流體輸送機(jī)械

2流體輸送機(jī)械2.1

概述2.2

離心泵2.3

其它類(lèi)型泵2.4

氣體輸送機(jī)械2.5

真空泵2.1概述如果說(shuō)管路是設(shè)備與設(shè)備之間、車(chē)間與車(chē)間之間、工廠與工廠之間聯(lián)系的通道的話，則流體輸送機(jī)械是這種聯(lián)系的動(dòng)力所在。以供料點(diǎn)和需料點(diǎn)為截面列柏努利方程：其中是流體輸送機(jī)械對(duì)單位重量流體所做的功。從上式可以看出，采用流體輸送機(jī)械操作的目的可能是為了提高流體的動(dòng)能、位能或靜壓能，或用于克服沿程的阻力，也可能幾種目的兼而有之。流體輸送機(jī)械分類(lèi)按工作介質(zhì)不同： 液體——泵 氣體——風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)按工作原理不同： 離心式 正位移式（容積式）：往復(fù)式、旋轉(zhuǎn)式 其它（如噴射式）2.2離心泵離心泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易，流量易于調(diào)節(jié)，且能適用于多種特殊性質(zhì)物料，因此在工業(yè)生產(chǎn)中普遍被采用。2.2.1

離心泵的主要部件和工作原理2.2.2

離心泵的性能參數(shù)與特性曲線2.2.3

離心泵的工作點(diǎn)和流量調(diào)節(jié)2.2.4

離心泵的組合操作2.2.5

離心泵的安裝高度2.2.6

離心泵的選用、安裝與操作2.2.1離心泵的主要部件和工作原理（1）離心泵的外觀與內(nèi)部結(jié)構(gòu)（2）離心泵的主要部件1）葉輪2）泵殼3）泵軸（3）離心泵的工作原理（1）離心泵的外觀與內(nèi)部結(jié)構(gòu)離心泵的外觀離心泵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1）葉輪葉輪是離心泵的核心部件，由4-8片的葉片組成，構(gòu)成了數(shù)目相同的液體通道。按有無(wú)蓋板分為開(kāi)式、閉式和半開(kāi)式（其作用見(jiàn)教材）。開(kāi)式葉輪閉式葉輪半開(kāi)式葉輪2）泵殼泵體的外殼，它包圍葉輪，在葉輪四周開(kāi)成一個(gè)截面積逐漸擴(kuò)大的蝸牛殼形通道。此外，泵殼還設(shè)有與葉輪所在平面垂直的入口和切線出口。液體入口——中心出口——切線3）泵軸位于葉輪中心且與葉輪所在平面垂直的一根軸。它由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，以帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)。（3）離心泵的工作原理1）葉輪2）泵殼3）液體吸上原理4）氣縛現(xiàn)象5）導(dǎo)輪6）平衡孔7）軸封裝置1）葉輪葉輪被泵軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，對(duì)位于葉片間的流體做功，流體受離心力的作用，由葉輪中心被拋向外圍。當(dāng)流體到達(dá)葉輪外周時(shí)，流速非常高。開(kāi)式葉輪閉式葉輪半開(kāi)式葉輪2）泵殼泵殼匯集從各葉片間被拋出的液體，這些液體在殼內(nèi)順著蝸殼形通道逐漸擴(kuò)大的方向流動(dòng)，使流體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓能，減小能量損失。所以泵殼的作用不僅在于匯集液體，它更是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換裝置。3）液體吸上原理依靠葉輪高速旋轉(zhuǎn)，迫使葉輪中心的液體以很高的速度被拋開(kāi)，從而在葉輪中心形成低壓，低位槽中的液體因此被源源不斷地吸上。4）氣縛現(xiàn)象如果離心泵在啟動(dòng)前殼內(nèi)充滿的是氣體，則啟動(dòng)后葉輪中心氣體被拋時(shí)不能在該處形成足夠大的真空度，這樣槽內(nèi)液體便不能被吸上。這一現(xiàn)象稱為氣縛。為防止氣縛現(xiàn)象的發(fā)生，離心泵啟動(dòng)前要用外來(lái)的液體將泵殼內(nèi)空間灌滿。這一步操作稱為灌泵。為防止灌入泵殼內(nèi)的液體因重力流入低位槽內(nèi)，在泵吸入管路的入口處裝有止逆閥（底閥）；如果泵的位置低于槽內(nèi)液面，則啟動(dòng)時(shí)無(wú)需灌泵。5）導(dǎo)輪葉輪外周安裝導(dǎo)輪，使泵內(nèi)液體能量轉(zhuǎn)換效率高。導(dǎo)輪是位于葉輪外周的固定的帶葉片的環(huán)。這此葉片的彎曲方向與葉輪葉片的彎曲方向相反，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)液體在泵殼通道內(nèi)平穩(wěn)地改變方向，使能量損耗最小，動(dòng)壓能轉(zhuǎn)換為靜壓能的效率高。6）平衡孔后蓋板上的平衡孔消除軸向推力。離開(kāi)葉輪周邊的液體壓力已經(jīng)較高，有一部分會(huì)滲到葉輪后蓋板后側(cè)，而葉輪前側(cè)液體入口處為低壓，因而產(chǎn)生了將葉輪推向泵入口一側(cè)的軸向推力。這容易引起葉輪與泵殼接觸處的磨損，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。平衡孔使一部分高壓液體泄露到低壓區(qū)，減輕葉輪前后的壓力差。但由此也會(huì)此起泵效率的降低。7）軸封裝置軸封裝置保證離心泵正常、高效運(yùn)轉(zhuǎn)。離心泵在工作是泵軸旋轉(zhuǎn)而殼不動(dòng)，其間的環(huán)隙如果不加以密封或密封不好，則外界的空氣會(huì)滲入葉輪中心的低壓區(qū)，使泵的流量、效率下降。嚴(yán)重時(shí)流量為零——?dú)饪`。通常，可以采用機(jī)械密封或填料密封來(lái)實(shí)現(xiàn)軸與殼之間的密封。軸封演示2.2.2離心泵的性能參數(shù)與特性曲線

性能參數(shù)表征離心泵性能的好壞，其中最重要的性能參數(shù)是壓頭。離心泵的壓頭是指泵對(duì)單位重量流體提供的機(jī)械能。以下首先從理論上分析其影響因素。（1）離心泵的理論壓頭（2）離心泵的主要性能參數(shù)（3）離心泵的性能曲線（4）離心泵特性的影響因素（1）離心泵的理論壓頭（1）離心泵的理論壓頭與如下幾個(gè)假定條件相對(duì)應(yīng)：①葉輪內(nèi)葉片數(shù)目無(wú)限多，液體完全沿著葉片的彎曲表面流動(dòng)，無(wú)任何環(huán)流現(xiàn)象；②液體為粘度等于零的理想流體，液體在流動(dòng)中沒(méi)有阻力。在這兩個(gè)假定條件下，離心泵的理論壓頭可以表示為：其中：r—葉輪半徑；ω—葉輪旋轉(zhuǎn)角速度；Q—泵的體積流量；b2—葉片寬度；β——葉片裝置角。離心泵的理論壓頭（2）討論①裝置角β是葉片的一個(gè)重要設(shè)計(jì)參數(shù)。當(dāng)其值小于90°時(shí)稱為后彎葉片；等于90°時(shí)稱為徑向葉片；大于90°時(shí)稱為前彎葉片。葉片后彎時(shí)液體流動(dòng)能量損失小，所以一般都采用后彎葉片。②當(dāng)采用后彎片時(shí)，

ctgβ為正，可知理論壓頭隨葉輪直徑、轉(zhuǎn)速及葉輪周邊寬度的增加而增加，隨流量的增加呈線性規(guī)律下降。離心泵的理論壓頭（3）③理論壓頭與流體的性質(zhì)無(wú)關(guān)。④前式給出的是理論壓頭的表達(dá)式。實(shí)際操作中，由于以下三方面的原因，使得單位重量液體實(shí)際獲得的能量，即實(shí)際壓頭，與離心泵的理論壓頭有一定的差距：（A）葉片間環(huán)流；（B）阻力損失；（C）沖擊損失?？紤]以上三方面之后，壓頭與流量之間的線性關(guān)系也將發(fā)生變化。（2）離心泵的主要性能參數(shù)離心泵的性能參數(shù)是用以描述一臺(tái)離心泵的一組物理量1）（葉輪）轉(zhuǎn)速n：1000~3000rpm；2900rpm最常見(jiàn)。2）流量Q：以體積流量來(lái)表示的泵的輸液能力，與葉輪結(jié)構(gòu)、尺寸和轉(zhuǎn)速有關(guān)。3）壓頭（揚(yáng)程）H：泵向單位重量流體提供的機(jī)械能。與流量、葉輪結(jié)構(gòu)、尺寸和轉(zhuǎn)速有關(guān)。揚(yáng)程并不代表升舉高度。4）功率N（Ne）5）效率η功率（A）有效功率Ne

：離心泵單位時(shí)間內(nèi)對(duì)流體做的功；（B）軸功率N

：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)由電機(jī)輸入離心泵的能量。效率由于以下三方面的原因，由電機(jī)傳給泵的能量不可能100%地傳給液體，因此離心泵都有一個(gè)效率的問(wèn)題，它反映了泵對(duì)外加能量的利用程度：（A）容積損失；（B）水力損失；（C）機(jī)械損失。（3）離心泵的性能曲線（1）從前面的討論可以看出，對(duì)一臺(tái)特定的離心泵，在轉(zhuǎn)速固定的情況下，其壓頭、軸功率和效率都與其流量有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，其中以壓頭與流量之間的關(guān)系最為重要。這些關(guān)系的圖形表示就稱為離心泵的性能曲線。由于壓頭受水力損失影響的復(fù)雜性，這些關(guān)系一般都通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定。包括H~Q曲線、N~Q曲線和η~Q曲線。離心泵的性能曲線（2）離心泵的特性曲線一般由離心泵的生產(chǎn)廠家提供，標(biāo)繪于泵產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中，其測(cè)定條件一般是20℃清水，轉(zhuǎn)速也固定。典型的離心泵性能曲線如圖所示。離心泵的性能曲線（3）討論①?gòu)腍~Q特性曲線中可以看出，隨著流量的增加，泵的壓頭是下降的，即流量越大，泵向單位重量流體提供的機(jī)械能越小。但是，這一規(guī)律對(duì)流量很小的情況可能不適用。②軸功率隨著流量的增加而上升，所以大流量輸送一定對(duì)應(yīng)著大的配套電機(jī)。另外，這一規(guī)律還提示我們，離心泵應(yīng)在關(guān)閉出口閥的情況下啟動(dòng)，這樣可以使電機(jī)的啟動(dòng)電流最小。離心泵的性能曲線（4）③泵的效率先隨著流量的增加而上升，達(dá)到一最大值后便下降，根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)選泵時(shí)，應(yīng)使泵在最高效率點(diǎn)附近工作，其范圍內(nèi)的效率一般不低于最高效率點(diǎn)的92%。④離心泵的銘牌上標(biāo)有一組性能參數(shù)，它們都是與最高效率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的性能參數(shù)。（4）離心泵特性的影響因素1）流體的性質(zhì)2）轉(zhuǎn)速3）葉輪直徑1）流體的性質(zhì)（A）液體的密度：離心泵的壓頭和流量均與液體的密度無(wú)關(guān)，有效功率和軸功率隨密度的增加而增加，這是因?yàn)殡x心力及其所做的功與密度成正比，但效率又與密度無(wú)關(guān)。（B）液體的粘度：粘度增加，泵的流量、壓頭、效率都下降，但軸功率上升。所以，當(dāng)被輸送流體的粘度有較大變化時(shí)，泵的特性曲線也要發(fā)生變化。2）轉(zhuǎn)速離心泵的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時(shí)，其流量、壓頭和軸功率都要發(fā)生變化：； ；

——比例定律3）葉輪直徑前已述及，葉輪尺寸對(duì)離心泵的性能也有影響。當(dāng)切割量小于20%時(shí)： ；；

——切割定律2.2.3離心泵的工作點(diǎn)和流量調(diào)節(jié)

在泵的葉輪轉(zhuǎn)速一定時(shí)，一臺(tái)泵在具體操作條件下所提供的液體流量和壓頭可用H~Q特性曲線上的一點(diǎn)來(lái)表示。至于這一點(diǎn)的具體位置，應(yīng)視泵前后的管路情況而定。討論泵的工作情況，不應(yīng)脫離管路的具體情況。泵的工作特性由泵本身的特性和管路的特性共同決定。（1）管路的特性曲線（2）離心泵的工作點(diǎn)（3）離心泵的流量調(diào)節(jié)（1）管路的特性曲線（1）考慮由柏努利方程導(dǎo)出的外加壓頭計(jì)算式：Q越大，則越大，則流動(dòng)系統(tǒng)所需要的外加壓頭越大。將通過(guò)某一特定管路的流量與其所需外加壓頭之間的關(guān)系，稱為管路的特性?？紤]上式中的壓頭損失：忽略上、下游截面的動(dòng)壓頭差，則：管路的特性曲線（2）當(dāng)管路和流體一定時(shí)，λ是流量的函數(shù)。令，則上式變?yōu)椋悍Q為管路的特性方程，表達(dá)了管路所需要的外加壓頭與管路流量之間的關(guān)系。在H~Q坐標(biāo)中對(duì)應(yīng)的曲線稱為管路特性曲線。管路的特性曲線（3）說(shuō)明①為管路特性曲線在H軸上的截距，表示管路系統(tǒng)所需要的最小外加壓頭。②當(dāng)流動(dòng)處于阻力平方區(qū)，摩擦因數(shù)與流量無(wú)關(guān)，管路特性方程可以表示為：； 其中③高阻管路，其特性曲線較陡；低阻管路其特性曲線較平緩。（2）離心泵的工作點(diǎn)（1）將泵的H~Q曲線與管路的He~Q曲線繪在同一坐標(biāo)系中，兩曲線的交點(diǎn)稱為泵的工作點(diǎn)。離心泵的工作點(diǎn)（2）說(shuō)明①泵的工作點(diǎn)由泵的特性和管路的特性共同決定，可通過(guò)聯(lián)立求解泵的特性方程和管路的特性方程得到；②安裝在管路中的泵，其輸液量即為管路的流量；在該流量下泵提供的揚(yáng)程也就是管路所需要的外加壓頭。因此，泵的工作點(diǎn)對(duì)應(yīng)的泵壓頭既是泵提供的，也是管路需要的；③工作點(diǎn)對(duì)應(yīng)的各性能參數(shù)（）反映了一臺(tái)泵的實(shí)際工作狀態(tài)。（3）離心泵的流量調(diào)節(jié)由于生產(chǎn)任務(wù)的變化，管路需要的流量有時(shí)是需要改變的，這實(shí)際上就是要改變泵的工作點(diǎn)。由于泵的工作點(diǎn)由管路特性和泵的特性共同決定，因此改變泵的特性和管路特性均能改變工作點(diǎn)，從而達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。1）改變出口閥的開(kāi)度——改變管路特性2）改變?nèi)~輪轉(zhuǎn)速——改變泵的特性3）車(chē)削葉輪直徑

例題1）改變出口閥的開(kāi)度——改變管路特性出口閥開(kāi)度與管路局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度有關(guān)，后者與管路的特性有關(guān)。所以改變出口閥的開(kāi)度實(shí)際上是改變管路的特性。關(guān)小出口閥，增大，曲線變陡，工作點(diǎn)由M變?yōu)镸1，流量下降，泵所提供的壓頭上升；相反，開(kāi)大出口閥開(kāi)度，減小，

曲線變緩，工作點(diǎn)由M變?yōu)镸2，流量上升，泵所提供的壓頭下降。此種流量調(diào)節(jié)方法方便隨意，但不經(jīng)濟(jì)，實(shí)際上是人為增加管路阻力來(lái)適應(yīng)泵的特性，且使泵在低效率點(diǎn)工作。但也正是由于其方便性，在實(shí)際生產(chǎn)中被廣泛采用。2）改變?nèi)~輪轉(zhuǎn)速——改變泵的特性如圖所示，，轉(zhuǎn)速增加，流量和壓頭均能增加。這種調(diào)節(jié)流量的方法合理、經(jīng)濟(jì)，但曾被認(rèn)為是操作不方便，并且不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)。但隨著的現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)級(jí)變速設(shè)備在工業(yè)中的應(yīng)用克服了上述缺點(diǎn)。使該種調(diào)節(jié)方法能夠使泵在高效區(qū)工作，這對(duì)大型泵的節(jié)能尤為重要。3）車(chē)削葉輪直徑這種調(diào)節(jié)方法實(shí)施起來(lái)不方便，且調(diào)節(jié)范圍也不大。例題1確定泵是否滿足輸送要求將濃度為95%的硝酸自常壓罐輸送至常壓設(shè)備中去，要求輸送量為36m3/h,

液體的揚(yáng)升高度為7m。輸送管路由內(nèi)徑為80mm的鋼化玻璃管構(gòu)成，總長(zhǎng)為160（包括所有局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度）。現(xiàn)采用某種型號(hào)的耐酸泵，其性能列于本題附表中。問(wèn)：a該泵是否合用？b實(shí)際的輸送量、壓頭、效率及功率消耗各為多少？已知：酸液在輸送溫度下粘度為1.15

10-3Pa

s；密度為1545kg/m3。摩擦系數(shù)可取為0.015。例題求解（1）解：a對(duì)于本題，管路所需要壓頭通過(guò)在儲(chǔ)槽液面（1-1’）和常壓設(shè)備液面（2-2’）之間列柏努利方程求得：式中管內(nèi)流速：管路壓頭損失：

例題求解（2）管路所需要的壓頭：以（L/s）計(jì)的管路所需流量：由附表可以看出，該泵在流量為12L/s時(shí)所提供的壓頭即達(dá)到了14.4m，當(dāng)流量為管路所需要的10L/s，它所提供的壓頭將會(huì)更高于管路所需要的13.06m。因此我們說(shuō)該泵對(duì)于該輸送任務(wù)是可用的。另一個(gè)值得關(guān)注的問(wèn)題是該泵是否在高效區(qū)工作。由附表可以看出，該泵的最高效率為46%；流量為10L/s時(shí)該泵的效率大約為43%。因此我們說(shuō)該泵是在高效區(qū)工作的。例題求解（3）b實(shí)際的輸送量、功率消耗和效率取決于泵的工作點(diǎn)，而工作點(diǎn)由管路物特性和泵的特性共同決定。由柏努利方程可得管路的特性方程為： （其中流量單位為L(zhǎng)/s）據(jù)此可以計(jì)算出各流量下管路所需要的壓頭，如下表所示：例題求解（4）據(jù)此，可以作出管路的特性曲線和泵的特性曲線，如圖所示。兩曲線的交點(diǎn)為工作點(diǎn)，其對(duì)應(yīng)的壓頭為14.8m；流量為11.4L/s；效率0.45；軸功率可計(jì)算如下：點(diǎn)評(píng)（1）判斷一臺(tái)泵是否合用，關(guān)鍵是要計(jì)算出與要求的輸送量對(duì)應(yīng)的管路所需壓頭，然后將此壓頭與泵能提供的壓頭進(jìn)行比較，即可得出結(jié)論。另一個(gè)判斷依據(jù)是泵是否在高效區(qū)工作，即實(shí)際效率不低于最高效率的92%（2）泵的實(shí)際工作狀況由管路的特性和泵的特性共同決定，此即工作點(diǎn)的概念。它所對(duì)應(yīng)的流量（如本題的11.4L/s）不一定是原本所需要的（如本題的10L/s）。此時(shí)，還需要調(diào)整管路的特性以適用其原始需求。2.2.4離心泵的組合操作在實(shí)際生產(chǎn)中，有時(shí)單臺(tái)泵無(wú)法滿足生產(chǎn)要求，需要幾點(diǎn)組合運(yùn)行。組合方式可以有串聯(lián)和并聯(lián)兩種方式。下面討論的內(nèi)容限于多臺(tái)性能相同的泵的組合操作。基本思路是：多臺(tái)泵無(wú)論怎樣組合，都可以看作是一臺(tái)泵，因而需要找出組合泵的特性曲線。（1）串聯(lián)泵的組合特性曲線（2）并聯(lián)泵的合成特性曲線（3）組合方式的選擇（1）串聯(lián)泵的組合特性曲線兩臺(tái)完全相同的泵串聯(lián)，每臺(tái)泵的流量與壓頭相同，則串聯(lián)組合泵的壓頭為單臺(tái)泵的2倍，流量與單臺(tái)泵相同。單臺(tái)泵及組合泵的特性曲線如圖所示。討論①組合泵的H~Q曲線與單臺(tái)泵相比，Q不變，H加倍；②管路特性一定時(shí)，采用兩臺(tái)泵串聯(lián)組合，實(shí)際工作壓頭并未加倍，但流量卻有所增加。③關(guān)小出口閥，使流量與原先相同，則實(shí)際壓頭就是原先的2倍。④對(duì)n完全相同的泵串聯(lián)，組合泵的特性方程：（2）并聯(lián)泵的合成特性曲線兩臺(tái)完全相同的泵并聯(lián)，每臺(tái)泵的流量和壓頭相同，則并聯(lián)組合泵的流量為單臺(tái)的2倍，壓頭與單臺(tái)泵相同。單臺(tái)泵及組合泵的特性曲線如圖所示。討論①組合泵的H~Q曲線與單臺(tái)泵相比，H不變，Q加倍；②管路特性一定時(shí)，采用兩臺(tái)泵并聯(lián)組合，實(shí)際工作流量并未加倍，但壓頭卻有所增加。③開(kāi)大出口閥，使壓頭與原先相同，則流量加倍。④n臺(tái)完全相同的泵串聯(lián)，組合泵的特性方程為：（3）組合方式的選擇單臺(tái)不能完成輸送任務(wù)可以分為兩種情況：①壓頭不夠，；②壓頭合格，但流量不夠。對(duì)于情形①，必須采用串聯(lián)操作；對(duì)于情形②，應(yīng)根據(jù)管路的特性來(lái)決定采用何種組合方式。對(duì)于高阻管路，串聯(lián)比并聯(lián)組合獲得的Q增值大；但對(duì)于低阻管路，則是并聯(lián)比串聯(lián)獲得的Q增量多。2.2.5離心泵的安裝高度離心泵的安裝高度是指要被輸送的液體所在貯槽的液面到離心泵入口處的垂直距離，即右圖中的。由此產(chǎn)生了這樣一個(gè)問(wèn)題，在安裝離心泵時(shí)，安裝高度是否可以無(wú)限制的高，還是受到某種條件的制約。

（1）汽蝕現(xiàn)象（2）汽蝕余量與允許安裝高度（3）討論（1）汽蝕現(xiàn)象（1）對(duì)如圖所示的入口管線，在s-s和K-K間列柏努利方程，可得：對(duì)于確定的管路，當(dāng)被輸送流體也一定時(shí)，若增加泵的安裝高度，則入口管線的壓頭損失也增加。在貯槽液面上方壓力一定的情況下，葉輪中心K處的壓力必然下降。當(dāng)增加到使下降至被輸送流體在操作溫度下的飽和蒸汽壓時(shí)，則在泵內(nèi)會(huì)產(chǎn)生：汽蝕現(xiàn)象（2）①被輸送流體在葉輪中心處發(fā)生汽化，產(chǎn)生大量汽泡；②汽泡在由葉中心向周邊運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于壓力增加而急劇凝結(jié)，產(chǎn)生局部真空，周?chē)后w以很高的流速?zèng)_向真空區(qū)域；③當(dāng)汽泡的冷凝發(fā)生在葉片表面附近時(shí)，眾多液滴尤如細(xì)小的高頻水錘撞擊葉片。氣蝕現(xiàn)象演示汽蝕現(xiàn)象（3）離心泵在汽蝕狀態(tài)下工作：①泵體振動(dòng)并發(fā)出噪音；②壓頭、流量在幅度下降，嚴(yán)重時(shí)不能輸送液體；③時(shí)間長(zhǎng)久，在水錘沖擊和液體中微量溶解氧對(duì)金屬化學(xué)腐蝕的雙重作用下，葉片表面出現(xiàn)斑痕和裂縫，甚至呈海綿狀逐漸脫落。通過(guò)以上討論可以看出，安裝高度過(guò)度將會(huì)導(dǎo)致葉輪中心處的壓力過(guò)低，從而發(fā)生汽蝕。以下討論如何計(jì)算泵的允許安裝高度，只要泵的實(shí)際安裝高度低于允許安裝高度，則操作時(shí)就不會(huì)發(fā)生汽蝕。（2）汽蝕余量與允許安裝高度由泵的生產(chǎn)廠家提供的允許汽蝕余量可以計(jì)算泵的允許安裝高度，關(guān)于這個(gè)話題，我們從兩個(gè)基本概念講起。1）兩個(gè)基本概念2）由計(jì)算泵的允許安裝高度3）允許汽蝕余量的校正1）兩個(gè)基本概念（1）①汽蝕余量NPSH：泵入口處的動(dòng)壓頭與靜壓頭之和與以液柱高度表示的被輸送液體在操作溫度下的飽和蒸汽壓之差，即Δh允許的物理意義：Δh允許越小，表明泵入口處的壓力pe或葉輪中心處的壓力pK越低，離心泵的操作狀態(tài)越接近汽蝕。兩個(gè)基本概念（2）②允許汽蝕余量NPSH允許：前已指出，為避免汽蝕現(xiàn)象發(fā)生，離心泵入口處壓力不能過(guò)低，而應(yīng)有一最低允許值，此時(shí)所對(duì)應(yīng)的汽蝕余量稱為允許汽蝕余量，以NPSH允許表示，即NPSH允許一般由泵制造廠通過(guò)汽蝕實(shí)驗(yàn)測(cè)定，并作為離心泵的性能列于泵產(chǎn)品樣本中（離心油泵的汽蝕余量用表示Δh允許）。泵正常操作時(shí)，實(shí)際汽蝕余量NPSH必須大于允許汽蝕余量NPSH允許，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定應(yīng)大于0.5m以上。2）由NPSH允許計(jì)算泵的允許安裝高度z允許一臺(tái)泵的允許汽蝕余量數(shù)值由泵的生產(chǎn)廠家提供，供用戶計(jì)算泵的允許安裝高度。在s至e間列柏努利方程：上式中最后一個(gè)等式即為允許安裝高度的計(jì)算方法。離心泵的安裝高度只要低于允許安裝高度，就不會(huì)發(fā)生汽蝕。3）允許汽蝕余量的校正NPSH允許是在一個(gè)大氣壓下用20℃的清水測(cè)定的，當(dāng)使用條件與此不同時(shí)，應(yīng)根據(jù)液體密度、蒸汽壓和液面壓力進(jìn)行修正，然后才能用于允許安裝高度的計(jì)算。求校正系數(shù)的曲線常載于泵的說(shuō)明書(shū)中。（3）討論（1）1）從前面的討論中容易使人獲得這樣一種認(rèn)識(shí)，即汽蝕是由于安裝高度太高引起的，事實(shí)上汽蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生可以有以下三方面的原因：①離心泵的安裝高度太高；②被輸送流體的溫度太高，液體蒸汽壓過(guò)高；③吸入管路的阻力或壓頭損失太高。允許安裝高度這一物理量正是綜合了以上三個(gè)因素對(duì)汽蝕的貢獻(xiàn)。由此，我們又可以有這樣一個(gè)推論：一個(gè)原先操作正常的泵也可能由于操作條件的變化而產(chǎn)生汽蝕，如被輸送物料的溫度升高，或吸入管線部分堵塞。討論（2）2）有時(shí)，計(jì)算出的允許安裝高度z允許為負(fù)值，這說(shuō)明該泵應(yīng)該安裝在液體貯槽液面以下。3）允許安裝高度z允許的大小與泵的流量有關(guān)。由其計(jì)算公式可以看出，流量越大，計(jì)算出的z允許越小。因此用可能使用的最大流量來(lái)計(jì)算z允許是最保險(xiǎn)的。討論（3）4）安裝泵時(shí)，為保險(xiǎn)計(jì)，實(shí)際安裝高度比允許安裝高度還要小0.5至1米。（如考慮到操作中被輸送流體的溫度可能會(huì)升高；或由貯槽液面降低而引起的實(shí)際安裝高度的升高）。5）歷史上曾經(jīng)有過(guò)允許吸上真空度和允許汽蝕余量并存的時(shí)期，二者都可用以計(jì)算允許安裝高度，前者曾廣泛用于清水泵的計(jì)算；而后者常用于油泵中。但是，目前允許吸上真空度已經(jīng)不再被使用了。2.2.6離心泵的選用、安裝與操作（1）離心泵的類(lèi)型（2）離心泵的選用（3）離心泵的安裝與操作（1）離心泵的類(lèi)型1）清水泵：適用于輸送清水或物性與水相近、無(wú)腐蝕性且雜質(zhì)較少的液體。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易。2）耐腐蝕泵：用于輸送具有腐蝕性的液體，接觸液體的部件用耐腐蝕的材料制成，要求密封可靠。3）油泵：輸送石油產(chǎn)品的泵，要求有良好的密封性。4）雜質(zhì)泵：輸送含固體顆粒的液體、稠厚的漿液，葉輪流道寬，葉片數(shù)少。單吸泵；雙吸泵；單級(jí)泵；多級(jí)泵；（2）離心泵的選用1）根據(jù)被輸送液體的性質(zhì)確定泵的類(lèi)型2）確定輸送系統(tǒng)的流量和所需壓頭。流量由生產(chǎn)任務(wù)來(lái)定，所需壓頭由管路的特性方程來(lái)定。3）根據(jù)所需流量和壓頭確定泵的型號(hào)①查性能表或特性曲線，要求流量和壓頭與管路所需相適應(yīng)。②若生產(chǎn)中流量有變動(dòng)，以最大流量為準(zhǔn)來(lái)查找，H也應(yīng)以最大流量對(duì)應(yīng)值查找。③若H和Q與所需要不符，則應(yīng)在鄰近型號(hào)中找H和Q都稍大一點(diǎn)的。④若幾個(gè)型號(hào)都滿足，應(yīng)選一個(gè)在操作條件下效率最好的⑤為保險(xiǎn)，所選泵可以稍大；但若太大，工作點(diǎn)離最高效率點(diǎn)太遠(yuǎn)，則能量利用程度低。⑥若被輸送液體的性質(zhì)與標(biāo)準(zhǔn)流體相差較大，則應(yīng)對(duì)所選泵的特性曲線和參數(shù)進(jìn)行校正，看是否能滿足要求。（3）離心泵的安裝與操作1）安裝：①安裝高度不能太高，應(yīng)小于允許安裝高度。②設(shè)法盡量減少吸入管路的阻力，以減少發(fā)生汽蝕的可能性。主要考慮：吸入管路應(yīng)短而直；吸入管路的直徑可以稍大；吸入管路減少不必要的管件；調(diào)節(jié)閥應(yīng)裝于出口管路。2）操作：①啟動(dòng)前應(yīng)灌泵，并排氣。②應(yīng)在出口閥關(guān)閉的情況下啟動(dòng)泵③停泵前先關(guān)閉出口閥，以免損壞葉輪④經(jīng)常檢查軸封情況2.3其它類(lèi)型泵2.3.1

往復(fù)泵2.3.2

計(jì)量泵2.3.3

隔膜泵2.3.4

齒輪泵2.3.5

螺桿泵2.3.6

旋渦泵2.3.1往復(fù)泵（1）往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)（2）往復(fù)泵的工作原理（3）往復(fù)泵的流量和壓頭（4）往復(fù)泵的操作要點(diǎn)和流量調(diào)節(jié)單級(jí)雙級(jí)三級(jí)（1）往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)如圖所示：主要部件包括：泵缸；活塞；活塞桿；吸入閥、排出閥。其中吸入閥和排出閥均為單向閥。往復(fù)泵裝置簡(jiǎn)圖1—泵缸;2—活塞;3—活塞桿;4—吸入閥;5—排出閥（2）往復(fù)泵的工作原理①活塞由電動(dòng)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)，把曲柄的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榛钊耐鶑?fù)運(yùn)動(dòng)；或直接由蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)，使活塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。②當(dāng)活塞從左向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，泵缸內(nèi)形成低壓，排出閥受排出管內(nèi)液體的壓力而關(guān)閉；吸出閥由于受池內(nèi)液壓的作用而打開(kāi)，池內(nèi)液體被吸入缸內(nèi)；③當(dāng)活塞從右向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于缸內(nèi)液體壓力增加，吸入閥關(guān)閉，排出閥打開(kāi)向外排液。說(shuō)明①往復(fù)泵是依靠活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)直接以壓力能的形式向液體提供能量。②對(duì)于單動(dòng)泵，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，吸、排液交替進(jìn)行各一次，輸送液體不連續(xù)；對(duì)于雙動(dòng)泵，活塞兩側(cè)都裝有閥室，活塞的每一次行程都在吸液和向管路排液，因而供液連續(xù)。③往復(fù)泵為耐高壓，活塞和連桿往往用柱塞代替。（3）往復(fù)泵的流量和壓頭1）理論平均流量2）實(shí)際平均流量3）流量的不均勻性4）流量的固定性：5）往復(fù)泵的壓頭討論1）理論平均流量QT（m3/s）單動(dòng)泵：其中：A—活塞截面積，m2；s—活塞沖程，m；n—活塞往復(fù)頻率，rpm雙動(dòng)泵：

a—活塞桿的截面積，m2。2）實(shí)際平均流量Q

—容積效率。主要是由于閥門(mén)開(kāi)、閉滯后，閥門(mén)、活塞填料環(huán)泄漏。 3）流量的不均勻性往復(fù)泵的瞬時(shí)流量取決于活塞截面積與活塞瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)速度之積，由于活塞運(yùn)動(dòng)瞬時(shí)速度的不斷變化，使得它的流量不均勻。實(shí)際生產(chǎn)中，為了提高流量的均勻性，可以采用增設(shè)空氣室，利用空氣的壓縮和膨脹來(lái)存放和排出部分液體，從而提高流量的均勻性。采用多缸泵也是提高流量均勻性的一個(gè)辦法，多缸泵的瞬時(shí)流量等于同一瞬時(shí)各缸流量之和，只要各缸曲柄相對(duì)位置適當(dāng)，就可使流量較為均勻。4）流量的固定性往復(fù)泵的瞬時(shí)流量雖然是不均勻的，但在一段時(shí)間內(nèi)輸送的液體量卻是固定的，它僅取決于活塞面積、沖程和往復(fù)頻率——流量的固定性。5）往復(fù)泵的壓頭因?yàn)槭强繑D壓作用壓出液體，往復(fù)泵的壓頭理論上可以任意高。但實(shí)際上由于構(gòu)造材料的強(qiáng)度有限，泵內(nèi)的部件有泄漏，故往復(fù)泵的壓頭仍有一限度。而且壓頭太大，也會(huì)使電機(jī)或傳動(dòng)機(jī)構(gòu)負(fù)載過(guò)大而損壞。討論往復(fù)泵的理論流量是由單位時(shí)間內(nèi)活塞掃過(guò)的體積決定的，而與管路的特性無(wú)關(guān)。而往復(fù)泵提供的壓頭則只與管路的情況有關(guān)，與泵的情況無(wú)關(guān)。管路的阻力大，則排出閥在較高的壓力下才能開(kāi)啟，供液壓力必然增大；反之，壓頭減小。這種壓頭與泵無(wú)關(guān)，只取決定管路情況的特性稱為正位移特性。（4）往復(fù)泵的操作要點(diǎn)和流量調(diào)節(jié)往復(fù)泵的效率一般都在70%以上，最高可達(dá)90%，它適用于所需壓頭較高的液體輸送。往復(fù)泵可用以輸送粘度很大的液體，但不宜直接用以輸送腐蝕性的液體和有固體顆粒的懸浮液，因泵內(nèi)閥門(mén)、活塞受腐蝕或被顆粒磨損、卡住，都會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的匯漏。1）由于往復(fù)泵是靠貯池液面上的大氣壓來(lái)吸入液體，因而安裝高度有一定的限制。2）往復(fù)泵有自吸作用，啟動(dòng)前無(wú)需要灌泵。3）一般不設(shè)出口閥，即使有出口閥，也不能在其關(guān)閉時(shí)啟動(dòng)。4）往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)方法4）往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)方法①用旁路閥調(diào)節(jié)流量泵的送液量不變，只是讓部分被壓出的液體返回貯池，使主管中的流量發(fā)生變化。顯然這種調(diào)節(jié)方法很不經(jīng)濟(jì)，只適用于流量變化幅度較小的經(jīng)常性調(diào)節(jié)。②改變曲柄轉(zhuǎn)速因電動(dòng)機(jī)是通過(guò)減速裝置與往復(fù)泵相連的，所以改變減速裝置的傳動(dòng)比可以很方便地改變曲柄轉(zhuǎn)速，從而改變活塞自往復(fù)運(yùn)動(dòng)的頻率，達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。2.3.2計(jì)量泵在工業(yè)生產(chǎn)中普遍使用的計(jì)量泵是往復(fù)泵的一種，它正是利用往復(fù)泵流量固定這一特點(diǎn)而發(fā)展起來(lái)的。它可以用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)偏心輪從而實(shí)現(xiàn)柱塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。偏心輪的偏心度可以調(diào)整，柱塞的沖程就發(fā)生變化，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)流量的調(diào)節(jié)。計(jì)量泵主要應(yīng)用在一些要求精確地輸送液體至某一設(shè)備的場(chǎng)合，或?qū)追N液體按精確的比例輸送。如化學(xué)反應(yīng)器一種或幾種催化劑的投放，后者是靠分別調(diào)節(jié)多缸計(jì)量泵中每個(gè)活塞的行程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。2.3.3隔膜泵隔膜泵也是往復(fù)泵的一種，它用彈性薄膜（耐腐蝕橡膠或彈性金屬片）將泵分隔成互不相通的兩部分，分別是被輸送液體和活柱存在的區(qū)域。這樣，活柱不與輸送的液體接觸?；钪耐鶑?fù)運(yùn)動(dòng)通過(guò)同側(cè)的介質(zhì)傳遞到隔膜上，使隔膜亦作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)被輸送液體經(jīng)球形活門(mén)吸入和排出。隔膜泵內(nèi)與被輸送液體接觸的唯一部件就是球形活門(mén)，這易于制成不受液體侵害的形式。因此，在工業(yè)生產(chǎn)中，隔膜泵主要用于輸送腐蝕性液體或含有固體懸浮物的液體。2.3.4齒輪泵齒輪泵的結(jié)構(gòu)如圖所示。泵殼內(nèi)有兩個(gè)齒輪，一個(gè)用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，另一個(gè)被嚙合著向相反方向旋轉(zhuǎn)。吸入腔內(nèi)兩輪的嚙相互撥開(kāi)，于是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(dòng)而到達(dá)排出腔。排出腔內(nèi)兩齒相互合攏，于是形成高壓而排出液體。齒輪泵的壓頭較高而流量較小，可用于輸送粘稠液體以至膏狀物料，（如輸送封油），但不能用于輸送含有固體顆粒的懸浮液。2.3.5螺桿泵螺桿泵內(nèi)有一個(gè)或一個(gè)以上的螺桿。在單螺桿泵中，螺桿在有內(nèi)螺旋的殼內(nèi)運(yùn)動(dòng)，使液體沿軸向推進(jìn)，擠壓到排出口。在雙螺桿泵中，一個(gè)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)另一個(gè)螺桿，螺紋互相嚙合，液體被攔截在嚙合室內(nèi)沿桿軸前進(jìn)，從螺桿兩端被擠向中央排出。此外還有多螺桿泵，轉(zhuǎn)速高，螺桿長(zhǎng)，因而可以達(dá)到很高的排出壓力。三螺桿泵排出壓力可達(dá)10MPa以上。螺桿泵效率高，噪音小，適用于在高壓下輸送粘稠性液體，并可以輸送帶顆粒的懸浮液。2.3.6旋渦泵旋渦泵是一種特殊類(lèi)型的離心泵。它的葉輪是一個(gè)圓盤(pán)，四周銑有凹槽，成輻射狀排列。葉輪在泵殼內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，其間有引水道。泵內(nèi)液體在隨葉輪旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，又在引水道與各葉片之間，因而被葉片拍擊多次，獲得較多能量。液體中旋渦泵中獲得的能量與液體在流動(dòng)過(guò)程中進(jìn)入葉輪的次數(shù)有關(guān)。當(dāng)流量減小時(shí)，流道內(nèi)認(rèn)體的運(yùn)動(dòng)速度減小，液體流入葉輪的平均次數(shù)增多，泵的壓頭必然增大；流量增大時(shí)，則情況相反。因此，其H~Q曲線呈陡降形。旋渦泵的特點(diǎn)（1）壓頭和功率隨流量增加下降較快。因此啟動(dòng)時(shí)應(yīng)打開(kāi)出口閥，改變流量時(shí)，旁路調(diào)節(jié)比安裝調(diào)節(jié)閥經(jīng)濟(jì)。（2）在葉輪直徑和轉(zhuǎn)速相同的條件下，旋渦泵的壓頭比離心泵高出2~4倍，適用于高壓頭、小流量的場(chǎng)合。（3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工容易，且可采用各種耐腐蝕的材料制造。（4）輸送液體的粘度不宜過(guò)大，否則泵的壓頭和效率都將大幅度下降。（5）輸送液體不能含有固體顆粒。各類(lèi)泵的性能特點(diǎn)（1）項(xiàng)目離心式正位移式往復(fù)式旋轉(zhuǎn)式離心泵旋渦泵往復(fù)泵計(jì)量泵隔膜泵齒輪泵螺桿泵流量①④⑥①④⑦②⑤⑧②⑤⑦②⑤⑧③⑤⑦③⑤⑦壓頭①②③③③②②效率①②③③③④④流量調(diào)節(jié)①②③②③④④②③③③自吸作用②②①①①①①啟動(dòng)①②②②②②②流體①②⑦③④⑥⑤④⑤結(jié)構(gòu)造價(jià)①②①③⑤⑥⑦⑤⑥⑤⑥③④③④各類(lèi)泵的性能特點(diǎn)（2）流量：①均勻；②不均勻；③尚可；④隨管路特性而變；⑤恒定；⑥范圍廣、易達(dá)大流量；⑦小流量；⑧較小流量； 壓頭高低：①不易達(dá)到高壓頭；②壓頭較高；③壓頭高。效率：①稍低、愈偏離額定越??；②低；③高；④較高；流量調(diào)節(jié)：①出口閥；②轉(zhuǎn)速；③旁路；④沖程自吸操作：①有；②沒(méi)有；啟動(dòng)：①關(guān)閉出口閥；②出口閥全開(kāi)；被輸送流體：①各種物料（高粘度除外）；②不含固體顆粒，腐蝕性也可；③精確計(jì)量；④可輸送懸浮液；⑤高粘度液體；⑥腐蝕性液體；⑦不能輸送腐蝕性或含固體顆粒的液體結(jié)構(gòu)與造價(jià)：①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；②造價(jià)低謙；③結(jié)構(gòu)緊湊；④加工要求高；⑤結(jié)構(gòu)復(fù)雜；⑥造價(jià)高；⑦體積大2.4氣體輸送機(jī)械2.4.1

概述2.4.2

離心式通風(fēng)機(jī)2.4.3

離心式鼓風(fēng)機(jī)2.4.4

離心式壓縮機(jī)2.4.5

羅茨鼓風(fēng)機(jī)2.4.6

往復(fù)式壓縮機(jī)2.4.1概述（1）氣體輸送機(jī)械在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用（2）氣體輸送機(jī)械的一般特點(diǎn)（3）氣體輸送機(jī)械的分類(lèi)（1）氣體輸送機(jī)械在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用①氣體輸送：為了克服管路的阻力，需要提高氣體的壓力。純粹為了輸送的目的而對(duì)氣體加壓，壓力一般都不高。但氣體輸送往往輸送量很大，需要的動(dòng)力往往相當(dāng)大。②產(chǎn)生高壓氣體：化學(xué)工業(yè)中一些化學(xué)反應(yīng)過(guò)程需要在高壓下進(jìn)行，如合成氨反應(yīng)，乙烯的本體聚合；一些分離過(guò)程也需要在高壓下進(jìn)行，如氣體的液化與分離。這些高壓進(jìn)行的過(guò)程對(duì)相關(guān)氣體的輸送機(jī)械出口壓力提出了相當(dāng)高的要求。③生產(chǎn)真空：相當(dāng)多的單元操作是在低于常壓的情況下進(jìn)行，這時(shí)就需要真空泵從設(shè)備中抽出氣體以產(chǎn)生真空。（2）氣體輸送機(jī)械的一般特點(diǎn)①動(dòng)力消耗大：對(duì)一定的質(zhì)量流量，由于氣體的密度小，其體積流量很大。因此氣體輸送管中的流速比液體要大得多，前者經(jīng)濟(jì)流速（15~25m/s）約為后者（1~3m/s）的10倍。這樣，以各自的經(jīng)濟(jì)流速輸送同樣的質(zhì)量流量，經(jīng)相同的管長(zhǎng)后氣體的阻力損失約為液體的10倍。因而氣體輸送機(jī)械的動(dòng)力消耗往往很大。②氣體輸送機(jī)械體積一般都很龐大，對(duì)出口壓力高的機(jī)械更是如此。③由于氣體的可壓縮性，故在輸送機(jī)械內(nèi)部氣體壓力變化的同時(shí)，體積和溫度也將隨之發(fā)生變化。這些變化對(duì)氣體輸送機(jī)械的結(jié)構(gòu)、形狀有很大影響。因此，氣體輸送機(jī)械需要根據(jù)出口壓力來(lái)加以分類(lèi)。（3）氣體輸送機(jī)械的分類(lèi)氣體輸送機(jī)械也可以按工作原理分為離心式、旋轉(zhuǎn)式、往復(fù)式以及噴射式等。按出口壓力（終壓）和壓縮比不同分為如下幾類(lèi)：①通風(fēng)機(jī)：終壓（表壓，下同）不大于15kPa（約1500mmH2O）,壓縮比1至1.15②鼓風(fēng)機(jī)：終壓15~300kPa，壓縮比小于4。③壓縮機(jī)：終壓在300kPa以上，壓縮比大于4。④真空泵：在設(shè)備內(nèi)造成負(fù)壓，終壓為大氣壓，壓縮比由真空度決定。2.4.2離心式通風(fēng)機(jī)（1）離心式通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（2）離心式通風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)和特性曲線（3）離心式通風(fēng)機(jī)的選型離心通風(fēng)機(jī)及葉輪21—機(jī)殼;2—葉輪;3—吸入口;4—排出口（1）離心式通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)離心式通風(fēng)機(jī)工作原理與離心泵相同，結(jié)構(gòu)也大同小異。①為適應(yīng)輸送風(fēng)量大的要求，通風(fēng)機(jī)的葉輪直徑一般是比較大的。②葉輪上葉片的數(shù)目比較多。③葉片有平直的、前彎的、后彎的。通風(fēng)機(jī)的主要要求是通風(fēng)量大，在不追求高效率時(shí)，用前彎葉片有利于提高壓頭，減小葉輪直徑。④機(jī)殼內(nèi)逐漸擴(kuò)大的通道及出口截面常不為圓形而為矩形。（2）離心式通風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)和特性曲線1）風(fēng)量：按入口狀態(tài)計(jì)的單位時(shí)間內(nèi)的排氣體積。m3/s，m3/h2）全風(fēng)壓3）軸功率和效率4）特性曲線2）全風(fēng)壓?jiǎn)挝惑w積氣體通過(guò)風(fēng)機(jī)時(shí)獲得的能量，J/m3，Pa在風(fēng)機(jī)進(jìn)、出口之間寫(xiě)柏努利方程：式中，可以忽略；當(dāng)氣體直接由大氣進(jìn)入風(fēng)機(jī)時(shí)，，再忽略入口到出口的能量損失，則上式變?yōu)椋赫f(shuō)明①?gòu)脑撌娇梢钥闯?，通風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓由兩部分組成，一部分是進(jìn)出口的靜壓差，習(xí)慣上稱為靜風(fēng)壓；另一部分為進(jìn)出口的動(dòng)壓頭差，習(xí)慣上稱為動(dòng)風(fēng)壓。②在離心泵中，泵進(jìn)出口處的動(dòng)能差很小，可以忽略。但對(duì)離心通風(fēng)機(jī)而，其氣體出口速度很高，動(dòng)風(fēng)壓不僅不能忽略，且由于風(fēng)機(jī)的壓縮比很低，動(dòng)風(fēng)壓在全壓中所占比例較高。3）軸功率和效率

；風(fēng)機(jī)的性能表上所列的性能參數(shù)，一般都是在1atm、20℃的條件下測(cè)定的，在此條件下空氣的密度kg/m3,相應(yīng)的全風(fēng)壓和靜風(fēng)壓分別記為pt和pst

04）特性曲線與離心泵一樣，離心通風(fēng)機(jī)的特性參數(shù)也可以用特性曲線表示。特性曲線由離心泵的生產(chǎn)廠家在1atm、20℃的條件用空氣測(cè)定，主要有pt0~Q、pst

0~Q

、N~Q和η~Q四條曲線。（3）離心式通風(fēng)機(jī)的選型1）根據(jù)氣體種類(lèi)和風(fēng)壓范圍，確定風(fēng)機(jī)的類(lèi)型2）確定所求的風(fēng)量和全風(fēng)壓。風(fēng)量根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)來(lái)定；全風(fēng)壓按柏努利方程來(lái)求，但要按標(biāo)準(zhǔn)狀況校正，即；根據(jù)按入口狀態(tài)計(jì)的風(fēng)量和校正后的全風(fēng)壓在產(chǎn)品系列表中查找合適的型號(hào)。例題2氣體密度對(duì)風(fēng)機(jī)流量的影響用離心通風(fēng)機(jī)將空氣送至表壓為490.5Pa的鍋爐燃燒室，通風(fēng)機(jī)的特性曲線如圖所示。已知在夏季（氣溫為20

C，大氣壓為101.3Kpa）管路中的氣體流量為2.4kg/s，且流動(dòng)已進(jìn)入阻力平方區(qū)。試求在冬季氣功溫降為-20

C、大氣壓不變的情況下，管路中的氣體質(zhì)量流量為多少？例題求解（1）解：由給定條件可知，在夏季氣體狀態(tài)與風(fēng)機(jī)特性曲線測(cè)定條件相同，空氣密度為。于是通風(fēng)機(jī)在夏季的體積流量為由通風(fēng)機(jī)的特性曲線查得，此時(shí)風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)壓為。于是夏季通風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)為（2，2.5）。該點(diǎn)應(yīng)該落在管路特性曲線上。管路特性曲線可通過(guò)在風(fēng)機(jī)入口和鍋爐燃燒室之間寫(xiě)柏努利方程得到：例題求解（2）其中K值按下式定義：將工點(diǎn)數(shù)據(jù)代入至pT表達(dá)式中，可得K值為418.6。在冬季，空氣密度為。管內(nèi)流動(dòng)已進(jìn)入阻力平方區(qū)，因此K值不變。在冬季管路所需要的風(fēng)壓與流量的關(guān)系為例題求解（3）將上式換算成風(fēng)機(jī)測(cè)定狀況下的風(fēng)壓：于是：這是冬季工作條件下的管路特性曲線，它與風(fēng)機(jī)特性曲線的交點(diǎn)A即為風(fēng)機(jī)在冬季的工作點(diǎn)，由A點(diǎn)可知時(shí)，冬季送風(fēng)體積流量為2.03m3/s，相應(yīng)的質(zhì)量流量為2.84kg/s。點(diǎn)評(píng)（1）當(dāng)氣體的壓縮性可以忽略時(shí)，氣體輸送路的計(jì)算與液體輸送管路計(jì)算相似，所不同的是風(fēng)機(jī)本身及其管路特性曲線與空氣的密度有關(guān)。因此當(dāng)輸送的不是常溫、常壓空氣時(shí)，管路特性曲線應(yīng)事先加以換算。（2）用同樣的管路輸送氣體，氣體的溫度降低，密度增大，質(zhì)量流量可能有明顯的增加。2.4.3離心式鼓風(fēng)機(jī)離心式鼓風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：離心式鼓風(fēng)機(jī)的外形與離心泵相象，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也有許多相同之處。例如，離心式鼓風(fēng)機(jī)的蝸殼形通道亦為圓形；但外殼直徑與厚度之比較大；葉輪上葉片數(shù)目較多；轉(zhuǎn)速較高；葉輪外周都裝有導(dǎo)輪。單級(jí)出口表壓多在30kPa以內(nèi)；多級(jí)可達(dá)0.3MPa。離心式鼓風(fēng)機(jī)的選型方法與離心式通風(fēng)機(jī)相同。2.4.4離心式壓縮機(jī)（1）結(jié)構(gòu)（2）工作原理（3）特性曲線（4）特點(diǎn)（1）結(jié)構(gòu)——定子與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子：主軸、多級(jí)葉輪、軸套及平衡元件定子：氣缸和隔板（2）工作原理氣體沿軸向進(jìn)入各級(jí)葉輪中心處，被旋轉(zhuǎn)的葉輪做功，受離心力的作用，以很高的速度離開(kāi)葉輪，進(jìn)入擴(kuò)壓器。氣體在擴(kuò)壓器內(nèi)降速、增壓。經(jīng)擴(kuò)壓器減速、增壓后氣體進(jìn)入彎道，使流向反轉(zhuǎn)180度后進(jìn)入回流器，經(jīng)過(guò)回流器后又進(jìn)入下一級(jí)葉輪。顯然，彎道和回流器是溝通前一級(jí)葉輪和后一級(jí)葉輪的通道。如此，氣體在多個(gè)葉輪中被增加數(shù)次，能以很高的壓力能離開(kāi)。（3）特性曲線離心式壓縮機(jī)的H~Q曲線與離心式通風(fēng)機(jī)在形狀上相似。在小流量時(shí)都呈現(xiàn)出壓力隨流量的增加而上升的情況。（4）特點(diǎn)與往復(fù)壓縮機(jī)相比，離心式壓縮機(jī)有如下優(yōu)點(diǎn)：體積和重量都很小而或流量很大；供氣均勻；運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；易損部件少、維護(hù)方便。因此，除非壓力要求非常高，離心式壓縮機(jī)已有取代往復(fù)式壓縮機(jī)的趨勢(shì)。而且，離心式壓縮機(jī)已經(jīng)發(fā)展成為非常大型的設(shè)備，流量達(dá)幾十萬(wàn)立方米/時(shí)，出口壓力達(dá)幾十兆帕。2.4.5羅茨鼓風(fēng)機(jī)羅茨鼓風(fēng)機(jī)的工作原理與齒輪泵類(lèi)似。如圖所示，機(jī)殼內(nèi)有兩個(gè)漸開(kāi)擺線形的轉(zhuǎn)子，兩轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相反，可使氣體從機(jī)殼一側(cè)吸，從另一側(cè)排出。轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子與機(jī)殼之間的縫隙很小，使轉(zhuǎn)子能自由運(yùn)動(dòng)而無(wú)過(guò)多泄漏。屬于正位移型的羅茨風(fēng)機(jī)風(fēng)量與轉(zhuǎn)速成正比，與出口壓強(qiáng)無(wú)關(guān)。該風(fēng)機(jī)的風(fēng)量范圍可自2至500m3/min，出口表壓可達(dá)80kPa，在40kPa左右效率最高。該風(fēng)機(jī)出口應(yīng)裝穩(wěn)壓罐，并設(shè)安全閥。流量調(diào)節(jié)采用旁路，出口閥不可完全關(guān)閉。操作時(shí)，氣體溫度不能超過(guò)85℃，否則轉(zhuǎn)子會(huì)因受熱臌脹而卡住。2.4.6往復(fù)式壓縮機(jī)（1）操作原理與理想壓縮循環(huán)（2）壓縮類(lèi)型（3）壓縮功（4）有余隙的壓縮循環(huán)（5）多級(jí)壓縮（6）往復(fù)式壓縮機(jī)的流量調(diào)節(jié)（1）操作原理與理想壓縮循環(huán)（1）單動(dòng)壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。吸入活門(mén)S、排出活門(mén)D。其結(jié)構(gòu)和工作原理與往復(fù)泵類(lèi)似。操作原理與理想壓縮循環(huán)（2）①開(kāi)始時(shí)刻：當(dāng)活塞位于最右端時(shí)，缸內(nèi)氣體體積為V1，壓力為p1，用圖中1點(diǎn)表示；②壓縮階段：當(dāng)活塞由右向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于D活門(mén)所在管線有一定壓力，所以D活門(mén)是關(guān)閉的，活門(mén)S受壓也關(guān)閉。因此，在這段時(shí)間里氣缸內(nèi)氣體體積下降而壓力上升，所以是壓縮階段。直到壓力上升到p2

，活門(mén)D被頂開(kāi)為止。此時(shí)的缸內(nèi)氣體狀態(tài)如2點(diǎn)表示。操作原理與理想壓縮循環(huán)（3）③排氣階段：活門(mén)D被頂開(kāi)后，活塞繼續(xù)向左運(yùn)動(dòng)，缸內(nèi)氣體被排出。這一階段缸內(nèi)氣體壓力不變，體積不斷減小，直到氣體完全排出體積減至零。這一階段屬恒壓排氣階段。此時(shí)的狀態(tài)為3點(diǎn)表示。④吸氣階段：活塞從最左端退回，缸內(nèi)壓力立刻由p2降到p1

，狀況達(dá)到4。此時(shí)D活門(mén)受壓關(guān)閉，S活門(mén)受壓打開(kāi)，氣缸又開(kāi)始吸入氣體，體積增大，壓力不變，因此為恒壓吸氣階段，直到1點(diǎn)為止。（2）壓縮類(lèi)型等溫壓縮；絕熱壓縮；多變壓縮。等溫壓縮是指壓縮階段產(chǎn)生的熱量隨時(shí)從氣體中完全取出，氣體的溫度保持不變。絕熱壓縮是另一種極端情況，即壓縮產(chǎn)生的熱量完全不取出。實(shí)際是壓縮過(guò)程既不是等溫的，也不是絕熱的，而是介于兩者之間，稱為多變壓縮。（3）壓縮功實(shí)際過(guò)程為多變過(guò)程，每一循環(huán)多變壓縮的功為（J）：其中m稱為多變指數(shù)，對(duì)于等溫壓縮，m=1，但壓縮功另有算法。對(duì)于絕熱壓縮，m等于定壓比熱與定容比熱之比。壓縮功的大小可以用圖中1-2-3-4所圍成的面積來(lái)表示。等溫壓縮功最小，絕熱壓縮功最大，多變壓縮功介于等者之間（4）有余隙的壓縮（1）上述壓縮循環(huán)之所以稱為理想的，除了假定過(guò)程皆屬可逆之外，還假定了壓縮階段終了缸內(nèi)氣體一點(diǎn)不剩地排盡。實(shí)際上此時(shí)活塞與氣缸蓋之間必須留有一定的空隙，以免活塞桿受熱臌脹后使活塞與氣缸相撞。這個(gè)空隙就稱為余隙。余隙系