电子教案与课件：化工原理(制药专业适用) 第01章04
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电子教案与课件：化工原理(制药专业适用) 第01章04
解：应当满足①安装高度②扬程
①
[Hg ]
p0
g
pV
g
H
f
01
[( NPSH
)r
0.5]
=10.33-0.24-1-3.5=5.59m>Hg=3m ②两槽液面之间列管路方程
H=ΔZ+ΣHf=20+1+6=27m<32.6m 该泵可以用，在使用中用阀门调去多余的能量。
解：应当满足①安装高度②扬程
流体输送机械的安全问题 现象：烧保险丝、烧电机、毁坏输送机械 认识三点： ①P~qV曲线的趋势 ②正位移特性 ③密度ρ的大小(以入口状态为基准)
实例：①某研究生用罗茨风机做小风量实验时， 保险丝老是烧，换铜丝后，电机烧了； ②用旋涡泵输水，启动前关闭出口阀， 结果启动时总是烧保险丝 ③用真空泵时，将真空泵入口接了大气， 开了一会儿电机烧了
3 最大允许安装高度[Hg]
[H g ]
p0
g
pV
g
H
f 01
[( NPSH )r
0.5]
实际安装高度Hg<[Hg]即可。 另：①吸入管径常大于压出管径
②吸入管不装调节阀
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？
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
p'T
pT
'
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’=?
化工原理完整教材精品PPT课件
图1-1 煤气洗涤装置
1.1 概述
确定流体输送管路的直径， 计算流动过程产生的阻力和 输送流体所需的动力。
根据阻力与流量等参数 选择输送设备的类型和型号， 以及测定流体的流量和压强 等。
流体流动将影响过程系 统中的传热、传质过程等， 是其他单元操作的主要基础。
图1-1 煤气洗涤装置
1.1.1 流体的分类和特性
变，可视为不可压缩流体。 纯液体的密度可由实验测定或用查找手册计算的方
法获取。 混合液体的密度，在忽略混合体积变化条件下，
可用下式估算（以1kg混合液为基准），即
（1-2）
式中ρi ---液体混合物中各纯组分的密度，kg/m3； αi ---液体混合物中各纯组分的质量分率。
1.2.1 流体的密度
1.2.1.2 气体的密度 气体是可压缩的流体，其密度随压强和温度而变化。
2 本章应掌握的内容 （1） 流体静力学基本方程式的应用； （2） 连续性方程、柏努利方程的物理意义、适用 条件、解题要点；
（3） 两种流型的比较和工程处理方法； （4） 流动阻力的计算； （5） 管路计算。 3. 本章学时安排
授课14学时，习题课4学时。
1.1 概述
流体流动规律是本门课程的重要基础，主要原因有 以下三个方面：
气体的密度必须标明其状态。 纯气体的密度一般可从手册中查取或计算得到。当压
强不太高、温度不太低时，可按理想气体来换算：
（1-3）
式中
p ── 气体的绝对压强, Pa(或采用其它单位)； M ── 气体的摩尔质量, kg/kmol；
R ──气体常数,其值为8.315；
1.2.1 流体的密度
单位体积流体所具有的质量称为流体的密度。以ρ表
示，单位为kg/m3。
化工原理完整教材课件
实验原理理解
深入理解实验的基本原理，为实验操作和结果分析提供理论依据。
实验数据处理与分析方法
数据记录与整理
掌握实验数据的记录方法，以及如何整理和筛选有效数据 。
误差分析
了解误差的来源和其对实验结果的影响，掌握误差分析和 减小误差的方法。
数据分析与处理
掌握常用的数据处理和分析方法，如平均值、中位数、标 准差等。
物质从高浓度区域向低浓度区域 的转移过程。
传质速率
表示物质转移快慢的物理量，与 扩散系数、浓度差和传质面积成
正比。
扩散系数
表示物质在介质中扩散快慢的物 理量，与物质的性质、温度和压
力有关。
吸收
吸收过程
利用混合气体中各组分在液体溶剂中的溶解度差异，使气体混合 物中的有害组分或杂质组分被吸收除去的过程。
在制药工业和食品工业中，化工原理 涉及药物的合成、分离和提纯，以及 食品的加工和保藏等环节。
02
流体流动
流体静力学
总结词
描述流体在静止状态下的压力、密度和重力等特性。
详细描述
流体静力学主要研究流体在静止状态下的压力分布、流体对容器壁的压力以及 流体与固体之间的作用力。它涉及到流体的平衡性质和流体静压力的基本规律 。
利用气体在液体中的溶解度差异，通过鼓入空气或通入其他气体 产生泡沫而实现分离的方法。
05
化学反应工程
化学反应动力学基础
1 2 3
反应速率与反应机理
介绍反应速率的定义、计算方法以及反应机理的 基本概念，阐述反应速率的测定和影响因素。
反应动力学方程
介绍反应动力学方程的建立、求解及其在化学反 应工程中的应用，包括速率常数、活化能等参数 的确定方法。
对流传热速率方程
深入理解实验的基本原理，为实验操作和结果分析提供理论依据。
实验数据处理与分析方法
数据记录与整理
掌握实验数据的记录方法，以及如何整理和筛选有效数据 。
误差分析
了解误差的来源和其对实验结果的影响，掌握误差分析和 减小误差的方法。
数据分析与处理
掌握常用的数据处理和分析方法，如平均值、中位数、标 准差等。
物质从高浓度区域向低浓度区域 的转移过程。
传质速率
表示物质转移快慢的物理量，与 扩散系数、浓度差和传质面积成
正比。
扩散系数
表示物质在介质中扩散快慢的物 理量，与物质的性质、温度和压
力有关。
吸收
吸收过程
利用混合气体中各组分在液体溶剂中的溶解度差异，使气体混合 物中的有害组分或杂质组分被吸收除去的过程。
在制药工业和食品工业中，化工原理 涉及药物的合成、分离和提纯，以及 食品的加工和保藏等环节。
02
流体流动
流体静力学
总结词
描述流体在静止状态下的压力、密度和重力等特性。
详细描述
流体静力学主要研究流体在静止状态下的压力分布、流体对容器壁的压力以及 流体与固体之间的作用力。它涉及到流体的平衡性质和流体静压力的基本规律 。
利用气体在液体中的溶解度差异，通过鼓入空气或通入其他气体 产生泡沫而实现分离的方法。
05
化学反应工程
化学反应动力学基础
1 2 3
反应速率与反应机理
介绍反应速率的定义、计算方法以及反应机理的 基本概念，阐述反应速率的测定和影响因素。
反应动力学方程
介绍反应动力学方程的建立、求解及其在化学反 应工程中的应用，包括速率常数、活化能等参数 的确定方法。
对流传热速率方程
化工原理第1章课件PPT
贾绍义 《化工原理》（下册）授课课件 在本课件制作过程中，得到天津大学化工学院化工系的有关教师的 指导和帮助，在此致以诚挚的感谢！由于制作者水平所限， 本课件不妥之处甚至错误在所难免，恳请用户批评指正。 制作者 2008年12月
1
学时安排
总学时48
绪论 第1章 流体流动 第2章 流体输送机械
1学时 13学时 8学时
m pM V RT
T0 pM 22.4Tp0
24
流体的密度
(2)混合物的密度 液体混合物，混合前后体积不变
1
组分的 质量分 数 组分的体 积分数
m
x wA
A
x wB
B
...
x wn
n
气体混合物，混合前后质量不变
m A x VA B xVB ... n x Vn
29
一、牛顿黏性定律
牛顿型流体(Newtonian fluid)
遵循牛顿黏性定律的流体为牛顿型流体。
所有气体和大多数低分子量液体均属牛顿 型流体，如水、空气等。
30
一、牛顿黏性定律
非牛顿型流体(non-Newtonian fluid)
凡不遵循牛顿黏性定律的流体为非牛顿型 流体(non-Newtonian fluid)。
13
三、课程的学习要求
①单元操作设备的选择能力。 ②工程设计能力。
③操作和调节生产过程的能力。
④过程开发或科学研究能力。
14
绪 论
0.1 化工原理课程的性质和基本内容 0.2 单位制和单位换算
15
一、 物理量的单位
1.基本单位和导出单位 基本单位：质量、长度、时间和温度。 导出单位：速度、密度、加速度。 2.绝对单位制和重力单位制 绝对单位制：长度、质量、时间。 重力单位制：长度、时间和力。
《化工原理》电子教案
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------《化工原理》电子教案《化工原理》电子教案绪论化工原理就是研究除化学反应以外的诸物理操作步骤原理和所用设备的课程。
化工原理是实验性很强的工科课程，是化工类和相近专业学生必修的重要技术基础课。
主要介绍单元操作的基本原理，所用典型设备的结构、计算和选用。
计算包括设计型计算和操作型计算两种。
设计型计算是指对给定的任务计算出设备的工艺尺寸；操作型计算是指对已有的设备进行查定计算。
学生学完本课程后应初步具有以下能力：（1）能理论联系实际，用工程和经济的观点处理遇到的各种化工单元操作的问题。
（2）会筛选恰当的单元操作去完成给定的生产任务；（3）在设计设备计算工作中能寻找出所需的经验数据以及适宜的公式；（4）能管理设备的正常运转，找出故障的原因并及时排除；（5）应具有强化设备与初步创新的能力。
各单元操作原理及设备的计算都是以物料衡算、能量衡算、传递速率和平衡关系的概念为依据，有关内容在以后各章中陆续介绍。
一、化工生产过程与单元操作 1、化学工业所谓化学1/ 3工业，是指将原料进行化学加工以得到有用的产品的工业，即：化工产品种类繁多，一般可分为无机、有机及生化产品。
若按产品用途及性能来分有染（颜）料化工、塑料橡胶化工、油脂化工、石油化工、食品化工、涂料化工、日用化工等等。
当今如何评价化学工业呢？评价可能为让你欢喜让你忧。
欢喜的是化学工业已经成为了国民经济中的支柱产业之一，近二、三十年以来化学工业得到了长足的发展。
化工产品处处可见，人们的衣食住行都已离不开它。
我国自七十年代以来先后引进了大型化肥、石油化工成套生产技术及成套设备，如 30 万吨合成氨, 45 万吨尿素成套设备及技术； 30 万吨乙烯, 45 万吨芳烃的成套设备及技术。
制药化工原理课件第一节
例: 海平面处测得的密封容器内表压为5Pa，另一容器的真空 度为5Pa。若将二容器连同压力表和真空表一起移至高山, 其测出的表压强和真空度会变化吗？
答：变化；压力表的读数增大,真空表的读数减小。
制药化工原理
第一章 流体流动
18/87
3
2012-09-01
三. 流体静力学基本方程式(6-1)
流体静力学基本方程？ 描述流体在静止状态时的力的平衡关系
m V
kg / m3
比容定义：单位质量流体所具有的体积，kg/m3 。
V m
m3 / kg
式中：ρ — 流体密度，kg/m3 密度的获得方法：
v — 流体比容，m3 / kg m — 流体质量，kg V — 流体体积，m3
(1) 查物性数据手册 (2) 公式计算 (3) 实验测定
制药化工原理
第一章 流体流动
10/87
2. 流体的密度
理想气体的密度：
pV
nRT
m M
RT
m V
pM RT
气体温度不 太低，压力 不太高时， 气体密度可 以近似按理 想气体考虑。
已知气体在某一条件下是密度，可以计算出任一条件下的密度。
'
p'M RT '
式中：ρ — 气体密度，kg/m3
'
T'p Tp'
R — 气体常数，8.314 kJ /(kmol.K) n — 气体物质的质量，kmol
压强计测得的压强(以大气压强为基准)， 即真空表的读数。
制药化工原理
第一章 流体流动
15/87
④ 压强的计量基准
绝对压强、表压强和真空度的关系：
压强 Ｂ
制药化工原理课件第一章(1)
制药化工原理
第一章 流体流动
ห้องสมุดไป่ตู้
25/56
制药化工原理
第一章 流体流动
26/56
二. 局部阻力
2. 当量长度法
h 'f le u ， d 2
2
三. 管路系统的总能量损失
管路系统中的总能量损失：
le u ， d 2
2
p 'f
H 'f
le u d 2g
2
h f h f h 'f
2012/9/16
第一章 流体流动 (Fluid Flow and Pumping)
概述 第一节 流体静力学方程 第二节 流体在管内的流动 第 节 流体在管内的流动现象 第三节 第四节 流体在管内的流动阻力 第五节 管路计算 第六节 流速与流量的测量
第四节 流体在管内的流动阻力
在伯努利方程中，总能量损失包括两项： 直管阻力（沿程阻力）hf：
制药化工原理
第一章 流体流动
2/56
第四节 流体在管内的流动阻力 一. 直管阻力 二. 局部阻力 三. 管路系统的总能量损失 四. 降低管路系统流动阻力的途径
一. 直管阻力
流体流过一段直管因摩擦阻力而引起的能量损失。 以单位质量流体为基准： h f
l u2 d 2 l u 2 d 2
一. 直管阻力
② 湍流区： Re≥4000 虚线以下区域 ： λ与雷诺数Re和管壁的相对粗糙度ε/d有关 Re↑，λ↓；ε/d↑，λ↑ 光滑管摩擦系数曲线
一. 直管阻力
③ 完全湍流区： Re≥4000 虚线以上区域 ：
曲线近似为水平直线，λ与Re无关，只与ε/d有关， ε/d ↑，λ↑。
化工原理电子教案
化工原理教学资料
化工原理
上册
绪论
0-1 化工原理在整个学科体系的 地位与作用
1）弯一下？
2）泵—类型？ 结构？原理？ 修好？
0-2 化工过程与单元操作
（1）化工生产过程 “原料 → 化学反应器 → （中间）产品” 前处理 后处理
（2）单元操作
方法：
（1）确定控制体（范围）
（2）确定衡算基准
由于焓是相对值，故应
（3）指明基准温度，基准状态。 通常以0°C、液态为基准。 （4）列出衡算式
[例] 在换热器里将平均比热为 3.56 kJ/(kg.°C)的某溶液
自25 ℃加热到80 ℃ ，溶液流量为 1.0 kg/s 。 加热介质为 120 ℃的饱和水蒸汽，其耗量为 0.095kg/s , 蒸汽冷凝成同 温度的饱和水排出。求此换热器的热损失占蒸汽供热的百分数。 120 °C 饱 和水蒸汽 25 °C 溶液 80 °C 溶液 120 °C 饱和水
2
du 1 1 ms m dy
1Pa.S = 1000 mPaS
Pa S
物理单位制中：
1P（泊）= 100 cP （厘泊）
1cP = 10-3 Pa.S = 1mPa.S
另：
/= 运动粘度
（6）流体流动中的机械能
位能：mg z , gz , J J/kg
动能： mu2/2 , J u2/2 , J/kg 压强能：mP/ , P/ , J J/kg 输送机械做功
=1.013 ×105 N/m2
0-5物料衡算★
—— 质量守恒原理的具 体应用 （1）确定控制体 ——即进行衡算的空 间范围
（2）确定衡算基准 ——1s 或 1h （3）列出衡算式 mi -mo=ma 对于连续生产： mi -mo=0
2024版年度化工原理电子教案
2024/2/2
21
05
化学反应工程基础
2024/2/2
22
化学反应动力学基础
2024/2/2
反应速率与反应速率方程
01
阐述反应速率的定义、表示方法以及反应速率与浓度的关系。
反应机理
02
介绍反应历程、基元反应等概念，以及反应机理对反应速率的
影响。
反应动力学模型
03
建立反应动力学模型，包括零级、一级、二级等反应模型，以
2024/2/2
19
塔设备类型与结构
01 板式塔
由塔板、降液管、受液盘、溢流堰等部件组成， 具有结构简单、造价低廉等优点，适用于易分离 物系和腐蚀性物系。
02 填料塔
由填料、液体分布器、气体分布器、再分布器及 塔体等部分组成，具有通量大、压降低、分离效 率高等优点，适用于难分离物系和热敏性物系。
03 其他类型塔设备
化工原理电子教案
2024/2/2
1
目录
2024/2/2
• 化工原理概述 • 流体流动与输送 • 传热过程与设备 • 传质过程与设备 • 化学反应工程基础 • 化工过程分析与合成
2
01
化工原理概述
2024/2/2
3
化工原理的定义与重要性
定义
化工原理是研究化学工业中各种单元操作的基本原理、 设备结构及其操作性能的综合性技术科学。
单位时间内流过某截面的
流体体积或质量。
2024/2/2
02 伯努利方程
描述流体在流动过程中的
能量守恒。
04 动量方程
描述流体动量变化与外力 关系的方程。
10
流体输送设备与操作
管道与阀门
流体输送的管道系统及其控制阀门。
化工原理(全套课件148p) 课件
§1、2流体静力学及其应用
▪ 1、流体静止时的性质 ： ▪ 质量m , 体积 V 密度 ρ ▪ 压强P =压力P
静止流体所受力---压强（压力）
▪ 1）压强的定义：静止流体单位面积上所受 到的压力称为压强，习惯上称压力。
▪ 2）压强的符号：P ▪ 3）压强的单位：1atm =101325Pa
=760mmHg =10.33mH2O= 1.033at ▪ 4）压强大小的表征： ▪ 表压=绝对压强—当地大气压 ▪ 真空度=当地大气压—绝对压强
化工原理
梁燕波
绪论
▪ 根据专业人才培养的目标和《化工原理》 课程的教学目的，我们选择了由何潮洪、 冯宵编写的教材《化工原理》。该课程是 一门重要的技术基础课，在整个专业教学 过程中是承前启后，由理及工的桥梁。要 求学生了解工业生产中所涉及的问题，掌 握解决问题的途径，并能运用经济观点综 合处理问题，提高分析和解决问题的能力。 为学生在今后的学习和工作中，正确而有 效地联系工业生产打下基础。
化工原理课程的要求
▪ 化工原理分为： ▪ 理论课和实践课(实验、见习)
1、理论课要求
▪ 1、 上课时间 ▪ 2、所用教材：由冯宵、何潮洪主编 由科学出版
社出版的“十一五“国家级规划教材，《化工 原理》上下册。 ▪ 3、教学内容 ：上册 流体力学基础、流体输送 机械、热量传递基础、传热过程计算与换热器。 下册 质量传递基础、气体吸收、蒸馏、气— 液传质设备。 ▪ 4、上课要求：课堂做笔记、每次有作业，使用 计算器，每周交作业，每章有测试。
上两式为流体静 力学方程。
补充练习
▪ 我们可以用汞柱和水柱表示压强，也可以 用空气柱表示。
▪ P=ρgh ； 101325=1.29*9.8*h ； h=8015m
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3 泵的特性曲线 He~qv，Pa~qv，η~qv
泵的特性曲线测定(录像)
d吸=38mm,d出=25mm, 测得水流量 qV=5×10-4m3/s, z2-z1=0.2m 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：
H1
K
'
qV2 2
d
5 2
10
8(l le 2d15 g
)
qV2 1
10
K
'
qV2 1 d15
(实际d↑, ε/d↓, λ↓, 偏保险)
消去K’可得
(d2 )5 d1
H1 H2
10 10
qV2 qV2
2 1
18 10 (3)2 15.5 10 2
3.27
1
1
d2 3.275 d1 3.275 25 32mm
4 离心泵的主要构件(录像) 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
5 理论压头(理想流体，叶片无限薄，无限多)
总机械能变化
HT
u22 g
u2 gA2
qV ctg2
转速、直径、弯角、流量
6 理论压头的影响因素
7 离心泵 目的：给流体加入机械能 7.1 离心泵工作原理 1 输送流体所需的能量 从1至2截面
z1
p1
g
u12 2g
H
z2
p2
g
u22 2g
H
f
H f
l d
u2
2
g
8
l
d 2d
4g
qV2
KqV2
高度湍流，K与流量无关 2 管路特性的影响因素 阻力部分：①管径d ②管长l、le或ζ
③
泵轴振动强烈，甚至振断
2 汽蚀余量NPSH
由1至K：pg1
u12 2g
pk
g
uk2 2g
H
f 1 K
pK=pV, 发生汽蚀, 这时p1最小,
定义临界汽蚀余量(NPSH)c
( NPSH )C
p1min
g
u12 pV
2g g
uk2 2g
H
f
1 K
由0至K：
p0
g
Hg
H f 01
H f 1K
pk
g
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/h H=40-0.1×102=30m
求：①当p1=p2时,
qV ,H ,η ,p出 ②当p1<p2时，
qV ,H ,η ,p出
,Pe ; ,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，
p
因 g ↓，图解思维
qV↑，H↓，η不定
例2 某离心泵特性曲线为 He=20-0.5qV2 (He—m,qV—m3/h) 两敞口容器液面高差10m,
n
n’=0.8018×2900=2325 r/min
易犯错误：
解：n' n q'V 2900 7 =2030r/min
qV
10
对工作点的含义毫无认识.
3 并联组合 同样压头下，两泵流量相加
H单=φ(qV)， H并
(qV
2
)
例如： H单=20-2qV2 H并=20-0.5qV2
工作点 qV’≠2qV
4 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=20-2qV2 H串=40-4qV2
工作点 H’ ≠ 2H
5 组合方式的选择
当 P
g
H 单 max
时，
必须串联
7.4 离心泵安装高度 1 汽蚀现象(录像)
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
如果 q'V n'
qV n
则有 H'e n'2
He n
P'a Pa
n'3
n
7.3 离心泵工作点和流量调节 1 工作点 工程处理方法：过程分解法
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
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
uk2 2g
pK=pV时
H g max
p0
g
pV
g
H f 01
H f 1K
uk2 2g
H g max
p0
g
pV
g
H f 01
( NPSH )C
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 NPSH p1 u12 pV
g 2g g
物理意义
须比(NPSH)r大0.5m以上，
d
势能增加部分：①位差Δz ②压差Δp ③密度ρ
p2 p1
g
3 流体输送机械分类 按作用原理分：
动力式(叶轮式)：离心式，轴流式； 容积式(正位移式)：往复式，旋转式； 其它类型：喷射式，流体作用式等。 按流体可压缩性分： 液体输送机械：统称为泵； 气体输送机械：通风机、
鼓风机、 压缩机、 真空泵
3 最大允许安装高度[Hg]
代入管路方程
K
H 12 qV2
0.18
新工作点B:
将 qV
q'V
n n'
qV’=7m3/h; , He H 'e
H’=12+0.18×72=20.82m
( n )2 n'
同时代入泵特性方程H=40-0.1qV2
得新泵特性方程
H 'e
40( n')2 n
0.1q'V2
将B点qV’=7m3/h; H’=20.82m代入 得 n' 0.8018
①叶片弯角β2和流量qV
②叶轮转速n
u2=nπD2 ③气缚现象(录像)
液体密度不出现 Δp∝ ρ gHT, 气缚现象 灌泵---吸入管装单向阀，
泵启动前:灌泵排气
7.2 离心泵特性曲线 1 泵的有效功率
Pe=ρgqVHe Pa基本上随流量qV单调上升 泵启动时关出口阀 2 泵的效率
Pe
Pa
原管径d1=25mm，流量 qV1=2m3/h，现要使流量增 加50%, 将原管路换粗成d2。 求：d2
解：分析
①泵特性没变，靠管路特性改变
②找d对管路特性的影响
③合理简化处理(偏保险考虑)
由泵特性,得
H1 20 0.5 22 18m
H2 20 0.5 32 15.5m
由管路方程
H2 10
泵的特性曲线测定(录像)
d吸=38mm,d出=25mm, 测得水流量 qV=5×10-4m3/s, z2-z1=0.2m 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：
H1
K
'
qV2 2
d
5 2
10
8(l le 2d15 g
)
qV2 1
10
K
'
qV2 1 d15
(实际d↑, ε/d↓, λ↓, 偏保险)
消去K’可得
(d2 )5 d1
H1 H2
10 10
qV2 qV2
2 1
18 10 (3)2 15.5 10 2
3.27
1
1
d2 3.275 d1 3.275 25 32mm
4 离心泵的主要构件(录像) 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
5 理论压头(理想流体，叶片无限薄，无限多)
总机械能变化
HT
u22 g
u2 gA2
qV ctg2
转速、直径、弯角、流量
6 理论压头的影响因素
7 离心泵 目的：给流体加入机械能 7.1 离心泵工作原理 1 输送流体所需的能量 从1至2截面
z1
p1
g
u12 2g
H
z2
p2
g
u22 2g
H
f
H f
l d
u2
2
g
8
l
d 2d
4g
qV2
KqV2
高度湍流，K与流量无关 2 管路特性的影响因素 阻力部分：①管径d ②管长l、le或ζ
③
泵轴振动强烈，甚至振断
2 汽蚀余量NPSH
由1至K：pg1
u12 2g
pk
g
uk2 2g
H
f 1 K
pK=pV, 发生汽蚀, 这时p1最小,
定义临界汽蚀余量(NPSH)c
( NPSH )C
p1min
g
u12 pV
2g g
uk2 2g
H
f
1 K
由0至K：
p0
g
Hg
H f 01
H f 1K
pk
g
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/h H=40-0.1×102=30m
求：①当p1=p2时,
qV ,H ,η ,p出 ②当p1<p2时，
qV ,H ,η ,p出
,Pe ; ,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，
p
因 g ↓，图解思维
qV↑，H↓，η不定
例2 某离心泵特性曲线为 He=20-0.5qV2 (He—m,qV—m3/h) 两敞口容器液面高差10m,
n
n’=0.8018×2900=2325 r/min
易犯错误：
解：n' n q'V 2900 7 =2030r/min
qV
10
对工作点的含义毫无认识.
3 并联组合 同样压头下，两泵流量相加
H单=φ(qV)， H并
(qV
2
)
例如： H单=20-2qV2 H并=20-0.5qV2
工作点 qV’≠2qV
4 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=20-2qV2 H串=40-4qV2
工作点 H’ ≠ 2H
5 组合方式的选择
当 P
g
H 单 max
时，
必须串联
7.4 离心泵安装高度 1 汽蚀现象(录像)
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
如果 q'V n'
qV n
则有 H'e n'2
He n
P'a Pa
n'3
n
7.3 离心泵工作点和流量调节 1 工作点 工程处理方法：过程分解法
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
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
uk2 2g
pK=pV时
H g max
p0
g
pV
g
H f 01
H f 1K
uk2 2g
H g max
p0
g
pV
g
H f 01
( NPSH )C
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 NPSH p1 u12 pV
g 2g g
物理意义
须比(NPSH)r大0.5m以上，
d
势能增加部分：①位差Δz ②压差Δp ③密度ρ
p2 p1
g
3 流体输送机械分类 按作用原理分：
动力式(叶轮式)：离心式，轴流式； 容积式(正位移式)：往复式，旋转式； 其它类型：喷射式，流体作用式等。 按流体可压缩性分： 液体输送机械：统称为泵； 气体输送机械：通风机、
鼓风机、 压缩机、 真空泵
3 最大允许安装高度[Hg]
代入管路方程
K
H 12 qV2
0.18
新工作点B:
将 qV
q'V
n n'
qV’=7m3/h; , He H 'e
H’=12+0.18×72=20.82m
( n )2 n'
同时代入泵特性方程H=40-0.1qV2
得新泵特性方程
H 'e
40( n')2 n
0.1q'V2
将B点qV’=7m3/h; H’=20.82m代入 得 n' 0.8018
①叶片弯角β2和流量qV
②叶轮转速n
u2=nπD2 ③气缚现象(录像)
液体密度不出现 Δp∝ ρ gHT, 气缚现象 灌泵---吸入管装单向阀，
泵启动前:灌泵排气
7.2 离心泵特性曲线 1 泵的有效功率
Pe=ρgqVHe Pa基本上随流量qV单调上升 泵启动时关出口阀 2 泵的效率
Pe
Pa
原管径d1=25mm，流量 qV1=2m3/h，现要使流量增 加50%, 将原管路换粗成d2。 求：d2
解：分析
①泵特性没变，靠管路特性改变
②找d对管路特性的影响
③合理简化处理(偏保险考虑)
由泵特性,得
H1 20 0.5 22 18m
H2 20 0.5 32 15.5m
由管路方程
H2 10