A1-2 流體輸送機(jī)械(1)

1、流體輸送化工原理 A(1)Principles of Chemical Engineering A(1)A(1)-2 流體輸送機(jī)械流體輸送A(1)-0 緒論A(1)-1 流體流動(dòng)*A(1)-2 流體輸送機(jī)械A(chǔ)(1)-3 多相分離和固體流態(tài)化A(1)-4 傳熱*A(1)-5 蒸發(fā)化工原理 A(1)流體輸送泵房流體輸送壓縮機(jī)車間流體輸送 通過(guò)本章學(xué)習(xí)，掌握化工中常用流體輸送機(jī)械的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和操作特性，能夠根據(jù)生產(chǎn)工藝要求和流體特性，合理地選擇和正確操作流體輸送機(jī)械，并使之在高效下安全可靠運(yùn)行。學(xué)習(xí)目的與要求流體輸送2-1 離心泵的工作原理及性能參數(shù)2-2 離心泵在管路中的運(yùn)行2-3 其它流

2、體輸送機(jī)械流體輸送一、離心泵的基本結(jié)構(gòu)和工作原理（一）離心泵的基本結(jié)構(gòu)（二）離心泵工作原理（三）離心泵的主要部件二、 離心泵的基本方程式能量方程式（一）建立數(shù)學(xué)模型（二）離心泵實(shí)際壓頭、流量關(guān)系曲線的實(shí)驗(yàn)測(cè)定三、離心泵的性能參數(shù)與特性曲線（一）離心泵的性能參數(shù)（二）離心泵的特性曲線（三）影響離心泵性能的因素分析和性能換算流體輸送 離心泵是化工生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的液體輸送機(jī)械，本節(jié)重點(diǎn)掌握離心泵的工作原理、重要性能參數(shù)及影響泵性能的主要因素。 關(guān)鍵：動(dòng)能有效轉(zhuǎn)化為靜壓能 離心泵流體輸送（一）離心泵的基本結(jié)構(gòu) 流體輸送（二）離心泵工作原理離心泵工作原理.swf 否則，因空氣密度小，葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)后產(chǎn)生的離

3、心力小，葉輪中心區(qū)不足以形成吸入貯槽內(nèi)液體的低壓，不能輸送液體。注意：注意： 離心泵啟動(dòng)前需向泵殼內(nèi)灌滿被輸送的液體。 可見，離心泵無(wú)自吸能力，此現(xiàn)象稱為氣縛。流體輸送（三）離心泵的主要部件1離心泵的葉輪 葉輪是離心泵的核心部件，對(duì)泵內(nèi)液體作功，使其獲得能量。 葉輪按其機(jī)械結(jié)構(gòu)可分為閉式、半閉式和開式三種： 葉輪類型.swf流體輸送葉輪按吸液方式可分為單吸式與雙吸式兩種：流體輸送 葉輪上的葉片，根據(jù)其幾何形狀，可分為后彎、徑向和前彎三種： 后彎葉片有利于液體的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為靜壓能，故而被廣泛采用。 流體輸送2離心泵的泵殼與導(dǎo)輪 有導(dǎo)輪的離心泵.exe蝸形泵殼匯集葉輪流出的液體，并將部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換成靜

4、壓能。導(dǎo)輪減少液體對(duì)泵殼的沖擊，也將部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換成靜壓能。流體輸送3軸封裝置 流體輸送二、 離心泵的基本方程式能量方程式 離心泵的壓頭 （主要是液體獲得的靜壓能）與哪些因素有關(guān)？如何提高靜壓能？ 由于液體在葉輪中的運(yùn)動(dòng)情況十分復(fù)雜，很難提出一個(gè)定量表達(dá)上述各因素之間關(guān)系的方程。工程上采用數(shù)學(xué)模型法來(lái)研究此類問(wèn)題。 離心泵的基本方程式是從理論上描述在理想情況下離心泵可能達(dá)到的最大壓頭與泵的結(jié)構(gòu)、尺寸、轉(zhuǎn)速及液體流量諸因素之間關(guān)系的表達(dá)式。()THf泵結(jié)構(gòu)尺寸，轉(zhuǎn)速，流量()eHWg流體輸送(1) 理想葉輪：葉輪的葉片無(wú)限薄、葉片數(shù)無(wú)限多。(3) 定態(tài)流動(dòng)：泵內(nèi)液體流動(dòng)與時(shí)間無(wú)關(guān)。(2) 理想液體

5、：被輸送的液體沒(méi)有粘性。（一）建立數(shù)學(xué)模型1三點(diǎn)簡(jiǎn)化假設(shè) 因此，按上面假想模型推導(dǎo)出來(lái)的壓頭必為在指定轉(zhuǎn)速下可能達(dá)到的最大壓頭理論壓頭。 在理想葉輪內(nèi)，流體完全沿著葉片表面流動(dòng)，流體無(wú)旋渦、無(wú)沖擊損失。理想液體在葉輪內(nèi)流動(dòng)不存在流動(dòng)阻力。 流體輸送2流體通過(guò)葉輪的流動(dòng)速度三角形 以地面為參照系考察流體在泵內(nèi)的流動(dòng) 。 u1: 隨葉輪旋轉(zhuǎn)的圓周速度，方向?yàn)閳A周的切線方向，其大小隨葉輪半徑的增大而增大 ； w1:在葉片間運(yùn)動(dòng)的相對(duì)速度(相對(duì)于旋轉(zhuǎn)的葉片) ，方向是葉片的切線方向，其大小從里向外由于流道變大而降低 。 流體進(jìn)入葉輪后相對(duì)于地面的實(shí)際流速c1 (此處稱為絕對(duì)流速)。上述三個(gè)速度w1、u

6、1、c1所組成的矢量圖稱為速度三角形。 葉輪出口處同樣有絕對(duì)速度c2，圓周速度u2及相對(duì)速度w2，也構(gòu)成速度三角形。 葉輪入口處：c1可以分解為u1、w1。流體輸送 及的大小由葉片的形狀決定。 用表示絕對(duì)速度c與圓周速度u兩矢量之間的夾角; 用表示相對(duì)速度w與圓周速度u反方向延線的夾角，稱之為流動(dòng)角。2221111 112coswcucu應(yīng)用余弦定理于速度三角形得：速度三角形用于分析泵的性能、確定葉輪進(jìn)出口幾何參數(shù)。 2222222222coswcuc u2流體通過(guò)葉輪的流動(dòng)速度三角形 流體輸送3數(shù)學(xué)描述-離心泵基本方程式的推導(dǎo) 離心泵基本方程式表示離心泵工作時(shí)的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系，可由離心力作功推

7、導(dǎo)。 前面已知，單位重量(1N)流體為衡算基準(zhǔn)的柏努利方程為221122122 2fehWupupzzmgggggg 下面從此式出發(fā)，分析1N的理想流體從葉片入口截面1-1到葉片出口截面2-2間所獲得的機(jī)械能 。流體輸送 3) 因?yàn)槿~輪每轉(zhuǎn)一周，截面1-1和2-2的位置互換一次，所以按時(shí)均計(jì)，位能差為零, 即（z2 - z1）=0 ；2221222112212211(2)22feehWpWupupzzgpuuggggzzgggg2221214),2eTpcWppccHHHggg令則得到：1) 此處流體在截面1-1和2-2的絕對(duì)流速分別用c1和c2表示;TpcHHH HT-離心泵的理論壓頭，m；

8、Hp-1N理想流體經(jīng)葉輪后靜壓頭的增量，m；Hc-1N理想流體經(jīng)葉輪后動(dòng)壓頭的增量，m。 2) 因?yàn)槭抢硐胍后w，流動(dòng)時(shí)無(wú)阻力損失，阻力項(xiàng)hf/g=0；流體輸送21pppHg其中靜壓頭的增量由離心力作功和相對(duì)速度轉(zhuǎn)化而來(lái)：22212uug離心力作功獲得的靜壓頭22122wwg相對(duì)速度轉(zhuǎn)化獲得的靜壓頭2222211222puuwwHgg222222211221222TuuwwccHggg于是：此式即為離心泵基本方程式的一種表達(dá)式 （稱為離心泵的工作原理表達(dá)式）流體輸送4離心泵理論壓頭影響因素分析 為了便于分析離心泵理論壓頭的影響因素，需將上式代入并整理，得：222222211221222Tuuww

9、ccHggg2221111 11222222222w2cos2coscucuwcuc u為此將2221 11coscosTu cu cHg 為了提高理論壓頭，在離心泵設(shè)計(jì)中，應(yīng)使u1c1cos1項(xiàng)最小，即取1=90, cos1= 0，這時(shí)則有： 222cosTu cHg該式中的2和c2仍然不便分析，還需進(jìn)一步變化以消去。作些變化。流體輸送 因?yàn)樵撌奖硎纠碚搲侯^與各種易于確定的因素之間的關(guān)系，故稱為分析理論壓頭影響因素的表達(dá)式。 因?yàn)榱髁恳子跍y(cè)量，所以設(shè)法將離心泵的理論流量QT引入。222TrQcD b 若葉輪出口處的液體徑向速度為cr2 ,葉輪外徑為D2,葉輪外緣寬度為b2，則有：22222c

10、osrcuc ctg又由速度三角形及cu2，可得： 222222TTuu ctgHQgg D b得：222cosTu cHg將上述二式代入2260D nu其中離心泵基本方程表達(dá)式的另一種形式。流體輸送 用來(lái)分析各項(xiàng)因素對(duì)離心泵理論壓頭的影響：222222TTuu ctgHQgg D b由上式，2260D nu其中(1) 葉輪的轉(zhuǎn)速n和直徑D2 當(dāng)理論流量QT和葉片幾何尺寸（b2、2）一定時(shí)，D2、n增大，則HT增大，即加大葉輪直徑，提高轉(zhuǎn)速均可提高壓頭。 (2) 葉片的幾何形狀(2) 根據(jù)流動(dòng)角2的大小，葉片形狀分為后彎、徑向和前彎。 流體輸送后彎葉片290ctg20徑向葉片2 = 90ctg

11、2=0 前彎葉片290ctg2022TuHg22TuHg22TuHg可見，流動(dòng)角2越大，理論壓頭HT就越大。222222TTuu ctgHQgg D b流體輸送 離心泵的理論壓頭由靜壓頭和動(dòng)壓頭兩部分組成。TpcHHH由式可知， 可見，對(duì)于前彎葉片，動(dòng)壓頭的提高大于靜壓頭的提高。而對(duì)后彎葉片，靜壓頭的提高大于動(dòng)壓頭的提高，其凈結(jié)果是獲得較高的有效壓頭。為獲得較高的能量利用率，提高離心泵的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，應(yīng)采用后彎葉片。 右圖表示HT、Hp和2的關(guān)系曲線：那么，是不是流動(dòng)角2越大越好？流體輸送 表達(dá)了一定轉(zhuǎn)速下指定離心泵（其b2、D2、2為定值）的理論壓頭與理論流量的關(guān)系。 上式表示的HTQT關(guān)系曲線

12、稱為離心泵的理論特性曲線。(3) 理論流量 222222TTuu ctgHQgg D b式TTHABQ可簡(jiǎn)化表示為： 顯然，對(duì)于后彎葉片，B0，HT隨QT的增加而降低（曲線c） b 線為徑向葉片的(B=0)， a 線為前彎葉片的(B0)流體輸送(4) 液體密度 中未出現(xiàn)液體密度，這表明離心泵的理論壓頭與液體密度無(wú)關(guān)。222222TTuu ctgHQgg D b式 因此，同一臺(tái)離心泵，只要轉(zhuǎn)速恒定，不論輸送何種液體，都可提供相同的理論壓頭（單位為m液柱）。 但注意，在同一壓頭下，離心泵進(jìn)出口的壓強(qiáng)差與液體密度成正比（單位為Pa）。流體輸送（二）離心泵實(shí)際壓頭、流量關(guān)系曲線的實(shí)驗(yàn)測(cè)定 實(shí)際葉輪的葉

13、片不可能無(wú)限薄，數(shù)目也是有限的，且輸送的是粘性流體，因而必然存在流體在葉輪內(nèi)的泄漏和能量損失，致使泵的實(shí)際壓頭和流量小于理論值。 所以離心泵的實(shí)際壓頭與流量的關(guān)系曲線應(yīng)在理論特性曲線的下方。 離心泵的H-Q關(guān)系曲線由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。實(shí)驗(yàn)條件：20清水、常壓。流體輸送三、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、效率、軸功率等。（一）離心泵的性能參數(shù) 1、流量 Q 離心泵的流量是指單位時(shí)間內(nèi)排到管路系統(tǒng)的液體體積，用Q表示，常用單位為l/s、m3/s或m3/h等。（即V）2、壓頭（揚(yáng)程) H 離心泵的壓頭是指離心泵對(duì)單位重量（1N）液體所提供的有效能量，用H表示，單位為m(即J/N

14、)。 注意：壓頭H 并非液體的升揚(yáng)高度。H 包含動(dòng)壓頭、靜壓頭和阻力損失，其中靜壓頭才是升揚(yáng)高度。流體輸送 離心泵在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中，由于有各種能量損失，因此輸入泵的功率高于理論值。3、效率通常，小型泵的總效率為5070，而大型泵可達(dá)90。 離心泵的能量損失包括以下三項(xiàng)： (1) 容積損失 泄漏造成的損失。閉式葉輪的容積效率v =0.850.95； (2) 水力損失 液體流經(jīng)葉片、蝸殼的沿程阻力；流道面積和方向變化的局部阻力；葉輪通道中的環(huán)流和旋渦等造成的能量損失。水力效率h=0.80.9； (3) 機(jī)械效率 泵軸在軸承、軸封等處的機(jī)械摩擦造成的能量損失。機(jī)械效率m=0.960.99。 離心泵的總效

15、率反映能量損失大小的參數(shù)稱為效率。vhm流體輸送4、軸功率 N 液體在單位時(shí)間內(nèi)從葉輪獲得的能量稱為泵的有效功率(Ne）。eeNH Q g 由于泵內(nèi)存在上述的三項(xiàng)能量損失，故軸功率必大于有效功率，即有：1000102eeNH QNWkW電機(jī)提供給泵軸的功率稱為泵的軸功率（N），單位為W或kW。,eesWHwQg而eesNW w前面已指出：流體輸送（二）離心泵的特性曲線 離心泵壓頭H、軸功率N及效率均隨流量Q而變，它們之間的關(guān)系曲線稱為離心泵的特性曲線或離心泵工作性能曲線。HQNQQ離心泵的特性曲線QN, H, NQHQQ 三條特性曲線 離心泵的特性曲線是泵出廠前在一定轉(zhuǎn)速下，用20清水在常壓下

16、實(shí)驗(yàn)測(cè)得。 流體輸送（1）H-Q曲線 離心泵的壓頭一般隨流量加大而下降，這與離心泵的基本方程式相吻合。 （2）N-Q曲線 離心泵的軸功率在流量為零時(shí)最小，隨流量增大而上升。故在啟動(dòng)離心泵時(shí)，應(yīng)關(guān)閉泵出口閥門，以減小啟動(dòng)電流，保護(hù)電機(jī)。停泵時(shí)先關(guān)閉出口閥門是為了防止高壓液體倒流損壞葉輪。 （3）-Q曲線 額定流量下泵的效率最高。該最高效率點(diǎn)稱為泵的設(shè)計(jì)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的值稱為最佳工況參數(shù)。離心泵銘牌上標(biāo)出的性能參數(shù)即是最高效率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的參數(shù)。QN, H, NQHQQ離心泵的特性曲線離心泵應(yīng)盡可能在高效區(qū)（在最高效率的92%范圍內(nèi)）工作。流體輸送（三）影響離心泵性能的因素分析和性能換算 1液體物性的影響 （

17、1）密度的影響 離心泵的流量、壓頭均與液體密度無(wú)關(guān)，效率也不隨液體密度而改變，因而當(dāng)被輸送液體密度發(fā)生變化時(shí)，H-Q與-Q曲線基本不變，但泵的軸功率與液體密度成正比。此時(shí)，N-Q曲線不再適用，N 需要用式 重新計(jì)算。 eNHQ g（2）粘度的影響 當(dāng)被輸送液體的粘度大于常溫水的粘度時(shí)，泵內(nèi)液體的能量損失增大，導(dǎo)致泵的流量、壓頭減小，效率下降，軸功率增加，泵的特性曲線均發(fā)生變化。當(dāng)液體運(yùn)動(dòng)粘度v大于20cSt（厘沲）時(shí)(常溫水1cSt)，離心泵的性能需按下式進(jìn)行修正 ：QHQc QHc Hc流體輸送流體輸送2. 離心泵轉(zhuǎn)速 n 的影響 離心泵的比例定律 ：23;() ;()QnHnNnQnHnN

18、n3. 離心泵葉輪直徑 D 的影響 離心泵的切割定律 23222222;() ;()DDDQHNQDHDND【習(xí)題 】教材 P133 1流體輸送2-1 離心泵的工作原理及性能參數(shù)2-2 離心泵在管路中的運(yùn)行2-3 其它流體輸送機(jī)械流體輸送一、 離心泵的安裝高度（一）離心泵的汽蝕現(xiàn)象（二）離心泵的抗汽蝕性能（三）離心泵的允許安裝高度二、 離心泵的工作點(diǎn)和流量調(diào)節(jié)（一）管路特性曲線和離心泵的工作點(diǎn)（二）離心泵的流量調(diào)節(jié)三、離心泵的類型與選擇（一）離心泵的類型 （二）離心泵的選擇流體輸送 一定性能的離心泵在特定的管路系統(tǒng)中運(yùn)行時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題？ 如何高效地滿足生產(chǎn)工藝對(duì)泵提出的流量和能量要求？

19、本節(jié)將對(duì)這些問(wèn)題予以討論。 流體輸送（一）離心泵的汽蝕現(xiàn)象 當(dāng)葉片入口附近的最低壓力等于或小于輸送溫度下液體的飽和蒸汽壓時(shí)，液體在此處汽化形成氣泡。 離心泵工作時(shí)，其吸入口附近為低壓區(qū)。 原來(lái)抽冷水的離心泵改抽熱水時(shí)，出現(xiàn)嚴(yán)重振動(dòng)，拆開發(fā)現(xiàn)葉輪受損。流體輸送 在巨大沖擊力反復(fù)作用下，使葉片表面材質(zhì)疲勞，從開始的點(diǎn)蝕到形成裂縫，導(dǎo)致葉輪或泵殼破壞。 含氣泡的液體進(jìn)入葉輪高壓區(qū)后，氣泡在高壓作用下急劇地縮小而破滅，氣泡的消失產(chǎn)生局部真空，周圍的液體以極高的速度沖向原氣泡所占據(jù)的空間，造成沖擊和振動(dòng)。離心泵汽蝕現(xiàn)象.swf這種現(xiàn)象稱為汽蝕。 汽蝕和氣縛是兩個(gè)完全不同的概念（討論）：現(xiàn)象表 現(xiàn)原 因解

20、 決氣縛汽蝕抽不上液體 泵振動(dòng)、葉輪損壞 氣體密度小，離心力小 葉輪入口壓力低于蒸汽壓 灌泵 降低安裝高度等 流體輸送 所以，離心泵的安裝高度受吸入口附近最低允許壓強(qiáng)的限制，其極限值為操作條件下液體的飽和蒸汽壓pv。1）泵體產(chǎn)生震動(dòng)與噪音；2）泵性能（Q、H、）下降；3）泵殼及葉輪沖蝕（點(diǎn)蝕到裂縫）。 泵吸入口附近壓力等于或低于液體的飽和蒸汽壓pv。 汽蝕現(xiàn)象的標(biāo)志：汽蝕的危害：汽蝕產(chǎn)生原因：泵揚(yáng)程較正常值下降3。 可見，離心泵運(yùn)行時(shí)吸入口附近的最低壓強(qiáng)必須大于液體的蒸汽壓pv。而這個(gè)最低壓強(qiáng)與泵的安裝高度有關(guān)。7.3流體輸送（二）離心泵的抗汽蝕性能表示離心泵的抗汽蝕性能的兩種方法：汽蝕余量

21、允許吸上真空度1. 汽蝕余量(NPSH-Net Positive Suction Head ) 為了防止汽蝕現(xiàn)象發(fā)生，在離心泵的入口處液體的壓頭（靜壓頭與動(dòng)壓頭之和）必須大于操作溫度下液體的飽和蒸汽壓頭，即： 2112vppuggg2112vppuNPSHgggp1為泵入口處可允許的最低壓強(qiáng)。 兩者之差的最小值稱為離心泵的允許汽蝕余量，即： 流體輸送 必需的汽蝕余量(NPSH)r 由泵制造廠實(shí)驗(yàn)測(cè)定，繪于泵的特性曲線上。 實(shí)際汽蝕余量:（NPSH） (NPSH)r+0.5 m QN, (NPSH)r , H, NQHQQ（NSPH)rQ(NSPH)rQ關(guān)系曲線其值隨流量增大而加大。流體輸送2.

22、 允許吸上真空度sH稱為允許吸上真空度（泵入口處允許的最大真空度）1aSppHg 若將泵入口允許的最低壓強(qiáng)p1換算成真空度，并以液柱高度表示，則有：真空度=大氣壓強(qiáng)-絕對(duì)壓強(qiáng) Hs與泵的結(jié)構(gòu)、被輸送液體的性質(zhì)及當(dāng)?shù)卮髿鈮河嘘P(guān)，值隨Q加大而減小。 Hs 值由泵生產(chǎn)廠家于常壓下用20清水實(shí)驗(yàn)測(cè)得。當(dāng)操作條件與該條件不一致或輸送其它液體時(shí)，對(duì)Hs 要進(jìn)行校正。 sH流體輸送（三）離心泵的允許安裝高度 離心泵的安裝高度受到汽蝕現(xiàn)象限制。在圖0-0與1-1間列柏氏方程：2011,0 12gfppuHHgg 若貯槽上方與大氣相通，則p0為pa 。Hg最大條件：u1 0，Hf 0-10，p1 0maxagp

23、Hg2max10gHmH O在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下輸送水： 可見: 離心泵的安裝高度不是任意的，而是受輸送液體溫度、 管道特性、液體性質(zhì)、大氣壓強(qiáng)等的影響。流體輸送（三）離心泵的允許安裝高度 為求實(shí)際安裝高度, 由柏氏方程：2011,0 12gfppuHHgg 若貯槽上方與大氣相通，則p0為pa 。211)2vrppuNPSHNPSHggg暫?。ù耄茫?,0 1()vgrfppHNPSHHg1aSppHg如將允許吸上真空度代入柏氏方程，則得：21,0 12gsfuHHHg流體輸送小結(jié)：0,0 1()vgrfppHNPSHHg21,0 12gsfuHHHg離心泵的實(shí)際安裝高度應(yīng)以夏天當(dāng)?shù)刈罡邷囟群退?/p>

24、需最大用水量為設(shè)計(jì)依據(jù)。 離心泵的允許安裝高度，可用汽蝕余量表示，也可用允許吸上真空度表示，分別為：離心泵的實(shí)際安裝高度應(yīng)比允許安裝高度減小(0.51)m。 原來(lái)抽冷水的離心泵改抽熱水時(shí)，為什么會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重振動(dòng)，甚至葉輪受損？現(xiàn)在，我們可以回答前面的問(wèn)題：(發(fā)生了汽蝕。因?yàn)檎羝麎荷呤拱惭b高度Hg降低)流體輸送二、 離心泵的工作點(diǎn)和流量調(diào)節(jié)（一）管路特性曲線和離心泵的工作點(diǎn) 1. 管路特性方程式和特性曲線 泵對(duì)1N流體所做的凈功為： 2()0,pzKug 式中有常數(shù) ，2222()() / 2()42eefefelllluHdgQHgGdQd又2eeHKGQ得到流體在管路中的壓頭與流量之間的關(guān)系

25、，稱為管路特性方程式。 22efpuHzHgg 流體輸送2離心泵的工作點(diǎn) 泵在管路中正常運(yùn)行時(shí)，泵所提供的流量和壓頭應(yīng)與管路系統(tǒng)所要求的數(shù)值一致。 聯(lián)解上述兩方程所得到兩特性曲線的交點(diǎn)，即離心泵的工作點(diǎn)M。 管路特性方程 He = K + GQe2泵的特性方程 H =f(Q)在M點(diǎn)，HHe，QQe 流體輸送（二）離心泵的流量調(diào)節(jié) 1改變管路特性曲線-改變泵出口閥開度 He = K + GQe2流體輸送2改變泵的特性曲線 （1）改變泵的轉(zhuǎn)速（2）改變?nèi)~輪直徑比例定律：切割定律：2;()QnHnQnHn22222;()DDQHQDHD流體輸送（1）離心泵的并聯(lián) 3離心泵的并聯(lián)和串聯(lián)操作 在同一壓頭

26、下，并聯(lián)泵的流量為單臺(tái)泵的兩倍。 并聯(lián)后的總流量低于單臺(tái)泵流量的兩倍，并聯(lián)壓頭略高于單臺(tái)泵的壓頭。并聯(lián)泵的總效率與單臺(tái)的效率相同。 2IIHHQQ并并，流體輸送（2）離心泵的串聯(lián) 在同一流量下，串聯(lián)泵的壓頭為單臺(tái)泵壓頭的兩倍。 兩臺(tái)泵串聯(lián)操作的總壓頭必低于單臺(tái)泵壓頭的兩倍，流量大于單臺(tái)泵的。串聯(lián)泵的效率為Q串下單臺(tái)泵的效率。 ,2IIQQHH串串流體輸送（3）離心泵組合方式的選擇由管路特性曲線確定對(duì)于管路特性曲線較平坦的低阻型管路，采用并聯(lián)組合方式；對(duì)于管路特性曲線較陡的高阻型管路，宜采用串聯(lián)組合方式。 流體輸送三、離心泵的類型與選擇（一）離心泵的類型 離心泵有多種分類方法：（1）按葉輪數(shù)目單

27、級(jí)泵和多級(jí)泵多級(jí)離心泵多級(jí)離心泵.swf臥式立式流體輸送（2）按葉輪吸液方式單吸泵和雙吸泵雙吸離心泵雙吸離心泵.exe流體輸送（3）按泵送液體性質(zhì)和使用條件：清水泵、油泵、耐腐蝕泵、雜質(zhì)泵、高溫泵、高溫高壓泵、低溫泵、液下泵、磁力泵等 清水泵（IS型、D型、Sh型）IS型（單級(jí)單吸泵 ）D型（多級(jí)泵 ）Sh型（雙吸泵）流體輸送油泵(Y型)輸送石油產(chǎn)品的泵稱為油泵。因?yàn)橛推芬兹家妆?，因而要求油泵有良好的密封性能?當(dāng)輸送200以上高溫油品時(shí)，需采用具有冷卻措施的高溫泵。 流體輸送防腐蝕泵（F型）泵中所有與腐蝕液體接觸的部件都用抗腐蝕材料制造。 當(dāng)輸送酸、堿及濃氨水等腐蝕性液體時(shí)應(yīng)采用防腐蝕泵。其

28、系列代號(hào)為F。金屬防腐泵陶瓷防腐泵流體輸送雜質(zhì)泵（P型） 特點(diǎn)：葉輪流道寬、葉片數(shù)目少、常采用半閉式或開式葉輪，泵的效率低。用于輸送懸浮液及稠厚的漿液時(shí)用雜質(zhì)泵，其系列代號(hào)為P。泥漿泵流體輸送磁力泵（C型）磁力泵由泵、磁力傳動(dòng)器、電動(dòng)機(jī)三部分組成。關(guān)鍵部件磁力傳動(dòng)器由外磁轉(zhuǎn)子、內(nèi)磁轉(zhuǎn)子及隔離套組成。電機(jī)帶動(dòng)外磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，磁場(chǎng)帶動(dòng)與葉輪相連的內(nèi)磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。消除液體滲漏，使用極為安全；在泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)無(wú)摩擦，故可節(jié)能。 特別適用于易燃、易爆液體的輸送。 流體輸送（二）離心泵的選擇 （1）選擇類型（2）選擇型號(hào)根據(jù)被輸送液體的性質(zhì)和操作條件，確定適宜的類型。根據(jù)管路系統(tǒng)在最大流量下的流量Qe和壓頭He確定

29、泵的型號(hào)。 （3）核算泵的軸功率 若輸送液體的密度大于水的密度時(shí)，要核算泵的軸功率。 流體輸送（三）離心泵的安裝與操作 （1）防止汽蝕 實(shí)際安裝高度要小于允許安裝高度，并盡量減小吸入管路的流動(dòng)阻力。 （2）防止氣縛啟動(dòng)泵前要灌泵。 （3）出口閥門的開關(guān)泵啟動(dòng)前灌漿、關(guān)閉出口閥；泵停止前，也先關(guān)出口閥。 （4）定期檢查和維修習(xí)題：夏清版P133134 2，8流體輸送2-1 離心泵的工作原理及性能參數(shù)2-2 離心泵在管路中的運(yùn)行2-3 其它流體輸送機(jī)械流體輸送一、其它流體輸送機(jī)械的分類及主要特點(diǎn)（一）其他液體輸送機(jī)械（二）氣體輸送機(jī)械二、其它液體輸送機(jī)械（一）往復(fù)泵（二）計(jì)量泵（三）隔膜泵（四）回

30、轉(zhuǎn)式泵（五）旋渦泵三、氣體輸送機(jī)械（一）離心式通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)和壓縮機(jī)（二）往復(fù)壓縮機(jī)（三）回轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)（四）真空泵流體輸送 本節(jié)通過(guò)與離心泵對(duì)比，了解其它流體輸送機(jī)械的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、操作特性及實(shí)用場(chǎng)合。 流體輸送（一）其他液體輸送機(jī)械除了前面學(xué)習(xí)的離心泵外，還有其他的一些液體輸送機(jī)械：流體輸送（二）氣體輸送機(jī)械3333: 終壓14.7 10 Pa,壓縮比11.15，如離心通風(fēng)機(jī): 終壓14.7 10 294 10 Pa，壓縮比294 10 Pa，壓縮比4，如往復(fù)壓縮機(jī): 減壓機(jī)械，終壓為大氣壓，如往復(fù)真空泵、噴射通風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī)壓縮機(jī)真泵空泵流體輸送二、其它液體輸送機(jī)械（一）往復(fù)泵 1基本結(jié)構(gòu)

31、往復(fù)泵包括：活塞泵、柱塞泵和隔膜泵。 2工作原理 由活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)提高壓力能而輸送液體。 活塞右向左，缸內(nèi)液體受壓壓力增大，推開排出閥入排出管，吸入閥被關(guān)閉。活塞移至左端點(diǎn)時(shí)排液結(jié)束，完成一個(gè)工作循環(huán)。 活塞左向右，工作室增大形成低壓，吸入閥開液體進(jìn)入泵缸，排出閥因受壓而關(guān)閉?；钊浦劣叶它c(diǎn)時(shí)即完成吸入行程。2-05往復(fù)泵.swf流體輸送 活塞從左端點(diǎn)到右端點(diǎn)（或相反）的距離叫做沖程或位移。 工作原理 活塞往復(fù)一次只吸液一次和排液一次的泵稱為單動(dòng)泵。 單動(dòng)泵排液不連續(xù)，因?yàn)槲簳r(shí)不能排液。 單動(dòng)泵流量不均勻，因?yàn)榛钊耐鶑?fù)運(yùn)動(dòng)是不等速的。流體輸送 單動(dòng)泵具有既不連續(xù)也不均勻的流量曲線。 往復(fù)泵

32、流量曲線圖雙動(dòng)泵示意圖 雙動(dòng)泵和三聯(lián)泵的流量曲線都是連續(xù)的但不均勻。 2-06雙動(dòng)往復(fù)泵.swf為了改善單動(dòng)泵流量的不均勻性，設(shè)計(jì)出了雙動(dòng)泵和三聯(lián)泵。 （a）單動(dòng)泵（b）雙動(dòng)泵（c）三聯(lián)泵流體輸送3往復(fù)泵的性能參數(shù)與特性曲線 （1）流量 若活塞的截面積為A m2、活塞沖程為S m，每分鐘往復(fù)次數(shù)nr min-1，則：?jiǎn)蝿?dòng)泵理論流量: QTA S nr m3/min雙動(dòng)泵理論流量: QT(2A-a ) S nr 其中a為活塞桿的截面積，m2 實(shí)際的往復(fù)泵，由于活塞與泵缸內(nèi)壁之間泄漏，且泄漏量隨泵壓頭升高增大；吸入閥和排出閥啟閉滯后，所以往復(fù)泵的實(shí)際流量低于理論流量： 往復(fù)泵實(shí)際流量:QvQT v

33、為容積效率，值為0.850.95，小泵近下限，大泵近上限。 m3/min流體輸送（2）功率與效率 往復(fù)泵的功率計(jì)算與離心泵相同： 60HQ gNW 往復(fù)泵的總效率0.650.85，由實(shí)驗(yàn)測(cè)定 （3）壓頭和特性曲線 往復(fù)泵的壓頭與泵本身的幾何尺寸和流量無(wú)關(guān)，只決定于管路情況。 只要泵的機(jī)械強(qiáng)度和原動(dòng)機(jī)提供的功率允許，輸送系統(tǒng)要求多高壓頭，往復(fù)泵即提供多高的壓頭。泵的特性曲線為泵的流量與壓頭的關(guān)系曲線。往復(fù)泵的特性曲線流體輸送正位移泵（定排量泵） 若泵的流量只取決于活塞的位移而與管路情況無(wú)關(guān)，而泵的壓頭僅隨輸送系統(tǒng)要求而定，這種性質(zhì)稱為正位移特性。往復(fù)泵是一種正位移泵。 具有正位移特性的泵稱為正位

34、移泵（定排量泵）流體輸送 任何泵的工作點(diǎn)都是由泵的特性曲線和管路特性曲線的交點(diǎn)所決定。往復(fù)泵的工作點(diǎn)4往復(fù)泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié) 往復(fù)泵的工作點(diǎn)流體輸送 由于往復(fù)泵的正位移特性，工作點(diǎn)只能沿Q常數(shù)的垂直線上下移動(dòng)，流量不變。 往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)那么，如何調(diào)節(jié)往復(fù)泵的流量呢？（1）旁路調(diào)節(jié)裝置 即往復(fù)泵的流量與管路特性曲線無(wú)關(guān)，所以不能通過(guò)出口閥調(diào)節(jié)流量。旁路調(diào)節(jié)流量方便，但造成了功率的無(wú)謂消耗，只在需要經(jīng)常進(jìn)行流量調(diào)節(jié)且流量變化幅度較小的生產(chǎn)上采用。 （2）改變活塞沖程或往復(fù)頻率 調(diào)節(jié)活塞沖程S或往復(fù)頻率nr均可達(dá)到改變流量的目的，而且能量利用合理，但不宜于經(jīng)常性流量調(diào)節(jié)。流體輸送5往復(fù)泵的安裝高

35、度 和離心泵不同的是，往復(fù)泵內(nèi)的低壓是靠工作室的擴(kuò)大而形成的，往復(fù)泵有自吸作用，所以在啟動(dòng)前無(wú)需向泵內(nèi)灌滿被輸送的液體（不存在氣縛問(wèn)題）。往復(fù)泵的吸上真空度取決于貯液槽液面上方的壓力、液體的性質(zhì)和溫度、活塞的運(yùn)動(dòng)速度等因素，因此往復(fù)泵的吸上高度也有一定的限制（存在汽蝕問(wèn)題）。 基于以上特性，往復(fù)泵主要適用于較小流量、高揚(yáng)程、清潔、高粘度液體的輸送，它不宜于輸送腐蝕性液體和含有固體粒子的懸浮液。流體輸送（二）計(jì)量泵 計(jì)量泵又稱比例泵，操作原理與往復(fù)泵相同。 通過(guò)方便而準(zhǔn)確地借助調(diào)節(jié)偏心輪的偏心距離，來(lái)改變柱塞的沖程而使輸送液體的流量精確恒定。 流體輸送（三）隔膜泵 當(dāng)輸送腐蝕性液體或懸浮液時(shí)，可

36、采用隔膜泵。 其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是借助薄膜將被輸液體與活柱和泵缸隔開，從而是使得活柱和泵缸得以保護(hù)。 隔膜左側(cè)與液體接觸的部分均由耐腐蝕材料制造或涂一層耐腐蝕物質(zhì)；隔膜右側(cè)充滿水或油。當(dāng)柱塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，迫使隔膜交替向兩側(cè)彎曲，將被輸送液體吸入和排出。 隔膜泵.exe流體輸送（四）回轉(zhuǎn)式泵 回轉(zhuǎn)式泵又稱轉(zhuǎn)子泵，屬正位移泵，它的工作原理是依靠泵內(nèi)一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)來(lái)吸液和排液的。 1齒輪泵 齒輪泵.swf 齒輪泵的流量小而揚(yáng)程高，適用于粘稠液體乃至膏狀物料的輸送，但不能輸送含有固體粒子的懸浮液。流體輸送2螺桿泵 螺桿泵的壓頭高、效率高、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪音低，適用于高粘度液體的輸送。2-09螺桿泵.swf正

37、位移泵的特點(diǎn)： （1）有自吸能力，啟動(dòng)前不需灌泵。（2）定排量，不隨壓頭和管路特性而變；壓頭隨管路要求而定。（3）通常采用旁路調(diào)節(jié)流量。 流體輸送（五）旋渦泵 旋渦泵.swf旋渦泵的基本結(jié)構(gòu)主要由葉輪和泵殼組成。葉輪和泵殼之間形成引液道。葉輪上有呈輻射狀排列、多達(dá)數(shù)十片的葉片。當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，泵內(nèi)液體隨葉輪旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，又在各葉片與引液道之間作反復(fù)的迂回運(yùn)動(dòng)，被葉片多次拍擊而獲得較高能量。旋渦泵是一種特殊類型的離心泵，無(wú)自吸能力，啟動(dòng)前需灌泵。旋渦泵適用于輸送流量小、壓頭高且粘度不高的清潔液體。流體輸送（一）離心式通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)和壓縮機(jī) 離心式氣體輸送機(jī)械和離心泵的工作原理相似，但在結(jié)構(gòu)上隨壓縮比的

38、變化而有某些差異。 通風(fēng)機(jī)為單級(jí)，對(duì)氣體只起輸送作用；鼓風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)都是多級(jí)，用于產(chǎn)生高壓氣體。離心式氣體輸送機(jī)械包括離心式通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)。三、氣體輸送機(jī)械氣體輸送機(jī)械的基本結(jié)構(gòu)、工作原理與液體輸送機(jī)械大同小異。 流體輸送1離心通風(fēng)機(jī) 離心通風(fēng)機(jī).swf風(fēng)機(jī)對(duì)單位體積氣體所作的有效功稱為風(fēng)壓，以HT表示，單位為Pa。 低壓離心通風(fēng)機(jī)：出口表壓0.981103 Pa中壓離心通風(fēng)機(jī)：出口表壓0.981103 2.94103 Pa高壓離心通風(fēng)機(jī)： 出口表壓為2.94103 14.7103 Pa 離心通風(fēng)機(jī)根據(jù)風(fēng)壓的不同分為三類： 流體輸送（1）離心通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理 離心通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工

39、作原理與離心泵大致相同 。低壓通風(fēng)機(jī)的葉片數(shù)目多、與軸心成輻射狀平直安裝。中、高壓通風(fēng)機(jī)的葉片則是后彎的，所以高壓通風(fēng)機(jī)的外形與結(jié)構(gòu)與單級(jí)離心泵更相似。 （2）離心通風(fēng)機(jī)的性能參數(shù) 風(fēng)量Q 風(fēng)量是指單位時(shí)間內(nèi)從風(fēng)機(jī)出口排出的氣體體積；并以風(fēng)機(jī)進(jìn)口處的氣體狀態(tài)計(jì)，單位為m3/h。 風(fēng)壓HT 單位體積氣體通過(guò)風(fēng)機(jī)時(shí)獲得的能量，單位為Pa，習(xí)慣上用mmH2O表示。（10Pa1mmH2O)212()2TuHpp由柏努利方程：Pa注意：風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓?jiǎn)挝粸镻a，與泵的壓頭單位m液柱不同，彼此相差比例系數(shù)g。 流體輸送 通風(fēng)機(jī)銘牌或手冊(cè)中所列的風(fēng)壓是在空氣的密度為1.2kg/m3（20、101.3 kPa）的

40、條件下用空氣作介質(zhì)測(cè)定的。 風(fēng)壓HT 若實(shí)際的操作條件與上述的實(shí)驗(yàn)條件不同，應(yīng)將操作條件下的風(fēng)壓HT 換算為實(shí)驗(yàn)條件下的風(fēng)壓HT來(lái)選擇風(fēng)機(jī)，即1.2TTHH 為操作條件下空氣的密度 軸功率與效率離心通風(fēng)機(jī)的軸功率為1000TH QNkW流體輸送（3）離心通風(fēng)機(jī)的特性曲線 通風(fēng)機(jī)出廠前由20的空氣常壓下（101.3kPa）實(shí)驗(yàn)測(cè)定其特性曲線。 流體輸送（4）離心通風(fēng)機(jī)的選擇 確定風(fēng)機(jī)風(fēng)壓：計(jì)算輸送系統(tǒng)所需的實(shí)際風(fēng)壓HT，換算為實(shí)驗(yàn)條件下的風(fēng)壓HT。 確定風(fēng)機(jī)類型：根據(jù)所輸送氣體的性質(zhì)及所需的風(fēng)壓范圍，確定風(fēng)機(jī)的類型。 確定風(fēng)機(jī)型號(hào)：根據(jù)實(shí)際風(fēng)量和實(shí)驗(yàn)條件下的風(fēng)壓，選擇適宜的風(fēng)機(jī)型號(hào)。 核算軸功率

41、： 當(dāng)1.2kg/m3時(shí)，要核算風(fēng)機(jī)的軸功率。 流體輸送2離心鼓風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī) 離心鼓風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī)又稱透平鼓風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)，其結(jié)構(gòu)類似于多級(jí)離心泵，每級(jí)葉輪之間都有導(dǎo)輪，工作原理和離心通風(fēng)機(jī)相同。離心壓縮機(jī)的段與段之間設(shè)置冷卻器，以免氣體溫度過(guò)高。 流體輸送（二）往復(fù)壓縮機(jī) 1往復(fù)壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 往復(fù)壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理與往復(fù)泵相近。 往復(fù)壓縮機(jī)動(dòng)畫.avi7.5流體輸送2. 往復(fù)壓縮機(jī)的工作過(guò)程 （1）往復(fù)壓縮機(jī)的理想壓縮循環(huán)簡(jiǎn)化假設(shè)： 被壓縮的氣體為理想氣體。 氣體流經(jīng)吸氣閥和排氣閥的流動(dòng)阻力可忽略不計(jì)。 這樣，在吸氣過(guò)程中氣缸內(nèi)氣體的壓力與入口處氣體的壓強(qiáng)p1相等，排氣過(guò)程

42、中氣體的壓力恒等于出口處的壓強(qiáng)p2。 壓縮機(jī)無(wú)泄漏。 排氣終了時(shí)活塞與氣缸端蓋之間沒(méi)有空隙（余隙）。 p2p1流體輸送單動(dòng)往復(fù)機(jī)的理想壓縮循環(huán)過(guò)程三階段：吸氣階段 活塞自左向右直至移動(dòng)到最右端，缸內(nèi)氣壓p1，體積V1，過(guò)程為水平線4-1。 壓縮階段 活塞自最右端向左運(yùn)動(dòng)，缸內(nèi)氣體的體積逐漸縮小，壓強(qiáng)升高，直至p2為止，此時(shí)氣體體積為V2。過(guò)程為曲線1-2。 排氣階段 達(dá)到p2時(shí)，排氣閥被頂開，隨活塞繼續(xù)向左運(yùn)動(dòng)，氣體在壓強(qiáng)p2下全部被排凈。過(guò)程為水平線2-3。 活塞再?gòu)淖笙蛴疫\(yùn)動(dòng)時(shí)，缸內(nèi)壓強(qiáng)立即降至p1，開始下一個(gè)工作循環(huán)。流體輸送理想循環(huán)所消耗的理論功包括：吸氣過(guò)程: 壓強(qiáng)為p1的氣體對(duì)活塞作功W111 1WpV 壓縮過(guò)程: 活塞對(duì)氣體作功W2212VVWpdV 322Wp V排氣過(guò)程: 活塞對(duì)壓強(qiáng)為p2的氣體作功W3一個(gè)理想循環(huán)所消耗的理論功: 21ppWVdp211231 122VVWWWWpVpdVp V 流體輸送一個(gè)理想壓縮循環(huán)所需的理論功為211221221 111lnlnppppppppnRTdpdpnRnRTpVpppWpVdpT若理想氣體等溫壓縮循環(huán)，則：21 11ln()ppVp等溫21pp