流体机械离心泵

1、LOGO泵泵过程流体机械过程流体机械4 4 泵泵4.1 泵的分类及用途泵的分类及用途4.2 离心泵的典型结构及工作原理离心泵的典型结构及工作原理4.3 离心泵的工作特性离心泵的工作特性4.4 其他泵的概述其他泵的概述4.5 泵的选用泵的选用定义定义：泵是把机械能转换成液体的能量，用来增压输送液体的机械泵是把机械能转换成液体的能量，用来增压输送液体的机械输送介质输送介质：水、油、酸、碱、浆料、有机溶液、石油产品、液态金属等水、油、酸、碱、浆料、有机溶液、石油产品、液态金属等用途用途：水利工程、农田灌溉、化工、石油、采矿、造船、城市给排水利工程、农田灌溉、化工、石油、采矿、造船、城市给排水和环境工

2、程、原子能发电、舰艇的喷水推进、火箭的燃料供给水和环境工程、原子能发电、舰艇的喷水推进、火箭的燃料供给等方面等方面。4.1 泵的分类及用途4.1.1、泵的定义和用途用途用途4.1.2、泵的分类按泵的工作原理和结构形式可分为：按泵的工作原理和结构形式可分为：离心泵的基本构成吸入室兼泵盖叶轮蜗壳（泵体）填料密封或机械密封主轴轴承座泵座（机座）泵壳起收集液体和降速扩压的双重作用4.2 离心泵的典型结构与工作原理1. 主要部件：主要部件：2. 过流部件：过流部件： 吸入室：吸入室： 叶叶 轮：轮：叶轮、吸入室、蜗壳（压出室）或导叶、诱导轮、叶轮、吸入室、蜗壳（压出室）或导叶、诱导轮、 轴封、口环、轴承

3、箱（支架）、平衡盘。轴封、口环、轴承箱（支架）、平衡盘。在叶轮进口前，作用是把液体从吸入管引到叶轮在叶轮进口前，作用是把液体从吸入管引到叶轮要求：流动损失小、流入叶轮的流体速度分布均匀要求：流动损失小、流入叶轮的流体速度分布均匀离心泵的关键部件；液体在叶轮中得到能量，离心泵的关键部件；液体在叶轮中得到能量，提高速度和压力，即能头。提高速度和压力，即能头。要求：在最小流动损失的情况下使单位质量液体要求：在最小流动损失的情况下使单位质量液体获得较高能头。获得较高能头。 蜗蜗 壳：壳：位于叶轮出口之后，收集叶轮中流出的液体；并按位于叶轮出口之后，收集叶轮中流出的液体；并按一定要求送入下一级进口或排出

4、口管；转换能量把一定要求送入下一级进口或排出口管；转换能量把叶轮中流出的高速液体的动能转化为压力能。叶轮中流出的高速液体的动能转化为压力能。要求：流动损失越小越好。要求：流动损失越小越好。 .1离心泵的基本构成离心泵的基本构成叶轮：作功部件结构型式：结构型式：闭式闭式：输送不含杂质的液体，效率高；造价高输送不含杂质的液体，效率高；造价高半开式半开式：输送易于沉淀或含有固体颗粒的液体输送易于沉淀或含有固体颗粒的液体开式开式：输送沙浆、污水、含纤维液体；效率低，叶片数可少到输送沙浆、污水、含纤维液体；效率低，叶片数可少到2-4片片闭式半开式开式蜗壳与导叶：离心泵转能装置蜗壳（螺旋形

5、泵体）是单级泵转能装置，其形状应使蜗壳（螺旋形泵体）是单级泵转能装置，其形状应使流体流过的损失小，并且断面逐渐扩大流体流过的损失小，并且断面逐渐扩大3.密封装置 为了保证泵的正常工作，应当防止液体外漏、内漏或外界空气吸入泵内，因此必须在轮与泵壳间、轴与壳体间都装有密封装置。 机械密封简图1-静环；2-动环；3-弹簧；4-传动弹簧座；5-固定螺钉；6、8-密封圈；7-防转销；9-压盖 软填料密封装置1-套筒；2-填料；3-封漏环；4-压盖；5-填料盒1. 1. 按液体吸入叶轮方式按液体吸入叶轮方式 单吸式泵单吸式泵 双吸式泵双吸式泵 2. 2. 按叶轮级数按叶轮级数 单级泵：只有一个叶轮单级泵：

6、只有一个叶轮 多级泵：一轴上串有两个以上的叶轮多级泵：一轴上串有两个以上的叶轮 3. 3. 按壳体剖分方式按壳体剖分方式 中开式泵：通过轴水平线水平分开多为蜗壳中开式泵：通过轴水平线水平分开多为蜗壳 。 分段式泵：垂直于轴平面分开，导叶式。分段式泵：垂直于轴平面分开，导叶式。 4.2.2 离心泵的分类4. 4. 按泵体形式按泵体形式 蜗壳式蜗壳式 双蜗壳式：平衡径向力，双蜗壳或双层蜗室双蜗壳式：平衡径向力，双蜗壳或双层蜗室 筒式泵：双层泵壳，外层承压，内筒起蜗室的筒式泵：双层泵壳，外层承压，内筒起蜗室的 作用。作用。5. 5. 按输送介质按输送介质 清水、油泵、耐腐蚀泵、液态烃泵、医药泵清水、

7、油泵、耐腐蚀泵、液态烃泵、医药泵 冷凝水泵、油浆泵、泥浆泵、污水泵、饮料泵。冷凝水泵、油浆泵、泥浆泵、污水泵、饮料泵。4.2.3 离心泵的命名方式优点：优点： 排量大、平稳均匀。排量大、平稳均匀。 结构简单、紧凑，尺寸小，重量轻。结构简单、紧凑，尺寸小，重量轻。 易损件少，检修、管理和使用方便。易损件少，检修、管理和使用方便。 可与高速电机直接驱动，速度越高，压头可与高速电机直接驱动，速度越高，压头越高。越高。 容易实现多级，满足高压头。容易实现多级，满足高压头。 如：高压水泵：如：高压水泵：11级，级，H=2300 m 4.2.4 离心泵的特点缺点：缺点： 不适应小流量工况。不适应小流量工况

8、。 同功率下没有往复式泵的压力高。同功率下没有往复式泵的压力高。 输送高粘度、含砂、杂质液体的问题多。输送高粘度、含砂、杂质液体的问题多。 泵吸入管与泵腔内需要灌满液体后启动。泵吸入管与泵腔内需要灌满液体后启动。 4.2.5 离心泵的工作原理 离心泵装置简图1 1 泵泵2 2 吸液罐吸液罐3 3 底阀底阀4 4 吸入管路吸入管路5 5 吸入管调节阀吸入管调节阀6 6 真空表真空表7 7 压力表压力表8 8 排出管调节阀排出管调节阀9 9 单向阀单向阀10- 10- 排出管路排出管路11- 11- 流量计流量计12- 12- 排液罐排液罐菜单菜单底阀的作用底阀的作用? ? 需要强调指出的是需要强

9、调指出的是: : 若在离心泵启动前若在离心泵启动前没有没有向泵壳内向泵壳内灌满灌满被输送的被输送的液体液体，由，由于于空气密度低空气密度低，叶轮旋转后产生的，叶轮旋转后产生的离心力小离心力小，叶轮中心区，叶轮中心区不足以形成吸入贮槽内液体的低压，因而虽启动离心泵也不足以形成吸入贮槽内液体的低压，因而虽启动离心泵也不能输送液体。这表明不能输送液体。这表明离心泵无自吸能力离心泵无自吸能力，此现象称为此现象称为气气缚缚。（。（容积泵每次运行前是否需要灌泵容积泵每次运行前是否需要灌泵？）？） 吸入管路安装吸入管路安装单向底阀单向底阀是为了是为了防止启动前防止启动前灌入泵壳内的灌入泵壳内的液体从泵壳内流

10、出液体从泵壳内流出。空气空气从吸入管道进到泵壳中都会从吸入管道进到泵壳中都会造成造成气缚气缚。 1. 启动前：启动前：灌泵灌泵。2. 启动后：启动后：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900 , B0：3. 2A0：TATQbDctguuH2222222ABTAH2 TBH分析：分析：（2 2）叶片的几何形状对能头影响分析）叶片的几何形状对能头影响分析TTHABQ 分析结果：分析结果：在三种叶片中，前弯型叶片产生的在三种叶片中，前弯型叶片产生的能头最高能头最高。 ？ 但在实际工业应用中，离心泵绝大多数但在实际工业应用中，离心

11、泵绝大多数都不采用前弯而是采用后弯型叶片。都不采用前弯而是采用后弯型叶片。前述：前述：其中：其中：入口无预旋入口无预旋轴面速度轴面速度 变化不大变化不大速度分解定理（速度分解定理（直角分解）直角分解）相对而言相对而言TpotdynHHH2222211222potuuwwH222222212121222uurrdynccccccH222udyncH1u0c21 rrccTdynRHH1QT、D、n不变不变分析分析：可知可知2Auucuc222221222221uctgcuAr2222121uctgcArR 液体所获静压能头中比例液体所获静压能头中比例 不希望！不希望！ 2AR 液体所获静压能头中

12、比例液体所获静压能头中比例 但但HT ！ 1potdynTTHHHH 222udyncH22 rcu、 不变。2A范围分析：范围分析：时222ucu泵只有动能增加，泵只有动能增加，无压力能头提高无压力能头提高0R2221122rARcctgu22max2Aructgc 2222121uctgcArR2A范围分析：范围分析：rcc22时时泵无能量传递泵无能量传递泵只有动能增加，无压力能头提高泵只有动能增加，无压力能头提高图图1-142u2时时20uc1R 0TH但222ucu0R81 由上述分析可知：由上述分析可知： 21 2190R2，TdynAHH21 902RA，21 902RA，结论：后

13、弯型叶片动扬程小、流动损失小、泵效高。结论：后弯型叶片动扬程小、流动损失小、泵效高。后弯型叶片后弯型叶片径向型叶片径向型叶片前弯型叶片前弯型叶片2222121uctgcArR2221122rARcctgupotTdynHHH 有限叶片数对理论扬程的影响1 1 液体在有限叶片数叶轮中的流动液体在有限叶片数叶轮中的流动2 2 有限叶片数对泵理论扬程的影响有限叶片数对泵理论扬程的影响1 液体在有限叶片数叶轮中的流动轴向旋涡实验轴向旋涡实验图图 流道内的轴向旋涡运动流道内的轴向旋涡运动叠加结果叠加结果同一半径同一半径r r圆周液流相圆周液流相对速度对速度，叶片工作面侧叶片工作面侧w w小

14、；小；叶片非工作面侧叶片非工作面侧w w大。大。2w结果结果叶轮出口处叶轮出口处叶轮入口处叶轮入口处uwww111结果结果 有限叶片数对出口速度三角形的影响有限叶片数对出口速度三角形的影响uww22c2c2u2w2w2w2c2u2ucc2u2222 A，2u2 cuc111u1 cAuc，2 有限叶片数对理论扬程的影响无限叶片数叶轮无限叶片数叶轮有限叶片数叶轮有限叶片数叶轮c2c2u2w2w2w2c2u2ucc2u2222TuHu c22TuHu c22uucc2222221uuTTuuu ccHHu ccTTHH滑移滑移系数系数叶片数少时取大值！叶片数少时取大值！扬程扬程校正校正系数系数普弗列尔捷来尔公式普弗列尔捷来尔公式 重要！重要！ucu222222uTTuu cHHu c21212111zrr2(0.55 0.68)0.6