流体输送设备简介(共67页).ppt

1、第第 2 章章 流体输送设备流体输送设备主要内容：主要内容： 1. 离心泵的结构、原理离心泵的结构、原理 2. 离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线 3. 离心泵的调节、组合离心泵的调节、组合和安装和安装 4. 往复泵的工作原理，往复泵的工作原理，特性曲线、操作要点特性曲线、操作要点 5. 通风机的原理、特性通风机的原理、特性曲线曲线CAfCCCAAAhzgpugzgpugH,222121f2Hg2ugpzH+=管管路路系系统统：2.1 概述概述2V2V422fKqqgd)dl(8g2u)dl(H=+=+=2VKqAH+=管管路路特特性性曲曲线线方方程程：项项可可略略去去g2uggpzA2动动能能

2、差差=+=说明：说明： 由管路系统本身决定由管路系统本身决定, 反映全管路系统的能量需求特性反映全管路系统的能量需求特性 压头和流量是流体输送机械的主要指标压头和流量是流体输送机械的主要指标ab 管路特性曲线qVH 影响管路特性曲线的因素影响管路特性曲线的因素 时，：0p无影响对 A时，0pA则,影响影响K：)(fK流流量量、管管径径管管路路布布置置=gpzApz：、gd)dl( 8K42+=影响影响 A：（高高阻阻管管路路）则则曲曲线线斜斜率率,K（低低阻阻管管路路）则则曲曲线线斜斜率率 ,K流体输送设备通用机械：流体输送设备通用机械：液体输送设备 泵泵； 气体输送设备 通风机、鼓风机、压缩

3、机或真空泵；通风机、鼓风机、压缩机或真空泵；作用作用：向系统输入能量，补充所需机械能； 用于流体的输送或加压。根据泵的工作原理和结构分类 离心泵 漩涡泵 混流泵 轴流泵 往复泵 转子泵 齿轮泵、螺杆泵、罗茨泵、滑片泵 喷射泵、空气升液泵、电磁泵单吸泵、双吸泵单级泵、多级崩蜗壳式泵、分段式泵立式泵、卧式泵屏蔽泵、磁力驱动泵高速泵单级泵、多级泵离心漩涡泵电动泵蒸汽泵柱塞泵 隔膜泵计量泵叶片式泵 容积式泵(正位移式) 其他类型泵泵蜗壳外壳；蜗壳外壳；叶轮：敞式叶轮：敞式, ,半蔽式半蔽式, ,蔽式蔽式 单吸式、双吸式。单吸式、双吸式。 附属装置：底阀、滤网、附属装置：底阀、滤网、调节阀、平衡孔调节阀

4、、平衡孔( (平衡管平衡管) )、排气孔、轴封。、排气孔、轴封。 2.2 离心泵离心泵 离心泵的根本结构，工作原理及性能参数离心泵的根本结构，工作原理及性能参数 (1) 离心泵的结构离心泵的结构 主要结构：主要结构： (2) 工作原理工作原理 (a) 排出阶段排出阶段 叶轮旋转叶轮旋转(产生离心力，使液产生离心力，使液体获得能量体获得能量流体流入涡壳流体流入涡壳(动能动能静压能静压能) 流向输出管路流向输出管路。 (b) 吸入阶段吸入阶段 液体自叶轮中心甩向外缘 叶轮中心形成低压区 贮槽液面与泵入口形成压差液体吸入泵内。气缚现象：泵内未充满液体，气体密度低，产生离心力小，气缚现象：泵内未充满液

5、体，气体密度低，产生离心力小，在叶轮中心形成的低压缺乏以将液体吸上。在叶轮中心形成的低压缺乏以将液体吸上。说明：离心泵无自吸能力，启动前必须将泵体内充满液体说明：离心泵无自吸能力，启动前必须将泵体内充满液体。 离心泵结构示意图(c) 主要部件作用主要部件作用 泵壳泵壳：动能静压能，提高液体压力, 能量转换装置。 叶轮叶轮：把原动机(电机)的机械能，传递给液体，提高液体的 动能和静压能。 叶轮形式：叶轮形式：叶轮由612片叶片组成。 按叶片两侧有无盖板: 敞式、半蔽式、蔽式。敞式、半蔽式、蔽式。叶轮的类型(a)后盖板平衡孔单吸式双吸式按吸液方式：单吸式、双吸式。单吸式、双吸式。蔽式叶轮：蔽式叶轮

6、：适用于输送清洁液体敞式和半蔽式叶轮：敞式和半蔽式叶轮：流道不易堵塞，适用于输送含有固体颗粒的液体悬浮液，效率低。单吸式：结构简单，液体从叶轮一侧被吸入。单吸式：结构简单，液体从叶轮一侧被吸入。双吸式：吸液能力大，根本上消除轴向推力。双吸式：吸液能力大，根本上消除轴向推力。单吸式与双吸式叶轮(3) 离心泵的性能参数离心泵的性能参数gHqqhPVsee%100aePP%100aVPgHqhmsm/,/33kWW，小型泵效率，5070%；大型泵效率，90%左右。ghHe液柱m, 功率：功率： 有效功率Pe：轴功率Pa： 效率效率：eaPP 压头压头(扬程)H： 流量流量 qV： 2.2.2 离心泵

7、的根本方程离心泵的根本方程(1) 液体在叶轮中的运动及其简化假设液体在叶轮中的运动及其简化假设 简化假设简化假设 a叶片数目无限多，且无限薄，严格将流体限定在叶叶片数目无限多，且无限薄，严格将流体限定在叶轮流道内；轮流道内； b流体为理想流体，无能量损失；流体为理想流体，无能量损失； 液体质点的运动液体质点的运动 圆周运动液体随叶轮一起旋转，圆周速度为u； 切向运动相对于叶轮的运动，相对速度w； 合成运动流体相对于壳体的运动，绝对速度c。ucwucwwccrcuu液体质点在叶轮内的运动情况uwccos2222cuucw各速度之间相互关系：urcuctgcoscccu的圆周分量：ctgcuccr

8、ucos 几何参数几何参数 叶片安装角相对速度w与圆周速度u反向延长线间的夹角。 夹角绝对速度c和圆周速度u间的夹角。 sincccr的径向分量： 离心泵理想压头方程的推导c2w2u2cu2cr222w1c1u1L2R2R1L12离心泵根本方程的推导离心泵根本方程的推导gccgPPHT2212212列叶轮进、出口截面机械能衡算式，那么有：部分为静压头增量，包括两gPP12gPgcHgPgcT22212122a 离心力产生的压头离心力产生的压头HcdmRdFc2RbdRdm222RRbdRdFc离心力：而所以RbdFdpc2RdRdp2此离心力产生的压头变化为：代入dFc，整理得：离心力作功 2

9、121221RRppRdRdppp 2212212guugppHc)(221222RR Ru 2)(212212uupp因此，离心力所产生的压头为： 2guu 222212121222222212222212122wcwcgccgwwguuHT111212121cos2ucucw又gucucHT111222coscos离心泵设计中，一般使1=90o，那么cos1=0，故有：gcosucH222Twccrcuu222222222cos2ucucwb 流道变化引起的压头增高流道变化引起的压头增高Hp 22221gwwHp 离心泵根本方程离心泵根本方程)(1,222222TVuTqActguuggc

10、uHgucgucHuT22222cos222,rTVcbDq2,2AqcTVrwccrcuuctgcuccrucos()222, r22Tctguc-ug1H= 离心泵根本方程离心泵根本方程TVuTqgActgugugcuH,222222)(泵泵结结构构，流流量量fHT3离心泵根本方程的讨论离心泵根本方程的讨论 离心泵理论流量离心泵理论流量qv,T对理论压头对理论压头HT的影响的影响 叶轮的转速和直径叶轮的转速和直径 qv、b2、2一定，一定，D2、n HT 2222222vTrqrHctgggrb 泵理论压头与叶片弯曲方向的关系泵理论压头与叶片弯曲方向的关系 叶片形式叶片形式：径向，前弯，后

11、弯 902增增加加随随q qH HT TV V, ,T T22u2c2w22u2c2w222u2c2w22(a)(b)(c) 叶片弯曲方向及其速度三角形902无无关关与与q qH HT TV V, ,T T径向叶片径向叶片：902降降低低随随q qH HT TV V, ,T T后弯叶片：后弯叶片：前弯叶片：前弯叶片：222gActguB 2.2.3 离心泵的效率和实际压头离心泵的效率和实际压头 实际压头 He单max 应采用串联操作应采用串联操作原因：原因：并联泵压头不够大。 串、并联都满足时，串、并联都满足时， 应根据管路特性选择应根据管路特性选择 对于低阻管路低阻管路(B较小)， 宜采用并

12、联并联操作； 对于高阻管路高阻管路(B较大)， 宜采用串联串联操作；离心泵组合方式的选择HqVab2211(4) 组合泵的流量调节组合泵的流量调节 方法方法：同单泵； 注意注意：确定组合泵的工作点时， 应使用泵的合成特性曲线和管路特性曲线。离心泵组合方式的选择HqVab22112. 2. 6 离心泵的汽蚀现象和安装高度离心泵的汽蚀现象和安装高度 (1) 离心泵的汽蚀现象离心泵的汽蚀现象 汽蚀现象空蚀汽蚀现象空蚀 吸入管段吸入管段: 无外加机械能， 液体靠势能差，吸入离心泵。时，发生汽蚀sKpp至泵内压力最低点K处，假设 离心泵的汽蚀1100z 泵汽蚀时的特征泵汽蚀时的特征 泵体振动、噪声大；泵

13、体振动、噪声大； 泵流量、压头、效率都显著下降。泵流量、压头、效率都显著下降。 主要危害主要危害 造成叶片损坏，离心泵不能正常操作。造成叶片损坏，离心泵不能正常操作。 汽蚀发生的位置汽蚀发生的位置 叶轮内压力最低处叶轮内压力最低处 (叶轮内缘叶轮内缘, 叶片反面叶片反面 K处处)。 衡量泵抗汽蚀能力的参数衡量泵抗汽蚀能力的参数 汽蚀余量、吸上真空高度。汽蚀余量、吸上真空高度。汽蚀时叶轮内缘叶片背面示意图容易发生气蚀的K处(2) 离心泵的汽蚀余量离心泵的汽蚀余量 汽蚀余量汽蚀余量 列1-1(泵入口)及K-K间的机械能衡算式：kfkkHgugpgugp1222211vkpp 刚发生汽蚀时，skkp

14、pfkVHgugpgugp)2(21221min, 1即：gpgugpHguNPSHvfkck22)(21min, 121：临临界界汽汽蚀蚀余余量量 离心泵的汽蚀1100z 关于NPSHNet Positive Suction Head * 泵抗汽蚀能力的参数 * NPSH，那么泵抗汽蚀能力。 * NPSH=f(泵结构、流体种类、流量) 流量，那么NPSH，泵抗汽蚀能力 * 由泵样本提供，工程上常用。 (a) 必需汽蚀余量必需汽蚀余量 (NPSH)r为确保工作，标准规定：必需汽浊余量为确保工作，标准规定：必需汽浊余量(NPSH)r = (NPSH)C + 0.3 m(b) 实际汽蚀余量实际汽蚀

15、余量(NPSH)rgpgugpHguNPSHvfkk2221121实际汽浊余量实际汽浊余量NPSH =NPSH)r + 0.5 m(3) 离心泵的安装高度离心泵的安装高度 安装高度安装高度：泵入口与吸入液面间的垂直距离。 最大安装高度最大安装高度 zmax 在0-0，k-k 截面间列机械能衡算方程：离心泵的汽蚀110zkfkkkoooHgugpzgugpz02222cfvoNPSHHgpgpzo1max整理得：SzHgmax5 .0)(1rfvogNPSHHgpgpHo即即： 最大允许安装高度最大允许安装高度 储槽上方压力储槽上方压力 p0：gHp，则则0gvHp，则则 液体饱和蒸汽压液体饱和

16、蒸汽压 pv： 泵吸入管段阻力泵吸入管段阻力HHf,0-1:方法：应尽可能减小泵吸入管段阻力方法：应尽可能减小泵吸入管段阻力gfHH，则则10,1泵的吸入管径比排出管径大一些泵的吸入管径比排出管径大一些2泵尽量靠近水流，缩短管路长度泵尽量靠近水流，缩短管路长度3吸入管尽量少转弯。省去不必要条件。吸入管尽量少转弯。省去不必要条件。5 .0)(1rfvogNPSHHgpgpHo (NPSH)r与流量有关，流量大时与流量有关，流量大时(NPSH)r较大，因此在计算较大，因此在计算泵的最大容许安装高度时，必须以使用过程中可能到达的最大泵的最大容许安装高度时，必须以使用过程中可能到达的最大流量进行计算流

17、量进行计算问题问题1 1：Hg能否为负值 ？ 答答：可以。 例如，精馏塔裙座高8-10m。 问题问题2：调节阀安在哪？为什么？ 当液体输送温度较高或液体沸点较低时，当液体输送温度较高或液体沸点较低时，可能出现可能出现允许安装高度为负值允许安装高度为负值的情况，此时，的情况，此时，应应将离心泵安装于贮槽液面以下将离心泵安装于贮槽液面以下，使液体利，使液体利用位差自流入泵内。用位差自流入泵内。例：输送石油产品，av3kp80P,m.kg760=拟用65Y-60B型油泵以hmqu315 到表压为177kPa设备内，贮糟液面送与出口处 mHmHmff41,5排排吸吸，问：泵合用否；假设泵位于液面下.m

18、安装适宜？泵性能：qu 19.8m3 扬程 38 55% pa 3.75kw 必须汽蚀余量NPSHr 2.6m解：1.与管出口外侧列方程： HfgugpzHgugpz2222222111 u1=u2=0,z1=0,z2=5,p1=0,p2=177*103Pa(表)mmH387 .33581. 9*7601000*1775 。，故故合合用用又又hmhmqu338 .1915 2.能否操作正常，需看安装高度是否适宜。 mrNPSHHgppHfuog24. 11)5 . 06 . 2(81. 9*76010*)803 .101(5 . 0310 即要求安在液面下1.24m才正常。故安装不适宜，须向下

19、移0.24m。 2.2.7 离心泵的类型与选用离心泵的类型与选用 (1) 离心泵的类型离心泵的类型 按输送液体的性质或泵结构分类，用英语或汉语拼音为系列代号。清水泵清水泵 B型型：单级单吸式单级单吸式，系列扬程范围 8 98m， 流量范围：4.5360 m3/h, 属常用型。D型型：多级离心泵多级离心泵(一般29级)。 系列扬程范围：14351m， 流量范围：10.8850 m3/h， 适用：压头高，而流量不大的场合。 S 型：双吸式离心泵型：双吸式离心泵 系列扬程范围：9140 m ； 流量范围：1201250 m3/h； 适用：压头要求不高，流量较大的场合。 油泵油泵：Y型 要求密封性能好

20、，一般具有冷却措施。 流量：6.5500 m3/h 压头：60 603 m。 其它类型泵其它类型泵 耐腐蚀泵耐腐蚀泵(F型型)：密封性能好(常用机械密封)， 杂质泵杂质泵(P型型)：不易堵，耐磨， 叶轮：敞式或半闭式。 屏蔽泵屏蔽泵：机泵一体，用于输送易燃、易爆液体。 液下泵液下泵(EY型型)：无泄漏问题，化工常用泵。(2) 离心泵的选用离心泵的选用原那么：原那么： 确定泵的类型确定泵的类型依据：依据： a输送流体的性质输送流体的性质清水泵、油泵、耐腐蚀泵等清水泵、油泵、耐腐蚀泵等 b现场安装条件现场安装条件卧式泵、立式泵等卧式泵、立式泵等 c流量大小流量大小单吸泵、双吸泵等单吸泵、双吸泵等

21、d扬程大小扬程大小单级泵、多级泵等单级泵、多级泵等选择泵的具体型号选择泵的具体型号 a由管路所需压头、流量，确定泵压头、流量。由管路所需压头、流量，确定泵压头、流量。 工程观点：选择时，有一定生产裕度，控制在工程观点：选择时，有一定生产裕度，控制在10%左右。左右。 b抗汽蚀性能好抗汽蚀性能好 c经济性好：泵的操作点应处于高效区内。经济性好：泵的操作点应处于高效区内。 校核和最终选型校核和最终选型 效率高、汽蚀余量小、重量轻、价格低效率高、汽蚀余量小、重量轻、价格低2 2、离心泵的安装和使用、离心泵的安装和使用 1 1泵的安装高度泵的安装高度 为了保证不发生气蚀现象或泵吸不上液体，泵的实为了保

22、证不发生气蚀现象或泵吸不上液体，泵的实际安装际安装高度必须低于理论上计算的最大安装高度，同时，应尽量降高度必须低于理论上计算的最大安装高度，同时，应尽量降低吸入管路的阻力。低吸入管路的阻力。2 2启动前先启动前先“灌泵灌泵 这主要是为了防止这主要是为了防止“气傅现象的发生，在泵启动前，向泵气傅现象的发生，在泵启动前，向泵内灌注液体直至泵壳顶部排气嘴处在翻开状态下有液体冒出内灌注液体直至泵壳顶部排气嘴处在翻开状态下有液体冒出时为止。时为止。3 3离心泵应在出口阀门关闭时启动离心泵应在出口阀门关闭时启动 为了不致启动时电流过大而烧坏电机，泵启动时要将出口阀为了不致启动时电流过大而烧坏电机，泵启动时

23、要将出口阀完全关闭，等电机运转正常后，再逐渐翻开出口阀，并调节完全关闭，等电机运转正常后，再逐渐翻开出口阀，并调节到所需的流量。到所需的流量。4关泵的步骤关泵的步骤 关泵时，一定要先关闭泵的出口阀，再停电机。否那么，压关泵时，一定要先关闭泵的出口阀，再停电机。否那么，压出管中的高压液体可能反冲入泵内，造成叶轮高速反转，使出管中的高压液体可能反冲入泵内，造成叶轮高速反转，使叶轮被损坏。叶轮被损坏。5运转时应定时检查泵的响声、振动、滴露等情况，观察运转时应定时检查泵的响声、振动、滴露等情况，观察泵出口压力表的读数，以及轴承是否过热等。泵出口压力表的读数，以及轴承是否过热等。 操作运行l启动泵前：灌泵排气防止气缚，关闭出口阀保护启动泵前：灌泵排气防止气缚，关闭出口阀保护电机，启动电流最小电机，启动电流最小l启动后：检查是否漏夜启动后：检查是否漏夜l停泵前：先关出口阀门保护叶轮。停泵前：先关出口阀门保护叶轮。l故障：吸不上水故障：吸不上水 l启动时没灌满水；底阀漏水启动时没灌满水；底阀漏水l叶轮底阀吸入管堵塞叶轮底阀吸入管堵塞l漏气中途吸不上水，气缚漏气中途吸不上水，气缚H 0 qV pa用离心泵将江水送至高位槽。假设管路用离心泵将江水送至高位槽。假设管路条件不变，那么以下参数随着江面的下条件不变，那么以