,化 工 原 理,
（上）
主讲人：戴猷元
2003.2
第二章 小 结一、明确基本概念
1,流体输送机械：
给流体增加机械能的设备，使流体 p?,ρu2/2?,转换为其它形式的能量，克服磨擦阻力。
2、液体输送机械类型：
动力式泵：无自吸能力、安装位置容积式泵：有自吸能力、安装位置二、离心泵工作原理和主要构件
1,原理
1) 汲入管注满水
2)给液体以动能,静压能 15－ 20m/s 流道扩大 p↑→管路
3) 叶轮中心形成真空 po－ pa
2,主要构件叶轮,泵壳,轴密封 （ 填料密封,机械密封 ）
安装与运行：
① 安装高度 （ 吸入管不小于泵入口 ）
② 启动前充满液体,关出口阀
③ 运行检查,轴承
④ 关出口阀 （ 停车 ）
离心泵基本方程从理论上分析离心泵中液体质点的运动状况,获得离心泵压头和流量关系：
HT= A – BQT
实际关系：
H = A - BQ2
2 2 2 2
2 2 2
2
22
2
2 2 2
2 si n
c o s
1
()
2
,
-
T
T
T
T
TT
Q r b c
uc
H
g
Q
H r c tg
g b g
rb
H A B Q
泵一定：,,一定离心泵的主要性能参数
1、流量 m3/h,与转速、尺寸、结构有关
2、压头 m(液柱 )，每 N液体获得能量
/
=
fH z p g H
z
压头的表示方法：
扬程 z,升扬高度
3,效率
Ne/N=? 有效功率 / 轴功率
4,轴功率：
N=QH?g/?（ 利用 N-Q曲线 ）
或 N=QH?/102?(kw)
离心泵的影响因素
1,特性曲线
① Q↑ H?
② Q↑ N↑ 开启时关出口阀
③ Q↑ η有最大值
2,影响因素：
1) 密度,Q=2?r2b2c2sin?2与?无关
H=u2c2cos?2/g 与?无关
↑,离心力 ↑,p↑,除以?g，
压头不变 [液柱 ]
2) 叶轮转速－条件：转速变化不大
①速度△相似，②?不变。
（速度变化小于 20％）
3,允许吸上高度入口到储槽液面的最大垂直距离
2
1
1
3
2
( ) /
1000
10 0,24
9,81 10
20 10
o
gf
oS
S S a
Sa
a
pp u
Hh
gg
p p g H
p
H H H
HH
Hm
（允许安装高度）
数值上需要知道,这与输送液体性质，当地大气压 有关。
铭牌,℃清水,水柱离心泵工作点与流量调节
1,管路特性曲线
2
2
25
8
2
f
e e
f
p
H Z H
g
u
HQ
d g g d
p
H Z f Q
g
2,离心泵的工作点管路需要压头＝泵对液体提供压头 。
3,流量调节
① 改变管路特性曲线
② 改变泵特性曲线 转速
③ 并联,串联低阻抗管路：并联优于串联高阻抗管路：串联优于并联三、往复泵与离心泵
1,Q与 H无关 。 Q＝ A·s·n（ 单动 ）
Q＝ （ 2A－ a） s n（ 双动 ）
2,压头与机械强度有关
3,*吸上高度有限,*（ 自吸 ）
4,开动时阀打开,N=QH?g
5,旁路调节四、离心通风机性能与特性曲线风量,m3/ h 通过进风口的体积流率,
气体体积 以进口处状态计 。
风压：单位体积气体 (m3)获得能量 。
J/m3 → N/m2 （ 用 mmH2O表示 ）
21
22
21
-
22
st
T
H p p
uu
H p p
静风压
＝ ＋ 全风压,动风压五、往复压缩机
（使用绝对压力）
1 1 2 1
1
2
11
1
1
2
21
1
l n( / )
[ ( ) 1 ]
1
()
s
k
k
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w p v p p
kp
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等温绝热压缩机的主要参数排气量,（ 按吸入状态计 ）
'
m i n ( )
' ' '
m i n ( ) 0 m i n ( )m i n ( )
( 2 )
( 0,8 0,9 5 )
d
v A s n A a s n
v v v
理理理实或实际:
～
讨论题 管道系统的配置与泵的选择有一冷却洗涤塔直接用河水进行冷却，冬季河水温度为
5℃,夏季河水温度为 33℃,要求水流量为 20m3/h，冬季河水水面离地面 6m，夏季河水水面离地面 4m。冷却洗涤塔内压力为 10000Pa（表），从河水入口到泵入口的直管长为 30m，其上需设吸滤底阀 1个,90o弯头 3个；
从泵出口到冷却洗涤塔喷头的直管长为 50m，其上需设止回阀 1个，闸阀（半开） 1个,90o弯头 5个，转子流量计 1个（当量长度取 5m）；喷头离地面高度 10m，喷头的阻力系数可取 10（速度按管内速度计），大气压力为
760mmHg，忽略温度对粘度的影响，选用：
(1)合适的管子； (2)合适的清水泵； (3)泵的安装高度。
解,(1)选用合适的管子：假设管道流速为 2m/s，求出：
d=0.0595m
取 3in 钢管,d=0.0762m，求出满足流量为 20m3/h时的管内流速,u=1.22m/s。
(2)选择合适的清水泵；
查 5℃ 水,饱和蒸气压为 917.2Pa，密度为 999.8kg/m3，
粘度为 1.16cp.
查 33℃ 水：饱和蒸气压为 5186.2Pa，密度为 996.8kg/m3，
粘度为 0.758cp.
计算不同温度下的 Re，估算 λ=0.02
取 3in 钢管,d=0.0762m，查管件的当量长度：
吸滤底阀 32m,90o弯头 2.5m，止回阀 6.5m，
闸阀（半开） 16m。
按冬季（水温 5℃ ）、夏季（水温 33℃ ）分别列伯努利方程，求算所需压头：
冬季（水温 5℃ ）：
H=6+10+10000/999.8/9.81+[0.02× (32+7.5+30+6.5+16+5+
12.5+50)/0.0762+10]× 1.222/2/9.81
=20.95m（液柱）
夏季（水温 33℃ ）：
H=4+10+10000/996.8/9.81+[0.02× (32+7.5+30+6.5+16+5+
12.5+50)/0.0762+10]× 1.222/2/9.81
=18.96m（液柱）
根据流量和所需压头，查泵手册：选流量为 20m3/h，
扬程为 25.2m，转速 2900r/min，允许吸上真空度 7.2m。
(3)确定泵的安装高度：计算冬季（水温 5℃ ）、夏季（水温 33℃ ）时的允许安装高度。
冬季（水温 5℃ ）：
Hs’=[7.2+(10.33-10)-(917.2/9810-0.24)]
× 1000/999.8=7.68m （液柱）
Hg=7.68-1.222/2/9.81-[0.02× (32+7.5+30)/0.0762]
× 1.222/2/9.81=6.22m→5.22m
夏季（水温 33℃ ）：
Hs’=[7.2+(10.33-10)-(5186.2/9810-0.24)]
× 1000/996.8=7.26m（液柱）
Hg=7.26-1.222/2/9.81-[0.02× (32+7.5+30)/0.0762]
× 1.222/2/9.81=5.80m→4.80m
根据冬季及夏季的允许安装高度的计算结果确定：
泵安装于地面以下 1m处。
（上）
主讲人：戴猷元
2003.2
第二章 小 结一、明确基本概念
1,流体输送机械：
给流体增加机械能的设备，使流体 p?,ρu2/2?,转换为其它形式的能量，克服磨擦阻力。
2、液体输送机械类型：
动力式泵：无自吸能力、安装位置容积式泵：有自吸能力、安装位置二、离心泵工作原理和主要构件
1,原理
1) 汲入管注满水
2)给液体以动能,静压能 15－ 20m/s 流道扩大 p↑→管路
3) 叶轮中心形成真空 po－ pa
2,主要构件叶轮,泵壳,轴密封 （ 填料密封,机械密封 ）
安装与运行：
① 安装高度 （ 吸入管不小于泵入口 ）
② 启动前充满液体,关出口阀
③ 运行检查,轴承
④ 关出口阀 （ 停车 ）
离心泵基本方程从理论上分析离心泵中液体质点的运动状况,获得离心泵压头和流量关系：
HT= A – BQT
实际关系：
H = A - BQ2
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泵一定：,,一定离心泵的主要性能参数
1、流量 m3/h,与转速、尺寸、结构有关
2、压头 m(液柱 )，每 N液体获得能量
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fH z p g H
z
压头的表示方法：
扬程 z,升扬高度
3,效率
Ne/N=? 有效功率 / 轴功率
4,轴功率：
N=QH?g/?（ 利用 N-Q曲线 ）
或 N=QH?/102?(kw)
离心泵的影响因素
1,特性曲线
① Q↑ H?
② Q↑ N↑ 开启时关出口阀
③ Q↑ η有最大值
2,影响因素：
1) 密度,Q=2?r2b2c2sin?2与?无关
H=u2c2cos?2/g 与?无关
↑,离心力 ↑,p↑,除以?g，
压头不变 [液柱 ]
2) 叶轮转速－条件：转速变化不大
①速度△相似，②?不变。
（速度变化小于 20％）
3,允许吸上高度入口到储槽液面的最大垂直距离
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（允许安装高度）
数值上需要知道,这与输送液体性质，当地大气压 有关。
铭牌,℃清水,水柱离心泵工作点与流量调节
1,管路特性曲线
2
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2,离心泵的工作点管路需要压头＝泵对液体提供压头 。
3,流量调节
① 改变管路特性曲线
② 改变泵特性曲线 转速
③ 并联,串联低阻抗管路：并联优于串联高阻抗管路：串联优于并联三、往复泵与离心泵
1,Q与 H无关 。 Q＝ A·s·n（ 单动 ）
Q＝ （ 2A－ a） s n（ 双动 ）
2,压头与机械强度有关
3,*吸上高度有限,*（ 自吸 ）
4,开动时阀打开,N=QH?g
5,旁路调节四、离心通风机性能与特性曲线风量,m3/ h 通过进风口的体积流率,
气体体积 以进口处状态计 。
风压：单位体积气体 (m3)获得能量 。
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静风压
＝ ＋ 全风压,动风压五、往复压缩机
（使用绝对压力）
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理理理实或实际:
～
讨论题 管道系统的配置与泵的选择有一冷却洗涤塔直接用河水进行冷却，冬季河水温度为
5℃,夏季河水温度为 33℃,要求水流量为 20m3/h，冬季河水水面离地面 6m，夏季河水水面离地面 4m。冷却洗涤塔内压力为 10000Pa（表），从河水入口到泵入口的直管长为 30m，其上需设吸滤底阀 1个,90o弯头 3个；
从泵出口到冷却洗涤塔喷头的直管长为 50m，其上需设止回阀 1个，闸阀（半开） 1个,90o弯头 5个，转子流量计 1个（当量长度取 5m）；喷头离地面高度 10m，喷头的阻力系数可取 10（速度按管内速度计），大气压力为
760mmHg，忽略温度对粘度的影响，选用：
(1)合适的管子； (2)合适的清水泵； (3)泵的安装高度。
解,(1)选用合适的管子：假设管道流速为 2m/s，求出：
d=0.0595m
取 3in 钢管,d=0.0762m，求出满足流量为 20m3/h时的管内流速,u=1.22m/s。
(2)选择合适的清水泵；
查 5℃ 水,饱和蒸气压为 917.2Pa，密度为 999.8kg/m3，
粘度为 1.16cp.
查 33℃ 水：饱和蒸气压为 5186.2Pa，密度为 996.8kg/m3，
粘度为 0.758cp.
计算不同温度下的 Re，估算 λ=0.02
取 3in 钢管,d=0.0762m，查管件的当量长度：
吸滤底阀 32m,90o弯头 2.5m，止回阀 6.5m，
闸阀（半开） 16m。
按冬季（水温 5℃ ）、夏季（水温 33℃ ）分别列伯努利方程，求算所需压头：
冬季（水温 5℃ ）：
H=6+10+10000/999.8/9.81+[0.02× (32+7.5+30+6.5+16+5+
12.5+50)/0.0762+10]× 1.222/2/9.81
=20.95m（液柱）
夏季（水温 33℃ ）：
H=4+10+10000/996.8/9.81+[0.02× (32+7.5+30+6.5+16+5+
12.5+50)/0.0762+10]× 1.222/2/9.81
=18.96m（液柱）
根据流量和所需压头，查泵手册：选流量为 20m3/h，
扬程为 25.2m，转速 2900r/min，允许吸上真空度 7.2m。
(3)确定泵的安装高度：计算冬季（水温 5℃ ）、夏季（水温 33℃ ）时的允许安装高度。
冬季（水温 5℃ ）：
Hs’=[7.2+(10.33-10)-(917.2/9810-0.24)]
× 1000/999.8=7.68m （液柱）
Hg=7.68-1.222/2/9.81-[0.02× (32+7.5+30)/0.0762]
× 1.222/2/9.81=6.22m→5.22m
夏季（水温 33℃ ）：
Hs’=[7.2+(10.33-10)-(5186.2/9810-0.24)]
× 1000/996.8=7.26m（液柱）
Hg=7.26-1.222/2/9.81-[0.02× (32+7.5+30)/0.0762]
× 1.222/2/9.81=5.80m→4.80m
根据冬季及夏季的允许安装高度的计算结果确定：
泵安装于地面以下 1m处。
