第2章流体输送机械讲稿1

1、第第2 2章章 流体输送机械流体输送机械 2.1 2.1 概述概述 2.2 2.2 液体输送机械液体输送机械 2.3 2.3 气体输送机械气体输送机械 分类分类 2.1 2.1 概概 述述 液体输送机械液体输送机械：泵（泵（PumpsPumps），如离心泵、往复泵。，如离心泵、往复泵。 气体输送机械气体输送机械：压缩机或风机（压缩机或风机（Compressors and blowersCompressors and blowers） 本章内容本章内容: : 主要结构主要结构 工作原理工作原理 性能参数性能参数 设备选型设备选型 操作方法操作方法 2.1 2.1 概概 述述 2.2 2.2 液体

2、输送机械液体输送机械 2.2.1 2.2.1 液体输送机械的分类液体输送机械的分类 2.2.2 2.2.2 离心泵离心泵 2.2.3 2.2.3 往复泵往复泵 2.2.4 2.2.4 其它类型的泵其它类型的泵 按结构特征和工作原理分类按结构特征和工作原理分类 2.2.1 2.2.1 液体输送机械的分类液体输送机械的分类 1.1.叶片式泵叶片式泵：利用高速旋转的叶轮输送流体。如离心：利用高速旋转的叶轮输送流体。如离心 泵，旋涡泵等；泵，旋涡泵等； 2.2.容积式或正位移式泵容积式或正位移式泵（往复式、旋转式）：利用往（往复式、旋转式）：利用往 复运动的活塞或转子的周期性挤压输送流体。复运动的活塞

3、或转子的周期性挤压输送流体。 3.3.流体作用泵流体作用泵：利用一种流体高速喷射输送另一种流：利用一种流体高速喷射输送另一种流 体，如喷射泵。体，如喷射泵。 2.2.2 2.2.2 离心泵离心泵 一、结构和主要部件一、结构和主要部件 主要部件主要部件 叶轮叶轮 泵壳泵壳 导轮导轮 轴封装置轴封装置 轴向推力平衡装置轴向推力平衡装置 2.2.2 2.2.2 离心泵离心泵 叶轮：叶轮： 通常由通常由3-123-12片后弯的叶片组成，叶轮安装在泵轴片后弯的叶片组成，叶轮安装在泵轴 上，并放在泵壳内；是离心泵的关键部件。上，并放在泵壳内；是离心泵的关键部件。 作用：将原动机的机械能传递给被输送的液体。

4、作用：将原动机的机械能传递给被输送的液体。 分类：分类： 敞式叶轮敞式叶轮 半蔽式叶轮半蔽式叶轮 蔽式叶轮蔽式叶轮 敞式叶轮敞式叶轮 敞式叶轮敞式叶轮 没有前、后盖板；没有前、后盖板； 结构简单，清洗方便；结构简单，清洗方便； 但是液体易发生倒流，效率较低；但是液体易发生倒流，效率较低； 适合于输送浆液和含有固粒悬浮物适合于输送浆液和含有固粒悬浮物 的液体，不易堵塞。的液体，不易堵塞。 半蔽式叶轮：半蔽式叶轮： 吸液口一侧无盖板，效率也较低；吸液口一侧无盖板，效率也较低； 适用于输送悬浮液。适用于输送悬浮液。 蔽式叶轮蔽式叶轮 有前后轮盖；有前后轮盖； 结构较复杂，造价较高；结构较复杂，造价较

5、高； 效率较高，适于输送清洁流体；效率较高，适于输送清洁流体； 应用广泛。应用广泛。 叶轮按其吸液方式不同可分为单吸式和双吸式两种：叶轮按其吸液方式不同可分为单吸式和双吸式两种： 叶轮：叶轮： 2.泵壳：泵壳： 作用：汇聚流体，能量转化作用：汇聚流体，能量转化。 3.导轮导轮 4.4.轴封装置轴封装置 轴封装置轴封装置 填料密封填料密封 机械密封机械密封 填料密封：又称填料函，或者盘根箱填料密封：又称填料函，或者盘根箱 填料套填料套 填料环填料环 填料填料填料压盖填料压盖 双头螺栓双头螺栓螺母螺母 特点：简单易行，但维修工作量大，容易泄漏；特点：简单易行，但维修工作量大，容易泄漏； 不适用于易

6、燃，易爆，有毒或者贵重液体的输送。不适用于易燃，易爆，有毒或者贵重液体的输送。 机械密封：又称端面密封机械密封：又称端面密封 动环动环静环静环 特点：结构复杂，精度要求高，价格贵，装卸和更换零件特点：结构复杂，精度要求高，价格贵，装卸和更换零件 不便；但密封性能好，寿命长，功率消耗小，安全性好。不便；但密封性能好，寿命长，功率消耗小，安全性好。 弹簧弹簧 5.5.轴向推力平衡装置轴向推力平衡装置 平衡孔平衡孔：叶轮后轮盖上开孔；：叶轮后轮盖上开孔； 平衡管平衡管：泵壳上的接管通到泵的吸入口；：泵壳上的接管通到泵的吸入口； 平衡盘平衡盘：用于多级离心泵，设在最后一级叶轮的后面。：用于多级离心泵，

7、设在最后一级叶轮的后面。 5.5.轴向推力平衡装置轴向推力平衡装置 二、离心泵的工作原二、离心泵的工作原 理理 三、离心泵的主要性能参数三、离心泵的主要性能参数 1.1.流量流量 指离心泵在单位时间内所排送液体的体积，以指离心泵在单位时间内所排送液体的体积，以Q Q表示，单表示，单 位为位为L/sL/s或或m m3 3/h/h。离心泵的流量取决于泵的结构尺寸和转离心泵的流量取决于泵的结构尺寸和转 速。速。 2.2.扬程扬程 指离心泵对单位重量液体所提供的有效能量，以指离心泵对单位重量液体所提供的有效能量，以H H表示，表示， 单位为单位为J/NJ/N或或m m液柱。泵的扬程又称压头。离心泵扬程

8、的大液柱。泵的扬程又称压头。离心泵扬程的大 小，取决于泵的结构、转速及流量，一般通过实验测定。小，取决于泵的结构、转速及流量，一般通过实验测定。 三、离心泵的主要性能参数三、离心泵的主要性能参数 3.3.效率效率 (1)(1)容积损失容积损失 (2)(2)水力损失水力损失 (3)(3)机械损失机械损失 液体在泵内流动的过程中，有各种液体在泵内流动的过程中，有各种能量损失能量损失： 4.4.功率功率 功率是指离心泵单位时间内所作的功，单位为功率是指离心泵单位时间内所作的功，单位为J/sJ/s或或W W。 泵的功率分有效功率、轴功率及电动机功率。泵的功率分有效功率、轴功率及电动机功率。 (1)(1

9、)有效功率有效功率：单位时间内泵对输送液体所作的功，：单位时间内泵对输送液体所作的功， 称为泵的有效功率，即称为泵的有效功率，即 三、离心泵的主要性能参数三、离心泵的主要性能参数 (2)(2)轴功率轴功率 离心泵的轴功率是泵轴所需的功率。离心泵的轴功率是泵轴所需的功率。 102 QHN N e (3)(3)电动机功率电动机功率 系指电动机所需的功率系指电动机所需的功率 三、离心泵的主要性能参数三、离心泵的主要性能参数 四、离心泵特性的理论分析 叶轮内流体的流动速度叶轮内流体的流动速度 圆周速度圆周速度u u ：流体质流体质 点作圆周运动的速度。点作圆周运动的速度。 方向与圆周相切。方向与圆周相

10、切。 u = u = Dn=rDn=r 相对速度相对速度w：流体质点流体质点 沿叶片的运动速度。方沿叶片的运动速度。方 向与叶片相切向与叶片相切 绝对速度绝对速度c c ：液体质点相对于固定泵壳的速度。液体质点相对于固定泵壳的速度。 ：绝对速度：绝对速度c c与圆周与圆周 速度速度u u之间的夹角；之间的夹角； ：相对速度：相对速度w w与圆周与圆周 速度速度u u反向延长线之间的反向延长线之间的 夹角（叶片的倾角）。夹角（叶片的倾角）。 四、离心泵特性的理论分析 两个角度：两个角度： 假定流体与叶轮的相对运动假定流体与叶轮的相对运动 轨迹与叶片的形状完全一致轨迹与叶片的形状完全一致 （即叶片

11、数无限多的理想叶（即叶片数无限多的理想叶 轮），从理论上可确定液流轮），从理论上可确定液流 在叶轮进、出口处的速度三在叶轮进、出口处的速度三 角形，根据余弦定理：角形，根据余弦定理： 由于液体在叶片间的流动截面从进口到出口逐渐扩大，由于液体在叶片间的流动截面从进口到出口逐渐扩大， 故有：故有：w w2 2w w1 1。 四、离心泵特性的理论分析 理论压头理论压头H HT T ： ： 假设液体为理想流体，沿假设液体为理想流体，沿 任何一个叶片对叶轮进出任何一个叶片对叶轮进出 口截面列柏努利方程，可口截面列柏努利方程，可 得单位重量流体从旋转的得单位重量流体从旋转的 叶轮获得的机械能，即离叶轮获得

12、的机械能，即离 心泵的理论压头或扬程：心泵的理论压头或扬程： 整理得 四、离心泵特性的理论分析 液体静压能的增加来源于液体静压能的增加来源于 叶轮的离心力对液体作的叶轮的离心力对液体作的 功及动能的转化：功及动能的转化： H Hc c 为液体沿叶片向叶轮出口截面流动的过程中，由于离为液体沿叶片向叶轮出口截面流动的过程中，由于离 心力作功流体所获得的静压能，可以推导出：心力作功流体所获得的静压能，可以推导出： 四、离心泵特性的理论分析 联立以上公式可得单位重量流体从旋转的叶轮获得的机联立以上公式可得单位重量流体从旋转的叶轮获得的机 械能，即离心泵的理论压头或扬程：械能，即离心泵的理论压头或扬程：

13、 静压头：静压头： 动压头：动压头： 四、离心泵特性的理论分析 由离心泵理论压头由离心泵理论压头H H 的计算公式可知：凡是影响速度三的计算公式可知：凡是影响速度三 角形的因素都会影响角形的因素都会影响H H 。除叶轮的转速等显而易见的因。除叶轮的转速等显而易见的因 素外，叶片的几何参数和泵的流量也是重要的影响因素。素外，叶片的几何参数和泵的流量也是重要的影响因素。 离心泵基本方程式离心泵基本方程式 四、离心泵特性的理论分析 3.3.理论压头的分析：理论压头的分析： 叶轮直径和转速的影响：叶轮直径和转速的影响： u u2 2 = Dn = Dn D Dor or n n u u H HT T

14、液体密度的影响：液体密度的影响： H HT与密度与密度无关无关 四、离心泵特性的理论分析 叶片形状的影响：叶片形状的影响： 当入口速度三角形的夹角当入口速度三角形的夹角1 1 等于 等于9090o o，即液体从半径方，即液体从半径方 向进入叶轮（无预旋进液）时，理论压头向进入叶轮（无预旋进液）时，理论压头H HT T 最大。 最大。 又根据叶轮出口处速度三角形，有又根据叶轮出口处速度三角形，有 于是：于是： 四、离心泵特性的理论分析 （1 1）径向叶片：）径向叶片： 2 2 = 90 = 90o o，coscos 2 2 = 0 = 0，H HT T = u = u2 22 2/g/g； （2 2）后弯叶片：）后弯叶片： 2 2 90 0 0，H HT T 90 90o o，coscos 2 2 0 u u2 22 2/g /g ； c c2 2 最大，机械能损失大，效率低。