流體流動(dòng)及輸送技術(shù)

工作任務(wù)：〔1〕化工管路的根本構(gòu)成；〔2〕流體輸送原理；〔3〕管路的布置與安裝〔4〕管路的根本拆裝技術(shù)〔5〕化工管路的故障診斷模塊一：管路輸送技術(shù)

實(shí)訓(xùn)：管路拆裝操作技術(shù)一、管路的分類

類

型結(jié)構(gòu)簡單管路單一管路單一管路是指直徑不變、無分支的管路串聯(lián)管路雖無分支但管徑多變的管路復(fù)雜管路分支管路流體由總管分流到幾個(gè)分支，各分支出口不同并聯(lián)管路并聯(lián)管路中，分支最終又匯合到總管簡單管路復(fù)雜管路二、管路的根本構(gòu)成管路是由管子、管件和閥門等按一定的排列方式構(gòu)成，也包括一些附屬于管路的管架、管卡、管撐等輔件。

〔一〕化工管材種類及名稱金屬管鋼管有縫鋼管無縫鋼管鑄鐵管有色金屬管銅管與黃銅管鉛管鋁管非金屬管陶瓷管、水泥管、玻璃管塑料管和橡膠管等〔二〕管件管件是用來連接管子以到達(dá)延長管路、改變管路方向或直徑、分支、合流或封閉管路的附件的總稱。用以改變流向：90o彎頭、45o彎頭、180o回彎頭等；用以堵截管路：管帽、絲堵(堵頭)、盲板等；用以連接支管：三通、四通，有時(shí)三通也用來改變流向，多余的一個(gè)通道接頭用管帽或盲板封上，在需要時(shí)翻開再連接一條分支管；用以改變管徑：異徑管、內(nèi)外螺紋接頭(補(bǔ)芯)等；用以延長管路：管箍(束節(jié))、螺紋短節(jié)、活接頭、法蘭等。法蘭多用于焊接連接管路，而活接頭多用于螺紋連接管路。180o回彎管三通四通異徑管90o彎頭法蘭卡箍活接頭管帽45o彎頭〔三〕閥門閥門是用來啟閉和調(diào)節(jié)流量及控制平安的部件。通過閥門可以調(diào)節(jié)流量、系統(tǒng)壓力、及流動(dòng)方向，

閘閥

截止閥

止回閥

球閥旋塞閥全啟式平安閥流體流動(dòng)的根底知識(shí)一、連續(xù)性方程1．穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)假設(shè)流動(dòng)系統(tǒng)中各物理量的大小僅隨位置變化、不隨時(shí)間變化，那么稱為穩(wěn)定流動(dòng)。假設(shè)流動(dòng)系統(tǒng)中各物理量的大小不僅隨位置變化、而且隨時(shí)間變化，那么稱為不穩(wěn)定流動(dòng)。工業(yè)生產(chǎn)中的連續(xù)操作過程，如生產(chǎn)條件控制正常，那么流體流動(dòng)多屬于穩(wěn)定流動(dòng)。連續(xù)操作的開車、停車過程及間歇操作過程屬于不穩(wěn)定流動(dòng)。本章所討論的流體流動(dòng)為穩(wěn)定流動(dòng)過程2．連續(xù)性方程穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)，流體充滿管道，連續(xù)不斷地從截面1流入，從截面2流出,以單位時(shí)間為衡算基準(zhǔn)，依質(zhì)量守恒定律，進(jìn)入截面1的流體質(zhì)量流量與流出截面2的流體質(zhì)量流量相等。qm1=qm2(1)式中qm——流體的質(zhì)量流量，指單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)管道有效截面積的流體質(zhì)量，kg/s；u——流體在管道任一截面的平均流速，m/s；A——管道的有效截面積，m2；

ρ——流體的密度，kg/m3。因?yàn)閝m=uAρ故qm=u1A1ρ1=u2A2ρ2(2)假設(shè)將上式推廣到管路上任何一個(gè)截面，即qm=uAρ=常數(shù)(3)上式表示在穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)中，流體流經(jīng)管道各截面的質(zhì)量流量恒為常量，但各截面的流體流速那么隨管道截面積和流體密度的不同而變化。假設(shè)流體為不可壓縮流體，即ρ=常數(shù)，那么qv=uA=常數(shù)(4)式中qv——流體的體積流量，指單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)管道有效截面積的流體體積，m3/s；上式說明不可壓縮流體不僅流經(jīng)各截面的質(zhì)量流量相等，而且它們的體積流量也相等。而且管道截面積A與流體流速u成反比，截面積越小，流速越大。假設(shè)不可壓縮流體在圓管內(nèi)流動(dòng)，因，那么

(5)上式說明不可壓縮流體在管道內(nèi)的流速u與管道內(nèi)徑的平方d2成反比。式〔1〕至式〔5〕稱為流體在管道中作穩(wěn)定流動(dòng)的連續(xù)性方程。連續(xù)性方程反映了在穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)中，流量一定時(shí)管路各截面上流速的變化規(guī)律。二、柏努利方程

在化工生產(chǎn)中，解決流體輸送問題的根本依據(jù)是柏努力方程，因此柏努力方程及其應(yīng)用極為重要。根據(jù)對穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)能量衡算，即可得到柏努力方程?！惨弧沉鲃?dòng)系統(tǒng)的能量1．流體所具有的能量——機(jī)械能(1)位能位能是流體處于重力場中而具有的能量。單位質(zhì)量流體的位能那么為gz〔J/kg〕。位能是相對值，計(jì)算須規(guī)定一個(gè)基準(zhǔn)水平面。(2)動(dòng)能動(dòng)能是流體具有一定速度流動(dòng)而具有的能量。單位質(zhì)量流體的動(dòng)能為(J/kg)。(3)靜壓能靜壓能是由于流體具有一定的壓力而具有的能量。單位質(zhì)量流體的靜壓能為〔J/kg〕2.壓力的表示方法不同的基準(zhǔn)流體壓力的大小不同。絕對壓力：以絕對真空為基準(zhǔn)測得的壓力。它是流體的真實(shí)壓力。表壓力或真空度：以大氣壓力為基準(zhǔn)測得的壓力。表壓力：當(dāng)被測流體的絕對壓力大于外界大氣壓力時(shí)，所用的測壓儀表稱為壓力表。壓力表上的讀數(shù)表示被測流體的絕對壓力比大氣壓力高出的數(shù)值。真空度：當(dāng)被測流體的絕對壓力小于外界大氣壓力時(shí)，所用的測壓儀表稱為真空表。真空表上的讀數(shù)表示被測流體的絕對壓力低于大氣壓力的數(shù)值。顯然，真空度為表壓的負(fù)值，并且設(shè)備內(nèi)流體的真空度愈高，它的絕對壓力就愈低。

注意：①大氣壓力的數(shù)值不是固定不變的，它隨大氣的溫度、濕度和所在地海拔高度而定，計(jì)算時(shí)應(yīng)以當(dāng)時(shí)、當(dāng)?shù)卮髿鈮簽闇?zhǔn)。②為了防止絕對壓力、表壓力和真空度三者之間相互混淆，當(dāng)壓力以表壓或真空度表示時(shí)，應(yīng)用括號注明，如未加注明，那么視為絕對壓力。③壓力計(jì)算時(shí)基準(zhǔn)要一致。3．系統(tǒng)與外界交換的能量〔1〕外加功單位質(zhì)量流體從輸送機(jī)械中所獲得的能量稱為外加功，用We表示，其單位為J/kg。外加功We是選擇流體輸送設(shè)備的重要數(shù)據(jù)，可用來確定輸送設(shè)備的有效功率PePe=Weqm〔2〕損失能量單位質(zhì)量流體流動(dòng)時(shí)為克服阻力而損失的能量，用Σhf表示，其單位為J/kg?！捕嘲嘏匠淌?.實(shí)際流體的柏努利方程衡算范圍：1-1面、2-2面與壁面所圍成的封閉區(qū)域，設(shè)流體為不可壓縮流體，ρ不變衡算基準(zhǔn)：1kg質(zhì)量的流體，0-0面為基準(zhǔn)面假設(shè)以0-0面為基準(zhǔn)水平面，兩個(gè)截面距基準(zhǔn)水平面的垂直距離分別為z1、z2，兩截面處的流速分別為u1、u2，兩截面處的壓力分別為p1、p2，流體在兩截面處的密度為，單位質(zhì)量流體從泵所獲得的外加功為We，從截面1-1流到截面2-2的全部能量損失為Σhf。根據(jù)穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)的能量守恒，輸入系統(tǒng)的能量應(yīng)等于輸出系統(tǒng)的能量能量衡算：式中g(shù)z1、、——分別為流體在截面1上的位能、動(dòng)能、靜壓能，J/kg；gz2、、——分別為流體在截面2上的位能、動(dòng)能、靜壓能，J/kg；實(shí)際流體的柏努利方程反映了流體流動(dòng)過程中各種能量的轉(zhuǎn)化和守恒規(guī)律，在流體輸送中具有重要意義。

注意：①gz、、是指在某截面上1kg流體本身所具有的能量，而We、Σhf是指流體在兩截面之間所獲得和所消耗的能量。②柏努利方程的得出是對流體進(jìn)行能量衡算,必須確定衡算范圍。選截面：a.垂直；b.沿流動(dòng)方向上游為1截面，下游為2截面。選基準(zhǔn)面：水平、可任選。2．柏努利方程的討論(1)理想流體的柏努利方程理想流體：無粘性、無壓縮性，流動(dòng)時(shí)無阻力，Σhf=0。當(dāng)流動(dòng)系統(tǒng)中無外功參加時(shí)〔即We=0〕那么說明：①理想流體穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，總機(jī)械能為一常數(shù)。②理想流體在流動(dòng)系統(tǒng)的各截面上所具有的總機(jī)械能相等，而每一種形式的機(jī)械能不一定相等，但各種形式的機(jī)械能可以相互轉(zhuǎn)換。(2)可壓縮流體對于可壓縮流體，假設(shè)流動(dòng)系統(tǒng)兩截面間的絕對壓力變化較小時(shí)〔常規(guī)定為%〕，仍可用柏式進(jìn)行計(jì)算，但流體密度ρ應(yīng)以兩截面間流體的平均密度ρm來代替。(3)以單位重量〔1N〕流體為計(jì)算基準(zhǔn)的柏努利方程將以1kg流體為基準(zhǔn)的柏式中的各項(xiàng)除以g，那么可得令那么

z、、與Hf分別稱為位壓頭、動(dòng)壓頭、靜壓頭與壓頭損失，而He那么被稱為輸送設(shè)備對流體所提供的有效壓頭。3.柏式使用條件(1)穩(wěn)定、連續(xù)、不可壓縮系統(tǒng)。(2)兩截面間流量不變，滿足連續(xù)性方程。4.柏努利方程的應(yīng)用(1)確定高位槽供液系統(tǒng)的槽面高度(2)確定輸送設(shè)備的有效功率(3)確定送液氣體的壓力(4)流量測量

5．解題要點(diǎn)(1)作圖與確定衡算范圍根據(jù)題意畫出流動(dòng)系統(tǒng)的示意圖，并指明流體的流動(dòng)方向，以明確流動(dòng)系統(tǒng)的衡算范圍。(2)截面的選?、俳孛鎽?yīng)與流向垂直；②定出上〔1-1〕、下游〔2-2〕截面；③兩截面間的流體必須是連續(xù)的，所求的未知量應(yīng)在截面上或在兩截面之間反映出來，且截面上有關(guān)物理量，除了所需求取的未知量外，都應(yīng)該是的或能通過其它關(guān)系計(jì)算出來。④求有效功率，截面選在泵的兩側(cè)。(3)基準(zhǔn)水平面的選取基準(zhǔn)水平面可以任意選取，但必須與地面平行。為了計(jì)算方便，通常取基準(zhǔn)水平面通過所選兩個(gè)截面中的任一個(gè)截面，一般選低位，如截面與基準(zhǔn)面垂直，那么取基準(zhǔn)水平面通過截面的中心，z值是指截面中心點(diǎn)與基準(zhǔn)水平面間的垂直距離。(4)單位必須統(tǒng)一兩截面的壓力除要求單位一致外，還要求表示方法一致，應(yīng)為絕對壓力，但由于式中所反映的是壓力差，因此壓力也可以同時(shí)用表壓力。6．解題步驟(1)作圖與選截面；(2)選取基準(zhǔn)水平面；(3)列方程，尋找條件，求解。三、流體流動(dòng)的型態(tài)

〔一〕流動(dòng)類型的劃分1、雷諾實(shí)驗(yàn)雷諾實(shí)驗(yàn)裝置雷諾實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象層流：流體質(zhì)點(diǎn)沿管軸方向作直線運(yùn)動(dòng)，分層流動(dòng)，又稱滯流湍流：流體質(zhì)點(diǎn)除沿軸線方向作主體流動(dòng)外，還在各個(gè)方向有劇烈的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，又稱紊流說明：過渡狀態(tài)不是一種獨(dú)立的流動(dòng)型態(tài)，介于層流與湍流之間?？梢钥闯墒遣煌耆耐牧?，或不穩(wěn)定的層流，或者是兩者交替出現(xiàn)，隨外界條件而定，受流體流動(dòng)干擾的控制。2、兩種流動(dòng)型態(tài)層流與湍流在圓管內(nèi)的速度分布層流時(shí)其速度分布曲線呈拋物線形。如圖1-15所示。管壁處速度為零，管中心處速度最大。平均流速u＝0.5umax湍流時(shí)其速度分布曲線呈不嚴(yán)格拋物線形。管中心附近速度分布較均勻，如圖1-16所示，平均流速u＝0.82umax層流速度分布1、雷諾準(zhǔn)數(shù)Re〔二〕流體流動(dòng)型態(tài)的判定雷諾準(zhǔn)數(shù)，無單位。Re大小反映了流體的湍動(dòng)程度，Re越大，流體流動(dòng)湍動(dòng)性越強(qiáng)。計(jì)算時(shí)只要采用同一單位制下的單位，計(jì)算結(jié)果都相同。2、判據(jù)Re≤2000層流(滯流)Re=2000～4000過渡狀態(tài)Re≥4000湍流應(yīng)該指出，在2000<Re<4000時(shí)，可能是層流，也可能是湍流，是一種不穩(wěn)定的狀態(tài)。在一般工程計(jì)算中，Re>2000可作湍流處理?！踩惩牧髁黧w中的層流內(nèi)層層流內(nèi)層：當(dāng)管內(nèi)流體做湍流流動(dòng)時(shí)，管壁處的流速也為零，靠近管壁處的流體薄層速度很低，仍然保持層流流動(dòng)，這個(gè)薄層稱為層流內(nèi)層。層流內(nèi)層的厚度隨雷諾準(zhǔn)數(shù)Re的增大而減薄，但不會(huì)消失。層流內(nèi)層的存在，對傳熱與傳質(zhì)過程都有很大的影響。流體在管內(nèi)作湍流流動(dòng)時(shí)，橫截面上沿徑向分為層流內(nèi)層、過渡層和湍流主體三局部。層流內(nèi)層

〔一〕流體的粘度1．粘性流體流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生內(nèi)摩擦的性質(zhì)稱為流體的粘性。粘性大的流體流動(dòng)性差，粘性小的流體流動(dòng)性好。粘性是流體的固有屬性，流體無論是靜止還是流動(dòng)，都具有粘性。三、流體在管內(nèi)的流動(dòng)阻力牛頓粘性定律牛頓粘性定律，即流體層間的剪應(yīng)力與速度梯度成正比。式中比例系數(shù)μ，稱為動(dòng)力粘度或絕對粘度，簡稱粘度。服從牛頓粘性定律的流體，稱為牛頓型流體，所有氣體和大多數(shù)液體都屬于這一類。不服從牛頓粘性定律的流體，稱為非牛頓型流體。流體相鄰層間的內(nèi)摩擦力即為F假設(shè)單位流層面積上的內(nèi)摩擦力稱為剪應(yīng)力τ，那么2．粘度粘度是表征流體粘性大小的物理量，是流體的重要物理性質(zhì)之一，流體的粘性越大，粘度值越大，其值由實(shí)驗(yàn)測定。影響因素：流體的粘度是流體的種類及狀態(tài)〔溫度、壓力〕的函數(shù)，液體的粘度隨溫度升高而減小，氣體的粘度隨溫度升高而增大。壓力變化時(shí)，液體的粘度根本不變，氣體的粘度隨壓力增加而增加得很少，一般工程計(jì)算中可以忽略。查?。耗承┏Ｓ昧黧w的粘度，可以從有關(guān)手冊和本書附錄中查得。單位及換算：在SI制中，粘度的單位是Pa·s，在工程上或文獻(xiàn)中粘度的單位常用cgs制，泊〔P〕或厘泊〔cP〕表示1Pa·s=10P=1000cP在工業(yè)生產(chǎn)中常遇到各種流體的混合物?；旌衔锏恼扯龋缛狈?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，可參閱有關(guān)資料，選用適當(dāng)?shù)慕?jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估算。流體在管路中流動(dòng)時(shí)的阻力分為直管阻力和局部阻力兩種。直管阻力：流體流經(jīng)一定管徑的直管時(shí)，由于流體的內(nèi)摩擦而產(chǎn)生的阻力。局部阻力：流體流經(jīng)管路中的管件、閥門及截面的突然擴(kuò)大和突然縮小等局部地方所引起的阻力。總阻力：直管阻力和局部阻力的總和?！捕沉鲃?dòng)阻力1.直管阻力計(jì)算〔1〕范寧公式直管阻力通常由范寧公式計(jì)算式中

hf——直管阻力，J/kg；

λ——摩擦系數(shù)，也稱摩擦因數(shù)，無單位；l——直管的長度，m；d——直管的內(nèi)徑，m；u——流體在管內(nèi)的流速，m/s。范寧公式中的摩擦因數(shù)λ是確定直管阻力損失的重要參數(shù)。λ的值與反映流體湍動(dòng)程度的Re及管內(nèi)壁粗糙程度的ε大小有關(guān)?！?〕管壁粗糙程度對管流的影響工業(yè)生產(chǎn)上所使用的管道，大致可分為光滑管與粗糙管。絕對粗糙度：絕對粗糙度是指管壁突出局部的平均高度，以ε表示相對粗糙度：相對粗糙度是指絕對粗糙度與管道內(nèi)徑的比值，即ε/d。管壁粗糙度對摩擦系數(shù)的影響程度與管徑的大小有關(guān)，所以在流動(dòng)阻力的計(jì)算中，要考慮相對粗糙度的大小。某些工業(yè)管道的絕對粗糙度

管道類別絕對粗糙度ε/mm無縫黃銅管、銅管及鋁管新的無縫鋼管或鍍鋅鐵管新的鑄鐵管具有輕度腐蝕的無縫鋼管具有重度腐蝕的無縫鋼管舊的鑄鐵管干凈玻璃管很好整平的水泥管0.01～0.050.1～0.20.30.2～0.30.5以上0.85以上0.0015～0.010.33〔3〕摩擦系數(shù)確實(shí)定層流時(shí)摩擦系數(shù)：流體作層流流動(dòng)時(shí)，與ε/d無關(guān)，摩擦系數(shù)只是雷諾準(zhǔn)數(shù)的函數(shù)

哈根-伯稷葉方程：流體在圓直管內(nèi)作層流流動(dòng)時(shí)的阻力計(jì)算式湍流時(shí)摩擦系數(shù)：①使用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：各種經(jīng)驗(yàn)公式，均有一定的適用范圍，可參閱有關(guān)資料。②查莫狄〔Moody〕圖：可以方便地根據(jù)Re與ε/d值從圖中查得各種情況下的λ值。③根據(jù)雷諾準(zhǔn)數(shù)的不同，可在圖中分出四個(gè)不同的區(qū)域：a層流區(qū)當(dāng)Re<2000時(shí)，λ與Re為一直線關(guān)系，與相對粗糙度無關(guān)。b過渡區(qū)當(dāng)Re=2000～4000時(shí)，工程上一般按湍流處理，可從相應(yīng)的湍流時(shí)的曲線延伸查取。c湍流區(qū)當(dāng)Re>4000且在圖中虛線以下區(qū)域時(shí)，λ=f〔Re，ε/d〕。對于一定的ε/d，隨Re數(shù)值的增大而減小。d完全湍流區(qū)即圖中虛線以上的區(qū)域，λ只取決于ε/d。當(dāng)ε/d一定時(shí)，λ為定值。此區(qū)域內(nèi)，阻力損失與u2成正比，故又稱為阻力平方區(qū)。ε/d值越大，到達(dá)阻力平方區(qū)的Re值越低。莫狄圖2.局部阻力

局部阻力一般有兩種計(jì)算方法，即阻力系數(shù)法和當(dāng)量長度法?！?〕當(dāng)量長度法當(dāng)量長度法是將流體通過局部障礙時(shí)的局部阻力計(jì)算轉(zhuǎn)化為直管阻力損失的計(jì)算方法。當(dāng)量長度是與某局部障礙具有相同能量損失的同直徑直管長度。式中u——管內(nèi)流體的平均流速，m/s。le——當(dāng)量長度，m，由實(shí)驗(yàn)測定，某些管件與閥門的當(dāng)量長度也可以從圖1-21查得。

當(dāng)局部流通截面發(fā)生變化時(shí)，u應(yīng)該采用較小截面處的流體流速?！?〕阻力系數(shù)法將局部阻力表示為動(dòng)能的一個(gè)倍數(shù)，那么式中

ζ——

局部阻力系數(shù)，無單位，其值由實(shí)驗(yàn)測定。3.總阻力

1.當(dāng)量長度法

當(dāng)用當(dāng)量長度法計(jì)算局部阻力時(shí)，其總阻力計(jì)算式為

式中

Σle——管路全部管件與閥門等的當(dāng)量長度之和，m。2.阻力系數(shù)法當(dāng)用阻力系數(shù)法計(jì)算局部阻力時(shí)，其總阻力計(jì)算式為

式中

Σζ——管路全部的局部阻力系數(shù)之和。

注意：當(dāng)管路由假設(shè)干直徑不同的管段組成時(shí)，管路的總能量損失應(yīng)分段計(jì)算，然后再求和?？傋枇Φ谋硎痉椒ǔ艘阅芰啃问奖硎就猓€可以用壓頭損失Hf〔1N流體的流動(dòng)阻力，m〕及壓力降Δpf〔1m3流體流動(dòng)時(shí)的流動(dòng)阻力，m〕表示。它們之間的關(guān)系為hf=HfgΔpf=ρhf=ρHfg管子的選用與管路安裝一、管子的選用管道的內(nèi)徑計(jì)算式為

式中

d——管道的內(nèi)徑，m；

u——適宜流速，m/s，通過經(jīng)濟(jì)衡算，選擇合理的流速。

算出管徑后，還需根據(jù)管子規(guī)格選用標(biāo)準(zhǔn)管徑。選用標(biāo)準(zhǔn)管徑后，再核算流體在管內(nèi)的實(shí)際流速。

某些流體在管道中的常用流速范圍

流體的類別及情況流速范圍/m/s水及低粘度液體（0.1－1.0MPa）工業(yè)供水（0.8MPa以下）鍋爐供水（0.8MPa以下）飽和蒸汽一般氣體（常壓）離心泵排出管（水一類液體）液體自流速度（冷凝水等）真空操作下氣體流速1.5－3.01.5－3.0>3.020－4010－202.5－3.00.5<10二、管路的布置與安裝原那么工業(yè)上的管路布置既要考慮到工藝要求，又要考慮到經(jīng)濟(jì)要求，還要考慮到操作方便與平安，在可能的情況下還要盡可能美觀。在布置管路時(shí)，應(yīng)參閱有關(guān)資料，制訂方案，確保管路的布置科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、合理、平安。技能訓(xùn)練管路拆裝訓(xùn)練

模塊二：機(jī)泵操作技術(shù)

工作任務(wù):〔1〕離心泵的仿真操作；〔2〕離心泵的結(jié)構(gòu)、工作原理及性能；〔3〕離心泵的類型與選用；〔4〕離心泵的安裝和實(shí)際操作；〔5〕離心泵的維護(hù)及故障處理；〔6〕其他類型泵；〔7〕通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、真空泵；〔8〕壓縮機(jī)；〔9〕離心壓縮機(jī)的仿真操作；實(shí)訓(xùn)：離心泵的實(shí)際操作及維護(hù)

離心泵外觀離心泵的結(jié)構(gòu)l-泵體；2-葉輪；3-密封環(huán)；4-軸套；5-泵蓋；6-泵軸；7-托架；8-聯(lián)軸器；9-軸承；10-軸封裝置；11-吸入口；12-蝸形泵殼；13-葉片；14-吸入管；15-底閥；16-濾網(wǎng)；17-調(diào)節(jié)閥；18-排出管離心泵葉輪離心泵的吸液方式

泵殼作用是將葉輪封閉在一定的空間，以便由葉輪的作用吸入和壓出液體。泵殼多做成蝸殼形，故又稱蝸殼。由于流道截面積逐漸擴(kuò)大，故從葉輪四周甩出的高速液體逐漸降低流速，使局部動(dòng)能有效地轉(zhuǎn)換為靜壓能。泵殼不僅聚集由葉輪甩出的液體，同時(shí)又是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換裝置。為使泵內(nèi)液體能量轉(zhuǎn)換效率增高，葉輪外周安裝導(dǎo)輪。軸封裝置作用是防止泵殼內(nèi)液體沿軸漏出或外界空氣漏入泵殼內(nèi)。常用軸封裝置有填料密封和機(jī)械密封兩種。填料一般用浸油或涂有石墨的石棉繩。機(jī)械密封主要是靠裝在軸上的動(dòng)環(huán)與固定在泵殼上的靜環(huán)之間端面作相對運(yùn)動(dòng)而到達(dá)密封的目的。返回離心泵的工作原理在泵啟動(dòng)前，泵殼內(nèi)灌滿被輸送的液體；啟動(dòng)后，葉輪由軸帶動(dòng)高速轉(zhuǎn)動(dòng)，葉片間的液體也必須隨著轉(zhuǎn)動(dòng)。在離心力的作用下，液體從葉輪中心被拋向外緣并獲得能量，以高速離開葉輪外緣進(jìn)入蝸形泵殼。在蝸殼中，液體由于流道的逐漸擴(kuò)大而減速，又將局部動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，最后以較高的壓力流入排出管道，送至需要場所。液體由葉輪中心流向外緣時(shí)，在葉輪中心形成了一定的真空，由于貯槽液面上方的壓力大于泵入口處的壓力，液體便被連續(xù)壓入葉輪中?？梢?，只要葉輪不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)，液體便會(huì)不斷地被吸入和排出。返回離心泵的氣縛現(xiàn)象泵啟動(dòng)時(shí)，假設(shè)泵殼與吸入管路內(nèi)沒有充滿液體，那么泵殼內(nèi)存有空氣，由于空氣的密度遠(yuǎn)小于液體的密度，產(chǎn)生的離心力很小，葉輪中心也不能輸送液體，此種現(xiàn)象稱為氣縛。返回離心泵的性能參數(shù)1、流量：指離心泵在單位時(shí)間內(nèi)排入到管路系統(tǒng)內(nèi)的液體體積，以Q表示，其單位為L.s-1或m3.h-1。2、揚(yáng)程：指泵給予單位重量液體的有效能量，以H表示，其單位為m。3、效率：反映泵對外加能量的利用程度，以表示。4、軸功率：指泵軸所需的功率，以P表示。而每秒鐘泵對輸出液體所作的功，稱為泵的有效功率，以Pe表示，單位為W或kW。即：hrhrh102QHgQHPeP===離心泵性能曲線示意圖

返回設(shè)計(jì)點(diǎn)最正確工況參數(shù)離心泵工作范圍:泵的高效率區(qū)離心泵的選用離心泵的選用，通?？砂匆韵略敲催M(jìn)行：1．確定離心泵的類型2．確定輸送系統(tǒng)的流量和揚(yáng)程3．確定離心泵的型號假設(shè)有幾種型號的泵同時(shí)滿足管路的具體要求，那么應(yīng)選效率較高的，同時(shí)也要考慮泵的價(jià)格。4．校核軸功率當(dāng)液體密度大于水的密度時(shí)，必須校核軸功率。5．列出泵在設(shè)計(jì)點(diǎn)處的性能，供使用時(shí)參考。返回離心泵的安裝高度汽蝕現(xiàn)象

泵內(nèi)液體汽化，汽泡形成和破裂的過程中使葉輪材料受到損壞的現(xiàn)象稱為汽蝕現(xiàn)象。產(chǎn)生原因

p葉輪≤pv，使液體汽化危害〔1〕葉輪遭到剝蝕；

〔2〕產(chǎn)生噪音和振動(dòng)；

〔3〕流量不穩(wěn)定，顯著下降，嚴(yán)重時(shí)不能送液。工程上規(guī)定，當(dāng)泵的揚(yáng)程下降3％時(shí)，認(rèn)為進(jìn)入了氣蝕狀態(tài)。預(yù)防措施

p入口≥pv即p入口↑或pv↓

〔1〕pv↓T↓操作穩(wěn)定〔2〕p入口↑Hg↓∑hf↓氣蝕現(xiàn)象動(dòng)畫允許安裝高度確定

方法：允許汽蝕余量法允許汽蝕余量：泵吸入口處動(dòng)壓頭與靜壓頭之和比被輸送液體的飽和蒸汽壓頭高出的最小數(shù)值

工程上從根本上防止氣蝕現(xiàn)象的方法是限制泵的安裝高度。防止離心泵氣蝕現(xiàn)象發(fā)生的最大安裝高度，稱為離心泵的允許安裝高度,也叫允許吸上高度。隨Q增大而增大，越大，抗汽蝕性能越差。求取：實(shí)驗(yàn)測定，由泵性能中查取。影響因素：2．允許安裝高度Hg確定

允許安裝高度Hg：指泵的吸入口與吸入貯槽液面間可允許到達(dá)的最大垂直距離。

列貯槽液面0-0’與泵的吸入口1-1’兩截面間的柏努利方程式式中Hg——允許安裝高度，m；p0——吸入液面壓力，Pa；pv——輸送溫度下液體的飽和蒸氣壓，Pa；——被輸送液體的密度，kg/m3；——流體流經(jīng)吸入管的阻力，m。0101

離心泵的允許安裝高度～Hg返回當(dāng)允許安裝高度為負(fù)值時(shí)，離心泵的吸入口低于貯槽液面。為平安起見，泵的實(shí)際安裝高度通常能比允許安裝高度低〔0.5～1〕m。離心泵的工作點(diǎn)(一)管路的特性曲線對于給定的管路，其輸送任務(wù)〔流量〕與完成任務(wù)所需要的壓頭之間也存在一定的關(guān)系，這種關(guān)系稱為管路特性，表示在壓頭與流量的關(guān)系圖上，稱為管路的特性曲線。管路特性方程離心泵的工作點(diǎn)QAHeBQ2Q~He管路特性曲線管路特性影響因素曲線反映了特定管路在給定操作條件下流量與壓頭的關(guān)系。從以上推導(dǎo)過程中可以看出，此曲線的形狀只與管路的鋪設(shè)情況及操作條件有關(guān)，而與泵的特性無關(guān)。

離心泵的工作點(diǎn)當(dāng)泵安裝在指定管路時(shí)，流量與壓頭之間的關(guān)系既要滿足泵的特性，也要滿足管路的特性。將泵的H～Q曲線與管路的H～Q曲線繪在同一坐標(biāo)系中，兩曲線的交點(diǎn)M點(diǎn)稱為泵的工作點(diǎn)。指定泵安裝在特定管路中，只能有一個(gè)穩(wěn)定的工作點(diǎn)M。

離心泵的工作點(diǎn)離心泵的工作點(diǎn)Qe～HeQ～HHM=H=HeMQMHMQM=Q=Qe返回離心泵的流量調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)泵的工作點(diǎn)調(diào)節(jié)管路特性曲線和泵的特性曲線均能到達(dá)調(diào)節(jié)泵的工作點(diǎn)的目的。

離心泵的流量調(diào)節(jié)改變閥門的開度返回離心泵的操作離心泵的開停車操作〔1〕開車前的準(zhǔn)備工作〔2〕開車程序〔3〕停車程序〔4〕兩泵切換離心泵操作訓(xùn)練離心泵操作仿真訓(xùn)練氣體輸送機(jī)械氣體輸送機(jī)械的結(jié)構(gòu)和原理與液體輸送機(jī)械大體相同，也有離心式、旋轉(zhuǎn)式、往復(fù)式及流體作用式等類型。氣體壓送機(jī)械的分類

類型終壓/kPa（表壓）壓縮比用途通風(fēng)機(jī)＜151～1.15用于換氣通風(fēng)鼓風(fēng)機(jī)15～3001.15～4用于送氣壓縮機(jī)＞300＞4造成高壓真空泵當(dāng)?shù)卮髿鈮河烧婵斩葲Q定用于減壓操作輸送和壓縮氣體的設(shè)備統(tǒng)稱為氣體壓送機(jī)械，但在壓送過程中，氣體的壓力發(fā)生變化的同時(shí)，其體積和溫度也隨之變化，這些變化對氣體壓送機(jī)械的結(jié)構(gòu)、形狀有很大的影響。離心式通風(fēng)機(jī)離心通風(fēng)機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)性能參數(shù)與特性曲線離心式壓縮機(jī)離心式壓縮機(jī)典型結(jié)構(gòu)圖離心壓縮機(jī)的喘振現(xiàn)象離心壓縮機(jī)的流量調(diào)節(jié)離心壓縮機(jī)的操作離心式氣體輸送機(jī)械離心式通風(fēng)機(jī)工業(yè)上常用的通風(fēng)機(jī)主要有離心通風(fēng)機(jī)和軸流通風(fēng)機(jī)兩種型式。軸流式通風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的風(fēng)壓很小，一般只作通風(fēng)換氣之用。用于氣體輸送的，多為離心通風(fēng)機(jī)。返回離心通風(fēng)機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)離心式通風(fēng)機(jī)的工作原理和根本結(jié)構(gòu)與離心泵相似，但機(jī)殼斷面有方形和圓形兩種，一般低、中壓通風(fēng)機(jī)多為方形的，高壓的多為圓形，葉輪上葉片數(shù)目比較多且長度較短。返回性能參數(shù)與特性曲線1〕風(fēng)量按進(jìn)口處的氣體狀態(tài)計(jì)的單位時(shí)間內(nèi)從風(fēng)機(jī)出口排出的氣體體積，以Q表示，單位為m3.h-1。2〕風(fēng)壓單位體積的氣體流過風(fēng)機(jī)時(shí)所獲得的能量，以HT表示，單位為J.m-3。3〕軸功率與效率離心通風(fēng)機(jī)特性曲線示意圖返回離心式壓縮機(jī)離心壓縮機(jī)的工作原理、主要構(gòu)造和型號離心壓縮機(jī)又稱透平壓縮機(jī)，其結(jié)構(gòu)、工作原理與離心通風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī)相似，但由于單級壓縮機(jī)不可能產(chǎn)生很高的風(fēng)壓，故離心壓縮機(jī)都是多級的，葉輪的級數(shù)多，通常10級以上。葉輪轉(zhuǎn)速高，一般在5000r/min以上。因此可以產(chǎn)生很高的出口壓強(qiáng)。由于氣體的體積變化較大，溫度升高也較顯著，故離心壓縮機(jī)常分成幾段，每段包括假設(shè)干級，葉輪直徑逐段縮小，葉輪寬度也逐級有所縮小。段與段間設(shè)有中間冷卻器將氣體冷卻，防止氣體終溫過高。如下所示。返回實(shí)訓(xùn)：離心壓縮機(jī)的仿真操作

離心式壓縮機(jī)典型結(jié)構(gòu)圖:返回離心壓縮機(jī)性能離心壓縮機(jī)的喘振現(xiàn)象當(dāng)實(shí)際流量小于性能曲線所說明的最小流量時(shí)，離心壓縮機(jī)就會(huì)出現(xiàn)一種不穩(wěn)定工作狀態(tài)，稱為喘振。喘振現(xiàn)象開始時(shí)，由于壓縮機(jī)的出口壓強(qiáng)突然下降，不能送氣，出口管內(nèi)壓強(qiáng)較高的氣體就會(huì)倒流入壓縮機(jī)。發(fā)生氣體倒流后，使壓縮機(jī)內(nèi)的氣量增大，至氣量超過最小流量時(shí)，壓縮機(jī)又按性能曲線所示的規(guī)律正常工作，重新把倒流進(jìn)來的氣體壓送出去。壓縮機(jī)恢復(fù)送氣后，機(jī)內(nèi)氣量減少，至氣量小于最小流量時(shí)，壓強(qiáng)又突然下降，壓縮機(jī)出口處壓強(qiáng)較高的氣體又重新倒流入壓縮機(jī)內(nèi)，重復(fù)出現(xiàn)上述的現(xiàn)象。這樣，周而復(fù)始地進(jìn)行氣體的倒流與排出。在這個(gè)過程中，壓縮機(jī)和排氣管系統(tǒng)產(chǎn)生一種低頻率高振幅的壓強(qiáng)脈動(dòng)，使葉輪的應(yīng)力增加，噪聲加重，整個(gè)機(jī)器強(qiáng)烈振動(dòng)，無法工作。返回離心壓縮機(jī)的流量調(diào)節(jié)離心壓縮機(jī)的調(diào)節(jié)流量方法有：調(diào)整出口閥的開度。方法很簡便，但使壓縮比增大，消耗較多的額外功率，不經(jīng)濟(jì)。調(diào)整入口閥的開度。方法很簡便，實(shí)質(zhì)上是保持壓縮比降低出口壓強(qiáng)，消耗額外功率較上述方法少，使最小流量降低，穩(wěn)定工作范圍增大。這是常用的調(diào)節(jié)方法。改變?nèi)~輪的轉(zhuǎn)速。最經(jīng)濟(jì)的方法。有調(diào)速裝置或用蒸汽機(jī)為動(dòng)力時(shí)應(yīng)用方便。返回離心式壓縮機(jī)的操作〔1〕開車前的準(zhǔn)備工作〔2〕運(yùn)行〔3〕停車〔4〕遇到以下情況時(shí)，應(yīng)作緊急停車處理實(shí)訓(xùn)：離心式壓縮機(jī)操作仿真訓(xùn)練SEkT(P*CrrvuiW+NVeXCgVbcTWfZKxfU5-rdkF(lAz9m(&ayY8f0tkE8ZLu3uw00o!DfVci%3Eplmgu!O+#uT0iHb3pdL#*(2kVO53PcD*vchRUx&gzYqcq4qqd&NFPd7GQJtb026p8jOl)H6ofKAN6IaFWQhgGg1#LmNUhk0B&oZGK9aUdvJ$n17MYS7C(hm3p7fE3E1kiZ*4knjirQuFkKUVUZnSVmgtTeFXWwJjod&KyAYG#TtEaM3b$bZZ4qXJK+S40NgQcvv3dPEGPMM&zA4kh5FOJlEny*&fC-MPeez1Mn%lrvjP!!WTEdxjA5ZRY3vbkAgfpDOW6QZE(mg9*BT$H(2-$Gw3h)t+rM-2qq&*eGZ6tETH&KYLra3iTYoni4ZRJiydg#nQcNYK-TMr)%go9-9$tNs2CR$BQX9DDjewm6gIoTiCGjxvDxbmo9$!t#&8b14sn7jTavOhC0BFaJiH4PUuEvKOTREpatfOtjwQhvk2t&)4sBDUCUlHJtu-ZkvEV$zqu0)2-iXlL3lznalUiSh)(pfP02wwcDk+hLYDzaynkU)#Yb4*r!F799iam8$Yb4j(#dbjNQnFY!EWBGKf-Aplu8wktfQtmFz!EzCE*k5PizcZnc+P*yVkdPC(WVZTgryxjUjKDzLI)wJFbpc*cI%hTgOy1NIvp2IWHPibYRGb0RV!+%iXJ)ps!R2G7KN%60bhM+EKlyYD9hTYQ)lmhG6NZkSkMcevmx1gF*mcHaGxrFxAm6qnC!xg2%vz5XER2sWS%-EgIL&tcVX*Nk&NL055mS*IHd+J(4nM(GO-s-%S4wPgPh$K9Fhd7LC8sPCJV+1(5WMcwy#D5igwz(0WF87D&j#vWl!Vvsx(9b&cDN6!4IaKUErie30uU-v-DzfPQjacJxoz4)v)n9xE$rIGtduNwlrjLZzL*+uf#8Bh#QTVNG5jYYnLfPdokFr&Dxx1PUglQ1pkizAV7B)X2hA1KtVceh84nAh2hN)qdD3Iq#k31svZq(liIcJ00kfPR4HbvPc6m1b9b*QYMkiTCGOAt+HW*#AB8Lrgutci!x2U%Q8wfOxd#rX(DU%fKq2&aPCPbR6Ca1lw73evVOYmgWOY7sIU2NXF2mBRrTWtvWt9F*ymEnOWRHBF!DW7PEAwm(keGprEW+0Tb5s2!XSGd1cZdid51aDoHy31Ru+oo$%iK%ax)S(WBAN*aiu*$uI!2fldPC#W)x1CHzRwPR+pTAwP4Z13xXfJUEI%!WaxXXkBfg&yx!9sWQg1yt61UuAm1Bw8a+(VmpVlRlUHL2LBlUfV#TghFjxZMaQU87NhG*54229%i9v!Gy3J#$szE2edNY&zk%Gskq1djuRwcrTY3pCKb5+h#xSd+NDmCFo901Ur05AkpFPTOTZf1f5$Zwe+)OAQphi9pjVxQHnzQ15+DljO5hq&&$InjqSb$J$##$JDpTomjNW2L-sf-v%gaTtl)WbnqqyG)rc6P5$mR*4mqW*OtRVQ!AIzP(PeFOwpELa2*K(viEejRXLdXtrum3ae-EqQEOggFhv*T-CvOTjL%o+0Z8Gdtrlh8RwMxEl9ySg2hy6zyut&yMq)D*fBD$&A%A#6kCBVN5#(f!EqtVJ14!&iAEnNCTl-Rx3rq!X7HfYqNPmsZFxtm3BJjoPeBXi$YgaOwme3P79Y$LfNkNZO7Co!lUnOU1Xgpcnv4m%($KHUMKKdnCBgOgTum!bIF9A$nh-on8WwpPgwlW1DJeM-uKa)q*6UgIQ2Lnf4JKCVb3(Jyi&MY!zYqVti0MsaPJgIHrtDQBX+t(NYKECZj#UOUUsNTi3o4PA4GpaR1r5ua16nRz)MG1yOxYtHao*#4lYAwmy#VlYFxK(fKykcM-!(PwoE#oV+NlXCjR+Eqg3ZqEpE+-*dGL+hZcnKDOkPgYLNpxjT3qSeqm0dd5V)7w#Rni1Qspue#-Up6CR6W!yCC&e3Pcoq8zH)6d8WmxcERWJx6tmN21#KzzTtCgJMGyjY5!bUMOSSF9k)2t-JhQwB15VjH&mEOvMlfd2$$aRL3SPPKKZqcRNGeRoqq0mPUV2k49AaWKo!5BML0IetmnA&5$-C4DYn3zmTX)G5k9H5Em++TWFutusJNYoB!r3WKu9)TuhhCfA7CpS9UALbC29Tk(J4UZXd%$dYWZ*VPAlYYKzRt1RlKukiUJmty2v&%!QwM%GYGoL$+wMrGu8vm57orRpuzeLzRg!ZlWrzud2YmLkqhWFX8vTuCm2skeF(m$#nFl6TdM68aF+yehecf#ct7wE(+(PidIL4y)tPT-Q43Wx8KPxWJXl*JjS+Zi4eD+vT%P6(cKj*D0c)kzxg%HuwJXyyQ8(HuCuuXB69drJ#KJ5j73%%CEpeoZxnBxvmOHUD9kjK1QOpHbXx5WvONHlwZ#hymeBAx&kcWCyb6AZItJZcoc7GRStUzVbZ#nEifXLbRubMh688)I&tbpWm3ozYLWUrQPnC1fDM!Tn9(hlleqWbpCbbzS!Z$%RxElnAMmd+mXtkjvPrtEu#CrTutT-KVFkLAtIjb2zTAhYjjSO-yqSg&FcgM5flvQej#$fS4v%HJ54N3g3VrOJ4&4tYiDIoJqxUiRn69FB5ot20YvNyUety%TuUSmyroM-qy*F6%Dsgk9XO7nED7R-((Xb0vkjdqFKnvavR-4Iie(m-GNDsj3fVI*z7rz-0EpzDoZVq#jdBHi*XvLNCxm%Yd)wCZrDqMos9JYiYYyf!giPX!bKqN-Jfc3*Fe$n)lFdlxQ09vHOdloYDceAbduAVyfJiiWKmSu8Qng)aP%%YMDb2i2+RHxgNwJpVPV%-E&L!NcxLZnU&IUm5+(XC)0EBTfRi#P%DQFdL7W76NUgxBzAUsKvXjy!WJg$-!LPEk3zmPPb$ZGB$KutBr0P1f8bH&%H01tgGcw82Cw8n0GOx&ADjY9XFt0dV2oQpgCaQIVVGY&$N8NMVN#nQSg8gD$jqeXG7cjo00kNZrdxNov!2(A77uu5(Y-#gC&0mg8RCMViL-cOxByuPfE!fIQ1Wjadm48u5lIi9oovRpqGvDWauEu*z2ikd78p%!rCtaI#)TfcCe52AN5V)Uunpu5jQGAE$5x!1g7)7$+EoYB(FWm&#HIMj+fw+RFxhK5De)Crj449-5Oba7wZ1PIBK!SZCZ-S*QiDP+8*JerJC6huMy*6joW42MVoBlc5R67xeLBNo3KGk(BtxmK25HC)EXrXOW*kRI0C!0pVpNScrVxcmBI)*18&Cw&go