第二章 流体输送机械原理

第二章流体输送机械

2-1概述

化工生产中，下列流体输送场合需要利用流体输送机械：

1）将流体从低处送到高处；

2）将流体从底压处送到高压处；

3）将流体从甲地送往乙地（管道运输如石油，天然气输送）；

4）抽气（使设备如反应装置维持一定的真空度）。

按工作原理对流体输送机械进行分类有下列几类：

1）离心式，如离心泵；

2）往复式，如往复泵，往复压缩机；

3）旋转式，如旋转泵；（2和3为正位移泵）

4）流体动力作用式，如喷射泵。

在流体输送机械中，输送流体的通常称为泵，输送气体的通常称为风机和压缩机。下面对流体输送机械的操作原理，基本构造，性能特点和选用原则将重点讨论离心泵。

第一节流体输送设备

2-2 离心泵

一.操作原理、主要部件与类型

1.操作原理

最常用的液体输送机械是离心泵。图2-1离心泵的

装置图。其基本部件是旋转的叶轮和固定的泵壳。叶轮

与泵轴相连，叶轮上有若干弯曲的叶片。泵轴由外界的

动力带动时，叶轮便在泵壳内旋转。液体由入口沿轴向

垂直地进入叶轮中央，在叶片之间通过而进入泵壳，最

后从泵的切线出口排出。

离心泵的操作原理如下。开动前泵内要先灌满所输

送的液体。开动后，叶轮旋转，产生离心力。液体因而

从叶轮中心被抛向叶轮外周，压力增高；并以很高的速

度流入泵壳，在壳内减速，使大部分地动能转换为压力

能，然后从排出口进入排出管路。

叶轮内的液体被抛出后，叶轮中心处形成真空。泵

的吸入管路一端与叶轮中心处相通，另一端则浸没在输

送的液体内，在液面压力(常为大气压)与泵内压力(负压)

的压差作用下，液体便经吸入管路进入泵内，填补了被

排出液体的位置。只要叶轮不停地转动，离心泵便不断

地吸入和排出液体。由此可见离心泵之所以能输送液体，

主要是依靠高速旋转的叶轮所产生的离心力，故名离心

泵。

离心泵开动时如果泵壳内和吸入管路内没有充满液体，它便没有抽吸液体的能力，这是因为空气的密度比液体小得多，叶轮旋转所产生的离心力不足以造成吸上液体所需的真空度。象这种因泵壳内存在气体而导致吸不上液的现象，称为“气缚”。为了使启动前泵内充满液体，在吸入管道底部装有止逆阀。

离心泵的出口管路上也装有阀门，用于调节泵的流量。

2. 主要部件与构造

离心泵最基本的部件为叶轮与泵壳，如图2-2

所示。叶轮是离心泵的心脏部件。普通离心

泵的叶轮如图2-3所示，它分为闭式、开式与半开

式三种。图中的(c)为闭式，前后两侧有盖板，2

至6片弯曲的叶片装在盖板内，构成与叶片数相

等的液体通道。液体从叶轮中央进入后，经过这

些通道流向叶轮的周边。

图2-2 叶轮与泵壳有些叶轮的后盖板上钻有小孔，以把后盖板前后的空间连通起来，叫平衡孔。因为叶轮在工作时，离开叶轮周边的液体压力已增大，有—部分会渗到叶轮后侧，而叶轮前侧液体入口处为低压，因而产生了轴向推力，将叶轮推向泵入口一侧，引起叶轮与泵壳接触处的磨损，严重时还会发生振动。平衡孔能使一部分高压液体泄漏到低压区，减轻叶轮两侧的压力差，从而起到平衡轴

图2-3 叶轮型式

向推力的作用，但也会降低泵的效率。

有前、后盖板的叶轮称为闭式叶轮。有些离心泵的叶轮没有前、后盖板，轮叶完全外露，称为开式(图2-3)；有些只有后盖板，称为半开式(图2-3)。它们用于输送浆料，粘性大或有固体颗粒悬浮物的液体时，不易堵塞，但液体在叶片间运动时易发生倒流，故效率也较低泵壳就是泵体的外壳，它包围旋转的叶轮，并设有与叶轮垂直的液体入口和切线出口。泵壳在叶轮四周形成—个截面积逐步扩大的蜗牛壳形通道，故常称为蜗壳(图2-2)。叶轮在壳内旋转的方向是顺着蜗壳形通道内逐渐扩大的方向(即按叶轮旋转的方向来说叶片是向后弯的)，愈近出口，壳内所接受的液体量愈大，所以通道的截而积必须逐渐增大。更为重要的是以高速从叶轮四周抛出的液体在通道内逐渐降低速度，使一大部分动能转变为静压能，既提高了流体的出口压力，又减少了液体因流速过大而引起的泵体内部的能量损耗。所以，泵壳既作为泵的外壳汇集液体，它本身又是个能量转换装置。

有些泵壳内在叶轮外周还装一个固定的带时片的环，称为导轮(图2-4)。导轮上的叶片(导叶)的弯曲方向与叶片上的弯曲方向相反，其弯曲角度正好与液体从叶轮流出的方向相适应，引导液体在泵壳的通道内平缓地改变流动方向，使能量损耗减小，由动压头转变为静压头的效率提高。

当离心泵只有一个吸入口和一个叶轮时，称为单级单吸离心泵，用于出口压力不需很大的情况。若所要求的压头高，可采用多级泵。多级泵轴上所装叶轮不止—个，液体从几个叶轮多次接受能量，故可达到较高的压头。离心泵的级数就是它的叶轮数。多级泵壳内，每个叶轮的外周都

有导轮，引导液体改变方向(单级泵一般不设导轮)。我国生

产的多级泵一般为2级到9级，最多可达12级。

若输送的液体量大，则采用双吸泵。双吸策的叶轮有两

个吸入口，好象两个没有前盖板的叶轮背靠背地并在一起，

其轴向推力可得到完全于衡。由于叶轮的厚度与直径之比成

倍地加大，又有两个吸入口，故用于输送量很大的情况。

3. 化工生产中常用的几种离心泵

(1)水泵凡是输送清水和物性与水相近、无腐蚀性且杂

质很少的液体的泵都称水泵。其特点是结构简单，操作容易。图2-4有导轮的离心泵

(2)耐腐蚀泵耐腐蚀泵的主要特点是接触液体的部件用耐腐蚀材料制造，因而要求结构简单，零件容易更换，维修方便．密封可靠。用于耐腐蚀泵的材料有：铸铁、高硅铁、各种合金钢、塑料、玻璃等。

(3)油泵输送石油产品的泵称为油泵。油品的一个重要特点是易燃，因而对油泵的重要要求是密封完善。采用填料函进行密封时，要从泵外边连续地向填料函的密封圈注入冷的封油，封油的压力稍高于填料函内侧的压力，以防泵内的油从填料函溢出。封油从密封圈的另一个孔引出。油泵亦可按需要而采用机械密封。

(4)杂质泵输送含有固体颗粒的悬浮液、浆液等

的泵称为杂质泵，包括污水泵、砂泵、泥浆泵等等。

对这类泵的要求是不易堵塞、易拆卸、耐磨。

二．离心泵的基本方程式

1. 离心泵的压头

离心泵的压头是表征离心泵作功能力的的一个重

要性能参数，其值与泵的构造、尺寸、叶轮转速、所

输送的液体流量等有关。离心泵的压头应当与完成一

定输送任务的管路系统所要求提供的机械能相适应，

下面讨论通过理论分析推导出表示离心泵理论压头的

离心泵基本方程，并阐述实际压头和理论压头的关系。

2. 液体通过叶轮的流动图2-5 液体在叶轮中的流动

离心泵工作时，液体一方面随叶轮作旋转运动，同时又经叶轮流道向外流动，因此液体在叶轮内的流动状况十分复杂。

如图2-5所示，液体质点沿着轴向以绝对速度c0进入叶轮，在叶片入口处转为径向运动，此时液体一方面以圆周速度u1随叶轮旋转，其运动方向与流体质点所在处的圆周切线方向一致，大小与所在处的半径及转速有关；另一方面以相对速度w1在叶片间作相对于旋转叶轮的相对运动，其运动方向是液体质点所在处的叶片切线方向，大小与液体流量及流动的形状有关。两者的合速度为绝对速度c1，此即为液体质点相对于泵壳(固定于地面)的绝对运动速度。同样，在叶片出口处，圆周速度为u2，相对速度为w2，两者的合速度即为液体在叶轮出口处的绝对速度c2。

由上述三个速度所组成的矢量图，称为速度三角形。如图2-5所示，α表示绝对速度与圆周速度两矢量之间的夹角，β表示相对速度与圆周速度反方向延线的夹角，一般称为流动角。

3. 离心泵基本方程式

离心泵基本方程式从理论上表达了泵的压头与其结构尺寸，转速及流量等因素之间的关系。它是用于计算离心泵理论压头的基本公式

离心泵的理论压头是指在理想情况下离心泵可能达到的最大压头。所谓理想情况就是：（1）叶轮为具有无限多叶片（叶片厚度为无限厚）的理论叶轮，因此液体质点将完全沿着叶片表面而

流动，无任何侧流现象；（2）被输送的液体为理想液体，粘度为零，故无阻力损失。 参见图2-5，在叶轮进口和出口处针对某一叶片的流动截面列柏努利方程，得

g

2c g ρp H g 2c g ρp 2

222

11+=++∞ （2-2-1）

( 提问：（1）为什么上式中没有阻力损失项；（2）式中c 用w 或u 代替能否成立。 指明∞H 表示理论压头和不考虑位压头的理由) 整理式（2-1-1），得

g ρp p H 12-=

∞+g

2c c 2

1

22- （2-2-1a ） 式中静压头的增加由两个部分组成，一部分为离心力对流体做功所得，其值为g

2u u 2

1

22-，另

一部分为流体自叶轮进口流向出口时，因流道扩大，流体质点与叶片相对速度（相当于管内流动

的流速）变小（相当于管径扩大流速减少），减少的动压头转变为静压头，其减小的量为g

2w w 22

21-。

(注意w 1>w 2，而c 1

g ρp p 12-=g

2u u 2

1

22-+g 2w w 2221- （2-2-2） 代入（2-1-1）式，得：

∞H =g

2u u 2122-+g 2w w 2221-+g 2c c 2

1

22- （2-2-3）

据余弦定律，有：

1112

12121αcos u c 2u c w -+= （2-2-4） 222222222αcos u c 2u c w -+= （2-2-5）

将上二式代入式（2-1-3）并化简，得

H ∞=（111222αcos c u αcos c u -）/g （2-2-6）

离心泵设计中，一般使设计流量下1α=π/2，1αcos =0，则

H ∞=

g

αcos c u 222=g c u u

22 （2-2-7）

上式即离心泵理论压头表达式，称为离心泵基本方程。 下面推导H ∞与理论流量Q T 的关系。Q T 的计算式为

Q T =22222αsin c b r π=r 222c b D π （2-2-8）

解释各参数含义和计算依据。 式（2-2-7）可改写为

H ∞=

g

)

βctg C u (u 2r 222- （2-2-9）

将式（2-2-8）代入上式并整理，得

???

?

??-∞222T 222b r π2βctg Q u u g 1H ＝ （2-2-10） 上式中2лr 2b 2为叶轮周边流道面积。将ωr u 22=代入上式，得 H ∞=

()22T 22βctg g

b π2ωQ ωr g 1

- (2-2-11) 上式表明了H ∞与理论流量T Q ，转速w ，叶轮构造及尺寸()222b r β之间的关系。

H ∞的影响因素讨论：

1. 叶轮的转速和直径

由式（2-1-11）可看出，当T Q 和22

b β一定时，H ∞随ω和r 2的增大（或2D 的增大）而增

大；

图2-6 叶片形状

2. 叶片的几何形状

叶片按β

o o 90,90,90>=而分别称为后弯叶片、径向叶片、前弯叶片，如图2-6所示。

由式(2-1-11)知，2β不同，∞H 不同，分别为：

后弯叶片 g

u H ,

0βctg ,90β2

22o

2<><∞ ；

径向叶片 g

u H ,0βctg ,90β2

22o

2===∞；

前弯叶片 g

u H ,0βctg ,90β2

22o

2><>∞。

据式(2-1-11)可得到H ∞与 Q 的关系如图2-7所示。

由图2-7可见，前弯叶片所产生的∞H 最大，似应采用之，但实际上离心泵多采用后弯叶片，原因是：H ∞包括压头c H 和静压头p H ，即

p c H H H +=∞，我们希望获得的是静压头p H ，

因为动压头c H 的增大伴随有较大的能量损失（由

于液体为实际流体，有阻力，故在泵内产生较剧烈的涡流、冲击等）。

三. 离心泵的性能参数与特性曲线 （一）离心泵的性能参数 1 流量

离心泵的流量是指离心泵在单位时间内排送到管路系统的液体体积，其值与泵的结构、尺寸（主要为叶轮直径和宽度）及转速等有关，理论流量Q T 由式（2-1-8）计算，由于泄漏损失，实际流量Q 小于Q T 。应予指出，离心泵总是和特定的管路相联系，因此Q 还和管路特性有关。这个问题后面再讨论。 2 压头

离心泵的压头又称扬程，它是指离心泵对单位重量（1N ）的液体所提供的有效能量。前面推导了离心泵的理论压头H ∞，此是在理想情况下离心泵所能提供的最大压头，而实际压头H 小于理论压头H ∞，两者的差别称为压头损失（其实质为能量损失）。造成压头损失的原因有三方面： （1）叶片间的环流（或称涡流） 由于叶片数目并非无限多，流体沿着叶片间形成的流体通道往前流动时，因为不断接受离心力做功而静压力不断增大，在此情况下，流体的流动方向与压力增大的方向相反(这与流体在管道中流动的情况相反)，在逆压力梯度作用下，液体不是全部严格顺叶片间的流体通道往前流动，有些流体会倒流回来一定距离然后再往前流动，造成环流现象，导致能量损失，这种损失占总能量损失的主要部分，如图2-8所示。环流压头损失只与叶片数，流体粘度等有关，与流量几乎无关在图2-8中表现为环流能量损失带宽度在不同流量下几乎相等。 （2）阻力损失

对于实际流体，粘度不为零，因而流动过程中必有阻力存在，造成一部分压头损失。阻力损失随着流量的增大而增大，如图2-8所示。

图2-8 离心泵的理论压头与实际压头

（3）冲击损失

液体的绝对速度c 2离开叶轮周边冲入蜗壳四周流动的液流中，其冲击作用产生涡流造成压头损失，实际流量偏离设计流量越大，造成损失也越大。如图2-8 所示，当流量在设备流量附近时，其冲击损失较小，流量大于和小于设备流量都使冲击损失增大。

由于液体在泵内的流动状况较复杂，目前还不能从理论上计算泵的实际压头，一般由实验测定之。

3. 效率

离心泵在输送液体过程中对液体作功是通过泵轴转动带动叶轮转动，由叶轮施加给液体实现的，而泵轴转动所需的能量由电动机提供。由于各种能量损失存在，电动机提供给泵轴的能量不能全部被所输送的液体获得，通常用效率来反映能量损失的大小。换句话说，用效率来反映液体所实际接受的能量占电动机所提供的能量的比例。离心泵的能量损失包括下述三项：

(1) 容积损失

容积损失是指泵的液体泄露所造成的损失。由于液体泄露，一部分已获得能量的高压液体被流失，造成了能量损失。容积损失主要与泵的结构及液体在进出口处的压强差有关。

(2) 机械损失

由泵轴与轴承之间，泵轴与填料函之间以及叶轮盖板外表面与液体之间产生摩檫而引起的能量损失称为机械损失。

(3) 水力损失

即前述的H ∞与H 的差别的环流损失、阻力损失、冲击损失三种损失。

离心泵的效率与泵的类型、尺寸、制造精密程度、液体的流量和性质等有关。一般小型离心泵的效率为50—70%，大型泵可高达90%。

4．有效功率和轴功率

有效功率指离心泵实际传给液体的功率，换句话说即液体获得的实际压头H 所需的功率，其值由下式计算

g ρHQ N e = （2-2-12）

轴功率指电机提供给泵轴的功率，它包括了多种能量损失所消耗的功率，轴功率与有效功率相差一个效率，即 η

N N e

=

（2-2-13）

上式写成ηN N e =，其含义为：由于多种能

量损失的存在，电机提供给泵轴的功率N 被打了一个效率的折扣。

（二）离心泵的特性曲线

离心泵的H 、N 、η均与Q 有关，H-Q 、N-Q 、η-Q 三者之间的关系均由实验测得，称为离心泵的特性曲线或工作性能曲线。这些曲线由泵的制造厂提供，并附于泵样本或说明书中，供使用部门选泵和操作时参考。

图2-9 为4B-2D 型离心泵的一组特性曲线，

图2-9 离心泵的特性曲线

各曲线的特点为：

1) 压头随流量的增大而下降； 2) 功率隨流量的增大而上升，故离心泵在启动前应关闭出口阀，使在功率最小的条件下启动，以减小电动机的启动电流，同时也避免出口管线的水力冲击；

3) 效率先隨流量的增大而上升，达到一最大值后便下降，其最大值即为泵的设计流量，根据生产任务选用离心泵时，应使泵在最高效率点附近操作。(提问：性能曲线中当Q=0时，

0η,0N ,0H =≠≠，是什么意义？)

四 离心泵性能的影响因素 （一）液体物性的影响 1．密度的影响

由离心泵基本方程可知：H ，Q 与所输送的ρ无关，但N 与ρ成正比。 2．粘度的影响

若被输送的液体粘度大于常温下清水的粘度，则泵体内部液体的能量损失增大。H 、N 、η均下降，而N 上升。当运动粘度大于常温下水的运动粘度的20倍时须用下列式子进行校正：

η

c ηH c H Q

c Q η'H '

Q '=== （2-2-14）

上式校正式中的c Q 、c H 、c η分别为H 、N 、η的校正系数，它们的值均小于1。它们与运动粘度的关系可从化工手册上查得。 （二）转速的影响

当转速n 的变化小于%20±，效率可视为不变时，Q 、H 、N 随n 的改变可近似用下列表示：

3

21212

212121

21n n N N ,

n n H H

,n n Q Q ???

?

??=???

? ??== （2-2-15） 上述关系称为比例定律。

（三）叶轮尺寸的影响

叶轮尺寸的影响有两种情况，第一种情况是叶轮直径和宽度等比例变化，即几何形状相似。此时，Q 、H 、N 随D 的变化关系式为：

5

21212

21213

2121D D N N D D H H D D Q Q

???

?

??=???

?

??=???

? ??= （2-2-16） 第二种情况是对叶轮直径进行切割使其变小，而叶轮宽度基本不变，若直径的减小幅度在20%

以内，则Q 、H 、N 与D 的关系遵循

3

21212

21212121D D N N D D H H D D Q Q ???

?

??=???

?

??=????

??= （2-2-17）

此称为切割定律。

五. 离心泵的工作点与流量调节 1．离心泵的工作点

当离心泵安装在特定的管路系统中工作时，实

际的工作压头和流量不仅与泵本身的性能有关，还与管路的特性有关，由两者共同决定。 以图2-10的管路系统为例，在截面1和2之间列柏努利方程，得：

∑+++=f 2

e h g

2u Δg ρp Δz Δh （2-2-18）

上式中的h e 的意义为要使液体在该管路中流动，由管路所要求的外界（即泵）对单位重量液

体施加的能量。上式中g ρp Δz Δ+为定植，用K 表示，0g

2u Δ2

=。

图2-10 管路特性方程 设该管路所有的管径相同，均为d ，则

g 21

d 4πQ d l l λg 2u d l l λh 2

2e 2

e f ?????

?

???

?? ??∑+=??? ??∑+=∑ （2-2-19） 对于某一特定管路，上式除λ和Q 外，其它各量均定值。而λ为f （Re ，e/d)的函数，对一定管路，除u 外其它各量也为常数，故λ也仅取决于Q ，故(2-2-18)式可表为：

h e =K+f(Q) (2-2-20) 当流动进阻力平方区时，λ为常数，式（2-2-18）可表为 2e B Q K h += (2-2-21)

式中 g 21

d 4

π1d l l λB 2e ?

??

??∑+=为常数。 式（2-2-21）和式（2-2-22）称为管路特性方程，表示在特定管路系统中，在固定的操作条件下，流体流经该管路时所需的压头与流量之间的关系。在h e -Q 坐标图为一条单调上升的曲线，称为管路特性曲线。

管路特性曲线表示液体输送时由管路所需求的压头与流量的关系，相当于需求方面的情况。而离心泵H-Q 性能曲线表示离心泵能提供的H 与Q 的关系，相当于供给方面的情况。两曲线的交点称为离心泵在管路上的工作点，在此点供需双方达成了平衡。该点所对应的流量和压头既能满足管路系统的要求，又为离心泵所能提供。

2．离心泵的流量调节

（1）改变阀门开度 为改变流量，最简单的措施是利用阀门调节。管路在离心泵出口处都装有调节流量用的阀门。

管路特性曲线所表示的是阀门在某一开启程度(例如全开)下的H-Q 关系。这是因为Σh f 的表达式(2-2-19)中的Σl e 与阀门的

开启程度有关。阀门开大或关小，Σh f 和液

体通过管路所需的压头，因而管路特性曲

线的位置也就随着改变。设图2-11上的曲

线I 为管路在调节阀全开时的特性曲线，将调节阀门关小到某一程度，新的管路特性曲线应移到线I 上方，如图中的线III 所示。于是工作点便由A 1移至A2，表明

流量由Q l 降到Q 2。这是由于管路阻力增

大了(he 2,III -he 2,I )，所需的压头由he 2,I 增至

he 2,III ，和泵能提供的正好相等。

关小阀门来调节流量，实质上是人为地增大管路阻力来适应离心泵的特性，以减小流量，其结果是比实际需要多耗动力，并可能使泵在低效率区工作。其优点是迅速、方便，并可在某一最大流量与零之间随意变动。此法适合化工生产的特点而广泛采用。 （2）改变泵的转速

改变离心泵的转速以改变泵的特性曲线，也是调节流量的一种方法。如图2-12所示， I 为管路特性曲线，II 为离心泵的转速等于n l 时的特性曲线，两线的交点A 1为工作点。若将泵的转速降低到n 2，则此泵的特性曲线便变为曲线Ⅳ，它与管路特性曲线Ⅱ的交点A 2成为新的工作点。此时流量由Q 1降到Q 2，压头亦由H 1降到H 2。显然，所耗动力也相应下降。此种调节方法从经济上看比较合理，但用电动机直接带动时转速调节不便，故目前使用不多，常用于大型水泵站。

六.离心泵的并联和串联

在实际生产中，当单台离心泵不能满足输送任务要求时，可采用离心泵的并联或串联操作。 设将两台型号相同的离心泵并联操作，且各自的吸入管路相同，则两泵的流量和压头必各自相同，即具有相同的管路性能曲线和单台泵的性能曲线。在同一压头下，两台并联泵的流量等于单台泵的两倍。于是，依据单台泵性能曲线I 上的一系列坐标点，保持其纵坐标H 不变，使横坐标加倍，由此得到一系列对应的坐标点即可绘得两台泵并联操作的坐标点，保持其纵坐标不变，使横坐标加倍，就可以得到并联泵的特性曲线II ，如图2-13所示。

并联泵的操作流量和压头可由合成特性曲线与管路曲线的工作点来决定。由图可见，由于流量增大使管路的阻力增大。因此，两台泵并联后的总流量必低于原单台泵流量的两倍，即

Q 并<2Q 单

假如将两台型号相同的泵串联操作，则每台泵的流量和压头也是各自相同的，因此在同一流量下，两台串联泵的压头为单台泵的两倍。于是，据单台泵特性曲线I 上一系列坐标点，保持其横坐标Q 不变。使纵坐标H 加倍，由此得到一系列对应点即可绘得出两台串联泵的合成特性曲线III ，如图2-14所示。

同样，串联泵的工作点也由管路特性曲线与泵的合成特性曲线的交点来决定。由图可见，两泵串联操作的总压头低于单台泵压头的两倍。

Q 串<2Q 单

生产中究竟采用何种组合方式比较经济合理，决定于管路特性曲线的形状。对于管路特性曲线较平坦的低阻力管路。采用并联组合，可获得较串联组合为高的流量和压头；相反，对于管路特性曲线较陡的高阻力管路，采用串联组合，可获得较并联组合为高流量和压头，如图2-15所示。

七．离心泵的安装高度 1．汽蚀现象

由离心泵的工作原理知，由于叶轮将液体从入口处的叶轮中心甩向外周，而在叶轮进口处形成低压，依赖这个比大气压低的低压，离心泵才能将液面较低处的液体吸入泵的入口。离心泵叶轮入口附近形成的低压低于大气压的程度与泵的安装高度有关，此安装高度即叶轮轴心与被吸液体液面的高差，用z S 表示。增大z S ，将导致叶轮入口附近 K 处压力降低，此处压力用p K 表示，参见图2-16，当z S 增大到使p K 等于被输送液体在输送温度下的饱和蒸汽压p V 时，液体将发生沸腾，所生成的汽泡在随液体从入口处向外周流动过程中，因压力迅速增大而急剧冷凝，使液体以很大的速度从周围冲向汽泡中心以填补因冷凝缩小的空间，产生频率很高，瞬间压力很大的冲击，这种现象称为汽蚀现象。汽蚀时传递到叶轮及泵壳的冲击波加上液体中微量溶解的氧对金属化学腐蚀的共同作用，在一定时间后，可使其表面出现斑痕及裂缝，甚至呈海绵状逐步脱落。发生汽蚀时，还会发出噪音，进而使泵体震动，同时由于蒸汽的生成使得液体的表观密度减小，于是液体实际流量、出口压力和效率都下降，严重时可至完全不能输出液体。为避免发生汽蚀，要求泵

的安装高度不超过某一定值。我国的离心泵样本中，采用两种性能参数来表示泵的吸上性能，由

这两种性能参数中的任何一项均可计算泵的安装高度，下面加以讨论。

2．汽蚀余量和允许安装高度

在正常运转时，泵入口处e 的压力p e 和叶轮入口附近K 处的压力p K 密切相关，在两处所在截面列柏努利方程

=+ρg

2u g p 2

e

e ∑-++ρ)K e (

f 2

K

K h g

2u g p (2-2-22)

图2-16 离心泵的安装高度

由上式可知，在一定流量下，p e 下降，p K 必然相应地下降。当p K 下降到等于输送流体操作温度下的饱和蒸汽压p V 时（汽蚀现象发生），p e 即下降到确定的最小值，用p e,min 表示，此时式（2-2-22）成为

g 2u g

p 2e min

,

e +ρ=g p V ρ+ ∑-+)K e (

f 2K h g

2u （2-2-23） 上式改写为 g 2u g

p 2e min

,

e +ρ-g p V ρ= ∑-+)K e (

f 2K h g

2u （2-2-23a ）

习惯上，将静压头与动压头之和称为全压头。上式表明，在泵内刚发生汽蚀的临界条件下，

泵入口处的全压比被输送液体操作温度下的饱和蒸汽压头超出一个定量（∑-+)K e (f 2

K h g

2u ），将

此量称为离心泵的最小汽蚀余量，用△h min 表示，即 △h min =

g 2u g

p 2e min

,

e +ρ-g p V ρ=∑-+)K e (

f 2K h g

2u （2-2-24） 为使泵正常运转，泵入口处的压力p e 必然高于p e,min ，实际汽蚀余量Δh 必然要大于最小汽蚀余量，即

△h=g 2u g p 2e ,e +ρ允

-g

p V ρ>△h min （2-2-25） 当流量一定且流动已进入阻力平方区（在通常情况下此条件可基本得到满足）时，Δh min 只

与泵的结构尺寸有关，是泵的一个抗汽蚀性能参数，该参数由泵制造厂通过实验测定。式（2-2-24）是实验测定Δh min 的基础。实验测定中以泵的压头（即扬程）较正常值下降3%为准来确定Δh min 。 为确保泵正常工作，根据有关标准，将所测定的Δh min 加上0.3 m 的安全量作为实际允许的汽蚀余量，记为Δh 允许

Δh 允许=Δh min +0.3 Δh

允许

是表示泵的吸上性能的两个参数之一，该参数由泵制造厂通过实验测定后附于产品

样本中，于是泵的允许安装高度可根据Δh 允许按下式计算

允许允许

h h g

p p z )e s (f V

a ,

S ?--ρ-=

∑- （2-2-26） 3．允许吸上真空度

允许吸上真空度是表示泵的吸上性能的另一个参数，用H S 表示。将大气压头与汽蚀时泵入口处静压头之差称为最大吸上真空度，用H S,max 表示，即

H S,max =g

p g p min

,e a ρ-ρ 同样地，实际允许的吸上真空度应比最大吸上真空度小，通常规定两者的差为0.3m ，即

H S =H S,max -0.3

H S 的数值也由泵制造厂家附于产品样本中，于是根据H S 可由下式计算泵的允许安装高度

∑---=)e s (f 2e

S ,

S h g

2u H z 允许

（2-2-27）

Δh 允许

与H S 两者之间存在一定联系，比较式（2-2-26）和式（2-2-27）即可得出两者的关

系

g

2u h g p g p H 2

e

V a S +?-ρ-ρ=允许 （2-2-28） 由式（2-2-26）或式（2-2-27）均可求得z S ，允许，为确保正常操作，泵的实际安装高度z S 应比

z S ，允许小0.5—1m 。

4. 实际操作条件下H S 的校正

应当强调指出：离心泵的Δh 允许和H S 是在规定条件下测得的数值，这些条件为：实验介质为水，水温20oC ，压力为1.013×105。当实际操作条件偏离规定条件时，应当进行校正，校正式如下

ρ

?

?????--ρ-

-=1000

)24.0g 1000p ()g p 33.10(H H V S S '

S （2-2-29） 式中p S 为实际操作条件下吸入口液面上的实际压力，如敞口液面，p S 为当地大气压，如为封

口贮槽，则为液面上贮槽压力；p V 为被输送的液体在操作温度下的饱和蒸汽压。

解释式(2-2-29)的由来和含义：式中中括号内第二项为对液面压力的修正；第三项为对液体饱和蒸汽压力的修正；中括号外为对密度的修正，1000为规定条件下20oC 水的密度，ρ为被输送的实际液体的密度；H S 为泵样本上按规定条件测得的允许吸上真空度；H ’S 为修正后的允许吸上

真空度。

八．离心泵的选择，安装和操作

1.选择

（1）确定输送系统的流量和压头

流量按生产条件确定，有变化时按最大流量计算，根据实际的输送管路计算在最大流量下管路所需的压头（利用管路特性方程）。

（2）选择泵的类型与型号

类型：根据操作条件确定。

型号：按实际需要选与之接近的略大的型号。

（3）核算泵的轴功率

2.安装与操作：

各种类型的泵，都有生产部门提供的安装与便用说明书可供参考。此处仅指出若干应注意之点，并加以解释。

泵的安装高度必须低于允许值，以免出现汽蚀现象或吸不上液体。为了尽量降低吸入管的阻力，吸入管路应短而直，其直径不应小于泵入口的直径。采用大于入口的管径对降低阻力有利，但要注意不能因泵入口处变径引起气体积存而形成气囊，否则大量气体一旦吸入泵内，便导致吸不上液体，即产生气缚现象。

离心泵启动前，必须于泵内灌满液体，至泵壳顶部的小排气旋塞开启时有液体冒出为止，以保证泵内吸入管内无空气积存。离心泵应在出口阀关闭即流量为零的条件下启动，此点对大型的泵尤其重要。电机运转正常后，再逐渐开启调节阀，至达到所需流量。停泵前亦应先关闭调节阀，以免压出管路内的液体倒流入泵内使叶轮受冲击而损坏。

运转过程中要定时检查轴承发热情况，注意润滑。若采用填料函密封，应注意其泄漏和发热情况，填料的松紧程度要适当。

离心泵在运转中的故障，形式多样，原因各异，不同类型的泵容易发生的故障也不尽相同。比较常遇到的故障之一是吸不上液，如在启动时发生，可能是由于注入的液体量不足或液体从底阀漏掉，亦可能是吸入管或底阀、叶轮堵塞。在运转过程中停止吸液，常是由于泵内吸入空气，造成“气缚”现象，应检查吸入管路的连接处及填料函等处漏气情况。至于具体问题如何具体解决，则可参阅各类型泵的安装使用说明书。

2-3 其它类型泵

一．往复泵

1．作用原理

以单缸单动泵为例说明之，如图2-17所示。解释单向阀，冲

程（从一端到另一端的运行距离）概念。

2．类型：

按动力来源分：电动往复泵，汽动往复泵（用于输送油等

易燃易炸的液体）；

按作用方式分：单动往复泵，双动往复泵；

按泵缸数目分：单缸往复泵，多缸往复泵。

3．特点

（1）流量不均匀

以单缸单动泵为例，其流量曲线如图2-18(a)所示。

图2-17 往复泵

提高流量均匀性的措施：

a 采用双动或多缸往复泵，如图为三台单动泵并联而成的三联泵，其流量比单动泵均匀得多，如图2-18(b)(c)所示。

b 设置空气室

参见教材P98图2-17，空气室起着缓冲作用，类似于缓冲罐。

（2）往复泵的流量只与泵的几何尺寸和活塞的往复次数有关，与泵的压头及管路情况无关。如单缸单动泵的理论流量如下式所示

T T n AS Q = (2-3-1)

图2-18 往复泵的流量曲线

式中Q T 为泵的理论流量；A 为活塞截面积；S 为冲程；n T 为活塞往复频率。

实际上由于泄露，实际流量Q 比Q T 低，通常用容积效率ηQ 来表示实际流量Q 与理论流量Q T 的差别，如下式所示

Q T Q Q η= （2-3-2）

η

Q 的数值范围为

小型泵（Q=0.1~30m 3

） ηQ =0.85~0.9 中型泵（Q=30~300h m 3

） ηQ =0.9~0.95 大型泵（Q>300h m 3

） ηQ =0.95~0.99

（3）往复泵的压头与泵的几何尺寸无关，理论上只要泵的机械强度及原动机的功率允许，输出液体的压头可任意大。 （4）往复泵有自吸作用

往复泵的低压是靠工作室（泵缸室）的扩张造成的，所以启动前无需先向泵内灌满液体，依靠往复泵的自吸作用即可运转，但是，往复泵的吸上高度仍有一定限制，其值与所在地区的大气压，输送液体的性质和温度有关。 （5）流量调节

往复泵不能简单地用排出管路上阀门来调节流量，一般采用回路调节装置，参见教材P101图2-22。

往复泵主要适用于小流量，高压头的场合，输送高粘度液体时效果也比离心泵好，但它不宜输送腐蚀性液体和含有固体粒子的悬浮液。

二．其它类型泵

旋转式

螺杆泵

齿轮泵往复式

隔膜泵计量泵（比例泵）4321

5旋涡泵

6轴流泵

7屏蔽泵

三. 各类主要化工用泵比较

第二节气体输送与压缩机械

使用场合：（1）气体输送；（2）产生高压气体；（3）产生真空

分类：根据终压大小将压送机械分为：

（1）通风机终压<15kPa（表压）

（2）鼓风机终压=15~300 kPa（表压），压缩比小于4

（3）压缩机终压>300 kPa（表压），压缩比大于4

（4）真空泵用于抽真空减压，终压为大气压

特点：气体密度小，故机械运转速度常较高，气体可压缩，压力变化较大时体积和温度变化较大，需设置冷却器，粘度较小，易泄露，密封要求较高。

2-4 离心式风机和压缩机

一．离心通风机

低压：出口风压<1 kPa（表压）

中压：出口风压为1—3 kPa（表压）

高压：出口风压为3—15 kPa（表压）

1.结构

与单纯离心泵相似，机壳涡形，气道截面中低压多为方形，高压为圆形，叶片数目较多且较短，低压叶片是平直的，中高压则是弯曲的。

2.性能参数和特性曲线

低压可视为不可压缩气体，前述离心泵基本方程式可用来分析其性能。

（1）风量

习惯上用m3/h表示，按进口状况计算。

（2）风压

为单位体积的气体流过风机时所获得的能量，不能和压力的概念相混淆。

以风机进口外侧为截面1，出口为截面2列柏努利方程并整理，得

ρ+ρ-+

-+ρ-=ρ∑f 2

1

221212e w 2

u u )p p (g )z z (w 上式中p 1=p a ，u 1=0。因二截面距离很近，阻力项可忽略。因气体密度小，位能项也可忽略，则上式简化为

ρ+-=ρ2

u )p p (w 2

2a 2e

上式中w e ρ为单位体积气体往风机后从风机获得的能量，用p t 表示，其单位为N/m 2，p t 由两部分组成，一部分为从风机获得的静压头(p 2-p a )（表），用p c 表示；另一部分为从风机获得的动能，于是上式可写成

ρ+=2

u p p 2

2c t （2-4-1）

因p t 的单位与压力相同，故称为风压。

上式各项除以ρg ，则压头单位分别用H t 、H st 、H dy 表示，分别称为总压头、静压头、动压头 dy st t H H H += （2-4-2） 和离心泵一样，风机在出厂前，有试验测定其特性曲线，试验介质为20oC 、1.013×105Pa 下的空气，其密度为1.2kg/m 3。当输送条件下的密度ρ与之不同时，应将实际的全压p t 换算成标准条件下的全压p t0 p t0=p t

ρ

2

.1 （2-4-3） 根据p t0选用风机 （3）功率和效率

η=1000Qp N t （2-4-4） Q 实际风量； p t 实际全压 ； η全压效率。 （4）特性曲线

与离心泵相似，参见教材P104图2-26。

3.选用

（1）根据输送管路系统求算所需实际风压p t ，自换算为标准条件下的p t0； （2）根据所输送气体的性质确定风机类型；

（3）根据实际风量与标准条件下的p t0选用适当风机型号； （4）根据实际风量与实际p t 计算所需功率； 应用实例参见教材P105例2-7，作解释说明。

二．离心鼓风机和压缩机（教材P106，自学）

2-5旋转鼓风机和压缩机

一．罗茨鼓风机（教材P107，自学）。 二．液环压缩机（教材P107-108，自学）。

2-6往复压缩机

往复压缩机的构造，工作原理与往复泵相似，通过活塞在汽缸中作往复运动，使汽缸通过吸气阀和排气阀的控制，循环地进行吸气——压缩——排气——膨胀过程，以达到提高气体压力的目的。但由于往复压缩机处理的是压缩气体，在压缩后气体的压力增高，体积缩小，温度升高，因此往复压缩机的工作过程与往复泵又有所不同，其排气量，排气温度和轴功率等参数需运用热力学基础知识解决。

一．往复压缩机的工作过程

以单动往复压缩机为例说明其工作过程，如图2-19所示，为便于分析，假定

（1）被压缩气体为理想气体； 图2-19 理想压缩循环 （2）气体流经吸气阀S 和排气阀的流动阻力忽略不计，故吸气过程中缸内气体压力等于出口处p 2；

（3）无泄露。

（一）理想压缩循环

设汽缸中的气体在排气终了被全部排净，即活塞与汽缸端盖没有空隙，或者说没有余隙，则理想压缩循环由吸气、压缩、排气三过程组成，如图2-19所示（据图进行阐述）。

设气体（系统）对活塞（环境）做功为负，活塞对气体做功为正，则各过程所做的功为 吸气过程 111V p W -=<0 (2-6-1)

压缩过程 ?

-=2

1

V V 2pdV W >0 (2-6-2)

排气过程 223V p W =>0 (2-6-3)

于是整个理想压缩循环功，即活塞对气体所做的净功为

22

V V 11321S V p

pdV V p W W W W 2

1

+--=++=? （2-6-4）

由于

???+==-2

1

2

1

V V P p 2

1

1122pdV VdP )pV (d V p V p

代入上式并整理得

?=

2

1

P P S Vdp W （2-6-5）

由上式可知，在一定的吸入和排出压强下，理想压缩循环功仅与气体的压缩过程有关，根据理想气体不同压缩过程的P~V 变化关系，结合上式进行积分，即可求得相应的理想压缩循环功，下面据不同的压缩过程分别讨论。 （1）等温压缩过程

对于等温压缩过程，有

C pV V p V p 2211===（常数）

代入上式积分，得 1

2

11S p p ln

V p W = （2-6-6） （2）绝热压缩过程

绝热压缩时气体与环境没有热交换，因此从p 1压缩到p 2的过程中，温度不断升高，压缩到p 2后的体积必然比等温压缩到p 2时为大，其压缩过程的终点位置为2’，由图可见，绝热压缩的p V 曲线比等温压缩陡.

对于绝热压缩，压力与体积的变化满足下式

===γ

γ

γ

pV V p V p 2211C （常数） （2-6-7） 式中v p c c =γ，为绝热压缩指数，将上述p~V 关系式代入式（2-6-5）积分得

????

??????-???? ??=γ-γ-γγ1p p V p W 1

12111S （2-6-8） 由

C T

pV

=结合式（2-6-7）可得绝热压缩终了时排出气体的温度T 2 γ

-γ???

? ??=112

12p

p T T （2-6-9）

（3）多变压缩过程

实际压缩过程介于等温与绝热之间，称为多变压缩过程，将式（2-6-8）和（2-6-9）中的绝热压缩指数γ替换为多变指数k ，即为多变过程的W S 和T 2的计算式。

（二）实际压缩循环

实际压缩过程有余隙存在，由于余隙的影响，实际压缩循环各过程如图2-20所式，按多变压缩过程考虑，实际压缩循环活塞对气体所做的功为 ??

?

???--=--1)p p ()

V V (p W k 1

k 121

k k 211S （2-6-10） （三）余隙及其影响

将余隙体积V 3与活塞推进一次所扫过的体积（V 1-V 3）之比称为余隙系数，用ε表示 3

13

V V V -=

ε （2-6-11）

将压缩机一次循环吸入的气体体积（V 1—V 4）与活塞推 进一次所扫过的体积（V 1—V 3）之比称为容积系数，用λ0表示

图2-20 余隙及其影响

3

14

10V V V V --=

λ （2-6-12）

设余隙的膨胀过程的多变指数为k ，则有

k

41k 32V p V p = （2-6-13）

将式（2-6-13），（2-6-11）代入式（2-6-12）并整理得

??

?

???-ε-=λ1)p p (1k 1

120 （2-6-14）

由上式可知当ε增加或p 2/p 1（压缩比）增加时，λ0下降，当ε和p 2/p 1大到一定程度时，

会达到使λ0=0的极限情况，此时，余隙气体从p 2自膨胀到p 1后，余隙气体将满整个汽缸，V 4=V 1，过程不再吸入新的气体，结果使压缩过程（1→2）也不再排出气体，于是W S =0，表现在p-V 图上，线1-2和线3’-4’重合，整个循环缩变为一条曲线，压缩机失去对气体的做功能力。

二. 往复压缩机的主要性能参数 1．排气量

对于单动往复压缩机没有余隙时，理论排气量V ’min 为

V ’min =ASn T (2-6-15)

式中V ’min 为理论排气量 ，m 3/min ，按吸入的气体状态的体积； A 为活塞截面积；m 2；S 为活塞冲程，m ；n T 为活塞每分钟往复次数，1/m 。

实际由于余隙的存在以及多种泄露，实际排气量为V min 为

V min =λd V ’min (2-6-16)

λd 为排气系数，其值约为（0.8~0.95）λ0。 注意：V ’min 与V min 应折算为吸入状态的数值。 2．轴功率和效率

按绝热过程考虑，压缩机所需的理论功率为：

???

?????-=γ

-γ-γγ1)p p ()60V (p N 1

121min 1a （2-6-17） 实际所需的功率为 a

a

N N η=

（2-6-18） ηa 称为绝热效率。

三．多级压缩

采用多级压缩的理由：

（1）避免排出气体温度过高；

（2）减少功耗，提高压缩机的经济性； （3）提高汽缸容积利用率； （4）使压缩机构更为合理。

化工原理流体流动

化工原理绪论、流体流动、流体输送机械 、填空题 一个生产工艺是由若干个 各单元操作的操作原理及设备计算都是以 四个概念为依据的。 常见的单位制有 一个过程在一定条件下能否进行，以及进行到什么程度，只有通过 断。 单位时间过程的变化率称为 问答题 7. 什么是单元操作？主要包括哪些基本操作? 8. 提高过程速率的途径是什么？ 第一章流体流动 填空题 流体垂直作用于单位面积上的力，称为 两种。 当管中流体形成稳定流动时，管中必定充满流体，即流体必定是 因。另外，管壁粗糙度和管子的长度、直径均对流体阻力 流体在管道中的流动状态可分为 点运动方式上的区别是 判断液体处于同一水平面上的各点压强是否相等的依据是 流体若由低压头处流向高压头处时，所加入外加功的作用是 在测量流体的流量时，随流量的增加孔板流量计两侧的压差将 ________ ，若改用转 子流量计，随流量增加转子两侧压差值 ___________________ 。 选择题 构成的。 由于在计量各个物理量时采用了不同的 ，因而产生了不同的单位制。 来判 单位体积流体的质量称为 ，它与 互为倒数。 单位时间流经管道任一截面的流体量称为 ,其表示方法有 的。 产生流体阻力的根本原因是 ；而 是产生流体阻力的第二位原 .两种类型，二者在部质 10 . 液体的密度随温度的升高而

11 表压值是从压强表上读得的，它表示的是 D 大气压强 13 - 气体在等截面的管道中流动时，如质量流量不变则其质量流速 14 - 粘度愈大的流体其流动阻力 15 - 柏努利方程式既可说明流体流动时的基本规律也能说明流体静止时的基本规律, 响却越来越明显。 18 - 当液体部任一点的压强有变化时，将使液体部其它各点的压强 二' 判断题 19 - 气体的粘度随压力的升高而增大。 （） 20 - 层流层的厚度随流体湍动程度的增加而增加。 21 -流体在管路中作稳定流动时，任一截面处流体的流速、密度与截面积的乘积均相等。 22 ■当液体部某点压强一定时，则液体的密度越大，此点距液面的高度也越大。 23 -流体阻力的主要表现之一是静压强下降。 24 ■ 真空度为定值时，大气压强越大，则绝对压强越大。 A 增大 B 减小 C 不变 不一定 A 比大气压强高出的部分 B 设备的真实压力 比大气压强低的部分 12 ■ 流体的流动类型可以用 的大小来判定。 A 流速 B 雷诺准数 C 流量 摩擦系数 A 随温度大小变化 B 随压力大小变化 C 不变 D 随流速大小变化 A 愈大 B 愈小 C 二者无关系 D 不会变化 表明静止流体任一点流体的 是常数。 A 总能量 B 静压能与动压能的和 C 压强 静压 台匕 冃匕 16 -流体的流动状态是由多方面因素决定的, 增大，都使流体向 向移动， 增大，使流体向 方向移动。 A 湍流 B 滞流 C 过渡流 D 稳流 17 ■ 湍流流动的流体随 Re 值的增大，摩擦系数与 关系不大，而 的影 A 雷诺准数 B 粘度 C 管壁粗糙度 D 流体阻力 A 发生变化 B 发生同样大小的变化 C 不变化 D 发生不同情况的变

化工原理(流体输送机械练习题)

第2章流体输送机械 学习目的与要求 1、掌握离心泵的工作原理、结构及主要性能参数。 2、掌握离心泵特性曲线、管路特性曲线、工作点。 3、理解汽蚀现象成因，掌握离心泵最大安装高度计算。 4、了解往复泵和旋转泵结构。 5、了解风机结构和工作原理。 6、了解真空泵、真空技术及相关知识。 综合练习 一. 填空题 1．离心泵的主要部件有_________、_________和_________。 2．离心泵的泵壳制成螺壳状，其作用是_________。 3．离心泵特性曲线包括_________、_________和_________三条曲线。 4．离心泵特性曲线是在一定_________下，用常温_________为介质，通过实验测定得到的。 5．离心泵启动前需要向泵充满被输送的液体，否则将可能发生_________现象。．6．离心泵的安装高度超过允许吸上高度时，将可能发生_________现象。 7．离心泵的扬程是指_________，它的单位是_________。 8．若离心泵人口处真空表读数为 kPa，当地大气压强为 kPa，则输送42℃水（饱和蒸气压为 kPa）时，则泵内_________发生气蚀现象。 9．离心泵安装在一定管路上，其工作点是指_________。 10．若被输送液体的粘度增高，则离心泵的压头_________、流量_________、效

率_________、轴功率_________。 答案：1. 叶轮泵壳轴封装置 2. 转能，即使部分动能转化为静压能、N-Q、η-Q 4．转速水 5. 气缚 6. 气蚀 7. 泵对单位重量流体提供的有效能量 m 8. 会 9. 泵的特性曲线与管路曲线交点 10. 减小减小下降增大 二、选择题 1．离心泵的扬程是指（）。 A．实际的升扬高度 B．泵的吸上高度 C．单位重量液体通过泵的能量 D．液体出泵和进泵的压强差换算成的液柱高 2．离心泵的轴功率是（）。 A．在流量为零时最大 B．在压头最大时最大 C．在流量为零时最小 D．在工作点处最小 3．离心泵的效率η和流量Q的关系为（）。 A．Q增大，η增大 B． Q增大，η先增大后减小 C．Q增大，η减小 D． Q增大，η先减小后增大 4．离心泵的轴功率N和流量Q关系为（）。 A．Q增大，N增大 B． Q增大，N先增大后减小 C．Q增大，N减小． D．Q增大，N先减小后增大 5．离心泵气蚀余量△h与流量Q关系为（）。 A． Q增大, △h增大 B． Q增大, △h减小 c． Q增大, △h不变 D．Q增大, △h先增大后减小 6．离心泵在一定管路系统下工作，压头与被输送液体密度无关的条件是（）。 A．z 2-z 1 =0 B．Σh f =0 C． 2 2 2 1 2 2= - u u D．P 2 – P 1 =0 7．离心泵停止操作时，宜（）。 A．先关出口阀后停电 B．先停电后关出口阀

化工原理(第四版)习题解 第二章 流体输送机械

第二章 流体输送机械 离心泵特性 【2-1】某离心泵用15℃的水进行性能实验，水的体积流量为540m 3/h ，泵出口压力表读数为350kPa ，泵入口真空表读数为30kPa 。若压力表与真空表测压截面间的垂直距离为350mm ，吸入管与压出管内径分别为350mm 及310 mm ，试求泵的扬程。 解 水在15℃时./39957kg m ρ=，流量/V q m h =3540 压力表350M p kPa =，真空表30V p kPa =-（表压） 压力表与真空表测压点垂直距离00.35h m = 管径..12035031d m d m ==， 流速 / ./(.) 122 1 540360015603544V q u m s d ππ == =? . ../.2 2 1212035156199031d u u m s d ???? ==?= ? ????? 扬程 2 2 2102M V p p u u Ηh ρg g --=++ ()(.)(.)....?--?-=++ ??3322 35010301019915603599579812981 ....m =++=0353890078393 水柱 【2-2】原来用于输送水的离心泵现改为输送密度为1400kg/m 3的水溶液，其他性质可视为与水相同。若管路状况不变，泵前后两个开口容器的液面间的高度不变，试说明：(1)泵的压头（扬程）有无变化；(2)若在泵出口装一压力表，其读数有无变化；(3)泵的轴功率有无变化。 解 (1)液体密度增大，离心泵的压头（扬程）不变。（见教材） (2)液体密度增大，则出口压力表读数将增大。 (3)液体密度ρ增大，则轴功率V q gH P ρη = 将增大。 【2-3】某台离心泵在转速为1450r/min 时，水的流量为18m 3/h ，扬程为20m(H 2O)。试求：(1)泵的有效功率，水的密度为1000kg/m 3; (2)若将泵的转速调节到1250r/min 时，泵的流量与扬程将变为多少？ 解 (1)已知/,/V q m h H m kg m ρ===331820 1000水柱， 有效功率 .e V P q gH W ρ== ???=18 1000981209813600

第二章输送机械

第二章 习 题 管路特性 2-1. 如附图所示。拟用一泵将碱液由敞口碱液槽打入位差为10m 高的塔中。塔顶压强为0.06MPa(表压)。全部输送管均为φ57×3.5mm 无缝钢管，管长50m(包括局部阻力的当量长度)。碱液的密度ρ=1200kg/m 3，粘度μ=2mPa ·s 。管壁粗糙度为0.3mm 。 试求：(1) 流动处于阻力平方区时的管路特性方程；(2) 流量为30m 3 /h 时的He 和Pe 。 习题2-1 附图 习题2-2 附图 解：（1）∵在阻力平方区，∴?? ? ??=d f ελ 006.0=d ε，查图得033.0=λ。 管路特性方程 2 v e Kq g p z H +?+ ?=ρ 5 5 2 5 21037.481 .905.014.350033.088?=????= = g d l K πλ 2 526 2 1037.410.1581 .9120010 06.010v v v e q Kq Kq g p z H ?+=+??+ =+?+ ?=ρ （2）m 45.453600301037.410.151037.410.152 5 2 5=?? ? ????+=?+=v e q H kW 46.465.445845.453600 3081.91200==?? ?==W H gq P e v e ρ 离心泵的特性 2-2. 直径0.4m, 高0.2m 的空心圆筒内盛满水，圆筒以1000r/min 绕中心轴旋转，筒顶部中心处开有一小孔与大气相通。试用静力学基本方程式(1-8)求：(1) 液体作用于顶盖上的压强分布(p 与半径r 的关系)； (2) 筒圆周内壁上液体的势能 g P ρ及动能 g u 22 比轴心处各增加了多少？ 解：（1）离心力场中静力学方程为 C r gz p =- +2 2 2ρωρ

(完整版)化工原理流体流动题库..

第一章《流体力学》练习题 一、单选题 1．单位体积流体所具有的（）称为流体的密度。 A 质量； B 粘度； C 位能； D 动能。 A 2．单位体积流体所具有的质量称为流体的（）。 A 密度； B 粘度； C 位能； D 动能。 A 3．层流与湍流的本质区别是（）。

A 湍流流速＞层流流速； B 流道截面大的为湍流，截面小的为层流； C 层流的雷诺数＜湍流的雷诺数； D 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。 D 4．气体是（）的流体。 A 可移动； B 可压缩； C 可流动； D 可测量。 B 5．在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的（）。 A 绝对压力； B 表压力； C 静压力； D 真空度。

C 6．以绝对零压作起点计算的压力，称为（）。 A 绝对压力； B 表压力； C 静压力； D 真空度。 A 7．当被测流体的（）大于外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。 A 真空度； B 表压力； C 相对压力； D 绝对压力。 D 8．当被测流体的绝对压力（）外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。 A 大于； B 小于； C 等于； D 近似于。

A 9．（）上的读数表示被测流体的绝对压力比大气压力高出的数值，称为表压力。 A 压力表； B 真空表； C 高度表； D 速度表。 A 10．被测流体的（）小于外界大气压力时，所用测压仪表称为真空表。 A 大气压； B 表压力； C 相对压力； D 绝对压力。 D 11. 流体在园管内流动时，管中心流速最大，若

为湍流时，平均流速与管中心的最大流速的关系为（）。 A. Um＝1/2Umax； B. Um＝0.8Umax； C. Um＝3/2Umax。 B 12. 从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差是( )。 A. 与指示液密度、液面高度有关，与U形管粗细无关； B. 与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细有关； C. 与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细无关。 A

化工原理流体输送机械复习题

流体输送机械复习题 一、填空题： 1.（3分）某输水的水泵系统,经管路计算得,需泵提供的压头为He=19m水柱,输水量为0.0079m3/s，则泵的有效功率为________. ***答案*** 1472w 2.（2分）离心泵的主要部件有如下三部分:______,_____,_______. ***答案*** 泵壳; 叶轮; 泵轴 3.（2分）离心泵的主要参数有:______,______,______,________. ***答案*** 流量; 扬程; 功率; 效率 4．（3分）离心泵的特性曲线有: _____________,_________________,___________________. ***答案*** 压头H～流量Q曲线；功率N～流量Q曲线；效率η～流量Q曲线 5．（2分）离心泵的最大安装高度不会大于_______________. ***答案*** 10m 6.（2分）离心泵的工作点是如下两条曲线的交点：______________,________________. ***答案*** 泵特性曲线H--Q；管路特性曲线H--Q 7．（3分）调节泵流量的方法有：_____________,__________________,____________________. ***答案*** 改变出口阀门的开度；改变泵的转速；车削叶轮外径 8.（3分）液体输送设备有：___________,___________,__________,___________,_______. ***答案*** 离心泵; 往复泵; 齿轮泵; 螺杆泵; 旋涡泵 9.（3分）气体输送设备有:________,_________,___________. ***答案*** 通风机; 鼓风机; 压缩机 10.（3分）泵起动时，先关闭泵的出口开关的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿____________ **答案** 降低起动功率，保护电机，防止超负荷而受到损伤;同时也避免出口管线水力冲击。 11.（3分）若被输送的流体粘度增高，则离心泵的压头＿＿＿，流量＿＿＿，效率＿＿

第二章.流体输送设备一章习题及答案

流体输送设备一章习题及答案 一、选择题 1、离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生( )。A A. 气缚现象； B. 汽蚀现象； C. 汽化现象； D. 气浮现象。 2、离心泵最常用的调节方法是 ( )。B A. 改变吸入管路中阀门开度； B. 改变压出管路中阀门的开度； C. 安置回流支路，改变循环量的大小； D. 车削离心泵的叶轮。 3、离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后获得的( )。B A. 包括内能在内的总能量； B. 机械能； C. 压能； D. 位能（即实际的升扬高度）。 4、离心泵的扬程是 ( )。D A. 实际的升扬高度； B. 泵的吸液高度； C. 液体出泵和进泵的压差换算成液柱高度 D. 单位重量液体出泵和进泵的机械能差值。 5、某同学进行离心泵特性曲线测定实验，启动泵后，出水管不出水，泵进口处真空计指示真空度很高，他对故障原因作出了正确判断，排除了故障，你认为以下可能的原因中，哪一个是真正的原因( )。C A. 水温太高； B. 真空计坏了； C. 吸入管路堵塞； D. 排出管路堵塞。 6、为避免发生气蚀现象，应使离心泵内的最低压力（）输送温度下液体的饱和蒸汽压。A A. 大于； B. 小于； C. 等于。 7、流量调节，离心泵常用（），往复泵常用（）。A；C A. 出口阀 B. 进口阀 C. 旁路阀 8、欲送润滑油到高压压缩机的气缸中，应采用（）。输送大流量，低粘度的液体应采用（）。C；A A. 离心泵； B. 往复泵； C. 齿轮泵。 9、1m3 气体经风机所获得能量，称为（）。A A. 全风压； B. 静风压； C. 扬程。 10、往复泵在启动之前，必须将出口阀（）。A A. 打开； B. 关闭； C. 半开。 11、用离心泵从河中抽水，当河面水位下降时，泵提供的流量减少了，其原因是（）。C A. 发生了气缚现象； B. 泵特性曲线变了； C. 管路特性曲线变了。 12、离心泵启动前_____，是为了防止气缚现象发生。D A 灌水； B 放气； C 灌油； D 灌泵。 13、离心泵装置中_____的滤网可以阻拦液体中的固体颗粒被吸入而堵塞管道和泵壳。A A. 吸入管路； B. 排出管路； C. 调节管路； D. 分支管路。 14、为提高离心泵的经济指标，宜采用_____ 叶片。B A 前弯； B 后弯； C 垂直； D 水平。 15、离心泵最常用的调节方法是（）。B A. 改变吸入管路中阀门开度； B. 改变排出管路中阀门开度； C. 安置回流支路，改变循环量的大小； D. 车削离心泵的叶轮。 16、往复泵的_____ 调节是采用回路调节装置。C A. 容积； B. 体积； C. 流量； D. 流速。 二、填空题 1、某输水的水泵系统,经管路计算得,需泵提供的压头为H = 19m水柱,输水量为20kg·s-1,则泵的有效功率为_________。3728w 2、离心泵的主要部件有如下三部分:______,_____,_______。泵壳；叶轮；泵轴 3、调节泵流量的方法有：___________,___________,____________。改变阀门的开度；改变泵的转速；车削叶轮外径 4、泵起动时，先关闭泵的出口开关的原因是______________________________。降低起动功率，保护电机，防止超负荷而受到损伤；同时也避免出口管线水力冲击 5、离心泵的流量调节阀安装在离心泵______管路上，关小出口阀门后，真空表的读数______，压力表的读数______。出口；减小；增大 6、离心泵的工作点是______曲线与______曲线的交点。离心泵特性；管路特性 7、泵的扬程的单位是______，其物理意义是______。M；泵提供给单位重量流体的能量 8、离心泵输送的液体粘度越大，其扬程______，流量_______,轴功率______，效率________。越小；越小；越大；越小 9、离心泵输送的液体密度变大，则其扬程_________，流量________，效率_________，轴功率_________。不变；不变；不变；变大 10、通风机的全风压是指_________的气体通过风机所获得的能量，单位常用_________；习惯上以_________单位表示。单位体积；Pa；mmH2O 11、水环真空泵可以造成的最大真空度为85%，即真空泵能达到的最低压力（绝压）是_________mmHg。114 12、启动往复泵时灌泵。不需要 13、齿轮泵的流量 _____ 而扬程 ______。较小；较高 14、石油化工厂常用的压缩机主要有_____和_______两大类。往复式；离心式 15、往复泵常用 _____ 的方法来调节流量。回路调节 16、往复泵适用于。流量较小，扬程较高的场合

化工原理 流体流动

化工原理绪论、流体流动、流体输送机械 一、填空题 1．一个生产工艺是由若干个__________ 和___________构成的。 2．各单元操作的操作原理及设备计算都是以__________、___________、___________、和___________四个概念为依据的。 3．常见的单位制有____________、_____________和_______________。 4．由于在计量各个物理量时采用了不同的__________，因而产生了不同的单位制。 5．一个过程在一定条件下能否进行，以及进行到什么程度，只有通过__________来判断。 6．单位时间内过程的变化率称为___________。 二问答题 7．什么是单元操作？主要包括哪些基本操作？ 8．提高过程速率的途径是什么？ 9．第一章流体流动 一填空题 1．单位体积流体的质量称为________，它与________互为倒数。 2．流体垂直作用于单位面积上的力，称为____________。 3．单位时间内流经管道任一截面的流体量称为________，其表示方法有________和________两种。 4．当管中流体形成稳定流动时，管中必定充满流体，即流体必定是_________的。 5．产生流体阻力的根本原因是________；而___________是产生流体阻力的第二位原因。另外，管壁粗糙度和管子的长度、直径均对流体阻力_______________。 6．流体在管道中的流动状态可分为______ 和__________两种类型，二者在内部质点运动方式上的区别是_____________________________________。 7．判断液体内处于同一水平面上的各点压强是否相等的依据是_________、___________、________________。 8．流体若由低压头处流向高压头处时，所加入外加功的作用是______________________________。 9．在测量流体的流量时，随流量的增加孔板流量计两侧的压差将_______，若改用转子流量计，随流量增加转子两侧压差值________。 一、选择题 10．液体的密度随温度的升高而_________。

化工原理流体输送机械

第2章流体输送机械 概述 2.1 离心泵 2.1.1 离心泵的工作原理和主要部件 2.1.2 离心泵的基本方程式 2.1.3 离心泵的主要性能参数和特性曲线2.1.4 离心泵的气蚀现象和允许安装高度2.1.5 离心泵的工作点与流量调节 2.1.6 离心泵的类型、选择与使用 2.2 往复泵 2.3 离心通风机

概述 流体输送设备就是向流体作功以提高其机械能的装置，所供能量用以克服沿程阻力、高差、压差等 1.管路系统对流体输送机械的要求 流体输送是化工生产及日常生活中最常见、最重要的单元操作之一。从输送的工程目的出发，管路系统对输送机械的要求通常为： ①应满足工艺上对流量及能量（压头、风压、或压缩比）的要求； ②结构简单，质量轻，设备费低； ③操作效率高，日常操作费用低； ④能适应物料特性（如黏度、腐蚀性，含固体物质等）要求。 2.输送机械的分类 （1）根据被输送流体的种类或状态分类 通常输送液体的机械称为泵；输送气体的机械按其产生压强的高低分别称之为通风机、鼓风机、压缩机及真空泵。 （2）按工作原理可分成以下四类：离心式，往复式，旋转式，流体动力作用式。液体输送机械

根据流量和压头的关系，液体输送机械分为离心式和正位移式。 2.1 离心泵 2.1.1 离心泵的工作原理和主要部件 (1)主要部件 ①叶轮—通常由6-12片后弯叶片组成，可分为闭式、半闭式和开式三种形式。将原动机的机械能直接传给液体，以增加其动能和静压能。 ()?????????????????? ???? ??????? ??? ??? ??????? 闭式叶片两侧带有带有前、后盖板，输送清洁液体只有后盖板，流道不易堵塞，输送含有固体叶轮半闭式颗粒的悬浮液，易倒流，效率低没有前、后盖板，仅有叶片和轮毂组成，流道开式不易堵塞，输送含有固体颗粒的悬浮液，易倒流，效率低 ??????????????????? ?单吸式：液体只从叶轮的一侧被吸入，吸液量小叶轮双吸式：液体从叶轮的两侧吸入，吸液量大可消除轴向推力 ②泵壳—呈蜗壳形，是汇集液体和能量转换的场所。使部分动能转化为静压能。为了减少液体直接进入泵壳时因碰撞引起的能量损失，再也论和泵壳之间有时还装有一个固定不动而且带有叶片的导轮。

第二章流体输送机械答案

第二章流体输送机械 一、单项选择题（每小题1分） 1. 有关叶轮叶片的几何形状,正确的说法应该是( )C A. 为使被输送液体获得较大的能量, 离心泵采用前弯叶片 B. 为减小被输送液体的能量损失, 离心泵拟用径向叶片 C. 离心泵采用后弯叶片,以使被输送液体获得较大的静压能,并能保证电机不被烧坏 D. 以上说法均不正确 2．下列描述中正确的是( )C A. 离心泵的底阀可用来调节泵的流量 B. 离心泵正常工作时底阀不能开启到最大 C. 底阀的作用是防止启动前灌入泵体的液体流失 D. 以上描述均不正确 3．离心泵停止操作时宜( )。B A．先停电后关阀；B．先关出口阀后停电； C．先关出口阀或先停电均可；D．单级泵先停电，多级泵先关出口阀。4．以下叙述不．正确的是（）C A. 流体输送的管路特性曲线与所用泵的性能无关 B. 泵的性能影响管路的输送能力 C. 泵的性能曲线与管路设置有关 D. 泵的性能曲线由20?C清水实验获得 5．各种型号的离心泵特性曲线( ) D A．完全相同B．完全不相同 C．有的相同，有的不同D．图形基本相似 6. 下列描述中正确的是( )D A. 离心泵的H~Q η~Q曲线均随被输送流体密度的增大而降低 B. 离心泵的H~Q η~Q曲线均随被输送流体密度的增大而升高 C. 离心泵的H~Q曲线随被输送流体密度的减小而降低,而η~Q曲线变化情况相反 D. 离心泵的H~Q η~Q曲线与被输送流体的密度无关 7. 离心泵在一定转速下输送清水时，泵的轴功率N与流量Q的关系为（）B A. Q为零时N最大 B. Q为零时N最小 C. 在额定流量Q R时N最小 D. N与Q无关 8. 离心泵的N~Q曲线( )C A. 与叶轮转速的大小无关 B. 与叶轮直径的大小无关 C. 与被输送流体的密度有关 D. 与被输送流体的黏度无关 9. 离心泵的效率η由容积损失ηV、机械损失ηm和水力损失ηh组成，它们之间的关系为( )B A. η=ηV + ηm + ηh B. η=ηVηmηh C. η=ηVηm / ηh D. η=ηVηh / ηm

第二章流体输送机械标准答案

第二章流体输送机械 离心泵特性 【2-1】某离心泵用 15 C 的水进行性能实验，水的体积流量为 540m 3/h ，泵出口压力表 读数为350kPa ，泵入口真空表读数为 30kPa 。若压力表与真空表测压截面间的垂直距离为 350mm ，吸入管与压出管内径分别为 350mm 及310 mm ，试求泵的扬程。 解 水在 15 C 时 995.7kg/m 3，流量 q V 540m 3 / h 压力表P M 350kPa,真空表g 30kPa （表压） 压力表与真空表测压点垂直距离 ％ 0.35m 管径 d ! 0.35m, d 2 0.31m 2 d . u 2 q - 1.56 d 2 2 2 P M P V U 2 U 1 H h 。 2 - p 2 g 350 103 ( 30 103) 0.35 - 995.7 9.81 0.35 38.9 0.078 39.3m 水柱 【2-2】原来用于输送水的离心泵现改为输送密度为 1400kg/m 3的水溶液，其他性质可 视为与水相同。若管路状况不变，泵前后两个开口容器的液面间的高度不变，试说明： （1） 泵的压头（扬程）有无变化； （2）若在泵出口装一压力表，其读数有无变化； （3）泵的轴功 率 有无变化。 解（1）液体密度增大，离心泵的压头（扬程）不变。 （见教材） （2） 液体密度增大，则出口压力表读数将增大。 （3） 液体密度 增大，则轴功率 P 乐gH 将增大。 【2-3】某台离心泵在转速为 1450r/min 时，水的流量为 18m 3/h , 扬程为20m （H 2O ）。试 求：（1）泵的有效功率，水的密度为 1000kg/ m 3 ； （2）若将泵的转速调 节到 1250r/min 时，泵的 流量与扬程将变为多少？ 解(1)已知 q v 18m 3 / h, H 20m 水柱， 1000 kg /m 3 有效功率 P e q v gH —— 1000 9.81 20 981W 流速 U 1 q v 540/3600 1.56m /s 4d1 (0.35)2 2 0.35 031 1.99 m / s 扬程 (1.99)2 (1.56)2 2 9.81

柴诚敬化工原理课后答案(01)第一章 流体流动

第一章 流体流动 流体的重要性质 1．某气柜的容积为6 000 m 3，若气柜内的表压力为5.5 kPa ，温度为40 ℃。已知各组分气体的体积分数为：H 2 40%、 N 2 20%、CO 32%、CO 2 7%、C H 4 1%，大气压力为 101.3 kPa ，试计算气柜满载时各组分的质量。 解：气柜满载时各气体的总摩尔数 ()mol 4.246245mol 313 314.86000 0.10005.53.101t =???+== RT pV n 各组分的质量： kg 197kg 24.246245%40%4022H t H =??=?=M n m kg 97.1378kg 284.246245%20%2022N t N =??=?=M n m kg 36.2206kg 284.246245%32%32CO t CO =??=?=M n m kg 44.758kg 444.246245%7%722CO t CO =??=?=M n m kg 4.39kg 164.246245%1%144CH t CH =??=?=M n m 2．若将密度为830 kg/ m 3的油与密度为710 kg/ m 3的油各60 kg 混在一起，试求混合油的密度。设混合油为理想溶液。 解： ()kg 120kg 606021t =+=+=m m m 33 122 1 1 21t m 157.0m 7106083060=??? ? ??+=+ = +=ρρm m V V V 3 3t t m m kg 33.764m kg 157 .0120=== V m ρ 流体静力学 3．已知甲地区的平均大气压力为85.3 kPa ，乙地区的平均大气压力为101.33 kPa ，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa 。若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同？ 解：（1）设备内绝对压力 绝压=大气压-真空度= () kPa 3.65Pa 1020103.8533=?-?

新版化工原理习题答案第二章 流体输送机械

第二章 流体输送机械 1．用离心油泵将甲地油罐的油品送到乙地油罐。管路情况如本题附图所示。启动泵之 前A 、C 两压力表的读数相等。启动离心泵并将出口阀调至某开度时，输油量为39 m 3 /h ，此 时泵的压头为38 m 。已知输油管内径为100 mm ，摩擦系数为；油品密度为810 kg/m 3 。试求（1）管路特性方程；（2）输油管线的总长度（包括所有局部阻力当量长度）。 解：（1）管路特性方程 甲、乙两地油罐液面分别取作1-1’与2-2’ 截面，以水平管轴线为基准面，在两截面之间列柏努利方程，得到 2e e H K Bq =+ 由于启动离心泵之前p A =p C ,于是 g p Z K ρ?+ ?==0 则 2e e H Bq = 又 e 38H H ==m ])39/(38[2=B h 2/m 5=×10–2 h 2/m 5 则 22e e 2.510H q -=?（q e 的单位为m 3 /h ） （2）输油管线总长度 2 e 2l l u H d g λ += 39π0.0136004 u ??????=? ? ?????????m/s=1.38 m/s 于是 e 22 229.810.138 0.02 1.38gdH l l u λ???+= = ?m=1960 m 2．用离心泵（转速为2900 r/min ）进行性能参数测定实验。在某流量下泵入口真空表 和出口压力表的读数分别为60 kPa 和220 kPa ，两测压口之间垂直距离为0.5 m ，泵的轴功率为 kW 。泵吸入管和排出管内径均为80 mm ，吸入管中流动阻力可表达为2f,0113.0h u -=∑（u 1为吸入管内水的流速，m/s ）。离心泵的安装高度为2.5 m ，实验是在20 ℃， kPa 的条件下

化工原理第1章流体流动习题与答案

一、单选题 1．单位体积流体所具有的（）称为流体的密度。 A A 质量； B 粘度； C 位能； D 动能。 2．单位体积流体所具有的质量称为流体的（）。 A A 密度； B 粘度； C 位能； D 动能。 3．层流与湍流的本质区别是（）。 D A 湍流流速＞层流流速； B 流道截面大的为湍流，截面小的为层流； C 层流的雷诺数＜湍流的雷诺数； D 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。4．气体是（）的流体。 B A 可移动； B 可压缩； C 可流动； D 可测量。 5．在静止的流体，单位面积上所受的压力称为流体的（）。 C A 绝对压力； B 表压力； C 静压力； D 真空度。 6．以绝对零压作起点计算的压力，称为（）。 A A 绝对压力； B 表压力； C 静压力； D 真空度。 7．当被测流体的（）大于外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。 D A 真空度； B 表压力； C 相对压力； D 绝对压力。 8．当被测流体的绝对压力（）外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。 A A 大于； B 小于； C 等于； D 近似于。 9．（）上的读数表示被测流体的绝对压力比大气压力高出的数值，称为表压力。 A A 压力表； B 真空表； C 高度表； D 速度表。

10．被测流体的（）小于外界大气压力时，所用测压仪表称为真空表。 D A 大气压； B 表压力； C 相对压力； D 绝对压力。 11. 流体在园管流动时，管中心流速最大，若为湍流时，平均流速与管中心的 最大流速的关系为（）。 B A. Um＝1/2Umax； B. Um＝0.8Umax； C. Um＝3/2Umax。 12. 从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差是( )。 A A. 与指示液密度、液面高度有关，与U形管粗细无关； B. 与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细有关； C. 与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细无关。 13.层流底层越薄( )。 C A. 近壁面速度梯度越小； B. 流动阻力越小； C. 流动阻力越大； D. 流体湍动程度越小。 14.双液体U形差压计要求指示液的密度差( ) C A. 大； B. 中等； C. 小； D. 越大越好。 15.转子流量计的主要特点是( )。 C A. 恒截面、恒压差； B. 变截面、变压差； C. 恒流速、恒压差； D. 变流速、恒压差。 16.层流与湍流的本质区别是：( )。 D A. 湍流流速>层流流速； B. 流道截面大的为湍流，截面小的为层流； C. 层流的雷诺数<湍流的雷诺数； D. 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。 17.圆直管流动流体，湍流时雷诺准数是（）。 B A. Re ≤ 2000； B. Re ≥ 4000； C. Re = 2000～4000。 18.某离心泵入口处真空表的读数为 200mmHg ，当地大气压为101kPa, 则泵入

化工原理流体流动部分模拟试题及答案

化工原理流体流动部分模拟试题及答案 一填空 (1）流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来的 2 倍；如果只将管径增加一倍而流速不变，则阻力损失为原来的 1/4 倍。 (2）离心泵的特性曲线通常包括 H-Q 曲线、 η-Q 和 N-Q 曲线，这些曲线表示在一定 转速 下，输送某种特定的液体时泵的性能。 (3) 处于同一水平面的液体，维持等压面的条件必须是 静止的 、 连通着的 、 同一种连续的液体 。流体在管内流动时，如要测取管截面上的流速分布，应选用 皮托 流量计测量。 (4) 如果流体为理想流体且无外加功的情况下，写出： 单位质量流体的机械能衡算式为????常数=+ + =g p g u z E ρ22 ???少乘一个g ???????????； 单位体积流体的机械能衡算式为????? 常数=++ =p u gz E 2 2 ρρ????????????； 单位重量流体的机械能衡算式为?????? 常数=+ + =g p g u z E ρ22 ???????????； (5) 有外加能量时以单位体积流体为基准的实际流体柏努利方程为 z 1ρg+（u 12 ρ/2）+p 1+W s ρ= z 2ρg+（u 22ρ/2）+p 2 +ρ∑h f ，各项单位为 Pa （N/m 2） 。 (6）气体的粘度随温度升高而 增加 ，水的粘度随温度升高而 降低 。 (7) 流体在变径管中作稳定流动，在管径缩小的地方其静压能 减小 。 (8) 流体流动的连续性方程是 u 1A ρ1= u 2A ρ2=······= u A ρ ；适 用于圆形直管的不可压缩流体流动的连续性方程为 u 1d 12 = u 2d 22 = ······= u d 2 。 (9) 当地大气压为745mmHg 测得一容器内的绝对压强为350mmHg ，则真空度为 395mmHg 。测得另一容器内的表压强为1360 mmHg ，则其绝对压强为2105mmHg 。 (10) 并联管路中各管段压强降 相等 ；管子长、直径小的管段通过的流量 小 。 (11) 测流体流量时，随流量增加孔板流量计两侧压差值将 增加 ，若改用转子流量计，随流量增加转子两侧压差值将 不变 。 (12) 离心泵的轴封装置主要有两种： 填料密封 和 机械密封 。 (13) 离心通风机的全风压是指 静风压 与 动风压 之和，其单位为 Pa 。 (14) 若被输送的流体粘度增高，则离心泵的压头 降低，流量减小，效率降低，轴功率增加。 降尘室的生产能力只与 沉降面积 和 颗粒沉降速度 有关，而与 高度 无关。 (15) 分离因素的定义式为 u t 2 /gR 。 (16) 已知旋风分离器的平均旋转半径为0. 5m ，气体的切向进口速度为20m/s ，则该分离器的分离因数为 800/9.8 。 (17) 板框过滤机的洗涤速率为最终过滤速率的 1/4 。 (18) 在层流区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的 2 次方成正比，在湍流区颗粒的沉降速度与颗粒直径的 0.5 次方成正比。 二选择

第二章流体输送机械作业

第二章流体输送机械 姓名班级学号成绩 （一）选择题 第1题 1.将含晶体10%的悬浮液送往料槽宜选用（） （A）离心泵；（B）往复泵；（C）齿轮泵；（D）喷射泵 2．某泵在运行一年后发现有气傅现象，应（） （A）停泵，向泵内灌液；（B）降低泵的安装高度； （C）检查进口管路有否泄露现象；（D）检查出口管路阻力是否过大 3．用离心泵将水池的水抽吸到水塔中，若离心泵在正常操作范围内工作，开大出口阀门将导致（） （A）送水量增加，整个管路压头损失减小； （B）送水量增加，整个管路压头损失增大； （C）送水量增加，泵的轴功率不变； （D）送水量增加，泵的轴功率下降 第2题 1.离心泵铭牌上标明的扬程是指（） （A）功率最大时的扬程；（B）最大流量时的扬程； （C）泵的最大扬程；（D）效率最高时的扬程 2．以下物理量不属于离心泵的性能参数（） （A）扬程；（B）效率；（C）轴功率；（D）理论功率（有效功率） 第3题 1.离心泵停车时要（） （A）先关出口阀后断电；（B）先断电后关出口阀； （C）先关出口阀先断电均可；（D）单级式的先断电，多级式的先关出口阀 2．离心泵的工作点（） （A）由泵铭牌上的流量和扬程所决定；（B）即泵的最大效率所对应的点； （C）由泵的特性曲线所决定；（D）是泵的特性曲线与管路特性曲线的交点 第4题 1.某同学进行离心泵特性曲线测得实验，启动泵后，出水管不出水，泵进口处真空计指示真空度很高，他对故障原因做出了正确的判断，排除了故障，你认为以下可能得原因中，哪一个是真正的原因（） （A）水的温度很高；（B）真空计坏了； （C）吸入管路堵塞；（D）排出管路堵塞 2．离心泵流入大量空气后将发生（） （A）汽化现象；（B）气傅现象；（C）汽蚀现象；（D）气浮现象 第5题离心泵的调节阀开大时，则（） （A）吸入管路的阻力损失不变；（B）泵出口的压力减小； （C）泵入口处真空度减小；（D）泵工作点的扬程升高

第二章 流输送机械原理

第二章流体输送机械 2-1概述 化工生产中，下列流体输送场合需要利用流体输送机械： 1）将流体从低处送到高处； 2）将流体从底压处送到高压处； 3）将流体从甲地送往乙地（管道运输如石油，天然气输送）； 4）抽气（使设备如反应装置维持一定的真空度）。 按工作原理对流体输送机械进行分类有下列几类： 1）离心式，如离心泵； 2）往复式，如往复泵，往复压缩机； 3）旋转式，如旋转泵；（2和3为正位移泵） 4）流体动力作用式，如喷射泵。 在流体输送机械中，输送流体的通常称为泵，输送气体的通常称为风机和压缩机。下面对流体输送机械的操作原理，基本构造，性能特点和选用原则将重点讨论离心泵。 第一节流体输送设备 2-2 离心泵 一.操作原理、主要部件与类型 1.操作原理 最常用的液体输送机械是离心泵。图2-1离心泵的 装置图。其基本部件是旋转的叶轮和固定的泵壳。叶轮 与泵轴相连，叶轮上有若干弯曲的叶片。泵轴由外界的 动力带动时，叶轮便在泵壳内旋转。液体由入口沿轴向 垂直地进入叶轮中央，在叶片之间通过而进入泵壳，最 后从泵的切线出口排出。 离心泵的操作原理如下。开动前泵内要先灌满所输 送的液体。开动后，叶轮旋转，产生离心力。液体因而 从叶轮中心被抛向叶轮外周，压力增高；并以很高的速 度流入泵壳，在壳内减速，使大部分地动能转换为压力 能，然后从排出口进入排出管路。 叶轮内的液体被抛出后，叶轮中心处形成真空。泵 的吸入管路一端与叶轮中心处相通，另一端则浸没在输 送的液体内，在液面压力(常为大气压)与泵内压力(负压) 的压差作用下，液体便经吸入管路进入泵内，填补了被 排出液体的位置。只要叶轮不停地转动，离心泵便不断 地吸入和排出液体。由此可见离心泵之所以能输送液体， 主要是依靠高速旋转的叶轮所产生的离心力，故名离心 泵。

化工原理-第二章-流体输送设备

化工原理-第二章-流体输送设备 一、选择题 1、离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生( )。A A. 气缚现象； B. 汽蚀现象； C. 汽化现象； D. 气浮现象。 2、离心泵最常用的调节方法是 ( )。B A. 改变吸入管路中阀门开度； B. 改变压出管路中阀门的开度； C. 安置回流支路，改变循环量的大小； D. 车削离心泵的叶轮。 3、离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后获得的( )。B A. 包括内能在内的总能量； B. 机械能； C. 压能； D. 位能（即实际的升扬高度）。 4、离心泵的扬程是 ( )。D A. 实际的升扬高度； B. 泵的吸液高度； C. 液体出泵和进泵的压差换算成液柱高度 D. 单位重量液体出泵和进泵的机械能差值。 5、某同学进行离心泵特性曲线测定实验，启动泵后，出水管不出水，泵进口处真空计指示真空度很高，他对故障原因作出了正确判断，排除了故障，你认为以下可能的原因中，哪一个是真正的原因( )。C A. 水温太高； B. 真空计坏了； C. 吸入管路堵塞； D. 排出管路堵塞。 6、为避免发生气蚀现象，应使离心泵内的最低压力（）输送温度下液体的饱和蒸汽压。A A. 大于； B. 小于； C. 等于。 7、流量调节，离心泵常用（），往复泵常用（）。A；C A. 出口阀 B. 进口阀 C. 旁路阀 8、欲送润滑油到高压压缩机的气缸中，应采用（）。输送大流量，低粘度的液体应采用（）。C；A A. 离心泵； B. 往复泵； C. 齿轮泵。 9、1m3 气体经风机所获得能量，称为（）。A A. 全风压； B. 静风压； C. 扬程。 10、往复泵在启动之前，必须将出口阀（）。A A. 打开； B. 关闭； C. 半开。 11、用离心泵从河中抽水，当河面水位下降时，泵提供的流量减少了，其原因是（）。C A. 发生了气缚现象； B. 泵特性曲线变了； C. 管路特性曲线变了。 12、离心泵启动前_____，是为了防止气缚现象发生。D A 灌水； B 放气； C 灌油； D 灌泵。 13、离心泵装置中_____的滤网可以阻拦液体中的固体颗粒被吸入而堵塞管道和泵壳。A A. 吸入管路； B. 排出管路； C. 调节管路； D. 分支管路。 14、为有效提高离心泵的静压能，宜采用_____ 叶片。B A 前弯； B 后弯； C 垂直； D 水平。 15、往复泵的_____ 调节是采用回路调节装置。C A. 容积； B. 体积； C. 流量； D. 流速。 16、离心泵铭牌上标明的扬程是指( ) D A. 功率最大时的扬程 B. 最大流量时的扬程 C. 泵的最大扬程 D. 效率最高时的扬程 17、往复泵在操作中( ) B A. 不开旁路阀时，流量与出口阀的开度无关 B. 允许的安装高度与流量无关 C. 流量与转速无关 D. 开启旁路阀后，输入的液体流量与出口阀的开度无关 18、一台试验用离心泵，开动不久，泵入口处的真空度逐渐降低为零，泵出口处的压力表也逐渐降低为零，此时离心泵完全打不出水。发生故障的原因是( ) D