化工原理

PrinciplesofChemicalEngineering使用教材：姚玉英主編，化工原理，天津大學出版社，1999參考教材：陳敏恒主編，化工原理，化學工業出版社，2002蔣維鈞主編，化工原理，清華大學出版社，19932025/2/41可編輯課件0緒論1流體流動2流體輸送機械3非均相物系的分離和固體流態化5蒸餾6吸收7蒸餾和吸收塔設備8液－液萃取9干燥4傳熱2025/2/42可編輯課件0緒論0.1化工生產與單元操作0.2單位制與單位換算0.3物料衡算與能量衡算

2025/2/43可編輯課件0緒論

0.1化工原理課程的性質和基本內容1.化工生產過程原料預處理化學反應產物后處理物理過程單元操作化學反應過程反應器物理過程單元操作2025/2/44可編輯課件2025/2/45可編輯課件2025/2/46可編輯課件2.單元操作（UnitOperation）單元操作按其遵循的基本規律分類：（1）遵循流體動力學基本規律的單元操作：包括流體輸送、沉降、過濾、固體流態化等；（2）遵循熱量傳遞基本規律的單元操作：包括加熱、冷卻、冷凝、蒸發等；（3）遵循質量傳遞基本規律的單元操作：包括蒸餾、吸收、萃取、結晶、干燥、膜分離等；2025/2/47可編輯課件（化學吸收）洗衣粉的工藝流程旋轉混合器燃硫轉化塔磺化器液體磺酸靜電除霧器堿洗塔氣凈氣放空反應器NaOH配料缸其它液、固計量噴霧干燥塔包裝布袋除塵大氣（干燥）（反應）（分離）2025/2/48可編輯課件單元操作的研究內容與方向：單元操作的基本原理；單元操作典型設備的結構；單元操作設備選型設計計算。設備的改進及強化；研究內容高效率、低能耗、環保；開發新的單元操作;單元操作集成工藝與技術。研究方向2025/2/49可編輯課件0.2單位制與單位換算一、基本單位與導出單位基本單位：選擇幾個獨立的物理量，以使用方便為原則規定出它們的單位；導出單位：根據其本身的意義，由有關基本單位組合而成。單位制度的不同，在于所規定的基本單位及單位大小不同。2025/2/410可編輯課件二、常用單位制基本單位：7個，化工中常用有5個，即長度（米），質量（千克），時間（秒），溫度（K），物質的量（摩爾）國際單位制（SI制）基本單位：長度（厘米cm），質量（克g），時間（秒s）物理單位制（CGS制）基本單位：長度（米），重量或力（千克力kgf），時間（秒）工程單位制我國法定單位制為國際單位制（即SI制）2025/2/411可編輯課件三、單位換算物理量的單位換算換算因數：同一物理量，若單位不同其數值就不同，二者包括單位在內的比值稱為換算因數。（附錄二）經驗公式的單位換算經驗公式是根據實驗數據整理而成的，式中各符號只代表物理量的數字部分，其單位必須采用指定單位。2025/2/412可編輯課件以單位時間為基準，如：h，min，s。參數=f(x,y,z)以每批生產周期所用的時間為基準。參數=f(x,y,z,

)uA恒定uB

=0

=

☆穩定操作非穩定操作0.3物料衡算與能量衡算

2025/2/413可編輯課件衡算微分衡算(非穩態)三維一維dxdzdydz

(1)物料衡算（質量衡算）物料衡算反映原料、產品、損失等各種物料流股間量(質量/摩爾流量)的關系。總體衡算(穩態)其范圍可以是某設備的大部分、全部，或是由幾個設備組成的一段生產流程、一個車間甚至整個工廠。2025/2/414可編輯課件物料衡算可以表示為：

GI=

GO+

GA(0-2)輸入的各種物料輸出的各種物料設備內積累的各種物料此式為總物料衡算式，也適用于物料中的某個組分。如精餾：W,xwD,xDF,xF(因穩定操作，故無積累一項。)注意：在有化學反應的情況下，物料衡算式只適用于任一元素的衡算?？偭髁课锪虾馑悖篎=D+WA組分物料衡算：FxF=DxD+WxW2025/2/415可編輯課件例1(清華版，P6)：穩態時的總物料衡算及組分物料衡算解：首先根據題意畫出過程的物料流程圖生產KNO3的過程中，質量分率為0.2的KNO3水溶液，以F=1000kg/h的流量送入蒸發器，在422K下蒸發出部分水得到50%的濃KNO3溶液。然后送入冷卻結晶器，在311K下結晶，得到含水0.04的KNO3結晶和含KNO30.375的飽和溶液。前者作為產品取出,后者循環回到蒸發器。過程為穩定操作，試計算KNO3結晶產品量P、水分蒸發量W和循環的飽和溶液量R。2025/2/416可編輯課件蒸發器

422K冷卻結晶器

311KF=100020%

S50%R,37.5%W,0.0%

P1-0.04解題思路：題求三個量，如何列物料衡算式。首先考慮劃定適宜的物衡范圍以利于解題。1．求KNO3結晶產品量P按虛線框作為物料衡算范圍，只涉及兩個未知量。

GI=

GO+

GA2025/2/417可編輯課件KNO3組分的物料衡算：

F

20%=W

0%+P

(100－4)%1000

20%=0+P

96%

則：P=208.3kg/h2．水分蒸發量W(物衡范圍同1.)

總物料衡算式：F=W+P

則：W=F－P=1000－208.3=791.7kg/h3．循環的飽和溶液量R

此時以蒸發器或冷卻結晶器劃定為物衡范圍均可，但前者涉及4個量，后者僅3個量1個已知，因此宜以結晶器為衡算范圍。總物衡式：S=R+P即：S=R+208.32025/2/418可編輯課件KNO3組分物衡：

0.5S=0.375R+0.96P兩式聯立解得：

R=766.6kg/h例2：非穩態時的物料衡算（P6例0-4）用1.5m3/s送風量將罐內有機氣體由6%吹掃至0.1%(體積)，求所需時間。

4mH=10m1.5m3/sv=v%1.5m3/sv=0%解：∵罐內氣體濃度隨時間變化，∴用微分衡算。2025/2/419可編輯課件在d

時間內，對有機氣體的“體積”作衡算：根據

GI=

GO+

GA，有1.5m3/s空氣

0d

=1.5m3/s有機氣

vd

+d

內排出的有機氣體量d

內罐內濃度改變量d

內加入的有機氣體量整理并積分：2025/2/420可編輯課件(2)能量衡算能量有很多種，如機械能、熱能、電能、磁能、化學能、原子能、聲能、光能等?；み^程中主要涉及物料的溫度與熱量的變化，因此：熱量衡算是化工中最常用的能量衡算。質量衡算與能量衡算的異同點：同：都須劃定衡算的范圍和時間基準。異：1)熱量衡算須選擇物態和溫度基準，這是因為物料所含熱量（焓）是溫度和物態的函數。液態物質的溫度基準常取273K。

2)對于有化學反應的系統，須考慮反應物、生成物的差異，因為既使同溫，若濃度不同，則它們的焓值及反應熱亦不同。

3)熱量除隨物料輸入/出外，還可通過熱量傳遞的方式輸入/出系統。2025/2/421可編輯課件熱量衡算的依據是能量守恒定律，即：

QI=

QO+

QL+

QA式中下標符號的意義:I:進入O:離開L:散失A:積累例3(P8例0-5)溶液的平均比熱為3.56kJ/(kg.℃)求：換熱器熱損失QL占水蒸氣提供熱量的百分數?120℃飽和水蒸氣0.095kg/s120℃飽和水0.095kg/s25℃溶液1.0kg/s80℃溶液1.0kg/sQL=?2025/2/422可編輯課件解：查P357附錄九：120℃水蒸氣焓值為2708.9kJ/kg，120℃飽和水焓值為503.6kJ/kg。穩定操作無積累

QA=0，則有

QI=

QO+

QL

即蒸汽帶入Q1+溶液帶入Q2=凝液帶出Q3+溶液帶出Q4+QL如圖虛線為衡算范圍Q1=0.095×2708.9=257.3kwQ2=1×3.56×(25－0)=89kwQ3=0.095×503.67=47.8kwQ4=1×3.56×(80－0)=284.8kw即：熱損失：2025/2/423可編輯課件例4非穩定熱量衡算舉例W=8t/hT3=100℃水蒸氣冷凝水G=20t罐內盛有20t重油，初溫T1=20℃，用外循環加熱法進行加熱，重油循環量W=8t/h。循環重油經加熱器升溫至恒定的100℃后又送回罐內，罐內的油均勻混合。問：重油從T1升至T2=80℃需要多少時間，假設罐與外界絕熱（QL=0）。解：∵非穩態，∴有

QA項，以罐為物衡范圍，1h為時間基準，0℃為溫度基準。2025/2/424可編輯課件在d

時間內：輸入系統重油的焓=WCpT3d

輸出系統重油的焓=WCpTd

系統內積累的焓=GCpdT則：熱衡式：WCpT3d

=WCpTd

+GCpdT化簡得：W(T3－T)d

=GdT積分有：2025/2/425可編輯課件第一章流體流動

FlowofFluid2025/2/426可編輯課件1.1流體的物理性質1.2流體靜力學基本方程1.3流體流動的基本方程

1.4流體流動現象

1.5流體在管內的流動阻力

1.6管路計算1.7流量的測量

2025/2/427可編輯課件1.研究流體流動問題的重要性因此，流體流動成為各章都要研究的內容。流體流動的基本原理和規律是“化工原理”的重要基礎。流體流動的強度對熱和質的傳遞影響很大。強化設備的傳熱和傳質過程需要首先研究流體的流動條件和規律。傳熱—冷、熱兩流體間的熱量傳遞；傳質—物料流間的質量傳遞?；どa過程中，流體（液體、氣體）的流動是各種單元操作中普遍存在的現象。如：2025/2/428可編輯課件流體流動規律在流體輸送及傳熱/質方面的應用在以后各章具體介紹。2.本章主要研究內容：

1．流體流動規律(主要管內)—流體動力學；２．靜止流體的規律—流體靜力學；３．流體靜力學在測量壓強、流速(量)、液位及保持設備內壓強(>或<常壓)方面的應用從工程實際情況出發，流動規律的研究采用宏觀方法，主要研究流體的宏觀運動規律。因此將流體視為“連續介質”—無數微團(或稱質點)組成，其間無間隙、完全充滿所占據的空間?！锔哒婵諣顟B除外!※流體流動的研究方法：2025/2/429可編輯課件3.流體在流動中受到的力b.表面力—作用于流體質點表面的力，與表面積成正比。表面力一般分為兩類：一為垂直于表面的力稱壓力，一為平行于表面的力稱剪力。a.體積力—作用于每個質點上的力，與流體質量成正比。對于質量均勻的流體則與體積成正比。重力和離心力是兩個典型的體積力。2025/2/430可編輯課件4.流體的特征具有流動性；無固定形狀，隨容器形狀而變化；受外力作用時內部產生相對運動。不可壓縮流體：流體的體積不隨壓力變化而變化，如液體；可壓縮性流體：流體的體積隨壓力發生變化，如氣體。2025/2/431可編輯課件1.1流體的物理性質1.1.1密度一、定義單位體積流體的質量，稱為流體的密度。kg/m3

二、單組分密度液體密度僅隨溫度變化（極高壓力除外），其變化關系可從手冊中查得。2025/2/432可編輯課件氣體當壓力不太高、溫度不太低時，可按理想氣體狀態方程計算：

注意：手冊中查得的氣體密度都是在一定壓力與溫度下之值，若條件不同，則密度需進行換算。M－氣體的摩爾質量;R－8.315×103J/(kmol·K)下標“０”表示標準狀態實際上，某狀態下理想氣體的密度可按下式進行計算：2025/2/433可編輯課件三、混合物的密度混合氣體

各組分在混合前后質量不變，則有

——氣體混合物中各組分的體積分率。

或——混合氣體的平均摩爾質量

——氣體混合物中各組分的摩爾(體積)分率。2025/2/434可編輯課件混合液體假設各組分在混合前后體積不變，則有

——液體混合物中各組分的質量分率。

四、比容單位質量流體具有的體積，是密度的倒數。m3/kg2025/2/435可編輯課件流體靜力學流體靜力學主要研究流體靜止時流體內部各種物理量的變化規律，特別是在重力場作用下，靜止流體內部的壓力變化規律。1.2流體靜力學基本方程式

2025/2/436可編輯課件

1.2.1靜止流體的壓力

流體垂直作用于單位面積上的力，稱為流體的靜壓強，習慣上又稱為壓力。

一、壓力的特性流體壓力與作用面垂直，并指向該作用面；任意界面兩側所受壓力，大小相等、方向相反；作用于任意點不同方向上的壓力在數值上均相同。二、壓力的單位

SI制：N/m2或Pa；2025/2/437可編輯課件或以流體柱高度表示：注意：用液柱高度表示壓力時，必須指明流體的種類，如600mmHg，10mH2O等。

標準大氣壓的換算關系：1atm=1.013×105Pa=760mmHg=10.33mH2O三、壓力的表示方法

絕對壓力以絕對真空為基準測得的壓力。

表壓或真空度以大氣壓為基準測得的壓力。2025/2/438可編輯課件表壓=絕對壓力－大氣壓力真空度=大氣壓力－絕對壓力絕對壓力

絕對壓力

絕對真空

表壓

真空度

大氣壓

注：表壓強和真空度均需加以標注。2025/2/439可編輯課件1.1.3流體靜力學基本方程式

一、靜力學基本方程

重力場中對液柱進行受力分析：（1）上端面所受總壓力

（2）下端面所受總壓力

（3）液柱的重力設流體不可壓縮，方向向下方向向上方向向下xzyp1p22025/2/440可編輯課件液柱處于靜止時，上述三項力的合力為零:——靜力學基本方程

壓力形式能量形式2025/2/441可編輯課件討論：（1）適用于重力場中靜止、連續的同種不可壓縮性流體；（2）物理意義：——單位質量流體所具有的位能，J/kg；——單位質量流體所具有的靜壓能，J/kg。

在同一靜止流體中，處在不同位置流體的位能和靜壓能各不相同，但二者可以轉換，其總和保持不變。2025/2/442可編輯課件（3）在靜止的、連續的同種流體內，處于同一水平面上各點的壓力處處相等。壓力相等的面稱為等壓面。⑸當流體由兩種以上組成(液體在管內夾帶氣泡流動、兩種以上的液體等)時，應逐段計算。（4）壓力具有傳遞性：液面上方壓力變化時，液體內部各點的壓力也將發生相應的變化。(6)∵氣體有較大壓縮性∴上述各式用于氣體時，只能在p變化不大的條件下才能使用。但一般而言，化工容器中

可忽略T，p的影響。2025/2/443可編輯課件P14例1-3開口容器，油層厚h1=0.7m，

1=800kg/m3；水層厚h2=0.7m，

2=1000kg/m3。⑴，否?⑵求h=?(mH2O)Bh1h2AA'B'解：⑴⑵2025/2/444可編輯課件二、靜力學基本方程的應用

1.壓強及壓強差的測量

（1）U形壓差計

設指示液的密度為，被測流體的密度為。

A與A′面為等壓面，即而p1p2mRAA’2025/2/445可編輯課件所以整理得若被測流體是氣體，，則有☆斜管壓差計當測量壓差較小時，為了擴大R的讀數，常將U形管傾斜放置，是為傾斜U管壓差計。

RR'papb2025/2/446可編輯課件討論：（1）U形壓差計可測系統內兩點的壓力差，當將U形管一端與被測點連接、另一端與大氣相通時，也可測得流體的表壓或真空度；

表壓真空度p1pap1pa2025/2/447可編輯課件（2）指示液的選取：指示液與被測流體不互溶，不發生化學反應；其密度要大于被測流體密度。應根據被測流體的種類及壓差的大小選擇指示液。

2025/2/448可編輯課件思考：若U形壓差計安裝在傾斜管路中，此時讀數R反映了什么？p1p2z2RAA’z12025/2/449可編輯課件（2）雙液體U管壓差計

擴大室內徑與U管內徑之比應大于10。適用于壓差較小的場合。密度接近但不互溶的兩種指示液A和C；2025/2/450可編輯課件例：測量氣體的微小壓差，試問用⑴U形管壓差計，苯為指示液，讀數R=？；⑵傾斜U管壓差計，苯為指示液,α=30°，讀數R'=？⑶微差壓差計，苯和水為指示液，讀數R''=？R'R──=？2025/2/451可編輯課件解：忽略空氣密度的影響，下標A為苯，B為水。查苯的密度為879kg/m3，有：2025/2/452可編輯課件例如附圖所示，水在水平管道內流動。為測量流體在某截面處的壓力，直接在該處連接一U形壓差計，指示液為水銀，讀數R＝250mm，h＝900mm。已知當地大氣壓為101.3kPa，水的密度1000kg/m3，水銀的密度13600kg/m3。試計算該截面處的壓力。

2025/2/453可編輯課件例如附圖所示，蒸汽鍋爐上裝一復式壓力計，指示液為水銀，兩U形壓差計間充滿水。相對于某一基準面，各指示液界面高度分別為Z0=2.1m,Z2=0.9m,Z4=2.0m,Z6=0.7m,Z7=2.5m。試計算鍋爐內水面上方的蒸汽壓力。2025/2/454可編輯課件因為容器和平衡室上方的壓強相同，如此可得等式：Pa=gH=g（H-h-R）+指gR解得：h=R（

指-）/hHRa

a由此可見，液面越低（h越大），壓差越大。液面越高，壓差越小，達最高液位時，壓差為零。因此，壓差的大小直接反映了液位的高低。此為液位測量原理。（1）近距離液位測量裝置

2025/2/455可編輯課件（2）遠距離液位測量裝置

已知兩吹氣管出口間距H1=1m，

煤油=820kg/m3，

水=1000kg/m3，

Hg=13600kg/m3。求：當R=67mm時，兩相界面距上吹氣管出口端距離h。RH2hH1pApBp1p2煤油溢出水出口Hg吹氣2025/2/456可編輯課件解：計算結果表明：以壓差計讀數為信號，控制底部排水閥的開度，就可以使界面維持在兩吹氣管出口之間。RH2hH1pApBp1p2煤油溢出水出口Hg吹氣2025/2/457可編輯課件3.液封高度的計算

液封作用：確保設備安全：當設備內壓力超過規定值時，氣體從液封管排出；防止氣柜內氣體泄漏。液封高度：★維持壓力容器(設備)內壓力不超標稱“安全液封”hP12025/2/458可編輯課件1.3流體流動的基本方程1.3.1流量與流速1.3.2穩態流動與非穩態流動1.3.3連續性方程

1.3.4

柏努利方程

2025/2/459可編輯課件1.體積流量

單位時間內流經管道任意截面的流體體積。

VS——m3/s或m3/h2.質量流量單位時間內流經管道任意截面的流體質量。

wS——kg/s或kg/h。

二者關系：一、流量1.3.1流體的流量與流速2025/2/460可編輯課件二、流速2.質量流速

單位時間內流經管道單位截面積的流體質量。流速

（平均流速）單位時間內流體質點在流動方向上所流經的距離。

kg/（m2·s）流量與流速的關系：

m/s2025/2/461可編輯課件對于圓形管道：流量VS一般由生產任務決定。流速選擇：三、管徑的估算

↑→d↓→設備費用↓流動阻力↑→動力消耗↑

→操作費↑均衡考慮uu適宜費用總費用設備費操作費2025/2/462可編輯課件常用流體適宜流速范圍：

水及一般液體1~3m/s粘度較大的液體0.5~1m/s低壓氣體8~15m/s壓力較高的氣體15～25m/s

2025/2/463可編輯課件1.3.2穩態流動與非穩態流動穩態流動：各截面上的溫度、壓力、流速等物理量僅隨位置變化，而不隨時間變化；

非穩態流動：流體在各截面上的有關物理量既隨位置變化，也隨時間變化。2025/2/464可編輯課件1.3.3連續性方程

對于穩態流動系統，在管路中流體沒有增加和漏失的情況下：

推廣至任意截面

——連續性方程11

2

22025/2/465可編輯課件不可壓縮性流體，圓形管道：連續性方程反映了穩態下，流量一定時管路各截面流速的變化規律。常用它求：不同A下的u或不同u下的A(或d)。2025/2/466可編輯課件例1-3

如附圖所示，管路由一段φ89×4mm的管1、一段φ108×4mm的管2和兩段φ57×3.5mm的分支管3a及3b連接而成。若水以9×10－3m/s的體積流量流動，且在兩段分支管內的流量相等，試求水在各段管內的速度。

3a123b2025/2/467可編輯課件1.3.4

柏努利方程

1、流動系統的總能量衡算22

11

00

Z2Z12025/2/468可編輯課件（1）內能貯存于物質內部的能量。1kg流體具有的內能為U（J/kg）。衡算范圍：1-1′、2-2′截面以及管內壁所圍成空間衡算基準：1kg流體基準面：0-0′水平面（2）位能流體受重力作用在不同高度所具有的能量。1kg的流體所具有的位能為zg（J/kg）。

注意：位能是相對值，高于基準面時為正，低于時為負。2025/2/469可編輯課件（3）動能1kg的流體所具有的動能為(J/kg)（4）靜壓能

靜壓能=

1kg的流體所具有的靜壓能為

(J/kg)（5）熱設換熱器向1kg流體提供的熱量為(J/kg)。

lAV2025/2/470可編輯課件（6）外功(有效功)1kg流體從流體輸送機械所獲得的能量為We(J/kg)。以上能量形式可分為兩類：

機械能：位能、動能、靜壓能及外功，可用于輸送流體；內能與熱：不能直接轉變為輸送流體的能量。2025/2/471可編輯課件2．流動系統的機械能衡算式與柏努利（Bernoulli）方程式

假設流體不可壓縮，則流動系統無熱交換，則流體溫度不變，則

(1)以單位質量流體為基準

設1kg流體損失的能量為Σhf（J/kg），有：(1)式中各項單位為J/kg。并且實際流體流動時有能量損失。2025/2/472可編輯課件（2）以單位重量流體為基準

將(1)式各項同除重力加速度g:令

則

（2）式中各項單位為2025/2/473可編輯課件z—位壓頭—動壓頭He——外加壓頭或有效壓頭?！o壓頭總壓頭ΣHf——壓頭損失2025/2/474可編輯課件（3）以單位體積流體為基準

將(1)式各項同乘以:式中各項單位為（3）——壓力損失2025/2/475可編輯課件3．理想流體的機械能衡算

理想流體是指流動中沒有摩擦阻力的流體。

（4）（5）——柏努利方程式

2025/2/476可編輯課件4.柏努利方程的討論

（1）若流體處于靜止，u=0，Σhf=0，We=0，則柏努利方程變為說明柏努利方程即表示流體的運動規律，也表示流體靜止狀態的規律。（2）理想流體在流動過程中任意截面上總機械能、總壓頭為常數，即2025/2/477可編輯課件Hz22102025/2/478可編輯課件We、Σhf——在兩截面間單位質量流體獲得或消耗的能量。（3）zg、、——某截面上單位質量流體所具有的位能、動能和靜壓能；有效功率：軸功率：2025/2/479可編輯課件（4）柏努利方程式適用于不可壓縮性流體。對于可壓縮性流體，當時，仍可用該方程計算，但式中的密度ρ應以兩截面的平均密度ρm代替。2025/2/480可編輯課件管內流體的流量；容器間的相對位置；輸送設備的有效功率；管路中流體的壓強；利用柏努利方程與連續性方程，可以確定：1.3.5

柏努利方程式的應用2025/2/481可編輯課件（1）根據題意畫出流動系統的示意圖，標明流體的流動方向，定出上、下游截面，明確流動系統的衡算范圍；（2）位能基準面的選取必須與地面平行；宜于選取兩截面中位置較低的截面；若截面不是水平面，而是垂直于地面，則基準面應選過管中心線的水平面。

應用柏努利方程解題要點：2025/2/482可編輯課件（4）各物理量的單位應保持一致，壓強的表示方法也應一致，即同為絕壓或同為表壓。

（3）截面的選取與流體的流動方向相垂直；兩截面間流體應是定態連續流動；截面宜選在已知量多、計算方便處。

2025/2/483可編輯課件φ30022

1

1φ1501500單位：毫米例:（p261-12)如圖，常溫水自下向上定態流動，p1=169KPa,p2=150KPa,流動過程中能量損失很小。求：ws=?解：取1－1

面為基準，在1－1

和2－2

之間沒有外功加入，能量損失忽略，列柏努利方程：取ρ=1000kg/m3Z1=0z2=1.5m

p1=169KPa,p2=150KPa

代入方程式中得到:u2=3.02

m/sws=192000kg/h一、確定管道中流體的流量2025/2/484可編輯課件二、確定容器間的相對位置例（p28例1-11）高位槽液面恒定，料液

=850kg/m3，塔內表壓9.81kPa，Vh=5m3/h，

hf=10.30J/kg(不含出口阻力)。求：液面比管出口中線高多少m？解：設槽液面為1-1

，管出口內側為2-2

。11

22

38

2.5mmZ1≈0=0=0，基準代入解得：2025/2/485可編輯課件三、輸送設備的功率解：泵的軸功率N=Ne/

=Wews/

，在1-1

2-2

間列柏式例泵將河水打入洗滌塔中，噴淋后流入下水道，Vh=84.82m3/h，塔前總的流動阻力為10J/kg(從管子出口至噴頭出口段的阻力忽略不計)。噴頭處的壓強較塔內壓強高0.02MPa，水從塔內流入下水道的阻力也忽略不計，泵的效率為65%，求泵的軸功率N。1m5m22

33

44

1m11

0.2mdi=0.1m2025/2/486可編輯課件1m5m22

33

44

1m11

0.2mdi=0.1m=01+1+5m=？（1）2025/2/487可編輯課件1m5m22

33

44

1m11

0.2mdi=0.1m由圖可見p2要通過p3求取，在3-3

4-4

間列柏式，且以4-4

為基準，有：=0=0（表壓）2025/2/488可編輯課件代入式(1),解得：44

55

66

22

3m1m0.5m33

11

水四、確定管路中流體的壓強P30例1-13水在等徑虹吸管內流動，阻力略，求管內2,3,4,5,6各點壓強。當地大氣為760mmHg。2025/2/489可編輯課件解：穩態，以2-2

為基準面在1-1

6-6

間列柏式求流速。44

55

66

22

3m1m0.5m33

11

水=0=0（表）=0（表）由連續性方程得：或：2025/2/490可編輯課件根據本題情況，各截面總機械能E相等。44

55

66

22

3m1m0.5m33

11

水且：同理，其它各截面：非壓差計算，用絕壓各截面間有：及。思考：與2－2

同截面的槽內壓強p2

為多少？P2＜或＞p2?2025/2/491可編輯課件1.4

流體流動現象1.4.1

流體的流動類型與雷諾數

1.4.2流體在圓管內流動時的速度分布1.4.3邊界層的概念2025/2/492可編輯課件1.4.1流動類型與雷諾數

一、雷諾實驗與雷諾數1.4管內流體流動現象2025/2/493可編輯課件層流（或滯流）：流體質點僅沿著與管軸平行的方向作直線運動，質點無徑向脈動，質點之間互不混合；

湍流（或紊流）：流體質點除了沿管軸方向向前流動外，還有徑向脈動，各質點的速度在大小和方向上都隨時變化，質點互相碰撞和混合。二、流型判據——雷諾準數

無因次數群2025/2/494可編輯課件判斷流型Re≤2000時，流動為層流，此區稱為層流區；Re≥4000時，一般出現湍流，此區稱為湍流區；2000<Re<4000

時，流動可能是層流，也可能是湍流，該區稱為不穩定的過渡區。2.物理意義

Re反映了流體流動中慣性力與粘性力的對比關系，標志著流體流動的湍動程度。

2025/2/495可編輯課件1.4.2流體在圓管內的速度分布

速度分布：流體在圓管內流動時,管截面上質點的速度隨半徑的變化關系。

一、層流時的速度分布

2025/2/496可編輯課件由壓力差產生的推力

流體層間內摩擦力

管壁處r＝R時，u＝0，可得速度分布方程

2025/2/497可編輯課件管中心流速為最大，即r＝0時,u＝umax

管截面上的平均速度:即層流流動時的平均速度為管中心最大速度的1/2。

即流體在圓形直管內層流流動時，其速度呈拋物線分布。2025/2/498可編輯課件二、湍流時的速度分布

剪應力：e為湍流粘度，與流體的流動狀況有關。

湍流速度分布的經驗式：2025/2/499可編輯課件n與Re有關，取值如下：

1/7次方定律當時，流體的平均速度:2025/2/4100可編輯課件1.4.3邊界層的概念一、邊界層的形成與發展

流動邊界層：存在著較大速度梯度的流體層區域，即流速降為主體流速的99％以內的區域。邊界層厚度：邊界層外緣與壁面間的垂直距離。2025/2/4101可編輯課件流體在平板上流動時的邊界層：

2025/2/4102可編輯課件邊界層區（邊界層內）：沿板面法向的速度梯度很大，需考慮粘度的影響，剪應力不可忽略。主流區（邊界層外）：速度梯度很小，剪應力可以忽略，可視為理想流體。2025/2/4103可編輯課件邊界層流型：層流邊界層和湍流邊界層。層流邊界層：在平板的前段，邊界層內的流型為層流。湍流邊界層：離平板前沿一段距離后，邊界層內的流型轉為湍流。

2025/2/4104可編輯課件流體在圓管內流動時的邊界層

2025/2/4105可編輯課件

充分發展的邊界層厚度為圓管的半徑；進口段內有邊界層內外之分。也分為層流邊界層與湍流邊界層。進口段長度：層流：湍流：2025/2/4106可編輯課件湍流流動時：2025/2/4107可編輯課件湍流主體：速度脈動較大，以湍流粘度為主，徑向傳遞因速度的脈動而大大強化；過渡層：分子粘度與湍流粘度相當；層流內層：速度脈動較小，以分子粘度為主，徑向傳遞只能依賴分子運動?！獙恿鲀葘訛閭鬟f過程的主要阻力Re越大，湍動程度越高，層流內層厚度越薄。2025/2/4108可編輯課件2.邊界層的分離ABS

2025/2/4109可編輯課件A→C：流道截面積逐漸減小，流速逐漸增加，壓力逐漸減小（順壓梯度）；C→S：流道截面積逐漸增加，流速逐漸減小，壓力逐漸增加（逆壓梯度）；S點：物體表面的流體質點在逆壓梯度和粘性剪應力的作用下，速度降為0。SS’以下：邊界層脫離固體壁面，而后倒流回來，形成渦流，出現邊界層分離。2025/2/4110可編輯課件邊界層分離的后果：產生大量旋渦；造成較大的能量損失。邊界層分離的必要條件：流體具有粘性；流動過程中存在逆壓梯度。2025/2/4111可編輯課件1.5

流體在管內的流動阻力1.5.1直管阻力1.5.2局部阻力

2025/2/4112可編輯課件1.5流體流動阻力直管阻力：流體流經一定直徑的直管時由于內摩擦而產生的阻力；局部阻力：流體流經管件、閥門等局部地方由于流速大小及方向的改變而引起的阻力。

1.5.1流體在直管中的流動阻力一、阻力的表現形式

2025/2/4113可編輯課件流體在水平等徑直管中作定態流動。2025/2/4114可編輯課件若管道為傾斜管，則

流體的流動阻力表現為靜壓能的減少；水平安裝時，流動阻力恰好等于兩截面的靜壓能之差。

2025/2/4115可編輯課件二、直管阻力的通式

由于壓力差而產生的推動力：流體的摩擦力：令

定態流動時2025/2/4116可編輯課件—直管阻力通式（范寧Fanning公式）

其它形式：—摩擦系數（摩擦因數）

則

J/kg壓頭損失m壓力損失Pa

該公式層流與湍流均適用；注意與的區別。2025/2/4117可編輯課件三、層流時的摩擦系數

速度分布方程又——哈根-泊謖葉（Hagen-Poiseuille）方程

2025/2/4118可編輯課件能量損失層流時阻力與速度的一次方成正比。變形：比較得2025/2/4119可編輯課件四、湍流時的摩擦系數1.因次分析法

目的：（1）減少實驗工作量；（2）結果具有普遍性，便于推廣?；A：因次一致性即每一個物理方程式的兩邊不僅數值相等，而且每一項都應具有相同的因次。2025/2/4120可編輯課件基本定理：白金漢（Buckinghan）π定理設影響某一物理現象的獨立變量數為n個，這些變量的基本因次數為m個，則該物理現象可用N＝（n－m）個獨立的無因次數群表示。湍流時壓力損失的影響因素：（1）流體性質：

，

（2）流動的幾何尺寸：d，l，

（管壁粗糙度）（3）流動條件：u2025/2/4121可編輯課件物理變量n＝7基本因次m＝3無因次數群N＝n－m＝4

無因次化處理式中：——歐拉（Euler）準數即該過程可用4個無因次數群表示。2025/2/4122可編輯課件——相對粗糙度——管道的幾何尺寸——雷諾數根據實驗可知，流體流動阻力與管長成正比，即

或2025/2/4123可編輯課件莫狄（Moody）摩擦因數圖：2025/2/4124可編輯課件（1）層流區（Re≤2000）

λ與無關，與Re為直線關系，即,即與u的一次方成正比。（2）過渡區（2000<Re<4000)將湍流時的曲線延伸查取λ值。（3）湍流區（Re≥4000以及虛線以下的區域）

2025/2/4125可編輯課件（4）完全湍流區

（虛線以上的區域）

λ與Re無關，只與有關。該區又稱為阻力平方區。一定時，經驗公式：（1）柏拉修斯（Blasius）式：適用光滑管Re＝5×103～105（2）考萊布魯克（Colebrook）式2025/2/4126可編輯課件2.管壁粗糙度對摩擦系數的影響

光滑管：玻璃管、銅管、鉛管及塑料管等；粗糙管：鋼管、鑄鐵管等。絕對粗糙度：管道壁面凸出部分的平均高度。相對粗糙度：絕對粗糙度與管內徑的比值。層流流動時：流速較慢，與管壁無碰撞，阻力與

無關，只與Re有關。2025/2/4127可編輯課件湍流流動時：

水力光滑管

只與Re有關,與無關。

完全湍流粗糙管

只與有關，與Re無關。2025/2/4128可編輯課件例1-7分別計算下列情況下，流體流過φ76×3mm、長10m的水平鋼管的能量損失、壓頭損失及壓力損失。（1）密度為910kg/m3、粘度為72cP的油品，流速為1.1m/s；（2）20℃的水，流速為2.2

m/s。2025/2/4129可編輯課件五、非圓形管內的流動阻力

當量直徑：

套管環隙，內管的外徑為d1，外管的內徑為d2:邊長分別為a、b的矩形管:2025/2/4130可編輯課件說明：（1）Re與Wf中的直徑用de計算；（2）層流時：正方形C＝57套管環隙C＝96（3）流速用實際流通面積計算。2025/2/4131可編輯課件1.5.2局部阻力

一、阻力系數法

將局部阻力表示為動能的某一倍數。

或

ζ——局部阻力系數

J/kgJ/N=m2025/2/4132可編輯課件1.突然擴大2025/2/4133可編輯課件2.突然縮小2025/2/4134可編輯課件3.管進口及出口進口：流體自容器進入管內。

ζ進口=0.5進口阻力系數出口：流體自管子進入容器或從管子排放到管外空間。

ζ出口=1出口阻力系數4.管件與閥門2025/2/4135可編輯課件2025/2/4136可編輯課件2025/2/4137可編輯課件蝶閥2025/2/4138可編輯課件2025/2/4139可編輯課件2025/2/4140可編輯課件二、當量長度法將流體流過管件或閥門的局部阻力，折合成直徑相同、長度為Le的直管所產生的阻力。Le——

管件或閥門的當量長度，m?！锊糠止芗烷y門的當量長度見p58圖1-292025/2/4141可編輯課件總阻力：減少流動阻力的途徑：管路盡可能短，盡量走直線，少拐彎；盡量不安裝不必要的管件和閥門等；管徑適當大些。2025/2/4142可編輯課件例1-8如圖所示，料液由常壓高位槽流入精餾塔中。進料處塔中的壓力為0.2at（表壓），送液管道為φ45×2.5mm、長8m的鋼管。管路中裝有180°回彎頭一個，全開標準截止閥一個，90°標準彎頭一個。塔的進料量要維持在5m3/h，試計算高位槽中的液面要高出塔的進料口多少米？hpa2025/2/4143可編輯課件1.6管路計算

1.6.1簡單管路

1.6.2復雜管路

2025/2/4144可編輯課件1.6管路計算

1.6.1簡單管路

一、特點

（1）流體通過各管段的質量流量不變，對于不可壓縮流體，則體積流量也不變。

(2)整個管路的總能量損失等于各段能量損失之和。Vs1,d1Vs3,d3Vs2,d2不可壓縮流體2025/2/4145可編輯課件二、管路計算基本方程：連續性方程：柏努利方程：阻力計算（摩擦系數）：物性、一定時，需給定獨立的9個參數，方可求解其它3個未知量。2025/2/4146可編輯課件（1）設計型計算

設計要求：規定輸液量Vs，確定一經濟的管徑及供液點提供的位能z1(或靜壓能p1)。

給定條件：（1）供液與需液點的距離，即管長l；

（2）管道材料與管件的配置，即及；

（3）需液點的位置z2及壓力p2；（4）輸送機械We。選擇適宜流速確定經濟管徑2025/2/4147可編輯課件（2）操作型計算

已知：管子d

、、l，管件和閥門，供液點z1、p1，

需液點的z2、p2，輸送機械We；

求：流體的流速u及供液量VS。

已知：管子d、

l、管件和閥門、流量Vs等，求：供液點的位置z1；

或供液點的壓力p1；

或輸送機械有效功We

。2025/2/4148可編輯課件當管徑d和流速u(或Vs)未知。則無法求Re

判斷流型

確定

。只有采用試差法。其步驟為：注意：管路計算中常用的方法—試差法（自學）|(

計-

設)/

計|<e輸入各有關已知數據設

求d/u計Re,

/d求

=

計所求u/d即為結果Y.

p52習1-242025/2/4149可編輯課件三、阻力對管內流動的影響pApBpaF11

22

AB

閥門F開度減小時：（1）閥關小，閥門局部阻力系數

↑

→

hf,A-B

↑→流速u↓→即流量↓；2025/2/4150可編輯課件（2）在1-A之間，由于流速u↓→

hf,1-A

↓

→pA↑

；（3）在B-2之間，由于流速u↓→

hf,B-2

↓

→pB↓。

結論：（1）當閥門關小時，其局部阻力增大，將使管路中流量下降；（2）下游阻力的增大使上游壓力上升；（3）上游阻力的增大使下游壓力下降?？梢姡苈分腥我惶幍淖兓?，必將帶來總體的變化，因此必須將管路系統當作整體考慮。2025/2/4151可編輯課件papa10m

57

3.5mml=50m

89

4mml=15m例20℃苯由地下貯槽泵送至高位槽，V=300l/min，兩槽液面高差為10m。吸入管路a上裝有一個底閥(按旋啟式止回閥全開計)，一個標準彎頭；排出管路b上：解：一個全開閘閥，一個全開截止閥和三個標準彎頭。求泵的軸功率，泵的

=70%。2025/2/4152可編輯課件底閥標彎2025/2/4153可編輯課件地下槽面為1-1

和基準面，高槽面為2-2

2025/2/4154可編輯課件1.6.2復雜管路

一、并聯管路

AVSVS1VS2VS3B1、特點：（1）主管中的流量為并聯的各支路流量之和；2025/2/4155可編輯課件（2）并聯管路中各支路的能量損失均相等。

不可壓縮流體注意：計算并聯管路阻力時，僅取其中一支路即可，不能重復計算。2025/2/4156可編輯課件2.并聯管路的流量分配而支管越長、管徑越小、阻力系數越大——流量越?。环粗ⅰ?、、、、、、、、、、、——流量越大。2025/2/4157可編輯課件COAB分支管路COAB匯合管路二、分支管路與匯合管路

2025/2/4158可編輯課件1、特點：（1）主管中的流量為各支路流量之和；不可壓縮流體（2）流體在各支管流動終了時的總機械能與能量損失之和相等。

2025/2/4159可編輯課件30m37m5m2

4

43

321

1ACB例泵送ρ=710kg/m3油品，VhA,max=10800kg/h，pA=98.07

104Pa(表)；另一支路，VhB,max=6400kg/h，pB=118

104Pa(表)；槽C液面一定，pC=49

103Pa(表)。已估計出，管路上閥全開，最大流量時各段能損：(3,4截面均在管出口內側)。動能略，泵效為60%，求泵的軸功率Ne。(新條件,舊管路)2025/2/4160可編輯課件30m37m5m2

4

43

321

1ACB解：對于本題的特殊情況(新條件,舊管路)，須考察兩條管路中哪條消耗的能量更多。1.在1-1

2-2

間列柏式：2025/2/4161可編輯課件2.在2-2

3-3

間列柏式：30m37m5m2

4

43

321

1ACB2025/2/4162可編輯課件在2-2

4-4

間列柏式：30m37m5m2

4

43

321

1ACB通過泵的質量流量為：2025/2/4163可編輯課件新情況下泵的軸功率：兩支管的總能+阻損是相等的，對于本題亦然。只是利用舊管路時，2-4支管閥全開，VhB,max=6400kg/h；若2-3支管閥全開，則流量＞10800kg/h。操作時為控制最大流量采用關小閥門開度的辦法實現(增阻耗能)。從(☆)看到：2025/2/4164可編輯課件1.7流速與流量的測量

1.7.1

測速管1.7.2孔板流量計

1.7.3文丘里流量計1.7.4轉子流量計2025/2/4165可編輯課件1.7流速與流量的測量1.7.1測速管（皮托管）一、結構二、原理內管A處外管B處2025/2/4166可編輯課件點速度：即討論：（1）皮托管測量流體的點速度，可測速度分布曲線；∵皮托管的制造精度等原因，∴在要求精度較高時應乘以校正系數C(=0.98～1.00)。2025/2/4167可編輯課件三、安裝（1）測量點位于均勻流段，上、下游各有50d直管距離；（2）皮托管管口截面嚴格垂直于流動方向；（3）皮托管外徑d0不應超過管內徑d的1/50，即d0<d/50。（2）流量的求取：由速度分布曲線積分測管中心最大流速，由求平均流速，再計算流量。2025/2/4168可編輯課件1.7.2孔板流量計

2025/2/4169可編輯課件一、結構與原理2025/2/4170可編輯課件

在1-1′截面和2-2′截面間列柏努利方程，暫不計能量損失變形得

二、流量方程問題：（1）實際有能量損失；

（2）縮脈處A2未知。2025/2/4171可編輯課件解決方法：用孔口速度u0替代縮脈處速度u2，引入校正系數C。由連續性方程

令

2025/2/4172可編輯課件體積流量質量流量則C0——流量系數（孔流系數）A0——孔面積。2025/2/4173可編輯課件討論：（1）特點：

恒截面、變壓差——差壓式流量計（2）流量系數C0對于取壓方式、結構尺寸、加工狀況均已規定的標準孔板Re是以管道的內徑d1計算的雷諾數2025/2/4174可編輯課件當Re>Re臨界時，(3)測量范圍一般C0=0.6~0.7孔板流量計的測量范圍受U形壓差計量程決定。

C0

A0/A1lgRe

2025/2/4175可編輯課件三、安裝及優缺點安裝：在穩定流段，上游l>10d，下游l>5d；缺點：圓孔的銳角邊緣易被腐蝕、磨損或掛焦

圓孔的形狀改變(須定期校正)；能量損失大。

優點：孔板流量計的制造、調換都簡便；可耐高溫、高壓，不怕含塵的氣體。損失按下式估算：2025/2/4176可編輯課件1.7.3文丘里（Venturi）流量計文丘里流量計的收縮角一般取15~25

，擴大角取5~7

。流體流過漸縮漸擴管時，避免了流體邊界層的脫離，基本上不產生漩渦，阻力損失較小。2025/2/4177可編輯課件CV——流量系數（0.98～0.99）A0——喉管處截面積∵其工作原理與孔板的相同，多用于測低壓氣體流速；但加工精度、造價較高。2025/2/4178可編輯課件1.7.4轉子流量計一、結構與原理從轉子的懸浮高度直接讀取流量數值。2025/2/4179可編輯課件二、流量方程轉子受力平衡在1-1′和0-0′截面間列柏努利方程

0′1′102025/2/4180可編輯課件流體的浮力

動能差

由連續性方程

CR——流量系數

2025/2/4181可編輯課件體積流量（1）特點：

恒壓差、恒流速、變截面——截面式流量計。討論：（2）刻度換算標定流體：20℃水（

＝1000kg/m3）20℃、101.3kPa下空氣（

＝1.2kg/m3）

2025/2/4182可編輯課件CR相同,同刻度時式中：1——標定流體；2——被測流體。氣體轉子流量計2025/2/4183可編輯課件三、安裝及優缺點（1）永遠垂直安裝，且下進、上出，

安裝支路，以便于檢修。（2）讀數方便，流動阻力很小，測量范圍寬，測量精度較高；（3）玻璃管不能經受高溫和高壓，在安裝使用過程中玻璃容易破碎。不能把流量轉換為電信號送到控制儀表上。2025/2/4184可編輯課件第二章流體輸送機械Fluid-movingMachinery2025/2/4185可編輯課件2.1離心泵2.2其它類型液體輸送機械2.4氣體輸送和壓縮機械2025/2/4186可編輯課件輸送設備向流體施加外功，以提高流體的機械能，使流體具有較高的靜壓能，足以克服輸送時所消耗的能量損失；或送至高位槽；或提供流體應具有的高壓或低壓(真空度)。1．按被送介質分：輸送液體的機械—泵；輸送氣體的機械—風機。按產生壓強的高低又可分為：通風機、鼓風機、壓縮機。2025/2/4187可編輯課件2．從工作原理分：本章主要介紹常用的輸送機械的基本結構、工作原理和特性，學習如何選擇、安裝設備，使設備在盡可能高的效率下運作。離心式：離心泵、旋渦泵、鼓風機、離心通風機往復式：往復泵、計量泵、壓縮機旋轉式：齒輪泵、雙螺桿泵、蠕動泵流體動力式：蒸汽噴射泵學習時注意：即使同形式的輸送機械也因氣體的可壓縮性和氣、液密度差異大而在結構及特性上有區別。即使同為離心泵，也因輸送的物料不同分為水泵、油泵、泥漿泵等等。當然結構上也有區別。正位移泵（或容積泵）2025/2/4188可編輯課件2.1離心泵離心泵的外觀2025/2/4189可編輯課件2.1.1主要部件和工作原理（1）葉輪——葉片（+蓋板）1.主要部件2025/2/4190可編輯課件4-8個葉片（前彎、后彎，徑向）

液體通道。前蓋板、后蓋板，無蓋板閉式葉輪半開式開式

液體入口——中心（2）泵殼：泵體的外殼，包圍葉輪截面積逐漸擴大的蝸牛殼形通道出口——切線（3）泵軸：垂直葉輪面，

葉輪中心。

2025/2/4191可編輯課件離心泵裝置簡圖2025/2/4192可編輯課件2．離心泵的工作原理

原動機——軸——葉輪，旋轉（1）離心力

葉片間液體中心

外圍——液體被做功動能

高速離開葉輪2025/2/4193可編輯課件（2）泵殼：液體的匯集與能量的轉換（動靜）（3）吸上原理與氣縛現象葉輪中心低壓的形成

p泵內有氣，則

泵入口壓力

液體不能吸上——氣縛啟動前灌泵—液體高速離開（4）軸封的作用（5）平衡孔的作用——消除軸向推力2025/2/4194可編輯課件（6）導輪的作用——減少能量損失2025/2/4195可編輯課件2.1.2離心泵的基本方程式一.

離心泵的理論壓頭①葉片數

且無限薄，液體無環流；②

理想流體，無流動阻力，無能量損失。——離心泵基本方程D2—葉輪半徑；Q—泵的體積流量；b2—葉輪出口寬度；

—葉片裝置角；n－葉輪轉速。2025/2/4196可編輯課件2025/2/4197可編輯課件上式反映了離心泵的HT與QT、n、D2和葉片幾何形狀間的關系，下面分述：⒈葉輪的轉速和直徑當QT、

2、b2一定時，n

D2

則：HT

可見，前彎葉片產生的理論壓頭最大。2.葉片的幾何形狀若固定D2

、n、b2及QT，則：后彎葉片

2＜90

ctg

2＞0HT

＜u22/g徑向葉片===前彎葉片＞＜＞2025/2/4198可編輯課件Hp~

2HT

~

2H

220

90

HpHc左圖為不同

2值下靜壓頭Hp與動壓頭Hc間的比例關系。其中后彎葉片產生的靜能/動能比最大，能損最小。這是因為當絕對速度c2較大時，阻力損失加大，同時也會產生更為劇烈的渦流使能損進一步加大。所以，離心泵常采用后彎葉片。3.理論流量當離心泵的幾何尺寸(D2、b2、

2)和轉速(n)一定時，令：2025/2/4199可編輯課件實際生產中，①葉片是有限的，液體流動時會產生與流動方向不一致的“軸向渦流”

H

；②實際流體與葉輪、泵殼等流道上的元件間不可避免的能量損失

H

；③泵內各種泄漏損失：高壓液體的部分回流、平衡孔的回流液、軸封處的泄漏

Q

。圖中顯示HT

與QT的線性關系，斜率隨

2變，后彎葉片的HT

～QT

線稱為離心泵的“理論特性曲線”。

2>90

(前彎)

=<HT

QT2025/2/4200可編輯課件雖然，離心泵的H與輸送液體的

無關，但泵出口處液體的壓強與

成正比。為了清楚地了解離心泵的工作情況，往往在泵的吸入口附近安裝一個真空表(有時為壓力表)；在排出管的調節閥前安裝一個壓力表。當調節流量時，測壓表的指針隨之變化。(實驗時請注意)。于是，離心泵的H～Q線常須通過實驗測定。環流磨損、泄漏沖擊損失

H

Q理論壓頭實際壓頭2025/2/4201可編輯課件1．離心泵的主要性能參數2.1.3離心泵的性能參數與特性曲線⒈流量Q

泵在單位時間內能排送到管路系統中的液體體積，l/s，m3/s或m3/h。Q與泵的結構、尺寸及轉速等有關。

注意：∵泵安裝在某一特定的管路上，∴管路的特性必然要影響流量的大小。⒉壓頭(揚程)H

指泵對單位重量(1N)液體提供的有效能量，m。H與葉片的彎曲情況

2、D2

、n、及Q有關。2025/2/4202可編輯課件⑶水力損失

h

液體經泵體流道時產生的各種流動阻力之和。與泵的結構、流量及液體的性質等有關。⒊效率

反映泵對液體提供的有效能量與原動機提供給泵的能量(軸功率N)之比。⑴容積損失

v

各種泄漏、回流，使泵對這部分液體作了無用功，減少了泵的實際輸送流量。

v與泵結構、泵進出口壓強差有關。⑵機械損失

m

各聯接部件間的機械摩擦消耗的能量，其值一般為0.96～0.99。離心泵的能量損失包括：2025/2/4203可編輯課件QsQ

hf粘阻形阻Q(2-11)⒋軸功率N泵軸所需的功率。則：這里

v、

m與Q無關。由水力損失圖示可知：額定流量Qs下hf，min

最高。小型泵約50～70%；大型泵可達90%。若電機與泵軸間無傳動損失，N亦為電機提供給泵的功率(或稱電機輸出功率)。⒌氣蝕余量后