第2章流体输送设备
2.1 概述
流体输送机械：为流体提供能量的机械或装置
流体输送机械在化工生产的作用：从低位输送到高位，从低压送至高压，从一处送至另一处。
2.1.1 对流体输送机械的基本要求
（1）满足工艺上对流量和能量的要求(最为重要）；
（2）结构简单，投资费用低；
（3）运行可靠，效率高，日常维护费用低；
（4）能适应被输送流体的特性，如腐蚀性、粘性、可燃性等。
2.1.2 流体输送机械的分类
按输送流体的种类不同泵（液体）：离心泵、往复泵、旋转泵
风机（气体）：通风机、鼓风机、压缩机，真空泵
按作用原理不同：离心式、往复式、旋转式等
本章主要讲解：流体输送机械的基本构造、作用原理、性能及根据工艺要求选择合适的输送设备。
2.2离心泵
离心泵是化工生产中最常用的一种液体输送机械，它
的使用约占化工用泵的80～90％。
2.2.1离心泵的工作原理和主要部件
基本结构：蜗形泵壳，泵轴（轴封装置），叶轮
启动前：将泵壳内灌满被输送的液体（灌泵）。
输送原理：泵轴带动叶轮旋转→液体旋转→离心力
（p,u）→泵壳，A↑ u↓ p↑→液体以较高的压力，从压出
口进入压出管，输送到所需的场所。→中心真空→吸液
气缚现象：启动前未灌泵，空气密度很小，离心力也很小。吸入口处真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵，但不能输送体。此现象称为“气缚”。说明离心泵无自吸能力。防止：灌泵。
生产中一般把泵放在液面以下。
底阀（止逆阀），滤网是为了防止固体物质进入泵内。
2.2.2 离心泵的主要部件
1. 叶轮
叶轮是离心泵的最重要部件。其作用是将原动机的机械能传给液体，使液体的静压能和动能都有所提高。
按结构可分为以下三种：
开式叶轮：叶轮两侧都没有盖板，
制造简单，效率较低。它适用于输送含
杂质较多的液体。
半闭式叶轮：叶轮吸入口一侧没有前盖板，而另一侧有后盖板，它适用于输送含固体颗粒和杂质的液体。
闭式叶轮：闭式叶轮叶片两侧都有盖板，这种叶轮效率较高，应用最广。 闭式或半开式叶轮的后盖板与泵壳之间的缝
隙内，液体的压力较入口侧为高，这使叶轮遭受
到向入口端推移的轴向推力。
可在后盖板上钻几个小孔，称为平衡孔
平衡孔作用：消除轴向推动力。（泵的效率
有所下降）
2. 泵壳
离心泵的外壳多做成蜗壳形，其内有一个截面逐渐扩大的蜗
形通道。
泵壳的作用：（1）汇集液体；（2）使部分动能有效地转化
为静压能。动能→静压能。
3. 轴封装置
轴封装置的作用：避免泵内高
压液体沿间隙漏出，或防止外界空
气从相反方向进入泵内。
离心泵的轴封装置有填料密封
和机械密封。
机械密封的效果好于填料密
封。
2.2.3 离心泵的主要性能参数
1. 流量（送液能力）：单位时间内泵所输送的液体体积。
q v ，m 3/s ，m 3/ｈ。与叶轮尺寸、转速、管路特性有关。
2. 扬程（压头）：单位重量液体流经泵后所获得的能量，Ｈ，m 。
与泵的结构、转速及流量有关。H 用实验测定，
3. 效率
泵的效率就是反映能量损失的大小。
能量损失的原因
（１）容积损失：泵的泄漏造成的。容积效率η1。
（２）水力损失：由于流体流过叶轮、泵壳时产生的能损失。水力效率η2。
（３）机械损失：泵在运转时，在轴承、轴封装置等机械部件接触
处由于f H g
u u g p p z z H ∑+-+-+-=2)(21221212ρ012h z z =-g
p p h H ρ120-+=
机械磨擦而消耗部分能量，机械效率η3。
泵的总效率η（又称效率） η＝η1×η2×η3
对离心泵来说，一般0.6~0.85左右，大型泵可达0.90
4. 轴功率
轴功率：泵轴所需要的功率，P kW
有效功率：单位时间内液体从泵的叶轮所获得的有效能量。Pe
P e ＝ q v H ρg
q v —泵的流量，m3/s ； H —泵的压头，m ；
ρ—液体的密度，kg/m 3； g —重力加速度，m/s 2。
泵在运转时可能发生超负荷，所配电动机的功率应比泵的轴功率大。在机电产品样本中所列出的泵的轴功率，除非特殊说明以外，均系指输送清水时的数值。
例２-１ 某离心泵以20℃水进行性能实验, 测得体积
流量为720m 3/h ，泵出口压力表数为 3.82kgf/cm 2，
吸入口真空表读数为210mmHg ，压力表和真空表间
垂直距离为410mm ，吸入管和压出管内径分别为
350mm 及300mm 。试求泵的压头。（能量损失可以
忽略）
2.2.4 离心泵的特性曲线及其影响因素
1. 离心泵的特性曲线
压头、流量、功率和效率之间的关系
在一定转速下
(1) H~ q v q v ↑, H ↓
(2) P~ q v q v ↑, P ↑。
q v =0 P=P min
※启动离心泵时，为了减小启动功率，应
将出口阀关闭。
(3) η~ q v q v =0 , η=0。
离心泵的设计点：效率最高点。
高效率区： ηmax ×92% 铭牌：最高效率下的流量、压头和功率
2. 影响离心泵性能的主要因素
（1）液体物性对离心泵特性的影响
①密度的影响 离心泵的压头、流量、效率均与液体的密度无关。所以离心泵特性曲线中的H —q v 及η—q v
曲线保持不变。但泵的轴功率与输送液体的密
e
P P η
=
度有关。密度↑ 轴功率↑
②粘度的影响 若被输送液体的粘度大于常温下清水的粘度，则泵体内部液体的能量损失增大，因此泵的压头、流量都要减小，效率下降，而轴功率增大。
对小型泵的影响尤为显著。
（2）转速对离心泵特性的影响
离心泵的特性曲线是在一定转速n 下测定的，当n 改变时，泵的流量、压头及功率也相应改变。
适用条件：同一型号泵、同一种液体，在效率η不变的前提下。
（3）叶轮直径对离心泵特性的影响
当离心泵的转速一定时，通过切割叶轮直径D ，使其变小，也能改变特性曲线。(称为切割定律)
适用条件：同一型号泵、同一液体、同一转速 下直径D 的切割量小于5％。
例2-2 一水泵的铭牌上标有：流量36.2m 3/h ，扬程12m ，轴功率1.82kw ，效率65%，配用电机容量2.8kw ，转数1400rpm 。今欲在以下情况下使用是否可以？如不可以，采用什么具体措施才能满足要求？（计数说明）（1）输送密度为1800kg/m3的溶液，流量为33m 3/h ，扬程为12m ；（2）输送密度为800kg/m 3的油品，流量为50m 3/h ，扬程为24m 。
2.2.5 离心泵的工作特点与流量调节
1. 管路特性曲线
——管路特性曲线 2.工作点
工作点：
泵的特性曲线H-q v 与管路的特性曲线H- q v 的交点。
适宜工作点：工作点所对应效率在最高效率区。
比例定律
31
2122121212)(,)(,12n n p p n n H H n n q q V V ===3
121
22121212)(,)(,12D D P P D D H H D D q q V V ===f H g u g p z H ∑+?+?+?=22ρg p z A ρ?+?=022≈?g u f H A H ∑+=22e f l l u H d g λξ+∑??∑=+∑ ???2452)(8V e f q d d l l g H ξλπ∑+∑+=∑2V f Bq H =∑2V
Bq A H +
=
3. 流量调节
调节流量实质：改变离心泵的特性曲线或管路特性曲线，从而改变泵的工作点的问题。
（1）改变管路特性曲线
阀门开小：B↑曲线变陡 q v↓ H↑
阀门开大：B↓曲线变平坦 q v↑ H↓
特点：应用灵活，流量连续变化，能量损失大。
（2）改变泵的特性曲线——改变离心泵的转速或改
变叶轮直径
n ↑泵特性曲线向上移 q v↑ H ↑
n ↓泵特性曲线向下移 q v↓ H↓
（3）离心泵的并联与串联
①离心泵的并联
设将两台型号相同的泵并联于管路系统中，且各自的
吸入管路相同。在同一压头下，并联泵的流量为单台泵的
两倍。
并联泵的工作点由并联特性曲线与管路特性曲线的交
点决定。
并联后的总流量必低于单台泵流量的两倍，而且并联压
头略高于单台泵的压头
②离心泵的串联
两台型号相同的泵串联操作时，每台泵的流量和压头也
各自相同。
两台泵串联操作的总压头必低于单台泵压头的两倍。
③离心泵组合方式的选择
对于管路特性曲线较平坦的低阻力型管路，采用并联组
合方式可获得较串联组合方式为高的流量和压头；反之，对
于管路特性曲线较陡的高阻力型管路，则宜采用串联组合方
式。P57例2-3，2-4
2.2.6 离心泵的汽蚀现象与安装高度
1. 汽蚀现象
当泵入口处的压力等于或低于输送温度下液体的饱和蒸汽压时，液体将在该
处汽化，产生气泡。含气泡的液体进入叶轮高压区后，气泡就急剧凝结或破裂。因气泡的消失产生局部真空，此时周围的液体以极高的速度流向原气泡占据的空间，产生了极大的局部冲击压力。在这种巨大冲击力的反复作用下，导致泵壳和叶轮被损坏，这种现象称为汽蚀现象。
汽蚀：当p 1≤饱和蒸汽压
危害：噪音、震动，流量、扬程明显下降
避免：最低点压强＞饱和蒸汽压
产生原因：①Hg 高； ②泵吸入管路局部阻力过大 ； ③液体温度高
在0-0、1-1截面间列柏努力方程
2. 离心泵的最大安装高度
为了避免气蚀的发生，泵的安装高度不能太高，采用以下两种抗气蚀性能指标来限定泵吸入口附近的最低压力。
（1）气蚀余量
（2）离心泵的允许吸上真空度
Δh 和 ：厂家——20℃清水做实验 实际安装高度：应小于计算的（0.5-1)m 左右。
负值：表示在液面下。
提高H g ：减少∑H f （吸入管阻力，减少弯头、阀门、增大吸入管直径) P61例2-5
例2-3 用某台离心泵输送敞口水槽中40℃清水，泵入口中心线距水面以上4m ，泵入口管路的压头为1mH2O 。所选用的泵汽蚀余量为2mH2O 。当地大气压为0.1MPa 。试问这个泵能否正常工作？
解：40℃水饱和蒸汽压p ν=7.377kPa ，密度ρ=992.2kg/m3
实际安装高度Hg=4m ＜6.51m ，故能正常工作
例2-4若例2-2中的敞口水槽改为密闭水槽，槽内水面上压力为30 kPa
，试问这g p g u g p h s ρρ-+=?)2(211f s H h g p g p Hg ∑-?--=ρρ0max g p p H a s ρ1-='f s g H g u H H ∑--'=221max S
H '
个泵能否正常工作？
实际安装高度Hg=4m＞-0.67m，故不能正常工作
2.2.7 离心泵的类型与选用
1. 离心泵的类型
按输送介质分：清水泵、耐腐蚀泵、油泵、杂质泵。
按叶轮吸入方式：单吸泵、双吸泵。
按叶轮数目：单级泵、多级泵。
（1）清水泵（IS型、D型、Sh型）
输送物理、化学性质与清水类似的液体。
IS50-32-250 ：
IS——单级单吸悬臂式离心泵；50——泵吸入口直径（mm）；
32 ——泵出口直径（mm）； 250——叶轮直径（mm）；
适用：t≤80℃、q v：4.5—360m3/h、H：8—98m。
IS型泵的全系列扬程范围为8～98m，流量范围为4.5～360m3/h。
若要求的扬程较高而流量并不太大时，可采用多级泵。这种泵在同一泵壳
内有多只叶轮，液体串联通过各叶轮。国产
多级泵的系列代号为D，称为D型离心
泵。叶轮级数一般为2～9级，最多为12
级。全系列扬程范围为14～351m，流量范
围为10.8～850 m3/h。
若泵送液体的流量较大而所需扬程并不
高时，则可采用双吸泵。国产双吸泵的系列代号为Sh。这
种泵在同一泵壳内有多只叶轮，液体串联通过各叶轮。
D12—25×3型泵为例：其中D为型号；12表示公称流量
（公称流量是指最高效率时流量的整数值）；25表示该泵
在效率最高时的单级扬程，m；3表示级数，即该泵在效率
最高时的总扬程为75m。
国产双吸泵的系列代号为Sh。全系列扬程范围为9～140m，
流量范围为120～12500 m3/h。
100S90型泵，100表示吸入口的直径，mm；S表示泵的类型为双吸式离心泵；90表示最高效率时的扬程，m。
（2）耐腐蚀泵：
输送酸、碱、盐等腐蚀性液体(多采用机械密封装置)
F单级单吸式离心泵
25FB-16A 25代表吸入口的直径，mm；F代表耐腐蚀泵；B代表所用材料
为1Cr18Ni9的不锈钢；16代表泵在最高效率时的扬程，m ；A 表示该泵装配的比标准直径小一号的叶轮。
（3）油泵
特点：密封性能必须高，以免易燃液体泄漏
Y 型离心油泵
如50Y60A
50—— 入口直径，mm ；Y ——离心油泵；60——单级扬程，m ；
A ——表示该泵装配的是比标准直径小一号的叶轮。
2. 离心泵的选用
离心泵的选用，通常可按下列步骤进行。
（1）根据被输送液体的性质和操作条件，确定泵的类型。
①根据输送介质决定选用清水泵、油泵、耐腐蚀泵等；
②根据现场安装条件决定选用卧式泵、立式泵等；
③根据流量大小选用单吸泵、双吸泵等；
④根据扬程大小选用单级泵、多级泵等。
（2）根据管路系统对泵提出的流量和压头的要求，从泵的样本、产品目录中选出合适的型号。所选泵所能提供的流量和压头比管路要求值要稍大。
（3）核算泵的轴功率 若被输送液体的密度大于水的密度，则要核算泵的轴功率。
2.3 其他类型化工泵
2.3.1 往复泵
1. 往复泵工作原理
主要部件：泵缸、活塞、吸入阀和排出阀。吸入阀和
排出阀均为单向阀。
工作原理：活塞由曲柄连杆机构带动作往复运动，液
体被吸入或排出。
适用场合：小流量、高扬程。
冲程（行程）：活塞在泵缸内两端间移动的距离。
往复泵的低压是靠工作室的扩张来造成的，所以在启
动之前，泵内无须充满液体。即往复泵有自吸作用。
2. 往复泵的类型和流量
单动泵：具有一个泵缸的往复
泵。
缺点：供液的不均匀。
某些对流量均匀性要求较高的场
合，也不适宜采用往复泵。双动泵和
三联泵，可以改善单动泵流量的不均
匀性。 60,r
F T V sn zA q =60
)2(,r
f F T V sn A A z q -=
单动泵 双动泵
式中：Z ——泵缸数目；A F ——活塞面积，m 2；S
——活塞冲程，m ；n r ——活塞每分钟往复次数，
1/min ；A f ——活塞杆截面积，m 2。
3. 往复泵的流量调节
注意：与离心泵不同,往复泵不能采用出口阀门来调节流量。
（1）旁路调节
改变旁路阀门的开度，以增减泵出口回流到进口处的
流量，来调节进入管路系统的流量。
（2）改变转速和活塞行程
2.4 气体输送机械 气体输送机械：输送机械和压缩气体的设备。
压缩比：气体排出与吸入压力的比值。
按其终压（出口压力）或压缩比大小分为四类：
①通风机：终压不大于15kPa （表压），压缩比为1~1.15；
②鼓风机：终压为15kPa~300kPa （表压），压缩比1.15~4；
③压缩机：终压为300kPa （表压）以上，压缩比大于4；
④真空泵：使设备产生真空，出口压力为1atm ，压缩比由真空度决定
按结构与工作原理：离心式，往复式，旋转式
2.4.1 离心式通风机
结构：和离心泵类似，叶片数较离心泵多。
常用的通风机有离心式和轴流式两种，轴流式通风机的送气量较大，但风压较低，常用于通风换气，而离心式通风机使用广泛。
（1）离心式通风机的基本结构和工作原理
离心式通风机的工作原理和离心泵的相
似。
（2）离心式通风机的主要性能参数与特性
曲线
①风量 风量是气体通过进风口的体积流
量，以符号q V 表示，单位为m 3/s 或m 3/h 。
②风压 风压是指单位体积的气体流过风机时所获得的能量，以H T 表示，单位为Pa 。
对风机进出截面（分别以下标1，2表示）作能量衡算
都不大，u 1
由大气进入
通风压的压头由两部分组成，其中 称为静风压 ； 称为动风压，两者之和为全风压
风机的风压随进入风机的气体密度而变。风机性能表上的风压，一般都是在20℃、101.3KPa 的条件下用空气作介质测定的。若实际的操作条件与上述的实验条件不同，应将操作条件下的风压按下式换算为实验条件下的风压。
③轴功率与效率
,212212122)(f H g u u g p p z z H ∑+-+-+-=ρ,212212122)()()(f T H g u u p p z z g H ∑+-+-+-=ρρρ)(12z z g -ρ21,-∑f H g ρk
p T H H u p p H +=+-=2)(22
12ρ)(12p p -222u ρk H T H ρρρ''=''=2.1T T T H H H η1000V
T q H P =
第2章流体输送设备 2.1 概述 流体输送机械：为流体提供能量的机械或装置 流体输送机械在化工生产的作用：从低位输送到高位，从低压送至高压，从一处送至另一处。 2.1.1 对流体输送机械的基本要求 （1）满足工艺上对流量和能量的要求(最为重要）； （2）结构简单，投资费用低； （3）运行可靠，效率高，日常维护费用低； （4）能适应被输送流体的特性，如腐蚀性、粘性、可燃性等。 2.1.2 流体输送机械的分类 按输送流体的种类不同泵（液体）：离心泵、往复泵、旋转泵 风机（气体）：通风机、鼓风机、压缩机，真空泵 按作用原理不同：离心式、往复式、旋转式等 本章主要讲解：流体输送机械的基本构造、作用原理、性能及根据工艺要求选择合适的输送设备。 2.2离心泵 离心泵是化工生产中最常用的一种液体输送机械，它 的使用约占化工用泵的80～90％。 2.2.1离心泵的工作原理和主要部件 基本结构：蜗形泵壳，泵轴（轴封装置），叶轮 启动前：将泵壳内灌满被输送的液体（灌泵）。 输送原理：泵轴带动叶轮旋转→液体旋转→离心力 （p,u）→泵壳，A↑ u↓ p↑→液体以较高的压力，从压出 口进入压出管，输送到所需的场所。→中心真空→吸液 气缚现象：启动前未灌泵，空气密度很小，离心力也很小。吸入口处真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵，但不能输送体。此现象称为“气缚”。说明离心泵无自吸能力。防止：灌泵。 生产中一般把泵放在液面以下。 底阀（止逆阀），滤网是为了防止固体物质进入泵内。 2.2.2 离心泵的主要部件 1. 叶轮 叶轮是离心泵的最重要部件。其作用是将原动机的机械能传给液体，使液体的静压能和动能都有所提高。 按结构可分为以下三种： 开式叶轮：叶轮两侧都没有盖板， 制造简单，效率较低。它适用于输送含 杂质较多的液体。
1.为测量内直径由d1= 40 mm到d2= 80 mm的突然扩大的局部阻力系数，在扩大两侧装一 U型压差计，指示液为CCl4， 43 CCl 1600kg/m ρ=。当水的流量为2.78×10-3 m3/s时，压 差计读数R为165 mm，如本题附图所示。忽略两侧压口间的直管阻力，试求实际测得局部阻力系数。 计算题1附图 2在一管路系统中,用一台离心泵将密度为1000 kg/m3的清水从敞口地面水池输送到高位密封贮槽(表压为10m H2O柱),两端液面的位差Δz= 10m,管路总长l=50 m(包括所有局部阻力的当量长度),管内径均为40 mm,摩擦系数λ=0.02。试求： （1）该管路的特性曲线方程； （2）若离心泵的特性曲线方程为H=40-200 q V2(H为压头，m ；q V为流量，m3/min),则该管路的输送量为多少m3/min？扬程为多少m? 若此时泵的效率为0.6，泵的轴功率为多少W？ 2在一管路系统中,用一台离心泵将密度为1000 kg/m3的清水从敞口地面水池输送到高位密封贮槽(表压为10m H2O柱),两端液面的位差Δz= 10m,管内径均为40 mm, 管路的输送量为0.217 m3/min离心泵的特性曲线方程为H=40-200 q V2 (H为压头，m ；q V为流量，m3/min), 试求： 1、管路的特性曲线方程；扬程为多少m? 若此时泵的效率为0.6，泵的轴功率为多少W？ 2、若阀门开度减小，使得局部阻力系数增大了70，（假设在完全湍流区），求此时管路中 流体流量？ 3如本题附图所示，用泵将水由低位槽打到高位槽(均敞口，且液面保持不变)。已知两槽液面距离为20 m，管路全部阻力损失为5 m水柱（包括管路进出口局部阻力损失），泵出口管路内径为50 mm，AB管段长为6 m，其上装有U管压强计，压强计读数R为40 mmHg，R'为1200 mmHg，H为1 mH2O，设摩擦系数为0.02。指示剂为水银。求:
m/h，阀门全开时管路所需扬程为 1、一离心泵在一管路系统中工作，要求流量能力为Q3 H e m，而在泵的性能曲线上与Q对应的扬程为H m，效率为η，则阀门关小损失的功率为（（H-He）Qρg/ η）占泵的轴功率的（（H-He）/H*100%） 28、离心泵在工作时，其工作点是由离心泵的特性曲线和 管路的特性曲线确定 29、被输送流体的温度提高，对提高泵的安装高度不利；提高上游容器的操作压强，则对安装高度有利。 一：问答题 1、根据化工原理所学内容，提出一种测量液体粘度的简易方法并叙述其原理。 依式Δp=32μuρ/d2选定一长1，管径d，用U形压差计测压差Δp，用测速管测速u,即可用上式算出粘度μ。 2、离心泵发生“汽蚀”的主要原因是什么？ 原因是叶轮进口处的压力降至被输送的饱和蒸汽压，引起部分流件汽化 3、离心泵的气缚现象与气蚀现象的概念，危害及避免措施。 4、离心泵与旋涡泵在操作上有什么不同？ 离心泵：用出口阀调节流量；启动时关出口阀。 旋涡泵：用回流支路来调节流量，启动时出口阀全开。 5、为什么调节流量的阀门一般均不装在离心泵的吸入管路上？ ∵(pa-p1)/ρg=Z1+u1 2/2g+Σhfs P1随6Σhfs增大而降低 泵的吸上高度不仅与允许吸上“真空度”Hs有关，还与泵吸入管内的压头损失有关而6Σhfs又与Σle成正比。为了保证泵在实际操作中不发生气蚀现象要尽量减小吸入管的阻力。这就要求吸上管路短而直且无调节阀门，以使6Σhf 尽量小。因此，调节流量的阀门一般不装在吸入管路上，而装在出口管路上。 6、为什么离心泵的壳体要做成蜗壳形？ 使部分动能有效地转变为静压能，减少能量损失 7、用一单级悬壁式B形离心泵，将水由槽A送到槽B试问：
流体输送设备一章习题及答案 一、选择题 1、离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生( )。A A. 气缚现象； B. 汽蚀现象； C. 汽化现象； D. 气浮现象。 2、离心泵最常用的调节方法是 ( )。B A. 改变吸入管路中阀门开度； B. 改变压出管路中阀门的开度； C. 安置回流支路，改变循环量的大小； D. 车削离心泵的叶轮。 3、离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后获得的( )。B 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）。 4、离心泵的扬程是 ( )。D A. 实际的升扬高度； B. 泵的吸液高度； C. 液体出泵和进泵的压差换算成液柱高度 D. 单位重量液体出泵和进泵的机械能差值。 5、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( )。C 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。 6、为避免发生气蚀现象，应使离心泵内的最低压力（）输送温度下液体的饱和蒸汽压。A A. 大于； B. 小于； C. 等于。 7、流量调节，离心泵常用（），往复泵常用（）。A；C A. 出口阀 B. 进口阀 C. 旁路阀 8、欲送润滑油到高压压缩机的气缸中，应采用（）。输送大流量，低粘度的液体应采用（）。C；A A. 离心泵； B. 往复泵； C. 齿轮泵。 9、1m3 气体经风机所获得能量，称为（）。A A. 全风压； B. 静风压； C. 扬程。 10、往复泵在启动之前，必须将出口阀（）。A A. 打开； B. 关闭； C. 半开。 11、用离心泵从河中抽水，当河面水位下降时，泵提供的流量减少了，其原因是（）。C A. 发生了气缚现象； B. 泵特性曲线变了； C. 管路特性曲线变了。 12、离心泵启动前_____，是为了防止气缚现象发生。D A 灌水； B 放气； C 灌油； D 灌泵。 13、离心泵装置中_____的滤网可以阻拦液体中的固体颗粒被吸入而堵塞管道和泵壳。A A. 吸入管路； B. 排出管路； C. 调节管路； D. 分支管路。 14、为提高离心泵的经济指标，宜采用_____ 叶片。B A 前弯； B 后弯； C 垂直； D 水平。 15、离心泵最常用的调节方法是（）。B A. 改变吸入管路中阀门开度； B. 改变排出管路中阀门开度； C. 安置回流支路，改变循环量的大小； D. 车削离心泵的叶轮。 16、往复泵的_____ 调节是采用回路调节装置。C A. 容积； B. 体积； C. 流量； D. 流速。 二、填空题 1、某输水的水泵系统,经管路计算得,需泵提供的压头为H = 19m水柱,输水量为20kg·s-1,则泵的有效功率为_________。3728w 2、离心泵的主要部件有如下三部分:______,_____,_______。泵壳；叶轮；泵轴 3、调节泵流量的方法有：___________,___________,____________。改变阀门的开度；改变泵的转速；车削叶轮外径 4、泵起动时，先关闭泵的出口开关的原因是______________________________。降低起动功率，保护电机，防止超负荷而受到损伤；同时也避免出口管线水力冲击 5、离心泵的流量调节阀安装在离心泵______管路上，关小出口阀门后，真空表的读数______，压力表的读数______。出口；减小；增大 6、离心泵的工作点是______曲线与______曲线的交点。离心泵特性；管路特性 7、泵的扬程的单位是______，其物理意义是______。M；泵提供给单位重量流体的能量 8、离心泵输送的液体粘度越大，其扬程______，流量_______,轴功率______，效率________。越小；越小；越大；越小 9、离心泵输送的液体密度变大，则其扬程_________，流量________，效率_________，轴功率_________。不变；不变；不变；变大 10、通风机的全风压是指_________的气体通过风机所获得的能量，单位常用_________；习惯上以_________单位表示。单位体积；Pa；mmH2O 11、水环真空泵可以造成的最大真空度为85%，即真空泵能达到的最低压力（绝压）是_________mmHg。114 12、启动往复泵时灌泵。不需要 13、齿轮泵的流量 _____ 而扬程 ______。较小；较高 14、石油化工厂常用的压缩机主要有_____和_______两大类。往复式；离心式 15、往复泵常用 _____ 的方法来调节流量。回路调节 16、往复泵适用于。流量较小，扬程较高的场合
第一章 流体流动与输送设备 1. 燃烧重油所得的燃烧气，经分析知其中含％，％，N 276％，H 2O8％（体积％），试求此混合气体在温度500℃、压力时的密度。 解：混合气体平均摩尔质量 mol kg M y M i i m /1086.281808.02876.032075.044085.03-?=?+?+?+?=∑=∴ 混合密度 3 3 3/455.0)500273(31.81086.28103.101m kg RT pM m m =+????==-ρ 2．已知20℃下水和乙醇的密度分别为998.2 kg/m 3和789kg/m 3,试计算50％（质量％）乙醇水溶液的密度。又知其实测值为935 kg/m 3，计算相对误差。 解：乙醇水溶液的混合密度 7895 .02.9985.01 22 11+ = + = ρρρa a m 3 /36.881m kg m =∴ρ 相对误差： % 74.5%10093536.8811%100=???? ??-=?-实实m m m ρρρ 3．在大气压力为的地区，某真空蒸馏塔塔顶的真空表读数为85kPa 。若在大气压力为90 kPa 的地区，仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作，则此时真空表的读数应为多少 解：' '真真绝 p p p p p a a -=-= ∴kPa p p p p a a 7.73)853.101(90)(''=--=--=真真 4．如附图所示，密闭容器中存有密度为900 kg/m 3的液体。容器上方的压力表读数为42kPa ，又在液面下装一压力表，表中心线在测压口以上0.55m ，其读数为58 kPa 。试计算液面到下方测压口的距离。 解：液面下测压口处压力 gh p z g p p ρρ+=?+=10 m h g p p g p gh p z 36.255.081.990010)4258(3 0101=+??-=+-=-+=?∴ρρρ 5. 如附图所示，敞口容器内盛有不互溶的油和水，油层和水层的厚度分别为700mm 和600mm 。在容器底部开孔与玻璃管相连。已知油与水的密度分别为800 kg/m 3和1000 kg/m 3。 （1）计算玻璃管内水柱的高度； （2）判断A 与B 、C 与D 点的压力是否相等。 解：（1）容器底部压力 gh p gh gh p p a a 水水油ρρρ+=++=21 m h h h h h 16.16.07.01000800 2121=+?=+=+=∴水油水水油ρρρρρ 题4 附图 D h 1 h 2 A C 题5 附图
化工原理绪论、流体流动与流体输送机械(doc 9页)
化工原理绪论、流体流动、流体输送机械 一、填空题 1．一个生产工艺是由若干个__________ 和 ___________构成的。 2．各单元操作的操作原理及设备计算都是以 __________、___________、___________、和___________四个概念为依据的。 3．常见的单位制有____________、 _____________和_______________。 4．由于在计量各个物理量时采用了不同的 __________，因而产生了不同的单位制。5．一个过程在一定条件下能否进行，以及进行 到什么程度，只有通过__________来判断。6．单位时间内过程的变化率称为 ___________。 二问答题 7．什么是单元操作？主要包括哪些基本操 作？
1．
2．在测量流体的流量时，随流量的增加孔板流 量计两侧的压差将_______，若改用转子流 量计，随流量增加转子两侧压差值 ________。 一、选择题 3．液体的密度随温度的升高而_________。 A 增大 B 减小 C 不变 D 不一定 4．表压值是从压强表上读得的，它表示的是 _________。 A 比大气压强高出的部分 B 设备 的真实压力 C 比大气压强低的部分 D 大气压强 5．流体的流动类型可以用___________的大小 来判定。 A 流速 B 雷诺准数 C 流量 D 摩擦系数 6．气体在等截面的管道中流动时，如质量流量 不变则其质量流速_________。 A 随温度大小变化 B 随压力大小变 化 C 不变 D 随流速大小变化7．粘度愈大的流体其流动阻力__________。 A 愈大 B 愈小 C 二者无关系 D 不会变化 8．柏努利方程式既可说明流体流动时的基本 规律也能说明流体静止时的基本规律，它表
第一章流体流动和输送 1-1 烟道气的组成约为N275%，CO215%，O25%，H2O5%（体积百分数）。试计算常压下400℃时该混合气体的密度。 解：M m=∑M i y i=0.75×28+0.15×44+0.05×32+0.05×18=30.1 ρm=pM m/RT=101.3×103×30.1/(8.314×103×673)=0.545kg/m3 1-2 已知成都和拉萨两地的平均大气压强分别为0.095MPa和0.062MPa。现有一果汁浓缩锅需保持锅内绝对压强为8.0kPa。问这一设备若置于成都和拉萨两地，表上读数分别应为多少？ 解：成都p R=95-8=87kPa（真空度） 拉萨p R=62-8=54kPa（真空度） 1-3 用如附图所示的U型管压差计测定吸附器内气体在A点处的压强以及通过吸附剂层的压强降。在某气速下测得R1为400mmHg，R2为90mmHg，R3为40mmH2O，试求上述值。 解：p B=R3ρH2O g+R2ρHg g=0.04×1000×9.81+0.09×13600×9.81=12399.8Pa（表）p A=p B+R1ρHg g=12399.8+0.4×13600×9.81=65766.2Pa（表） ?p=p A-p B=65766.2-12399.8=53366.4Pa 1-4 如附图所示，倾斜微压差计由直径为D的贮液器和直径为d的倾斜管组成。若被测流体密度为ρ0，空气密度为ρ，试导出用R1表示的压强差计算式。如倾角α为30o时，若要忽略贮液器内的液面高度h的变化，而测量误差又不得超过1%时，试确定D/d比值至少应为多少？
流体流动及输送装置 一、填空 1. 按照化工单元操作所遵循的基本规律的不同，可将单元操作分为动量传递、热量传递、质量传递。 2. 化工生产中，物料衡算的理论依据是质量守恒定律，热量衡算的理论基础是能量守恒定律。 3. 当地大气压为750mmHg时，测得某体系的表压为100mmHg，则该体系的绝对压强为850mmHg，真空度为-100mmHg. 4. 液柱压力计量是基于流体静力学原理的测压装置，用U形管压强计测压时，当压强计一端与大气相通时，读数R表示的是表压或真空度。 5. 转子流量计的设计原理是依据流动时在转子的上、下端产生了压强差。 6. 静止液体中两处压力相等的条件是连续、同一液体、同一水平面。 7. 流体在圆管内作稳定连续流动时，当Re≤2000时为滞流流动，其摩擦系数λ=64/Re；当 Re≥4000时为湍流流动。当Re在2000-4000之间时为过渡流。 流体沿壁面流动时，有显著速度梯度的区域称为流动边界层。 8. 当流体的体积流量一定时，流动截面扩大，则流速减少，动压头减少，静压头增加。 9. 柏努利方程实验中，在一定流速下某测压管显示的液位高度为静压头，当流速再增大时，液位高度降低，因为阻力损失增大。 10. 理想流体是指没有粘性或没有摩擦阻力，而实际流体是指具有粘性或有摩擦力，流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是流体具有粘性。 11. 一般情况下，温度升高，液体的粘度减小，气体的粘度增大。 12. P/(ρg)的物理意义是表示流动系统某截面处单位重量流体所具有的静压能,称为静压头。mu2/2的物理意义是表示流动系统某截面处1kg流体具有的动能。 13. 雷诺准数的表达式为Re=dμρ/μ。当密度ρ＝1000kg/m，粘度μ=1厘泊的水在内径为d=100mm，以流速为1m/s在管中流动时，其流动类型为湍流 14. 流体在圆直管内流动，当Re≥4000时的流型称为湍流，其平均速度与最大流速的关系为u＝0.8u max；Re≤2000的流型称为滞流，其平均速度为u＝0.5u max。 15. 在管内呈层流时，摩擦系数λ与Re有关。在管内呈湍流时，摩擦系数λ与Re，ε/d 有关。当Re继续增大到大于某一定值时，则流体流动在完全湍流区，摩擦系数λ与ε/d
流体输送机械介绍 原作者： 出处： 【关键词】流体输送机械 【论文摘要】化工生产都是连续流动的各种物料或产品。由于工艺需要常需将流体由低处送至高处；由低压设备送至高压设备；或者克服管道阻力由一车间（某地）水平地送至另一车间（另一地）。为了达到这些目的，必须对流体作功以提高流体能量，完成输送任务。这就需要流体输送机械。 流体输送机械 概述 一、化工生产中为什么要流体输送机械？ 化工生产都是连续流动的各种物料或产品。由于工艺需要常需将流体由低处送至高处；由低压设备送至高压设备；或者克服管道阻力由一车间（某地）水平地送至另一车间（另一地）。为了达到这些目的，必须对流体作功以提高流体能量，完成输送任务。这就需要流体输送机械。 二、为什么要用不同结构和特性的输送机械？ 这是因为化工厂中输送的流体种类繁多： 1、流体种类有强腐蚀性的、高粘度的、含有固体悬浮物的、易 挥发的、易燃易爆的以及有毒的等等； 2、温度和压强又有高低之分； 3、不同生产过程所需提供的流量和压头又各异。 所以需要有各种结构和特性的输送机械。 三、化工流体输送机械分类 一般可分为四类：即离心式、往复式、旋转式和流体动力作用式。这四种类型机械均有国产产品，且大多数已成为系列化产品。 四、本章讨论的主要容 为了能选用一台既符合生产要求，又经济合理的输送机械，不仅要熟知被输送流体的性质、工作条件、输送要求，同时还必须了解各种类型输送机械的工作原理、结构和特性。这样才能正确地选型和合理地使用。这就是本章讨论的主要容。
2-1-1 离心泵的工作原理 离心泵的种类很多，但工作原理相同，构造小异。其主要工作部件是旋转叶轮和固定的泵壳 （如图（此图最好能实现动态）所示）。叶轮是离心泵直接对液体作功的部件，其上通常有6 到12片后弯叶片（即叶片弯曲方向与旋转方向相反）。离心泵工作时，叶轮由电机驱动作高速 旋转运动，迫使叶片间的液体也随之作旋转运动。同时因离心力的作用，使液体由叶轮中心向外缘作径向运动。液体在流经叶轮的运动过程中获得能量，并以高速离开叶轮外缘进入蜗形泵壳。在泵壳，由于流道的逐渐扩大而减速，又将部分动能转化为静压能，达到较高的压强，最后沿切向流入压出管道。 在液体受迫由叶轮中心流向外缘的同时，在叶轮中心处形成真空。泵的吸入管路一端与叶轮中心处相通，另一端则浸没在输送的液体，在液面压力（常为大气压）与泵压力（负压）的压差作用下，液体经吸入管路进入泵，只要叶轮的转动不停，离心泵便不断地吸入和排出液体。由此 可见离心泵主要是依靠高速旋转的叶轮所产生的离心 力来输送液体，故名离心泵。 离心泵若在启动前未充满液体，则泵存在空气，由 于空气密度很小，所产生的离心力也很小。吸入口处 所形成的真空不足以将液体吸入泵，虽启动离心泵，但 不能输送液体，这种现象就称为“气缚”。所以离心泵 启动前必须向壳体灌满液体，在吸入管底部安装带滤网 的底阀。底阀为止逆阀，防止启动前灌入的液体从泵漏 失。滤网防止固体物质进入泵。靠近泵出口处的压出管 道上装有调节阀，供调节流量时使用。 2-1-2 离心泵的理论压头 一、离心泵的理论压头 从离心泵工作原理知，液体从离心泵叶轮获得能量 而提高了压强。单位质量液体从旋转的叶轮获得多少能量以及影响获得能量的因素，可以从理论上来分析。由于液体在叶轮的运动比较复杂，故作如下假设： （1）叶轮叶片的数目无限多，叶片的厚度为无限薄，液体完全沿着叶片的弯曲表面而流动，无任何倒流现象； （2）液体为粘度等于零的理想流体，没有流动阻力。如图所示，叶轮带动液体一起作旋转运动时，液体具有一个随叶轮旋转的圆周速度u，其运动方向为所处圆周的切线方向；同时，液体又具有沿叶片间通道流的相对速度w，其运动方向为所在处叶片的切线方向；液体在叶片之间任一点的绝对速度c为该点的圆周速度u与相对速度w的向量和。由图可导出三者之间的关系：
流体流动 一、流体流动复习题 1．流体密度的影响因素是什么？如何影响？气体的密度如何计算？ 2．熟练掌握各种压强单位之间的换算，绝压、表压与真空度之间的关系。 3．掌握定态流动的概念以及定态流动时的物料衡算。不可压缩流体流速与管径之间的关系。4．与流体流动有关的能量形式有哪些？熟练掌握分析流动系统各截面上能量形式的方法。 熟悉流体机械能之间的相互转换关系。 5．柏努利方程的适用条件是什么？熟练掌握柏努利方程式的应用。 6．应用柏努利方程解决实际问题时要注意哪些事项？ 7．液体、气体的粘度随压强、温度的变化关系是什么？熟悉粘度的单位换算；熟悉牛顿型流体和非牛顿型流体的概念。 8．流体的流动类型有哪两种？如何判断？在流体流量一定的条件下，雷诺数与管径是何关系？ 10．当量直径的确定方法以及水力半径的意义。 11．流体在圆形管中流动时的流速分布情况以及平均流速与管中心最大流速的比值为多少？12．什么叫层流内层？如何减薄层流内层的厚度？ 13．层流流动时流动阻力与管径和流速之间是何种关系？完全湍流时又是什么关系？15．流体在管内作层流和湍流流动时，摩擦系数与相对粗糙度是否有关？若有关，是何关系？16．掌握流体在圆形管内作层流流动时的摩擦系数的计算。掌握管路总阻力的计算。17．计算流通截面发生变化的局部阻力时，所用的流速应是大管还是小管内的流速。18．当孔板流量计和文氏管流量计上压差计读数相同时，若两流量计的孔径相同，哪个流量计的流量大？ 19．离心泵启动前为什么要首先灌泵？什么是气缚现象？ 20．离心泵的后盖板上常开有一些小孔，它的作用是什么？叶轮的作用是什么？泵壳的作用是什么？它为什么做成流道面积逐渐扩大的蜗壳形？ 21．离心泵有哪些特性？扬程的意义是什么？ 22．离心泵启动时，泵的出口阀为什么要处于关闭状态？ 23．离心泵铭牌上标出的性能指的是什么状态下的参数？选用离心泵和离心泵操作时效率应控制在什么范围？ 24．写出清水泵、油泵、耐腐蚀泵的型号符号，选择泵的步骤是什么？ 25．往复泵的性能与离心泵有哪些区别？写出正位移泵的开停、泵步骤。 26．何谓风量、风压？风压与气体的密度是什么关系？ 二、题型示例 （一）填充题 1．1atm= mmH2O= kPa。 2．1kgf/cm2= mH2O= MPa
第2章流体输送设备 2.1概述 流体输送机械：为流体提供能量的机械或装置 流体输送机械在化工生产的作用：从低位输送到高位，从低压送至高压，从一处 送至另一处。 2.1.1对流体输送机械的基本要求 （1）满足工艺上对流量和能量的要求（最为重要）； （2）结构简单，投资费用低； （3）运行可靠，效率高，日常维护费用低； （4）能适应被输送流体的特性，如腐蚀性、粘性、可燃性等。 2.1.2流体输送机械的分类 按输送流体的种类不同泵（液体）：离心泵、往复泵、旋转泵 风机（气体）：通风机、鼓风机、压缩机，真空泵 按作用原理不同：离心式、往复式、旋转式等 本章主要讲解：流体输送机械的基本构造、作用原理、性能及根据工艺要求选择 合适的输送设备。 2.2离心泵 离心泵是化工生产中最常用的一种液体输送机械，它 的使用约占化工用泵的80?90%。 2.2.1离心泵的工作原理和主要部件 基本结构：蜗形泵壳，泵轴（轴封装置），叶轮启动前：将泵壳 内灌满被输送的液体（灌泵）。 输送原理：泵轴带动叶轮旋转—液体旋转—离心力 （p,u）f泵壳，A T u J pt—液体以较高的压力，从压出口进入压出 管，输送到所需的场所。—中心真空—吸液 气缚现象：启动前未灌泵，空气密度很小，离心力也很小。吸入口处真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵，但不能输送体。此现象称为“气缚”。说明离心泵无自吸能力。防止：灌泵。 生产中一般把泵放在液面以下 底阀（止逆阀），滤网是为了防止固体物质进入泵内 2.2.2离心泵的主要部件 1.叶轮 叶轮是离心泵的最重要部件。其作用是将原动机的机械能传给液体，使液体的静压能和动能都有所提高。 按结构可分为以下三种：开式叶轮：叶轮 两侧都没有盖板，制造简单，效率较低。它适用 于输送含杂质较多的液体。 W开式⑹^^幵式同阑式
第二章流体输送设备习题及答案 一、选择题 1、离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生( )。A A. 气缚现象； B. 汽蚀现象； C. 汽化现象； D. 气浮现象。 2、离心泵最常用的调节方法是 ( )。B A. 改变吸入管路中阀门开度； B. 改变压出管路中阀门的开度； C. 安置回流支路，改变循环量的大小； D. 车削离心泵的叶轮。 3、离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后获得的( )。B 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）。 4、离心泵的扬程是 ( )。D A. 实际的升扬高度； B. 泵的吸液高度； C. 液体出泵和进泵的压差换算成液柱高度 D. 单位重量液体出泵和进泵的机械能差值。 5、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( )。C 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。 6、为避免发生气蚀现象，应使离心泵内的最低压力（）输送温度下液体的饱和蒸汽压。A A. 大于； B. 小于； C. 等于。 7、流量调节，离心泵常用（），往复泵常用（）。A；C A. 出口阀 B. 进口阀 C. 旁路阀 8、欲送润滑油到高压压缩机的气缸中，应采用（）。输送大流量，低粘度的液体应采用（）。C；A A. 离心泵； B. 往复泵； C. 齿轮泵。 9、1m3 气体经风机所获得能量，称为（）。A A. 全风压； B. 静风压； C. 扬程。 10、往复泵在启动之前，必须将出口阀（）。A A. 打开； B. 关闭； C. 半开。 11、用离心泵从河中抽水，当河面水位下降时，泵提供的流量减少了，其原因是（）。C A. 发生了气缚现象； B. 泵特性曲线变了； C. 管路特性曲线变了。 12、离心泵启动前_____，是为了防止气缚现象发生。D A 灌水； B 放气； C 灌油； D 灌泵。 13、离心泵装置中_____的滤网可以阻拦液体中的固体颗粒被吸入而堵塞管道和泵壳。A A. 吸入管路； B. 排出管路； C. 调节管路； D. 分支管路。 14、为提高离心泵的经济指标，宜采用_____ 叶片。B A 前弯； B 后弯； C 垂直； D 水平。 15、离心泵最常用的调节方法是（）。B A. 改变吸入管路中阀门开度； B. 改变排出管路中阀门开度； C. 安置回流支路，改变循环量的大小； D. 车削离心泵的叶轮。 16、往复泵的_____ 调节是采用回路调节装置。C
单元练习：流体流动及输送机械 一、填空题（仅供练习使用，需掌握基本概念与基本公式） 1. 层流时，摩擦系数λ与Re的关系为λ=64/Re。 2. U型管压差计指示液为水，若所测压差不变，要使读数R增大，应更换一种密度比水 小的指示液。 3. 流体输送机械向流体提供的能量主要用于流体势能提高和 阻力损失。 4. 离心泵前必须先灌泵是因为空气密度小，造成的压差或泵吸入口的真空度小 而不能将液体吸入泵内。 5. 用离心泵将地面敞口容器中的碱液送至离地面10m高处密闭容器中，容器上方真空表读数 为P，现在表的读数增大，其他管路条件不变，则管路总阻力损失将增大。6. 水由敞口高位槽通过一管路流向压力恒定的反应器，当管路上的阀门开度减小（湍流态变 为层流态），水流量将减小，摩擦系数增大，管路总阻力损失增大。（增大，减小，不变） 二、选择题 1. 对离心泵允许安装高度没有影响的是下列情况中的 D 。 A. 安装处的大气压； B. 输送液体温度； C. 吸入管道的流动阻力； D. 排出管道的流动阻力 2．流体在圆管内层流流动时，最大速度是平均速度的（ C ） A. 四分之一 B. 一半 C .二倍 D. 四倍 3. 当被测流体的绝对压强大于外界大气压强时，所用的测压仪表称为（ A ） A. 压力表 B. 真空表 C. 高度表 D. 速度表 4. 流体在直管中流动，当Re≤2000时，流体的流动类型属于（ A ） A.层流 B. 湍流 C.过渡流 D. 漩涡流 三、简答题 1. 离心泵在开车前为何要先关闭出口阀门？ 答：离心泵开动时的瞬时启动电流为正常工作电流的5～7倍，为保护电机，关闭出口阀以减小负荷，减小电流，防止电极因瞬时电流过大而烧毁。 2. 汽蚀现象产生的原因是什么？会造成什么样的结果？
2.2 习题 1（1）离心泵的主要部件有________、_________和_________。 2（2）往复泵主要适用于__________、_________的场合。 3离心泵产生汽蚀，通常是由于______________，______________，____________，______________等。 4离心泵的叶片一般是__________，这是为了输出时增大__________，减少__________。 5（1）若被输送流体粘度增高，则离心泵的压头________、流量________、效率________、轴功率________。 6（2）若被输送流体密度改变,则离心泵的________、________及________均保持不变。 7（3）离心泵的总效率 反映了________，________和________三项能量损失的影响。 8（4）离心泵吸入管线一般处于________压状态，若此时吸入管有泄漏，离心泵可能出现________现象。 9（1）离心泵工作点是________曲线与________曲线的交点。 10（2）离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生________现象。 11（1）离心泵的轴封装置主要有________和________两种； 12（2）管路特性曲线的一般表达式是________。 13（3）影响离心泵理论流量的因素有________和________。 14（4）离心泵叶轮按有无盖板可分为________、________、________。 15在测定离心泵的性能曲线实验过程中，在泵出口处应安装________和________，而________必须在________的前部。在泵的入口处应安装________，在________上还必须安测流量仪表，测流量仪表可以采用________或________或________等。 16（1）离心泵的特性曲线通常包括________、________和________曲线，这些曲线表示在一定的________下输送某特定液体时的性能。 17（2）离心泵用出口阀调节流量实质上是改变了________曲线使其________位置发生变化,如果将离心泵的转速减少，则可以使________曲线改变，改变的方向是________。
流体流动与输送机械习题及答案 1. 某烟道气的组成为CO 2 13％，N 2 76％，H 2O 11％（体积％），试求此混合气体在温度500℃、压力101.3kPa 时的密度。 解：混合气体平均摩尔质量 kg/mol 1098.2810)1811.02876.04413.0(33--?=??+?+?=∑=i i m M y M ∴ 混合密度 33 3kg/m 457.0) 500273(31.81098.28103.101=+????== -RT pM ρm m 2．已知20℃时苯和甲苯的密度分别为879 kg/m 3 和867 kg/m 3 ,试计算含苯40％及甲苯60％（质量％）的混合液密度。 解： 867 6 .08794.01 2 2 1 1 += + = ρρρa a m 混合液密度 3 kg/m 8.871=m ρ 3．某地区大气压力为101.3kPa ，一操作中的吸收塔塔内表压为130kPa 。若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作该吸收塔，且保持塔内绝压相同，则此时表压应为多少？ 解： ' '表表绝＋p p p p p a a =+= ∴kPa 3.15675)1303.101)(' '=-==＋（ －＋真表a a p p p p 4．如附图所示，密闭容器中存有密度为900 kg/m 3 的液体。容器上方的压力表读数为42kPa ，又在液面下装一压力表，表中心线在测压口以上0.55m ，其读数为58 kPa 。试计算液面到下方测压口的距离。 解：液面下测压口处压力 gh p z g p p ρρ+=?+=10 m 36.255.081 .990010)4258(3 0101=+??-=+ρ-=ρ-ρ+=?∴h g p p g p gh p z 题4 附图
单元测试一：流体流动及输送机械 一、填空题 1. 流体在圆形直管做层流流动，管中心最大流速为平均流速得 倍，摩擦系数λ与Re 的关系为 。2，λ=64/Re ； 2. U 型管压差计指示液为水，若所测压差不变，要使读数R 增大，应更换一种密度比水 的指示液。小，A B i ()Rg ρρ-=-P P 3. 流体输送机械向流体提供的能量主要用于 和 。提高流体势能，克服阻力损失； 4. 离心泵前必须先灌泵是因为 。空气密度小，造成的压差或泵吸入口的真空度小而不能将液体吸入泵内； 5. 用离心泵将地面敞口容器中的碱液送至离地面10m 高处密闭容器中，容器上方真空表读数为P ，现在表的读数增大，其他管路条件不变，则管路总阻力损失将 。增大，2V H Kq g ρ?=+P ，g ρ?P 减小，导致离心泵工作点向右下移动，流量增大，根据阻力损失计算式可知，h f 增大，压头降低， 6. 已知某泵的特性曲线为He=30-2.4q v 2，则将其与另一台完全相同的泵串联组合后，串联泵的特性曲线为 He=60-4.8q v 2 ，若并联，并联泵的特性曲线为 He=30-0.6q v 2 。 7. 启动离心泵前，应先 和 ，启动往复泵前，必须检查是否打开 。关闭出口阀，灌泵，出口阀； 8. 某空气转子流量计最大刻度为30 m 3/h ，若用以测量氮气流量（P 、T 相同），则q v,max = m 3/h ，若用以测P=3atm 的空气，则q v,max = m 3/h 。30.5，19.32 ； 0f V V R V q q C A PM RT q ρρρ=>>==所以 9. 水由敞口高位槽通过一管路流向压力恒定的反应器，当管路上的阀门开度减小（湍流态变为层流态），水流量将 ，摩擦系数 ，管路总阻力损失 。（增大，减小，不变）减小，增大，不变；莫迪图判断摩擦系数，高位槽与反应器机守方程判断总阻力损失。 10. 用离心泵在两敞口容器间输液，同一管路中，用离心泵输送密度ρ=1.2ρ水的液体，与输水相比，离心泵的流量 ，扬程 ，轴功率 。（增大，减小，不变）不变，不变，增大； 22222222sin cos /V T a V e q r b c H u c g P ρgq H /ηπαα===，， 11. 对离心泵允许安装高度没有影响的是下列情况中的 D 。 A. 安装处大气压； B. 输送液体温度； C. 吸入管道的流动阻力； D. 排出管道的流动阻力
第 2 篇过程控制工程 ?石油、化工等生产过程，是由一系列基本单元操作的设备和装置组成的生产线来完成的。?单元操作主要有：流体输送、传热、传质和化学反应等。 ?本篇主要介绍各典型单元操作的控制：典型单元操作的背景、控制的需要、动静态特性的分析、整体控制方案的确定。 ?单元操作中的控制方案设置主要考虑的四个方面：物料平衡控制、能量平衡控制、质量控制、约束条件控制。 第10章流体输送设备的控制 10.1 概述 ?流体：输送的物料流和能量流。流体分为液体、气体。 ?流体输送设备：用于输送流体和提高流体压头的机械设备。流体输送设备分：泵（输送液体和提高其压头的机械）、风机和压缩机（输送气体并提高其压力的机械）。 ?对流体输送设备的控制主要保证物料平衡的流量和压力控制。 ?离心式压缩机的防喘振控制是保护设备安全的约束控制。 由于流体输送设备的控制主要是保证物料平衡的流量控制，因此流量控制系统中的有关问题再作简要叙述： 1、流量控制对象的被控变量和操纵变量是同一物料的流量，因此控制通道的时间常数很小，基本上是放大倍数接近1的放大环节。所以广义对象特性中测量变送及控制阀的惯性滞后不能忽略，各环节的时间常数在数量级上相同且数值不大，组成的控制系统可控性较差、频率较高。为此控制器的比例度必须放得大些，可引入积分作用消除余差。控制阀一般不安装阀门定位器，以免造成振荡。 2、流量测量常用节流装置，由于流体通过节流装置时喘动加大，使被控变量的信号常有脉动情况出现，并伴有高频噪声。所以应考虑对信号的滤波，在控制系统中也不能引入微分作用。工程上有时还在变送器与控制器之间接入反微分器（相当于惯性环节），以提高系统的控制质量。 3、流量系统的广义对象静态特性的非线性问题。 4、对于流量信号的测量精度要求，一般除直接作为经济核算外，无需过高，只要稳定，变差小就行。 10.2 泵和压缩机的控制 泵可分为离心泵和容积式泵两大类。 一、离心泵的控制方案 1、离心泵工作原理 离心泵主要由叶轮和机壳组成，叶轮在原动机带动下作高速旋转运动，离心泵的出口压力由旋转叶轮作用于液体而产生离心力，转速越高，离心力越大，压头也越高。 2、离心泵特性 由于离心泵的叶轮和机壳之间存在空隙，泵的出口阀全闭，液体在泵体循环，泵的排量为零，压头最大；随着出口阀的逐步开启，排出量随之增大，出口压力将慢慢下降。 泵的压头H，排量Q和转速n之间的函数关系: H=R1n2–R2Q2
第二章流体流动过程及流体输送设备 一、填空题 1.离心泵的主要部件有（）、（）和（）。 2. 离心泵的泵壳制成蜗壳形，其作用有二：（1），（2）。 3. 离心泵的主要性能参数有（1）、（2）、（3）、（4）等。 4. 离心泵特性曲线包括、、和三条曲线。它们是在一定下，用常温为介质，通过实验测得的。 5. 离心泵的压头（又称扬程）是指，它的单位是。 6. 某设备的真空表读数为500mmHg，设备外环境大气压强为640mmHg，则它的绝对压强为_________Pa。 7. 流体在圆形直管内作滞流（层流）流动时，其速度分布呈_________形曲线，中心最大速度为平均速度的____________倍。此时摩擦系数λ与__________无关，只随__________加大而_______________。 8. 牛顿粘性定律表达式为___________________________，它只适用于_____________型流体。 9. 流体在圆形直管内流动时，在湍流区则摩擦系数λ与________及________有关。在完全湍流区则λ与雷诺系数的关系线趋近于___________线。 10. 边长为a的正方形管道，其当量直径de为________________。 11. 在定态流动系统中，水连续地从粗圆管流入细圆管，粗管内径为细管的2倍。 则细管内水的流速为粗管内流速的___________倍。 12. 流体在圆管内流动时的摩擦阻力可分为__________________和 _____________两种。局部阻力的计算方法有___________法和_________法。 13. 在静止的同一种连续流体的内部，各截面上___________能与__________能 之和为常数。 14. 法定单位制中，粘度的单位为_________________,在cgs制中粘度的单位为
化工原理-第二章-流体输送设备 一、选择题 1、离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生( )。A A. 气缚现象； B. 汽蚀现象； C. 汽化现象； D. 气浮现象。 2、离心泵最常用的调节方法是 ( )。B A. 改变吸入管路中阀门开度； B. 改变压出管路中阀门的开度； C. 安置回流支路，改变循环量的大小； D. 车削离心泵的叶轮。 3、离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后获得的( )。B 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）。 4、离心泵的扬程是 ( )。D A. 实际的升扬高度； B. 泵的吸液高度； C. 液体出泵和进泵的压差换算成液柱高度 D. 单位重量液体出泵和进泵的机械能差值。 5、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( )。C 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。 6、为避免发生气蚀现象，应使离心泵内的最低压力（）输送温度下液体的饱和蒸汽压。A A. 大于； B. 小于； C. 等于。 7、流量调节，离心泵常用（），往复泵常用（）。A；C A. 出口阀 B. 进口阀 C. 旁路阀 8、欲送润滑油到高压压缩机的气缸中，应采用（）。输送大流量，低粘度的液体应采用（）。C；A A. 离心泵； B. 往复泵； C. 齿轮泵。 9、1m3 气体经风机所获得能量，称为（）。A A. 全风压； B. 静风压； C. 扬程。 10、往复泵在启动之前，必须将出口阀（）。A A. 打开； B. 关闭； C. 半开。 11、用离心泵从河中抽水，当河面水位下降时，泵提供的流量减少了，其原因是（）。C A. 发生了气缚现象； B. 泵特性曲线变了； C. 管路特性曲线变了。 12、离心泵启动前_____，是为了防止气缚现象发生。D A 灌水； B 放气； C 灌油； D 灌泵。 13、离心泵装置中_____的滤网可以阻拦液体中的固体颗粒被吸入而堵塞管道和泵壳。A A. 吸入管路； B. 排出管路； C. 调节管路； D. 分支管路。 14、为有效提高离心泵的静压能，宜采用_____ 叶片。B A 前弯； B 后弯； C 垂直； D 水平。 15、往复泵的_____ 调节是采用回路调节装置。C A. 容积； B. 体积； C. 流量； D. 流速。 16、离心泵铭牌上标明的扬程是指( ) D A. 功率最大时的扬程 B. 最大流量时的扬程 C. 泵的最大扬程 D. 效率最高时的扬程 17、往复泵在操作中( ) B A. 不开旁路阀时，流量与出口阀的开度无关 B. 允许的安装高度与流量无关 C. 流量与转速无关 D. 开启旁路阀后，输入的液体流量与出口阀的开度无关 18、一台试验用离心泵，开动不久，泵入口处的真空度逐渐降低为零，泵出口处的压力表也逐渐降低为零，此时离心泵完全打不出水。发生故障的原因是( ) D