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章流體輸送機械2本章學(xué)習(xí)要求理解：離心泵的構(gòu)造和工作原理，主要性能參數(shù)及特性曲線應(yīng)用：離心泵的操作、利用特性曲線分析和調(diào)節(jié)離心泵的工作點，確定安裝高度了解：了解其它化工生產(chǎn)用泵的構(gòu)造和工作原理、性能、操作及適用范圍3輸送液體的機械—泵；輸送氣體的機械—按產(chǎn)生壓強低

高分為：通風(fēng)機、鼓風(fēng)機、壓縮機。第二章流體輸送機械從工作原理分：離心式：離心泵、旋渦泵、鼓風(fēng)機、離心通風(fēng)機往復(fù)式：往復(fù)泵、計量泵、壓縮機旋轉(zhuǎn)式：齒輪泵、雙螺桿泵、蠕動泵流體動力式：蒸汽噴射泵4即使同型式的輸送機械也因氣體的可壓縮性和流體(氣、液)密度差異而在結(jié)構(gòu)及特性上有區(qū)別。同為離心泵，也因輸送的物料不同分為水泵、油泵、泥漿泵等等。當(dāng)然結(jié)構(gòu)上也有區(qū)別。本章主要介紹常用輸送機械的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和特性，學(xué)習(xí)如何選擇、安裝設(shè)備，令設(shè)備在盡可能高的效率下運作。5第一節(jié)液體輸送設(shè)備在眾多形式、類型的液體輸送機械中，離心泵的應(yīng)用最廣泛，其優(yōu)點是：⑴結(jié)構(gòu)簡單；⑵流量均勻；⑶流量、壓頭的適用范圍較廣；⑷適于輸送腐蝕性或含懸浮物的液體。

其它類型泵有各自的特點和適用場合，離心泵往往不能替代。使用者應(yīng)視具體情況進行選擇。62-1-1離心泵一、離心泵的工作原理和主要部件

(一)離心泵的工作原理電機軸與泵軸相連，帶有若干葉片的葉輪固定在泵軸上；泵軸和蝸殼形泵殼間用填料函密封。啟動前，將泵灌滿水(葉片間充滿水)。啟動電機，泵軸帶動葉輪旋轉(zhuǎn)，液體在離心力下向葉輪四周拋出，被泵殼匯集并由排出口送出。7葉輪吸入口因液體的拋出造成“低壓區(qū)”，只要吸入管側(cè)儲槽液面上方與葉輪吸入口間的壓強差足以克服該段內(nèi)的全部流動阻力，液體便源源不斷地經(jīng)吸入管進入泵的吸入口，由葉輪提高能量，經(jīng)泵殼轉(zhuǎn)換能量后，送入排出管，調(diào)節(jié)閥控制流量保證生產(chǎn)。若泵未灌滿，形成的“壓強差”不足以使液體進入葉輪——氣縛(對泵無傷害)。8(二)離心泵的主要部件旋轉(zhuǎn)部分靜止部分葉輪泵軸⒈葉輪—關(guān)鍵部件作用把原動機(電機)的機械能(離心力)

液體的靜壓能和動能。構(gòu)造通常由6～12片后彎葉片組成。有：閉式、半閉式和開式。泵殼軸承和填料函(密封圈)9充斥于葉片間的液體在離心力作用下被高速(15～25m/s)地拋向外緣，液體的動能大大地提高?！呷~片間流道隨葉輪R

而漸寬，∴部分動能

靜壓能。又，∵葉輪中心—低壓，外緣—高壓，∴部分流體便由葉輪與殼體的縫隙向低壓區(qū)“回流”。10軸向“竄動”，導(dǎo)致葉輪與殼體接觸、磨損、甚至使泵振動—無法正常操作。最簡單的解決∵前蓋板側(cè)壓強更低些，∴葉輪沿泵軸向吸入口側(cè)滑動，由于回流液量不穩(wěn)定，產(chǎn)生辦法：后蓋鉆幾個“平衡孔”，降低后蓋后側(cè)壓力。但泵效也降低了。好辦法：用“雙吸式”泵。半閉、開式葉輪泵效較低。11⒉泵殼通常為蝸牛殼狀。葉輪在殼中沿蝸形流道漸擴的方向旋轉(zhuǎn)。液體的部分動能在蝸殼中轉(zhuǎn)換為靜壓能。為了進一步減少能量在殼中的損失，可以安裝一個導(dǎo)輪，它能有效地減少液體與殼壁的碰撞，并能將部分動能轉(zhuǎn)為靜壓能。導(dǎo)輪中葉片彎曲的方向與流體運動的方向一致。12⒊軸封裝置用于防止高壓液體外泄或外界空氣漏入。填料函——浸油或涂石墨的石棉繩之類的軟填料?？繑D壓變形減小泵殼與泵軸間隙，使軸可自由轉(zhuǎn)動而氣、液不漏。優(yōu)：價廉；缺：不耐磨，需常調(diào)緊、更換。機械密封裝置——動、靜環(huán)間的接觸面光潔度高、平行度高。摩擦小、密封性好。機械密封圖13機械密封圖14二、離心泵的基本方程式從理論上表達了泵的壓頭HT

(理論值)與泵的結(jié)構(gòu)(主要指葉輪的結(jié)構(gòu)，后同)、尺寸、轉(zhuǎn)速及流量等因素的關(guān)系?；痉匠淌接糜谟嬎憷碚搲侯^。在如下的理想情況推導(dǎo)：

(1)葉輪有無限多葉片(葉片無限薄)，液體質(zhì)點完全沿著葉片表面流動；

(2)輸送的是理想流體。(

=0

hf

=0)15(一)液體通過葉輪的流動u1c1R2u2

2w2c2R1w1

2ui——圓周速度wi——相對速度ci——絕對速度

16

ui、wi

和ci

三個速度組成的矢量圖——“速度三角形”。其中，

、

稱為“流動角”，大小與葉片的形狀有關(guān)。由余弦定律可以確定各速度間的關(guān)系：(2-1)(2-1a)u2

2w2c2

217

單位重量的理想液體通過離心泵葉片入口截面1-1′到葉片出口截面2-2′所獲得的機械能：(二)離心泵的基本方程式的推導(dǎo)(離心作用功)(2-2)理想流體經(jīng)過理想葉輪后靜/動壓頭的增量18靜壓頭增量主要來源于：1)離心力做功2)能量轉(zhuǎn)換流體通過逐漸變寬的葉片間流道時部分動能

靜壓能，其量為：19于是：單位重量液體通過葉輪后靜壓強增量代入(2-2)：由余弦定律：(2-3)(2-4)(2-5)

1=90

，即cos

1=0離心泵的基本方程式20(三)離心泵的基本方程式的討論(2-5a)(

1=90

時)(2-6)理論流量：c2u2

2w2

2cr2cu2由葉輪出口的速度三角形得：(2-7)液體徑向速度葉輪出口面積21

(2-8)反映了離心泵的HT與QT、n、D2和葉片幾何形狀間的關(guān)系。其中：于是，由(2-5a)(2-6)(2-7)得：☆(2-8)(2-10)22⒈葉輪的轉(zhuǎn)速和直徑當(dāng)QT、

2、b2一定時，n

、D2

HT

2.葉片的幾何形狀若固定D2

、n、b2及QT，則：徑向葉片===前彎葉片

2>90

ctg

2<0HT

>u22/g可見，前彎葉片產(chǎn)生的理論壓頭最大。

2>90

(前彎)HT

QT<=后彎葉片<><23不同

2值下靜壓頭Hp與動壓頭Hc

間HT

~

2Hp~

2H

220

90

HpHc如圖所示，后彎葉片產(chǎn)生的靜能/動能比最大，即泵的能量損失最小。的比例關(guān)系24

2>90

(前彎)=<HT

QT

(2-10)顯示HT

與QT的線性關(guān)系，斜率隨

2變：實際生產(chǎn)中，①葉片是有限的，液體流動時會產(chǎn)生與流動方向不一致的“軸向渦流”

H

；②實際流體與葉輪、泵殼等流道上的元件間不可避免的能量損失

H

；③泵內(nèi)各種泄漏損失：高壓液體的部分回流、平衡孔的回流液、軸封處的泄漏

Q

。3.理論流量HQ沖擊損失環(huán)流磨損、泄漏圖中后彎葉片的HT

~QT

線——離心泵理論特性曲線。25雖然，離心泵的H與輸送液體的

無關(guān)，但