1、2022-7-5第第 二章二章 流體輸送機械流體輸送機械第第 一一 節(jié)節(jié) 液體輸送機械液體輸送機械 2-1-1 離心泵離心泵離心泵的操作原理、構(gòu)造與類型離心泵的操作原理、構(gòu)造與類型 離心泵的基本方程式離心泵的基本方程式 離心泵的主要性能參數(shù)與特性曲線離心泵的主要性能參數(shù)與特性曲線 離心泵性能的改變離心泵性能的改變 離心泵的氣蝕現(xiàn)象與允許吸上高度離心泵的氣蝕現(xiàn)象與允許吸上高度離心泵的工作點與流量調(diào)節(jié)離心泵的工作點與流量調(diào)節(jié)2-1-2 其他類型的泵其他類型的泵2022-7-5流體輸送機械流體輸送機械：向流體作功以提高流體機械能的裝置向流體作功以提高流體機械能的裝置。 輸送液體的機械通稱為泵； 例如

2、：離心泵離心泵、往復(fù)泵、旋轉(zhuǎn)泵和漩渦泵。 輸送氣體的機械按不同的工況分別稱為: 通風(fēng)機、鼓風(fēng)機、壓縮機和真空泵。 本章的目的：本章的目的： 結(jié)合化工生產(chǎn)的特點，討論各種流體輸送機械的操作原操作原理、基本構(gòu)造與性能理、基本構(gòu)造與性能，合理地選擇其類型、決定規(guī)格、計選擇其類型、決定規(guī)格、計算功率消耗、正確安排在管路系統(tǒng)中的位置等算功率消耗、正確安排在管路系統(tǒng)中的位置等2022-7-52-1-1離心泵離心泵一離心泵的操作原理、構(gòu)造與類型一離心泵的操作原理、構(gòu)造與類型 1、操作原理操作原理 由若干個彎曲的葉片組成的葉輪葉輪置于具有蝸殼通道的泵泵殼殼之內(nèi)。 葉輪葉輪緊固于泵軸泵軸上 泵軸與電機電機相連，

3、 可由電機帶動旋轉(zhuǎn)。 2022-7-5 吸入口位于泵殼中央與吸入管路相連，并在吸入管底部裝 一止逆閥。 泵殼的側(cè)邊為排出口，與排出管路相連，裝有調(diào)節(jié)閥。離心泵的工作過程離心泵的工作過程： 開泵前，先在泵內(nèi)灌滿要輸送的液體。 開泵后，泵軸帶動葉輪一起高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力。液體在 此作用下，從葉輪中心被拋向葉輪外周，壓力增高壓力增高，并以 很高的速度（15-25 m/s）流入泵殼。 2022-7-5 在蝸形泵殼中由于流道的不斷擴大，液體的流速減慢流速減慢，使 大部分動能轉(zhuǎn)化為壓力能。最后液體以較高的靜壓強從排以較高的靜壓強從排 出口流入排出管道。出口流入排出管道。 泵內(nèi)的液體被拋出后，葉輪的中心形成

4、了真空，在液面壓 強（大氣壓）與泵內(nèi)壓力（負壓）的壓差作用下，液體便 經(jīng)吸入管路進入泵內(nèi)，填補了被排除液體的位置。 離心泵之所以能輸送液體，主要是依靠高速旋轉(zhuǎn)葉輪依靠高速旋轉(zhuǎn)葉輪所產(chǎn)生的離心力，所產(chǎn)生的離心力，因此稱為離心泵。 2022-7-52022-7-5 氣氣 縛縛 離心泵啟動啟動時，如果泵殼內(nèi)存在空氣泵殼內(nèi)存在空氣，由于空氣的密度遠小于液體的密度，葉輪旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力很小離心力很小，葉輪中心處產(chǎn)生的低壓不足以造成吸上液體所需要的真空度不足以造成吸上液體所需要的真空度，這樣，離心泵就無法工作，這種現(xiàn)象稱作“氣縛氣縛”。 為了使啟動前泵內(nèi)充滿液體，在吸入管道底部裝一止止逆閥逆閥。此外，在

5、離心泵的出口管路上也裝一調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥，用于開停車和調(diào)節(jié)流量。2022-7-52022-7-52 2、基本部件和構(gòu)造、基本部件和構(gòu)造1 1）葉輪）葉輪a)葉輪的作用 將電動機的機械能傳給液體將電動機的機械能傳給液體, ,使液體的動能有所提高。 b)葉輪的分類 根據(jù)結(jié)構(gòu)閉式葉輪開式葉輪 半閉式葉輪 葉片的內(nèi)側(cè)帶有前后蓋板前后蓋板，適于輸送干凈流體，效率較高。沒有前后蓋板沒有前后蓋板，適合輸送含有固體顆粒的液體懸浮物。只有后蓋板后蓋板，可用于輸送漿料或含固體懸浮物的液體，效率較低。2022-7-52022-7-5按吸液方式 單吸式葉輪 雙吸式葉輪液體只能從葉輪一側(cè)被吸入，結(jié)構(gòu)簡單。相當于兩個沒有蓋板

6、的單吸式葉輪背靠背并在了一起，可以從兩可以從兩側(cè)吸入液體側(cè)吸入液體，具有較大的吸液能力，而且可以較好的消除軸向推力。 2022-7-52022-7-52 2）泵殼）泵殼 泵殼的作用 匯集液體，作導(dǎo)出液體的通道；匯集液體，作導(dǎo)出液體的通道； 使液體的能量發(fā)生轉(zhuǎn)換，一部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能。使液體的能量發(fā)生轉(zhuǎn)換，一部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能。 導(dǎo)葉輪 為了減少液體直接進入蝸殼時的碰撞，在葉輪與泵殼之間有時還裝有一個固定不動的帶有葉片的圓盤，稱為導(dǎo)導(dǎo)葉輪。葉輪。導(dǎo)葉輪上的葉片的彎曲方向與葉輪上葉片的彎曲方向相反相反，其彎曲角度正好與液體從葉輪流出的方向相適應(yīng)，引導(dǎo)液體在泵殼的通道內(nèi)平緩的改變方向，使能使能量

7、損失減小，使動能向靜壓能的轉(zhuǎn)換更為有效。量損失減小，使動能向靜壓能的轉(zhuǎn)換更為有效。 2022-7-52022-7-53 3）軸封裝置）軸封裝置A 軸封的作用 為了防止高壓液體從泵殼內(nèi)沿軸的四周而漏出，或者外界空氣漏入泵殼內(nèi)。B 軸封的分類 軸封裝置 填料密封： 機械密封： 主要由填料函殼、軟填料和填料壓蓋組成，普通離心泵采用這種密封。 主要由裝在泵軸上隨之轉(zhuǎn)動的動環(huán)動環(huán)和固定于泵殼上的靜環(huán)靜環(huán)組成，兩個環(huán)形端面由彈簧的彈力互相貼緊而作相對運動，起到密封作用。 端面密封2022-7-52022-7-52022-7-52022-7-52022-7-53 3、離心泵的分類、離心泵的分類1 1）按照軸

8、上葉輪數(shù)目的多少）按照軸上葉輪數(shù)目的多少 單級泵 多級泵 軸上只有一個葉輪一個葉輪的離心泵，適用于出口壓力不太大的情況；軸上不止一個葉輪不止一個葉輪的離心泵 ，可以達到較高的壓頭。離心泵的級數(shù)就是指軸上的葉輪數(shù)級數(shù)就是指軸上的葉輪數(shù)，我國生產(chǎn)的多級離心泵一般為2929級級。 2 2）按葉輪上吸入口的數(shù)目）按葉輪上吸入口的數(shù)目單吸泵 雙吸泵 葉輪上只有一個吸入口一個吸入口，適用于輸送量不大的情況。葉輪上有兩個吸入口兩個吸入口，適用于輸送量很大的情況。 2022-7-52022-7-52022-7-53 3）按離心泵的不同用途）按離心泵的不同用途 水泵水泵 輸送清水和物性與水相近、無腐蝕性且雜質(zhì)很

9、清水和物性與水相近、無腐蝕性且雜質(zhì)很少的液體少的液體的泵, （B型） 耐腐蝕泵耐腐蝕泵 接觸液體的部件（葉輪、泵體）用耐腐蝕材料耐腐蝕材料制成。要求：結(jié)構(gòu)簡單、零件容易更換、維修方便、密封可靠、用于耐腐蝕泵的材料有：鑄鐵、高硅鐵、各種合金鋼、塑料、玻璃等。（F型）油泵 輸送石油產(chǎn)品石油產(chǎn)品的泵 ，要求密封完善。（Y 型）雜質(zhì)泵 輸送含有固體顆粒的懸浮液、稠厚的漿液含有固體顆粒的懸浮液、稠厚的漿液等的泵 ，又細分為污水泵、砂泵、泥漿泵等 。要求不易堵塞、易拆卸、耐磨、在構(gòu)造上是葉輪流道寬、葉片數(shù)目少。2022-7-52022-7-5二、離心泵的基本方程式二、離心泵的基本方程式 1 1、離心泵基本

10、方程式的導(dǎo)出、離心泵基本方程式的導(dǎo)出 假設(shè)如下理想情況假設(shè)如下理想情況： 1）泵葉輪的葉片數(shù)目為無限多個葉片數(shù)目為無限多個，也就是說葉片的厚度 為無限薄，液體質(zhì)點沿葉片彎曲表面流動，不發(fā)生任 何環(huán)流現(xiàn)象。 2）輸送的是理想液體理想液體，流動中無流動阻力無流動阻力。 2022-7-5在高速旋轉(zhuǎn)的葉輪當中，液體質(zhì)點的運動包括： 液體隨葉輪旋轉(zhuǎn)液體隨葉輪旋轉(zhuǎn) ； 經(jīng)葉輪流道向外流動。經(jīng)葉輪流道向外流動。 液體與葉輪一起旋轉(zhuǎn)的速度u1或u2方向與所處圓周的切線方向一致，大小為： 60211nru60222nru2022-7-5 液體沿葉片表面運動的速度液體沿葉片表面運動的速度1、2，方向為液體質(zhì)點所處

11、葉片的切線方向，大小與液體的流量、流道的形狀等有關(guān) cpHHHgCCgPP2212212單位重量液體由點1到點2獲得的機械能為: 單位重量理想液體，通過無數(shù)葉片的旋轉(zhuǎn)，獲得的能量稱作理論壓頭理論壓頭，用H H表示。 兩個速度的合成速度合成速度就是液體質(zhì)點在點1或點2處相對于相對于靜止的殼體的速度靜止的殼體的速度，稱為絕對速度絕對速度，用c1、c2來表示。2022-7-5HC: 液體經(jīng)葉輪后動能的增加 HP: 液體經(jīng)葉輪后靜壓能的增加；靜壓能增加項HP主要由于兩方面的因素促成：1）液體在葉輪內(nèi)接受離心力所作的外功液體在葉輪內(nèi)接受離心力所作的外功，單位質(zhì)量液體所 接受的外功可以表示為： 2)(22

12、1222122222121uurrdrrFdrrrrr2）葉輪中相鄰的兩葉片構(gòu)成自中心向外沿逐漸擴大的液體 流道，液體通過時部分動能轉(zhuǎn)化為靜壓能，這部分靜 壓能的增加可表示為： 222212022-7-5單位重量流體經(jīng)葉輪后的靜壓能增加為:gguuHP2222212122 222212222212122gccgguuH（a）根據(jù)余弦定理，上述速度之間的關(guān)系可表示為： 111212121cos2ucuc222222222cos2ucuc2022-7-5代入（a）式，并整理可得到：gcucuH/ )coscos(111222(b)一般離心泵的設(shè)計中，為提高理論壓頭，使1=90，即cos1=0gcu

13、H/cos222離心泵的基本方程式離心泵理論壓頭的表達式 2022-7-5理論壓頭與理論流量QT關(guān)系 流量可表示為葉輪出口處的徑向速度與出口截面積的乘積sin2222cbrQT從點2處的速度三角形可以得出222222sincosctgcuc代入 H=u2c2cos2/g )sin(22222ctgcugu)2(1222222brctgQuugT22222)(1ctggbQrgTH離心泵基本方程式 表示離心泵的理論壓頭與理論流量，葉輪的轉(zhuǎn)速和直徑、葉輪的幾何形狀間的關(guān)系。2022-7-5對于某個離心泵（即其2、2、b2固定），當轉(zhuǎn)速一定時，理論壓頭與理論流量之間呈線形關(guān)系，可表示為：TBQAH

14、2 2、離心泵基本方程式的討論、離心泵基本方程式的討論 1 1）離心泵的理論壓頭與葉輪的轉(zhuǎn)速和直徑的關(guān)系）離心泵的理論壓頭與葉輪的轉(zhuǎn)速和直徑的關(guān)系 當葉片幾何尺寸（b2，2）與理論流量一定時，離心泵的理論壓頭隨葉輪的轉(zhuǎn)速或直徑的增加而加大。2 2）離心泵的理論壓頭與葉片幾何形狀的關(guān)系）離心泵的理論壓頭與葉片幾何形狀的關(guān)系 根據(jù)葉片出口端傾角2的大小,葉片形狀可分為三種: 2022-7-5a）后彎葉片(20 。泵的理論壓頭隨流量Q的增大而減小 2022-7-5b）徑向葉片（2=90。，圖a），ctg2=0 。泵的理論壓頭不隨流量QT而變化。c）前彎葉片(290。，圖c)，ctg20 。泵的理論壓

15、頭隨理論流量QT的增大而增大。 前彎葉片產(chǎn)生的理論壓頭最高，這類葉片是最佳形式的葉片嗎？NO 2022-7-5H靜壓頭的增加：g2g2uu22212122動壓頭的增加：g2cc2122 前彎葉片，動能的提高大于靜壓能的提高。 由于液體的流速過大，在動能轉(zhuǎn)化為靜壓能的實際過程中，會有大量機械能損失，使泵的效率降低。 一般都采用后彎葉片 2022-7-5 3 3、實際壓頭、實際壓頭 離心泵的實際壓頭與理論壓頭有較大的差異，原因在于流體在通過泵的過程中存在著壓頭損失，它主要包括：1）葉片間的環(huán)流 2）流體的阻力損失 3）沖擊損失 理論壓頭、實際壓頭及各種壓頭損失與流量的關(guān)系為2022-7-52022

16、-7-5三離心泵的主要性能參數(shù)與特性曲線三離心泵的主要性能參數(shù)與特性曲線 1 1、離心泵的性能參數(shù)、離心泵的性能參數(shù) 1 1）離心泵的流量）離心泵的流量 指離心泵在單位時間里排到管路系統(tǒng)的液體體積，一般用Q表示，單位為m3/h。又稱為泵的送液能力 。2 2）離心泵的壓頭）離心泵的壓頭 泵對單位重量的液體所提供的有效能量，以H表示，單位為m。又稱為泵的揚程。2022-7-5離心泵的壓頭取決于： 泵的結(jié)構(gòu)（葉輪的直徑、葉片的彎曲情況等） 轉(zhuǎn)速 n 流量 Q， 如何確定轉(zhuǎn)速一定時，泵的壓頭與流量之間的關(guān)系呢？ 實驗測定實驗測定2022-7-5H的計算可根據(jù)b、c兩截面間的柏努利方程：bcfccbbh

17、gugPZHgugP)(2222bcfbcbchguugPPZH)(222gPPZHbc/ )( 離心泵的壓頭又稱揚程。必須注意，揚程并不等于升舉高度Z，升舉高度只是揚程的一部分。 2022-7-53 3）離心泵的效率）離心泵的效率 離心泵輸送液體時，通過電機的葉輪將電機的能量傳給液體。在這個過程中，不可避免的會有能量損失，也就是說泵軸轉(zhuǎn)動所做的功不能全部都為液體所獲得，通常用效率來反映能量損失。這些能量損失包括：容積損失 水力損失 機械損失 泵的效率反應(yīng)了這三項能量損失的總和，又稱為總效率。與泵的大小、類型、制造精密程度和所輸送液體的性質(zhì)有關(guān) 2022-7-54 4）軸功率及有效功率）軸功率

18、及有效功率軸功率： 電機輸入離心泵的功率,用N表示，單位為J/S,W或kW有效功率：排送到管道的液體從葉輪獲得的功率，用NeNe表示 軸功率和有效功率之間的關(guān)系為 ：/eNN 有效功率可表達為 gQHNe軸功率可直接利用效率計算/gQHN 2022-7-52 2、離心泵的特性曲線、離心泵的特性曲線 離心泵的H H、 、 N N都與離心泵的Q Q有關(guān)，它們之間的關(guān)系由確定離心泵壓頭的實驗來測定，實驗測出的一組關(guān)系曲線： H HQ Q 、Q Q 、 N NQ Q 離心泵的特性曲線 注意：特性曲線隨轉(zhuǎn)速而變。 各種型號的離心泵都有本身獨自的特性曲線，但形狀基本相似，具有共同的特點 2022-7-52

19、022-7-51）HQ曲線曲線：表示泵的壓頭與流量的關(guān)系，離心泵的壓頭普遍是隨流量的增大而下降（流量很小時可能有例外）2 2）N NQ Q曲線：曲線：表示泵的軸功率與流量的關(guān)系，離心泵的軸功率隨流量的增加而上升，流量為零時軸功率最小。 離心泵啟動時，應(yīng)關(guān)閉出口閥，使啟動電流最小，以保護電機。3 3）Q Q曲線：曲線：表示泵的效率與流量的關(guān)系，隨著流量的增大，泵的效率將上升并達到一個最大值，以后流量再增大，效率便下降。2022-7-5 離心泵在一定轉(zhuǎn)速下有一最高效率點。離心泵在與最高效率點相對應(yīng)的流量及壓頭下工作最為經(jīng)濟。 與最高效率點所對應(yīng)的Q、H、N值稱為最佳工況參數(shù)。離心泵的銘牌上標明的就

20、是指該泵在運行時最高效率點的狀態(tài)參數(shù)。 注意：在選用離心泵時，應(yīng)使離心泵在該點附近工作。一般要求操作時的效率應(yīng)不低于最高效率的92%。2022-7-5四、離心泵性能的改變四、離心泵性能的改變 1、液體性質(zhì)的影響液體性質(zhì)的影響 1 1）液體密度的影響）液體密度的影響 sin2222cbrQT離心泵的流量 與液體密度無關(guān)。 離心泵的壓頭 gcuH/cos222與液體的密度無關(guān) HQ曲線不因輸送的液體的密度不同而變曲線不因輸送的液體的密度不同而變 。泵的效率泵的效率不隨輸送液體的密度而變。不隨輸送液體的密度而變。 /gQHN 離心泵的軸功率與輸送液體密度有關(guān)離心泵的軸功率與輸送液體密度有關(guān) 。202

21、2-7-52 2）粘度的影響）粘度的影響 當輸送的液體粘度大于常溫清水的粘度時，泵的壓頭減小泵的流量減小泵的效率下降泵的軸功率增大 泵的特性曲線發(fā)生改變，選泵時應(yīng)根據(jù)原特性曲線進行修正當液體的運動粘度小于20cst（厘池）時，如汽油、柴油、煤油等粘度的影響可不進行修正。2022-7-52 2、轉(zhuǎn)速對離心泵特性的影響、轉(zhuǎn)速對離心泵特性的影響 當液體的粘度不大且泵的效率不變時，泵的流量、壓頭、軸功率與轉(zhuǎn)速的近似關(guān)系可表示為：nnQQ2)(nnHH3)(nnNN比例定律 3 3、葉輪直徑的影響、葉輪直徑的影響 1）屬于同一系列而尺寸不同的泵，葉輪幾何形狀完全相似，b2/D2保持不變，當泵的效率不變時

22、， 2022-7-52）某一尺寸的葉輪外周經(jīng)過切削而使D2變小，b2/D2變大 若切削使直徑D2減小的幅度在20%以內(nèi)，效率可視為不變，并且切削前、后葉輪出口的截面積也可認為大致相等, 此時有： 22DDQQ222)(DDHH322)(DDNN-切割定律 2022-7-5五、離心泵的氣蝕現(xiàn)象與允許吸上高度五、離心泵的氣蝕現(xiàn)象與允許吸上高度 1 1、氣蝕現(xiàn)象、氣蝕現(xiàn)象 氣蝕產(chǎn)生的條件葉片入口附近K處的壓強PK等于或小于輸送溫度下液體的飽和蒸氣壓 2022-7-5氣蝕產(chǎn)生的后果： 氣蝕發(fā)生時產(chǎn)生噪音和震動，葉輪局部在巨大沖擊的反復(fù)作用下，表面出現(xiàn)斑痕及裂紋，甚至呈海棉狀逐漸脫落 液體流量明顯下降，

23、同時壓頭、效率也大幅度降低，嚴重時會輸不出液體。2 2、離心泵的允許吸上高度、離心泵的允許吸上高度 離心泵的允許吸上高度又稱為允許安裝高度，指泵的吸入口與吸入貯槽液面間可允許達到的最大垂直距離，以Hg表示。2022-7-5貯槽液面0-0與入口處1-1兩截面間列柏努利方程1021102fHgugPPHg若貯槽上方與大氣相通，則P0即為大氣壓強Pa 102112faHgugPPHg2022-7-52 2、離心泵的允許吸上真空度、離心泵的允許吸上真空度 g/pPH1aS注意：H HS S 單位是壓強的單位，通常以m m液柱來表示。在水泵的性能表里一般把它的單位寫成m m（實際上應(yīng)為mH2O）。離心泵

24、的允許吸上真空度 定義式將 gpPHaS/1代入102112faHgugPPHg得10212fSHguHHg允許吸上高度的計算式允許吸上高度的計算式2022-7-5HS值越大，表示該泵在一定操作條件下抗氣蝕性能好，安裝高度Hg越高。 HS與泵的結(jié)構(gòu)、流量、被輸送液體的物理性質(zhì)及當?shù)卮髿鈮旱纫蛩赜嘘P(guān)。通常由泵的制造工廠試驗測定，實驗在大氣壓為10mH2O（9.81Pa）下,以20清水為介質(zhì)進行的。2022-7-5HS隨Q增大而減小確定離心泵安裝高度時應(yīng)使用泵最大流量下的HS進行計算若輸送其它液體，且操作條件與上述實驗條件不符時，需對HS進行校正。 100024. 01081. 9)10(3vaS

25、SPHHH3 3、氣蝕余量、氣蝕余量 為防止氣蝕現(xiàn)象發(fā)生，在離心泵入口處液柱的靜壓頭 gp1與動壓頭 gu221之和必需大于液體在操作溫度下的飽和蒸汽壓頭 gpv的一個最小值。 2022-7-5gpgugphv2211氣蝕余量定義式h 與與Hg 的關(guān)系的關(guān)系當葉輪入口附近(k-k)最小壓強等于液體的飽和蒸汽壓pv 時，泵入口處壓強(1-1)必等于某確定的最小值p1。 在1-1和k-k間列柏努利方程： kfkvHgugpgugp1221122kfkHguh1222022-7-5當流量一定且流體流動為阻力平方區(qū)時，氣蝕余量僅與泵的結(jié)構(gòu)和尺寸有關(guān)，是泵抗氣蝕性能參數(shù)。將 gpgugphv2211代入

26、 kfgHgugppH121102100fvgHhgpgpH允許吸上高度的計算式允許吸上高度的計算式離心泵的氣蝕余量 h值也是由生產(chǎn)泵的工廠通過實驗測定的h隨Q增大而增大計算允許安裝高度時應(yīng)取高流量下的h值。圖2022-7-5泵性能表上所列的h值也是按輸送20的清水測定的，當輸送其它液體時應(yīng)乘以校正系數(shù)予以校正，但因一般校正系數(shù)小于1，故把它作為外加的安全系數(shù)，不再校正。4 4、離心泵的實際安裝高度、離心泵的實際安裝高度 離心泵的實際安裝高度應(yīng)小于允許安裝高度，一般比允許值小0.51m。 mHHgg) 15 . 0(實2022-7-5注意：注意：1）離心泵的允許吸上真空度和允許氣蝕余量值是與其

27、流量有關(guān)的，大流量下h較大而HS較小，因此，必須注意使用最大額定流量值進行計算。2）離心泵安裝時，應(yīng)注意選用較大的吸入管路，減少吸入管路的彎頭、閥門等管件，以減少吸入管路的阻力。3）當液體輸送溫度較高或液體沸點較低時，可能出現(xiàn)允許安裝高度為負值的情況，此時，應(yīng)將離心泵安裝于貯槽液面以下，使液體利用位差自流入泵內(nèi)。2022-7-5六、六、離心泵的工作點與流量調(diào)節(jié)離心泵的工作點與流量調(diào)節(jié) 1、管路特性曲線與泵的工作點管路特性曲線與泵的工作點 1 1）管路特性曲線）管路特性曲線 管路特性曲線 流體通過某特定管路時所需的壓頭與液體流量的關(guān)系曲線。 在截面1-1與 2-2 間列柏努利方程式，并以1-1截

28、面為基準水平面，則液體流過管路所需的壓頭為：2022-7-5feHgugpzH22Kgpz式中：022gu上式簡化為 feHKH)21()4)(220gdQdllHcef而Bgddllce4201)(令2022-7-52BQKHe管路的特性 方程2 2）離心泵的工作點）離心泵的工作點 離心泵的特性曲線與管路的特性曲線的交點M，就是離心泵在管路中的工作點。 在特定管路中輸送液體時，管路所需的壓頭隨所輸送液體流量Q Q的平方而變 2022-7-5 M點所對應(yīng)的流量Qe和壓頭He表示離心泵在該特定管路中實際輸送的流量和提供的壓頭。2 2、離心泵的流量調(diào)節(jié)、離心泵的流量調(diào)節(jié)1 1）改變出口閥開度）改變

29、出口閥開度 改變管路特性曲線改變管路特性曲線 閥門關(guān)小時： 管路局部阻力加大，管路特性曲線變陡，工作點由原來的M點移到M1點，流量由QM降到QM1； 2022-7-5當閥門開大時： 管路局部阻力減小，管路特性曲線變得平坦一些，工作點由M移到M2流量加大到QM2。 優(yōu)點：調(diào)節(jié)迅速方便，流量可連續(xù)變化；缺點：流量阻力加大，要多消耗動力，不經(jīng)濟。 2 2）改變泵的轉(zhuǎn)速）改變泵的轉(zhuǎn)速改變泵的特性曲線改變泵的特性曲線若把泵的轉(zhuǎn)速提高到n n1 1：則HQ線上移，工作點由M移至M1 ，流量由QM 加大到QM1；2022-7-5 若把泵的轉(zhuǎn)速降至n n2 2：則HQ線下移，工作點移至M2,流量減小到QM2

30、優(yōu)點：流量隨轉(zhuǎn)速下降而減小，動力消耗也相應(yīng)降低；缺點：需要變速裝置或價格昂貴的變速電動機，難以做到流量連續(xù)調(diào)節(jié)，化工生產(chǎn)中很少采用。 2022-7-53 3、離心泵的并聯(lián)和串聯(lián)、離心泵的并聯(lián)和串聯(lián)1 1）串聯(lián)組合泵的特性曲線）串聯(lián)組合泵的特性曲線 兩臺相同型號的離心泵串聯(lián)組合，在同樣的流量下，其提供的壓頭是單臺泵的兩倍 。2022-7-52 2）并聯(lián)組合泵的特性曲線）并聯(lián)組合泵的特性曲線 兩臺相同型號的離心泵并聯(lián)，若其各自有相同的吸入管路，則在相同的壓頭下，并聯(lián)泵的流量為單泵的兩倍。 2022-7-53 3）離心泵組合方式的選擇）離心泵組合方式的選擇 對于低阻輸送管路a，并聯(lián)組合泵流量的增大幅

31、度大于串聯(lián)組合泵；對于高阻輸送管路b，串聯(lián)組合泵的流量增大幅度大于并聯(lián)組合泵。低阻輸送管路-并聯(lián)優(yōu)于串聯(lián)；高阻輸送管路-串聯(lián)優(yōu)于并聯(lián)。2022-7-5七、離心泵的選用、安裝與操作七、離心泵的選用、安裝與操作 1 1、離心泵的選擇、離心泵的選擇 1）確定輸送系統(tǒng)的流量和壓頭：）確定輸送系統(tǒng)的流量和壓頭：一般情況下液體的輸送量是生產(chǎn)任務(wù)所規(guī)定的，如果流量在一定范圍內(nèi)波動，選泵時按最大流量考慮，然后，根據(jù)輸送系統(tǒng)管路的安排，用柏努利方程計算出在最大流量下管路所需壓頭。 2）選擇泵的類型與型號：選擇泵的類型與型號：首先根據(jù)被輸送液體的性質(zhì)和操作條件確定泵的類型，按已確定的流量和壓頭從泵樣本或產(chǎn)品目錄中

32、選出適合的型號。2022-7-5若是沒有一個型號的H、Q與所要求的剛好相符，則在鄰近型號中選用H和Q都稍大的一個；若有幾個型號的H和Q都能滿足要求，那么除了考慮那一個型號的H和Q外，還應(yīng)考慮效率在此條件下是否比較大。 3)3)核算軸功率核算軸功率: :若輸送液體的密度大于水的密度時，按 /gQHN 來計算泵的軸功率。 2 2、離心泵的安裝和使用、離心泵的安裝和使用 1 1）泵的安裝高度）泵的安裝高度 為了保證不發(fā)生氣蝕現(xiàn)象或泵吸不上液體，泵的實際安裝2022-7-5高度必須低于理論上計算的最大安裝高度，同時，應(yīng)盡量降低吸入管路的阻力。2 2）啟動前先）啟動前先“灌泵灌泵” 這主要是為了防止“氣

33、傅”現(xiàn)象的發(fā)生，在泵啟動前，向泵內(nèi)灌注液體直至泵殼頂部排氣嘴處在打開狀態(tài)下有液體冒出時為止。3 3）離心泵應(yīng)在出口閥門關(guān)閉時啟動）離心泵應(yīng)在出口閥門關(guān)閉時啟動 為了不致啟動時電流過大而燒壞電機，泵啟動時要將出口閥完全關(guān)閉，等電機運轉(zhuǎn)正常后，再逐漸打開出口閥，并調(diào)節(jié)到所需的流量。2022-7-54 4）關(guān)泵的步驟）關(guān)泵的步驟 關(guān)泵時，一定要先關(guān)閉泵的出口閥，再停電機。否則，壓出管中的高壓液體可能反沖入泵內(nèi)，造成葉輪高速反轉(zhuǎn)，使葉輪被損壞。5）運轉(zhuǎn)時應(yīng)定時檢查泵的響聲、振動、滴露等情況，觀察泵出口壓力表的讀數(shù)，以及軸承是否過熱等。 2022-7-52-1-2其他類型泵其他類型泵 一、往復(fù)泵一、往復(fù)

34、泵1 1、往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)、往復(fù)泵的結(jié)構(gòu) 及工作原理及工作原理 往復(fù)泵是一種容積式泵，它依靠作往復(fù)運動的活塞依次開啟吸入閥和排出閥從而吸入和排出液體。 2022-7-5泵的主要部件有泵缸、活塞、活塞桿、吸入單向閥和排出單向閥。活塞經(jīng)傳動和機械在外力作用下在泵缸內(nèi)作往復(fù)運動。活塞與單向閥之間的空隙稱為工作室。工作原理：工作原理：當活塞自左向右移動時，工作室的容積增大，形成低壓，貯池內(nèi)的液體經(jīng)吸入閥被吸入泵缸內(nèi)，排出閥受排出管內(nèi)液體壓力作用而關(guān)閉。當活塞移到右端時，工作室的容積最大?；钊捎蚁蜃笠苿訒r，泵缸內(nèi)液體受擠壓，壓強增大，使吸入閥關(guān)閉而推開排出閥將液體排出，活塞移到左端時，排液完畢，完成了一個

35、工作循環(huán)，此后開始另一個循環(huán)。2022-7-52022-7-5活塞從左端點到右端點的距離叫行程或沖程。 活塞在往復(fù)一次中，只吸入和排出液體各一次的泵，稱為單動泵。由于單動泵的吸入閥和排出閥均裝在活塞的一側(cè)，吸液時不能排液，因此排液不是連續(xù)的。為了改善單動泵流量的不均勻性，多采用雙動泵或三聯(lián)泵 往復(fù)泵的工作原理與離心泵不同，具有以下特點：1）往復(fù)泵的流量只與泵本身的幾何形狀和活塞的往復(fù)次數(shù)有關(guān)，而與泵的壓頭無關(guān)。無論在什么壓頭下工作，只要往復(fù)一次，泵就排出一定的液體。 2022-7-52022-7-52022-7-5其理論流量：對單動泵 rTASnQ 對雙動泵 rTSnaAQ)2(2）往復(fù)泵的壓

36、頭與泵的幾何尺寸無關(guān)，只要泵的機械強度及原動機的功率允許，輸送系統(tǒng)要求多高的壓頭，往復(fù)泵就能提供多大的壓頭。 3）往復(fù)泵的吸上真空度也隨泵安裝地區(qū)的大氣壓強、輸送液體的性質(zhì)和溫度而變，所以往復(fù)泵的吸上高度也有一定的限制。但往復(fù)泵的低壓是靠工作室的擴張來造成的，所以在開動之前，泵內(nèi)無須充滿液體，往復(fù)泵有自吸作用。2022-7-54）往復(fù)泵不能簡單地用排出管路閥門來調(diào)節(jié)流量，一般采用回路調(diào)節(jié)。 往復(fù)泵適用于小流量、高壓強的場合，輸送高粘度液體時的效果也比離心泵好，但不能輸送腐濁性液體和固體粒子的懸浮液。二、計量泵二、計量泵計量泵就是往復(fù)泵的一種。通過偏心輪把電機的旋轉(zhuǎn)運動變成柱塞的往復(fù)運動。偏心輪

37、的偏心距離可以調(diào)整，使柱塞的沖程隨之改變。這樣就達到控制和調(diào)節(jié)流量的目的2022-7-52022-7-52022-7-5三、旋轉(zhuǎn)泵三、旋轉(zhuǎn)泵 旋轉(zhuǎn)泵靠泵內(nèi)一個或多個轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)來吸入或排出液體，又稱轉(zhuǎn)子泵 1 1、齒輪泵、齒輪泵 泵殼內(nèi)有兩個齒輪。一個用電機帶動旋轉(zhuǎn)，另一個被嚙合著向相反方向旋轉(zhuǎn)，吸入腔內(nèi)兩輪的齒互相撥開，形成低壓而吸入液體，被吸入的液體被齒嵌住，隨齒輪轉(zhuǎn)動而達到排出腔 ，排出腔內(nèi)兩輪的齒互相合攏，形成高壓而排出液體。 2022-7-52022-7-5 齒輪泵可以產(chǎn)生較高的壓頭，但流量較小，用于輸送粘稠的液體，但不能輸送含顆粒的懸浮液。2 2、螺桿泵、螺桿泵 螺桿泵分為單螺桿泵、

38、雙螺桿泵、三螺桿泵、五螺桿泵等 圖（a）為單螺桿泵，螺桿在具有內(nèi)羅紋的泵殼中偏心轉(zhuǎn)動，將液體沿軸向推進，最終沿排出口排出。（b）為雙螺桿泵，工作原理與齒輪泵十分相似，利用兩根相互嚙合的螺桿來輸送液體。 螺桿泵的壓頭高，效率高，無噪音，適用于高粘度液體的輸送。 往復(fù)泵、旋轉(zhuǎn)泵均屬于正位移泵。 2022-7-52022-7-52022-7-52022-7-5 3 3、旋渦泵、旋渦泵 旋渦泵是一種特殊類型的離心泵，它是由葉輪和泵體組成。葉輪是一個圓盤，四周由凹槽構(gòu)成的葉片成輻射狀排列。葉輪在泵殼內(nèi)轉(zhuǎn)動，其間有引水道，吸入管接頭和排出管接頭之間為間壁，間壁與葉輪只有很小的縫隙，用來分隔吸腔和排出腔。泵

39、內(nèi)液體在隨葉輪旋轉(zhuǎn)的同時，又在引水道與各葉片間作漩渦形運動。因而，被葉片拍擊多次，獲得較多的能量。液體在葉片與引水道之間的反復(fù)迂回是靠離心力的作用。因此，旋渦泵在開動前也要灌滿液體。旋渦泵適用于要求輸送量小，壓頭高而粘度不大的液體。2022-7-52022-7-52022-7-52022-7-5第二章第二章 流體輸送機械流體輸送機械一、一、離心通風(fēng)機、鼓風(fēng)機離心通風(fēng)機、鼓風(fēng)機與壓縮機與壓縮機二、二、旋轉(zhuǎn)鼓風(fēng)機、壓縮機旋轉(zhuǎn)鼓風(fēng)機、壓縮機與真空泵與真空泵第二節(jié)第二節(jié) 氣體輸送和壓縮設(shè)備氣體輸送和壓縮設(shè)備2022-7-5按照終壓與壓縮比按照終壓與壓縮比 通風(fēng)機：鼓風(fēng)機： 壓縮機： 真空泵： 終壓不大

40、于14.7103Pa (表壓) 終壓為14.7103294103Pa ，壓縮比小于4。 終壓在294103Pa以上，壓縮比大于4。將低于大氣壓強的氣體從容器或設(shè)備內(nèi)抽至大氣中。 按結(jié)構(gòu)與工作原理按結(jié)構(gòu)與工作原理 離心式、往復(fù)式、旋轉(zhuǎn)式和流體作用式 2022-7-5一、離心式通風(fēng)機、鼓風(fēng)機與壓縮機一、離心式通風(fēng)機、鼓風(fēng)機與壓縮機 1 1、離心式通風(fēng)機、離心式通風(fēng)機 離心式通風(fēng)機按所產(chǎn)生的風(fēng)壓不同，分為：低壓離心通風(fēng)機：中壓離心通風(fēng)機： 高壓離心通風(fēng)機 ：出口風(fēng)壓低于0.9807103Pa (表壓)； 出口風(fēng)壓為：0.9807103Pa2.942103Pa出口風(fēng)壓為：2.942103Pa14.71

41、03Pa 1 1）離心式通風(fēng)機的結(jié)構(gòu)）離心式通風(fēng)機的結(jié)構(gòu) 2022-7-52022-7-52022-7-52 2）離心通風(fēng)機的性能參數(shù)與特性曲線）離心通風(fēng)機的性能參數(shù)與特性曲線 （1 1）風(fēng)量：）風(fēng)量： 指氣體通過進風(fēng)口的體積流率，以Q表示，單位為m3/h或m3/s。氣體的體積按進口狀態(tài)計。（2 2）風(fēng)壓：）風(fēng)壓： 指單位體積的氣體通過通風(fēng)機時所獲得的能量，單位為N/m2，與壓強單位相同，以Ht表示。取決于風(fēng)機的結(jié)構(gòu)，葉輪尺寸，轉(zhuǎn)速與進入風(fēng)機的氣體的密度。 目前，還不能用理論方法精確計算離心通風(fēng)機的風(fēng) 壓，而是由試驗測定。 2022-7-5在通風(fēng)機的進口截面1-1和出口截面2-2間列柏努力方程

42、： 21212212122/ )()()(hfuuppgzzHt簡化為 2)(2212uPPHt（P2P1）稱為靜風(fēng)壓，以HSt表示222u稱為動風(fēng)壓。 離心通風(fēng)機的風(fēng)壓為靜風(fēng)壓和動風(fēng)壓之和，稱為全風(fēng)壓。 2022-7-5 風(fēng)壓與被輸送氣體的密度成正比，風(fēng)機性能表上列出風(fēng)壓是按“標準狀態(tài)”下(20，1.01105Pa)的空氣密度測定的。若實際操作條件與上述試驗條件不同，應(yīng)將操作條件下的風(fēng)壓HT換算為試驗條件下的風(fēng)壓HT，然后按HT的數(shù)值來選擇風(fēng)機。2 . 1TTTHHH（3 3）功率和效率）功率和效率離心通風(fēng)機的軸功率為： 1000QHNT2022-7-5（4 4）特性曲線）特性曲線 2022

43、-7-53 3）離心通風(fēng)機的選用）離心通風(fēng)機的選用 選擇離心通風(fēng)機的主要步驟為： （1）根據(jù)氣體的種類（清潔空氣、易燃氣體、腐蝕性氣體、含塵氣體、高溫氣體等）與風(fēng)壓范圍，確定風(fēng)機的類型 （2）據(jù)所要求的風(fēng)量與全壓，從產(chǎn)品樣本或規(guī)格目錄中的特性曲線或性能表格中查得適宜的類型與機號。2 2、離心鼓風(fēng)機和壓縮機、離心鼓風(fēng)機和壓縮機1 1）離心鼓風(fēng)機）離心鼓風(fēng)機 離心鼓風(fēng)機外形與離心泵相象。蝸殼形的通道為圓形，但其外殼直徑與寬度之比較大，葉輪上數(shù)目較多，轉(zhuǎn)速較高，2022-7-52022-7-52022-7-5并且有一固定的導(dǎo)輪。圖為一臺五級離心鼓風(fēng)機的示意圖。氣體由吸入口進入后，經(jīng)過第一級的葉輪和導(dǎo)輪，然后轉(zhuǎn)入第 二 級 葉 輪 入 口 ， 再 依 次 逐 級 通 過 以 后 的 葉 輪和導(dǎo)輪，最后由排氣口排出。 離心通風(fēng)機的送氣量大，但所產(chǎn)生的風(fēng)壓仍不太高，出口表壓強一般不超過294103Pa。由于在離心鼓風(fēng)機中，氣體的壓縮比不高，所以無需設(shè)置冷卻裝置，各級葉輪的直徑也大致上相等。2022-7-52）離心壓縮機離心壓