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  • 2018-05-01 14:43

  流体力学,泵取风机 2研究流体的活动和均衡纪律, 以及流体取固体之间彼此感化 的一门科学。换句话说, 流体力学的次要使命是研究流体取物体之间的彼此感化 , 以及流体正在静止或活动时所遵照的根基纪律。流体力学: 3目 录1. 流体的物质2. 流体的机械能守恒3. 流动阻力及管特征曲线. 流体机械的分类和布局5. 流体压力的丈量 4(1) 粘性(2) 可压缩性(3) 易流动性( 即受剪切力感化 可发生变形)1. 流体的根基物质 51. 1 流体做为持续介质的假设正在研究宏不雅的流体流动时不考虑流体之间的间隙, 而将流体看做是由无数流体质点持续地、 无空地地充满的...

  流体力学,泵取风机 2研究流体的活动和均衡纪律, 以及流体取固体之间彼此感化 的一门科学。换句话说, 流体力学的次要使命是研究流体取物体之间的彼此感化 , 以及流体正在静止或活动时所遵照的根基纪律。流体力学: 3目 录1. 流体的物质2. 流体的机械能守恒3. 流动阻力及管特征曲线. 流体机械的分类和布局5. 流体压力的丈量 4(1) 粘性(2) 可压缩性(3) 易流动性( 即受剪切力感化 可发生变形)1. 流体的根基物质 51. 1 流体做为持续介质的假设正在研究宏不雅的流体流动时不考虑流体之间的间隙, 而将流体看做是由无数流体质点持续地、 无空地地充满的介质。 61. 2 流体的压力, 密度压力:流体垂曲感化 于单元面积上的力称为流体的静压力, 简称压力P( Pa) 。 其表达式:P=F/A单元: Pa (1Pa=1N/m2)单元换算:1MPa=106Pa1bar=0. 1Mpa1mmH2O=0. 918Pa1atm=1. 0133*105Pa 7压力流体的性质( 1) 流体压力的标的目的老是于感化 面垂曲, 并指向感化 面( 2) 静止流体内 部肆意点处的流体静压力正在各标的目的上是相等的。 8流体的密度:流体的密度指单元体积流体的质量。 密度随流体品种、 压力而变化。流体的比体积流体密度的倒数称为比容。 91. 3 压缩性取膨缩性流体的压缩性: 流体遭到压缩体积就要变小的特征。正在一般工程中, 凡是把气体做为可压缩流体来处置。流体的膨缩性: 物体具有热缩冷缩的性质,流体也不破例, 称为流体的膨缩性。 101. 4 流体的粘性 为比例系数, 凡是称做动力粘度, 是个物性系数, 取流体的品种、 温度相关。两板间的流体速度u呈线牛顿内 摩擦定律单元面积的摩擦阻力:牛顿内 摩擦定律: 单元面积的摩擦力取速度梯度成反比, 其比例系数为 。 12粘性流体现实流体均具有粘性, 即 0, 所以现实流体又称为粘性流体。 = 0的流体则称为抱负流体。静止流体, 粘性表示不出来, 所以对流体力学而言, 静止流体既可做为抱负流体, 也可做为粘性流体。 132 流体力学根本 流动的几个根基概念 层流取紊流 管内 流速分布 流体动力学根基方程 142. 1 流体流动的几个根基概念迹线 某一流体质点正在一段时间内 活动的轨迹。流线―流线是一条空间曲线, 正在某一瞬时,此曲线上每一点的速度矢量老是正在该点取此曲线流线:正在定常流动前提下, 肆意一流体质点总有本人确定的轨迹, 流线不克不及订交, 由于正在统一瞬时, 统一空间点上不成能有几个流动标的目的。定常流动时, 流线取迹线沉合, 且流线外形及一直不变。 而正在非定常流动时, 流线无效截面:若截面取流束中每一流线都正交, 此截面称为无效截面。对分歧的截面, 无效截面能够如图拔取。 17流量单元时间通过无效截面的流体量。体积流量分量流量质量流量m3/sN/skg/s 182. 2 流体的机械能守恒机械能: 由流体的、 压力和活动所决定的位能、 压力能和动能。位能: mgz压力能: mp/动能: mv2/2比机械能: 1kg流体所具有的位能、 压力能和动能的总和。比位能: gz比压力能: p/比动能: v2/2 19流体的机械能守恒静止流体和活动流体都遵照能量的守恒道理, 用 一个同一的关系式进行描述。1流体比机械能= 2流体比机械能+1和2间比能量丧失 20抱负流体的伯努利方程若是质量力仅仅是沉力f=mgz为单元分量流体具有的位势能, 又称高度或水头;为单元分量流体具有的压强势能, 又称压强高度或压强水头;为单元分量流体具有的动能, 又称速度水头或动压头。 21整个流场合有各点的械能为一。能量方程中, 压强尺度要分歧。 22流体中总水头线是沿程下降的, 而测压管水头线可沿程上升、 下降或不变。 232. 3 流体动力学根基方程( 1)流体流动的持续性方程 :流入节制面的流体质量= 流出节制面的流体质量 24( 2) 能量方程 抱负流体的伯努利方程 粘性流体总流的伯努利方程流体力学的根基方程: 持续性方程 伯努利方程 25粘性流体总流的伯努利方程对于粘性流体, 因为存正在摩擦阻力, 耗掉了 流体的部门机械能, 所以械能逐渐削减。粘性流体管流, 测压管水头线沿程的变化可能上升, 下降, 或连结不变。 26流体流动根基方程的使用 求流速 求压力 同时求流速和压力 273 流动阻力及管特征曲线 流态的判断 流动阻力 管特征曲线流动形态的鉴定雷诺数 Re: 反映惯性力取粘性力的对比关系vd临界雷诺数 Re层流湍流ReRe2000Re2000 303. 2 管内 流速分布一般环境下, 某一截面( 例如: 管内流动的某一截面) 的流体速度分布并非线性函数, 而曲直线圆管内 的速度分布工程计较中, 利用 界面平均速度v。对于圆管内 的层流流动:对于圆管内 的湍流流动:max2vv max0.8vv 323. 3 管能量丧失粘性流体沿管道流动的总流伯努里方程为hw是粘性流体从截面1流到截面2处, 单元分量流体所丧失的能量, 它等于所有沿程丧失和局部丧失之和, 即: 33沿程丧失hf是正在每段缓变流区域内 单元分量流体沿流程的能量丧失。 为沿程丧失系数, 它取流体的粘度, 流速、 管道内 径和管壁粗拙度等要素相关, 是一个纲系数, 除层流流动外, 一般需要由试验确定。 34局部丧失局部丧失hj是当管道中因截面面积或流动标的目的的改变所引 起的流动急剧变化时, 单元分量流体的能量丧失, 凡是暗示为式中称为局部丧失系数, 也是一个纲系数, 按照引 起流动的各类管件, 由试验来确定。 35总丧失总丧失hw等于各段沿程丧失hf和局部丧失hj之和。若求沿程丧失hf和局部丧失hj, 就必需确定沿程丧失系数 和局部丧失系数 。 363. 4 圆管中的层流流动圆管中层流流动过流断面上的流速分布为扭转抛物面, 流速分布:圆管中层流流动沿程压强丧失取速度的一次方成反比。 沿程能量丧失, 简称沿程丧失为: 37非圆截面管沿程丧失的计较非圆截面管道的沿程丧失,当量曲径则定义为:A过水截面面积;x湿周;R水力半径。 38非圆截面管道 对充满流体的矩形截面管道 充满流体的环形截面管道 充满流体的牵制( 流动为垂曲于纸面标的目的的纵掠) 。 393. 5 管中的局部丧失当流体流过阀门、 变截面管道( 例如管道截面俄然扩大和缩小) 、 弯管等管件时, 因为流动形态急剧变化, 流体质点之间发生碰撞、 发生旋涡等缘由, 正在管件附近的局部范畴内 发生的能量丧失, 称为局部丧失或局部阻力。 40局部丧失管道截面俄然扩大 41弯管弯管也是管系统中的常用 管件, 弯管可引 起另 外一种典型的局部丧失, 但弯管只改变流体的流动标的目的, 不改变平均流速的大小。弯管的局部阻力次要包罗两部份: ( 1) 旋涡丧失; ( 2) 二次流丧失。 42减小局部丧失的办法1. 管道进口 : 尽量将管道的进口 加工成的进口 , 尝试证明, 的进口 可削减局部丧失系数90%以上。 432. 弯管避免正在弯管的内 外侧发生较大的旋涡区, 又可减小二次流的范畴。 443. 三通为减小流体流过三通的局部丧失, 可正在总管中安拆合流板取分流板, 如下图所示。 或者尽可能地减小支管取合流管之间的夹角 。 45削减局部丧失的方式:次要思惟:尽量将管件转角 加工成圆角 , 使俄然扩大和俄然缩小改变成逐步扩大取逐步缩小, 并选择最佳的扩散角 。 并尽量使管件的边壁接近流线型, 以避免旋涡的发生。 463. 6 管计较由于管系统的能量丧失, 包罗沿程丧失和局部丧失两种, 凡是按照这两种能量丧失正在总能量丧失中所占比例的大小而将管道分为长管取短管。按布局形式分: 管径及流量沿程没有发生变化的管, 为简单管; 而管径及流量沿程没有发生变化的为复杂管; 47所谓长管即计较管总能量丧失时, 以沿程丧失为从, 速度水头取局部丧失之和小于沿程丧失的5%, 即所谓短管即局部丧失和速度水头之和占总能量丧失中相当大的一部门。 48用 于管计较的公式也有三个, 即:( 1) 持续方程( 2) 伯努利方程此中E为管系统的外加能量, 例如管中一台泵, 则E为泵的扬程。 49( 3) 管能量丧失公式 50简单管简单管就是管曲径不变, 没有支管分出的管。 正在简单管中流速沿流程不变。 51复杂管:管所谓管即由几段分歧管径的简单管而成。管有以下两个特点:( 1) 管的总能量丧失等于各简单管的能量丧失之和。 即: 52( 2) 管的总流量沿流程不变 53再由持续方程 54求流量Q: 55例题:段速度未知, 求下面管内 的管内 流量已知各管长度, 沿程丧失, 局部丧失值, 但各取两个参考面:据此写伯努利方程:水箱程度面, 出口 面;( 1)3+0+0=0+0+212212121 3h22pvpvzzgggg 56再由持续方程:( 2)求出代入式( 2) , 求得具体的h1-3将h1-3代入式(1) 求出v2, v1 流量: Q=A1V1 2233123()()()222mlllhhhhlvlvlvdgdgdg V1=3223111AAvvvAA 57并联管几条简单管或管的入口 端取出口 端别离毗连正在一路, 如许的管就称为并联管。 58( 1) 并联管中各支管的能量丧失相等。 并联管各支管上的阻力丧失相等各支管的能量丧失相等, 仅暗示流过各支管单元分量流体的能量丧失相等, 而通过各支管的流量可能分歧。 59( 2) 并联管的总流量等于各支管分流量之和。K 称为流量模数, 它分析反映了 管道断面外形、 尺寸以及管壁粗拙度对输水能力的影响。 明显, 流量模数K取流量Q具有不异的量纲。 60操纵 这三个公式, 即可处理并联管中流量分派, 水头计较以及管径选择等问题。 61关于管Sh因为并联管, 总流量为分流量相加,而各管能量丧失相等, 则可推到出: 并联管总的平方根倒数等于各支平方根倒数之和。2vhHS q 623. 7 分支管管网( 1) 枝状管网: 所谓枝状管网, 即由干管取支管构成的管系统。 干管将总流量分派至每个支管。 支管结尾, 互不相接, 如图所示。 63枝状管网的计较, 次要是确定各管段的曲径以及管网的水头丧失, 正在此根本上, 确定H, 再选择水泵, 或确定水塔高度。 64(2) 环状管网所谓环状管网, 便是由若干管道彼此毗连构成的一些环形回, 而从每一个节点流出的流量可别离来自 分歧的环形回, 如下图所示。 653. 7管特征曲线管特征曲线:暗示流体通过某一特定管所需要的压头取流量的关系。 66管特征曲线方程①曲线正在H轴上截距; 管所需最小外加压头;②高阻管, 曲线较陡; 低阻管曲线较平缓。③管特征曲线的外形有管结构和流量等前提来确定, 而取离心泵的机能无关。 674. 流体机械的分类和布局以流体为工做介质来转换能量的机械。按能量转换分类:原动机是将流体的能量改变为机械能, 用来输出轴功率。 如汽轮机、 燃气轮机、 水轮机等。工做机是将机械能改变为流体的能量, 用来改变流体的形态(提高流体的压力、 使流体分手等) 取输送流体。 如压缩机、 泵、 分手机等。 68泵泵是把原动机的机械能转换为液体的能量的机械。原动机( 电动机、 柴油机等) 通过泵轴带动叶轮扭转, 对液体做功, 使其能量( 包罗位能、 压能和动能) 添加, 从而使液体输送到高处或要求有压力的处所。 69( 1) 按工做道理分: 70( 2) 按压力分 71叶片 式泵取风机的根基理论会商泵取风机的道理和机能, 就是要:研究流体正在泵取风机内 的流动纪律, 从而找出流体流动取各过流部件几何外形之间的关系, 确定适宜的流道外形, 以便获得合适要求的水力( 气动) 机能。 72 73流体正在叶轮内 的流动阐发 74 离心式泵的工做道理离心式泵取风机的次要工做部件是叶轮。 当原动机带动叶轮扭转时, 叶轮中的叶片 流体扭转, 即叶片 对流体沿它的活动标的目的做功, 从而使流体的压力势能和动能添加。 同时, 流体正在惯性力的感化下, 从核心向叶轮边缘流去并以很高的速度流出叶轮进入压出室( 导叶或蜗壳) , 再经扩散管排出,这个过程称为压水( 气) 过程。 因为叶轮核心的流体流向边缘, 正在叶轮核心构成低压区, 当它具有脚够的实空时, 正在吸入端压强的感化 下, 流体经吸入室进入叶轮, 这个过程称为吸水( 气) 过程。 因为叶轮持续地扭转, 流体也就持续地排出、 吸入, 构成离心式泵取风机的持续工做。 75 76 77( 2) 轴流式泵取风机的工做道理流体沿轴向流入叶片 通道, 当叶轮正在原动机驱动下扭转时, 扭转着的叶片 给绕流流体一个轴向的推力( 按照流体力学可知, 流体对叶片 感化 有一个升力, 同时按照感化 力取反感化 力相等的道理, 叶片 也感化 给流体一个取升力大小相等标的目的相反的力, 即这一推力) , 此叶片 的推力对流体做功, 使流体的能量添加并沿轴向排出。 叶轮持续扭转即构成轴流式泵取风机的持续工做。 78翼型和叶栅的概念轴流泵取风机的叶轮理论 79轴流式泵取风机特点:流量大, 扬程低, 流体轴向流入, 轴向流出;布局简单, 分量相对较轻, 叶片 角 度可调,变工况特征优良用 场:大型制冷系统的送引 风机, 轮回水泵 80轴流式泵取风机合用 范畴:工做范畴很窄, 适合于能头变化大时, 要求流量变化不大的场所。 81(3) 泵取风机的总效率泵取风机的总效率等于无效功率和轴功率之比。 泵取风机的总效率h等于机械效率hm、容积效率hV和流动效率hh三者的乘积。 82 83 84机械丧失:由泵轴取轴承之间、 泵轴取填料之间、 叶轮盖板外概况取液体之间长生的摩擦而引 起的能量丧失。容积丧失:泵泄露形成的丧失。水力丧失:流体正在流经流体机械时, 因为粘性而取通道发生的摩擦丧失, 以及正在局部地域因为流动环境突变而发生的局部阻力。 85目 前, 离心式泵的总效率视其大小、 布局形式的分歧约正在0. 45-0. 92之间; 离心风机的总效率约正在0. 5-0. 93之间;轴流泵总效率约为0. 74-0. 98; 轴流风机的总效率约为0. 5-0. 9。 86 87泵取风机的机能曲线离 心 式 清 水 泵型号: IS65-50-160 转速: 2900r/min流量: 25m3/h 效率: 66%扬程: 32m 电机功率: 4kW答应吸上线kg出厂编号:出厂:年 月 日 88管特征曲线及工做点泵取风机的机能曲线, 只能申明泵取风机自 身的机能, 但泵取风机正在管中工做时, 不只取决于其本身的, 并且还取决于管系统的机能, 即管特征曲线。 由这两条曲线的交点来决定泵取风机正在管系统中的运转工况 89( 4) 泵取风机的运转工况点机能曲线上的点可能的工况点运转工况点? 管系统相关 90泵、 风运转工况点的不变性 91影响泵取风机运转工况点变化的一些要素1. 吸入空间( 压出空间) 压强( 位高) 变化的影响2. 密度变化的影响3. 流体含固体杂质时运转工况点的变化除此之外, 流体的粘性变化, 管的积垢、积灰、 结焦、 泄露、 堵塞等城市影响泵取风机的运转工况点, 92泵或风机的工做点当风机供给的风量不克不及合适现实要求时, 可采纳以下三种方式进行调整:( 一)削减或添加管网的阻力(压力) 丧失 93(二) 改换风机(三) 改变风机转数 94( 5) 泵内 汽蚀现象由液体中逸出的氧气等活性气体, 借帮气泡凝结时放出的热量, 会对金属起化学侵蚀感化 。这种气泡的构成成长和分裂致使材料遭到的全数过程, 称为汽蚀现象。汽蚀对泵发生诸多 风险:( 1) 材料( 2) 噪声 振动( 3) 机能下降 95汽蚀概况现象汽蚀后的叶轮 96汽蚀凡是发生的部位:轴流式泵轴流式泵离心式泵离心式泵 97从运转角 度出发若何防止?提高泵抗蚀机能的办法:( 1) 节制泵的流量: 泵的工做流量不该大于额定流量; 不该小于答应的最小流量。( 2) 泵的转速。( 3) 不答应采用 泵的入口 阀门调理省量( 4) 泵启动时空运转时间不克不及过长。 985. 流体压力的丈量单管测压计毕托管测速道理 99U形管测压计

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