化工原理讲稿第2章流体输送机械讲稿2
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•对应的泵的效率为
•调节流量，并重复以上的测量和计算，则可得到不同流量
下的特性参数，绘制特性曲线。
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3.特性曲线的影响因素
•(1)液体密度的影响 • 离心泵的理论流量和理论压头与液体密度无关，离心泵 的轴功率则随液体密度的增加而增加。
•(2)液体粘度的影响
• 例题：用一台离心油泵从贮槽向反应器输送液态异丁烷，从 泵样本中查得在输送流量下该泵的允许气蚀余量△h＝3.5m。 贮罐内液面上方的压力为6.52×l05Pa。异丁烷在输送温度下 的饱和蒸气压为6.38×l05Pa，密度为530kg/m3。吸入管路 的压头损失为1.2m。试问，当泵的入口处位于贮罐内液面以 下1.5m时，该泵能否正常操作。
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3.特性曲线的影响因素 •(3)叶轮转速的影响
•当叶轮转速的改变不大时（<20%）：
•比例 定律
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3.特性曲线的影响因素
•(4)叶轮直径的影响
•在同一转速下，如叶轮直径的切割幅度不大时，泵的效 率不变，则泵的流量、扬程和轴功率与叶轮直径的近似关 系为 :
六、离心泵的汽蚀现象与泵的安装高度
•2.安装高度 • 离心泵的安装高度不是任意的，而是要受到气蚀现象 的限制。反映这一限制的因素，从泵本身的吸上性能考虑， 常采用两种指标来表示，即离心泵的允许吸上真空高度和 允许气蚀余量。
•(1)允许吸上真空高度和允许安装高度
• 允许吸上真空高度由实验测定，也
可从泵样本中查得 。
•Hs的校 •正泵样本中所给出的Hs，是在大气压力为10.33mH2O下， 以20℃水(此时水的饱和蒸气压为0.24mH20)为介质测定 的数值。如果泵的操作条件与上述实验条件不同时，则应 把泵样本中给出的Hs值换算成操作条件下的值，即
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六、离心泵的汽蚀现象与泵的安装高度
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•七、离心泵的工作点与流量调节
• 解：管路特性曲线可以通过列截面1-1与截面2-2间的柏 努利方程式求得，即
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•七、离心泵的工作点与流量调节
•在离心泵的特性曲线图上作出管路的特性曲线，得到离心 泵的工作点P
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六、离心泵的汽蚀现象与泵的安装高度 •解：允许安装高度为
• 已知泵的实际安装高度为-1.5m大于计算结果。说明泵在 输送异丁烷过程中会发生气蚀现象，不能确保泵的正常操作。 将泵的安装高度降至-2.0-0.5＝-2.5m才能确保其正常操作。
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•(2)实际安装高 度 • 为确保离心泵在运转时不发生气蚀现象，泵的实际安装 高度还应比计算的允许安装高度Hg低0.5～1.Om。
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六、离心泵的汽蚀现象与泵的安装高度
• 例2：用一台离心泵在海拔高度400m处输送40℃的水，从 泵样本中查得该泵的允许吸上真空高度Hs=7.0m，若吸入管的 压头损失约为1mH2O,泵入口处的动压头为0.2mH2O。试确定 该离心泵的安装高度。已知海拔高度400m处的大气压力为 9.85mH2O。
幅度不大但需经常调节的场合下使用。
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•七、离心泵的工作点与流量调节 •(2)改变泵 H-Q 特性曲线：
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演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
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2020/11/12
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• 液体粘度的改变将直接改变其在离心泵内的能量损失，
因此，H—Q、N—Q、—Q 曲线都将随之而变。液体运动
粘度 < 2010-6 m2/s 时影响不大，超过此值则应进行换
算。课本p107上给出了不同条件下通过实验得到的换算系
数。
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•管路特性曲线方程式
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•七、离心泵的工作点与流量调节 •2.离心泵的工作点
• 当工作点P正好落在泵的高效区时，说明对该管路系统 所选择的离心泵是适宜的。
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•七、离心泵的工作点与流量调节
例题：如图所示，将20℃的清水从贮水池输送到高位槽。已知高位 槽内水面高于贮水池水面13m。高位槽及贮水池中水面恒定不变，且 均与大气连通。输送管为的钢管，总长度(包括局部阻力的当量长度)为 200米。现拟选用4B20型水泵，当转速为2900 r／min时，其特性曲 线如下图所示。试分别求泵在运转时的流量、轴功率及效率。在本题 情况下，摩擦系数可取0.02
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六、离心泵的汽蚀现象与泵的安装高度 •总 结•①安装高度的计算：
➢查取允许吸上真空高度（允许汽蚀余量 h ） ➢校正 ➢计算出允许安装高度 ➢实际安装高度应小于Hg。
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六、离心泵的汽蚀现象与泵的安装高度
•②减少吸入管路的阻力，可提高泵的安装高度。故离心泵 的入口管径都大于出口管径。 •③液体温度越高，饱和蒸汽压pv就越高，允许安装高度则 越低。在输送较高温度的液体时尤其要注意安装高度。
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五、离心泵的特性曲线（Characteristic curves）
•2.离心泵特性曲线的测定
• 离心泵的特性曲 线是在一定转速下用 20℃的清水为工作介 质通过实验测定的。
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•七、离心泵的工作点与流量调节 •一般，取
•又
•令
•当管路端点条件和液体一定时，A为定值，与流量无关。
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•七、离心泵的工作点与流量调节
• 当管路情况一定，湍流时摩擦系数变化很小，可视为常 数，则B也为定值，与流量无关。则
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五、离心泵的特性曲线（Characteristic curves）
•以真空表和压力表两测点为1，2截面列柏努力方程，有
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五、离心泵的特性曲线（Characteristic curves） •对应的泵的有效功率为
•切 割定 律
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六、离心泵的汽蚀现象与泵的安装高度
• 由离心泵的工作原理可知，从整个吸入管路到泵的吸入 口，液体的压强是不断降低的。
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六、离心泵的汽蚀现象与泵的安装高度
•1.汽蚀现象
• 当泵内某点的压强低至液体饱和蒸汽压时部分液体将汽化，产生的汽 泡被液流带入叶轮内压力较高处再凝聚。由于凝聚点处产生瞬间真空， 造成周围液体高速冲击该点，产生剧烈的水击。瞬间压力可高达数十个 MPa，众多的水击点上水击频率可高达数十kHz，且水击能量瞬时转化 为热量，水击点局部瞬时温度可达230℃以上。
行校正，而把高出的数值作为防止气蚀现象所外加的安全系
数。
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六、离心泵的汽蚀现象与泵的安装高度
•泵的允许安装高 度
•泵的实际安装高度还应比计算的允许安装高度Hg低0.5～
1.Om。
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六、离心泵的汽蚀现象与泵的安装高度
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六、离心泵的汽蚀现象与泵的安装高度
• 允许气蚀余量是反映离心泵汽蚀性能的重要参数，主要
与泵的内部结构和输送的流量有关。
• 离心泵的允许气蚀余量，也是由泵的生产部门按输送
20℃清水通过实验测定的。当输送其它液体时，同样需要
进行校正。由于校正系数的值一般小于1，因此也可以不进
•从图上可以看出：泵在运转时的流量Q=98m3/h
•
N=6.7kW
•
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η=77%。
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•七、离心泵的工作点与流量调节 •3.离心泵的流量调节 •(1)改变管路特性曲线（如改变阀门开度）
• 该调节方法的主要优点是操作简单，但管路上阻力损
失大且可能使泵的工作量、压头、效率都明显下降。
• 后果：高频冲击加之高温腐蚀同时作用使叶片表面产生一个个凹穴，
严重时成海绵状而迅速破坏。
• 防止措施：把离心泵安装在恰当的高度位置上，确保泵内压强最低点
处的静压超过工作温度下被输送液体的饱和蒸汽压。
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•七、离心泵的工作点与流量调节
•1.管路特性曲线
• 当离心泵在某一定的管路系统 中工作时，其压头和流量不仅与离 心泵本身的性能有关，而且还与管 路的特性(指流量、管径、管长和 管件、端点条件等)有关。 • 当离心泵安装在特定的管路中工作时，在一定的流量 Q下，管路需要泵提供的压头He，可以通过列截面1-1 与截面2-2间的柏努利方程式求得，即
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六、离心泵的汽蚀现象与泵的安装高度
• 假定离心泵在可允许的最高位置上操作，以贮液槽液面 为基准水平面，列贮液槽液面0-0与泵入口处截面1-1间的 柏努利方程式，可得
•允许的安装高 度
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六、离心泵的汽蚀现象与泵的安装高度
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六、离心泵的汽蚀现象与泵的安装高度 •解：
•泵的实际安装高度为4.86-0.5=4.36m。
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六、离心泵的汽蚀现象与泵的安装高度 • (3)允许气蚀余量和允许安装高度
• 定义:为防止气蚀现象，泵入口处液体的静压头与动压头之 和必须大于液体在操作条件下饱和蒸气压头的某一最小允许值， 以△h表示,即
•调节流量，并重复以上的测量和计算，则可得到不同流量
下的特性参数，绘制特性曲线。
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3.特性曲线的影响因素
•(1)液体密度的影响 • 离心泵的理论流量和理论压头与液体密度无关，离心泵 的轴功率则随液体密度的增加而增加。
•(2)液体粘度的影响
• 例题：用一台离心油泵从贮槽向反应器输送液态异丁烷，从 泵样本中查得在输送流量下该泵的允许气蚀余量△h＝3.5m。 贮罐内液面上方的压力为6.52×l05Pa。异丁烷在输送温度下 的饱和蒸气压为6.38×l05Pa，密度为530kg/m3。吸入管路 的压头损失为1.2m。试问，当泵的入口处位于贮罐内液面以 下1.5m时，该泵能否正常操作。
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3.特性曲线的影响因素 •(3)叶轮转速的影响
•当叶轮转速的改变不大时（<20%）：
•比例 定律
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3.特性曲线的影响因素
•(4)叶轮直径的影响
•在同一转速下，如叶轮直径的切割幅度不大时，泵的效 率不变，则泵的流量、扬程和轴功率与叶轮直径的近似关 系为 :
六、离心泵的汽蚀现象与泵的安装高度
•2.安装高度 • 离心泵的安装高度不是任意的，而是要受到气蚀现象 的限制。反映这一限制的因素，从泵本身的吸上性能考虑， 常采用两种指标来表示，即离心泵的允许吸上真空高度和 允许气蚀余量。
•(1)允许吸上真空高度和允许安装高度
• 允许吸上真空高度由实验测定，也
可从泵样本中查得 。
•Hs的校 •正泵样本中所给出的Hs，是在大气压力为10.33mH2O下， 以20℃水(此时水的饱和蒸气压为0.24mH20)为介质测定 的数值。如果泵的操作条件与上述实验条件不同时，则应 把泵样本中给出的Hs值换算成操作条件下的值，即
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六、离心泵的汽蚀现象与泵的安装高度
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•七、离心泵的工作点与流量调节
• 解：管路特性曲线可以通过列截面1-1与截面2-2间的柏 努利方程式求得，即
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•七、离心泵的工作点与流量调节
•在离心泵的特性曲线图上作出管路的特性曲线，得到离心 泵的工作点P
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六、离心泵的汽蚀现象与泵的安装高度 •解：允许安装高度为
• 已知泵的实际安装高度为-1.5m大于计算结果。说明泵在 输送异丁烷过程中会发生气蚀现象，不能确保泵的正常操作。 将泵的安装高度降至-2.0-0.5＝-2.5m才能确保其正常操作。
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•(2)实际安装高 度 • 为确保离心泵在运转时不发生气蚀现象，泵的实际安装 高度还应比计算的允许安装高度Hg低0.5～1.Om。
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六、离心泵的汽蚀现象与泵的安装高度
• 例2：用一台离心泵在海拔高度400m处输送40℃的水，从 泵样本中查得该泵的允许吸上真空高度Hs=7.0m，若吸入管的 压头损失约为1mH2O,泵入口处的动压头为0.2mH2O。试确定 该离心泵的安装高度。已知海拔高度400m处的大气压力为 9.85mH2O。
幅度不大但需经常调节的场合下使用。
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•七、离心泵的工作点与流量调节 •(2)改变泵 H-Q 特性曲线：
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• 液体粘度的改变将直接改变其在离心泵内的能量损失，
因此，H—Q、N—Q、—Q 曲线都将随之而变。液体运动
粘度 < 2010-6 m2/s 时影响不大，超过此值则应进行换
算。课本p107上给出了不同条件下通过实验得到的换算系
数。
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•管路特性曲线方程式
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•七、离心泵的工作点与流量调节 •2.离心泵的工作点
• 当工作点P正好落在泵的高效区时，说明对该管路系统 所选择的离心泵是适宜的。
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•七、离心泵的工作点与流量调节
例题：如图所示，将20℃的清水从贮水池输送到高位槽。已知高位 槽内水面高于贮水池水面13m。高位槽及贮水池中水面恒定不变，且 均与大气连通。输送管为的钢管，总长度(包括局部阻力的当量长度)为 200米。现拟选用4B20型水泵，当转速为2900 r／min时，其特性曲 线如下图所示。试分别求泵在运转时的流量、轴功率及效率。在本题 情况下，摩擦系数可取0.02
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六、离心泵的汽蚀现象与泵的安装高度 •总 结•①安装高度的计算：
➢查取允许吸上真空高度（允许汽蚀余量 h ） ➢校正 ➢计算出允许安装高度 ➢实际安装高度应小于Hg。
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六、离心泵的汽蚀现象与泵的安装高度
•②减少吸入管路的阻力，可提高泵的安装高度。故离心泵 的入口管径都大于出口管径。 •③液体温度越高，饱和蒸汽压pv就越高，允许安装高度则 越低。在输送较高温度的液体时尤其要注意安装高度。
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五、离心泵的特性曲线（Characteristic curves）
•2.离心泵特性曲线的测定
• 离心泵的特性曲 线是在一定转速下用 20℃的清水为工作介 质通过实验测定的。
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•七、离心泵的工作点与流量调节 •一般，取
•又
•令
•当管路端点条件和液体一定时，A为定值，与流量无关。
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•七、离心泵的工作点与流量调节
• 当管路情况一定，湍流时摩擦系数变化很小，可视为常 数，则B也为定值，与流量无关。则
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五、离心泵的特性曲线（Characteristic curves）
•以真空表和压力表两测点为1，2截面列柏努力方程，有
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五、离心泵的特性曲线（Characteristic curves） •对应的泵的有效功率为
•切 割定 律
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六、离心泵的汽蚀现象与泵的安装高度
• 由离心泵的工作原理可知，从整个吸入管路到泵的吸入 口，液体的压强是不断降低的。
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六、离心泵的汽蚀现象与泵的安装高度
•1.汽蚀现象
• 当泵内某点的压强低至液体饱和蒸汽压时部分液体将汽化，产生的汽 泡被液流带入叶轮内压力较高处再凝聚。由于凝聚点处产生瞬间真空， 造成周围液体高速冲击该点，产生剧烈的水击。瞬间压力可高达数十个 MPa，众多的水击点上水击频率可高达数十kHz，且水击能量瞬时转化 为热量，水击点局部瞬时温度可达230℃以上。
行校正，而把高出的数值作为防止气蚀现象所外加的安全系
数。
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六、离心泵的汽蚀现象与泵的安装高度
•泵的允许安装高 度
•泵的实际安装高度还应比计算的允许安装高度Hg低0.5～
1.Om。
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六、离心泵的汽蚀现象与泵的安装高度
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六、离心泵的汽蚀现象与泵的安装高度
• 允许气蚀余量是反映离心泵汽蚀性能的重要参数，主要
与泵的内部结构和输送的流量有关。
• 离心泵的允许气蚀余量，也是由泵的生产部门按输送
20℃清水通过实验测定的。当输送其它液体时，同样需要
进行校正。由于校正系数的值一般小于1，因此也可以不进
•从图上可以看出：泵在运转时的流量Q=98m3/h
•
N=6.7kW
•
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η=77%。
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•七、离心泵的工作点与流量调节 •3.离心泵的流量调节 •(1)改变管路特性曲线（如改变阀门开度）
• 该调节方法的主要优点是操作简单，但管路上阻力损
失大且可能使泵的工作量、压头、效率都明显下降。
• 后果：高频冲击加之高温腐蚀同时作用使叶片表面产生一个个凹穴，
严重时成海绵状而迅速破坏。
• 防止措施：把离心泵安装在恰当的高度位置上，确保泵内压强最低点
处的静压超过工作温度下被输送液体的饱和蒸汽压。
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•七、离心泵的工作点与流量调节
•1.管路特性曲线
• 当离心泵在某一定的管路系统 中工作时，其压头和流量不仅与离 心泵本身的性能有关，而且还与管 路的特性(指流量、管径、管长和 管件、端点条件等)有关。 • 当离心泵安装在特定的管路中工作时，在一定的流量 Q下，管路需要泵提供的压头He，可以通过列截面1-1 与截面2-2间的柏努利方程式求得，即
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六、离心泵的汽蚀现象与泵的安装高度
• 假定离心泵在可允许的最高位置上操作，以贮液槽液面 为基准水平面，列贮液槽液面0-0与泵入口处截面1-1间的 柏努利方程式，可得
•允许的安装高 度
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六、离心泵的汽蚀现象与泵的安装高度 •解：
•泵的实际安装高度为4.86-0.5=4.36m。
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六、离心泵的汽蚀现象与泵的安装高度 • (3)允许气蚀余量和允许安装高度
• 定义:为防止气蚀现象，泵入口处液体的静压头与动压头之 和必须大于液体在操作条件下饱和蒸气压头的某一最小允许值， 以△h表示,即