用于输送含杂质的 悬浮液。 半闭式叶轮如图2—2(b)所示，叶轮吸入口一侧 没有前盖板，而另一侧有后盖板。它也适用于输送 悬浮液。 闭式叶轮如图2—2(a)所示，叶片两侧都有盖板 ，这种叶轮效率较高，应用最广，但只适用于输送 清洁液体。 按吸液方式的不同，叶轮还有单吸和双吸两种。 单吸式叶轮的结构简单，如下图2—3(a)所示， 液体只能从叶轮一侧被吸入。
2
2
8m
1
1
式中： Z1=0m， Z2=8m， u1=u2， λ = 0.03， p1=p2， d =0.05m， l+∑le =10+50=60m， u = V/A， A=0.785×0.052=1.9625×10-3m2 Hf = ∑hf /g = λ（l+∑le）/d×（u2/2g） = 0.03×60/0.05×（V/1.9625×10-3）2/（2×9.81） = 4.764×105V2
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b)多级泵：用于压头较高而流量不大旳场合。一般2级至9级，最多可达12级
系列代号D,亦称D型泵.全系列扬程范围14—351m 流量10.8-850 m3/h
c)双吸泵:用于压头要求不高但流量较大旳场合
代号sh 。全系列扬程范围 9—140m， 流量120—12500 m3/h
g
Hs’是指压强为P1处可允许到达旳最高真空度。
2．离心泵旳安装高度
允许安装高度，又称允许吸上高度，是指泵旳吸入口与吸入贮槽液
面间可允许到达旳最大垂直距离，以Hg表达
如右图，假定泵在可允许旳最高位置旳操作，0—0’与1—1’间列柏努
利方程：H可g
P0 P1 g
u12 2g
H
f
,01
得：
p0 pa
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
三、离心泵性能旳影响原因：
离心泵特征曲线是在一定转速和常压下，以常温旳清水为工质做 试验测得旳。
1. 密度旳影响 作离心泵旳速度三角形，最终推得可旳：（离心泵基本方程式）
HT∞=
u
2
c2Cos
2
g
u1c1Co31
HT∞
= u22 g
u2ctg 2 gD2b2
QT
令：A = u22
g
B = u2cty2 gD2b2
①H-Q曲线： 与Q↑时H↓ （流量转小时有例外）
②N-Q曲线： N 随Q旳增大而上升。 Q=0时 N为最小，故起动时应关闭阀门
③η-Q曲线：Q=0时,η=0；Q增大,η也逐渐增大并到达一最大值 Q再增长，η则又逐渐减小。
离心泵在一定转速下有一最高效率点，称为设计点。此时相应旳
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u12 2g
pv
g
uk2 2g
H f ,1k
1
K
(NPSH )r (NPSH )c 0.5 (NPSH )r (Q)
Hg max
p0 pv
g
(NPSH )r
H f ,01
考虑泵运行期间的生产条件波动,则实际的安装高度:
Hg Hg max (0.5 ~ 1)
H f
N
(i
i 1
M j 1
ij
)
8 2di4
g
Qe2
H f BQe2
Qe
ΔZ或Δp/ρg ↑ He
He A BQe2 A
He~Qe的关系只与管路的布置有关。
Qe
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§2-0 概述
◆评价流体输送设备性能的重要参数 ➣扬程：单位重量流体从流体输送设备上获得的机械能，
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§2-0 概述
◆原因：能量损失、低位向高位、低压向高压
◆方法：使流体获得机械能 ←（流体输送设备）
◆流体输送机械的分类：
➣按工作原理：动力式、容积式 （正位移式）、其它类型。
2
2
➣按被输送流体：泵——输送液体 ；气体——通风机、鼓风机、压缩 机、真空泵。
➣耐腐蚀泵（F型） 40FM1-26 ：40—吸入口直径，M—与流体接触部件的材料代 号，1—轴封类型代号；26—扬程
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§2-1 液体输送机械
➣油泵（Y型）：双吸式为YS。
100Y-120×2A ： 2—叶轮级数，A—叶轮切割次数
➣杂质泵（P型） ➣液下泵 ➣屏蔽泵
流量 Q
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§2-1 液体输送机械
➣组合操作（同型号：H=C-KQ2 ） ◆并联
并联后H’=H,Q’=2Q 并联后的特性：H’=C-K(Q’/2)2
◆串联（同型号）：
串联后H’=2H,Q’=Q。 串联后的特性：H’=2C-2KQ2
◆选择原则： 单台：H=C-KQ2，管路：He=A+BQe2。 1）C<A只能选择串联；2）B较小，并联；3）B较大，串 联操作。
八、泵的选用与校核及使用
选
泵
用
设 计
的
型
已知：管路布置情况，管路的流 量任务。求：选择合适的泵，并 确定泵在管路中的安装高度
计
算
操 校作
核型
已知：管路布置情况，管路的流量 任务，泵的型号。求：该泵是否合 用，能否正常操作。
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§2-1 液体输送机械
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§2-1 液体输送机械
七、离心泵的类型 ➣清水泵（IS型、D型、Sh型）：用于输送清水及与水物 性相似的液体。
IS型：Q=4.5~360m3/h，H=8~98m。 D型：级数一般为2~9级，最多可达12级。 Q=10.8~850m3/h; H=14~351m，。 Sh型：Q=1120~12500m3/h , H=9~140m， 。 IS65-40-250:65—吸入口直径；40—排除口直径； 250—叶轮直径
He
p2 p1
g
(Z2
Z1
)
u22 u12 2g
Hf
He A H f
动压头差可忽略不计
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§2-0 概述
H f
N
(i
i 1
li di
M
j 1
ij
)
ui2 2g
He
ui
Qe
4
d
2 i
ζ增加 A
启动
气缚现象
2、主要部件
➣叶轮——闭式、半闭式、开式 作用:机械能转移
单吸式、双吸式
何种叶轮的效率高?为什么?
➣泵壳：汇集液体、能量转换装置
➣密封装置：填料密封、机械密封。
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§2-1 液体输送机械
二、离心泵的基本方程 离心泵在理想工作状况下时，从理论上表示离心泵的扬程与、
出口压强不大于15 kPa(表压)， 出口压强为15 kPa～0.3MPa(表压)，
出口压强0.3MPa以上(表压)， 用于减压抽吸，出口压强为大气压，
压缩比为1～1.5 压缩比小于4 压缩比大于4
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§2-2气体输送和压缩机
流量调节：旁路、改变冲程或频率。
流量调节：出口阀、改变转速、组 合操作
启动：循环阀全开。适用于小流量、 高压头的情况下输送高粘度的液体。 启动：出口阀全关。 效率高。
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§2-1 液体输送机械
§ 2-1-3 其它类型泵
一、计量泵
适用于要求输液量十分准确或几种液体要求按一定配比输送。
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§2-1 液体输送机械
➣允许吸上真空高度(Hs’)
H' s,max
pa
( p1)min
g
p1 1
H
' s
H' s,max
0.5
1 Hg p
H
' s
f (Q)
Q
,
H
' s
00
0
Hg max
H
' s
u12 2g
H
f
,01
Hs
(
H
' s
➣离心泵转速(<20%)
w2
Q' Q
n' n
,H/ H
n' n
2
,
N' N
n' n
3
w2
➣离心泵叶轮直径
r2
Q' Q
D2' D2
,
H' H
D2' D2
2 ,
N' N
D2' D2
3
c2
c2
cr2
2
cr 2 u2
机械能守衡；3）动量矩增量与作功的关系。
势能：H pi
ui2 2g
wi2 ； 2g
动能：H ci
ci2 2g
H Ti
H pi
Hci
ci2 2g
ui2 2g
wi2 2g
HT
HT 2
HT1
u22 u12 2g
w22 w12 2g
c22 c12 2g
i 90 HT
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22/31ຫໍສະໝຸດ §2-1 液体输送机械四、往复泵与离心泵的比较
往复泵
离心泵
具有自吸能力、启动前不需灌泵， 不具有自吸能力、启动前需要灌泵，
安装高度受限。
安装高度受限。
流量不均匀、不连续。流量只与泵 流量均匀、连续。流量、扬程不仅
有关，扬程只与管路有关。
与泵有关，还与管路有关。
QT
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§2-1 液体输送机械
➣离心泵基本方程式的讨论
◆叶轮的直径与转速:n↑或D2 ↑，则HT ↑ ◆叶片形状：后弯叶片、径向叶片、前弯叶片。
HT
u22 g
u2ctg2 gD2b2
QT
HT
β>90°
β=90°
β<90°
QT
◆ QT对理论扬程的影响： 为什么工业上常采用后弯叶片？
泵的结构、尺寸、转速及流量等因素间的关系。 ➣离心泵的理想工作状况：理想流体、叶轮的叶片数量为无穷多
➣液体通过叶轮的流动 速度三角形：
c2
u2
2
w2
2
D2
w1
1
c1
1
D1
u1
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§2-1 液体输送机械
➣离心泵的理论扬程 推导方法：1）离心力作功；2）欧拉平衡方程+离心力场中的
二、齿轮泵
适用于输送高粘度液体或糊状物料。
三、螺杆泵
螺杆泵压头高、效率高、无噪音、适用于输送高粘度液体。
四、隔膜泵
五、旋涡泵
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§2-2气体输送和压缩机
➣用途：输送气体、产生高压、产生真空。 ➣分类： 工作原理：离心式、容积式。 用途：
通风机： 鼓风机： 压缩机： 真空泵：
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§2-1 液体输送机械
六、离心泵的工作点与调节