北京化工大学 化工原理第三章流体输送机械
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目的:给流体加入机械能1.7.1 管路特性曲线流体对输送机械的能量要求从1至2截面1.7 流体输送机械H g u g p z +++22111ρf H g u g p z ∑+++=22222ρ2242282V V f Kq q g d d l gu d l H =⎪⎭⎫ ⎝⎛+∑=⎪⎭⎫ ⎝⎛+∑=∑πζλζλ高度湍流,K 与流量无关管路特性的影响因素阻力部分:①管径d②管长l 、l e 或ζ③势能增加部分:①位差Δz②压差Δp③密度ρ: dεgp p ρ12-(对液体动能差项很小,可忽略)流体输送机械分类按作用原理分:动力式(叶轮式):离心式,轴流式;容积式(正位移式):往复式(打气筒),旋转式; 其它类型:喷射式,流体作用式等。
按流体可压缩性分:液体输送机械:统称为泵;气体输送机械:通风机鼓风机压缩机真空泵1.7.2 离心泵构造及原理离心泵的主要构件(录像)叶轮:迫使液体高速旋转,形成离心力场中心加入低势能、低动能液体外缘输出高势能、高动能液体蜗壳:流道逐渐扩大,将动能部分转化成势能1.7.3 离心泵的特性曲线1.7.3.1 离心泵的特性曲线(1)泵的有效压头泵内损失:容积损失:部分流体漏回入口处水力损失:μ≠0,叶片数目有限机械损失:轴承、轴封的摩擦(2)泵的有效功率P e =ρgq V H eP a 基本上随流量q V 单调上升 泵启动时关出口阀(3)泵的效率ae P P =η泵的特性曲线测定(录像)d吸=38mm,d出=25mm,测得水流量q V=5×10-4m3/s,p压=0.2MPa,p真=27kPa。
求:H e=?解:由泵进、出口列方程(4)特性曲线的影响因素①密度: ρ对H e ~q V ,η~q V 无影响;对P a ~q V 有影响②黏度: μ对H e ~q V ,η~q V ,P a ~q V 都有影响(20℃水的μ ,对高μ流体特线修正)③转速: 当n 变化<20%时,比例定律:如果则有 n n q q VV ''=2''⎪⎭⎫ ⎝⎛=n n H H e e 3''⎪⎭⎫ ⎝⎛=n n P P a a1.7.3.2 离心泵的工作点及流量调节(1)工作点工程处理方法:过程分解法(2)流量调节(a)出口阀开度优点:调节简便、灵活缺点:能耗(b)改变转速n节能,但不方便1.7.4.1 汽蚀现象(录像)叶轮入口K处压强最低,H g太大时,p K≤p V,液体汽化,形成汽泡,受压缩后溃灭。
化工原理流体输送机械1. 引言化工过程中,涉及到大量的流体输送工作。
流体输送机械是一类用于输送、泵送、搅拌、混合等操作的设备。
本文将介绍化工原理中常用的流体输送机械,包括离心泵、齿轮泵、隔膜泵、搅拌器等。
2. 离心泵离心泵是一种常用的流体输送机械,它利用离心力将流体从低压区域输送到高压区域。
离心泵的工作原理是通过转子的旋转使得流体在离心力的作用下产生压力差,从而实现输送效果。
离心泵具有结构简单、造价低廉、输送流量大的优点,广泛应用于化工领域。
2.1 离心泵的结构离心泵主要由叶轮、泵壳、轴和轴承等部分组成。
叶轮是离心泵中最关键的部件,它负责将流体由低压区域吸入并输出到高压区域。
泵壳是离心泵的外壳,起到固定叶轮和导向流体的作用。
轴和轴承用于传输转子的动力,并保证转子的平稳运转。
2.2 离心泵的工作原理离心泵的工作原理是基于离心力的作用。
当叶轮旋转时,流体将沿着叶轮的轴向方向进入泵壳,然后受到叶轮的离心力的作用,沿着辐射方向产生压力差。
高压区域的流体将通过出口管道输出,形成流动。
离心泵的输出流量取决于叶轮的转速和叶片的数目,可以通过调节叶轮的转速和叶片的数目来控制流量大小。
3. 齿轮泵齿轮泵是一种常用的流体输送机械,它利用齿轮的旋转来实现流体的输送。
齿轮泵的工作原理是通过两个或多个齿轮的啮合来产生压力差,从而将流体从低压区域输送到高压区域。
齿轮泵具有结构紧凑、输送流量稳定的优点,适用于输送高粘度的流体。
3.1 齿轮泵的结构齿轮泵由齿轮、泵体和轴等部分组成。
齿轮是齿轮泵中最关键的部件,它负责将流体从低压区域吸入并输出到高压区域。
泵体是齿轮泵的外壳,起到固定齿轮和导向流体的作用。
轴用于传输齿轮的旋转动力。
3.2 齿轮泵的工作原理齿轮泵的工作原理是基于齿轮的旋转和啮合作用。
当齿轮旋转时,流体将被齿轮齿槽所包围,形成封闭的空间。
齿轮的旋转使得空间逐渐缩小,流体被压缩,并在齿轮齿槽的作用下产生压力差。
高压区域的流体将通过出口管道输出,形成流动。
化工原理流体输送机械习题1. 一个水泵的输出功率为10 kW,流量为0.5 m3/s。
若泵的效率为0.8,请计算泵的扬程。
2. 一台离心压缩机的进口直径为0.5 m,出口直径为0.3 m,转速为3000 rpm。
若空气的密度为1.2 kg/m3,进口压力为1 bar,出口压力为2 bar,请计算压缩机的流量。
3. 一根长度为10 m,内径为0.2 m的水平管道中有水流动。
若管道内的摩擦系数为0.02,水的密度为1000 kg/m3,流量为0.1 m3/s,请计算管道中的压力损失。
4. 一台离心泵的特性曲线如下表所示,请根据曲线确定泵的最大扬程和最大流量。
| 流量 (m3/s) | 扬程 (m) ||------------|---------|| 0.1 | 60 || 0.2 | 50 || 0.3 | 40 || 0.4 | 30 || 0.5 | 20 || 0.6 | 10 |5. 一台柱塞泵每分钟工作100次,每次排量为0.1 L。
若柱塞直径为5 cm,请计算泵的输出流量。
6. 一段水平管道的长度为100 m,直径为0.5 m,摩擦系数为0.03,流量为0.1 m3/s。
若管道一端的压力为2 bar,请计算管道另一端的压力。
7. 一台离心风机的进口直径为0.4 m,出口直径为0.6 m,转速为1500 rpm。
若空气的密度为1.2 kg/m3,进口压力为0.5 bar,出口压力为0.2 bar,请计算风机的流量。
8. 一台容积泵的缸径为15 cm,行程为20 cm,每分钟工作100次。
若泵的排量效率为0.9,请计算泵的输出流量。
9. 一段水平管道的长度为50 m,直径为0.4 m,摩擦系数为0.02,流量为0.15 m3/s。
若管道一端的压力为2 bar,请计算管道另一端的压力损失。
10. 一台离心泵每分钟工作1200次,每次排量为0.05 L。
若泵的效率为0.7,请计算泵的输出功率。