第二章 流体输送设备

1、第二章第二章 流体输送机械流体输送机械教学要求教学要求2-0 2-0 概述概述2-12-1液体输送液体输送 机械机械2-22-2气体输送气体输送 和压缩机和压缩机 复习复习内蒙古工业大学内蒙古工业大学化工学院化工学院化工原理化工原理流体输送机械流体输送机械2/31教学要求教学要求重重 点：点：离心泵的特性和选用离心泵的特性和选用。覆盖内容：离心泵的结构（主要部件及其作用）；工作原理；覆盖内容：离心泵的结构（主要部件及其作用）；工作原理；类型；气缚现象产生的原因及消除措施；离心泵的理论流量类型；气缚现象产生的原因及消除措施；离心泵的理论流量与理论扬程、离心泵的基本方程式及影响扬程、流量的主要与理

2、论扬程、离心泵的基本方程式及影响扬程、流量的主要因素；因素；离心泵的主要性能参数（流量、扬程、轴功率、效离心泵的主要性能参数（流量、扬程、轴功率、效率）；特性曲线的测定、率）；特性曲线的测定、换算和应用；离心泵的工作点及其换算和应用；离心泵的工作点及其调节；调节；气蚀现象（避免措施）气蚀现象（避免措施）、临界气蚀余量、必须气蚀余、临界气蚀余量、必须气蚀余量、最大吸上真空高度；允许吸上真空高度等概念及测定；量、最大吸上真空高度；允许吸上真空高度等概念及测定；泵的泵的安装高度的确定；泵的主要型号及选择原则安装高度的确定；泵的主要型号及选择原则；正位移式；正位移式输送设备的特点及操作要点。输送设备的

3、特点及操作要点。内蒙古工业大学内蒙古工业大学化工学院化工学院化工原理化工原理流体输送机械流体输送机械3/312-0 2-0 概述概述原因：能量损失、低位向高位、低压向高压原因：能量损失、低位向高位、低压向高压方法：使流体获得机械能方法：使流体获得机械能 （流体输送设备）（流体输送设备）流体输送机械的分类：流体输送机械的分类：按工作原理：按工作原理：动力式动力式、容积式容积式（正位移式）、（正位移式）、其它类型其它类型。按被输送流体：泵按被输送流体：泵输送液输送液体；体；气体气体通风机、鼓风机、通风机、鼓风机、压缩机、真空泵。压缩机、真空泵。 1 12 2管路特性曲线管路特性曲线 HeQe的关系

4、曲线的关系曲线内蒙古工业大学内蒙古工业大学化工学院化工学院化工原理化工原理流体输送机械流体输送机械4/312-0 2-0 概述概述取取1-1、2-2截面，基准面：截面，基准面：1-1对单位重量的流体列柏努利对单位重量的流体列柏努利方程：方程：fHgpguZHegpguZ2222121122只要管路系统的布置确定，则只要管路系统的布置确定，则Z1、Z2、p1、p2为定值，为定值，即上式可变形为：即上式可变形为：ffHAHeHguuZZgppHe2)(21221212动压头差可忽略不计动压头差可忽略不计内蒙古工业大学内蒙古工业大学化工学院化工学院化工原理化工原理流体输送机械流体输送机械5/312-

5、0 2-0 概述概述22211428)(BQeAHeBQeHQegdHfNiMjiijif221142)(iiiMjijNiiiifdQeugudlHHeQe的关系只与管路的布置有关。的关系只与管路的布置有关。内蒙古工业大学内蒙古工业大学化工学院化工学院化工原理化工原理流体输送机械流体输送机械6/312-0 2-0 概述概述评价流体输送设备性能的重要参数评价流体输送设备性能的重要参数扬程：单位重量流体从流体输送设备上获得的机械能，扬程：单位重量流体从流体输送设备上获得的机械能，以以H表示，也称为压头。表示，也称为压头。流量：单位时间内，流体输送设备提供给管路系统的流流量：单位时间内，流体输送设

6、备提供给管路系统的流体体积量，以体体积量，以Q表示。表示。效率效率轴功率轴功率允许吸上真空度或必须气蚀余量允许吸上真空度或必须气蚀余量内蒙古工业大学内蒙古工业大学化工学院化工学院化工原理化工原理流体输送机械流体输送机械7/312-1 2-1 液体输送机械液体输送机械 2-1-1 2-1-1 离心泵离心泵一、离心泵的工作原理与主要部件一、离心泵的工作原理与主要部件1、工作原理工作原理灌泵灌泵 启动启动 气缚现象气缚现象2、主要部件主要部件叶轮叶轮闭式闭式、半闭式半闭式、开式开式 单吸式、双吸式单吸式、双吸式密封装置密封装置：填料密封、机械密封。填料密封、机械密封。泵壳泵壳：汇集液体、能量转换装置

7、：汇集液体、能量转换装置作用作用:机械能转移机械能转移何种叶轮的效率高何种叶轮的效率高?为什么为什么?内蒙古工业大学内蒙古工业大学化工学院化工学院化工原理化工原理流体输送机械流体输送机械8/312-1 2-1 液体输送机械液体输送机械二、离心泵的基本方程二、离心泵的基本方程 离心泵在理想工作状况下时，从理论上表示离心泵的扬程与、离心泵在理想工作状况下时，从理论上表示离心泵的扬程与、泵的结构、尺寸、转速及流量等因素间的关系。泵的结构、尺寸、转速及流量等因素间的关系。离心泵的理想工作状况：理想流体、叶轮的叶片数量为无穷多离心泵的理想工作状况：理想流体、叶轮的叶片数量为无穷多液体通过叶轮的流动液体通

8、过叶轮的流动速度三角形：速度三角形：D2211w1c1u1w2c2u2D12内蒙古工业大学内蒙古工业大学化工学院化工学院化工原理化工原理流体输送机械流体输送机械9/312-1 2-1 液体输送机械液体输送机械gwgugcHHHgcHgwguHiiicipiTiiciiipi222222222222动能：；势能：离心泵的理论扬程离心泵的理论扬程 推导方法：推导方法：1）离心力作功；离心力作功；2）欧拉平衡方程欧拉平衡方程+离心力场中的离心力场中的机械能守衡；机械能守衡；3）动量矩增量与作功的关系。动量矩增量与作功的关系。gcuHgccgwwguuHHHTTTTi22290212221222122

9、12cos222 内蒙古工业大学内蒙古工业大学化工学院化工学院化工原理化工原理流体输送机械流体输送机械10/312-1 2-1 液体输送机械液体输送机械理论流量理论流量QT则则:QT=D2b2cr2TTTrrQbDgctguguHDnRnubDQcctgcuc2222222222222222260602cos内蒙古工业大学内蒙古工业大学化工学院化工学院化工原理化工原理流体输送机械流体输送机械11/312-1 2-1 液体输送机械液体输送机械离心泵基本方程式的讨论离心泵基本方程式的讨论叶轮的直径与转速叶轮的直径与转速:n或或D2 ，则，则HT 叶片形状叶片形状：后弯叶片、径向叶片、前弯叶片。：后

10、弯叶片、径向叶片、前弯叶片。90=9090为什么工业上常采用后弯叶片？为什么工业上常采用后弯叶片？ QT对理论扬程的影响：对理论扬程的影响：TTQbDgctguguH222222内蒙古工业大学内蒙古工业大学化工学院化工学院化工原理化工原理流体输送机械流体输送机械12/312-1 2-1 液体输送机械液体输送机械三、离心泵的主要性能参数与特性曲线三、离心泵的主要性能参数与特性曲线离心泵的主要性能参数离心泵的主要性能参数流量（流量（Q）：）：L/s或或m3/h。Q=f（结构、尺寸、转速结构、尺寸、转速）。）。安装安装在管路中离心泵的流量还与管路特性有关。在管路中离心泵的流量还与管路特性有关。扬程（

11、扬程（H）：）：m。H=F(结构、尺寸、转速、流量结构、尺寸、转速、流量）。安装在。安装在管路中离心泵的扬程还与管路特性管路中离心泵的扬程还与管路特性有关。有关。效率：容积效率（容积损失），效率：容积效率（容积损失），水力效率（水力损失），机械效水力效率（水力损失），机械效率（机械损失）率（机械损失）.=0.5=0.50.7 .7扬扬 程程理论扬程实际扬程各种原因引起的能量损失流量内蒙古工业大学内蒙古工业大学化工学院化工学院化工原理化工原理流体输送机械流体输送机械13/312-1 2-1 液体输送机械液体输送机械轴功率轴功率(N): W(kW)gHQN 机械损失机械损失容积损失容积损失水力损失

12、水力损失NNe离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线实验测定泵的特性曲线实验测定泵的特性曲线（一定转速下）（一定转速下）HQ曲线：曲线： Q曲线曲线 NQ曲线曲线内蒙古工业大学内蒙古工业大学化工学院化工学院化工原理化工原理流体输送机械流体输送机械14/312-1 2-1 液体输送机械液体输送机械32/,nnNNnnHHnnQQ四、离心泵性能改变和换算四、离心泵性能改变和换算液体物性的影响液体物性的影响密度密度 粘度粘度(2010-6m2/s)离心泵转速离心泵转速(20%)u2u2r2w2w2c22c2rc2rc2不同转速下的速度三角形不同转速下的速度三角形离心泵叶轮直径离心泵叶轮直径32222222

13、,DDNNDDHHDDQQ内蒙古工业大学内蒙古工业大学化工学院化工学院化工原理化工原理流体输送机械流体输送机械15/312-1 2-1 液体输送机械液体输送机械五、离心泵的气蚀现象与安装高度五、离心泵的气蚀现象与安装高度气蚀现象气蚀现象思考题思考题:1)产生气蚀现象有什么后果？产生气蚀现象有什么后果？2)气蚀现象与气缚现象有什么气蚀现象与气缚现象有什么异同？异同？Hgp00011p1安装高度安装高度(Hg)内蒙古工业大学内蒙古工业大学化工学院化工学院化工原理化工原理流体输送机械流体输送机械16/312-1 2-1 液体输送机械液体输送机械gppHasmin1max,)(5 . 0max,ssH

14、H允许吸上真空高度允许吸上真空高度(Hs)Hgp00011p110,21max2fsHguHHg1000)24. 01081. 9()10(3vasspHHH,)(ssHQQfH内蒙古工业大学内蒙古工业大学化工学院化工学院化工原理化工原理流体输送机械流体输送机械17/312-1 2-1 液体输送机械液体输送机械必须气蚀余量必须气蚀余量(NPSH)rkfkvckfkvHgugpgugpNPSHHgugpgugp1 ,221min11 ,221122)()(225 . 0)()(crNPSHNPSH)()(QNPSHr10,0max)(frvHNPSHgppHg考虑泵运行期间的生产条件波动考虑泵运

15、行期间的生产条件波动,则实际的安装高度则实际的安装高度:) 15 . 0(max HgHg内蒙古工业大学内蒙古工业大学化工学院化工学院化工原理化工原理流体输送机械流体输送机械18/312-1 2-1 液体输送机械液体输送机械六、离心泵的工作点与调节六、离心泵的工作点与调节流量流量 Q 扬程扬程 H管路特性曲线泵的特性曲线泵的特性曲线工作点Q1H1工作点工作点：泵的特性曲线泵的特性曲线管路特性曲线管路特性曲线 工作点：工作点：H=He, Q=Qe流量调节流量调节改变出口阀开度改变出口阀开度改变管路改变管路的特性曲线的特性曲线改变转速改变转速改变泵的特性曲线改变泵的特性曲线内蒙古工业大学内蒙古工业

16、大学化工学院化工学院化工原理化工原理流体输送机械流体输送机械19/312-1 2-1 液体输送机械液体输送机械组合操作组合操作（同型号：（同型号：H=C-KQ2 ）并联并联并联后并联后H=H,Q=2Q并联后的特性：并联后的特性：H=C-K(Q/2)2串联串联（同型号）：（同型号）：串联后串联后H=2H,Q=Q。串联后的特性：串联后的特性：H=2C-2KQ2选择原则：选择原则：单台：单台：H=C-KQ2，管路：，管路：He=A+BQe2。1）CA只能选择串联；只能选择串联；2）B较小，并联；较小，并联；3）B较大，串较大，串联操作。联操作。内蒙古工业大学内蒙古工业大学化工学院化工学院化工原理化工

17、原理流体输送机械流体输送机械20/312-1 2-1 液体输送机械液体输送机械七、离心泵的类型七、离心泵的类型清水泵清水泵（IS型、型、D型、型、Sh型）：用于输送清水及与水物型）：用于输送清水及与水物性相似的液体。性相似的液体。IS型：型：Q=4.5360m3/h，H=898m。D型：级数一般为型：级数一般为29级，最多可达级，最多可达12级。级。 Q=10.8850m3/h; H=14351m，。，。Sh型：型：Q=112012500m3/h , H=9140m， 。IS65-40-250:65吸入口直径；吸入口直径；40排除口直径；排除口直径；250叶轮直径叶轮直径耐腐蚀泵（耐腐蚀泵（F

18、型）型）40FM1-26 ：40吸入口直径，吸入口直径，M与流体接触部件的材料代与流体接触部件的材料代号，号，1轴封类型代号；轴封类型代号；26扬程扬程内蒙古工业大学内蒙古工业大学化工学院化工学院化工原理化工原理流体输送机械流体输送机械21/312-1 2-1 液体输送机械液体输送机械油泵（油泵（Y型）：双吸式为型）：双吸式为YS。100Y-1202A ： 2叶轮级数，叶轮级数，A叶轮切割次数叶轮切割次数杂质泵（杂质泵（P型）型） 液下泵液下泵 屏蔽泵屏蔽泵八、泵的选用与校核及使用八、泵的选用与校核及使用泵泵的的计计算算设计型设计型操作型操作型已知：管路布置情况，管路的流已知：管路布置情况，管

19、路的流量任务。求：选择合适的泵，并量任务。求：选择合适的泵，并确定泵在管路中的安装高度确定泵在管路中的安装高度已知：管路布置情况，管路的流量已知：管路布置情况，管路的流量任务，泵的型号。求：该泵是否合任务，泵的型号。求：该泵是否合用，能否正常操作。用，能否正常操作。选选用用校校核核内蒙古工业大学内蒙古工业大学化工学院化工学院化工原理化工原理流体输送机械流体输送机械22/312-1 2-1 液体输送机械液体输送机械离心泵的安装与使用离心泵的安装与使用最大安装高度最大安装高度 灌泵灌泵 出口阀出口阀 定期检查和维修定期检查和维修 2-1-2 往复泵往复泵一、一、往复泵往复泵的的工作原理工作原理二、

20、往复泵的特性二、往复泵的特性往复泵的扬程：往复泵的扬程与泵的几何尺寸无关。往复泵的扬程：往复泵的扬程与泵的几何尺寸无关。往复泵的流量：往复泵的流量只与泵的几何尺寸、活塞的往复泵的流量：往复泵的流量只与泵的几何尺寸、活塞的往复频率、冲程等有关。往复频率、冲程等有关。rTrTSnaAQASnQ)2(；双动：单动：理论流量：理论流量：内蒙古工业大学内蒙古工业大学化工学院化工学院化工原理化工原理流体输送机械流体输送机械23/312-1 2-1 液体输送机械液体输送机械实际流量：实际流量：Q=vQT v，中型往复泵为，中型往复泵为0.90.95流量不均匀性流量不均匀性特性曲线与工作点特性曲线与工作点工作

21、点流量不随管路特性改变。工作点流量不随管路特性改变。三、往复泵的流量调节三、往复泵的流量调节旁路调节旁路调节改变活塞冲程及频率改变活塞冲程及频率安装高度有限制吗？为什么？安装高度有限制吗？为什么？ 内蒙古工业大学内蒙古工业大学化工学院化工学院化工原理化工原理流体输送机械流体输送机械24/312-1 2-1 液体输送机械液体输送机械四、往复泵与离心泵的比较四、往复泵与离心泵的比较往复泵往复泵离心泵离心泵具有自吸能力、启动前不需灌泵，具有自吸能力、启动前不需灌泵，安装高度受限。安装高度受限。不具有自吸能力、启动前需要灌泵，不具有自吸能力、启动前需要灌泵，安装高度受限。安装高度受限。流量不均匀、不连

22、续。流量只与泵流量不均匀、不连续。流量只与泵有关，扬程只与管路有关。有关，扬程只与管路有关。流量均匀、连续。流量、扬程不仅流量均匀、连续。流量、扬程不仅与泵有关，还与管路有关。与泵有关，还与管路有关。流量调节：旁路、改变冲程或频率。流量调节：旁路、改变冲程或频率。流量调节：出口阀、改变转速、组流量调节：出口阀、改变转速、组合操作合操作启动：循环阀全开。适用于小流量、启动：循环阀全开。适用于小流量、高压头的情况下输送高粘度的液体。高压头的情况下输送高粘度的液体。效率高。效率高。启动：出口阀全关。启动：出口阀全关。内蒙古工业大学内蒙古工业大学化工学院化工学院化工原理化工原理流体输送机械流体输送机械

23、25/312-1 2-1 液体输送机械液体输送机械 2-1-3 2-1-3 其它类型泵其它类型泵一、计量泵一、计量泵适用于要求输液量十分准确或几种液体要求按一定配比输送。适用于要求输液量十分准确或几种液体要求按一定配比输送。二、二、齿轮泵齿轮泵适用于输送高粘度液体或糊状物料。适用于输送高粘度液体或糊状物料。三、三、螺杆泵螺杆泵螺杆螺杆泵压头高、效率高、无噪音、适用于输送高粘度液体。泵压头高、效率高、无噪音、适用于输送高粘度液体。四、隔膜泵四、隔膜泵 五、五、旋涡泵旋涡泵内蒙古工业大学内蒙古工业大学化工学院化工学院化工原理化工原理流体输送机械流体输送机械26/312-22-2气体输送和压缩机气体

24、输送和压缩机用途：输送气体、产生高压、产生真空。用途：输送气体、产生高压、产生真空。分类：分类：工作原理：工作原理：离心式离心式、容积式容积式。用途：用途：通风机：通风机：出口压强不大于出口压强不大于15 kPa(表压表压)，压缩比为压缩比为11.5鼓风机：鼓风机：出口压强为出口压强为15 kPa0.3MPa(表压表压)，压缩比小于压缩比小于4压缩机：压缩机：出口压强出口压强0.3MPa以上以上(表压表压)，压缩比大于压缩比大于4真空泵：真空泵：用于减压抽吸，出口压强为大气压，用于减压抽吸，出口压强为大气压，内蒙古工业大学内蒙古工业大学化工学院化工学院化工原理化工原理流体输送机械流体输送机械2

25、7/312-22-2气体输送和压缩机气体输送和压缩机结构：与离心泵相似。结构：与离心泵相似。特点：叶片数量多、短，有径向、前弯、后弯，流道多特点：叶片数量多、短，有径向、前弯、后弯，流道多呈矩形。呈矩形。分类：分类：一、离心通风机一、离心通风机低压离心通风机：低压离心通风机：出口风压小于出口风压小于1.0 kPa(表压表压)中压离心通风机：中压离心通风机：出口风压出口风压1.03.0 k Pa(表压表压)高压离心通风机：高压离心通风机：出口风压出口风压3.015.0 k Pa(表压表压)主要性能参数主要性能参数风量风量(Q) 风压风压(HT)、效率、效率、轴功率、轴功率N内蒙古工业大学内蒙古工业大学化工学院化工学院化工原理化工原理流体输送机械流体输送机械28/312-22-2气体输送和压缩机气体输送和压缩机二、离心鼓风机和压缩机二、离心鼓风机和压缩机三、三、罗茨鼓风机罗茨鼓风机结构及工作原理结构及工作原理操作与调节操作与调节四、往复式压缩机四、往复式压缩机主要部件主要部件 工作原理工作原理工作循环：压缩工作循环：压缩排气排气膨胀膨胀吸气吸气容积系数容积系数31410VVVV内蒙古工业大学内蒙古工业大学化工学院化工学院化工原理化工原理流体输送机械流体输送机械29/312-22-