《化工原理复习.doc

(1) 静力学方程 (2) U形压差计 (3) 流体的速度u、体积流量qv、质量流量qm、及质量流速G (4) 牛顿粘性定律 (5) 连续性方程 (6) 机械能守恒式 均质不可压缩流体等温稳态流动的柏努利方程如下： (8) 雷诺数 (9) 阻力损失 (10) 摩擦系数 (10) 局部阻力 ζo=1（管出口），?ζi=0.5（管入口） (11) 非圆管阻力计算 (12) 圆管内层流速度分布 (13) 并联管路 (14) 串联管路 (16) 毕托管（测速管） (17) 孔板流量计（恒截面，变压差） (18) 转子流量计（恒压差，变截面） (19) 管路特性 (20) 泵的有效功率 (21) 泵效率 (22) 比例定律 (23) 离心泵最大允许安装高度 1、【例题】离心泵工作点的变化与流量调节。如图1所示：用离心泵将20℃的水从水池送入高压高位槽。泵的进、出口处分别装有真空表及压力表。在一定转速下测得离心泵的流量qV、扬程、泵出口压力p表、泵入口真空度p真以及泵的轴功率Pa。现改变以下各条件之一而其它条件不变，问上述离心泵各参数将如何变化？ 出口阀门开度增大； 液体密度改为1500 kg/m3； 泵叶轮直径减小5%； 转速提高5%。 图1 （1）出口阀门开度增大，则管路阻力变小，管路特性曲线变平缓；但其起点不变；泵的特性不会发生变化。因此，出口阀门开度增大将使工作点向右下方移动(图1-11中由D到E)，结果是流量qV增大、扬程He下降、轴功率Pa上升。 图1-1 以低位槽液面为上游截面（1-1）、以压力表所在处为下游截面（4-4），写B.E： （1） 当出口阀门开大时，上式右端各变量中，He下降、u4上升；其余量都不变。因此，压力表读数下降。 以低位槽液面为上游截面（1-1）、以真空表所在处为下游截面（3-3），写柏努利方程： （2） 当出口阀门开大时，上式右端各变量中，u3上升、上升，其余量不变。因此，真空表读数上升。 （2）高位槽为密闭容器，故管路特性曲线在H轴上截距中的为正。当被输送液体密度增大时，A下降，管路特性曲线向下平移，如图1-12所示。工作点由A点移到B点。结果是流量qV增大、扬程He下降、轴功率Pa上升(泵的H~qV曲线不随被输送液体密度的变化而变化)。 图1-2 当流量增加时，管内流速和能量损失都增大，由式（2）可知，真空表读数增大。 以压力表所在处（4-4）为上游截面，以管路出口处（2-2）为下游截面，写柏努利方程： （3） 其中。由式（3）可以看出，流量增加时，管路能量损失增大，在流体密度上升的情况下，压力表读数是增加的。 （3）叶轮直径减小5%时泵的特性曲线变化情况如图所示，特性曲线由1变为3，工作点由C变为D，结果是流量qV减小、扬程He下降、轴功率Pa下降。（用切割定律可得到相同的结论） 流量减小时，管路能量损失减小，由式（2）可知，真空表读数下降。 流量减小时，管路能量损失减小，由式（3）可以看出，压力表读数要减小。 （4）转速提高5%时泵的特性曲线变化如图1-13所示，特性曲线由1变为2，工作点由C变为E，结果是流量qV增加、扬程He上升、轴功率Pa上升。 图1-3 由式（3）可知，压力表读数增加；由式（2）可知，真空表读数增加。 点评：离心泵的工作状态与其工作点对应，而工作点由泵的特性和管路的特性共同决定。改变这两种特性都可以使工作点发生变化，对应的流量、压力、轴功率、压力表和真空表都会发生变化。工程上，离心泵所在管路的流量调节也正是基于这一原理而实现的。 采用如图2所示装置来测定90°弯头的局部阻力系数，已知道AB段的直管总长为1 m，管径φ57×3.5 mm，摩擦系数?为0.03，水箱水位恒定。测得AB两截面测压管的水柱高差△h=0.45m，管内水的流量为0.0023 m3/s。求弯头的局部阻力系数?。 图2 解：在A、B两截面间列能量衡算式 式中 zB = 0 uA = uB = u 则 = 0.45×9.81 = 4.415 J/·kg J/·kg 解得 3、如图3所示贮水槽水位保持恒定，槽底放水管内径100 mm，距管子入口15 m处接一U型水银压差计，其左壁上方充满水，右壁通大气，测压点距管子出水口20 m。其间装一闸阀控制流量。 (1) 当阀关闭时，测得R=620 mm，h=1510 mm；当阀部分开启，测得R= 420 mm，h=1410mm，设摩擦系数?