化工原理-第2章-液体输送机械

1、第二章第二章 液体输送机械液体输送机械 第一节 概 述 一、液体输送机械的作用 在化工生产过程中，常常需要将液体物料从一个设备输送至另一个设备；从一个位置输送到另一个位置。当液体从低能位向高能位输送时，必须使用液体输送机械，对物料加入外功以克服沿程的运动阻力及提供输送过程所需的能量。为输送物料提供能量的机械装置称为输送机械，其中输送液体的机械称为泵。泵是一种通用的机械，在国民经济各部门中，广泛使用着各种类型的泵。 二、液体输送机械的分类 由于被输送液体的性质,如黏性、腐蚀性、混悬液的颗粒等都有较大差别，温度、压力、流量也有较大的不同，因此，需要用到各种类型的泵。根据施加给液体机械能的手段和工作

2、原理的不同，大致可分为四大类，如表2-1所示。 第一节 概 述表2-1液体输送机械的分类 其中离心泵具有结构简单、流量大而且均匀、操作方便等优点，在化工生产中的使用最为广泛。本章重点讲述离心泵、往复泵，对其它类型的泵作一般介绍。第二节 离心泵 一、 离心泵的工作原理与构造 1离心泵的工作原理 图2-1是一台安装在管路中的离心泵装置示意图，主要部件为叶轮1，叶轮上有6-8片向后弯曲的叶片，叶轮紧固于泵壳2内的泵轴3上，泵的吸入口4与吸入管5相连。液体经底阀6和吸入管5进入泵内。泵壳上的液体排出口8与排出管9连接,泵轴3用电机或其它动力装置带动。 图2-1离心泵装置示意图1-叶轮；2-泵壳；3-泵

3、轴；4-吸入口；5-吸入管；6-底阀；7-滤网；8-排出口；9-排出管；10-调节阀第二节 离心泵 泵在启动前,首先向泵内灌满被输送的液体，这种操作称为灌泵。同时关闭排出管路上的流量调节阀，待电动机启动后，再打开出口阀。离心泵启动后高速旋转的叶轮带动叶片间的液体作高速旋转，在离心力作用下，液体便从叶轮中心被抛向叶轮的周边，并获得了机械能，同时也增大了流速，一般可达1525m/s,其动能也提高了。当液体离开叶片进入泵壳内，由于泵壳的流道逐渐加宽，液体的流速逐渐降低而压强逐渐增大，最终以较高的压强沿泵壳的切向从泵的排出口进入排出管排出，输送到所需场所，完成泵的排液过程。 第二节 离心泵 当泵内液体

4、从叶轮中心被抛向叶轮外缘时，在叶轮中心处形成低压区，这样就造成了吸入管贮槽液面与叶轮中心处的压强差，液体就在这个静压差作用下，沿着吸入管连续不断地进入叶轮中心，以补充被排出的液体，完成离心泵的吸液过程。只要叶轮不停地运转，液体就会连续不断地被吸入和排出。 若泵启动前未充满被输送液体，则泵内存有空气，由于空气密度比液体的密度小得多，泵内产生离心力很小，因而在吸入口处的真空度很小，贮槽液面和泵入口处的静压头差很小，不能推动液体进入泵内，启动泵后而不能输送液体的现象称为气缚现象。表示离心泵无自吸能力。离心泵吸入管底部安装的带吸滤网的底阀为止逆阀，为启动前灌泵所配置的。 第二节 离心泵 2离心泵的主要

5、部件 离心泵的主要部件为叶轮、泵壳和轴封装置。(1)叶轮叶轮是离心泵的关键部件,其作用是将原动机的机械能传给液体，使通过离心泵的液体静压能和动能均有所提高。叶轮有6-8片的后弯叶片组成。按其机械结构可分为以下三种，如图2-2所示。开式叶轮仅有叶片和轮毂，两侧均无盖板，制造简单,清洗方便，如图2-2(a)所示；半闭式叶轮,没有前盖板而有后盖板的叶轮，如图2-2(b)所示；闭式叶轮两侧分别有前、后盖板,流道是封闭的，如图2-2(c)所示,这种叶轮液体流动摩擦阻力损失小,适用于高扬程、洁净液体的输送。 第二节 离心泵 （a） （b） （c）图2-2 离心泵的叶轮（a）开式 （b）半闭式 （c）闭式第

6、二节 离心泵 一般离心泵大多采用闭式叶轮。开式和半闭式叶轮由于流道不易堵塞，适用于浆液、粘度大的液体或含有固体颗粒的悬浮物液体的输送。但由于开式或半闭式叶轮没有或一侧有盖板，叶轮外周端部没有很好的密合，部分液体会流回叶轮中心的吸液区，因而效率较低。 开式或半闭式叶轮在运行时,部分高压液体漏人叶轮后侧,使叶轮后盖板所受压力高于吸人口侧,对叶轮产生轴向推力。轴向推力会使叶轮与泵壳接触而产生摩擦,严重时会引起泵的震动。为了减小轴向推力,可在后盖板上钻一些小孔,称为平衡孔如图2-3(a)中1,使部分高压液体漏至低压区,以减小叶轮两侧的压力差。平衡孔可以有效地减小轴向推力,但同时也降低了泵的效率。 第二

7、节 离心泵 叶轮按其吸液方式的不同可分为单吸式和双吸式两种，如图2-3所示。单吸式叶轮构造简单，液体从叶轮一侧被吸入；双吸式叶轮可同时从叶轮两侧对称地吸入液体。显然，双吸式叶轮具有较大的吸液能力，并较好地消除轴向推力。故常用于大流量的场合。 (2)泵壳 泵壳是一个截面逐渐扩大的状似蜗牛壳形的通道称蜗壳，如图2-5所示。叶轮在壳内顺着蜗形通道逐渐扩大的方向旋转,愈接近液体出口,通道截面积愈大。因此,液体从叶轮外缘以高速被抛出后,沿泵壳的蜗牛形通道而向排出口流动,流速便逐渐降低,减少了能量损失,且使大部分动能有效地转变为静压能。所以泵壳不仅作为一个汇集和导出液体的通道，同时其本身又是一个转能装置。

8、 第二节 离心泵（a）单吸式 （b）双吸式 图2-4 泵壳与导轮 图2-3 吸液方式 1-叶轮；2-导轮；3-泵壳 1-平衡孔；2-后盖板第二节 离心泵 (2)泵壳 泵壳是一个截面逐渐扩大的状似蜗牛壳形的通道称蜗壳，如图2-5所示。叶轮在壳内顺着蜗形通道逐渐扩大的方向旋转,愈接近液体出口,通道截面积愈大。因此,液体从叶轮外缘以高速被抛出后,沿泵壳的蜗牛形通道而向排出口流动,流速便逐渐降低,减少了能量损失,且使大部分动能有效地转变为静压能。所以泵壳不仅作为一个汇集和导出液体的通道，同时其本身又是一个转能装置。图2-5流体在泵内的流动情况第二节 离心泵 在较大的泵中,在叶轮与泵壳之间还装有固定不动

9、的导轮,如图2-4中的2所示,其目的是为了减少液体直接进入蜗壳时的冲击。由于导轮具有很多逐渐转向的通道,使高速液体流过时均匀而缓和地将动能转变为静压能,从而减少了能量损失。 (3)轴封装置 泵轴与泵壳之间的密封成为轴封。其作用是防止高压液体从泵壳内沿轴的四周漏出,或者外界空气以相反方向漏入泵壳内的低压区。常用的轴封装置有填料密封和机械密封两种，如图2-6和图2-7所示。普通离心泵所采用的轴封装置是填料函，即将泵轴穿过泵壳的环隙作为密封圈，于其中填入软填料（例如浸油或涂石墨的石棉绳），以将泵壳内、外隔开，而泵轴仍能自由转动。 对于输送酸、碱以及易燃、易爆、有毒的液体,密封的要求就比较高,既不允许

10、漏入空气,又力求不让液体渗出。近年来在制药生产中离心泵的轴封装置广泛采用机械密封。如图2-7所示，它是有一个装在转轴上的动环和另一个固定在泵壳上的静环所构成，两环的端面借弹簧力互相贴紧而做相对运动，起到密封作用。 第二节 离心泵 图2-6填料密封装置1-填料函壳；2-软填料；3-液封圈；4-填料压盖；5-内衬套图2-7机械密封装置1-螺钉；2-传动座；3-弹簧；4-椎环；5-动环密封圈；6-动环；7-静环；8-静环密封圈；9-防转销第二节 离心泵 二、离心泵的性能参数与特性曲线 1性能参数 表征离心泵的主要性能参数有流量、扬程、轴功率和效率，这些参数标注在离心泵的铭牌上，是评价离心泵的性能和正

11、确选用离心泵的主要依据。 （1）流量（送液能力） 指单位时间内泵排到管路系统中的液体体积，用符号表示，其单位为m/h或m/s，其大小主要取决于泵的结构、尺寸和转速等。第二节 离心泵 （2）扬程（泵的压头） 指泵对单位重量（1N）的液体所提供的有效能量。用符号表示，其单位为m液柱。离心泵压头取决于泵的结构（叶轮直径、叶片弯曲情况）转速和流量，也与液体的密度有关。对于一定的泵在指定的转速下，与 之间存在一定关系，由于液体在泵内的流动情况比较复杂，与 关系只能用实验测定。 (3)功率 泵的有效功率是指单位时间内液体从泵中叶轮获得的有效能量，用符号 表示，单位为W或kW。因为离心泵排出的液体质量流量为

12、 ,所以泵的有效功率为 （2-1）vqvq有pvqHgqpv有第二节 离心泵 泵的轴功率是指泵轴所需的功率即电动机传给泵轴的功率，用符号 表示，单位为W或kW，则 为 （2-2） 若离心泵轴功率的单位用kW表示，则式（2-2）变为 （2-2a） 轴p轴pHgqpv轴102vqp轴式中 泵的有效功率,W； 泵的实际流量,m3/s； 液体密度,kg/m3； 泵的有效压头，即单位重量的液体自泵处净获得 的能量，m； 重力加速度,m/s2。 有pvqHg第二节 离心泵 还应注意泵标牌上注明的轴功率是以常温20的清水为试验液体，其密度为1000kg/m计算的。如泵输送液体的密度较大，应看原配电机是否适用

13、。若需要自配电机，为防止电机超负载，常按实际工作的最大流量计算轴功率作为选电机的依据。 (4)效率 是表示液体输送过程中泵轴转动所作的功不能全部为液体所获得，不可避免地会有能量损失，它包括容积损失、水力损失和机械损失，以上三种损失即用离心泵的总效率表示为 （2-3） %100轴有pp第二节 离心泵 离心泵效率与泵的尺寸、类型、构造、加工精度、液体流量和所输送液体性质有关，一般小型泵效率为50%70%，大型泵可达到90%左右。 2特性曲线 离心泵的有效压头、轴功率、效率与流量之间的关系曲线称为离心泵的特性曲线,如图2-8所示，其中以扬程和流量的关系最为重要。由于泵的特性曲线随泵转速而改变，故其数

14、值通常是在额定转速和标准试验条件(大气压101.325kPa,20清水)下测得。通常在泵的产品样本中附有泵的主要性能参数和特性曲线,供选泵和操作参考。 第二节 离心泵 图2-8离心泵的特性曲线 第二节 离心泵 - 曲线 表示泵的扬程和流量的关系。曲线表明离心泵的扬程随流量的增大而下降。 - 曲线 表示泵的轴功率和流量的关系。曲线表明离心泵的轴功率随流量的增大而上升，当流量为零时轴功率最小，所以离心泵启动时，为了减小启动功率应使流量为零即将出口阀门关闭，以保护电机。待电机运转到额定转速后，再逐渐打开出口阀门。 - 曲线 表示泵的效率和流量的关系。曲线表明离心泵的效率随流量的增大而增大，当流量增大

15、到一定值后，效率随流量的增大而下降，曲线存在一最高效率点即为设计点。对应于该点的各性能参数 、 和 称为最佳工况参数，即离心泵铭牌上标注的性能参数。根据生产任务选用离心泵时应尽可能使泵在最高效率点附近工作。 vqHvqvq轴pvq轴pH第二节 离心泵 3.影响离心泵特性曲线的因素 生产厂家提供的离心泵特性曲线都是针对特定型号的泵，在一定的转速和常压下用常温水为工质测得的。而实际生产中所输送的液体是多种多样的，工作情况也有很大的不同，需要考虑密度、泵的转速和叶轮直径等和实验条件的不同对泵产生的影响。并根据使用情况，对厂家提供的特性曲线进行重新换算。 密度的影响 离心泵的流量、压头均与液体的密度无

16、关，效率也不随密度而改变，当被输送液体的密度发生改变时， - 曲线和 - 曲线基本不变。但泵的轴功率与液体的密度成正比，此时原产品说明书上的 - 曲线已不再使用,泵的轴功率需按（2-2）式重新计算。vqvqvqH轴p第二节 离心泵 黏度的影响 当输送液体的黏度大于常温水的黏度时，泵内液体的能量损失增大，导致泵的流量、压头减小、效率下降，但轴功率增加，泵的特性曲线均发生变化。 离心泵转速的影响 对同一台离心泵若叶轮尺寸不变，仅转速变化，其特性曲线也将发生变化。在转速变化小于20%时，流量、扬程及轴功率与转速间的近似关系也可用比例定律进行计算 （2-4） 式中 、 、 转速为时泵的流量、扬程、轴功

17、率； 、 、 转速为时泵的流量、扬程、轴功率。 2121nnqqvv22121nnHH32121nnpp轴轴1vq1H1轴p2vq2H2轴p第二节 离心泵 叶轮直径的影响 泵的制造厂或用户为了扩大离心泵的使用范围,除配有原型号的叶轮外,常备有外直径略小的叶轮,此种作法被称为离心泵叶轮的切割。当转速不变,若对同一型号的泵换用直径较小的叶轮,但不小于原直径的90%时,离心泵的流量、扬程及轴功率与叶轮直径之间的近似关系称为切割定律。 （2-5） 式中 、 、 叶轮直径为时泵的流量、扬程、轴功率； 、 、 叶轮直径为时泵的流量、扬程、轴功率； 、 原叶轮的外直径和变化后的外直径。 2121ddqqvv

18、22121ddHH32121 ddpp轴轴1vq1H1轴p2vq2H2轴p1d2d第二节 离心泵 三离心泵的工作点与流量调节 1管路的特性曲线 每种型号的离心泵在一定转速下，都有其自身固有的特性曲线。但当离心泵安装在特定管路系统操作时，实际的工作压头和流量不仅遵循泵特性曲线上二者的对应关系，而且还受管路特性所制约。 管路特性曲线表示流体通过某一特定管路所需要的压头与流量的关系。假定利用一台离心泵把水池的水抽到水塔上去,如图2-10所示，水从吸水池流到上水池的过程中,若两液面皆维持恒定，则流体流过管路所需要的压头为 feHgugpzH22第二节 离心泵 因为 对于特定的管路， 为固定值，与管路中

19、的流体流量无关，管径不变, = 、/2g=0,令 所以上式可写成 （2-6） 式（2-6）就是管路特性曲线方程。对于特定的管路，式中是固定不变的，当阀门开度一定且流动为完全湍流时，也可看作是常数。将式（2-6）绘于图2-11得管路特性曲线。管路特性曲线的形状有管路布局和流量等条件来确定，而与离心泵的性能无关。252282vqdlelggudlelHfgpz1u2u2veBqAH第二节 离心泵 2.工作点 若将泵的特性曲线和管路的特性曲线绘在同一图中,见图2-11所示,两曲线交点P称为离心泵在该管路上的工作点。该点对应的流量和扬程既能满足管路的特性曲线方程,又能满足泵的特性曲线方程。若泵在该点所

20、对应的效率是在最高效率区,即为系统的理想工作点。图2-11离心泵的工作点 （a）改变管路的特性曲线 （b）改变泵的特性曲线图2-12离心泵的流量调节第二节 离心泵 3.流量调节 在实际生产的管路系统中，如果工作点的流量大于或小于所需要的输送量，应设法改变泵的工作点的位置，即进行流量调节。流量调节的方法有两种，一是改变管路的特性，二是改变泵的特性。 (1)改变管路特性 常用改变泵出口管路上阀门的开度，即改变管路的阻力系数，可改变管路特性曲线的位置，满足流量调节的要求。若阀门开度减小时,阻力增大,管路特性曲线变陡,如图2-12（a）中的曲线所示,工作点由P移到P1,相应的流量变小；当开大阀门时，则

21、局部阻力减小，工作点移至P2,从而增大流量。第二节 离心泵 由此可见,通过调节阀门开度可使流量在设置的最大和最小值之间变动。当阀门开度减小时,因流动阻力增加,需额外消耗部分能量，此外在流量调节幅度较大时离心泵往往工作在低效区，因此这种方法的经济性差。但这种调节方法快速简便,灵活，可以连续调节，故应用很广。 第二节 离心泵 (2)改变泵的特性 对于同一个离心泵改变泵的转速和叶轮的直径可使泵的特性曲线发生改变，从而使工作点移动，这种方法不会额外增加管路阻力,并在一定范围内仍可使泵处在高效率区工作。一般来说,改变叶轮直径显然不如改变转速简便,且当叶轮直径变小,泵和电机的效率也会降低，况且调节幅度也有

22、限。所以常用改变转速来调节流量。如图2-12（b）所示，当转速n减小到n1时,工作点由P移到P1,流量就相应地减小；当转速n增大到n2时,工作点由P移到P2,流量就相应地增大。 第二节 离心泵 四、离心泵的汽蚀现象与安装高度 离心泵在管路系统中安装位置是否合适，将会影响泵的运行及使用，若泵的安装高度不合适，将会发生汽蚀现象。 图2-13离心泵的安装高度第二节 离心泵 1.汽蚀现象 离心泵的吸液管路如图2-13所示，泵的吸液作用是依靠贮槽的液面0-0和泵入口截面1-1之间的势能差实现的，即泵的吸入口附近为低压区。当 一定,若向上吸液高度 愈高、流量愈大、吸入管路的各种阻力愈大，则 就愈小，但在离

23、心泵的操作中， 值下降是有限度的，确切地说，叶轮入口处压强不能低于被送液体在工作温度下的饱和蒸汽压 ,否则，液体将会发生部分汽化,生成的气泡将随液体从低压区进入高压区,在高压区气泡会急剧收缩、凝结,使其周围的液体以极高的流速冲向刚消失的气泡中心，造成极高的局部冲击压力，直接冲击叶轮和泵壳,发生噪音,并引起震动。由于长时间受到冲击力反复作用以及液体中微量溶解氧对金属的化学腐蚀作用,叶轮的局部表面出现斑痕和裂纹,甚至呈海绵状损坏,这种现象称为汽蚀。汽蚀发生时，大量的气泡破坏液流的连续性，阻塞流道，致使泵的流量、扬程和效率的急剧下降,运行的可靠性降低，汽蚀严重时，泵会中断工作。 gHap饱p1p1p

24、第二节 离心泵 为避免汽蚀现象的发生,泵的安装高度不能太高，我国离心泵标准中，常采用允许汽蚀余量对泵的汽蚀现象加以控制。 离心泵的汽蚀余量为离心泵入口处的静压头与动压头之和必须大于被输送液体在操作温度下的饱和蒸汽压头之值,用 表示为 (2-7) 式中 泵吸入口处的绝对压强,Pa； 泵吸入口处的液体流速,m/s； 输送液体在工作温度下的饱和蒸汽压,Pa； 液体的密度,kg/m3。gpgugph饱)2(211h1p1u饱p第二节 离心泵 能保证不发生汽蚀的最小值，称为允许汽蚀余量 。离心泵允许汽蚀余量亦为泵的性能，列于离心泵规格表中，其值由实验测得。 2.离心泵的最大安装高度 是指泵的吸入口高于贮

25、槽液面最大允许的垂直高度,用表示 。如图2-13所示,在贮槽液面0-0/和泵入口1-1/截面间的柏努利方程 （2-8） 将 = ， 0，及式（2-7）代入上式 允hmaxgH102111200022fHgugPzgugpz01zz 0ugH第二节 离心泵 式中 吸入管路的压头损失,m； 泵的允许安装高度,m； 贮槽液面上方的压强,Pa(贮槽敞口时,=,为当 地大气压强)； 泵入口处液体流速(按操作流量计),m/s。 式（2-9）即为泵的最大安装高度。为了保证泵的安全操作不发生汽蚀，泵的实际安装高度 必须低于或等于 ,否则在操作时,将有发生汽蚀的危险。对于一定的离心泵,一定,若吸入管路阻力愈大,

26、液体的蒸气压愈高或外界大气压强愈低,则泵的最大安装高度愈低。为减少管路的阻力，泵的入口处应尽量选用直径稍大的吸入管，缩短管子的长度和减少不必要的管件。当使用条件允许时，尽量将泵直接安装在贮液槽液面以下，液体利用位差即可自动灌入泵内。 10fHmaxgH0p1ugHmaxgH第二节 离心泵 五、离心泵的组合、安装及运转 1.离心泵的组合 在实际工作中，如果单台离心泵不能满足输送任务的要求，可将几台泵加以组合。组合的方式通常有两种，即并联和串联。 （1）并联操作 两台泵并联操作的流程如图2-14(a)所示。设两台离心泵型号相同，并且各自的吸入管路也相同，则两台泵的流量和压头必相同。因此，在同一压头

27、下，并联泵的流量为单台泵的两倍。据此可画出两泵并联后的合成特性曲线，如图2-14(b)中曲线2所示。 第二节 离心泵图2-14 离心泵的并联操作第二节 离心泵 （1）并联操作 两台泵并联操作的流程如图2-14(a)所示。设两台离心泵型号相同，并且各自的吸入管路也相同，则两台泵的流量和压头必相同。因此，在同一压头下，并联泵的流量为单台泵的两倍。据此可画出两泵并联后的合成特性曲线，如图2-14(b)中曲线2所示。 图中，单台泵的工作点为A，并联后的工作点为B。两泵并联后，流量与压头均有所提高，但由于受管路特性曲线制约，管路阻力增大，两台泵并联的总输送量小于原单泵输送量的两倍。第二节 离心泵图2-1

28、5 离心泵的串联第二节 离心泵 (2)串联操作 两台泵串联操作的流程如图2-15(a)所示。若两台泵型号相同，则在同一流量下，串联泵的压头应为单泵的两倍。据此可画出两泵串联后的合成特性曲线，如图2-15(b)中曲线2所示。 由图可知，两泵串联后，压头与流量也会提高，但两台泵串联的总压头仍小于原单泵压头的两倍。图2-16 组合方式的选择第二节 离心泵 (3)组合方式的选择 如果单台泵所提供的最大压头小于管路两端 则只能采用串联操作。 如图2-16所示，对于低阻输送管路，其管路特性较平坦(图中曲线1)，泵并联操作的流量及压头大于泵串联操作的流量及压头；对于高阻输送管路，其管路特性较陡峭(图中曲线2

29、)，泵串联操作的流量及压头大于泵并联操作的流量及压头。因此，对于低阻输送管路，并联组合优于串联；而对于高阻输送管路，串联组合优于并联。 必须指出，上述泵的并联与串联操作，虽可以增大流量和压头以适应管路的需求，但一般来说，其操作要比单台泵复杂，所以通常并不随意采用。多台泵串联，相当于一台多级离心泵，而多级离心泵比多台泵串联，结构要紧凑，安装维修都更方便，故当需要时，应尽可能使用多级离心泵。双吸泵相当于两台泵的并联,也宜采用双吸泵代替两泵的并联操作。 )/(gpz第二节 离心泵 2离心泵的安装与运转 (1)安装 每台泵在出厂时均附有安装与使用说明书,应当仔细阅读,以免失误而造成损失。为避免泵运转时

30、发生汽蚀现象,泵的实际安装高度应低于式(2-9)计算得到的允许最大安装高度值；同时应当尽量缩短吸入管路的长度和减少其中的管件，泵吸入管的直径通常均大于或等于泵入口直径，以减小吸入管路的阻力。往高位或高压区输送液体的泵，在泵出口应设置止逆阀，以防止突然停泵时大量液体从高压区倒冲回泵造成水锤而破坏泵体。 第二节 离心泵 (2)运转 泵启动前要灌泵，为避免发生气缚现象；启动时应关闭出口阀，为避免电机超载和加大电负荷，待电机运转正常后，再逐渐打开出口阀调节所需流量。 停泵前应先关闭出口阀再停电机，以免管路内液体倒流，使叶轮受到冲击而被损坏。 离心泵在运转时还应注意有无不正常的噪音，随时观察真空表和压强

31、表指示是否正常，并应定期检查轴承、轴封等发热情况，保持轴承润滑；也要注意轴封处的泄漏情况，既要防止外泄，又要防止因从此处吸入气体而降低泵的抽送能力。 若长期停泵不用，应放尽泵和管道内的液体，拆泵擦净后涂油防锈。 第二节 离心泵 六、离心泵的类型与选用 (1)清水泵 清水泵是应用最广泛的离心泵，在化工生产中用来输送各种工业用水以及物理、化学性质类似于水的其它液体。 最普通的清水泵是单级单吸式，其系列代号为“IS”，结构如图2-17所示。全系列流量范围为4.5360m3/h,扬程范围为898m。以IS100-80-125说明泵型号中各项意义：IS国际标准单级单吸清水离心泵；100吸入管内径，mm；

32、80排出管内径,mm；125叶轮直径,mm。 第二节 离心泵 图2-17 IS型离心泵结构图1-泵体；2-叶轮螺母；3-止动垫圈；4-密封环；5-叶轮；6-泵盖；7-轴盖；8-填料环；9-填料；10-填料压盖；11-悬架轴承部分；12-泵轴第二节 离心泵 (2)耐腐蚀泵 输送酸、碱、浓氨水等腐蚀性液体时,必须用耐腐蚀泵。耐腐蚀泵中所有与腐蚀性液体接触的部件都要用耐腐蚀材料制造，其系列代号为“F”。但是，用玻璃、橡胶、陶瓷等材料制造的耐腐蚀泵，多为小型泵，不属于“F”系列。 (3) 油泵 输送石油产品的泵称为油泵。因为油品易燃易爆,因此要求油泵具有良好的密封性能。当输送200以上的热油时,还需有

33、冷却装置,一般在热油泵的轴封装置和轴承处均装有冷却水夹套，运转时通冷水冷却。油泵分单吸和双吸两种,系列号分别为“Y”和“YS”。第二节 离心泵 图2-18多级离心泵示意图 图2-19 液下泵1-安装平板；2-轴套管；3-泵体；4-压出导管 第二节 离心泵 (4) 液下泵 液下泵在化工生产中作为一种化工过程泵或流程泵有着广泛的应用，通常安装在液体贮槽内，对轴封要求不高，可用于输送化工过程中各种腐蚀性液体，及节省了空间又改善了操作环境。其缺点是效率不高。液下泵结构如图2-19所示,系列代号为“FY”。 2离心泵的选用 离心泵的选择原则上按下列步骤进行： (1)确定输送系统的流量和压头 一般液体的输

34、送量由生产任务决定。如果流量在一定范围内变化，应根据最大流量选泵，并根据情况计算最大流量下的管路所需的压头。第二节 离心泵 (2)选择离心泵的类型与型号 根据被输送液体的性质和操作条件，确定泵的类型。如清水泵、油泵等；再根据管路系统对泵提出的流量和扬程的要求，从泵的样本产品目录或系列特性曲线选出合适的型号。在确定泵的型号时，要考虑操作条件的变化而留出一定的裕量，即所选泵所能提供的流量和压头比管路要求值可稍大一点，并使泵在高效范围内工作。当遇到几种型号的泵同时在最佳工作范围内满足流量和压头的要求时，应该选择效率最高者，并参考泵的价格作综合权衡。选出泵的型号后，应列出泵的有关性能参数和转速。 (3

35、)核算泵的轴功率 若输送液体的密度大于水的密度，则要核算泵的轴功率，以选择合适的电机。第三节 其它类型泵 一、往复泵 往复泵是活塞泵、柱塞泵和隔膜泵的总称。是应用较广泛的容积式泵，属正位移泵，它是利用活塞的往复运动，将能量传递给液体以达到吸入和排出液体的目的。 1往复泵的结构及工作原理 往复泵的结构如图2-20所示,其主要由泵缸、活塞、单向吸人阀、单向排出阀等组成。活塞杆通过曲柄连杆机构将电机的回转运动转换成直线往复运动。工作时，活塞在外力推动下做往复运动，由此改变泵缸的容积和压强，交替地打开吸入和排出阀门，达到输送液体的目的。活塞在泵缸内移动至左右两端的顶点叫“死点”，两死点之间的活塞行程叫

36、冲程。 第三节 其它类型泵 图2-20往复泵示意图1-泵缸；2-活塞；3-活塞杆；4-吸入阀；5排出阀 2往复泵的类型 往复泵按照作用方式的不同可分为：(1)单动往复泵 如图2-20，活塞往复一次，吸液和排液各完成一次，其瞬时流量不均匀，形成了图2-23（a）所示的单动泵流量曲线。 (2)双动往复泵 其主要构造和原理如图2-21所示，与单动泵相似，但活塞在气缸的两侧，活塞往复一次，吸液和排液各两次，形成了图2-23（b）所示的双动泵流量曲线。 第三节 其它类型泵 图2-21双动活塞泵 图2-22三联柱塞泵 第三节 其它类型泵 2往复泵的类型 往复泵按照作用方式的不同可分为： (1)单动往复泵

37、如图2-20，活塞往复一次，吸液和排液各完成一次，其瞬时流量不均匀，形成了图2-23（a）所示的单动泵流量曲线。 (2)双动往复泵 其主要构造和原理如图2-21所示，与单动泵相似，但活塞在气缸的两侧，活塞往复一次，吸液和排液各两次，形成了图2-23（b）所示的双动泵流量曲线。 (3)三联泵 用三台单动泵连接在同一根曲轴的三个曲柄上，各台泵活塞运动的相位差为2/3，分别推动三个缸的活塞，如图2-22所示。曲轴每转一周，三个泵缸分别进行一次吸液和排液，联合起来就有三次排液，改善流量的均匀程度，形成了图2-23（c）所示的三联泵流量曲线。 第三节 其它类型泵 3往复泵的主要性能 (1)流量 往复泵的

38、理论流量 原则上应等于单位时间内活塞在泵缸中扫过的体积，它与活塞面积、往复频率、行程及泵缸数有关。 单缸、单动往复泵 （2-10） 单缸、双动往复泵 （2-11) 式中 往复泵理论流量，m3/mim； 活塞截面积，m2； 活塞杆截面积，m2； 活塞的冲程，m； 活塞每分钟的往复次数，1/min；理vqAsn理vqa)sn-A2(理vq理vqAasn第三节 其它类型泵 活塞的往复运动若由等速旋转的曲柄连杆机构变化而得，则其速度变化服从正弦曲线规律。在一个周期内，泵的流量也必经历同样的变化。如图2-23所示。 流量不均匀是往复泵的严重缺点，不能用于某些对流量均匀性要求较高的场合，由于管路中的液体处

39、于变速运动状态，不但增加了能量损失，且易产生冲击，造成水锤现象，并会降低泵的吸入能力。 图2-23往复泵的流量曲线 第三节 其它类型泵 (2)往复泵的扬程和特性曲线 往复泵的扬程与泵的几何尺寸无关，只决定于图2-24往复泵的特性曲线管路的情况，这种特性称为正位移特性,具有这种特性的泵称为正位移泵。往复泵的理论流量是由活塞所扫过的体积所决定,而与管路特性无关。实际上往复泵的流量随压头升高而略微减小,如图2-24所示,这是由于容积损失增大造成的。由于往复泵的操作与往复速度均有限，故主要用于小流量、高扬程的场合，尤其适合于输送高粘度液体，但不适于腐蚀性液体和含颗粒混悬液的输送。第三节 其它类型泵 4

40、往复泵的运转和调节 往复泵和离心泵一样，其吸上高度亦有一定的限制，应按照泵性能和实际的操作条件确定其实际安装高度。 往复泵有自吸能力，泵内存有空气，在启动后也能吸液。但最好灌泵，以缩短启动过程。由于往复泵属于正位移泵,其流量与管路特性无关,安装调节阀不但不能改变流量,而且还会造成危险,一旦出口阀门完全关闭,泵缸内的压强将急剧上升,导致机件破损或电机烧毁。 图2-24往复泵的特性曲线第三节 其它类型泵 往复泵流量调节不能用出口阀门来调节流量,往复泵的流量调节一般可采取如下的调节手段： (1)旁路调节 因往复泵的流量一定,通过旁路阀门调节旁路流量,使一部分压出流体返回吸入管路,便可以达到调节主管流

41、量的目的,一般容积式泵都可采用这种流量调节方式，如图2-25所示。显然,这种调节方法造成了功率的损失，很不经济,但对于流量变化幅度较小的经常性调节非常方便，生产上常采用。 图225旁路调节流量1-旁路阀；2-安全阀第三节 其它类型泵 (2)改变曲柄转速和活塞行程 因电动机是通过减速装置与往复泵相连接的,所以改变减速装置的传动比可以更方便地改变曲柄转速,达到流量调节的目的，而且能量利用合理，但不宜于经常性流量调节。 往复泵与离心泵相比，结构较复杂、体积大、成本高、流量不连续。当输送压力较高的液体或高粘度液体时效率较高，一般在72%93%之间。但不能输送有固体粒子的混悬液。往复泵在小流量、高扬程方

42、面的优势远远超过离心泵。图2-26齿轮泵第三节 其它类型泵 二、旋转泵 旋转泵又称为转子泵，依靠泵壳内一个或多个转子的旋转吸人和排出液体。其扬程高、流量均匀且恒定。旋转泵的结构型式较多，最常用的有齿轮泵和螺杆泵。 1齿轮泵 齿轮泵如图2-26所示，主要部件由主动齿轮、从动齿轮、泵体和安全阀等组成，两齿轮轴装在泵体内，泵体、齿轮和泵盖构成的密封空间即为泵的工作腔。齿轮泵工作时，电机带动主动齿轮及与主动齿轮相啮合的从动齿轮按图中所示的方向旋转。 第三节 其它类型泵 吸人腔一侧的啮合齿分开，形成低压区，液体被吸人泵内，进入轮齿间分两路沿泵体内壁被送到排出腔；排出腔一侧的轮齿啮合时形成高压，随着齿轮不断地旋转液体不断排出。为防止排出管路堵塞而发生事故，在泵体上装有安全阀(图中未画出)。当排出腔压力超过允许值时，安全阀自动打开，高压液体卸流，返回低压的吸入腔。 齿轮泵制造简单、运行可靠、有自吸能力，虽流量较小但扬程较高，流量比往复泵均匀。常用于输送黏稠液体和膏状物料，但不能用于输送含颗粒的混悬液。 2螺杆泵 螺杆泵如图2-27所示，主要由泵壳、一根或多根螺杆组成。单螺杆泵是通过螺杆在具有内螺旋的泵壳内偏心转动，将液体沿轴间推进，最后从排出口推出。第三节 其它类型泵 双螺杆泵的原理与齿轮泵相似，是通过两根螺杆的相互啮合来达