泵與壓縮機往復泵

1、主講主講: 馮馮 進進長江大學機械工程學院長江大學機械工程學院 在石油儲運工業(yè)中，使用最多的是離心泵，在石油儲運工業(yè)中，使用最多的是離心泵，這是由于離心泵的流量，揚程能滿足生產的需這是由于離心泵的流量，揚程能滿足生產的需要，而且適應性強，結構簡單、使用維護方便要，而且適應性強，結構簡單、使用維護方便等特點所決定。等特點所決定。 在其它一些場合下需要有特殊的使用性能在其它一些場合下需要有特殊的使用性能時，如在輸送含有氣體的液體時需要有自吸能時，如在輸送含有氣體的液體時需要有自吸能力的泵，像自吸式離心泵、旋渦泵等。在輸送力的泵，像自吸式離心泵、旋渦泵等。在輸送壓力高、流量小、輸送液體粘度大及含有氣

2、體壓力高、流量小、輸送液體粘度大及含有氣體的介質時，需要選用某些容積式泵來完成任務。的介質時，需要選用某些容積式泵來完成任務。本章主要介紹往復泵。本章主要介紹往復泵。 往復泵是容積泵的一種，它依靠活塞在泵往復泵是容積泵的一種，它依靠活塞在泵缸中往復運動，使泵缸工作容積呈周期性的擴缸中往復運動，使泵缸工作容積呈周期性的擴大與縮小來吸排液體。由于往復泵結構復雜、大與縮小來吸排液體。由于往復泵結構復雜、易損件多、流量有脈動，大流量時機器笨重，易損件多、流量有脈動，大流量時機器笨重，所以在許多場合為離心泵代替。但在高壓力、所以在許多場合為離心泵代替。但在高壓力、小流量、輸送粘性大的液體，要求精確計量及

3、小流量、輸送粘性大的液體，要求精確計量及要求流量隨壓力變化小的情況下仍采用各種型要求流量隨壓力變化小的情況下仍采用各種型式的往復泵。式的往復泵。 往復泵是泵類產品中出現最早的一種，在往復泵是泵類產品中出現最早的一種，在旋轉式原動機出現以前，往復泵幾乎是唯一的旋轉式原動機出現以前，往復泵幾乎是唯一的泵類。在旋轉式原動機出現后，出現了象離心泵類。在旋轉式原動機出現后，出現了象離心泵等其它類型泵，在某些應用場合取得了往復泵等其它類型泵，在某些應用場合取得了往復泵。但往復泵的特點并沒有被其它類型泵所代泵。但往復泵的特點并沒有被其它類型泵所代替，至今仍將作為一種不可缺少的泵類，被廣替，至今仍將作為一種不

4、可缺少的泵類，被廣泛采用。泛采用。 1.往復泵的結構往復泵的結構 往復泵主要由兩部分組成，即動力部分和往復泵主要由兩部分組成，即動力部分和水力部分。動力部分又稱動力端，主要由曲柄、水力部分。動力部分又稱動力端，主要由曲柄、連桿、十字頭等組成。水力部分又稱液力端，連桿、十字頭等組成。水力部分又稱液力端，主要由泵頭、缸套、活塞，活塞桿、吸入閥、主要由泵頭、缸套、活塞，活塞桿、吸入閥、排出閥及密封盤根等組成。排出閥及密封盤根等組成。 2.往復泵的工作過程往復泵的工作過程 活塞從最左端往右運動，工作腔容積增大，活塞從最左端往右運動，工作腔容積增大，壓強降低，吸入閥打開，排出閥關閉，液體從壓強降低，吸入

5、閥打開，排出閥關閉，液體從吸入管流入缸內，開始吸入過程，直到活塞運吸入管流入缸內，開始吸入過程，直到活塞運動到最右端為止?；钊麖淖钣叶送筮\動，工動到最右端為止?；钊麖淖钣叶送筮\動，工作腔容積減小，壓強上升，吸入閥關閉，排出作腔容積減小，壓強上升，吸入閥關閉，排出閥打開，液體從缸內流入排出管，開始排出過閥打開，液體從缸內流入排出管，開始排出過程，直到活塞運動到最左端為止。程，直到活塞運動到最左端為止。 活塞往復一次，稱為一個沖程。活塞往復一次，稱為一個沖程。 在一個沖程泵吸入和排出液體各一次，這在一個沖程泵吸入和排出液體各一次，這種泵稱為單作用泵。種泵稱為單作用泵。 在一個沖程泵吸入和排出液

6、體各兩次，稱在一個沖程泵吸入和排出液體各兩次，稱為雙作用泵。為雙作用泵。 3.往復泵的工作原理往復泵的工作原理 活塞在缸內往復運動，實現工作腔容積變活塞在缸內往復運動，實現工作腔容積變化，使吸入閥和排出閥交替開閉，從而實現吸化，使吸入閥和排出閥交替開閉，從而實現吸排液體的目的，將機械能轉換為液體的壓能。排液體的目的，將機械能轉換為液體的壓能。 4.往復泵的工作特點往復泵的工作特點 1)往復泵的流量與往復泵活塞往復泵的流量與往復泵活塞(柱塞柱塞)的直的直徑徑d、沖程長度、沖程長度s、活塞、活塞(柱塞柱塞)每分鐘往復次數每分鐘往復次數n及液缸數及液缸數z有關，而與往復泵的揚程、輸送介有關，而與往復

7、泵的揚程、輸送介質的溫度和粘度無關。質的溫度和粘度無關。 2)往復泵的揚程取決于往復泵在其中工作往復泵的揚程取決于往復泵在其中工作的裝置特性，只要往復泵有足夠的強度、原動的裝置特性，只要往復泵有足夠的強度、原動機功率，以及相應的密封能力，活塞就可以把機功率，以及相應的密封能力，活塞就可以把液體排出。液體排出。 3)往復泵不能象離心泵那樣在關死點運轉，往復泵不能象離心泵那樣在關死點運轉，因此在往復泵裝置中必須裝有安全閥或其它安因此在往復泵裝置中必須裝有安全閥或其它安全裝置。全裝置。 4)往復泵有良好的自吸能力，泵在一定的往復泵有良好的自吸能力，泵在一定的安裝高度下，不需要灌泵就可以在規(guī)定的時間安

8、裝高度下，不需要灌泵就可以在規(guī)定的時間內啟動并達到正常工作狀態(tài)。內啟動并達到正常工作狀態(tài)。 往復泵也存在某些缺點；往復泵也存在某些缺點； 1)往復泵的流量較小，且流量不均勻。往復泵的流量較小，且流量不均勻。 2)由于往復泵的轉速比較低，所以，其外由于往復泵的轉速比較低，所以，其外形尺寸和重量較大。形尺寸和重量較大。 3)往復泵的結構比較復雜。往復泵的結構比較復雜。1.按泵的液力端特點分類按泵的液力端特點分類 1）按與輸送介質接觸的工作構件分類）按與輸送介質接觸的工作構件分類 活塞泵、柱塞泵和隔膜泵活塞泵、柱塞泵和隔膜泵 2）按作用特點分類）按作用特點分類 單作用泵、雙作用泵和差動泵單作用泵、雙

9、作用泵和差動泵 3）按缸的數量分類）按缸的數量分類 單缸泵、雙缸泵、三缸泵、多缸泵單缸泵、雙缸泵、三缸泵、多缸泵 4）按缸的布置位置分類）按缸的布置位置分類 臥式泵、立式泵、角式泵、對置式泵臥式泵、立式泵、角式泵、對置式泵 2.按泵的動力端傳動特點分類按泵的動力端傳動特點分類 曲柄連桿泵、凸輪泵、無曲柄泵曲柄連桿泵、凸輪泵、無曲柄泵 3.按泵的驅動方式分類按泵的驅動方式分類 機動泵、直動泵、手動泵機動泵、直動泵、手動泵 4.按泵的排出壓強分類按泵的排出壓強分類 低壓泵（小于低壓泵（小于1mpa） 中壓泵中壓泵(110mpa) 高壓泵（大于高壓泵（大于10mpa） 5.按泵的沖次大小分類按泵的沖

10、次大小分類 低速泵（低速泵（n80rpm ） 中速泵（中速泵（ 80rpm n 250rpm） 高速泵（高速泵（ 250rpm n 550rpm） 超高速泵（超高速泵（ n550rpm ） 6.按泵的輸送介質分類按泵的輸送介質分類 油泵、酸泵等。油泵、酸泵等。 7.按泵的用途分類按泵的用途分類 注水泵、計量泵等。注水泵、計量泵等。 1.理論平均排量理論平均排量 往復泵的理論流量是單位時間內活塞所排往復泵的理論流量是單位時間內活塞所排出的液體體積，在理論上等于活塞工作面在吸出的液體體積，在理論上等于活塞工作面在吸入行程中單位時間內在泵缸中掃過的體積，泵入行程中單位時間內在泵缸中掃過的體積，泵的理

11、論平均排量。的理論平均排量。 單作用泵單作用泵 雙作用泵雙作用泵fsniq sniffq 2 2.理論瞬時排量理論瞬時排量 由于活塞作變速運動，所以往復泵工作過由于活塞作變速運動，所以往復泵工作過程中的流量也是變化的。因此，為了研究流量程中的流量也是變化的。因此，為了研究流量變化規(guī)規(guī)律，就必須知道每一瞬時的排量。在變化規(guī)規(guī)律，就必須知道每一瞬時的排量。在排出過程中，任一瞬時往復泵的理論排量等于排出過程中，任一瞬時往復泵的理論排量等于活塞的面積與活塞運動速度的乘積?；钊拿娣e與活塞運動速度的乘積。 1）泵的理論瞬時流量）泵的理論瞬時流量 曲柄轉角曲柄轉角從左止點開始算起，即在左止從左止點開始算起

12、，即在左止點時點時 =00，逆時針旋轉方向量度?；钊灰?，逆時針旋轉方向量度?；钊灰苮也以左止點為起點，也以左止點為起點， =00 ， x 0。 （1）活塞位移）活塞位移coscosrlrlxsinsinsinsinsinlrrl222sin1sin1cos2122 sin111cos1xxrx2221sin11cos1rxrx其中：其中：0306090120150180210240270300330360-0.30-0.25-0.20-0.15-0.10-0.050.000.050.100.150.200.250.30 x1 x2 x=x1+x2x（m）0活塞位移（2）活塞運動速度）活塞運

13、動速度dtdrdtdldtdxsinsindtdlrdtddtdrdtdlcoscoscoscosdtdt其中：其中：sincoscossinrdtdx212222 sinsin12sin2 sinsin1cossinrrdtdx2221sin12sin21sinrr其中：其中：活塞運動速度0306090120150180210240270300330360-2.5-2.0-1.5-1.0-0.50.00.51.01.52.02.5 1 2 =1+1（m/s）0（3）活塞運動加速度）活塞運動加速度cossin1cossin2sinsin12cos2223222222rdtda212322232

14、22cossin12sin41sin12cosaar232223222221sin12sin41sin12coscosrara其中：其中：活塞運動加速度0306090120150180210240270300330360-50-40-30-20-1001020304050 a1 a2 a=a1+a1a（m/s2）0（4）單作用泵的理論瞬時排量）單作用泵的理論瞬時排量fq 當活塞從左往右運動，左腔吸入液體，速當活塞從左往右運動，左腔吸入液體，速度度0。當活塞從右往左運動，左腔排出液體，。當活塞從右往左運動，左腔排出液體，速度速度0。因此，單缸單作用泵的理論瞬時排量。因此，單缸單作用泵的理論瞬時排

15、量為：為：（0）22sin12sin2sinr（a）單缸單作用泵的理論瞬時排量）單缸單作用泵的理論瞬時排量0306090120150180210240270300330360-50-40-30-20-1001020304050 q(瞬時排流量) q(平均排流量)q或q（l/s）0單缸單作用泵理論瞬時排量和平均排量（b）雙缸單作用泵的理論瞬時排量）雙缸單作用泵的理論瞬時排量 雙缸單作用往復泵的兩曲柄的相位角為雙缸單作用往復泵的兩曲柄的相位角為0 = 1800。當缸。當缸1的活塞從左往右運動時，的活塞從左往右運動時，缸缸2的活塞從右往左運動。因此，雙缸單作的活塞從右往左運動。因此，雙缸單作用泵的理

16、論瞬時排量為：用泵的理論瞬時排量為：21qqq222221sin122sin2sinsin12sin2sinrr)0( )0( 222111fqfq0306090120150180210240270300330360-50-40-30-20-1001020304050 q(瞬時排流量) q(平均排流量)q或q（l/s）0雙缸單作用泵理論瞬時排量和平均排量（c）三缸單作用泵的理論瞬時排量）三缸單作用泵的理論瞬時排量 三缸單作用往復泵的兩曲柄的相位角為三缸單作用往復泵的兩曲柄的相位角為0 = 1200。設缸。設缸1的瞬時排量為的瞬時排量為q1，缸，缸2的瞬的瞬時排量為時排量為q2，缸，缸3的瞬時排

17、量為的瞬時排量為q3，三缸單，三缸單作用泵的理論瞬時排量為：作用泵的理論瞬時排量為：321qqqq)0( )0( )0( 333222111fqfqfq34sin1382sin234sin32sin1342sin232sinsin12sin2sin223222221rrr0306090120150180210240270300330360-50-40-30-20-1001020304050 q1(缸1瞬時排量) q2(缸2瞬時排量) q3(缸3瞬時排量) q=q1+q2+q3 q(平均排量)q或q（l/s）0三缸單作用泵理論瞬時排量和平均排量（d）四缸單作用泵的理論瞬時排量）四缸單作用泵的理論

18、瞬時排量 四缸單作用往復泵的兩曲柄的相位角為四缸單作用往復泵的兩曲柄的相位角為0 = 900。設缸。設缸1的瞬時排量為的瞬時排量為q1，缸，缸2的瞬的瞬時排量為時排量為q2，缸，缸3的瞬時排量為的瞬時排量為q3，缸，缸4的瞬的瞬時排量為時排量為q4，四缸單作用泵的理論瞬時排，四缸單作用泵的理論瞬時排量為：量為：4321qqqqq)0( )0( )0( )0( 444333222111fqfqfqfq23sin132sin223sinsin122sin2sin2sin12sin22sinsin12sin2sin224223222221rrrr030609012015018021024027030

19、0330360-50-45-40-35-30-25-20-15-10-505101520253035404550 q1(缸1瞬時排量) q2(缸2瞬時排量) q3(缸3瞬時排量) q4(缸4瞬時排量) q=q1+q2+q3+q4 q(平均排量)q或q（l/s）0四缸單作用泵理論瞬時排量和平均排量（e）五缸單作用泵的理論瞬時排量）五缸單作用泵的理論瞬時排量 五缸單作用往復泵的兩曲柄的相位角為五缸單作用往復泵的兩曲柄的相位角為0 =720。設缸。設缸1的瞬時排量為的瞬時排量為q1，缸，缸2的瞬的瞬時排量為時排量為q2，缸，缸3的瞬時排量為的瞬時排量為q3，缸，缸4的瞬的瞬時排量為時排量為q4，缸，

20、缸5的瞬時排量為的瞬時排量為q5，五缸單，五缸單作用泵的理論瞬時排量為：作用泵的理論瞬時排量為：54321qqqqqq)0( )0( )0( )0( )0( 555444333222111fqfqfqfqfq54sin1582sin254sin52sin1542sin252sinsin12sin2sin223222221rrr58sin15162sin258sin56sin15122sin256sin225224rr0306090120150180210240270300330360-50-40-30-20-1001020304050 q1(缸1瞬時排量) q2(缸2瞬時排量) q3(缸3瞬時

21、排量) q4(缸4瞬時排量) q5(缸5瞬時排量) q=q1+q2+q3+q4+q5 q（平均排量）q或q（l/s）0五缸單作用泵理論瞬時排量和平均排量（a）單缸雙作用泵的理論瞬時排量）單缸雙作用泵的理論瞬時排量)0( )0( rfffq 當活塞從左往右運動，左腔吸入液體，右當活塞從左往右運動，左腔吸入液體，右腔排出液體，理論瞬時排量為腔排出液體，理論瞬時排量為(f-f)。當活塞從。當活塞從右往左運動，右腔吸入液體，左腔排出液體，右往左運動，右腔吸入液體，左腔排出液體，理論瞬時排量為理論瞬時排量為-f 。因此，單缸單作用泵的。因此，單缸單作用泵的理論瞬時排量為：理論瞬時排量為： 22sin12

22、sin2sinr（5）雙作用泵的理論瞬時排量）雙作用泵的理論瞬時排量0306090120150180210240270300330360-50-40-30-20-1001020304050 q(瞬時排流量) q(平均排流量)q或q（l/s）0單缸雙作用泵理論瞬時排量和平均排量（b）雙缸雙作用泵的理論瞬時排量）雙缸雙作用泵的理論瞬時排量)0( )0( 11111rfffq 雙缸雙作用往復泵的兩曲柄的相位角為雙缸雙作用往復泵的兩曲柄的相位角為0 =900。設缸。設缸1的瞬時排量為的瞬時排量為q1，缸，缸2的瞬時的瞬時排量為排量為q2，雙缸雙作用泵的理論瞬時排量為：，雙缸雙作用泵的理論瞬時排量為：

23、21qqq)0( )0( 22222rfffq2sin12sin22sinsin12sin2sin222221rr0306090120150180210240270300330360-50-40-30-20-1001020304050 q1(缸1瞬時排量) q2(缸2瞬時排量) q=q1+q2 q(平均排量)q或q（l/s）0雙缸雙作用泵理論瞬時排量和平均排量 3. 流量不均度不均勻系數流量不均度不均勻系數 往復泵流量不均勻系數的表示方法較多，往復泵流量不均勻系數的表示方法較多，通常有：通常有： qmax瞬時排量最大值瞬時排量最大值 qmin瞬時排量最小值瞬時排量最小值 qm瞬時排量平均值瞬時

24、排量平均值mmqqqmax3mmqqqmin4mqqmax1mqqqminmax2 由于往復泵的流量不均勻合造成排出壓力由于往復泵的流量不均勻合造成排出壓力的脈動，尤其是當排出壓力的變化頻率與排出的脈動，尤其是當排出壓力的變化頻率與排出管路的自振頻率相等或成整倍數時，就會引起管路的自振頻率相等或成整倍數時，就會引起共振。往復泵的流量、壓力波動會使原動機的共振。往復泵的流量、壓力波動會使原動機的負載不均勻，縮短往復泵和管路的使用壽命。負載不均勻，縮短往復泵和管路的使用壽命。同樣，因流量和壓力的波動會使往復泵的吸入同樣，因流量和壓力的波動會使往復泵的吸入條件變壞。條件變壞。 選樣合適的液缸數、作用

25、數或采用空氣室選樣合適的液缸數、作用數或采用空氣室等方法可以減小流量和壓力的脈動。等方法可以減小流量和壓力的脈動。 4.實際流量實際流量 實際上，往復泵所排出液體的體積要比實際上，往復泵所排出液體的體積要比理論上計算的體積小。往復泵在單位時間內理論上計算的體積小。往復泵在單位時間內所排出液體量稱為實際流量，用所排出液體量稱為實際流量，用q表示。表示。 a流量系數，流量系數， a小于小于1。taqq 實際流量和理論流量差別的原因有：實際流量和理論流量差別的原因有： 1)由于吸人閥和排出閥開閉遲緩所引起。由于吸人閥和排出閥開閉遲緩所引起。 2)閥、活塞和液缸體、活塞桿和填料箱等閥、活塞和液缸體、活

26、塞桿和填料箱等有關地方的不嚴密引起的泄漏。有關地方的不嚴密引起的泄漏。 3)在吸入管路中的壓力降低時，從吸入液在吸入管路中的壓力降低時，從吸入液體中分離出溶解在液體中的氣體，以及少量空體中分離出溶解在液體中的氣體，以及少量空氣通過吸入管路、填料箱等不嚴密處進入液缸氣通過吸入管路、填料箱等不嚴密處進入液缸體內形成空氣囊。體內形成空氣囊。 4)當往復泵的工作壓力較高時，就不能忽當往復泵的工作壓力較高時，就不能忽略液體的壓縮性。略液體的壓縮性。 根據上述原因可以把流量系數分為兩部分，根據上述原因可以把流量系數分為兩部分，即充滿系數即充滿系數v和容積效率和容積效率v 。 在吸入過程中，受進入氣體和析出

27、氣體在吸入過程中，受進入氣體和析出氣體的影響，液體未充滿液缸，實際進液量為：的影響，液體未充滿液缸，實際進液量為：tvqq1tvqq111qqqtvva 在排出過程中，受閥的開閉遲緩和密封在排出過程中，受閥的開閉遲緩和密封不嚴的影響，造成液體泄漏，實際排液量為：不嚴的影響，造成液體泄漏，實際排液量為： 一般往復泵的流量系數一般往復泵的流量系數a 0.850.98。tvvvqqq11qqv21qqq 1.排出壓強排出壓強p2 往復泵的排出壓強是指泵出口處的壓強換往復泵的排出壓強是指泵出口處的壓強換算到基準面上的值，用算到基準面上的值，用p2表示，單位為表示，單位為pa。 往復泵的基準面，對臥式泵

28、是指包括液缸中心往復泵的基準面，對臥式泵是指包括液缸中心線的水平面，對立式泵是指包括活塞線的水平面，對立式泵是指包括活塞(柱塞柱塞)行行程中點的水平面，程中點的水平面，222hgpgp 在樣本或技術文件中規(guī)定的排出壓強是在樣本或技術文件中規(guī)定的排出壓強是指往復泵允許的最大排出壓強。在實際應用指往復泵允許的最大排出壓強。在實際應用時，必須使排出壓強小于額定的排出壓強。時，必須使排出壓強小于額定的排出壓強。ddddhgcgpzgcgph2222222ddddhgccgpzgphgp2222222 2.吸入壓強吸入壓強p1 往復泵的吸入壓強是指泵入口處的壓強換往復泵的吸入壓強是指泵入口處的壓強換算到

29、基準面上的值，用算到基準面上的值，用p1表示，單位為表示，單位為pa。 往復泵的基準面，對臥式泵是指包括液缸中心往復泵的基準面，對臥式泵是指包括液缸中心線的水平面，對立式泵是指包括活塞線的水平面，對立式泵是指包括活塞(柱塞柱塞)行行程中點的水平面，程中點的水平面，111hgpgpssahgcgphzgp22111ssahgczgphgpgp221111 3.往復泵的揚程往復泵的揚程h 往復泵的揚程是指單位重量液體經過泵以往復泵的揚程是指單位重量液體經過泵以后能量的增加量。也即液體在泵出口和進口的后能量的增加量。也即液體在泵出口和進口的比能差。比能差。gccgpphhhgcgphhgcgph22

30、22122122122222112ssaddddhzgphgcgpz22gchgpgcgphh2221112222sddadsdhhgcgppzz22 1.有用功率有用功率pe 單位時間內通過泵的液體所獲得的能量單位時間內通過泵的液體所獲得的能量稱為有用功率。有用功率可按下式計算：稱為有用功率。有用功率可按下式計算： q泵的實際排量，單位泵的實際排量，單位m3s； h泵的揚程，單位泵的揚程，單位m。 )(1000kwghqpe 2.指示功率指示功率pi 單位時間內通過活塞對液體所作的功稱為單位時間內通過活塞對液體所作的功稱為指示功率。指示功率可按下式計算：指示功率。指示功率可按下式計算： q1

31、單位時間從活塞得到能量的液體量，單單位時間從活塞得到能量的液體量，單位位m3s； hi指示揚程，表示單位重量液體從活塞獲指示揚程，表示單位重量液體從活塞獲得的能量，單位得的能量，單位m。)(10001kwqghpii 3.效率效率 1）容積效率）容積效率v 容積效率容積效率 表示往復泵的實際流量表示往復泵的實際流量q和進和進入泵內液體流量入泵內液體流量q1的比值。的比值。21qqqqqv 2）水力效率）水力效率h 單位重量液體通過泵以后所獲得的能量單位重量液體通過泵以后所獲得的能量和活塞對單位重量液體所作功的比稱水力效和活塞對單位重量液體所作功的比稱水力效率。水力效率主要是考慮液體在泵內流動時

32、，率。水力效率主要是考慮液體在泵內流動時，由于沿程摩擦阻力損失和局部阻力損失所造由于沿程摩擦阻力損失和局部阻力損失所造成的壓力損失及液體的慣性損失。成的壓力損失及液體的慣性損失。hhhhhih 3）機械效率）機械效率m 輸入到泵軸上的功率要經過曲柄連桿機構、輸入到泵軸上的功率要經過曲柄連桿機構、填料箱等各種傳動機構和摩擦副，要消耗一填料箱等各種傳動機構和摩擦副，要消耗一部分功率。因此，泵的指示功率總部分功率。因此，泵的指示功率總pi是要比軸是要比軸功率功率p小，其比值稱為機械效率。小，其比值稱為機械效率。ppim 4） 總效率總效率 mvhiiiieemppqqhhpppppp1 4原動機功率

33、原動機功率p。 當原動機和泵直接連接時，原動機的輸當原動機和泵直接連接時，原動機的輸出功率就等于輸入到泵軸上的功率。當通過出功率就等于輸入到泵軸上的功率。當通過傳動裝置與泵連接時，要考慮傳動效率傳動裝置與泵連接時，要考慮傳動效率d 。 dedoppp 原動機的實際功率要考慮到往復泵流量原動機的實際功率要考慮到往復泵流量脈動的影響而留一定余量，原動機的實際功脈動的影響而留一定余量，原動機的實際功率率pd為為: k功率儲備系數。功率儲備系數。odkpp 1. 1.不穩(wěn)定運動伯努利方程不穩(wěn)定運動伯努利方程 在往復泵中，活塞運動的速度是變化的，在往復泵中，活塞運動的速度是變化的，因此，液流是不穩(wěn)定的，

34、在不穩(wěn)定流動中的速因此，液流是不穩(wěn)定的，在不穩(wěn)定流動中的速度和壓強不僅是位置的函數數，也是時間的函度和壓強不僅是位置的函數數，也是時間的函數。所以，需要研究在不穩(wěn)定流動中的壓強變數。所以，需要研究在不穩(wěn)定流動中的壓強變化?；?如圖所示，假定在不穩(wěn)定液流的微小流束如圖所示，假定在不穩(wěn)定液流的微小流束中取一微小段，其長度為中取一微小段，其長度為ds，面積，面積da。假定。假定為理想流體，因此流體之間沒有摩擦力，只有為理想流體，因此流體之間沒有摩擦力，只有重力和壓力的作用。重力和壓力的作用。把作用在這一小段液體上的所有外力都投影到把作用在這一小段液體上的所有外力都投影到流動力向上，由牛頓第二定律得

35、：流動力向上，由牛頓第二定律得：dtdcdadsgdadsdadsdsdpppdacos221cdsdtcdsdcctcdtdc221coscdsdtcgdsdpdtdcgdsdpcos由于液體是不穩(wěn)定運動，由于液體是不穩(wěn)定運動，c (s,t)，從而有，從而有:dzdscos考慮考慮，因此，因此0212cdsddsdpdsdzgtc021212122121221ccppzzgdstcss2112222222111ssdstcggcgpzgcgpz這就是理想液體不穩(wěn)定流動伯努利方程式。這就是理想液體不穩(wěn)定流動伯努利方程式。從式中可以看出它比穩(wěn)定運動伯努利方程式從式中可以看出它比穩(wěn)定運動伯努利方程

36、式多一項，這一項是液體作變速運動所引起的多一項，這一項是液體作變速運動所引起的慣性水頭，即慣性水頭，即211ssidstcgh 當液體在管路中流動隊管路斷面一般是不當液體在管路中流動隊管路斷面一般是不變的，當沿流動方向上的加速度半不變時，慣變的，當沿流動方向上的加速度半不變時，慣性水頭可以寫成：性水頭可以寫成：lgassgahi12 對于實際液體來說，不僅要克服慣性水頭，對于實際液體來說，不僅要克服慣性水頭，同時也要克服各種阻力。因此，實際液體不穩(wěn)同時也要克服各種阻力。因此，實際液體不穩(wěn)定運動伯努利方程式可寫成定運動伯努利方程式可寫成2121212222211122ifjhhhgcgpzgcg

37、pz 為了究吸入過程活塞表面上壓力的變化規(guī)為了究吸入過程活塞表面上壓力的變化規(guī)律，以吸入液面為基準面，列出截面律，以吸入液面為基準面，列出截面-與與截面截面- 之間的不穩(wěn)定流動伯努利方程。對之間的不穩(wěn)定流動伯努利方程。對無吸入空氣室的單作用往復泵。吸入過程伯無吸入空氣室的單作用往復泵。吸入過程伯努利方程有：努利方程有：ifjhhhgcgpzgp22ifjhhhgczgpgp22 為了使往復泵正常工作，在吸入過程中為了使往復泵正常工作，在吸入過程中不能出現汽蝕。根據不發(fā)生汽蝕條件，限制不能出現汽蝕。根據不發(fā)生汽蝕條件，限制往復泵的工作轉速和幾何安裝高度。由于吸往復泵的工作轉速和幾何安裝高度。由于

38、吸入閥由關閉到開啟時的局部損失很大和缸內入閥由關閉到開啟時的局部損失很大和缸內殘余液體的慣性水頭很大，在吸入過程開始殘余液體的慣性水頭很大，在吸入過程開始時有很大壓力降。因此，幾何安裝高度應滿時有很大壓力降。因此，幾何安裝高度應滿足：足：1maxlgahgpgpz閥 為了究排出過程活塞表面上壓力的變化為了究排出過程活塞表面上壓力的變化規(guī)律，以液缸中心線為基準面，列出截面規(guī)律，以液缸中心線為基準面，列出截面-與截面與截面 -之間的不穩(wěn)定流動伯努利之間的不穩(wěn)定流動伯努利方程。對無空氣室的單作用往復泵。排出過方程。對無空氣室的單作用往復泵。排出過程伯努利方程有：程伯努利方程有：ifjhhhgcgpz

39、gcgpz2222ifjhhhgccgpzzgp222 在排出過程中活塞表面上的壓力是不均勻在排出過程中活塞表面上的壓力是不均勻的，排出管路很長時這種壓力波動就很大，壓的，排出管路很長時這種壓力波動就很大，壓力波動會使泵和管路發(fā)生振動。在開始排出時力波動會使泵和管路發(fā)生振動。在開始排出時形成壓力峰值。形成壓力峰值。 總之，由于往復泵中的流動不均勻降低總之，由于往復泵中的流動不均勻降低了泵的吸入性能，限制了泵轉轉的提高，產生了泵的吸入性能，限制了泵轉轉的提高，產生了壓力波動，使系統(tǒng)及原動機的工作條件變壞。了壓力波動，使系統(tǒng)及原動機的工作條件變壞。所以，應盡量減少流動的不穩(wěn)定現象。例如，所以，應盡

40、量減少流動的不穩(wěn)定現象。例如，用多缸往復泵、雙作用往復泵或用空氣室等各用多缸往復泵、雙作用往復泵或用空氣室等各種方法。種方法。 1.1.空氣室的工作原理空氣室的工作原理 往復泵由于結構及工作特點，必然產生流往復泵由于結構及工作特點，必然產生流量和壓力脈動，從而降低泵構性能，縮短泵和量和壓力脈動，從而降低泵構性能，縮短泵和管路的使用壽命。因此，為了改善往復泵的工管路的使用壽命。因此，為了改善往復泵的工作條件，盡可能減少不穩(wěn)定現象對往復泵工作作條件，盡可能減少不穩(wěn)定現象對往復泵工作的影響，通常采用在泵上裝置空氣室的方法來的影響，通常采用在泵上裝置空氣室的方法來減少流量和壓力的脈動。減少流量和壓力的

41、脈動。 空氣室是利用氣體可壓縮和膨脹的特性，空氣室是利用氣體可壓縮和膨脹的特性，交替地儲存或釋放比平均流量多的或少的一部交替地儲存或釋放比平均流量多的或少的一部分液體，從而達到減小管路中流量脈動的目的。分液體，從而達到減小管路中流量脈動的目的?？諝馐覒M可能安裝在靠近泵的進、出口管路空氣室應盡可能安裝在靠近泵的進、出口管路處或液力端上，裝在靠近泵進口的稱吸入空氣處或液力端上，裝在靠近泵進口的稱吸入空氣室，裝在泵出口的稱排出空氣室。室，裝在泵出口的稱排出空氣室。 空氣室分為常壓空氣室和預壓空氣室兩空氣室分為常壓空氣室和預壓空氣室兩種。常壓空氣室是在密閉容器中充入常壓氣種。常壓空氣室是在密閉容器中

42、充入常壓氣體，預壓空氣室是在密閉容器中加一彈性元體，預壓空氣室是在密閉容器中加一彈性元件件(如橡膠囊如橡膠囊)，其內充壓縮空氣。，其內充壓縮空氣。 空氣室內有一定體積的氣體，當往復泵的空氣室內有一定體積的氣體，當往復泵的瞬時流量大于平均流量時，由于流量的增加，瞬時流量大于平均流量時，由于流量的增加，排出管路內的阻力增加，液缸內壓力上升，空排出管路內的阻力增加，液缸內壓力上升，空氣室內氣體被壓縮，從而在空氣室內儲存了一氣室內氣體被壓縮，從而在空氣室內儲存了一部分液體，這樣就減少了排出管路中的流量。部分液體，這樣就減少了排出管路中的流量。同樣，當泵的瞬時流量小于平均流量時，由于同樣，當泵的瞬時流量

43、小于平均流量時，由于流量減少，排出管路內的阻力也相應減少，泵流量減少，排出管路內的阻力也相應減少，泵內壓力下降，這時空氣室內氣體就膨脹，把儲內壓力下降，這時空氣室內氣體就膨脹，把儲存在空氣室內的一部分液體排到排出管路中去，存在空氣室內的一部分液體排到排出管路中去，增加了管路中的流量，從而減少了管路中流量增加了管路中的流量，從而減少了管路中流量和壓力的脈動。和壓力的脈動。 空氣室把吸入管路分成兩段，空氣室前的空氣室把吸入管路分成兩段，空氣室前的管路較長、而空氣室到泵進口的一段管路較短。管路較長、而空氣室到泵進口的一段管路較短。在吸入過程中，隨著流量的增加，吸入管路的在吸入過程中，隨著流量的增加，

44、吸入管路的壓力降也增加，這時液缸中的壓強也隨之減小。壓力降也增加，這時液缸中的壓強也隨之減小。當空氣室的壓強大于液缸中的壓強時，空氣室當空氣室的壓強大于液缸中的壓強時，空氣室中的氣體膨脹，把空氣室中的一部分液體排到中的氣體膨脹，把空氣室中的一部分液體排到液缸中，從而減少吸入管路中的流量。當泵的液缸中，從而減少吸入管路中的流量。當泵的吸入流量減小時，吸入管路的壓力降也減小，吸入流量減小時，吸入管路的壓力降也減小，當空氣室的壓強小于液缸中的壓強時，空氣室當空氣室的壓強小于液缸中的壓強時，空氣室中的氣體被壓縮，液體沿吸入管路進入空氣室。中的氣體被壓縮，液體沿吸入管路進入空氣室。 1)1)排出空氣室的

45、計算排出空氣室的計算 空氣室的計算主要是確定空氣室的體積，空氣室的計算主要是確定空氣室的體積，使空氣室內的壓力波動在允許的范圍內。使空氣室內的壓力波動在允許的范圍內。 （1）根據壓力不均度系數計算）根據壓力不均度系數計算 當瞬時流量大于平均流量時，在曲線當瞬時流量大于平均流量時，在曲線ab這這一段時間內，由于流量增大后排出管路內的阻一段時間內，由于流量增大后排出管路內的阻力增加，排出壓力增大，空氣室內氣體被壓縮，力增加，排出壓力增大，空氣室內氣體被壓縮，把把abb部分的液體儲存在空氣室內，使空氣室部分的液體儲存在空氣室內，使空氣室內液面不斷升高，直到內液面不斷升高，直到b點，液面升高到最高點，液面升高到最高位置位置2，空氣室內液體的體積達到最大值，空氣室內液體的體積達到最大值