化工原理課件流動(dòng)傳輸?shù)谝豁?，共四十六頁?022年，8月28日2023/3/14本章的目的：結(jié)合化工生產(chǎn)的特點(diǎn)，討論各種流體輸送機(jī)械的操作原理、基本構(gòu)造與性能，合理地選擇其類型、決定規(guī)格、計(jì)算功率消耗、正確安排在管路系統(tǒng)中的位置等第二頁，共四十六頁，2022年，8月28日2023/3/14第三頁，共四十六頁，2022年，8月28日2023/3/141、基本部件和構(gòu)造1）葉輪a)葉輪的作用

將電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能傳給液體,使液體的動(dòng)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，適于輸送干凈流體，效率較高。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，可用于輸送漿料或含固體懸浮物的液體，效率較低。第四頁，共四十六頁，2022年，8月28日2023/3/14平衡孔：閉式或半開式葉輪在運(yùn)行時(shí)，離開葉輪的高壓液體使葉輪后蓋板所受壓力高于吸入口側(cè)，葉輪受到指向吸入側(cè)的軸向推力。為了減小軸向推力，則在后蓋板上相對(duì)于吸入口處開幾個(gè)平衡孔，以減小兩側(cè)的壓力差，但增加了內(nèi)部泄漏，使泵的效率減低第五頁，共四十六頁，2022年，8月28日2023/3/14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(jiǎn)單。相當(dāng)于兩個(gè)沒有蓋板的單吸式葉輪背靠背并在了一起，可以從兩側(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。

第六頁，共四十六頁，2022年，8月28日2023/3/142．泵殼思考3：泵殼的主要作用是什么？①匯集液體，并導(dǎo)出液體；②能量轉(zhuǎn)換裝置第七頁，共四十六頁，2022年，8月28日2023/3/14導(dǎo)葉輪

為了減少液體直接進(jìn)入蝸殼時(shí)的碰撞，在葉輪與泵殼之間有時(shí)還裝有一個(gè)固定不動(dòng)的帶有葉片的圓盤，稱為導(dǎo)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，使能量損失減小，使動(dòng)能向靜壓能的轉(zhuǎn)換更為有效。

第八頁，共四十六頁，2022年，8月28日3）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(jī)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(dòng)的動(dòng)環(huán)和固定于泵殼上的靜環(huán)組成，兩個(gè)環(huán)形端面由彈簧的彈力互相貼緊而作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，起到密封作用。

端面密封第九頁，共四十六頁，2022年，8月28日2023/3/14第十頁，共四十六頁，2022年，8月28日2023/3/142-2離心泵．離心泵的操作原理二、操作原理由若干個(gè)彎曲的葉片組成的葉輪置于具有蝸殼通道的泵殼之內(nèi)。葉輪緊固于泵軸上泵軸與電機(jī)相連，可由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。第十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日2023/3/14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：開泵前，先在泵內(nèi)灌滿要輸送的液體。

開泵后，泵軸帶動(dòng)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，并以

很高的速度（15-25m/s）流入泵殼。

??第十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日2023/3/14在蝸形泵殼中由于流道的不斷擴(kuò)大，液體的流速減慢，使

大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能。最后液體以較高的靜壓強(qiáng)從排出口流入排出管道。泵內(nèi)的液體被拋出后，葉輪的中心形成了真空，在液面壓強(qiáng)（大氣壓）與泵內(nèi)壓力（負(fù)壓）的壓差作用下，液體便經(jīng)吸入管路進(jìn)入泵內(nèi)，填補(bǔ)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)葉輪所產(chǎn)生的離心力，因此稱為離心泵。

第十三頁，共四十六頁，2022年，8月28日2023/3/14問3：是否所有的泵在啟動(dòng)前都必須灌泵？NO.液下泵不必，可自吸第十四頁，共四十六頁，2022年，8月28日氣縛離心泵啟動(dòng)時(shí)，如果泵殼內(nèi)存在空氣，由于空氣的密度遠(yuǎn)小于液體的密度，葉輪旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力很小，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，這樣，離心泵就無法工作，這種現(xiàn)象稱作“氣縛”。為了使啟動(dòng)前泵內(nèi)充滿液體，在吸入管道底部裝一止逆閥。此外，在離心泵的出口管路上也裝一調(diào)節(jié)閥，用于開停車和調(diào)節(jié)流量。第十五頁，共四十六頁，2022年，8月28日2023/3/14壓頭：?jiǎn)挝恢亓恳后w所獲得的能量稱為泵的壓頭，用He表示，單位m。理論壓頭：理想情況下單位重量液體所獲得的能量稱為理論壓頭，用HT表示。三．離心泵的理論壓頭和實(shí)際壓頭第十六頁，共四十六頁，2022年，8月28日2023/3/14理論壓頭：理想情況下單位重量液體所獲得的能量稱為理論壓頭，用HT表示。第十七頁，共四十六頁，2022年，8月28日2023/3/14液體在高速旋轉(zhuǎn)的葉輪中的運(yùn)動(dòng)分為2種:1.理論壓頭表達(dá)式的推導(dǎo)周向運(yùn)動(dòng):

第十八頁，共四十六頁，2022年，8月28日2023/3/14第十九頁，共四十六頁，2022年，8月28日2023/3/14于是：根據(jù)余弦定理可知：第二十頁，共四十六頁，2022年，8月28日2023/3/14第二十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日2023/3/14第二十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日2023/3/14

2、離心泵基本方程式的討論1）離心泵的理論壓頭與葉輪的轉(zhuǎn)速和直徑的關(guān)系

當(dāng)葉片幾何尺寸（b2，β2）與理論流量一定時(shí)，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）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β2的大小,葉片形狀可分為三種:

第二十三頁，共四十六頁，2022年，8月28日2023/3/14a）徑向葉片（β2=90。，圖a），ctgβ2=0。泵的理論壓頭不隨流量qv而變化。第二十四頁，共四十六頁，2022年，8月28日2023/3/14b）后彎葉片(β2<90，b)，ctgβ2>0。泵的理論壓頭隨流量qv的增大而減小

c）前彎葉片(β2>90。，圖c)，ctgβ2<0。泵的理論壓頭隨理論流量qv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第二十五頁，共四十六頁，2022年，8月28日2023/3/14靜壓頭的增加：動(dòng)壓頭的增加：

前彎葉片，動(dòng)能的提高大于靜壓能的提高。由于液體的流速過大，在動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓能的實(shí)際過程中，會(huì)有大量機(jī)械能損失，使泵的效率降低。一般都采用后彎葉片

第二十六頁，共四十六頁，2022年，8月28日2023/3/14第二十七頁，共四十六頁，2022年，8月28日2023/3/143.離心泵的實(shí)際壓頭實(shí)際壓頭比理論壓頭要小。具體原因如下：（1）葉片間的環(huán)流運(yùn)動(dòng)第二十八頁，共四十六頁，2022年，8月28日2023/3/14（2）阻力損失第二十九頁，共四十六頁，2022年，8月28日2023/3/14（3）沖擊損失第三十頁，共四十六頁，2022年，8月28日2023/3/14．離心泵的主要性能參數(shù)和特性曲線1．離心泵的主要性能參數(shù)第三十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日2023/3/14He，又稱揚(yáng)程，泵對(duì)單位重量流體提供的有效能量，m?？蓽y(cè)量qV，泵單位時(shí)間實(shí)際輸出的液體量，m3/s或m3/h?？蓽y(cè)量在泵進(jìn)口b、泵出口c間列機(jī)械能衡算式：轉(zhuǎn)速流量壓頭n第三十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日2023/3/14離心泵的壓頭又稱揚(yáng)程。必須注意，揚(yáng)程并不等于升舉高度△Z，升舉高度只是揚(yáng)程的一部分。

第三十三頁，共四十六頁，2022年，8月28日2023/3/14與效率有關(guān)的各種能量損失：第三十四頁，共四十六頁，2022年，8月28日2023/3/14軸功率和效率Pa，又稱功率，單位W或kW第三十五頁，共四十六頁，2022年，8月28日2023/3/142、離心泵的特性曲線

離心泵的He、η、Pa都與離心泵的qv有關(guān)，它們之間的關(guān)系由確定離心泵壓頭的實(shí)驗(yàn)來測(cè)定，實(shí)驗(yàn)測(cè)出的一組關(guān)系曲線：

He～qv、η～qv、Pa～qv

——離心泵的特性曲線

注意：特性曲線隨轉(zhuǎn)速而變。各種型號(hào)的離心泵都有本身獨(dú)自的特性曲線，但形狀基本相似，具有共同的特點(diǎn)第三十六頁，共四十六頁，2022年，8月28日2023/3/14第三十七頁，共四十六頁，2022年，8月28日2023/3/14包括：He~qV曲線

Pa~qV曲線

~qV曲線2.離心泵特性曲線及其換算用20C清水測(cè)定第三十八頁，共四十六頁，2022年，8月28日2023/3/14

離心泵在一定轉(zhuǎn)速下有一最高效率點(diǎn)，該點(diǎn)稱為設(shè)計(jì)點(diǎn)，設(shè)計(jì)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的流量、壓頭和軸功率稱為額定流量、額定壓頭和額定軸功率，標(biāo)注在泵的銘牌上。一般將最高效率值的92%的范圍稱為泵的高效區(qū)，泵應(yīng)盡量在該范圍內(nèi)操作。設(shè)計(jì)點(diǎn)第三十九頁，共四十六頁，2022年，8月28日2023/3/141）He～qv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(shí)可能有例外）2）Pa～qv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(shí)軸功率最小。

離心泵啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)關(guān)閉出口閥，使啟動(dòng)電流最小，以保護(hù)電機(jī)。3）η～qv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(dá)到一個(gè)最大值，以后流量再增大，效率便下降。第四十頁，共四十六頁，2022年，8月28日2023/3/14離心泵在一定轉(zhuǎn)速下有一最高效率點(diǎn)。離心泵在與最高效率點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的流量及壓頭下工作最為經(jīng)濟(jì)。

與最高效率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的qv、He、Pa值稱為最佳工況參數(shù)。離心泵的銘牌上標(biāo)明的就是指該泵在運(yùn)行時(shí)最高效率點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)。

注意：在選用離心泵時(shí)，應(yīng)使離心泵在該點(diǎn)附近工作。一般要求操作時(shí)的效率應(yīng)不低于最高效率的92%。第四十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日2023/3/14一臺(tái)離心泵安裝在一定的管路系統(tǒng)中工作,就有一定的He和qv,它是管路系統(tǒng)要求的,也是泵所能提供的。對(duì)選定的離心泵，轉(zhuǎn)速n一定，在特定的管路系統(tǒng)中運(yùn)轉(zhuǎn)，只能在該點(diǎn)工作，若該點(diǎn)在最高效率區(qū)，則該工作點(diǎn)是適宜的。第四十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日2023/3/143、離心泵性能的改變

1、液體性質(zhì)的影響

1）液體密度的影響

離心泵的流量

與液體密度無關(guān)。

離心泵的壓頭

與液體的密度無關(guān)

He～qv曲線不因輸送的液體的密度不同而變。泵的效率η不隨輸送液體的密度而變。

離心泵的軸功率與輸送液體密度有關(guān)。第四十三頁，共四十六頁，2022年，8月28日2023/3/142）粘度的影響

當(dāng)輸送的液體粘度大于常溫