第一章流體輸送徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院張旭光內(nèi)容提要流體輸送管路

流體在管中的流動(dòng)規(guī)律流動(dòng)參數(shù)的測量流體輸送機(jī)械要求掌握連續(xù)性方程和柏努利方程能進(jìn)行管路的設(shè)計(jì)計(jì)算能合理選用流體輸送方法及輸送機(jī)械能對各種流體輸送機(jī)械進(jìn)行操作流體的特征：具有流動(dòng)性。即抗剪和抗張的能力很?。粺o固定形狀，隨容器的形狀而變化；在外力作用下其內(nèi)部發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)。流體:

在剪應(yīng)力作用下能產(chǎn)生連續(xù)變形的物體稱為流體。如氣體和液體。第一節(jié)概述流體的輸送：根據(jù)生產(chǎn)要求，往往要將這些流體按照生產(chǎn)程序從一個(gè)設(shè)備輸送到另一個(gè)設(shè)備，從而完成流體輸送的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的連續(xù)化。壓強(qiáng)、流速和流量的測量：以便更好的掌握生產(chǎn)狀況。為強(qiáng)化設(shè)備提供適宜的流動(dòng)條件：除了流體輸送外，化工生產(chǎn)中的傳熱、傳質(zhì)過程以及化學(xué)反應(yīng)大都是在流體流動(dòng)下進(jìn)行的，以便降低傳遞阻力，減小設(shè)備尺寸。流體流動(dòng)狀態(tài)對這些單元操作有較大影響。學(xué)習(xí)流體及其流動(dòng)規(guī)律的意義不可壓縮流體：流體的體積如果不隨壓力及溫度變化，這種流體稱為不可壓縮流體。實(shí)際上流體都是可壓縮的，一般把液體當(dāng)作不可壓縮流體；氣體應(yīng)當(dāng)屬于可壓縮流體。但是，如果壓力或溫度變化率很小時(shí)，通常也可以當(dāng)作不可壓縮流體處理?？蓧嚎s流體：流體的體積如果隨壓力及溫度變化，則稱為可壓縮流體。流體的壓縮性常見的流體輸送方式高位槽送料真空抽料壓縮空氣送料流體輸送機(jī)械送料管路系統(tǒng)組成：由管子、管件、閥門等組成。管路系統(tǒng)作用：將生產(chǎn)設(shè)備連接起來，擔(dān)負(fù)輸送任務(wù)。1.2管子、管件和閥門的選用1.2.1管子(pipe)的選用1.管子的種類分類：按材料：鑄鐵管、鋼管、特殊鋼管、有色金屬、塑料管及橡膠管等；按加工方法：鋼管又有有縫與無縫之分；按顏色：有色金屬管又可分為紫鋼管、黃銅管、鉛管及鋁管等。管子是管路系統(tǒng)的主體，工業(yè)上根據(jù)輸送介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)不同，采用不同材質(zhì)的管道來滿足生產(chǎn)的要求。金屬管鑄鐵管

鑄鐵管質(zhì)地硬脆，不易加工，但對土壤和海水的耐腐蝕性能優(yōu)于鋼管

鋼管

鋼管按結(jié)構(gòu)可分為無縫鋼管、焊接鋼管；按材質(zhì)可分為、耐酸鋼管、碳素鋼管不銹鋼管耐腐蝕，品種多銅管在低溫下不變脆，可用作深冷設(shè)備換熱管。具有殺菌作用，實(shí)驗(yàn)測定，置于銅管道中的水5小時(shí)后細(xì)菌殺滅達(dá)90%。

鋁管鋁管的導(dǎo)熱性好，適合做換熱元件

塑料管聚乙烯(PE)管、高密聚乙烯(HDPE)管、聚丙烯(PP)管、聚丁烯(PB)管聚氯乙烯(PVC)管，硬質(zhì)聚氯乙烯(U-PVC)管、過氯化聚氯乙烯(C-PVC)管。

無機(jī)非金屬管

陶瓷管耐腐蝕性能，不透性、耐熱性和一定的機(jī)械強(qiáng)度。但陶瓷管性脆、導(dǎo)熱性差玻璃管具有很好的熱穩(wěn)定性和耐腐蝕性，透明、清潔、流動(dòng)阻力小、經(jīng)濟(jì)性好，但性脆不耐沖擊，目前已經(jīng)成功采用金屬管內(nèi)襯玻璃或玻璃鋼加強(qiáng)玻璃管道的方法來彌補(bǔ)其不足。

其他復(fù)合材料管如鋁塑管、襯四氟管2.管子的選用

選擇管子要根據(jù)流體的壓力、溫度、性質(zhì)、使用環(huán)境條件及衛(wèi)生要求等方面進(jìn)行考慮被輸送流體的壓力大小——選用加強(qiáng)級或普通級輸送有毒、易燃易爆、強(qiáng)腐蝕性流體——用無縫鋼管輸送水、煤氣、暖氣、壓縮空氣、低壓蒸汽以及無腐蝕性的流體——有縫鋼管埋地的管子——鑄鐵管輸送液態(tài)食品、飲料的管道——食品級不銹鋼管，食品級的塑料管。作用：改變管道方向(彎頭);

連接支管(三通);改變管徑(變形管);堵塞管道(管堵)。螺旋接頭卡箍接頭彎頭三通變形管管件：管與管的連接部件。1.2.2管件(pipefitting)的選用同徑接頭類包括管箍、短絲、活接頭、法蘭、卡箍

異徑接頭類聯(lián)接兩支不同直徑的管子，包括內(nèi)外螺紋管接頭、漸縮管分支接頭類用來增加管的支路，包括三通（T形三通、Y形三通）、四通管端接頭類用來終止管路，包括絲堵、管帽彎頭類用來改變流向，包括45o彎頭、90o彎頭、180o彎頭（又稱回彎頭）補(bǔ)償器（伸縮器）類使管可伸縮、彎曲或允許振動(dòng)而不遭到破壞，包括凸面式補(bǔ)償器、圓角彎方形補(bǔ)償器、填料函式補(bǔ)償器等

截止閥

閘閥止逆閥:單向閥裝于管道中用以開關(guān)管路或調(diào)節(jié)流量。常見閥門有：旋塞閥又稱考克

球閥(gatevalve)安全閥1.2.3閥門的選用閥門分類截止閥類主要用于截?cái)嗷蚪油ń橘|(zhì)流。如閘閥、截止閥、隔膜閥、球閥、旋塞閥。調(diào)節(jié)閥類主要用于調(diào)節(jié)介質(zhì)的流量、壓力等。如調(diào)節(jié)閥、節(jié)流閥、減壓閥。止回閥類用于阻止介質(zhì)倒流。包括各種結(jié)構(gòu)的止回閥。分流閥類用于分離、分配或混合介質(zhì)。包括各種結(jié)構(gòu)的分配閥和疏水閥等。安全閥類用于設(shè)備、管道超壓時(shí)的安全保護(hù)。包括各種類型的安全閥。截止閥(globevalve)

特點(diǎn)：構(gòu)造較復(fù)雜。在閥體部分液體流動(dòng)方向經(jīng)數(shù)次改變，流動(dòng)阻力較大。但這種閥門嚴(yán)密可靠，而且可較精確地調(diào)節(jié)流量。應(yīng)用：常用于蒸汽、壓縮空氣及液體輸送管道。若流體中含有懸浮顆粒時(shí)應(yīng)避免使用。結(jié)構(gòu)：依靠閥盤的上升或下降，改變閥盤與閥座的距離，以達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。常見的截止閥閘閥(gatevalve)：閘板閥特點(diǎn)：構(gòu)造簡單，液體阻力小，且不易為懸浮物所堵塞，故常用于大直徑管道。其缺點(diǎn)是閘閥閥體高；制造、檢修比較困難。應(yīng)用：較大直徑管道的開關(guān)。結(jié)構(gòu)：閘閥是利用閘板的上升或下降，以調(diào)節(jié)管路中流體的流量。球閥也叫球心閥，它是利用一個(gè)中間開孔的球體作閥心，依靠球體的旋轉(zhuǎn)來控制閥門的開關(guān)球閥的主要特點(diǎn)是本身結(jié)構(gòu)緊湊，易于操作和維修，適用于水、溶劑、酸和天然氣等一般工作介質(zhì)，而且還適用于工作條件惡劣的介質(zhì)，如氧氣、過氧化氫、甲烷和乙烯等。球閥閥體可以是整體的，也可以是組合式的自動(dòng)調(diào)節(jié)閥自動(dòng)調(diào)節(jié)閥，又稱自動(dòng)控制閥自動(dòng)控制閥分為自驅(qū)式控制閥和他驅(qū)式控制閥兩類

自驅(qū)式控制閥依靠介質(zhì)本身動(dòng)力驅(qū)動(dòng)如減壓閥、穩(wěn)壓閥他驅(qū)式控制閥依靠外加動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的（如電力、壓縮空氣和液動(dòng)力）如氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(圖1-11b)、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥(圖1-11c)和液動(dòng)調(diào)節(jié)閥常見的自動(dòng)調(diào)節(jié)閥止逆閥(checkvalve):

單向閥特點(diǎn)：只允許流體單方向流動(dòng)。應(yīng)用：只能在單向開關(guān)的特殊情況下使用。結(jié)構(gòu)：如圖所示。當(dāng)流體自左向右流動(dòng)時(shí)，閥自動(dòng)開啟；如遇到有反向流動(dòng)時(shí)，閥自動(dòng)關(guān)閉。止回閥一般適用于清凈介質(zhì)的管路中，含有固體顆粒和黏度較大的介質(zhì)管路不宜采用止回閥按結(jié)構(gòu)不同，分為旋啟式和升降式兩類旋啟式止回閥

水平管路中使用的升降式止回閥

垂直管路中使用的升降式止回閥旋啟式止回閥一般安裝在水平管道上

安全閥安全閥用來防止管路中的壓力超過規(guī)定指標(biāo)的裝置。當(dāng)工作壓力超過規(guī)定值時(shí)，閥門可自動(dòng)開啟，以排除多余的流體達(dá)到泄壓目的，當(dāng)壓力復(fù)原后，又自動(dòng)關(guān)閉，用以保證生產(chǎn)的安全。安全閥有彈簧式和重錘式兩種彈簧封閉全啟式安全閥重錘杠桿式安全閥止回閥又稱單向閥，其作用是只允許介質(zhì)向一個(gè)方向流動(dòng)。流體反方向流動(dòng)時(shí)，由流體壓力和閥瓣的自重，閥瓣與閥座閉合，從而切斷流動(dòng)。止回閥一般適用于清凈介質(zhì)的管路中，含有固體顆粒和黏度較大的介質(zhì)管路不宜采用。疏水閥又稱冷凝水排除閥，俗名疏水器。用于蒸汽管路中專門排放冷凝水，還可以阻止蒸汽泄漏疏水閥的種類很多，目前廣泛使用的是浮球式和熱動(dòng)力式兩類自由浮球式蒸汽疏水閥

熱動(dòng)力式(Y型式)疏水閥

1．2．5管子規(guī)格的確定

一、管子、管件、閥門的標(biāo)準(zhǔn)

管子、管件、閥門的選用必須參照其標(biāo)準(zhǔn)選取相應(yīng)的規(guī)格，標(biāo)準(zhǔn)包括“公稱直徑”和“公稱壓力”公稱直徑是與管子內(nèi)、外徑相近的整數(shù)，有時(shí)可能等于內(nèi)徑或外徑，用符號DN表示。公稱直徑相同的管子、管件和閥門可以很方便的相互連接公稱壓力是最大允許使用壓力，是管子、管件、閥門制造和使用的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，用PN表示，當(dāng)使用溫度較高時(shí)，材料的機(jī)械強(qiáng)度降低，必須降低允許使用壓力管子、管件的公稱直徑表管子、管件的公稱壓力表，MPa

碳鋼管子、管件的公稱壓力和不同溫度下的最大工作壓力

質(zhì)量流量

(massflowrate)WS,kg/s

單位時(shí)間內(nèi)流體流經(jīng)管道任一截面的質(zhì)量，稱為質(zhì)量流量，以Vm表示，其單位為kg/s。體積流量與質(zhì)量流量之間的關(guān)系為：

WS

=ρV

體積流量（volumetricflowrate）Vs

,m3/s

單位時(shí)間內(nèi)流體流經(jīng)管道任一截面的體積，稱為體積流量，以Vs

表示，其單位為m3/s。二、管徑的確定

1、流量實(shí)驗(yàn)證明，流體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，由于流體具有粘性，管道橫截面上流體質(zhì)點(diǎn)速度是沿半徑變化的。管道中心流速最大，愈靠管壁速度愈小，在緊靠管壁處，由于液體質(zhì)點(diǎn)粘附在管壁上，其速度等于零。平均流速

(averagevelocity)u,m/s質(zhì)點(diǎn)的流速：單位時(shí)間內(nèi)流體質(zhì)點(diǎn)在流動(dòng)方向上所流經(jīng)的距離。2、流速平均速度:一般以管道截面積除體積流量所得的值，來表示流體在管道中的速度。此種速度稱為平均速度，簡稱流速。

u＝Vs/A

流量與流速關(guān)系為：

WS=ρVs=ρAu

式中A——管道的截面積，m2單位時(shí)間內(nèi)流體流經(jīng)管道單位截面積的質(zhì)量稱為質(zhì)量流速。它與流速及流量的關(guān)系為：

G＝Ws/A=ρAu/A=ρu

（1-17）

由于氣體的體積與溫度、壓力有關(guān)，顯然，當(dāng)溫度、壓力發(fā)生變化時(shí)，氣體的體積流量與其相應(yīng)的流速也將之改變，但其質(zhì)量流量不變。此時(shí)，采用質(zhì)量流速比較方便。

2質(zhì)量流速(massvelocity)G流量一般為生產(chǎn)任務(wù)所決定，而合理的流速則應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟(jì)權(quán)衡決定，一般液體流速為0.5～3m/s。氣體為10～30m/s。某些流體在管道中的常用流速范圍，可參閱有關(guān)手冊。若以d表示管內(nèi)徑，則式u＝V/A

可寫成3管道直徑的估算

例

以內(nèi)徑105mm的鋼管輸送壓力為2atm、溫度為120℃的空氣。已知空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量為630m3/h，試求此空氣在管內(nèi)的流速和質(zhì)量流速。解:依題意空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量應(yīng)換算為操作狀態(tài)下的流量。因壓力不高，可應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算如下：取空氣的平均分子量為Mm=28.9，則實(shí)際操作狀態(tài)下空氣的密度為

平均流速依式（1-17），得質(zhì)量流速單位體積流體的質(zhì)量，稱為流體的密度，其表達(dá)式為式中

ρ——流體的密度，kg/m3；

m——流體的質(zhì)量，kg；

v——流體的體積，m3。不同的流體密度是不同的，對一定的流體，密度是壓力p和溫度T的函數(shù)，可用下式表示：

ρ＝f（p，T）

密度ρ

流體的密度是一個(gè)重要物性參數(shù)，作為技術(shù)人員必須掌握密度數(shù)據(jù)的確定方法及其影響因數(shù)

液體的密度隨壓力的變化甚?。O高壓力下除外），可忽略不計(jì)，但其隨溫度稍有改變。氣體的密度隨壓力和溫度的變化較大。式中p——?dú)怏w的壓力，kN/m2或kPa；

T——?dú)怏w的絕對溫度，K；

M——?dú)怏w的分子量，kg/kmol；

R——通用氣體常數(shù)，8.314kJ/kmol·K。當(dāng)壓力不太高、溫度不太低時(shí)，氣體的密度可近似地按理想氣體狀態(tài)方程式計(jì)算：

上式中的ρ0＝M/22.4kg/m3為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（即T0=273K及p0=133.3Pa）下氣體的密度。氣體密度也可按下式計(jì)算在氣體壓力較高、溫度較低時(shí)，氣體的密度需要采用真實(shí)氣體狀態(tài)方程式計(jì)算。氣體混合物:當(dāng)氣體混合物的溫度、壓力接近理想氣體時(shí)，仍可用式(1-3)計(jì)算氣體的密度。氣體混合物的組成通常以體積分率表示。對于理想氣體，體積分率與摩爾分率、壓力分率是相等的。

Mm

＝

M１y1+M2y2+…+Mnyn

(1-6)式中：M１、M2、…Mn——?dú)怏w混合物各組分的分子量；

y1

、y2

、…yn

——?dú)怏w混合物各組分的摩爾分率。液體混合物:液體混合時(shí)，體積往往有所改變。若混合前后體積不變，則1kg混合液的體積等于各組分單獨(dú)存在時(shí)的體積之和，則可由下式求出混合液體的密度ρm。式中α1、α2、…，αn——液體混合物中各組分的質(zhì)量分率；

ρ1、ρ2、…，ρn——液體混合物中各組分的密度，kg/m3；

ρm——液體混合物的平均密度，kg/m3。例已知硫酸與水的密度分別為1830kg/m3與998kg/m3，試求含硫酸為60%(質(zhì)量)的硫酸水溶液的密度。解：應(yīng)用混合液體密度公式，則有例已知干空氣的組成為：O221%、N278%和Ar1%(均為體積%)。試求干空氣在壓力為9.81×104Pa、溫度為100℃時(shí)的密度。解：

首先將攝氏度換算成開爾文：100℃＝273+100=373K求干空氣的平均分子量：Mm

＝

M１y1+M2y2+…+Mnyn

Mm=32×0.21+28×0.78+39.9×0.01=28.96氣體的平均密度為：例某廠要求安裝一根輸水量為30m3/h的管道，試選擇合適的管徑。解：依式（1-18）管內(nèi)徑為選取水在管內(nèi)的流速u＝1.8m/s(自來水1-1.5,水及低粘度液體1.5-3.0)查附錄中管道規(guī)格，確定選用φ89×4（外徑89mm，壁厚4mm）的管子，則其內(nèi)徑為

d=89-(4×2)＝81mm＝0.081m因此，水在輸送管內(nèi)的實(shí)際操作流速為：1．2．6流體輸送管路的工程安裝

一、管路聯(lián)接管子的聯(lián)接方法包括焊接、螺紋聯(lián)接、法蘭聯(lián)接、承插式聯(lián)接、快開式聯(lián)接（如卡箍），聯(lián)接方式的選擇視管徑大小及使用場合而定焊接這里說的焊接是指融化焊接，利用局部加熱的方法將工件的結(jié)合部熔融并緊密結(jié)合，冷卻結(jié)晶后形成牢固的接頭。焊接經(jīng)濟(jì)、方便，密閉性最好，安全性最高，但不便拆卸。鋼材、銅、鋁、塑料都可進(jìn)行焊接螺紋聯(lián)接兩管端加工出外螺紋，利用管箍將管子聯(lián)接在一起。為增加密閉性，聯(lián)接之前須在螺紋表面涂密封膠或纏繞密封材料（如：麻或止漏帶）法蘭聯(lián)接法蘭盤先以焊接或螺紋聯(lián)接于管端，再用螺栓聯(lián)接兩法蘭盤。為增加密閉性，法蘭盤之間夾持墊片。法蘭聯(lián)接的優(yōu)點(diǎn)是拆裝方便，密封可靠，適用的溫度、壓力、管徑范圍大卡箍聯(lián)接結(jié)構(gòu)類似于法蘭聯(lián)接，連接件先以焊接聯(lián)接于管端，再用卡箍聯(lián)接。為增加密閉性，管端聯(lián)接件之間夾持墊片?？ü柯?lián)接的優(yōu)點(diǎn)是拆裝方便快捷，密封可靠，但適用的管徑范圍小承插式聯(lián)接管子一端加工擴(kuò)大，另一根管子插入，環(huán)隙間用麻或止漏帶、石棉填充，然后注入膠合劑粘接。二、管路的熱補(bǔ)償

只適用于低壓的氣體管路

凸面式補(bǔ)償器

回折管補(bǔ)償器

用于管徑小于250mm的管路

直徑大于250mm的管路管路布置與安裝的原則在管路布置及安裝時(shí)，首先必須考慮工藝要求如：生產(chǎn)的特點(diǎn)、設(shè)備的布置、物料特性及建筑物結(jié)構(gòu)等因素、其次必須考慮盡可能減少基建費(fèi)用和操作費(fèi)用，另外還須考慮安裝、檢修、操作的方便和操作安全管路布置原則為便于安裝檢修及注意到操作安全，管路的敷設(shè)盡可能采用明線管道的布置盡可能短而直，降低流體輸送能耗管道應(yīng)該集中成列平行敷設(shè)，盡量走直線少拐彎、少交叉，以減少支撐裝置數(shù)量，即節(jié)省材料又整齊美觀、便于施工當(dāng)管道改變標(biāo)高和走向時(shí)，應(yīng)該避免管道形成聚集氣體、液體的口袋，如果不可避免時(shí)應(yīng)該于高點(diǎn)處設(shè)置放空（氣）閥，低點(diǎn)設(shè)置放凈（液）閥蒸汽或氣體管道應(yīng)該從主管道上部引出支管，以減少冷凝液的攜帶管線的安裝要有坡度，防止管內(nèi)和設(shè)備內(nèi)積液輸送易燃易爆介質(zhì)時(shí)，為防止管道產(chǎn)生靜電積聚必須可靠接地，該類管道不得敷設(shè)于生活間、電梯間、走廊等處管道的布置不應(yīng)阻擋門、窗，不應(yīng)該阻礙其它設(shè)備的操作，避免在危險(xiǎn)空間（如：電纜區(qū)）通過管路敷設(shè)時(shí)應(yīng)考慮季節(jié)變化或安裝與生產(chǎn)溫度變化引起的溫差應(yīng)力，溫差應(yīng)力過大是要考慮設(shè)置伸縮器進(jìn)行變形補(bǔ)償三、管路設(shè)計(jì)與布置的步驟(1)選擇管路材料。根據(jù)輸送介質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)、流動(dòng)狀態(tài)、溫度、壓力等因素，經(jīng)濟(jì)合理地選擇管路的材料。(2)選擇介質(zhì)的流速。根據(jù)介質(zhì)的性質(zhì)、輸送的狀態(tài)、黏度、成分，以及與之相連接的設(shè)備、流量等，參照有關(guān)表格數(shù)據(jù)，選擇合理經(jīng)濟(jì)的介質(zhì)流速。(3)確定管徑。根據(jù)輸送介質(zhì)的流量和流速，通過計(jì)算、查圖或查表，確定合適的管徑。(4)確定管壁厚度。根據(jù)輸送介質(zhì)的壓力及所選擇的管道材料，確定管壁厚度。(5)確定管路連接方式。管道與管道間，管道與設(shè)備，管道與閥門間，設(shè)備與閥門間都存在著一個(gè)連接方法問題，有等徑連接，也有不等徑連接?？筛鶕?jù)管材、管徑、介質(zhì)的壓力、性質(zhì)、用途、設(shè)備或管道的使用檢修狀態(tài)，確定連接方式。(6)選閥門和管件。介質(zhì)在管內(nèi)輸送過程中，有分、有合、轉(zhuǎn)彎、變速等情況。為了保證工藝的要求及安全，還需要各種類型的閥門和管件。根據(jù)設(shè)備布置情況及工藝、安全的要求，選擇合適的彎頭、三通、異徑管、法蘭等管件和各種閥門。(7)選管路的熱補(bǔ)償器。管道在安裝和使用時(shí)往往存在溫差，冬季和夏季使用也有很大溫差。為了消除熱應(yīng)力，首先要計(jì)算管道的受熱膨脹長度，然后考慮消除熱應(yīng)力的方法。當(dāng)熱膨脹長度較小時(shí)可通過管道的轉(zhuǎn)彎、支管、固定等方式自然補(bǔ)償；當(dāng)熱膨脹長度較大時(shí)，應(yīng)從波形、方形、弧形、套筒形等各種熱補(bǔ)償中選擇合適的熱補(bǔ)償形式。(8)絕熱形式、絕熱層厚度及保溫材料的選擇。根據(jù)管道輸送介質(zhì)的特性及工藝要求，選定絕熱的方式，保溫、加熱保護(hù)或保冷。然后根據(jù)介質(zhì)溫度及周圍環(huán)境狀況，通過計(jì)算或查表確定管壁溫度，進(jìn)而通過計(jì)算、查表或查圖等方法來確定絕熱層厚度。根據(jù)管道所處環(huán)境(振動(dòng)、溫度、腐蝕性)，管道的使用壽命，取材的方便及成本等因素，選擇保溫材料及輔助材料。(9)管路布置。首先根據(jù)生產(chǎn)流程，介質(zhì)的性質(zhì)和流向，相關(guān)設(shè)備的位置、環(huán)境、操作、安裝、檢修等情況，確定管道的敷設(shè)方式，明裝或暗設(shè)。其次在管道布置時(shí)，在垂直面的排布和水平面的排布、管間距離、管與墻的距離、管道坡度、管道穿墻、穿樓板、管道與設(shè)備相接等各種情況，要符合有關(guān)規(guī)定。(10)計(jì)算管路的阻力損失。根據(jù)管道的實(shí)際長度、管道相連設(shè)備的相對標(biāo)高、管壁狀態(tài)、管內(nèi)介質(zhì)的實(shí)際流速，以及介質(zhì)所流經(jīng)的管件、閥門等來計(jì)算管道的阻力損失，以便校核檢查選泵、選設(shè)備、選管道等前述各步驟是否正確合理。當(dāng)出現(xiàn)問題時(shí)，或改變管徑，或改變管件、閥門，或重選泵等輸送設(shè)備或其他設(shè)備的能力。(11)選擇管架及固定方式。根據(jù)管道本身的強(qiáng)度、剛度、介質(zhì)溫度、工作壓力、線膨脹系數(shù)，投入運(yùn)行后的受力狀態(tài)，以及管道的根數(shù)、車間的梁柱、墻壁、樓板等土木建筑結(jié)構(gòu)，選擇合適的管架及固定方式。(12)確定管架跨度。根據(jù)管道材質(zhì)、輸送的介質(zhì)、管道的固定情況及所配管件等因素，計(jì)算管道的垂直荷重和所受的水平推力，然后根據(jù)強(qiáng)度條件或剛度條件確定管架的跨度。也可通過查表來確定管架的跨度。(13)選定管道固定用具。根據(jù)管架類型、管道固定方式、選擇管架附件，即管道固定用具。所選管架附件是標(biāo)準(zhǔn)件，可列出圖號。對于非標(biāo)準(zhǔn)件，需繪出制作圖。(14)繪制管道圖。管道圖包括平面、剖面配管圖、透視圖、管架圖和工藝管道支吊點(diǎn)預(yù)埋件布置圖等。(15)編制管材、管件、閥門、管架及絕熱材料綜合匯總表。流體靜力學(xué)是研究流體在外力作用下達(dá)到平衡的規(guī)律。作用在流體上的力有質(zhì)量力和表面力。質(zhì)量力：作用于流體每個(gè)質(zhì)點(diǎn)上的力，與流體的質(zhì)量成正比，如：重力和離心力。表面力：作用于流體質(zhì)點(diǎn)表面的力，其大小與表面積成正比，如：壓力和剪力。1.3流體在管路中的流動(dòng)規(guī)律

工業(yè)生產(chǎn)中流體大多是沿密閉的管道流動(dòng)。因此研究管內(nèi)流體流動(dòng)的規(guī)律是十分必要的。反映管內(nèi)流體流動(dòng)規(guī)律的基本方程式有：連續(xù)性方程柏努利方程

本節(jié)主要圍繞這兩個(gè)方程式進(jìn)行討論。穩(wěn)定流動(dòng)(steadyflow)

：流體在管道中流動(dòng)時(shí)，在任一點(diǎn)上的流速、壓力等有關(guān)物理參數(shù)都不隨時(shí)間而改變。

不穩(wěn)定流動(dòng)(unsteadyflow)

：若流動(dòng)的流體中，任一點(diǎn)上的物理參數(shù)，有部分或全部隨時(shí)間而改變。1.3.1穩(wěn)定流動(dòng)與不穩(wěn)定流動(dòng)211′2′w1w2若在管道兩截面之間無流體漏損，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，從截面1-1進(jìn)入的流體質(zhì)量流量W1應(yīng)等于從截面2-2流出的流體質(zhì)量流量W2。

設(shè)流體在如圖所示的管道中:

作連續(xù)穩(wěn)定流動(dòng);

從截面1-1流入，從截面2-2流出；

1.3.2流體在管道中穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)流速的變化規(guī)律——連續(xù)性方程

即:W1＝W2

若流體不可壓縮，ρ＝常數(shù)，則上式可簡化為

Au＝常數(shù)

ρ1A1u1＝ρ2A2u2

此關(guān)系可推廣到管道的任一截面，即

ρAu＝常數(shù)

上式稱為連續(xù)性方程式。

由此可知，在連續(xù)穩(wěn)定的不可壓縮流體的流動(dòng)中，流體流速與管道的截面積成反比。截面積愈大之處流速愈小，反之亦然。

式中d1及d2分別為管道上截面1和截面2處的管內(nèi)徑。上式說明不可壓縮流體在管道中的流速與管道內(nèi)徑的平方成反比。或?qū)τ趫A形管道，有例

如附圖所示的輸水管道，管內(nèi)徑為：d1=2.5cm；d2=10cm；d3=5cm。（1）當(dāng)流量為4L/s時(shí)，各管段的平均流速為若干？（2）當(dāng)流量增至8L/s或減至2L/s時(shí)，平均流速如何變化？

d1

d2

d3

(2)各截面流速比例保持不變，流量增至8L/s時(shí)，流量增為原來的2倍，則各段流速亦增加至2倍，即

u1＝16.3m/s，u2=1.02m/s，u3=4.08m/s解(1)流量減小至2L/s時(shí)，即流量減小1/2，各段流速亦為原值的1/2，即

u1＝4.08m/s，u2=0.26m/s，u3=1.02m/s如圖所示的串聯(lián)管路，大管為φ89mm×4mm，小管為φ57mm×3.5mm。已知小管中水的流速為u1=2.8m/s，試求大管中水的流速解依題意d1=57-2×3.5=50（mm）d2=89-2×4=81（mm）u1=2.8（m/s）利用不可壓縮性流體的連續(xù)性方程由公式(1-12)得：柏努利方程式是管內(nèi)流體流動(dòng)機(jī)械能衡算式。

一、流動(dòng)的流體具有的機(jī)械能

1．3．3流體在穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)中的能量變化規(guī)律——柏努利方程式

1.位能

是單位質(zhì)量的流體在重力作用下，因高出某基準(zhǔn)面而具有的能量，相當(dāng)于將質(zhì)量為1kg的流體自基準(zhǔn)水平面0-0′升舉到Z高度為克服重力所作的功，即：位能=位能的單位為m2/s2=J/kg2．動(dòng)能動(dòng)能是單位質(zhì)量的流體因具有一定的流速而具有的能量.mkg流體以速度u流動(dòng)時(shí)，其動(dòng)能為：(J)1kg流體以速度u流動(dòng)時(shí)的動(dòng)能為：其單位為J/kg。3．靜壓能

（1）流體的靜壓強(qiáng)是指垂直作用于流體單位面積上的力，習(xí)慣上稱為壓力，以符號p表示，單位是Pa。流體壓強(qiáng)有3種表示方法：絕對壓強(qiáng)、表壓強(qiáng)、真空度表壓強(qiáng)＝絕對壓強(qiáng)－大氣壓強(qiáng)真空度＝大氣壓強(qiáng)－絕對壓強(qiáng)

表壓強(qiáng)數(shù)值上限是無窮大，但是真空度是有限制的，壓強(qiáng)習(xí)慣上也稱為壓力，在本書中的壓力如不作特別說明均指壓強(qiáng)

圖絕對壓力、表壓和真空度的關(guān)系（a）測定壓力>大氣壓（b）測定壓力<大氣壓絕對壓力測定壓力表壓大氣壓當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)卮髿鈮海ū韷簽榱悖┙^對壓力為零真空度絕對壓力測定壓力（a）（b）（2）靜壓能。靜壓能是單位質(zhì)量的流體因具有一定的靜壓強(qiáng)而具有的能量。J/kg二、理想流體的機(jī)械能守恒

理想流體是指無壓縮性，無黏性，在流動(dòng)過程中不因摩擦產(chǎn)生能量損失的假想流體。理想流體在流動(dòng)中沒有能量損失，也不存在內(nèi)能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，機(jī)械能是守恒的.如圖所示，在1-1′與1-2′截面與管內(nèi)壁之間的封閉范圍內(nèi)對流體機(jī)械能進(jìn)行恒算。1kg流體帶入1-1′截面的機(jī)械能為：1kg流體由截面1-2′帶出的機(jī)械能為：流體從截面1-1′流入時(shí)帶入的能量應(yīng)等于從截面1-2′流出時(shí)帶出的能量，即：

理想流體，ρ為常數(shù)

即為的柏努利方程式

三、實(shí)際流體的總能量衡算實(shí)際流體具有黏性，在流動(dòng)過程中有能量損失,實(shí)際流體的總能量衡算式，除了考慮各截面的機(jī)械能（動(dòng)能、位能、靜壓能）外，還要考慮以下兩項(xiàng)能量損失能量：實(shí)際流體具有黏性，在流動(dòng)過程中因克服摩擦阻力而產(chǎn)生能量損失。用符號Σhf表示，單位為J/kg外加能量：單位質(zhì)量流體從流體輸送機(jī)械獲得的能量（即外加能量）用符號We表示，單位為J/kg。實(shí)際流體在穩(wěn)定狀態(tài)下的總能量衡算式為稱為實(shí)際流體的柏努利方程式

實(shí)際流體由于有粘性，管截面上流體質(zhì)點(diǎn)的速度分布是不均勻的從而引起能量的損失。簡單實(shí)驗(yàn)觀察流體在等直徑的直管中流動(dòng)時(shí)的能量損失。三、實(shí)際流體機(jī)械能衡算式

四、實(shí)際流體的柏努利方程式的討論

（1）若理想流體在1-1′和1-2′截面間作連續(xù)、穩(wěn)定流動(dòng)，且無外加能量及能量損失，即式1-17中的We=0，∑hf=0，

理想流體的柏努利方程

（2）We為1kg流體在兩截面間從外界獲得的能量，該能量是流體輸送機(jī)械提供的有效能量，是選擇流體輸送機(jī)械的主要參數(shù)之一。

若被輸送流體的質(zhì)量流量為Ws，輸送機(jī)械的有效功率（即單位時(shí)間輸送機(jī)械所作的有效功，也就是被輸送流體需要提供的功率）以符號Ne表示，單位為J/S或W，則：（3）柏努利方程中流體密度ρ為常數(shù)，即該方程應(yīng)用于穩(wěn)定流動(dòng)狀態(tài)下的不可壓縮性流體。對于可壓縮性流體的流動(dòng)，當(dāng)所取系統(tǒng)中兩截面間的絕對壓力變化小于原來絕對壓力的20%，即時(shí)，仍可用柏努利方程進(jìn)行近似計(jì)算，但式中流體的密度ρ應(yīng)以平均密度代替（4）柏努利方程式是以1kg質(zhì)量的流體為衡算基準(zhǔn)，在應(yīng)用中也可以以1N（重量）流體為衡算基準(zhǔn)，需將式中各項(xiàng)除以g則得此式亦稱為流體靜力學(xué)基本方程式,由靜力學(xué)基本方程式可知：①靜止流體內(nèi)部某一點(diǎn)的壓力p與液體本身的密度ρ及該點(diǎn)距液面的深度有關(guān)，與該點(diǎn)的水平位置及容器的形狀無關(guān)。②當(dāng)液面上方的壓力p0發(fā)生變化時(shí)，液體內(nèi)部各點(diǎn)的壓力也將發(fā)生同樣大小的變化，換言之，靜止、連續(xù)均質(zhì)的液體內(nèi)部的壓力，能以相同大小傳遞到液體內(nèi)各點(diǎn)。（5）如果系統(tǒng)中的流體處于靜止?fàn)顟B(tài)，則u1=u2=0，因流體沒有運(yùn)動(dòng)，故無能量損失，即∑hf=0，當(dāng)然也不需要外加功，即We=0，于是柏努利方程式變?yōu)榱黧w流動(dòng)條件

水往低處流？由柏努利方程可知，流體要從起點(diǎn)1-1截面處流動(dòng)到終點(diǎn)1-2截面處，必須滿足條件：

E1＞E2＋∑hf

如果E1＜E2＋∑hf要完成輸送任務(wù)必須在起點(diǎn)和終點(diǎn)之間設(shè)置流體輸送機(jī)械即保證：

E1＋We＞E2＋∑hf1．3．4流體輸送方式的選擇

1．間歇操作流體輸送方式的選擇

①貯槽是密閉的壓力容器，而高位槽是敞口容器——？②貯槽是常壓的敞口容器，而高位槽是耐壓的密閉容器——？③如果地下貯槽和高位槽都是常壓的敞口容器——？2．連續(xù)操作流體輸送方式的選擇要維持流量穩(wěn)定，前述的三種方式理論上都可以，但壓縮氣體壓料壓力、真空抽吸時(shí)高位槽的真空度需不斷調(diào)整，操作比較困難。因此，實(shí)際生產(chǎn)中最常用的利用輸送機(jī)械來完成。1．3．5常見輸送問題的處理

1．高位槽送料時(shí)高位槽高度的確定

【例1-5】如圖所示，1122h圖1-33例1-5附圖高位水槽液面至少要比水管出口截面高多少米？

計(jì)算：已知需要送水量為5m3/h，水管規(guī)格為φ57×3.5mm，流體的全部阻力損失為25J/kg2．用壓縮氣體送料時(shí)的氣源壓力的確定【例1-6】如圖所示壓縮空氣p1112215m圖1-34例1-6

附圖壓縮空氣的表壓力？3．流體輸送機(jī)械功率的確定

【例1-7】如圖所示奶泵的有效功率？

計(jì)算：輸送管路為φ54×2mm的不銹鋼鋼管，原料乳流量為20t/h。貯槽中原料乳液面距蒸發(fā)器入口的垂直距離為5m，原料乳在管路系統(tǒng)中的能量損失為50J/kg，蒸發(fā)器內(nèi)原料乳蒸發(fā)壓力保持在20kPa（表壓），原料乳的密度為1030kg/m3。試計(jì)算奶泵的有效功率式中：Z1=0，Z2=7.5m

p1=0(表壓),p2=1.96×104Pa(表壓)

u1≈0(容器液面)，u2≈1.4m/s代入上式，得W=93.6

J/kg質(zhì)量流量：Ws=u0A0ρ=1.4×0.785×（0.05）2×1030=2.83(kg/s)

有效功率：Ne=We·Ws=93.6×2.83=264.8(W)(1)選取截面連續(xù)流體；兩截面均應(yīng)與流動(dòng)方向相垂直。用柏努利方程式解題時(shí)的注意事項(xiàng)：(2)確定基準(zhǔn)面

基準(zhǔn)面是用以衡量位能大小的基準(zhǔn)。強(qiáng)調(diào)：只要在連續(xù)穩(wěn)定的范圍內(nèi)，任意兩個(gè)截面均可選用。不過，為了計(jì)算方便，截面常取在輸送系統(tǒng)的起點(diǎn)和終點(diǎn)的相應(yīng)截面，因?yàn)槠瘘c(diǎn)和終點(diǎn)的已知條件多。(3)壓力

柏努利方程式中的壓力p1與p2只能同時(shí)使用表壓或絕對壓力，不能混合使用。(4)外加能量

外加能量W在上游一側(cè)為正，能量損失在下游一側(cè)為正。應(yīng)用式(1-32)計(jì)算所求得的外加能量W是對每kg流體而言的。若要計(jì)算的軸功率，需將W乘以質(zhì)量流量，再除以效率。從討論產(chǎn)生能量損失的原因及管內(nèi)速度分布等入手，學(xué)習(xí)能量損失的計(jì)算方法。1．3．6流體在管路中流動(dòng)的能量損失

1．黏度流體流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的性質(zhì)，稱為粘性。流體的黏性是流體流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生能力損失的根本原因

流體粘性越大，其流動(dòng)性就越小。從桶底把一桶甘油放完要比把一桶水放完慢得多，這是因?yàn)楦视土鲃?dòng)時(shí)內(nèi)摩擦力比水大的緣故。流體黏度的定義為：兩層流體之間單位面積上的內(nèi)磨擦與速度梯度為之比，用符號μ表示，其單位是：Pa·s

一、流體阻力的產(chǎn)生原因

2．流體的流動(dòng)型態(tài)

流體流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的能量損失除了與流體的黏性、流動(dòng)距離有關(guān)外，還取決于管內(nèi)流體的流速等因素。流速對能量損失的影響與流體在流道內(nèi)的流動(dòng)形態(tài)有關(guān)。雷諾實(shí)驗(yàn)

圖雷諾實(shí)驗(yàn)流體流動(dòng)類型與雷諾準(zhǔn)數(shù)

流速小時(shí)，有色流體在管內(nèi)沿軸線方向成一條直線。表明，水的質(zhì)點(diǎn)在管內(nèi)都是沿著與管軸平行的方向作直線運(yùn)動(dòng)，各層之間沒有質(zhì)點(diǎn)的遷移。當(dāng)開大閥門使水流速逐漸增大到一定數(shù)值時(shí)，有色細(xì)流便出現(xiàn)波動(dòng)而成波浪形細(xì)線，并且不規(guī)則地波動(dòng)；速度再增，細(xì)線的波動(dòng)加劇，整個(gè)玻璃管中的水呈現(xiàn)均勻的顏色。顯然，此時(shí)流體的流動(dòng)狀況已發(fā)生了顯著地變化。

流體流動(dòng)狀態(tài)類型過渡流：

流動(dòng)類型不穩(wěn)定，可能是層流，也可能是湍流，或是兩者交替出現(xiàn)，與外界干擾情況有關(guān)。過渡流不是一種流型。湍流(turbulentflow)或紊流:

當(dāng)流體在管道中流動(dòng)時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)除了沿著管道向前流動(dòng)外，各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度在大小和方向上都會(huì)發(fā)生變化，質(zhì)點(diǎn)間彼此碰撞并互相混合，這種流動(dòng)狀態(tài)稱為湍流或紊流。層流(laminarflow)或滯流(viscousflow):

當(dāng)流體在管中流動(dòng)時(shí)，若其質(zhì)點(diǎn)始終沿著與管軸平行的方向作直線運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)之間沒有遷移，互不混合，整個(gè)管的流體就如一層一層的同心圓筒在平行地流動(dòng)。影響流體流動(dòng)類型的因素：流體的流速u

；管徑d；流體密度ρ；流體的粘度μ。

u、d、ρ越大，μ越小，就越容易從層流轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧?。上述中四個(gè)因素所組成的復(fù)合數(shù)群duρ/μ，是判斷流體流動(dòng)類型的準(zhǔn)則。

這數(shù)群稱為雷諾準(zhǔn)數(shù)或雷諾數(shù)(Reynoldsnumber)，用Re表示。雷諾準(zhǔn)數(shù)的因次

Re數(shù)是一個(gè)無因次數(shù)群。duδbbεδb>ε層流運(yùn)動(dòng)流體運(yùn)動(dòng)速度較慢,與管壁碰撞不大，因此阻力、摩擦系數(shù)與

無關(guān)，

只與Re有關(guān)。層流時(shí)，

在粗糙管的流動(dòng)與在光滑管的流動(dòng)相同。粗糙度對流體流動(dòng)類型的影響湍流運(yùn)動(dòng)，阻力與層流相似，此時(shí)稱為水力光滑管。，Re

δb

質(zhì)點(diǎn)通過凸起部分時(shí)產(chǎn)生漩渦

能耗

。δb<εδb>εδb<εεdδbu大量實(shí)驗(yàn)表明：Re≤2000，流動(dòng)類型為層流；Re≥4000，流動(dòng)類型為湍流；2000＜Re＜4000，流動(dòng)類型不穩(wěn)定，可能是層流，也可能是湍流，或是兩者交替出現(xiàn)，與外界干擾情況有關(guān)。

在兩根不同的管中，當(dāng)流體流動(dòng)的Re數(shù)相同時(shí)，只要流體邊界幾何條件相似，則流體流動(dòng)狀態(tài)也相同。這稱為流體流動(dòng)的相似原理。圖1-16流體在圓管內(nèi)的速度分布速度分布：流體流動(dòng)時(shí)，管截面上質(zhì)點(diǎn)的軸向速度沿半徑的變化。流動(dòng)類型不同，速度分布規(guī)律亦不同。

流體在圓管中層流時(shí)的速度分布

由實(shí)驗(yàn)可以測得層流流動(dòng)時(shí)的速度分布，如圖所示。速度分布為拋物線形狀。管中心的流速最大；速度向管壁的方向漸減；靠管壁的流速為零；平均速度為最大速度的一半。

實(shí)驗(yàn)證明，層流速度的拋物線分布規(guī)律要流過一段距離后才能充分發(fā)展成拋物線的形狀。

當(dāng)液體深入到一定距離之后，管中心的速度等于平均速度的兩倍時(shí)，層流速度分布的拋物線規(guī)律才算完全形成。尚未形成層流拋物線規(guī)律的這一段，稱為層流起始段。X0＝0.05dRe

X0滯流邊界層湍流：除沿軸向的運(yùn)動(dòng)外，在徑向上還有舜時(shí)脈動(dòng)，從而產(chǎn)生漩渦。uiui’uiθθ1θ2流體在圓管中湍流時(shí)的速度分布湍流的速度分布目前還沒有理論推導(dǎo)，但有經(jīng)驗(yàn)公式。12速度分布有兩個(gè)區(qū)域：

中心(較平坦);

近管壁(速度梯度很大);u壁=0.3近管壁有層流底層δ；4中間為湍流區(qū)；5u越大，層流底層越??；；6起始段：特點(diǎn)：湍流滯流能量損失：流體在管內(nèi)從第一截面流到第二截面時(shí)，由于流體層之間或流體之間的湍流產(chǎn)生的內(nèi)摩擦阻力，使一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能。我們把這部分機(jī)械能稱為能量損失。能量損失可以通過阻力計(jì)算求得。流動(dòng)阻力：流體在管路中的流動(dòng)阻力可分為直管阻力和局部阻力兩類。二、流體在管路中的流動(dòng)阻力直管阻力：或沿程阻力。流體流經(jīng)一定直徑的直管時(shí)所產(chǎn)生的阻力。局部阻力：流體流經(jīng)管件、閥門及進(jìn)出口時(shí)，由于受到局部障礙所產(chǎn)生的阻力?？偰芰繐p失：為直管阻力與局部阻力所引起能量損失之總和。流體流經(jīng)圓形直管的能量損失：式中：

—摩擦系數(shù)，層流時(shí)的摩擦系數(shù)

=64/Re湍流時(shí)的摩擦系數(shù)——摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)及相對粗糙度的關(guān)聯(lián)圖圖1-40

范寧公式1.流體在直管中的阻力從理論和實(shí)踐上可以證明，湍流運(yùn)動(dòng)時(shí)流體的直管阻力為：

為阻力系數(shù)，層流時(shí)：湍流運(yùn)動(dòng)時(shí)阻力hf在形式上與層流相同。滯流區(qū)過渡區(qū)湍流區(qū)完全湍流，粗糙管光滑管Re

/d

摩擦系數(shù)與雷諾準(zhǔn)數(shù)、相對粗糙度的關(guān)系(雙對數(shù)坐標(biāo))上圖可以分成4個(gè)不同區(qū)域。層流區(qū)：Re

2000，

=64/Re，與

/d無關(guān)。過渡區(qū)：2000<Re<4000湍流區(qū)：Re

4000,

與Re和

/d有關(guān)。完全湍流區(qū)(阻力平方區(qū))：

與Re無關(guān)，僅與

/d有關(guān)。查表舉例1.Re=103，

=0.06

Re=104，

/d=0.002

=0.034

3.Re=107，

/d=0.002

=0.023圓管RrA—管道截面積

—浸潤周邊長度當(dāng)量直徑法：ab矩形管環(huán)形管流體在非圓直管中的阻力

研究結(jié)果表明，當(dāng)量直徑用于湍流時(shí)很可靠，用于層流時(shí)還需對阻力系數(shù)

作進(jìn)一步校正。式中：C為校正系數(shù)非圓形管的截面形狀正方形等邊三角形環(huán)形長方形長/寬=2長/寬=4常數(shù)C5753966273表某些非圓形管的常數(shù)C

流體流經(jīng)管件時(shí)，其速度的大小、方向等發(fā)生變化，出現(xiàn)漩渦，內(nèi)摩擦力增大，形成局部阻力。

局部阻力以湍流為主，層流很少見，因?yàn)閷恿髁黧w受阻后一般不能保持原有的流動(dòng)狀態(tài)。常見的局部阻力有：突擴(kuò)突縮彎頭三通2局部阻力

由局部阻力引起的能耗損失的計(jì)算方法有兩種：阻力系數(shù)法和當(dāng)量長度法。

為局部阻力系數(shù)。由實(shí)驗(yàn)得出，可查表或圖。阻力系數(shù)法1).突擴(kuò)管和突縮管常見局部阻力系數(shù)的求法：2).進(jìn)口和出口3).閥門進(jìn)口：容器進(jìn)入管道，突縮。A小/A大

0，

=0.5出口：管道進(jìn)入容器，突擴(kuò)。A小/A大

0，

=1.0

le為當(dāng)量長度。將流體流經(jīng)管件時(shí)，所產(chǎn)生的局部阻力折合成相當(dāng)于流經(jīng)長度為le的直管所產(chǎn)生的阻力。le由實(shí)驗(yàn)確定，可查表。當(dāng)量長度法強(qiáng)調(diào)：在計(jì)算局部阻力損失時(shí)，公式中的流速u均為截面積較小管中的平均流速。3管道總阻力1．4流體流動(dòng)有關(guān)參數(shù)的測量

1．4．1液面測定

1．玻璃管液面計(jì)2．U形管壓差計(jì)U形管壓差計(jì)是利用壓差法測量液位的裝置，其裝置形式多種多樣，但原理都是一樣的。1．容器；2．平衡器；3．U形管壓差計(jì)3．磁翻柱液位計(jì)

旁通頂裝型磁翻柱液位計(jì)使用示意圖

安全性高：顯示裝置與容器內(nèi)的介質(zhì)不接觸可靠性強(qiáng)：測量過程中，唯一的可動(dòng)部件是浮子1．4．2壓力測量

1．機(jī)械式測壓儀表

常見的機(jī)械式測壓儀表是彈簧管測壓表圖1-49彈簧管壓力表構(gòu)造金屬彈簧管受壓變形而伸長，變形的大小與管內(nèi)所受的壓強(qiáng)成正比，從而帶動(dòng)撥桿撥動(dòng)齒輪，隨之使指針移動(dòng)，

壓力表

真空表

壓力真空表

2．液柱式測壓儀表

U形壓差計(jì)U管壓差計(jì)

U管壓差計(jì)

測壓原理U形壓差計(jì)是液柱式測壓計(jì)中最普遍的一種，其基本結(jié)構(gòu)形式如圖所示。當(dāng)被測量的流體壓力或壓差不大時(shí)，讀數(shù)R必然很小，為得到精確的讀數(shù)，可采用如圖所示的斜管壓差計(jì)。R‘與R的關(guān)系為:R＇＝R/sinα

式中α為傾斜角，其值愈小，則R值放大為R＇的倍數(shù)愈大。

斜管壓差計(jì)是U形壓差計(jì)的一種變形

式中ρa(bǔ)、ρb——分別表示重、輕兩種指示液的密度，kg/m3。按靜力學(xué)基本方程式可推出:

P1－P2＝ΔP＝Rg（ρa(bǔ)－ρb）構(gòu)造如圖所示：指示液：兩種指示液密度不同、互不相容；擴(kuò)張室：擴(kuò)張室的截面積遠(yuǎn)大于U型管截面積，當(dāng)讀數(shù)R變化時(shí)，兩擴(kuò)張室中液面不致有明顯的變化。對于一定的壓差，（Pa－Pb）愈小則讀數(shù)R愈大，所以應(yīng)該使用兩種密度接近的指示液。微差壓差計(jì)也是U形壓差計(jì)的一種變形例1-5為了確定容器中石油產(chǎn)品的液面，采用如附圖所示的裝置。壓縮空氣用調(diào)節(jié)閥1調(diào)節(jié)流量，使其流量控制得很小，只要在鼓泡觀察器2內(nèi)有氣泡緩慢逸出即可。因此，氣體通過吹氣管4的流動(dòng)阻力可忽略不計(jì)。吹氣管內(nèi)壓力用U管壓差計(jì)3來測量。壓差計(jì)讀數(shù)R的大小，反映貯罐5內(nèi)液面高度。指示液為汞。1、分別由a管或由b管輸送空氣時(shí)，壓差計(jì)讀數(shù)分別為R1或R2，試推導(dǎo)R1、R2分別同Z1、Z2的關(guān)系。

2、當(dāng)（Z1－Z2）＝1.5m，R1＝0.15m，R2＝0.06m時(shí)，試求石油產(chǎn)品的密度ρP及Z1。解（1）在本例附圖所示的流程中，由于空氣通往石油產(chǎn)品時(shí)，鼓泡速度很慢，可以當(dāng)作靜止流體處理。因此可以從壓差計(jì)讀數(shù)R1，求出液面高度Z1，即

（a）（b）（2）將式（a）減去式（b）并經(jīng)整理得

1．4．3流量的測定

一、孔板流量計(jì)

孔板流量計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖ρ′——為壓差計(jì)指示液的密度，kg/m3；ρ——為被測流體的密度，kg/m3；C0——孔流系數(shù)，量剛一?？装辶髁坑?jì)能量損失大

21RA1A0A2縮脈：流體截面的最小處?？装辶髁坑?jì)工作原理二、文丘里流量計(jì)

與孔板相比，文丘里管能量損失很小文氏流量計(jì)的測量原理與孔板流量計(jì)相同，流量計(jì)算式也相同圖1-61文丘里流量計(jì)與孔板流量計(jì)相比，文氏流量計(jì)各部分尺寸要求嚴(yán)格、加工精細(xì)，造價(jià)較高

組成：錐形玻璃管和轉(zhuǎn)子原理：轉(zhuǎn)子上下的壓差與轉(zhuǎn)子的凈重力（重力與浮力之差）相等。三、轉(zhuǎn)子流量計(jì)四、渦輪流量計(jì)在管道中心安放一個(gè)渦輪渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度與流體流速成正比圖1-64渦輪流量計(jì)

渦輪的轉(zhuǎn)速通過裝在機(jī)殼外的傳感線圈來檢測為流體提供能量的機(jī)械稱為流體輸送機(jī)械。

在食品的生產(chǎn)加工中，常常需要將流體從低處輸送到高處；從低壓送至高壓；沿管道送至較遠(yuǎn)的地方。為達(dá)到此目的，必須對流體加入外功，以克服流體阻力及補(bǔ)充輸送流體時(shí)所不足的能量。1．5．1流體輸送機(jī)械的分類

泵；輸送液體風(fēng)機(jī);壓縮機(jī)；真空泵。輸送氣體——統(tǒng)稱為氣體壓送機(jī)械、壓縮機(jī)常用的流體輸送機(jī)械泵的分類

按工作原理和結(jié)構(gòu)特征分葉片式泵有高速旋轉(zhuǎn)的葉輪。如離心泵、軸流泵、渦流泵。往復(fù)泵靠往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞排擠液體。如活塞泵、柱塞泵等。旋轉(zhuǎn)式泵靠旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的部件推擠液體。如齒輪泵、螺桿泵等。泵的分類容積式：它是利用工作室的容積作周期性變化來輸送液體，有往復(fù)泵、旋轉(zhuǎn)泵。葉片式：它是依靠作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的葉輪把能量傳遞給液體，有離心泵、軸流泵、混流泵及旋渦泵。流體動(dòng)力泵：它是依靠另外一種工作流體的能量來抽或壓送液體，有噴射泵、酸蛋等。按工作原理和結(jié)構(gòu)特征也可按以下分類清水泵適用于粘度與水相近的、無腐蝕性、不含雜質(zhì)的流體，如離心泵。油泵適用于高粘度的流體。如齒輪泵、旋轉(zhuǎn)泵等。耐腐蝕泵雜質(zhì)泵：

按用途分離心泵（centrifugalpump）的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單；流量大而且均勻；操作方便。

1.5.2離心泵

1結(jié)構(gòu)2工作原理

葉輪軸

6~12片葉片機(jī)殼等。蝸牛形通道；葉輪偏心放；可減少能耗，有利于動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓能。葉輪機(jī)殼底閥(防止“氣縛”)濾網(wǎng)(阻攔固體雜質(zhì))由于離心力的作用，泵的進(jìn)出口出產(chǎn)生壓力差，從而使流體流動(dòng)。一、

離心泵的工作原理3工作過程啟動(dòng)后，葉輪旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)液體旋轉(zhuǎn)。液體在離心力的作用下，沿葉片向邊緣拋出，獲得能量，液體以較高的靜壓能及流速流入機(jī)殼(沿葉片方向，u

,P靜

)。由于渦流通道的截面逐漸增大，P動(dòng)

P靜。液體以較高的壓力排出泵體，流到所需的場地。葉片不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，液體不斷被吸入、排出，形成連續(xù)流動(dòng)。

由于液體被拋出，在泵的吸扣處形成一定的真空度，泵外流體的壓力較高，在壓力差的作用下被吸入泵口，填補(bǔ)拋出液體的空間。啟動(dòng)前，前段機(jī)殼須灌滿被輸送的液體，以防止氣縛。離心泵實(shí)際安裝示意圖h敞開式半開式封閉式葉輪：二、離心泵的主要工作部件（a）單吸式葉輪（b）雙吸式葉輪泵殼：蝸牛殼形通道。有利于將葉輪拋出液體的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成靜壓能；有利于減少能耗。

離心泵的主要性能參數(shù)有流量、揚(yáng)程、功率和效率。

１流量Q

，Ｌ/ｓ或m3/ｈ

泵的流量（又稱送液能力）是指單位時(shí)間內(nèi)泵所輸送的液體體積。

２揚(yáng)程Ｈ，米液柱

泵的揚(yáng)程（又稱泵的壓頭）是指單位重量液體流經(jīng)泵后所獲得的能量。

離心泵壓頭的大小取決于泵的結(jié)構(gòu)（如葉輪直徑的大小，葉片的彎曲情況等）、轉(zhuǎn)速及流量。三、離心泵的主要性能參數(shù)如右圖所示，在泵的進(jìn)出口處分別安裝真空表和壓力表，在真空表與壓力表之間列柏努得方程式，即實(shí)驗(yàn)：泵壓頭的測定真空計(jì)壓強(qiáng)表離心泵儲(chǔ)槽式中：pM—壓力表讀出壓力（表壓），N/m2；

pV—真空表讀出的真空度，N/m2；

u1、u2—吸入管、壓出管中液體的流速，m/s；

ΣHf—兩截面間的壓頭損失，m。兩截面之間管路很短，其壓頭損失∑Hf可忽略不計(jì)(2-2)簡化式（2-1）若以HM及HV分別表示壓力表真空表上的讀數(shù)，以米液柱（表壓）計(jì)。（2-1）例２-１某離心泵以20℃水進(jìn)行性能實(shí)驗(yàn)，測得體積流量為720m3/h，泵出口壓力表讀數(shù)為3.82kgf/cm2，吸入口真空表讀數(shù)為210mmHg，壓力表和真空表間垂直距離為410mm，吸入管和壓出管內(nèi)徑分別為350mm及300mm。試求泵的壓頭。解：根據(jù)泵壓頭的計(jì)算公式，則有查得水在20℃時(shí)密度為ρ＝998kg/m3，則

HM=3.82×10.0=38.2mH2O

HV=0.210×13.6=2.86ｍH2O計(jì)算進(jìn)出口的平均流速將已知數(shù)據(jù)代入，則

泵內(nèi)部損失主要有三種：容積損失水力損失機(jī)械損失3效率容積損失是由于泵的泄漏造成的。離心泵在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，有一部分獲得能量的高壓液體，通過葉輪與泵殼之間的間隙流回吸入口。從泵排出的實(shí)際流量要比理論排出流量為低，其比值稱為容積效率η1。容積損失原因：水力損失是由于流體流過葉輪、泵殼時(shí)，由于流速大小和方向要改變，且發(fā)生沖擊，而產(chǎn)生的能量損失。泵的實(shí)際壓頭要比泵理論上所能提供的壓頭為低，其比值稱為水力效率η2。水力損失原因：機(jī)械損失是泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在軸承、軸封裝置等機(jī)械部件接觸處由于機(jī)械磨擦而消耗部分能量。泵的軸功率大于泵的理論功率（即理論壓頭與理論流量所對應(yīng)的功率）。理論功率與軸功率之比稱為機(jī)械效率η3。機(jī)械損失泵的有效功率Ne：流體所獲得的功率。

式中Ne—泵的有效功率，W；

Q—泵的流量，m3/s；

H—泵的壓頭，m；

—液體的密度，kg/m3；

g—重力加速度，m/s2。Ne＝QH

g(2-4)已知g=9.81m/s2；1kW=1000W，則式（2-4）可用kW單位表示，即

(2-4a)4功率泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可能發(fā)生超負(fù)荷，所配電動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)比泵的軸功率大。在機(jī)電產(chǎn)品樣本中所列出的泵的軸功率，除非特殊說明以外，均系指輸送清水時(shí)的數(shù)值。(2-5)軸功率指泵軸所獲得的功率。由于有容積損失、水力損失與機(jī)械損失，故泵的軸功率要大于液體實(shí)際得到的有效功率，即

注意：5軸功率N特性曲線（characteristiccurves）：在固定的轉(zhuǎn)速下，離心泵的基本性能參數(shù)（流量、壓頭、功率和效率）之間的關(guān)系曲線。強(qiáng)調(diào)：特性曲線是在固定轉(zhuǎn)速下測出的，只適用于該轉(zhuǎn)速，故特性曲線圖上都注明轉(zhuǎn)速n的數(shù)值。圖上繪有三種曲線Ｈ－Q曲線Ｎ－Q曲線η－Q曲線四、離心泵的特性曲線0481216202428320204060801001201012141618202224260246801020304050607080IS80-50-120n=2900r/minNHηＱ,l/sm3/s離心泵的特性曲線

變化趨勢：離心泵的壓頭在較大流量范圍內(nèi)是隨流量增大而減小的。不同型號的離心泵，Ｈ－Q曲線的形狀有所不同。較平坦的曲線，適用于壓頭變化不大而流量變化較大的場合；較陡峭的曲線，適用于壓頭變化范圍大而不允許流量變化太大的場合。1Ｈ－Q曲線

變化趨勢：Ｎ－Q曲線表示泵的流量Q和軸功率Ｎ的關(guān)系，Ｎ隨Q的增大而增大。顯然，當(dāng)Q=0時(shí)，泵軸消耗的功率最小。啟動(dòng)離心泵時(shí)，為了減小啟動(dòng)功率，應(yīng)將出口閥關(guān)閉。2Ｎ－Q曲線

變化趨勢：開始η隨Q的增大而增大，達(dá)到最大值后，又隨Q的增大而下降。

η—Q曲線最大值相當(dāng)于效率最高點(diǎn)。泵在該點(diǎn)所對應(yīng)的壓頭和流量下操作，其效率最高，故該點(diǎn)為離心泵的設(shè)計(jì)點(diǎn)。3η－Q曲線

泵在最高效率點(diǎn)條件下操作最為經(jīng)濟(jì)合理，但實(shí)際上泵往往不可能正好在該條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，一般只能規(guī)定一個(gè)工作范圍，稱為泵的高效率區(qū)。高效率區(qū)的效率應(yīng)不低于最高效率的92%左右。強(qiáng)調(diào)：泵在銘牌上所標(biāo)明的都是最高效率點(diǎn)下的流量，壓頭和功率。離心泵產(chǎn)品目錄和說明書上還常常注明最高效率區(qū)的流量、壓頭和功率的范圍等。泵的高效率區(qū)上式稱為比例定律，當(dāng)轉(zhuǎn)速變化小于20%時(shí)，可認(rèn)為效率不變，用上式進(jìn)行計(jì)算誤差不大。當(dāng)轉(zhuǎn)速由n1改變?yōu)閚2時(shí)，其流量、壓頭及功率的近似關(guān)系為：

4離心泵的轉(zhuǎn)數(shù)對特性曲線的影響

稱為切割定律。

當(dāng)葉輪直徑變化不大，轉(zhuǎn)速不變時(shí)，葉輪直徑、流量、壓頭及功率之間的近似關(guān)系為：5葉輪直徑對特性曲線的影響

泵生產(chǎn)部門所提供的特性曲線是用清水作實(shí)驗(yàn)求得的。當(dāng)所輸送的液體性質(zhì)與水相差較大時(shí)，要考慮粘度及密度對特性曲線的影響。6物理性質(zhì)對特性曲線的影響

所輸送的液體粘度愈大，泵體內(nèi)能量損失愈多。結(jié)果泵的壓頭、流量都要減小，效率下降，而軸功率則要增大，所以特性曲線改變。6.1粘度的影響離心泵的壓頭與密度無關(guān)。（定性分析）

注：當(dāng)被輸送液體的密度與水不同時(shí)，不能使用該泵所提供的Ｎ－Ｑ曲線，而應(yīng)重新計(jì)算。泵的軸功率隨液體密度而改變。6.2密度的影響

如果輸送的液體是水溶液，濃度的改變必然影響液體的粘度和密度。濃度越高，與清水差別越大。濃度對離心泵特性曲線的影響，同樣反映在粘度和密度上。

6.3溶質(zhì)的影響任務(wù)四

離心泵的安裝高度確定用離心泵輸送80℃的熱水，所需流量為10m3/h,揚(yáng)程為25m。已知當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?00kPa，離心泵吸入管總能量損失以15J/kg計(jì)算。請選擇合適的離心泵，并指出其安裝高度Hg的最大值Hgpa1100四、離心泵的類型與選用

1．離心泵的類型

（1）單級單吸式離心泵——有B型和IS型兩類，B型是舊產(chǎn)品系列，IS型是新產(chǎn)品系列。

B型單級單吸離心泵適用于輸送清水及與清水性質(zhì)相似的液體IS型泵

IS型泵結(jié)構(gòu)與B型結(jié)構(gòu)相類似，泵體和泵蓋為后開式結(jié)構(gòu)該系列泵是我國第一個(gè)按國際標(biāo)淮(ISO)設(shè)計(jì)、研制的，全系列共有29個(gè)品種，結(jié)構(gòu)可靠、振動(dòng)小、噪聲低，效率高，輸送介質(zhì)溫度不超過80℃，吸入壓強(qiáng)不大于0.3MPa，全系列流量范圍3.3~400m3/h，揚(yáng)程范圍5~125m。

單級雙吸式離心泵——Sh型多級泵

——D型耐腐蝕泵

——F型（或FB型）泵為單級單吸懸臂式耐腐蝕離心泵

——IH型，平均效率比F型泵提高5%，其型號規(guī)格與IS型泵類似。IH系列耐腐蝕泵高效節(jié)能、應(yīng)用范圍廣、耐腐蝕性好離心式油泵

——Y,結(jié)構(gòu)與B型和F型泵的結(jié)構(gòu)基本類似；但是它的密封要求較高

2．離心泵的型號

泵類產(chǎn)品型號編制由三個(gè)單元組成。第一單元中的字母表示泵的類型，數(shù)字表示泵吸入口直徑，mm；第二單元中的數(shù)字表示泵的排出口直徑，mm；第三單元中的數(shù)字表示葉輪名義直徑，mm。例如：

3．離心泵的選型

離心泵的選型首先應(yīng)根據(jù)輸送的流體性質(zhì)、輸送條件以及輸送的要求等方面的不同選擇不同類型的離心泵離心泵的選型步驟

1確定輸送系統(tǒng)的流量與揚(yáng)程

2選擇泵的類型與型號

3核算泵的功率Hgpa11001.氣蝕現(xiàn)象由于液體的汽化和凝結(jié)而產(chǎn)生的對葉輪的破壞現(xiàn)象

p1<pa——有一定真空度，真空度越高，吸力越大,Hg

越大。

當(dāng)p1

小于一定值后(p1<pv,pv

為環(huán)境溫度下液體的飽和蒸汽壓，將發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。

pv100℃=760mmHg,pv40℃=55.32mmHg五、離心泵的安裝高度地確定為避免發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，應(yīng)限制p1不能太低，或Hg不能太大，即泵的安裝高度不能太高。汽蝕現(xiàn)象發(fā)生的條件是：泵入口處的壓力p1＜操作溫度下液體的飽和蒸汽壓pv

安裝高度即泵吸入口處中心線距貯槽液面的垂直距離為Hg根據(jù)柏努力方程2安裝高度造成離心泵汽蝕現(xiàn)象的因素分析①幾何安裝高度Hg越高，泵入口處壓力p1越低，若要防止發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，必須使p1＞pv，因此，Hg有一個(gè)最大值。②越大，泵入口處壓力p1越低，汽蝕的可能性越大③吸入管內(nèi)的流速越大，泵入口處壓力p1也越低，汽蝕的可能性也越大為了防止汽蝕現(xiàn)象的發(fā)生，對離心泵的幾何安裝高度必須進(jìn)行限制。汽蝕余量也是離心泵的一個(gè)性能參數(shù)，是離心泵生產(chǎn)廠家規(guī)定的：為防止汽蝕現(xiàn)象離心泵入口處的靜壓頭與動(dòng)壓頭之和必須超過被輸送液體在操作溫度下的飽和蒸汽壓頭的最小值，用△h允表示汽蝕余量式中

h—汽蝕余量，m；

pv

—操作溫度下液體飽和蒸汽壓，N/m2。允許吸上真空高度Hs泵入口處壓力p1所允許的最大真空度。mH2OHs與泵的結(jié)構(gòu)、液體的物化特性等因素有關(guān)。一般，Hs<5~7mH2O.式中pa—大氣壓，N/m2

ρ—被輸送液體密度，kg/m3Hgp01100如何用允許吸上真空高度確定泵的安裝高度？Hg—泵的安裝高度；u2/2g—進(jìn)口管動(dòng)能；∑Hf—進(jìn)口管阻力;Hs

—允許吸上真空高度，由泵的生產(chǎn)廠家給出。提高Hg的方法取截面0-0，1-1，并以截面0-0為基準(zhǔn)面，在兩截面間柏努利方程，可得若貯槽為敞口，則p0為大氣壓pa，則有

泵制造廠只能給出Hs值，而不能直接給出Hg值。因?yàn)槊颗_泵使用條件不同，吸入管路的布置情況也各異，有不同的u2/2g

和∑Hf

值，所以，只能由使用單位根據(jù)吸入管路具體的布置情況，由計(jì)算確定Hg。問題：泵制造廠能直接給出泵的安裝高度嗎？Hs’=Hs＋(Pa－10)－(Pv－0.24)

式中Hs’—操作條件下輸送水時(shí)允許吸上真空高度，mH2O；

Hs

—

泵樣本中給出的允許吸上真空高度，mH2O；

Pa

—

泵工作處的大氣壓，mH2O；

Pv

—

泵工作溫度下水的飽和蒸汽壓，mH2O；

0.24

—

實(shí)驗(yàn)條件下水的飽和蒸汽壓，mH2O。

原因：在泵的說明書中所給出的Hs是大氣壓為10mH2O，水溫為20℃狀態(tài)下的數(shù)值。如果泵的使用條件與該狀態(tài)不同時(shí)，則應(yīng)把樣本上所給出的Hs值，按下式換算成操作條件下的Hs’值。

泵允許吸上真空高度的換算泵安裝地點(diǎn)的海拔越高，大氣壓力就越低，允許吸上真空高度就越小。輸送液體的溫度越高，所對應(yīng)的飽和蒸汽壓就越高，這時(shí)，泵的允許吸上真空高度也就越小。海拔高度↑，液體溫度↑→Hg↓不同海拔高度時(shí)大氣壓力值可查表。將式（2-9）與（2-12）合并可導(dǎo)出汽蝕余量Δh與允許安裝高度Hg之間關(guān)系為上式中p0為液面上方的壓力，若為敞口液面則p0=pa。如何利用允許吸上真空高度確定泵的安裝高度？

只要已知允許吸上真空高Hs與汽蝕余量中的任一個(gè)參數(shù)，均可確定泵的安裝高度。

注：泵性能表上的值也是按輸送20℃水而規(guī)定的。當(dāng)輸送其它液體時(shí)，需進(jìn)行校正。具體校正方法可參閱有關(guān)文獻(xiàn)。例2-2某臺離心泵從樣本上查得允許吸上真空高度Hs=6m，現(xiàn)將該泵安裝在海拔高度為500m處，若夏季平均水溫為40℃。問修正后的Hs’應(yīng)為多少？若吸入管路的壓頭損失為1mH2O，泵入口處動(dòng)壓頭為0.2mH2O。問該泵安裝在離水面5m高度處是否合適？Ｈｇ解:當(dāng)水溫為40℃時(shí)，Hv=0.75m。查表得Ha=9.74m。

Hs’=Hs＋(Ha－10)－(Hv－0.24)

=6＋(9.74－10)－(0.75－0.24)=5.23m泵的安裝高度為:

Hｇ=Hs’－u12/2g－ΣHf=5.23－0.2－1=4.93m<5m故泵安裝在離水面5m高度處不合適。

離心泵在特定管路系統(tǒng)中工作時(shí)，液體要求泵供給的壓頭Ｈ可由柏努利方程式求得，即

六、離心泵的工作點(diǎn)

當(dāng)離心泵安裝在一定的管路系統(tǒng)中工作時(shí)，其壓頭和流量不僅與離心泵本身的特性有關(guān)，而且還取決于管路的工作特性。

1管路特性曲線

上式可簡化為Ｈ＝Ａ＋∑Hf

與管路中液體流量無關(guān)，在輸液高度和壓力