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5.3 5.3 可压缩气体的管路计算可压缩气体的管路计算 特殊性：特殊性：为为p p的函数的函数机械能衡算式：机械能衡算式：简化：简化：气体位能很小，可忽略气体位能很小，可忽略 等温流动或温差不大等温流动或温差不大 沿直管不沿直管不变，也不也不变得得 m m为pm=(p1+p2)/2下的密度下的密度工程计算工程计算(三三)用用d=300mm,l=90km的管道输送的管道输送5000kg/h的的煤气，该煤气在标准态下密度煤气，该煤气在标准态下密度0=0.62kg/m3，管，管道道=0.016，管中煤气温度恒定在，管中煤气温度恒定在18,起点压起点压强强600kPa(绝绝)。求：管道末端煤气压强为多少求：管道末端煤气压强为多少kPa(绝绝)？解：解：质量流速质量流速迭代求得迭代求得 p2=188kPa(绝绝)6 6 流速和流量的测量流速和流量的测量6.1 6.1 毕托管毕托管 沿流线从沿流线从1至至2排排 柏努利方程柏努利方程 u2=0 根据根据h1,h2的指示可算出点速度的指示可算出点速度 6.2 6.2 孔板流量计孔板流量计流量流量C0=f(Red,m),m=A0/A1文丘里流量文丘里流量计孔板流量孔板流量计的特点：的特点：结构构简单，阻力，阻力损失失较大大文丘里流量文丘里流量计特点：阻力特点：阻力损失失较小，造价小，造价较高高 6.3 6.3 转子流量子流量计转子力平衡：子力平衡：(p1-p2)Af=Vf f g由由1-2能量守恒式：能量守恒式：重力重力 =浮力浮力 +动压差力动压差力 转子流量计的特点：恒流速、恒压差转子流量计的特点：恒流速、恒压差刻度换算：刻度换算：出厂标准：出厂标准：液体液体 气体气体 工程计算工程计算(三三)刻度换算刻度换算 用转子流量计计量乙醇流量，已知：用转子流量计计量乙醇流量，已知：，测量范围内，测量范围内CR为常为常数，现读数为数，现读数为5 m3/h，实际流量为多少？，实际流量为多少？解：出厂标定解：出厂标定 流量计比较流量计比较 毕托管：测得点速度，流量须计算毕托管：测得点速度，流量须计算 孔板流量计：测得锐孔平均速度，孔板流量计：测得锐孔平均速度，A0恒定恒定,u0变化变化,p变化变化,不易阻塞不易阻塞 转子流量计：测得的流量读数需换算转子流量计：测得的流量读数需换算 p恒定恒定,u0恒定恒定,A0变化变化,易阻塞易阻塞 7 7 非牛非牛顿流体的流流体的流动 非牛非牛顿流体的基本特性流体的基本特性粘度粘度 1.1流体输送机械分类流体输送机械分类液体输送机械液体输送机械动力式：叶片式：离心泵、轴流泵、旋涡泵动力式：叶片式：离心泵、轴流泵、旋涡泵 射流式：喷射泵射流式：喷射泵容积式：往复式：活塞泵、柱塞泵、隔膜泵容积式：往复式：活塞泵、柱塞泵、隔膜泵 旋转式旋转式：齿轮泵、螺杆泵、罗茨泵：齿轮泵、螺杆泵、罗茨泵气体输送机械气体输送机械动力式：叶片式：离心式、轴流式、混流式动力式：叶片式：离心式、轴流式、混流式 射流式：喷射式真空泵射流式：喷射式真空泵容积式：往复式：活塞式、柱塞式、隔膜式容积式：往复式：活塞式、柱塞式、隔膜式 旋转式旋转式：螺杆式、罗茨式、液环式：螺杆式、罗茨式、液环式第二部分第二部分 流体输送机械流体输送机械目的：给流体加入机械能目的：给流体加入机械能1 11 1 管路特性管路特性从从1 1至至2 2截面截面 高度湍流，高度湍流，K与流量无关与流量无关1 12 2 管路特性的影响因素管路特性的影响因素阻力部分：阻力部分：管径管径d管长管长l、le或或势能增加部分：势能增加部分：位差位差z压差压差p密度密度 2 2 离心泵离心泵2 21 1 离心泵的工作原理离心泵的工作原理1 1主要构件主要构件叶轮：迫使液体高速旋转，形成离心力场叶轮：迫使液体高速旋转，形成离心力场中心加入低势能、低动能液体中心加入低势能、低动能液体外缘输出高势能、高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蜗壳：流道逐渐扩大，将动能部分转化成势能 2 2理论压头理论压头 离心泵理论压头离心泵理论压头影响因素影响因素叶片弯角叶片弯角2和流量和流量qV后弯叶片：机械效率高后弯叶片：机械效率高叶轮转速叶轮转速n u2=nD2 如果如果qVn，那么，那么HTn2 液体密度不出现液体密度不出现 p gHT,气缚现象气缚现象 灌泵灌泵-吸入管装单向阀吸入管装单向阀(底阀底阀)泵启动前泵启动前:灌泵排气灌泵排气2 22 2 离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线1 1泵的有效压头泵的有效压头容积损失容积损失:部分流体漏回入口处部分流体漏回入口处水力损失水力损失:0,:0,叶片数目有限叶片数目有限机械损失机械损失:轴承、轴封的摩擦轴承、轴封的摩擦 扬程扬程(压头压头)不等于升扬高度不等于升扬高度2 2泵的有效功率泵的有效功率 Pe=gqVHe Pa随流量随流量qV单调上升单调上升 泵启动时关出口阀泵启动时关出口阀3 3泵的效率泵的效率泵的特性曲线测定泵的特性曲线测定d吸吸=38mm,d出出=25mm,测得水流量测得水流量qV=510-4m3/s,p压压=0.2MPa,p真真=27kPa。求：求：He=?解：由泵进、出口列方程解：由泵进、出口列方程4特性曲线的影响因素特性曲线的影响因素密度密度:对对HeqV,qV无影响无影响;对对PaqV有影响有影响粘度粘度:对对HeqV,qV，PaqV都有影响都有影响转速转速:当当n变化变化20%时，时，比例定律：比例定律：如果如果则有则有 4特性曲线的影响因素特性曲线的影响因素车削定律：车削定律：如果如果则有则有 5比转数比转数ns -综合性能参数综合性能参数qV为流量为流量 m3/sH 为扬程为扬程 mn 为转速为转速 r/min23 离心泵的流量调节和组合操作离心泵的流量调节和组合操作1工作点工作点2流量调节流量调节出口阀开度出口阀开度优点：调节简便、灵活优点：调节简便、灵活缺点：能耗缺点：能耗改变转速改变转速n节能，但不方便节能，但不方便 新老泵特性曲线关系新老泵特性曲线关系 时，时，(比例点比例点)例例1 已知：充分湍流，已知：充分湍流，=常数，现将离心水泵常数，现将离心水泵由输水改为输送由输水改为输送CCl4,=1630kg/m3求：求：当当p1=p2时时,qV ,H ,p出出 ,Pe ;当当p1h或或h-h0允许安装高度允许安装高度Hg为为实际安装高度实际安装高度HgHg=3m两槽液面之间列管路方程两槽液面之间列管路方程 H=Z+Hf=20+1+6=27mHg=3m两槽液面之间列管路方程两槽液面之间列管路方程 H=Z+Hf=20+1+6=27m0.3MPa(表表)真空泵：生成负压，进口真空泵：生成负压，进口0.1MPa,出口出口0.1MPa5.2.1 真空泵真空泵目的：获得和维持负压目的：获得和维持负压主要性能参数：主要性能参数：1)抽气速率抽气速率 泵吸入口体积流量泵吸入口体积流量m3/s2)抽气量抽气量 泵吸入量泵吸入量 Pa m3/s3)极限真空极限真空 泵吸入口稳定最低压力泵吸入口稳定最低压力4)最大反压力最大反压力 保证正常工作的最高出口压力保证正常工作的最高出口压力5)起动压力起动压力 保证正常起动工作的压力保证正常起动工作的压力类型：往复式、液环式、射流式类型：往复式、液环式、射流式真空泵抽的是什么？真空泵抽的是什么？漏入系统的空气漏入系统的空气系统内产生的不凝性气体系统内产生的不凝性气体部分物料部分物料(占有一定的分压占有一定的分压)选真空泵时注意：选真空泵时注意：1抽气速率要大于漏气速率抽气速率要大于漏气速率2被带走的物料量的多少被带走的物料量的多少5.3 通风机通风机1常用类型：轴流式通风机常用类型：轴流式通风机 离心式通风机离心式通风机2离心式通风机离心式通风机原理与离心泵相同，不同之处：原理与离心泵相同，不同之处：风压风压 pT动能在总机械能中所占比重明显动能在总机械能中所占比重明显3特性曲线特性曲线 参数：风量参数：风量qV,风压风压pT,pS,功率功率P,效率效率出厂标准：出厂标准：0.1MPa,20空气空气,=1.2kg/m3以入口状态为基准：以入口状态为基准：qV,pT,使用中注意换算使用中注意换算例例1 某某离离心心风风机机铭铭牌牌给给出出全全压压1.8103Pa,现现用用于于输输送送=1.5kg/m3的气体。的气体。求：求：PT=?解：解：5.3.2 鼓风机与压缩机鼓风机与压缩机1罗茨风机罗茨风机注意：注意：正位移特性正位移特性 温度过高会使转子卡住温度过高会使转子卡住 2.离心式压缩机离心式压缩机离心式压缩机的离心式压缩机的 操作范围操作范围1.喘振喘振(喘振工况点喘振工况点)-流量下限流量下限2.阻塞阻塞(滞止工况点滞止工况点)-流量上限流量上限能量衡算能量衡算hth 叶轮输给气体的功叶轮输给气体的功 J/kg5.5.1 往复式压缩机往复式压缩机 原理与往复泵相同原理与往复泵相同余隙容积：当压缩比余隙容积：当压缩比p2/p1达到上限时，达到上限时，VB=VC,吸不进新的气体，流量为零吸不进新的气体，流量为零主要参数：主要参数：示功图示功图,排气量排气量qV，以吸入状态为基准，以吸入状态为基准排气温度排气温度理论功率理论功率人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。
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