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5.3可压缩气体的管路计算特殊性：ρ为p的函数机械能衡算式：简化：①气体位能很小，可忽略②等温流动或温差不大沿直管不变，λ也不变得ρm为pm=(p1+p2)/2下的密度工程计算(三)用d=300mm,l=90km的管道输送5000kg/h的煤气，该煤气在标准态下密度ρ0=0.62kg/m3，管道λ=0.016，管中煤气温度恒定在18℃,起点压强600kPa(绝)。求：管道末端煤气压强为多少kPa(绝)？解：质量流速smkgAqGm22/7.193.0785.03600/50003.1012291)600(27362.02000pTppTmm)600(00287.02p212221ln2)(ppGGdlppm)600(1000287.02223p222600ln7.197.193.0290000016.0p迭代求得p2=188kPa(绝)6流速和流量的测量6.1毕托管沿流线从1至2排柏努利方程u2=0根据h1,h2的指示可算出点速度22222211upup6.2孔板流量计流量C0=f(Red,m),m=A0/A1文丘里流量计孔板流量计的特点：结构简单，阻力损失较大文丘里流量计特点：阻力损失较小，造价较高6.3转子流量计转子力平衡：(p1-p2)Af=Vfρfg由1-2能量守恒式：重力=浮力+动压差力2220222111ugzpugzp22)()(21201221uuAgzzAAppfff21)(2021021uAAAgVAppfff转子流量计的特点：恒流速、恒压差刻度换算：出厂标准：液体气体fffAgVAAu)(2)/(112100fffRVAgVCAuAq)(2000)()(AfBBfAVAVBqq3/1000mkg3/2.1mkg工程计算(三)刻度换算用转子流量计计量乙醇流量，已知：，，测量范围内CR为常数，现读数为5m3/h，实际流量为多少？解：出厂标定3/3000mkgf3/800mkg乙醇3/1000mkg)()(标实实标读实ffVVqq)10003000(800)8003000(10005hm/86.53流量计比较毕托管：测得点速度，流量须计算孔板流量计：测得锐孔平均速度，A0恒定,u0变化,Δp变化,不易阻塞转子流量计：测得的流量读数需换算Δp恒定,u0恒定,A0变化,易阻塞7非牛顿流体的流动非牛顿流体的基本特性粘度dydufdydu/8两相流气、液、固中任意两个相共存的流动1。气液两相流基本流动参数1）持气量δg、持液量δlδg+δl=1面积分率=体积分率2）表观流速uSg、uSl与实际流速ug、ul3）滑动速度滑动比gSgguulSlluulgRuuulguuS2。基本流型1）垂直管内的流型2。基本流型2）水平管内的流型3。两相流的压力降均匀流模型其它模型mmmmmfGdludlp222225.0Re3164.0mmggllmmmdGReggllmSggSlluuG1.概述目的：给流体加入机械能1．1管路特性从1至2截面第二部分流体输送机械Hgugpz22111fHgugpz222222242282VVfKqqgddlgudlH高度湍流，K与流量无关1．2管路特性的影响因素阻力部分：①管径d②管长l、le或ζ③势能增加部分：①位差Δz②压差Δp③密度ρdgpp122离心泵2．1离心泵的工作原理1．主要构件叶轮：迫使液体高速旋转，形成离心力场中心加入低势能、低动能液体外缘输出高势能、高动能液体蜗壳：流道逐渐扩大，将动能部分转化成势能2．理论压头假定：①理想流体，定态流动②叶片无限薄，无限多导得离心泵理论压头为影响因素①叶片弯角β2和流量qV②叶轮转速nu2=nπD2如果qV∝n，那么HT∝n2③液体密度不出现Δp∝ρgHT,气缚现象灌泵---吸入管装单向阀，泵启动前:灌泵排气2．2离心泵的特性曲线1．泵的有效压头泵内损失：容积损失:部分流体漏回入口处水力损失:μ≠0,叶片数目有限机械损失:轴承、轴封的摩擦2．泵的有效功率Pe=ρgqVHePa基本上随流量qV单调上升泵启动时关出口阀3．泵的效率aePP泵的特性曲线测定d吸=38mm,d出=25mm,测得水流量qV=5×10-4m3/s,p压=0.2MPa,p真=27kPa。求：He=?解：由泵进、出口列方程4．特性曲线的影响因素①密度:ρ对He~qV,η~qV无影响;对Pa~qV有影响②粘度:μ对He~qV,η~qV，Pa~qV都有影响③转速:当n变化20%时，比例定律：如果则有nnqqVV''2''nnHHee3''nnPPaa5．比转数ns--综合性能参数qV为流量m3/sH为扬程mN为转速r/min75.065.3HqnnVS2．3离心泵的流量调节和组合操作1．工作点2．流量调节①出口阀开度优点：调节简便、灵活缺点：能耗②改变转速n节能，但不方便新老泵特性曲线关系时，∴(等效率点)nnqqVV''22'''VVqqnnHH22''VVqqHH例1已知：充分湍流，λ=常数，现将离心水泵由输水改为输送CCl4,ρ=1630kg/m3求：①当p1=p2时,qV,H,η,p出,Pe;②当p1p2时，qV,H,η,p出,Pe。解：①管路特性不变,工作点不变,qV不变,H不变,η不变。由点3至2排能量方程②管路特性曲线下移，因↓，图解思维qV↑，H↓，η不定gp例3图示管路输送液体,泵转速n=2900r/min时，泵特性曲线为He=40-0.1qV2(He—m,qV—m3/h)流量为10m3/h,现欲采用降低转速的办法使流量减少30%(流动处于阻力平方区)。求：转速n’应降至多少？解：管路H=12+KqV2原工作点A:qV=10m3/hH=40-0.1×102=30m代入管路方程新工作点B:qV’=7m3/h;H’=12+0.18×72=20.82m将,同时代入泵特性方程H=40-0.1qV2得新泵特性方程18.0122VqHK''nnqqVV2)'('nnHHee22'1.0)'(40'VeqnnH将B点qV’=7m3/h;H’=12+0.18×72=20.82m代入得n’=0.8018×2900=2325r/min易犯错误：解：=2030r/min对工作点的含义毫无认识.8018.0'nn1072900''VVqqnn3．组合操作①串联组合同样流量下，两泵压头相加H单=φ(qV)，H串=2φ(qV)例如：H单=20-2qV2H串=40-4qV2工作点H’≠2H②并联组合同样压头下，两泵流量相加H单=φ(qV)，例如：H单=20-2qV2H并=20-0.5qV2工作点qV’≠2qV)2(VqH并2.4离心泵的安装高度1．汽蚀现象叶轮入口K处压强最低，Hg太大时，pK≤pV,液体汽化，形成汽泡，受压缩后溃灭。后果：叶轮受冲击而出现剥落泵轴振动强烈，甚至振断2．汽蚀余量NPSH由1至K：pK=pV,发生汽蚀,这时p1最小,定义临界汽蚀余量(NPSH)c由0至K：pK=pV时KfkkHgugpgugp1221122gpgugpNPSHVC2)(21min1KfkHgu122100fgHHgpgugpHkkKf221CfVgNPSHHgpgpH)(100max规定必需汽蚀余量(NPSH)r=(NPSH)c+Δ,进泵样本，与流量有关实际汽蚀余量须比(NPSH)r大0.5m以上，允许安装高度[Hg]为实际安装高度Hg[Hg]即可。或用允许吸上真空高度gpgugpNPSHV2211]5.0)[(][100rfVgNPSHHgpgpH]5.0)[(2][210rVSNPSHgugpgpH10212][][fSgHguHH再沸器循环泵例4图示两槽间要安装一台离心泵，常压下输送20℃水，流量qV=45m3/h,现有一台清水泵,在此流量下He=32.6m，(NPSH)r=3m,已算得Hf吸入=1m，Hf压出(阀全开)=6m。试问：这台泵是否可用？解：应当满足①安装高度②扬程①=10.33-0.24-1-3.5=5.59mHg=3m②两槽液面之间列管路方程H=ΔZ+ΣHf=20+1+6=27m32.6m该泵可以用，在使用中用阀门调去多余的能量。]5.0)[(][100rfVgNPSHHgpgpH解：应当满足①安装高度②扬程①=10.33-0.24-1-3.5=5.59mHg=3m②两槽液面之间列管路方程H=ΔZ+ΣHf=20+1+6=27m32.6m该泵可以用，在使用中用阀门调去多余的能量。]5.0)[(][100rfVgNPSHHgpgpH2．5离心泵的类型与选用1．类型①清水泵---单级、多级、双吸②耐腐蚀泵---用耐腐蚀材料③油泵---密封良好④液下泵---转轴特别长⑤屏蔽泵---无密封、无泄漏2．选用①根据泵的工作条件，如腐蚀性、潜水等确定泵的类型；②根据管路所需的qV，H，确定泵的型号。选用泵型号最方便的图—型谱图查qV=10m3/h,He=30m,可选50-32-160,n=2900rpm或65-40-315,n=1450rpm3．往复泵3.1主要构件：泵缸、活塞、活门3.2工作原理：直接提供压强能3.3流量特点：1)正位移特性:流量由泵决定,与管路特性无关2)流量:qV=ALnηVA泵缸截面,L活塞行程,n转速,ηV容积效率3)不均匀性:加气室,双动,多缸4)流量调节:①旁路阀②改变转速和行程3.4扬程:在电机功率范围内，由管路特性决定3.5操作:一般无气缚，能自吸3.6安装:不装出口调节阀也有汽蚀问题5．气体输送机械5.1气体输送特点：1．流量：ρ液≈1000ρ气，当质量流量相同时，qV气≈1000qV液2．经济流速：水1~3m/s；空气15~25m/su气≈10u液，动能项大3．管径，qm相同时，u↑10倍,ρ↓倍,d↑10倍uqdm4100015.2气体输送机械分类按结构分：离心式例：离心风机往复式往复式压缩机旋转式罗茨风机流体作用式喷射泵一般按进出口压强差分：通风机：出口压强≤15kPa(表)鼓风机：出口压强15kPa~0.3MPa(表)压缩机：出口压强0.3MPa(表)真空泵：生成负压，进口0.1MPa,出口0.1MPa5.3通风机1．常用类型：轴流式通风机离心式通风机2．离心式通风机原理与离心泵相同，不同之处：①风压pT∝ρ②动能在总机械能中所占比重明显3．特性曲线参数：风量qV,风压pT,pS,功率P,效率η出厂标准：0.1MPa,20℃空气,ρ=1.2kg/m3以入口状态为基准：①qV,②ρ,③pT,使用中注意换算''TTpp例1某离心风机铭牌给出全压1.8×103Pa,现用于输送ρ’=1.5kg/m3的气体。求：PT’=?解：PaPPTT31025.22.15.11800''2.离心式压缩机离心式压缩机的操作范围1.喘振(喘振工况点)---流量下限2.阻塞(滞止工况点)---流量上限