第2章流体输送设备
（Fluid-moving Machinery）
2.1 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；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。
2.2 液体输送设备—泵（Pumps）
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：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。另外，在单向阀下面装有滤网，作用是拦阻液体中的固体物质被吸入而堵塞管道和泵壳。启动与停泵：灌液完毕后，此时应关闭出口阀后启动泵，这时所需的泵的轴功率最小，启动电流较小，以保护电机。启动后渐渐开启出口阀。
停泵前，要先关闭出口阀后再停机，这样可避免排出管内的水柱倒冲泵壳内叶轮，叶片，以延长泵的使用寿命。
2、主要部件
1）叶轮：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均有所提高。叶轮按其结构形状分有三种：
①闭式：叶轮内6～12片弯曲的叶片，前后有盖板，叶轮后盖板上开有若干个平衡小孔，以平衡一部分轴向推力。
②半闭式：叶轮内6～12片弯曲的叶片，前有盖板，叶轮后盖板上开有若干个平衡小孔,以平衡一部分轴向推力。
③敞式（开式）：叶轮内6～12片弯曲的叶片，前后无盖板。
闭式效率最高，适用于输送洁净的液体，不适于输送浆料或含悬浮物的液体。半闭式和开式效率较低，常用于输送浆料或悬浮液。
叶轮按吸液方式分有二种：
①单吸：液体只有一侧被吸入。
②双吸：液体可同时从两侧吸入，具有较大的吸液能力。而且基本上可以消除轴向推力。
2）泵壳（蜗壳形）：作用是汇集由叶轮抛出的液体，同时将高速液体的部分动能转化为静压能。原因是泵壳形状为蜗壳形，流道截面逐渐增大，u↓，p↑。3）轴封装置：泵轴与泵壳之间的密封称为轴封。作用是防止高压液体从泵壳内沿轴的四周面漏出，或者外界空气以相反方向漏入泵壳内。
二、离心泵的主要性能参数
1．流量Q（V）：单位时间内泵输送的液体体积,m3/s（或m3/h，l/s等）。Q取决于泵的结构、尺寸（叶轮直径与叶片的宽度）和转速。Q的大小可通过安装在排出管上的流量计测得。
2．扬程H（压头）：泵对单位重量的液体所提供的有效能量，m液柱。
若在泵的吸入口和排出口分别装上真空表和压力表并取1-1'，2-2’截面作计算，则
3．轴功率及效率
轴功率Na——原动机（电动机或蒸汽透平等）传送给泵轴的功率，kW。
效率——泵轴通过叶轮传给液体能量的过程中的能量损失。
4．转速n
泵的叶轮每分钟的转数，即“r.p.m.”： rings per minute
三、离心泵的基本方程式（简单了解）
为简化液体在叶轮内的复杂运动，作两点假设：
①叶轮内叶片的数目为无穷多，即叶片的厚度为无限薄，从而可以认为液体质点完全沿着叶片的形状而运动，亦即液体质点的运动轨迹与叶片的外形相重合。
②输送的是理想液体，由此在叶轮内的流动阻力可忽略。
基本方程式的表达式
离心泵基本方程式的讨论
的关系；2）与叶片几何形状的关系
1）与n和D
2
）有关。
其它条件不变时，与叶片的形状（β
2
四、离心泵的性能曲线（重点）
1．实际的H～Q线
实际情况为:
①叶轮上的叶片数目是有限的6～12片，叶片间的流道较宽，这样叶片对液体流束的约束就减小了，使有所降低。
②液体在叶片间流道内流动时存在轴向涡流，其直接影响速度△，导致泵的压头降低。
③液体具有粘性。
④泵内有各种泄漏现象，实际的Q小于。
所以，实际的H～Q线应在～线的下方，实际的H～Q曲线由实验测定。
2．离心泵的特性曲线
当泵转速n一定时，由实验可测得H～Q，Na～Q，η～Q，这三条曲线称为性能曲线，由泵制造厂提供。供泵用户使用。泵厂以20℃清水作为工质做实验测定性能曲线。
ⅰ）H～Q，Q↑→H↓，呈抛物线H=A－BQ2
ⅱ）Na～Q，Q↑→Na↑，当Q=0，Na最小
ⅲ）η～Q，Q↑→η先↑后↓，存在一最高效率点，此点称为设计点。与ηmax对应的H，Q，Na值称为最佳工况参数，也是铭牌所标值。
泵的高效率区η=92%ηmax，这一区域定为泵的运转范围。
五、离心泵性能的改变与换算
泵的生产厂家所提供的离心泵特性曲线一般都是在一定转速和常压下以20℃的清水作为工质做实验的。若被输液的ρ，μ不同，或改变泵的n，叶轮直径，则性能要发生变化。
1．密度的影响：
可知H，Q与ρ无关。
泵的效率也不随ρ而改变，所以H～Q与η～Q曲线保持不变。但
ρ变Na也变，ρ↑，Na↑，电机功率要↑。
2．粘度的影响
则H↓，Q↓，η↓和Na↑。
3．转速的影响
n变化，导致速度△发生变化，H，Q和Na也发生变化，但η不变
4．叶轮直径的影响
有关。
当n一定时，H，Q与D
2
若对同一型号的泵，换用直径较小的叶轮，而其它几何尺寸不变（仅是出口处叶片的宽度稍有改变），这种现象称为叶轮的“切割”。
六、离心泵的汽蚀现象与允许汲上高度（安装高度）
1．离心泵的汽蚀现象（Cavitation）
离心泵运转时，液体在泵内压强的变化如图所示：
液体压强随着泵吸入口向叶轮入口而下降，叶片入口附近K—K面处的压强p K为最低，此后由于叶轮对液体作功，压强很快上升。
假如：p K≤p v(t)，p v(t)被输液温度t时的饱和蒸汽压，则液体发生汽化产生汽泡，汽泡随同液体从低压区流向高压区，在高压的作用下迅速凝聚或汽泡破裂，与此同时，汽泡周围的液体会以极高的速度冲向原汽泡所占据的空间，在冲击点处可形成高达几万kpa的压强，冲击频率可高达每秒几万次之多，若当汽泡的凝聚发生在叶片表面附近时，众多液体质点犹如细小的高频水锤撞击叶片，侵蚀叶片和叶轮，这种不正常现象称为汽蚀现象。
汽蚀发生时，会产生噪音和震动，叶轮局部地方在巨大冲击力的反复作用下，材料表面疲劳，从点蚀到形成严重的蜂窝状空洞，损坏叶片。泵的流量，压头和效率急剧下降，严重时甚至吸不上液体，所以为保证离心泵正常运转，应避免汽蚀现象的产生，即须使p K﹥p v(t)
。
2．最大汲上真空高度与允许汲上最大真空高度[H
]
s
定义：最大汲上真空高度
定义：允许汲上真空高度
由于p k位置不易确定，而泵入口处的压强p1易测得（p1由真空表测得），当p K=p v(t)时，则相应的p1记作为p1min。
为防止汽蚀产生，p1/ρg﹥p1min/ρg（一般提高0.3m或以上）
由此p1来定义[H s]，[H s]是离心泵的另一性能参数，一般[H s]与被输送液体的物性，泵的结构，流量及当地大气压等有关，泵制造厂在泵出厂前要标定，标定时
实验条件为大气压10.33mH2O，20℃清水，测得的[H s]～Q曲线列于泵样本性能曲线中。
若输液的物性与水不同，且操作条件与标定条件不符时，则需换算：
3．允许汽蚀余量[△h] NPSH(Net Positive Suction Head)
一般[△h]与泵的结构和尺寸有关，由实验测定，并同标绘于性能曲线图上。4．离心泵的允许吸上高度（允许安装高度）Hg
Hg——泵的吸入口与贮槽液面间的允许到达的垂直距离，m液柱。
若对泵吸入管列B’s eg（在0—0'与1—1'面间）
实际安装高度应小于等于Hg。
由上两式可见，在一定流量下Q=定值，则Hg就直接与H f0-1有关，相应地：
H f0-1值大，Hg值就小，反之亦然。
所以，对泵的吸入管路而言，宜短而粗，尽量不装阀门和少装管件，这样H f0-1较小，以保证一定的Hg值。
若Hg值为负，例如Hg= -2.0m，则意味着泵应装在液面下方2m以下处为宜，对于输送饱和蒸汽压高的液体往往属于这种情况。
确定适宜的安装高度对泵的用户来说是很重要的，目的是正确地使用泵，保证泵正常运转，以防汽蚀产生。
七、离心泵的工作点与流量调节（重点）
1．管路特性曲线与工作点
1）管路特性曲线
2）工作点：所谓离心泵的工作点是指离心泵的性能曲线（H～Q曲线）与管路特性曲线的交点，即在H～Q坐标上，分别描点作出两曲线的交点M点。
如果H～Q曲线方程可近似表示为H=A－BQ2管路特性曲线方程表示为H=K＋CQ2，则工作点对应的流量和扬程由这两个方程联立求解。
这就是说，离心泵在特定的管路系统中运转时所提供的扬程和流量恰好等同于管路所需的扬程和流量。
2．流量调节
如果工作点的流量大于或小于所需的输液量，则须进行流量调节。流量调节实际上是改变泵的工作点。
①改变出口阀的开度：实际改变管路特性曲线
原来Q>所需Q'，阀门关小，管路阻力增大，管路特性曲线上移，工作点由M→M'点，流量减小。
②改变泵的转速或叶轮直径：实际改变泵的H～Q曲线
n↓→n'，M→M'点，Q↓
↑→n''，M→M''点，Q↑
D↓→D'，M→M'点，Q↓
比较①，②两种流量调节措施可知：
ⅰ）用阀门调节流量快速方便，且流量可以连续变化，化工生产中应用最广。其缺点是阀门关小时，流动阻力增加，要额外多消耗一部分功率，且使泵在低效率点工作，经济上不合理。
ⅱ）②方法不额外增加流动阻力，变化前后泵效率几乎不变，能量利用经济。但调节不方便，且变速装置或变速电动机价格贵，一般只有在调节幅度大，时间又长的季节性调节中才使用。
八、离心泵的组合操作（自学）
实际工作中，有时遇到这种情况，即仓库现有的离心泵不满足输送任务的要求，比如：
要求的扬程与流量分别为H=110m，Q=80m3/h。而库存的泵性能为：1．H=100m，Q=50 m3/h，若干台。2．H=60m，Q=80 m3/h，若干台。
显然，单台泵工作时无法达到要求的流量和扬程。为弥补单泵工作时这种不足，引出了泵的组合操作，即泵的串、并联。
现以两台特性相同的泵为例来介绍：
1．泵的并联
1）两泵并联的合成特性曲线：设有两台型号相同的离心泵并联工作，并且各自的吸入管路相同，则两泵的流量和扬程必相同。
因此，在同样的扬程下，并联泵的流量为单泵的两倍。在H～Q坐标上将单泵特性曲线的横坐标加倍而纵坐标不变，得到这条曲线叫做两泵并联合成特性曲线。
2）两泵并联系统的工作点
对于两泵并联系统而言，管路特性曲线保持不变。两泵并联的合成特性曲线与管路特性曲线的交点M即为工作点，对应的坐标值Q，H即为两泵并联工作
时的Q
并，H
并
。
由图可知：Q
并＞Q
单
，但Q
并
＜2Q
单
，这是因为Q
并
增大导致管路阻力损失增加
（H=K＋CQ2，Q↑→H↑）的缘故。Q
并=2Q
单
，两泵并联时单泵在b状态下工作。
3）并联泵的总效率与每台泵在b点工作所对应的单泵效率相同。
2．泵的串联
1）两泵串联的合成特性曲线：设有两台型号相同的离心泵串联工作，每台泵的流量和扬程也必然相同。因此在同样的流量下，串联泵的压头为单台泵的两倍。在H～Q标绘出两泵串联的合成特性曲线，将单泵的特性曲线纵坐标加倍，而横坐标不变。
2）两泵串联系统的工作点：同理，管路特性曲线也是不变的。
两线交点为工作点，两坐标值为H
串和H
单
。
由此可见，H
串＞H
单，
Q
串
＞Q
单，
但H
串
＜2H
单。
3）串联泵的总效率与每台泵在b点工作所对应的单泵效率相同
3．组合方式的选择
1）如果管路中
（单泵提供的最大扬程）
则，必须采用串联操作，增加压头。
2）实际情况多数属于单泵可以输液，只是流量达不到指定要求。因此，若以增大流量为目的，则泵的串，并联的选择取决于管路特性曲线。
由图可知：
ⅰ）对管路特性曲线①而言，Q
1并=Q
1串
，并、串联相同。
ⅱ）对管路特性曲线②而言，Q
2并＞Q
2串
，采用并联。（低阻管路）
ⅲ）对管路特性曲线③而言，Q
3并＜Q
3串
，采用串联。（高阻管路）
上面介绍的是两台型号相同的离心泵的串、并联操作。
现在提出两个问题：①三台或三台以上离心泵的串或并联操作时的流量、扬程如何确定？
②如果两台型号不同的离心泵能否串或并联操作？和两台型号相同的串、并联操作问题是否有区别？
接下来提出三个问题供同学课后讨论。
①在流量Q=0～Q
段，并联系的合成曲线怎样作？Ⅰ泵有无液体流出？
A
段，如Ⅰ泵无液体流出，那么，Ⅱ泵输出的液体是否会反作用②在流量Q=0～Q
A
于Ⅰ泵的泵体，冲击叶轮使泵反转？
③如果上述使Ⅰ泵反转有可能，不同型号泵并联使用时，安装与操作上应采取什么措施？
九、离心泵的类型和选择
1．离心泵的类型（了解）
各种类型的离心泵按照其结构特点各自成为一个系列，并以一个或几个字母作为系列代号。各类型系列泵可从泵标本或机械产品目录手册查到。现对常用的离心泵的类型作简单介绍。
1）水泵（IS型，D型，S型）性能范围：Q 6.3～400m3/h； H 5～125m。IS型——单级单吸离心泵，结构如图所示。该系列泵是我国第一个按国际标准（ISO）设计，研制的新产品。全系列共有29个品种。化工生产中广泛应用。泵输液温度≤80℃，吸入压力≯0.3Mpa，口径为40～200mm。
IS型系列可从泵样本或机械产品目录手册中查到。
D型——多级离心泵，在同一根轴上串联多个叶轮。性能范围：Q 6.3～580m3/h H 50～1800m
S型——双吸泵，在同一泵壳内有背靠背的两个叶轮，从两侧同时吸液。
由同一管道流出。双吸泵可自动消除轴向推力。性能范围：Q 50～14000m3/h H 8.7～250m
2）耐腐蚀泵（F型）：输送酸、碱及浓氨水等腐蚀性液体时，需用耐腐蚀泵。长期以来F型泵是典型的耐腐蚀泵，现在又新开发了IH型泵。IH泵是节能产品，比F型泵平均效率提高5%。IH泵的扬程为5～125m，流量为6.3～400m3/h。
我国耐腐蚀泵所用材料、代号及使用液体种类简述于下：
灰口铸铁——“H”，用于浓硫酸。
高硅铸铁——“G”，用于硫酸。
铬镍合金钢——“B”，用于常温、低浓度硝酸、氧化性酸、碱液等。
铬镍钼钛合金钢——“M”，用于常温、高浓度硝酸。
聚三氟氯乙烯塑料——“S”，用于90℃以下的硫酸、硝酸、盐酸及碱液。3）油泵（Y型）：用以输送不含固体颗粒、无腐蚀性的油类及石油产品。该类型泵要求密封好，可防止易燃液体外漏。典型的油泵为Y型泵，扬程为5～1740m，流量为5.5～1270m3/h，输送介质温度为-20～400℃。
4）杂质泵（P型）：用于输送悬浮液，一般采用敞式或半蔽式叶轮。杂质泵中M型煤水泵用于混浊煤水的输送，PW型污水泵用于80℃以下带纤维的悬浮液输
送，WGF型污水泵是用于输送含有酸、碱的腐蚀型污水或化学浆液。IFV型卧式无堵塞泵是1986年从日本引进的，可输送污水、泥水等，液体中所含最大颗粒不得大于出口口径，输送介质温度为0～80℃。IFZ型螺旋涡流无堵塞泵亦是1986年从日本引进的用于输送污水、污物、纸浆及含纤维液体，最大颗粒粒径为28～150mm。
2．离心泵的选型（重点）
考虑。1）确定输液系统的流量与扬程。Q一般为输送任务，如Q变化，则取Q
max
根据输液管路的安排，用B’s eg确定He。
2）选择泵的类型与型号。
类型确定：依据被输液体的性质及操作条件而定。
型号确定：依据Q，He从泵样本中的性能特性曲线或性能表来确定合适的型号。3）核算泵的轴功率
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