化工原理

(1) 主管中的质量流量等于并联各支管内质量流量之和w=w1+w2+w3

(2) 任一并联处流体的势能(位能与静压能之和)唯一,从分流点A至合流点B,单位质量的流体无论通过哪一根支管,阻力损失都相等,即

(3) 并联各支管流量分配具有自协调性。任意两支管i、j的流量分配比为 3.分支管路计算:

主管分支、支管再分支。分支点既可以是分流点,也可以是交汇点,取决于支管流体流向。了解。 管路特性曲线

以单位重量流体为计算基准的柏努利方程,式中各项单位为m流体柱 输送机械向单位重量流体提供的机械能: 其中

HL称为管路的扬程或压头, 其物理意义等价于将该流体提升 HL的高度而具有的位能, 扬程HL与升扬高度(z2-z1)不同。 又根据管路中的流速u与体积流量V的关系

+

阻力平方区l与流量无关,令 从而得到管路特性方程+

管路特性曲线,表述了一定管路系统所需提供的机械能与流量的关系。+固定不变,K值代表管路系统的阻力特性,高阻管路K值大,曲线更陡峭,表明完成同样的流体输送任务需要提供更大的扬程。

流体输送机械

主要为离心泵

离心泵结构:高速旋转的叶轮和固定的泵壳,叶轮上装有若干叶片,叶轮将输入的轴功提供给液体。

离心泵工作原理:液体随叶轮旋转在离心力作用下沿叶片间通道向外缘运动,速度增加、机械能提高。液体离开叶轮进入蜗壳,蜗壳流道逐渐扩大、 流体速度减慢,液体动能转换为静压能,压强不断升高,最后沿切向流出蜗壳通过排出导管输入管路系统。 离心泵特性曲线:

性能参数:流量V [m3/s];压头H [mH2o];轴功率N [kW];效率? [%] 特性曲线:

H—qV曲线:离心泵的压头H又称扬程,是指泵对单位重量的流体所能提供的机械能[J/N],单位为m。因此H—qV曲线代表离心泵所提供的能量与流量的关系,离心泵压头H随流量

qV增加而下降;

N—qV曲线与?—qV曲线:离心泵的轴功率N是指电机输入到泵轴的功率,流量最小时轴功率最小,因此启动泵时应关闭出口阀,使启动电机电流最小,保护电机。流体从泵获得的实际功率为泵的有效功率Ne,由泵的流量和扬程求得,其中,由图可知Q在80~100间离心泵的效率最高,即高效区,工作时尽量在此区内。

特性曲线的变换:

特性曲线是制造厂用20℃清水在一定转速下实验测定的。若输送液体性质与此相差较大,泵特性曲线将发生变化,应加以修正,使之变换为符合输送液体性质的新特性曲线。

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,H—qV曲线不随液体密度而变,η—qV曲线也不随液体密度而变。 轴功率则随液体密度的增加而增加。离心泵启动时一定应在泵体和吸入管路内充满液体,否则将发生“气缚” 现象。

液体粘度的影响:液体粘度改变,H—V、N—V、?—V曲线都将随之而变。

叶轮转速的影响—比例定律:转速变化特性曲线变化, 在转速变化不大于±20%范围内

,,

叶轮直径的影响—切割定律:减小叶轮直径特性参数随之而变,对叶轮圆周进行少量车削

,,

汽蚀现象:叶轮内缘处的压强低至液体的饱和蒸汽压时部分液体将汽化,产生的汽泡随即被液流带入叶轮内压力较高处因受压缩而凝聚。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,称为汽蚀。因此汽蚀状态下工作的离心泵噪声大、泵体振动,流量、压头、效率都明显下降。高频冲击加之高温腐蚀作用使叶片表面成海绵状而迅速破坏。

防止汽蚀措施:把离心泵安装在恰当的高度位置上,确保泵内压强最低点静压高于输送温度下液体饱和蒸汽压 pv。由于该点处的真实压强难于测量,工程上以泵入口处压强 p1来表征。对1-1和K-K截面列柏努方程,在一定流量下,当pk = pv时 ,汽蚀发生,令此时的p1为p1,min,且定义

Δhmin为离心泵的最小汽蚀余量泵样本中允许汽蚀余量Δh:在Δhmin基础上按标准规定加上一定裕量后的值。 为避免发生汽蚀,离心泵的允许安装高度

从样本中查得允许汽蚀余量Δh,计算出允许安装高度Hg,允,实际安装高度Hg应小于Hg,允。减少吸入管路的阻力,可以防止汽蚀发生。液温越高,饱和蒸汽压越高,允许的安装高度越低,输送高温液体,要注意安装高度。

离心泵的工作点:当泵安装在一定管路系统中的离心泵工作时,泵输出的流量即为管路流量、泵提供的压头即为管路所要求的压头。泵的特性曲线与管路特性曲线有一交点a点,该交点称为离心泵的工作点。

离心泵的调节:离心泵流量的调节就是改变泵的工作点。方法有二:调节阀门开度改变管路特性曲线,灵活方便,耗能大;调节泵转速改变泵特性曲线,节能,投资大。

离心泵的并联和串联:

离心泵并联和串联,将组合安装的离心泵视为一个泵组,泵组的特性曲线或称合成特性曲线,据此确定泵组工作点。

离心泵并联操作时,泵在同一压头下工作,泵组的流量为该压头下各泵对应的流量之和。据此,并联离心泵组的H-V 特性曲线。

同一压头下,并联泵的流量为单泵流量的两倍,据此作出合成特性曲线V单

并串联的选择:

高阻管路:串联泵;低阻管路:并联泵

其它类型泵仅作了解。 流速、流量测定

测速管:

原理:冲压与静压之差测流速 测速管的测量应注意:

(1)测点上、下游应有50倍管径的直管长度 (2)测速管直径应小于管径的1/50 (3)测速管用于大管道气体流速的测量 (4)压差较小需放大后才能较精确地显示其读数 (5)测速管测得的是点速度,若测平均流量, 需进行推算 孔板流量计: 结构与原理:

离心泵串联操作时,泵送流量相同,泵组的扬程为该流量下各泵的扬程之和。离心泵串连工作时的合成特性曲线。

同一流量下,串联泵的压头为单泵压头的两倍,据此作出串联泵合成特性曲线V

文丘里流量计:孔板流量计的改进。

转子流量计为变流量恒压差,孔板流量计和文丘里流量计为恒流量变压差。

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