Re≥4000属于湍流
流体在管内作层流流动时，其质点沿管轴作有规则的平行运动，各质点互不碰撞，互不混合。
流体在管内作湍流流动时，其质点作不规则的杂乱运动，并相互碰撞，产生大大小小的旋涡。
例：
20℃的水在内径为50mm的管内流动，流速为2m/s。
试确定水在管路中的流动类型。
（水在20℃时密度为998kg/m3，粘度为1.005mN.S/m2）。
解：
Re=dωρ/μ
=0.05×2×998/1.005×10-3=99300>4000
所以管中水的流动类型是湍流。
例：
为了能以均匀的速度向精馏塔中加料，而使料液从高位槽自动流入精馏塔中。
高位槽液位维持不变，塔内压力为0.4kgf/cm2（表压）。
问高位槽中的液面须高出塔的进料口若干米，才能使液体的进料量维持50m3/h？
已知原料液密度为900kg/m3，连接管及其入口和出口的阻力之和为2.22m液柱，连接管的规格为φ108×4mm。
（如图）
解：
选高位槽的液面为截面1-1'，精馏塔加料口的外侧为截面2-2'，并取精馏塔加料口的中心线为基准水平面。
在两截面间列柏努力方程式
Z1+P1/ρg+ω12/2g+H=Z2+P2/ρg+ω22/2g+hf（m）
已知：
Z1=hω1≈0H=0P1=0（表压）ρ=900kg/m3
Z2=0ω2≈0hf=2.22mP2=0.4kgf/cm2=39228Pa（表压）
则h=P2/ρg+hf=39228/（900×9.81）+2.22=6.66m
即高位槽的液位必须高出加料口6.66m
例：
某车间用压缩空气来压送98%浓硫酸，每批压送量为0.3m3,要求在10分钟内压完，硫酸温度为20℃。
管子规格φ38×3mm钢管，出口在硫酸贮槽液面上垂直距离为15m，设硫酸流经全管路的能量损失为10J/kg（不包括出口处能量损失）。
试求开始压送时压缩空气的表压力。
硫酸密度为1831kg/m3
解：
取硫酸管内液面为截面1-1'，硫酸出口管内侧为截面2-2'，以为截面1-1'为基准水平面。
在两截面间列柏努力方程式
gZ1+P1/ρ+ω12/2+E=gZ2+P2/ρ+ω22/2+E’（J/kg）
已知Z1=0P1=？
E=0ω1≈0
Z2=15mP2=0（表压）E’=10J/kgω2=Q/A=0.3/（10×60×π/4×0.0322）=0.625m
则P1/1831=159.81+0.6252/2+10P1=2.89×105Pa（表压）
即压缩空气的压力在开始时为2.89×105Pa（表压）。
六、管路中流体流速的分布
七、流体阻力计算
管路总阻力为各段直管阻力与各个局部阻力损失之和。
若整个管路的直径d不变，则当量长度法时，
例（jx教材P29）欲将13t/h汽油自回流罐打入中间罐。
管线全长510m,管路为Ф89×4.5mm的无缝钢管。
管路上有两个闸阀（一个全开，一个半开），六个900的弯头（即标准弯头），中间罐液面高为4m,回流罐液面高为3m,两罐液面上均受一个大气压，求泵所需要的压头H。
已知汽油温度为30℃，在此温度下的粘度为0.2cP,ρ=600kg/cm3。
液体输送
液体输送机械就是将外加能量加给液体的机械。
通常称为泵。
一．按工作原理分类：
1．离心泵：
依靠旋转叶轮的离心惯性力进行工作。
2．往复泵：
依靠作往复运动的活塞进行工作。
3．旋转泵：
依靠旋转的转子进行工作。
4．流体作用泵：
依靠另一流体进行工作。
二．离心泵的主要部件
1．叶轮：
作用是将原动机的机械能传给液体，使液体的静压能和动能均有提高。
闭式叶轮：
叶片两侧有前后盖板。
半闭式叶轮：
吸入口侧无盖板。
开式叶轮：
叶片两侧无前后盖板。
闭式或半闭式叶轮的后盖板上钻有小孔—平衡孔：
为克服和减少轴向推力。
按吸液方式的不同还有：
单吸式叶轮：
液体只能从前盖板的中心进入叶轮。
结构简单。
双吸式叶轮：
液体可从盖板两侧进入叶轮。
可避免轴向推力。
结构复杂。
单级泵只有一个叶轮。
多级泵有几个叶轮装在同一根轴上，使泵内液体依次通过叶轮，最后获得较高的压头。
2．泵壳（蜗壳）
有一截面逐渐扩大的蜗牛壳形通道。
泵壳是一个汇集由叶轮抛出液体的部件，而且本身还是一个转能装置。
在叶轮与泵壳之间有时还安装一个固定不动而带有叶片的圆盘，称为导轮，以减少能量损失。
3．密封装置：
防止泵内液体外漏或外界空气进入泵内，影响安全运转和泵的效率。
密封环（叶轮与泵体间）。
轴封装置（轴与叶泵体间）：
填料密封、机械密封。
4．平衡装置（对级数较多的离心泵，常采用平衡盘装置来平衡轴向力）
平衡盘装置设在最后一级叶轮的后面，由平衡室、平衡盘、平衡环和连接管等组成。
5．传动装置：
轴、轴承、联轴器
三．工作原理
1．工作原理：
离心泵在启动前须向泵壳内灌满被输送的液体。
启动电机后，泵轴带动叶轮一起旋转，充满叶片之间的液体也随着旋转，在离心惯性力的作用下，液体从叶轮的中心被抛向外缘的过程中便获得了能量，使叶轮外缘液体的静压能和动能都增加，流速可达15—25m/s。
液体离开叶轮进入泵壳后，由于泵壳中流道逐渐加宽，液体的流速逐渐降低，又将一部分动能转变为静压能，使泵出口处液体的压力进一步提高，于是液体以较高的压力从泵的排除管路，输送至所需的场所。
当泵内液体从叶轮中心被抛向外缘时，在中心处形成低压区，由于贮槽液面上方的压力大于泵吸入口处的压力，在压力差的作用下，液体便经吸入管路连续地被吸入泵内，以补充被排除液体的位置。
只要叶轮不断地转动，液体便不断地被吸入和排出。
2．气缚现象
离心泵启动时，如果泵壳与吸入管路内没有充满液体，则泵内存有空气，由于空气的密度远小于液体的密度，产生的离心惯性力小，因而叶轮中心处所形成的低压不足以将贮槽内的液体吸入泵内，此时虽启动离心泵也不能输送液体，这种现象称为气缚。
因此，离心泵在启动前须向泵壳内灌满被输送的液体
3．汽蚀现象
（1）吸上高度：
是指泵入口中心在吸入贮槽液面上的高度。
（2）汽蚀现象的产生：
当贮槽液面上的压力一定时，吸上高度越大，则泵入口压力P越小。
若吸上高度高至某一限度，泵入口压力等于泵送液体温度下的饱和蒸汽压时，在泵入口处，液体就会沸腾而大量汽化。
当液体汽化产生的大量气泡随液体进入高压区时，又被周围的液体压碎而重新凝结为液体。
在气泡凝结时，气泡所在空间形成真空，周围液体质点以极大的速度冲向气泡中心。
由于液体质点互相冲击，造成很高的瞬间局部冲击压力。
这种极大的冲击力可使叶轮或泵壳表面的金属粒子脱落，表面逐渐形成斑点、小裂缝，日久甚至使叶轮变成海绵状或整块脱落，这种现象称为汽蚀。
在压力降低时，溶解在液体中的气体从液中逸出，加速了汽蚀过程。
（3）汽蚀现象对操作的影响：
发生汽蚀时，泵体因受冲击而发生振动，并发出噪音；此外，因产生大量气泡使流量、扬程下降，严重时不能正常工作。
因此泵在工作时，一定要防止汽蚀现象发生。
（4）防止汽蚀：
一般使最低压力大于输送温度下液体的饱和蒸汽压。
控制泵入口液体能量来防止。
汽蚀余量：
汽蚀时泵进口处单位重量液体所具有超过饱和蒸汽压的最小富余能量。
允许汽蚀余量表示泵吸入性能的参数，是确定泵安装高度的重要依据。
为防止不发生汽蚀，一般规定允许汽蚀余量必须至少留有0.3米的余量。
泵的实际安装高度应比计算值降低0.5---1m。
四．离心泵的主要性能参数
1．流量Q：
单位时间内泵排出液体的体积。
（泵的送液能力）单位：
m3/s
流量取决于泵的结构尺寸（如叶轮的直径与叶片宽度）和转速。
2．扬程H：
是指泵给予单位重量液体的能量。
单位：
Nm/N=m
扬程取决于泵的结构、转速和流量。
对于一定的泵，在指定转速下，扬程与流量之间具有一定的关系。
注意：
不要把扬程与升扬高度等同起来。
升扬高度：
用泵将液体从低处送到高处的垂直距离。
它与泵的扬程和管路特性有关。
泵运转时，其升扬高度值一般小于扬程。
泵的扬程H=出口处总压头—入口处总压头=Z+（P表+P真）/ρg+（u22-u12）/2g
3．功率和效率
有效功率Nˊ：
每秒钟内泵对输出液体所作的功。
单位：
W或kW。
Nˊ=QHρg（W）或Nˊ=QHρ/102（kW）
轴功率N：
泵轴从电机获得的功率。
单位：
W或kW。
泵运转时能量有损失：
回流或泄漏；克服摩擦阻力和局部阻力；机械摩擦。
使N一定大于N‘。
一般N随流量的增大而增大。
泵的总效率η：
有效功率与轴功率之比。
η=Nˊ/N=QHρg/N
则N=QHρg/η
为防止电机超负荷，所配原动机功率应比泵轴功率要大。
N电=KNK——安全系数，取（1.1-1.2）
例：
有一台100Y60油泵，用来输送常压塔顶回流油，回流油的密度为640kg/m3。
该泵在流量为101.6m3/h时，扬程为62.5m，效率为70%，试求该泵的有效功率、轴功率和电动机功率。
（安全系数取1.25）
解：
有效功率Nˊ=QHρ/102=101.6×62.5×640/（3600×102）=11.07kW
轴功率N=Nˊ/η=11.07/0.7=15.8kW
电动机功率N电=KN=1.25×15.8=19.75kW
因此，可以选用20kW的电动机。
五．离心泵的特性曲线
离心泵的性能参数扬程、效率和轴功率均与流量有关。
为便于了解泵的性能，泵制造厂对每一种型号的泵通过实验测得一组表明H-Q，N-Q，η-Q变化关系的曲线，称为离心泵的特性曲线。
泵的特性曲线是在一定转速和常压下，以常温清水为介质作实验测得的。
1．H-Q曲线：
表示泵的扬程与流量的关系。
离心泵的扬程一般随流量的增大而减小。
为保证泵有足够的扬程，流量不能任意的增大。
当流量为零时扬程也只能达到某一定的数值。
2．N-Q曲线：
表明泵的轴功率与流量的关系。
轴功率随流量的增大而增大，流量为零时功率最小。
因此离心泵启动时，应关闭泵的出口阀门，使启动电流减小，以保护电机。
3．η-Q曲线：
表示泵的效率与流量的关系。
泵的效率开始随流量的增加而上升，达到最大值后，又随流量增加而下降。
离心泵在一定转速下有一个最高效率点，此点称为设计点。
泵在最高效率点条件下操作最经济合理。
设计点对应的Q、H、N值称为最佳工况参数，也称泵的额定流量、额定扬程和额定功率，并标注在泵的铭牌上。
Q，m3/h
六．离心泵的参数改变对泵性能的影响
1．转速的影响（n→n’时）
Q/Q’=n/n’；H/H‘=（n/n‘）2；N/N‘=（n/n‘）3
2.叶轮外径的影响（D→D‘时）
Q/Q‘=D/D‘；H/H‘=（D/D‘）2；N/N‘=（D/D‘）3
泵的效率基本不变η≈η‘。
例：
一台15Y-75B泵，叶轮直径为206mm，扬程为49m，因工艺变动需其扬程达到75m，现有一叶轮直径为260mm，次叶轮能否满足需要？
解：
H/H‘=（D/D‘）2
已知H=75mD=260mmH‘=49mD‘=206mm
H=H‘（D/D‘）2＝49×（260/206）=77.9m
∵H＞75m∴直径为260mm的叶轮能满足需要。
七．离心泵的操作与调节
1．泵的管路特性曲线
管路特性曲线是表示在一定管路系统中输送液体时所需要的扬程与流量的关系。
Q,m3/hQ,m3/h
管路特性曲线泵的特性曲线
在不同Q下需要泵提供的实际压头在不同Q下泵所能提供的实际压头
（管路输送液体所需要的压头随流（泵提供给液体的压头随流量增加
量增加而增大）减小）
2．离心泵的工作点
若将管路特性曲线与离心泵的H-Q特性曲线绘于同一坐标图上，两线必有一个交点，称为泵的工作点。
只有交点所表示的流量和压头，既能满足管路系统的要求，又能为离心泵所供给。
此交点对应的流量和压头就是泵在此管路工作时的实际流量和压头，若工作点所对应的效率较高，说明泵选择的较合适。
3．离心泵的流量调节：
进行流量调节，实质就是改变泵的工作点。
泵的工作点为泵的特性曲线和管路特性曲线所决定，所以，改变两种特性曲线之一均能达到调节流量的目
升级会员 