流体力学泵与风机[总结]
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流体力学泵与风机 方程式(Z+p/γ)=C 从物理学:Z项是单位重量液体质点相对
于基准面的位置势能,p/γ项是单位重量液体质点的压力势能,
Z+p/γ项是单位重量液体的总势能,(Z+p/γ)=C表明在静止液体中,
各液体质点单位重量的总势能均相等。 从水力学:Z为该点的位
置相对于基准面的高度,称位置水头,p/γ是该点在压强作用下沿
测压管所能上升的高度,称压强水头,Z+p/γ称测压管水头,它表
示测压管液面相对于基准面的高度,(Z+p/γ)=C表示同一容器的静
止液体中,所有各点的测压管液头均相等。
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等压面:①在连通的同种静止液体中,水平面必然是等压面②静止液
体的自由液面是水平面,该自由液面上各点压强均为大气压钱,所以
自由液面是等压面③两种不同液体的分界面是水平面,故该面也是等
压面
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绝对压强=相对压强+真空压强
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压强的量度单位:①用单位面积上所受的压力来表示,单位N/m2,
或Pa②用液柱的高度来表示,mH2O、mmHg、mmH2O,h=p/γ③用大气
压的倍数来表示,单位为工程大气压和标准大气压,
1atm=101.325kPa。
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流线: 同一时刻流场中一系列流体质点的流动方向线,即在流场中
画出的一条曲线,在某一瞬时,该曲线上的任意一点的流速矢量总是
在该点与曲线相切。 迹线:某一流体质点在连续时间内的运动轨
迹。
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能量方程式的意义(物理意义):z表示单位重量流体的位置势能,
简称位能,简称位能,p/γ表示单位重量流体的压力势能,简称压
能,av2/2g表示单位重量流体的平均势能,简称动能,hw表示克服
阻力所引起的单位能量损失,简称能量损失,z+p/γ表示单位势能,z+p/γ+av2/2g表示单位总机械能。(几何意义)方程式中各项的单
位都是米,具有长度量纲[L]表示某种高度,可以用几何线段来表示,
流体力学上称为水头,z称为位置水头,p/γ称为压强水头,av2/2g
称为流速水头,hw称为水头损失,z+p/γ称为测压管水头(Hp),
z+p/γ+av2/2g称为总水头(H)
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沿程水头损失: 在管路中单位水流的沿程能量损失。 局部水头
损失:在管件(管道入口,弯头、闸阀、三通等)处单位重量水流的
局部能量损失
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①层流区:λ=f1(Re)②临界过渡区: λ=f2(Re)③紊流光滑区:
λ=f3(Re)④紊流过渡区:λ=f3(Re、Δ/d)⑤紊流粗糙区(阻力平方
区):λ=f5(Δ/d)
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短管:水头损失中沿程损失和局部损失都占相当的比重,两者都不可
以忽略的管道。 长管:水头损失以沿程损失为主,局部损失和流速
水头的总和同沿程损失相比很小,可以忽略不计,或可以将其按沿程
损失的某一百分数估算。
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孔口出流: 在容器侧壁或底部开孔,容器内的流体经孔口流出的
流动现象。
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若d≤H/10,这种孔口称为小孔口,这种情况可认为孔口断面上各点
的水头都相等,各点的流速相同。
若d>H/10,则称为大孔口,计算中应考虑孔口断面上不同高度的水
头不相等,因此流速也是变化的。
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管嘴出流: 流体经过管嘴流出的现象。
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常用的管嘴: ①流线形管嘴②收缩圆锥形管嘴③扩大圆锥形管嘴
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离心式泵与风机的基本性能参数: ①流量②泵的扬程或风机的全
压③功率④效率⑤转速
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泵与风机的理论性能曲线: ①泵与风机所提供的流量和扬程之间
的关系,用H=f1(Q)表示②泵与风机所提供的流量与所需外加轴功率
之间的关系,用N=f2(Q)来表示③泵与风机所提供的流量与设备本身
效率之间的关系,用η=f3(Q)来表示。
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泵或风机中的能量损失按其产生的原因分为三类: 水力损失、容
积损失、机械损失。
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气蚀现象: 水泵工作时,当叶轮入口某处的压强低于水灾工作温
度下的汽化压强时,水就发生汽化,产生大量水泡;与此同时,由于
压强降低,原来溶解于液体的某些活泼气体,如水中的氧也会逸出儿
成为气泡。这些气泡随液流进入泵内高压区,由于该处压强较高,气
泡迅速破灭。于是在局部地区产生高频率。高冲击力的水击,不断打
击泵内部件,特别是工作叶轮。因此,泵出现振动和噪声,在叶轮表
面形成麻点和斑痕。此外,在凝结热的助长下,活泼气体还对金属发
生化学腐蚀,以至金属表面发生块状脱落。这种线就是气蚀。
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产生气蚀的原因: 泵的安装位置高出吸液面高度太大,即泵的几
何安装高度Hg过大;泵安装地点的大气压较低,例如安装在高海拔
地区;泵所输送的液体温度过高等。
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均匀流:过流断面的大小和形状沿程不变,过流断面上流速分布也不
变的流动。 渐变流:流速沿流向变化较缓,流线近似平行直线的
流动。
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流体静压强的特性: ①流体静压强的方向必然是垂直指向受压面的,即与受压面的内法线方向一致②在静止或相对静止的流体中,任
一点各方向上的流体静压强大小均相等。
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压力流: 流体充满整个流动空间并在压力作用下的流动。 无压
流: 液体流动时,具有与气体相接触的自由表面,且只依靠液体自
身重力作用下的流动。
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恒定流: 流体任意一点的压强、流速、密度等运动要素不随时间而
发生变化的流动。 非恒定流:流体运动时,流体任意一点的压强、
流速、密度等运动要素随时间而发生变化的流动。
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在流体运动的空间内,任取一封闭曲线S,过曲线S上各点作流线,
这些流线所构成的管状流面称为流管,充满流体的流管称为流束,把
面积S上各点做流线,这些流线所构成的管状流面称为流管,充满流
体的流管称为流束,把面积为dA的微小流束,称为元流为A的流束
则是无数元流的总和,称为总流。 过流断面:流线互相平行时,
过流断面为平面;流线互相不平行时,过流断面为曲面。 流
量:单位时间内通过过流断面的流体量