化工原理流体输送机械

1、整理课件1整理课件2整理课件3整理课件4漩涡泵总体及叶轮整理课件5离心通风机整理课件6离心鼓风机整理课件7离心压缩机及叶轮2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械8概概 述述一、化工生产中为什么要流体输送机械？一、化工生产中为什么要流体输送机械？连续流动连续流动的各种物的各种物料或产品料或产品 由低处送至高处由低处送至高处 由低压送至高压设备由低压送至高压设备 克服管道阻力克服管道阻力 流体输送机械流体输送机械 为输送流体而为输送流体而提供能量提供能量的机械的机械按工作原理分：按工作原理分： 动力式（叶轮式）动力式（叶轮式）：离心式，轴流式；：离心式，轴流式；容积式（正位移式）容积式（

2、正位移式）：往复式，旋转式；：往复式，旋转式；其它类型其它类型：喷射式，流体作用式等。：喷射式，流体作用式等。固体固体的输送，可采用的输送，可采用流态化流态化的方法的方法气体气体的输送和压缩，主要用鼓风机和压缩机。的输送和压缩，主要用鼓风机和压缩机。液体液体的输送，主要用离心泵、漩涡泵、往复泵。的输送，主要用离心泵、漩涡泵、往复泵。2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械9二、为什么要用不同结构和特性的输送机械二、为什么要用不同结构和特性的输送机械 化工厂中输送的流体种类繁多：化工厂中输送的流体种类繁多： 1、流体种类有强腐蚀性的、高粘度的、含有固体悬、流体种类有强腐蚀性的、高粘度的、

3、含有固体悬浮物的、易挥发的、易燃易爆的以及有毒的等等；浮物的、易挥发的、易燃易爆的以及有毒的等等；2、温度和压强又有高低之分；、温度和压强又有高低之分；3、不同生产过程所需提供的流量和压头又各异。、不同生产过程所需提供的流量和压头又各异。 三、本章的目的三、本章的目的1.理解并掌握常用输送机械的操作原理、结构与性能。理解并掌握常用输送机械的操作原理、结构与性能。2.合理选型、定规格、计算功率、安排位置。合理选型、定规格、计算功率、安排位置。2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械102.1 离心泵离心泵2.1.1 离心泵构造、原理及主要部件离心泵构造、原理及主要部件一、构造和原理一、构

4、造和原理1、离心泵的构造：、离心泵的构造： 吸入口吸入口排出管排出管泵轴泵轴轴封轴封泵壳泵壳叶轮叶轮2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械11演示演示2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械12吸入导管吸入导管压出导管压出导管为什么叶片弯曲？为什么叶片弯曲？泵壳呈蜗壳状？泵壳呈蜗壳状？思考：思考：泵轴泵轴泵壳泵壳叶轮叶轮底阀底阀：、：、：、泵轴及轴封装置泵轴及轴封装置泵壳泵壳叶轮叶轮3212022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械132、离心泵的工作原理：、离心泵的工作原理： 流体在泵内都获得了什么能量？流体在泵内都获得了什么能量？其中那种能量占主导地位？其中那种能量占

5、主导地位？思考：思考：常压流体常压流体被甩出被甩出高速流体高速流体机械旋转机械旋转的离心力的离心力逐渐扩大的逐渐扩大的泵壳通道泵壳通道高压流体高压流体灌满液体灌满液体叶轮旋转叶轮旋转 离心力甩出液体离心力甩出液体蜗壳内进行能量的转换蜗壳内进行能量的转换流体被压出流体被压出叶轮中心形成真空叶轮中心形成真空在压力差的作用下流体被压入泵内在压力差的作用下流体被压入泵内2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械14气气缚缚现现象象泵启动前为什么要灌满液体？泵启动前为什么要灌满液体？思考：思考：液体未灌满液体未灌满气气液液离心力甩不出气体离心力甩不出气体叶轮中心的真空度不够叶轮中心的真空度不够吸不

6、上液体吸不上液体泵无法正常工作泵无法正常工作未灌满未灌满底阀漏液底阀漏液其它地方泄漏其它地方泄漏2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械15演演示示2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械16二、主要部件二、主要部件叶轮（叶轮（Impeller）:离心泵的离心泵的关键部件关键部件，是流体获得机械能的，是流体获得机械能的主要部件，主要部件，作用作用是是将原动机的机械能传给液体，使液体的静将原动机的机械能传给液体，使液体的静压能和动能均有所提高压能和动能均有所提高, ,其转速一般可达其转速一般可达12003600转转/min，高速高速1070020450转转/min。根据其结构可分

7、为：。根据其结构可分为：1、叶轮、叶轮： 思考：三种叶轮中哪一种效率高？思考：三种叶轮中哪一种效率高？开式开式半开式半开式闭式闭式2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械172022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械18 哪种形式的叶轮做功效率高？哪种形式的叶轮做功效率高？ 闭式闭式叶轮效率最高，叶轮效率最高，半开式半开式叶轮效率次之，叶轮效率次之，开式开式叶叶轮效率最低；轮效率最低；原因原因在于叶片间的流体倒流（外缘压力高在于叶片间的流体倒流（外缘压力高，叶轮中心压力低）回叶轮中心，做了无用功；增加了，叶轮中心压力低）回叶轮中心，做了无用功；增加了前后盖板使倒流的可能性减小。前

8、后盖板使倒流的可能性减小。按照吸液方式按照吸液方式可以可以将叶轮分为将叶轮分为单吸式单吸式和和双吸式双吸式两种。两种。2. 泵壳泵壳 从叶轮中抛出的流体汇集到泵壳中，泵壳是从叶轮中抛出的流体汇集到泵壳中，泵壳是蜗壳形的蜗壳形的, ,故其流道不断地扩大，高速的液体在泵壳中将故其流道不断地扩大，高速的液体在泵壳中将大部份的大部份的动能动能转化为转化为静压能静压能，从而避免高速流体在泵体，从而避免高速流体在泵体及管路内巨大的流动阻力损失。因此泵壳不仅是液体的及管路内巨大的流动阻力损失。因此泵壳不仅是液体的汇集器汇集器，而且还是一个而且还是一个能量转换装置能量转换装置。 2022-2-6第 2 章流

9、体 输 送 机 械193. 轴封装置轴封装置 前面已提到泵启动后在叶轮中心产生前面已提到泵启动后在叶轮中心产生负压负压（吸（吸入口在泵体一侧），故其会入口在泵体一侧），故其会吸入外界的空气吸入外界的空气；液；液体经过叶轮的做功，获得机械能经过泵壳的汇集体经过叶轮的做功，获得机械能经过泵壳的汇集，能量转换成静压能较高的流体进入排出管，对，能量转换成静压能较高的流体进入排出管，对半开式与闭式叶轮，叶轮四周的高压流体可能泄半开式与闭式叶轮，叶轮四周的高压流体可能泄漏到盖板与泵体间的空隙（叶轮可旋转，泵体相漏到盖板与泵体间的空隙（叶轮可旋转，泵体相对固定，叶轮轴与泵体间必有间隙），故其会向对固定，叶轮

10、轴与泵体间必有间隙），故其会向外界外界漏液漏液。泵轴与泵壳之间的密封泵轴与泵壳之间的密封称为称为轴封。轴封。 2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械20密封方式密封方式有：有：填料密封填料密封与与机械密封机械密封，填料密，填料密封封适用于适用于一般液体，而机械密封一般液体，而机械密封适用于适用于有腐有腐蚀性易燃、易爆液体。蚀性易燃、易爆液体。填料密封填料密封：简单易行，维修工作量大，有一定：简单易行，维修工作量大，有一定的泄漏，对燃、易爆、有毒流体不适用；的泄漏，对燃、易爆、有毒流体不适用；机械密封机械密封：液体泄漏量小，寿命长，功率小密：液体泄漏量小，寿命长，功率小密封性能好，加工

11、要求高。封性能好，加工要求高。 2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械21 以上三个构造是离心泵的基本构造，为使泵更有效地工以上三个构造是离心泵的基本构造，为使泵更有效地工作，还需其它的作，还需其它的辅助部件辅助部件： 导轮导轮：液体经叶轮做功后直接进入泵体，与泵体产生较液体经叶轮做功后直接进入泵体，与泵体产生较大冲击，并产生噪音。大冲击，并产生噪音。为减少冲击损失设置导轮为减少冲击损失设置导轮，导轮是位，导轮是位于叶轮外周的固定的带叶片的环。弯曲方向与叶轮叶片的弯于叶轮外周的固定的带叶片的环。弯曲方向与叶轮叶片的弯曲方向相反，其弯曲角度正好与液体从叶轮流出的方向相适曲方向相反，其弯

12、曲角度正好与液体从叶轮流出的方向相适应，引导液体在泵壳通道内平稳地改变方向，使能量损耗最应，引导液体在泵壳通道内平稳地改变方向，使能量损耗最小，动压能转换为静压能的效率高。小，动压能转换为静压能的效率高。 底阀（单向阀）底阀（单向阀）：当泵体安装位置高于贮槽液面时，常当泵体安装位置高于贮槽液面时，常装有底阀，它是一个单向阀，可防止灌泵后，泵内液体倒流装有底阀，它是一个单向阀，可防止灌泵后，泵内液体倒流到贮槽中。到贮槽中。 滤网滤网：防止液体中杂质进入泵体。防止液体中杂质进入泵体。 2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械22吸液吸液方式方式单吸单吸：液体只从一侧吸入：液体只从一侧吸入双

13、吸双吸：液体同时从两侧吸入。具有：液体同时从两侧吸入。具有较大的吸液较大的吸液 能力能力 S 型单级双吸双吸离心泵IS、IR 型单级单吸单吸离心泵 2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械23TSWA 型卧式多级泵单级单级：只有一个叶轮：只有一个叶轮DL 型立式多级泵DFW 型卧式离心泵ISG 型管道离心泵多级多级：多个叶轮，：多个叶轮，可可 提供更高提供更高 的扬程的扬程叶轮叶轮个数个数2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械242.1.2 2.1.2 离心泵的理论压头与实际压头离心泵的理论压头与实际压头 H = he泵对单位重量流体提供的机械能泵对单位重量流体提供的机械能管

14、路系统输送单位重量流体所需管路系统输送单位重量流体所需的机械能的机械能2.1.2.1 2.1.2.1 理论压头理论压头 假设假设：（：（1 1）叶轮内）叶轮内叶片数目叶片数目无穷多，叶片的无穷多，叶片的厚度厚度无穷无穷小小, ,即叶片没有厚度；即叶片没有厚度； （2 2）液体为粘度等于零的）液体为粘度等于零的理想流体理想流体； （3 3）泵内为）泵内为定态流动定态流动过程。过程。 f2e2hgugpzh 泵的泵的压头压头（或（或扬程扬程）：）：指泵对单位重量的流体所提供的有效指泵对单位重量的流体所提供的有效能量，以能量，以H H表示。表示。2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械252

15、 流体输送机械流体输送机械2.1.2 2.1.2 离心泵的理论压头与实际压头离心泵的理论压头与实际压头 gcgpHgcgp22222211 (2-2)即即gccgppH2212212 (2-2a) H 叶轮对液体所加的压头，叶轮对液体所加的压头，m；p1 、p2 液体在液体在1、2两点处的压力，两点处的压力，Pa；c1 、c2 液体在液体在1、2两点处的绝对速度，两点处的绝对速度，m/s； 液体的密度，液体的密度，kg/m3；c2w2u2前弯前弯后弯后弯r22c1w1u1 液体进入与离开叶轮时的速度液体进入与离开叶轮时的速度122 2 1 1 12022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械

16、262 流体输送机械流体输送机械2.1.2 2.1.2 离心泵的理论压头与实际压头离心泵的理论压头与实际压头 液体从点液体从点1运动到点运动到点2，静压头增加（静压头增加（ p2 p1）/g的原因的原因： 质量为质量为1kg的液体因受离心力作用而接受的的液体因受离心力作用而接受的外功外功：质量为质量为1kg的液体从点的液体从点1运动到点运动到点2由于通道的截面增大，一部分动能转由于通道的截面增大，一部分动能转变为静压能变为静压能2)(2dd2122212222c2121uurrrrrFrrrr 22221ww 质量为质量为1kg的液体通过叶轮后其的液体通过叶轮后其静压静压能的增量能的增量：22

17、2221212221wwuupp (2-3)c2w2u2r22c1w1u1122 2 1 1 12022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械272 流体输送机械流体输送机械2.1.2 2.1.2 离心泵的理论压头与实际压头离心泵的理论压头与实际压头 gccgwwguuH222212222212122 (2-4)根据余弦定律根据余弦定律111212121cos2 ucucw (2-5)222222222cos2 ucucw (2-6)gcucuH/ )coscos(111222 在离心泵设计中，一般都使设计流量下的在离心泵设计中，一般都使设计流量下的2/1(2-7)gcuH/cos222 离

18、心泵的理论压头离心泵的理论压头2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械282 流体输送机械流体输送机械2.1.2 2.1.2 离心泵的理论压头与实际压头离心泵的理论压头与实际压头 rcbDcbrQ2222222sin2 泵的流量，泵的流量，m3/s叶轮周边的宽度，叶轮周边的宽度，m叶轮直径，叶轮直径，m22222222222cot11()()cot22u QQHuurrgr bgb g(2-10,11)gcuugcuHr/ )cot(/cos2222222 (2-9)叶片装置角叶片装置角c2w2u2r22c1w1u1122 2 1 1 12022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械

19、292 流体输送机械流体输送机械2.1.2 2.1.2 离心泵的理论压头与实际压头离心泵的理论压头与实际压头 根据装置角根据装置角2的大小，叶片形状可分为三种：的大小，叶片形状可分为三种：22w2c2u2(a)(a)20，Q，H 22w2c2u2(b)(b)2= 90o为径向为径向叶片，叶片，cot2 =0，H不随不随Q变化变化2c22w2u2(c)(c) 2 90o为前为前弯叶片，弯叶片，cot2 0，Q，H2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械302 流体输送机械流体输送机械2.1.2 2.1.2 离心泵的理论压头与实际压头离心泵的理论压头与实际压头 902902902HQgu

20、/22图图2-9 离心泵离心泵H - Q图图22222222222cot11()()cot22u QQHuurrgr bgb g(2-10,11)2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械31分析如下：分析如下： =位头（ ）+静压头（ ）+动压头（ ） THzpg22ug 而而 的前弯叶片流体出口的绝对速度的前弯叶片流体出口的绝对速度 很大，此时增加的压很大，此时增加的压头主要是动压头，静压头反而比后弯叶片小。动压头虽然可以通过蜗壳头主要是动压头，静压头反而比后弯叶片小。动压头虽然可以通过蜗壳部分地转化为静压头，但由于部分地转化为静压头，但由于 大，液体在泵壳内产生的冲击剧烈得多，大，

21、液体在泵壳内产生的冲击剧烈得多，转换时的能量损失大为增加，效率低。故为获得较多的能量利用率，转换时的能量损失大为增加，效率低。故为获得较多的能量利用率，离离心泵总是采用后弯叶片心泵总是采用后弯叶片（ ）。）。2902c2coo23025 由此可见，前弯叶片产生的由此可见，前弯叶片产生的 最大，似乎前弯叶片最有利，实际最大，似乎前弯叶片最有利，实际 情况是不是这样呢？情况是不是这样呢？ H2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械322 流体输送机械流体输送机械2.1.2 2.1.2 离心泵的理论压头与实际压头离心泵的理论压头与实际压头 2.1.2.2 2.1.2.2 实际压头实际压头 由

22、于前弯叶片的绝对速度由于前弯叶片的绝对速度c2大，液体在泵壳内产生的冲大，液体在泵壳内产生的冲击剧烈得多，转化时的能量损失大为增加，效率低。故为获击剧烈得多，转化时的能量损失大为增加，效率低。故为获得较高的能量利用率，得较高的能量利用率，离心泵总是采用后弯叶片离心泵总是采用后弯叶片。流体通过。流体通过泵的过程中泵的过程中压头损失的原因压头损失的原因：（1）叶片间的环流）叶片间的环流：由于叶片数目并非无限多，液体有：由于叶片数目并非无限多，液体有环流出现，产生涡流损失。环流出现，产生涡流损失。（2）阻力损失）阻力损失：实际流体从泵进口：实际流体从泵进口到出口有阻力损失。到出口有阻力损失。（3）冲

23、击损失）冲击损失：液体离开叶轮周边：液体离开叶轮周边冲入蜗壳四周流动的液体中，产生冲入蜗壳四周流动的液体中，产生涡流。涡流。a理论压头理论压头b环流损失环流损失d冲击损失冲击损失c阻力损失阻力损失HQ2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械332 流体输送机械流体输送机械2.1.2 2.1.2 离心泵的理论压头与实际压头离心泵的理论压头与实际压头 实际压头的意义实际压头的意义：泵提供的压头必须满足流体：泵提供的压头必须满足流体输送的需要，而流体输送伴随着输送的需要，而流体输送伴随着位压头位压头（升扬高度（升扬高度）、）、静压头静压头、动压头动压头的变化和的变化和阻力损失阻力损失（管路阻

24、力（管路阻力损失，不含有泵的流动阻力损失，泵的阻力损失计损失，不含有泵的流动阻力损失，泵的阻力损失计入泵的效率），因此入泵的效率），因此 f2e2hguzgphH 2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械342 流体输送机械流体输送机械2.1.3 2.1.3 离心泵的主要性能参数离心泵的主要性能参数 2.1.3 2.1.3 离心泵的主要性能参数离心泵的主要性能参数bch0真空表真空表压力表压力表 测定离心泵性能参数的装置测定离心泵性能参数的装置 bcf,2cc02bb22hgugphHgugp bcf,2b2cbc02hguugpphH 由于两截面间的管长很短，其阻力由于两截面间的管长

25、很短，其阻力损失通常可以损失通常可以忽略忽略，两截面间的动，两截面间的动压头差一般也可以压头差一般也可以略去略去，则可得，则可得gpphH bc0 （1 1）压头和流量）压头和流量由由b、c两截面间的柏努利方程：两截面间的柏努利方程：2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械352 流体输送机械流体输送机械2.1.3 2.1.3 离心泵的主要性能参离心泵的主要性能参数数 （2 2）有效功率有效功率Ne、轴功率、轴功率N 和效率和效率 有效功率有效功率Ne：离心泵单位时间内对流体做的功离心泵单位时间内对流体做的功Ne =HQg，W 轴功率轴功率N：单位时间内由电机输入离心泵的能量单位时间内

26、由电机输入离心泵的能量，W。NeN泵的效率泵的效率：泵对外加能量的利用程度泵对外加能量的利用程度， 100%。为什么？。为什么？泵运转过程中存在以下泵运转过程中存在以下三种损失三种损失： 容积损失容积损失 该损失是指叶轮出口处高压液体因机械泄漏该损失是指叶轮出口处高压液体因机械泄漏返回叶轮入口所造成的能量损失。在三种叶轮中，开式叶轮的返回叶轮入口所造成的能量损失。在三种叶轮中，开式叶轮的容积损失较大，但在泵送含固体颗粒的悬浮液时，叶片通道不容积损失较大，但在泵送含固体颗粒的悬浮液时，叶片通道不易堵塞；闭式叶轮的渗漏量较小，但在磨损后渗漏便严重。易堵塞；闭式叶轮的渗漏量较小，但在磨损后渗漏便严重

27、。 水力损失水力损失 该损失是由于实际流体在泵内有限叶片作用该损失是由于实际流体在泵内有限叶片作用下各种摩擦损失（即前述环流损失、摩擦损失、冲击损失）。下各种摩擦损失（即前述环流损失、摩擦损失、冲击损失）。 机械损失机械损失 该损失包括旋转叶轮盖板外表面与液体间的该损失包括旋转叶轮盖板外表面与液体间的摩擦以及轴承机械摩擦所造成的能量损失。摩擦以及轴承机械摩擦所造成的能量损失。2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械362 流体输送机械流体输送机械2.1.3 2.1.3 离心泵的主要性能参离心泵的主要性能参数数 离心泵的轴功率离心泵的轴功率N可直接用效率来计算：可直接用效率来计算：一般一

28、般小型小型离心泵的效率离心泵的效率5070%，大型大型离心泵效率可达离心泵效率可达90%。 /gHQN 泵的轴功率，泵的轴功率，W泵的压头，泵的压头，m泵的流量，泵的流量，m3/s流体密度，流体密度，kg/ m3泵的效率泵的效率2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械372 流体输送机械流体输送机械2.1.3 2.1.3 离心泵的主要性能参离心泵的主要性能参数数 （3 3）叶轮转速叶轮转速n10003000转转/min（或（或r.p.m）；）；2900转转/min最常见。最常见。 泵在出厂前，必须确定其各项性能参数，即以上各参泵在出厂前，必须确定其各项性能参数，即以上各参数值，并把它数

29、值，并把它标在铭牌上标在铭牌上；这些参数是在；这些参数是在最高效率条件下最高效率条件下用用20 的水的水测定的。测定的。2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械382 流体输送机械流体输送机械2.1.42.1.4离心泵特性曲线离心泵特性曲线2.1.4 2.1.4 离心泵特性曲线离心泵特性曲线（Characteristic curves） 由于离心泵的各种损失难由于离心泵的各种损失难以定量计算，使得离心泵的特以定量计算，使得离心泵的特性曲线性曲线HQ、NQ、Q的的关系只能靠关系只能靠实验测定实验测定，在泵出在泵出厂时列于产品样本中以供参考厂时列于产品样本中以供参考。右图所示为右图所示为4

30、B20型离心泵在转型离心泵在转速速n2900r/min时的特性曲线。时的特性曲线。若泵的型号或转速不同，则特若泵的型号或转速不同，则特性曲线将不同性曲线将不同。借助离心泵的。借助离心泵的特性曲线可以较完整地了解一特性曲线可以较完整地了解一台离心泵的性能，供合理选用台离心泵的性能，供合理选用和指导操作。和指导操作。 4B20离心泵离心泵n2900r/min302622181410020406080 100 120 1401284080%70%60%50%40%30%20%0H/mNkWQ/(m3/h)NH图图212 4B型离心泵的特性曲线型离心泵的特性曲线2022-2-6第 2 章流 体 输 送

31、 机 械39演演示示2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械402 流体输送机械流体输送机械2.1.42.1.4离心泵特性曲线离心泵特性曲线由图由图212可知：可知： （1）HQ曲线曲线：Q，H(Q很小时很小时 可能例外可能例外)。当。当Q0时，时，H也只能达到一定值，这也只能达到一定值，这是离心泵的一个重要特性。是离心泵的一个重要特性。 （2 2）N Q曲线曲线：Q，N 。当。当Q0时，时，N最小。这要求最小。这要求离心泵在启动时，应离心泵在启动时，应关闭泵的出关闭泵的出口阀门口阀门，以，以减小启动功率减小启动功率，保护，保护电动机免因超载而受损。电动机免因超载而受损。 （3 3）Q

32、曲线曲线：有极值点：有极值点(最大值最大值)，于此点下操作效，于此点下操作效率最高，能量损失最小。在此点（设计点）对应的流量率最高，能量损失最小。在此点（设计点）对应的流量称称为为额定流量额定流量。泵的铭牌上泵的铭牌上即标注额定值，泵在管路上操作即标注额定值，泵在管路上操作时，应在此点附近操作，时，应在此点附近操作，一般不应低于一般不应低于92max 。 4B20离心泵离心泵n2900r/min302622181410020406080 100 120 1401284080%70%60%50%40%30%20%0H/mNkWQ/(m3/h)NH图图212 4B型离心泵的特性曲线型离心泵的特性曲

33、线2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械412 流体输送机械流体输送机械2.1.5 2.1.5 离心泵特性曲线的影响因素离心泵特性曲线的影响因素2.1.5 2.1.5 离心泵特性曲线的影响因素离心泵特性曲线的影响因素（1 1）密度）密度对特性曲线的影响对特性曲线的影响理论理论Q=2r2b2c2sin2 与与无关，实际无关，实际 Q也与也与无关，但无关，但ms=Q 与与有关。有关。理论理论H = u2c2cos2/g与与无关，实际无关，实际H也与也与无关。无关。 N =HQg/ 。教材附录泵性能表上列出的轴功率是指输。教材附录泵性能表上列出的轴功率是指输送送20清水时的清水时的N 。所

34、选泵用于输送比水的。所选泵用于输送比水的大的液体应先大的液体应先按按N= N/核算轴功率，若核算轴功率，若N 表中的电机功率，应更换表中的电机功率，应更换功率大的电机，否则电机会烧掉。功率大的电机，否则电机会烧掉。NHQ002022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械422 流体输送机械流体输送机械2.1.5 2.1.5 离心泵特性曲线的影响因素离心泵特性曲线的影响因素（2 2）流体粘度）流体粘度对特性曲线的影响对特性曲线的影响、h hf f、Q、H、N (的幅度超过的幅度超过Q H的幅度的幅度 ，N)。泵厂家提供的特性曲线是用清水测。泵厂家提供的特性曲线是用清水测定的，若实际输送流体定的

35、，若实际输送流体比清水比清水大得较多，特性曲线大得较多，特性曲线将有所变化，将有所变化，应校正后再用应校正后再用。校正方法可参阅有关书刊。校正方法可参阅有关书刊。 若液体的运动粘度小于若液体的运动粘度小于210-5m2/s，如汽油、煤油、，如汽油、煤油、轻柴油等，则对粘度的影响可不进行修正。轻柴油等，则对粘度的影响可不进行修正。（3 3）转速）转速n对特性曲线的影响对特性曲线的影响2r2w2c2u22w2c2ur2cr2c不同转速下的速度三角形不同转速下的速度三角形 泵的特性曲线是在一定转速下测泵的特性曲线是在一定转速下测得的，实际使用时会遇到得的，实际使用时会遇到n改变的情改变的情况，若况，

36、若n变化变化20，可认为液体离开可认为液体离开叶轮时的叶轮时的速度三角形相似速度三角形相似，2不变不变（如图所示（如图所示)，则泵的效率，则泵的效率不变不变（等等效率效率）。）。nnrruucccbrcbrQQ 222222222222sin2sin2（2-14a）2222222222)()(coscosnnuucucuHH （2-14b）3)(nngHQgQHNN （2-14c）比例比例定律定律2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械44（4 4）叶轮直径叶轮直径D2对特性曲线的影响对特性曲线的影响 泵的特性曲线是针对某一型号的泵泵的特性曲线是针对某一型号的泵(D2一定一定)而言的。

37、一个而言的。一个过大的泵，若将其叶轮略加切削而使过大的泵，若将其叶轮略加切削而使D2变小，可以降低变小，可以降低Q和和H而节省而节省N。若。若D2变化变化20%，可以认为液体离开叶轮时的速度，可以认为液体离开叶轮时的速度三角形相似，三角形相似，2不变，不变，不变，不变， D2b2不变，则不变，则2222222sinDuccbDQ 222Dru 2222DcuH 32DQHN 根据以上各式可得离心泵的根据以上各式可得离心泵的切割定律切割定律如下：如下：222 DDHH22DDQQ 322 DDNN，2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械452 流体输送机械流体输送机械2.1.6 2.1

38、.6 离心泵的工作点与流量调节离心泵的工作点与流量调节2.1.6 2.1.6 离心泵的工作点与流量调节离心泵的工作点与流量调节（1 1）管路特性曲线方程管路特性曲线方程z11221p f2e2hguzgph zgpA 令令而而24dQu 25e222ef)(821)4(QdllggdQdllh225e22)(82BQQdllggu 令令2eBQAh 若指定解题时若指定解题时 ，所求，所求H仍为（仍为（m）。）。 注意注意：也有用也有用 形式表示的，等于上式形式表示的，等于上式 evphHqQBzg ，3v(/ ),( )qms H m33v(/min)q mhm或 阀门关小，阀门关小， ，管路

39、特性曲线变陡，管路特性曲线变陡， 在同样流量在同样流量 下所需补加能量下所需补加能量 。elK（） ，vqH 2KQBhe2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械472 流体输送机械流体输送机械2.1.6 2.1.6 离心泵的工作点与流量调节离心泵的工作点与流量调节（2 2）离心泵的工作点离心泵的工作点 将泵的将泵的HQ线和管路的线和管路的heQ线画在一张图上，得到交点线画在一张图上，得到交点A如如图图2-13所示，该点所示，该点称为称为泵在管路泵在管路上的上的工作点工作点， 此时此时H = he。在工。在工作点处泵的输液量即为管路的流作点处泵的输液量即为管路的流量量Q，泵提供的压头（

40、扬程），泵提供的压头（扬程）H必恰等于管路所要求的压头必恰等于管路所要求的压头he。当工作点是在高效区（当工作点是在高效区（不低于不低于92max ），则该工作点是），则该工作点是适宜适宜工作点工作点，说明，说明泵选择得较好泵选择得较好。OQQHH1管路管路heQ图图2-13 离心泵的工作点离心泵的工作点泵泵HQ泵泵 QgPzA A2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械482 流体输送机械流体输送机械2.1.6 2.1.6 离心泵的工作点与流量调节离心泵的工作点与流量调节注意：注意： 管路特性曲线管路特性曲线he=A+BQ2为开口向上的为开口向上的抛物线，它在纵轴截距反映了管路上下游

41、总抛物线，它在纵轴截距反映了管路上下游总势能差；势能差；B反映了管路阻力的大小；反映了管路阻力的大小；B，同，同样流量下管路的阻力越大。样流量下管路的阻力越大。B较大的管路较大的管路称称为为高阻管路高阻管路，反之则，反之则称为称为低阻管路低阻管路； 泵特性曲线中流量的单位可能是泵特性曲线中流量的单位可能是m3/s或或m3/h ；求工作点时，管路特性曲线的整理；求工作点时，管路特性曲线的整理应注意保持单位一致；应注意保持单位一致； 离心泵工作点的求法：离心泵工作点的求法：解析法解析法即当泵即当泵的特性曲线已知，可与管路特性曲线联立求的特性曲线已知，可与管路特性曲线联立求工作点；若泵特性曲线未知，

42、只有特性曲线工作点；若泵特性曲线未知，只有特性曲线图，则用图，则用图解法图解法即将管路特性曲线画在泵特即将管路特性曲线画在泵特性曲线图上，两线的交点即为工作点。性曲线图上，两线的交点即为工作点。 OQQHH1管路管路heQ图图2-13 离心泵的工作点离心泵的工作点泵泵HQ泵泵 QgPzA A2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械492 流体输送机械流体输送机械2.1.6 2.1.6 离心泵的工作点与流量调节离心泵的工作点与流量调节（3 3）流量调节流量调节 流量调节就是设法改变工作点的位流量调节就是设法改变工作点的位置，有以下置，有以下两种方法两种方法： 改变管路特性曲线改变管路特性

43、曲线 在离心泵出口处的管路上在离心泵出口处的管路上安装调节安装调节阀阀。改变出口阀门的开度即改变管路阻。改变出口阀门的开度即改变管路阻力系数可改变管路特性曲线的位置，达力系数可改变管路特性曲线的位置，达到调节流量的目的。到调节流量的目的。 OQ2Q1Qhe2H221低阻低阻gpzA高阻高阻H1 优点优点：操作简便、灵活，应用范围广。对于调节幅度不大操作简便、灵活，应用范围广。对于调节幅度不大而经常需要改变流量的场合，此法尤为适用。而经常需要改变流量的场合，此法尤为适用。 缺点缺点：不仅增加了管路阻力损失（在阀门关小时），且使不仅增加了管路阻力损失（在阀门关小时），且使泵在低效率点工作，在经济上

44、很不合理。因阀门关小多消耗的泵在低效率点工作，在经济上很不合理。因阀门关小多消耗的功率为功率为 ghHQgHQN2e222 2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械502 流体输送机械流体输送机械2.1.6 2.1.6 离心泵的工作点与流量调节离心泵的工作点与流量调节改变泵的特性曲线改变泵的特性曲线 由前述比例定律、切削定律可由前述比例定律、切削定律可知，知，改变泵的转速、切削叶轮改变泵的转速、切削叶轮都可都可以达到改变泵的特性曲线的目的。以达到改变泵的特性曲线的目的。如图如图2 21414所示，泵的转速由所示，泵的转速由n1减小减小至至n2时，泵的时，泵的HQ线下移，工作点线下移，工

45、作点由点由点A A1 1移至点移至点A A2 2，流量由，流量由Q1减小至减小至Q2。 优点优点：不额外增加管路阻力，在一定范围内可保持泵在高不额外增加管路阻力，在一定范围内可保持泵在高效率区工作（效率区工作（n改变改变 n2图图2-14 改变泵的特性曲线改变泵的特性曲线A A2 2Q22022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械512 流体输送机械流体输送机械2.1.6 2.1.6 离心泵的工作点与流量调节离心泵的工作点与流量调节OQ2=90QH2H(m)A2关小阀门改变泵的工作点关小阀门改变泵的工作点A1he2Q(m3/h)OQ2 =90Q1H2H(m)减小转速并辅以阀门调节流量减小转

46、速并辅以阀门调节流量A1he2=64A1Q(m3/h)Q1A22022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械52 工工作作点点eh H泵的特性曲线 Q阀阀门门开开大大 he节节 流流 损损 失失 改改变变泵泵的的特特性性曲曲线线改改变变管管路路特特性性曲曲线线-改变转速、叶轮切割改变转速、叶轮切割2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械53离心泵的联合操作离心泵的联合操作 （1）两台同型泵并联）两台同型泵并联 如图所示，两台同型泵并联，则两泵的各如图所示，两台同型泵并联，则两泵的各自流量和压头必定相同，则在同一压头下，并自流量和压头必定相同，则在同一压头下，并联泵的流量为单台泵的两倍

47、。联泵的流量为单台泵的两倍。 当并联泵置于管路中时，由于流量加大使当并联泵置于管路中时，由于流量加大使管路流动阻力加大，则并联后的总流量必低于管路流动阻力加大，则并联后的总流量必低于单台泵流量的两倍，而并联压头也高于单泵压单台泵流量的两倍，而并联压头也高于单泵压头但小于两倍压头。头但小于两倍压头。 H 并联泵 单台泵22QBAH 并并并并2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械542、串联、串联对泵来说：在相同 Q 下， 单单串串HH2 请思考： 若单台泵的特性曲线方程 为2BQAH单单单单 ， 则串联泵组的特性曲线方程表达式如何？ 2BQ2A2H串串串串 H 串联泵 单台泵 0 Q2

48、022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械55（3）离心泵组合方式的选择）离心泵组合方式的选择如果单台泵所能提供的最大压头如果单台泵所能提供的最大压头小于小于管管路两端的（路两端的（ ）值，则只能）值，则只能采用泵的采用泵的串联串联操作。操作。 对于管路特性曲线较平坦的低阻型管对于管路特性曲线较平坦的低阻型管路，采用路，采用并联并联组合方式可获得较高的流组合方式可获得较高的流量和压头量和压头 ； 反之，对于管路特性曲线较陡的反之，对于管路特性曲线较陡的高阻型管路，则宜采用高阻型管路，则宜采用串联串联组合方式。组合方式。 gpz2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械562 流体输送

49、机械流体输送机械2.1.7 2.1.7 离心泵的安装高度离心泵的安装高度2.1.7 2.1.7 离心泵的安装高度离心泵的安装高度zspsKe图图2-15 离心泵的安装高度离心泵的安装高度s 如图如图2-15所示，液面较低的所示，液面较低的液体能被吸入泵的进口，是由于液体能被吸入泵的进口，是由于叶轮将液体从其中央甩向外周，叶轮将液体从其中央甩向外周，在叶轮中心进口处形成在叶轮中心进口处形成负压负压（真真空空），从而在液面与叶轮进口之），从而在液面与叶轮进口之间形成一定的压差，液体籍此压间形成一定的压差，液体籍此压差被吸入泵内。现在的差被吸入泵内。现在的问题问题是离是离心泵的安装高度心泵的安装高度

50、zs（zs即叶轮进口即叶轮进口与液面间的垂直距离）是否可以与液面间的垂直距离）是否可以取任意值？取任意值？2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械572 流体输送机械流体输送机械2.1.7 2.1.7 离心泵的安装高度离心泵的安装高度2.1.7.1 2.1.7.1 汽蚀（汽蚀（Cavitation）现象）现象 在液面在液面s与泵内压强最低处即叶轮中心进口处与泵内压强最低处即叶轮中心进口处K-K面之间面之间列机械能衡算式并整理得：列机械能衡算式并整理得： ksf2kk2hguzgpgpss zspsKe图图2-15 离心泵的安装高度离心泵的安装高度s若液面压强若液面压强ps一定，吸入管路

51、流量一一定，吸入管路流量一定（即定（即uk一定），安装高度一定），安装高度zs，hf(s-k)，pk，当，当pk至等于操作至等于操作温度下被输送温度下被输送液体的饱和蒸汽压液体的饱和蒸汽压pv时时（即（即pkpv），液体将发生什么现象？），液体将发生什么现象？又会使泵产生什么现象？又会使泵产生什么现象？2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械582 流体输送机械流体输送机械2.1.7 2.1.7 离心泵的安装高度离心泵的安装高度 液体将发生液体将发生部分汽化现象部分汽化现象，所生成的大所生成的大量蒸汽泡在随液体从叶轮进口向叶轮外周流量蒸汽泡在随液体从叶轮进口向叶轮外周流动时，又因压强升

52、高，气泡立即凝聚，气泡动时，又因压强升高，气泡立即凝聚，气泡的消失产生局部真空，周围的液体以极大的的消失产生局部真空，周围的液体以极大的速度冲向气泡原来所在的空间，在冲击点处速度冲向气泡原来所在的空间，在冲击点处产生很高的局部压强（高达几百个大气压）产生很高的局部压强（高达几百个大气压），冲击频率高达每秒几万次之多。尤其当汽，冲击频率高达每秒几万次之多。尤其当汽泡的凝结发生在叶轮表面时，众多的液体质泡的凝结发生在叶轮表面时，众多的液体质点尤如细小的点尤如细小的高频水锤高频水锤撞击着叶片；另外汽撞击着叶片；另外汽泡中还可能带有氧气等对金属材料发生化学泡中还可能带有氧气等对金属材料发生化学腐蚀作用

53、。泵在这种状态下长期运转，将导腐蚀作用。泵在这种状态下长期运转，将导致叶片过早损坏。这种现象称为泵的致叶片过早损坏。这种现象称为泵的汽蚀现汽蚀现象。象。zspsKe图图2-15 离心泵的安装高度离心泵的安装高度s离心泵在产生汽蚀条件下运转，会产生什么样的后果呢？离心泵在产生汽蚀条件下运转，会产生什么样的后果呢？2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械59演演示示2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械60泵的性能下降，流量、压头、效率均降低，泵的性能下降，流量、压头、效率均降低，最终变成气缚。最终变成气缚。汽蚀的危害：产生振动和噪音，影响离心泵的正常运行产生振动和噪音，影响离心

54、泵的正常运行和工作环境。和工作环境。泵壳和叶轮的材料遭受损坏，降低泵的使泵壳和叶轮的材料遭受损坏，降低泵的使用寿命用寿命2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械61发生汽蚀的原因：泵的安装高度超过允许值；泵输送液体的温度过高；泵吸入管路的局部阻力过大。P叶片入口过低的原因:液体饱和蒸汽压叶片入口pp * 吸入管路尽量短，少走弯路；吸入管路尽量短，少走弯路； * 进口管路直径一般大于出口管路直径；进口管路直径一般大于出口管路直径； * 进口管路上避免不必要的管件，如泵装于液面下可进口管路上避免不必要的管件，如泵装于液面下可免装止逆阀（并且启动前不用灌泵），流量调节阀装于出免装止逆阀（并且

55、启动前不用灌泵），流量调节阀装于出口管路；口管路； 2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械62gpgpguNPSHV1212离心泵的抗汽蚀性能1）汽蚀余量临界汽蚀余量p叶轮入口处压强（最低）p液体的饱和蒸汽压指泵入口处单位重量水所具有的、超过当时温度下汽化压力的富裕能量，h，m液柱2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械632022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械64,min11,minkVpppp11和kk列柏努利方程KfKVHgugpgugp1 ,221min, 122KfKVCHgugugppNPSH1 ,221min, 122)(临界汽蚀余量发生汽蚀的临界条件

56、：汽蚀性能试验时，水泵开始发生汽蚀时测得的泵进口处的汽蚀余量称为临界汽蚀余量。2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械65临界汽蚀余量的测定在固定的流量下，通过关小泵吸入管路的阀门，逐渐在固定的流量下，通过关小泵吸入管路的阀门，逐渐降低降低p1，直至泵内刚好发生汽蚀，测得相应的，直至泵内刚好发生汽蚀，测得相应的p1,min必需汽蚀余量为确保离心泵的正常操作，将临界汽蚀余量加上一定的安全量3 . 0)()(CrNPSHNPSH反映液体从泵入口处到叶片进口能量的降低值，因此越小抗汽蚀性能越好2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械66在离心泵样本性能表中给出的是必需汽蚀余量QNPS

57、HrQHS2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械67离心泵的允许吸上真空度离心泵的允许吸上真空度 Hs值的大小与泵的结构、流量、被输送液体的性质及当值的大小与泵的结构、流量、被输送液体的性质及当地大气压等因素有关。通常由泵的制造工厂在地大气压等因素有关。通常由泵的制造工厂在98.1kPa下，下，用用20 20 清水清水为介质进行为介质进行测定。若输送其他液体，或操作测定。若输送其他液体，或操作条件与上述的实验条件不同时，应条件与上述的实验条件不同时，应按下式进行换算按下式进行换算，即，即若以输送液体的液柱高度来计算离心泵入口处的最高真空若以输送液体的液柱高度来计算离心泵入口处的最高真

58、空度，则此真空度度，则此真空度称为称为离心泵的允许吸上真空度离心泵的允许吸上真空度，以，以Hs 来来表示，即表示，即gppHaS11000)24. 01081. 9()10(3pHHHaSS2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械68最大吸上真空高度1,min,max()asppHg当泵的汽蚀现象刚发生时，所对应的吸上真空高度当泵的汽蚀现象刚发生时，所对应的吸上真空高度为保证泵在运转中不发生汽蚀现象，而又尽可能有最为保证泵在运转中不发生汽蚀现象，而又尽可能有最大的吸上真空度，规定留有大的吸上真空度，规定留有0.30.3米的安全量米的安全量。3 . 0max,SsHH2022-2-6第

59、2 章流 体 输 送 机 械6910 ,21102)(fgHgugppH10 ,2112)(fagHgugppH（5）离心泵的允许安装高度2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械7010,0)(frVgHNPSHgppH用必需汽蚀余量表示的安装高度用允许吸上真空度表示的安装高度10,212fSgHguHH离心泵实际的安装高度比允许安装高度低0.51m2022-2-6第 2 章流 体 输 送 机 械71某台离心泵从样本上查得允许吸上真空高度某台离心泵从样本上查得允许吸上真空高度H Hs s =6m=6m，现将该泵安装在海拔高度为，现将该泵安装在海拔高度为500m500m处处( (Ha=9

60、.74m )，若夏季平均水温为若夏季平均水温为4040，问修正后的，问修正后的H Hs s应为多少？若应为多少？若吸入管路的压头损失为吸入管路的压头损失为1mH1mH2 2O O，泵入口处动压头为，泵入口处动压头为0.2mH0.2mH2 2O O。问该泵安装在离水面。问该泵安装在离水面5m5m高度处是否合适？高度处是否合适？解解: 当水温为当水温为40时，时，Hv=pv/(9.81103)=0.75m Hs =Hs (Ha10)(Hv0.24) =6(9.7410)(0.750.24) =5.23m泵的安装高度为泵的安装高度为: H=Hs u12/2g Hf =5.230.21 =4.93m5