第2章流體輸送機(jī)械

1、第2章 流體輸送機(jī)械 2.12.1概述概述 2.22.2離心泵離心泵 2.32.3其他類(lèi)型化工用泵其他類(lèi)型化工用泵 2.42.4氣體輸送機(jī)械氣體輸送機(jī)械流體輸送機(jī)械：向流體作功以提高流體機(jī)械能的裝置流體輸送機(jī)械：向流體作功以提高流體機(jī)械能的裝置2.1概述概述流體輸送機(jī)械流體輸送機(jī)械液液體體輸輸送送機(jī)機(jī)械械-泵泵通通風(fēng)風(fēng)機(jī)機(jī)鼓鼓風(fēng)風(fēng)機(jī)機(jī)氣氣體體輸輸送送機(jī)機(jī)械械壓壓縮縮機(jī)機(jī)真真空空泵泵對(duì)流體輸送機(jī)械的基本要求對(duì)流體輸送機(jī)械的基本要求 滿足工藝上對(duì)流量和能量的要求滿足工藝上對(duì)流量和能量的要求 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資費(fèi)用低結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資費(fèi)用低 運(yùn)行可靠，效率高，日常維護(hù)費(fèi)用低運(yùn)行可靠，效率高，日常維護(hù)費(fèi)用低

2、能適應(yīng)被輸送流體的特性能適應(yīng)被輸送流體的特性本章的目的：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)械的操作操作原理、基本構(gòu)造與性能原理、基本構(gòu)造與性能，合理地，合理地選擇其類(lèi)型、決定規(guī)格、選擇其類(lèi)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。計(jì)算功率消耗、正確安排在管路系統(tǒng)中的位置等。離心泵的外觀離心泵的外觀2.2 離心泵離心泵通常液體輸送設(shè)備分兩大類(lèi)：通常液體輸送設(shè)備分兩大類(lèi)： 離心泵離心泵(centrifugal pump) 正位移泵正位移泵 (positive-displacement pump) 往復(fù)泵和旋轉(zhuǎn)泵往復(fù)泵和旋轉(zhuǎn)

3、泵離心泵的優(yōu)點(diǎn)離心泵的優(yōu)點(diǎn): 1結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易，便于控制和調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易，便于控制和調(diào)節(jié) 2流量均勻，效率較高流量均勻，效率較高 3流量和壓頭的適用范圍較廣流量和壓頭的適用范圍較廣 4適于輸送腐蝕性或含有懸浮物的液體適于輸送腐蝕性或含有懸浮物的液體 離心泵裝置示意圖離心泵裝置示意圖葉輪的作用：葉輪的作用：將電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能傳給液體，將電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能傳給液體，使液體使液體的動(dòng)能有所提高。的動(dòng)能有所提高。葉輪的分類(lèi)：葉輪的分類(lèi)：按葉輪樣式：按葉輪樣式： 閉式閉式 半閉式半閉式 開(kāi)式開(kāi)式吸液方式：吸液方式： 單吸式單吸式 雙吸式雙吸式離心泵的主要部件離心泵的主要部件- -葉輪葉輪開(kāi)式開(kāi)式半

4、閉式半閉式閉式閉式 泵殼的作用：不僅泵殼的作用：不僅在于匯集液體，作在于匯集液體，作導(dǎo)出液體的通道，導(dǎo)出液體的通道，而且又是一個(gè)能量而且又是一個(gè)能量轉(zhuǎn)化裝置。轉(zhuǎn)化裝置。離心泵的主要部件離心泵的主要部件- -泵殼泵殼蝸蝸殼殼型型泵泵殼殼思考：思考：泵殼的主要作泵殼的主要作用是什么？用是什么？軸封軸封的作用：為了防的作用：為了防止高壓液體從泵殼內(nèi)止高壓液體從泵殼內(nèi)沿軸的四周而漏出，沿軸的四周而漏出，或者外界空氣漏入泵或者外界空氣漏入泵殼內(nèi)。殼內(nèi)。離心泵的主要部件離心泵的主要部件- -軸的密封軸的密封思考：思考：軸封的主要作用是什么？軸封的主要作用是什么？關(guān)心關(guān)心離心泵離心泵什么？什么？ 主要性能指

5、標(biāo) 揚(yáng)程揚(yáng)程(壓頭壓頭):輸送機(jī)械提供的能量，以H 表示，單位為m液柱 流量流量Q 主要特性 QH關(guān)系關(guān)系 對(duì)管路中離心泵特性的理解，是本章的核心問(wèn)題 輸送機(jī)械特性與所在管路的特輸送機(jī)械特性與所在管路的特性密切相關(guān)性密切相關(guān)(一一)離心泵的主要性能參數(shù)離心泵的主要性能參數(shù) 1流量流量 Q 離心泵的流量離心泵的流量Q是指離心泵在單位時(shí)間內(nèi)排送到管是指離心泵在單位時(shí)間內(nèi)排送到管路系統(tǒng)的液體體積，常用單位為路系統(tǒng)的液體體積，常用單位為 L/s 或或 m3/h； 離心泵的流量與泵的結(jié)構(gòu)，尺寸離心泵的流量與泵的結(jié)構(gòu)，尺寸(主要為葉輪直徑主要為葉輪直徑和寬度和寬度)及轉(zhuǎn)速等有關(guān)。應(yīng)予指出，離心泵總是和特及

6、轉(zhuǎn)速等有關(guān)。應(yīng)予指出，離心泵總是和特定的管路相連系的，因此離心泵的實(shí)際流量還與管路定的管路相連系的，因此離心泵的實(shí)際流量還與管路特性有關(guān)。特性有關(guān)。 離心泵的性能參數(shù)與特性曲線離心泵的性能參數(shù)與特性曲線 離心泵的主要性能參數(shù)有流量，壓頭，軸功率，離心泵的主要性能參數(shù)有流量，壓頭，軸功率，效率和氣蝕余量等。離心泵性能參數(shù)間的關(guān)系通常效率和氣蝕余量等。離心泵性能參數(shù)間的關(guān)系通常用特性曲線來(lái)表示。用特性曲線來(lái)表示。2壓頭壓頭 H(total head) 離心泵的壓頭離心泵的壓頭H又稱(chēng)揚(yáng)程，它是指離心泵對(duì)單又稱(chēng)揚(yáng)程，它是指離心泵對(duì)單位重量位重量(1N)的液體所能提供的有效能量，其單位的液體所能提供的有

7、效能量，其單位為為J/N=m壓頭與泵的結(jié)構(gòu)壓頭與泵的結(jié)構(gòu)(如葉片的彎曲情況，葉輪直徑如葉片的彎曲情況，葉輪直徑等等)、轉(zhuǎn)速及流量等因素有關(guān)。對(duì)于一定的泵和、轉(zhuǎn)速及流量等因素有關(guān)。對(duì)于一定的泵和轉(zhuǎn)速，壓頭與流量有關(guān)，一般由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。轉(zhuǎn)速，壓頭與流量有關(guān)，一般由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。3功率與效率功率與效率 功率分功率分軸功率軸功率和和有效功率有效功率； 軸功率軸功率N是指泵軸所需的功率，即電機(jī)傳給泵軸是指泵軸所需的功率，即電機(jī)傳給泵軸的功率，單位為的功率，單位為W或或kW。 離心泵的有效功率離心泵的有效功率Ne是指液體從葉輪獲得的能是指液體從葉輪獲得的能量，單位為量，單位為W或或kW。 N=HQ g= HQ

8、/102 KW式中：式中： Q一泵在輸送條件下的流量，一泵在輸送條件下的流量，m3s g重力加速度，重力加速度，ms2 H泵在輸送條件下的壓頭，泵在輸送條件下的壓頭，m p輸送液體的密度，輸送液體的密度，kg/m3軸功率大于有效功率，二者之比稱(chēng)為效率，用軸功率大于有效功率，二者之比稱(chēng)為效率，用表示，表示，即即 =(Ne/N) 100% (二二)離心泵的特性曲線離心泵的特性曲線 離心泵的主要性能參數(shù)流量離心泵的主要性能參數(shù)流量Q、壓頭、壓頭H、軸功、軸功率率N及效率及效率 間的關(guān)系曲線稱(chēng)為間的關(guān)系曲線稱(chēng)為離心泵的特性曲離心泵的特性曲線線或或工作性能曲線工作性能曲線，此曲線由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。，此曲線由實(shí)

9、驗(yàn)測(cè)定。 離心泵的效率與泵的類(lèi)型、尺寸，制造精密程離心泵的效率與泵的類(lèi)型、尺寸，制造精密程度、液體的流量和性質(zhì)等有關(guān)。一般小型離心泵的度、液體的流量和性質(zhì)等有關(guān)。一般小型離心泵的效率為效率為5070，大型泵可高達(dá)，大型泵可高達(dá)90。離心泵輸送液體中的能量傳遞、變化過(guò)程：離心泵輸送液體中的能量傳遞、變化過(guò)程： 圖為4B20型離心水泵在2900rmin時(shí)的特性曲線，由H-Q，N-Q及 -Q三條曲線所組成。 特性曲線隨轉(zhuǎn)速而變，故特性曲線圖上一定要標(biāo)出實(shí)驗(yàn)時(shí)的轉(zhuǎn)速。HQ曲線曲線：表示泵的壓頭與流量的關(guān)系，離心：表示泵的壓頭與流量的關(guān)系，離心泵的泵的壓頭普遍是隨流量的增大而下降壓頭普遍是隨流量的增大而

10、下降（流量很?。髁亢苄r(shí)可能有例外）。時(shí)可能有例外）。NQ曲線：曲線：表示泵的軸功率與流量的關(guān)系，表示泵的軸功率與流量的關(guān)系，離離心泵的軸功率隨流量的增加而上升心泵的軸功率隨流量的增加而上升，流量為零時(shí)，流量為零時(shí)軸功率最小。軸功率最小。離心泵啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)關(guān)閉出口閥，離心泵啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)關(guān)閉出口閥，使使啟動(dòng)電流最小，以保護(hù)電機(jī)。啟動(dòng)電流最小，以保護(hù)電機(jī)。 Q曲線：曲線：表示泵的效率與流量的關(guān)系，表示泵的效率與流量的關(guān)系，隨著流隨著流量的增大，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。后流量再增大，效率便下降。 離心泵在一定轉(zhuǎn)速下有一最高

11、效率點(diǎn)。離心泵在一定轉(zhuǎn)速下有一最高效率點(diǎn)。離離心泵在與最高效率點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的流量及壓頭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)。下工作最為經(jīng)濟(jì)。 與最高效率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的與最高效率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的Q、H、N值稱(chēng)為最值稱(chēng)為最佳工況參數(shù)佳工況參數(shù)。離心泵的銘牌上標(biāo)明的就是。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)。指該泵在運(yùn)行時(shí)最高效率點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)。 注意：注意：在選用離心泵時(shí)，應(yīng)使離心泵在該在選用離心泵時(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)不低于最高效率的低于最高效率的92%。 例題例題2-2泵的安裝泵安裝 離心泵的安裝高度指液離心

12、泵的安裝高度指液源液面與泵入口的垂定源液面與泵入口的垂定距離如圖所示的距離如圖所示的He，如果如果He設(shè)置不合適，將設(shè)置不合適，將會(huì)影響泵的運(yùn)行及使用會(huì)影響泵的運(yùn)行及使用壽命。壽命。 泵安裝需關(guān)注：泵安裝需關(guān)注： 為什么為什么He不能任意設(shè)不能任意設(shè)置置? 怎樣正確確定怎樣正確確定He? 離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié) 1 1、管路特性曲線與泵的工作點(diǎn)、管路特性曲線與泵的工作點(diǎn) 1 1）管路特性曲線）管路特性曲線 流體通過(guò)某特定管路時(shí)流體通過(guò)某特定管路時(shí)所需的壓頭與液體流量所需的壓頭與液體流量的的關(guān)系曲線。關(guān)系曲線。 在截面在截面1-1 與與 2-2 間列柏努利間列柏努利方程

13、式，并以方程式，并以1-1 截面為基準(zhǔn)截面為基準(zhǔn)水平面，則液體流過(guò)管路所需水平面，則液體流過(guò)管路所需的壓頭為：的壓頭為：feHgugpzH22Kgpz式中：022gu上式簡(jiǎn)化為 feHKH)21()4)(220gdQdllHcef而B(niǎo)gddllce4201)(令2BQKHe管路的特性管路的特性方程方程2）離心泵的工作點(diǎn)）離心泵的工作點(diǎn)離心泵的特性曲線與管離心泵的特性曲線與管路的特性曲線的交點(diǎn)路的特性曲線的交點(diǎn)M，就是離心泵在管路中的就是離心泵在管路中的工作點(diǎn)。工作點(diǎn)。 M點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的流量點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的流量Qe和壓頭和壓頭He表示離心表示離心泵在該特定管路中泵在該特定管路中實(shí)際輸送的流量和提供的壓頭實(shí)

14、際輸送的流量和提供的壓頭。在特定管路中輸送液體時(shí)，管路所需的壓頭隨所輸在特定管路中輸送液體時(shí)，管路所需的壓頭隨所輸送液體流量送液體流量Q的平方而變的平方而變 2、離心泵的流量調(diào)節(jié)、離心泵的流量調(diào)節(jié)1）改變出口閥開(kāi)度）改變出口閥開(kāi)度 改變管路特性曲線改變管路特性曲線 當(dāng)閥門(mén)關(guān)小時(shí)：當(dāng)閥門(mén)關(guān)小時(shí)：管路局部阻力加大，管路局部阻力加大，管路特性曲線變陡，管路特性曲線變陡，工作點(diǎn)由原來(lái)的工作點(diǎn)由原來(lái)的M點(diǎn)點(diǎn)移到移到M1點(diǎn)，流量由點(diǎn)，流量由QM降到降到QM1； 當(dāng)閥門(mén)開(kāi)大時(shí)：當(dāng)閥門(mén)開(kāi)大時(shí)：管路局部阻力減小，管路特性曲線變得平坦一些，管路局部阻力減小，管路特性曲線變得平坦一些，工作點(diǎn)由工作點(diǎn)由M移到移到M2

15、流量加大到流量加大到QM2。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：調(diào)節(jié)迅速方便，流量可連續(xù)變化；調(diào)節(jié)迅速方便，流量可連續(xù)變化；缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：流量阻力加大，要多消耗動(dòng)力，不經(jīng)濟(jì)。流量阻力加大，要多消耗動(dòng)力，不經(jīng)濟(jì)。 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)速提高到若把泵的轉(zhuǎn)速提高到n1：則則HQ線上移，工作線上移，工作點(diǎn)由點(diǎn)由M移至移至M1 ，流量由，流量由QM 加大到加大到QM1；優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：流量隨轉(zhuǎn)速下降流量隨轉(zhuǎn)速下降而減小，動(dòng)力消耗也相應(yīng)降低；而減小，動(dòng)力消耗也相應(yīng)降低；缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：需要變速裝置或價(jià)格昂貴的變速電動(dòng)機(jī)，難需要變速裝置或價(jià)格昂貴的變速電動(dòng)機(jī)，難以做到流量連續(xù)調(diào)節(jié)，化工生產(chǎn)中很少采用。以做到流量連續(xù)調(diào)節(jié)，化工生產(chǎn)中很少采用。 若把泵的轉(zhuǎn)速降至若把泵的轉(zhuǎn)速降至n2：則則HQ線下移，工線下移，工作點(diǎn)移至作點(diǎn)移至M2,流量減小流量減小到到QM2 2.3其他類(lèi)型泵其他類(lèi)型泵 1、往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)及工作原理、往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)及工作原理 往復(fù)泵是一種往復(fù)泵是一種容積式容積式泵泵，它依靠作往復(fù)運(yùn)，它依靠作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活