第二章 流体输送机械(谭)

1、化工原理化工原理电子教案电子教案/目录目录1目录目录第二章第二章 流体输送机械流体输送机械第一节第一节 离心泵离心泵一、离心泵的构造和工作原理二、离心泵主要构件的结构及功能三、离心泵的主要性能参数四、离心泵的特性曲线五、离心泵的工作点与流量调节习题课六、离心泵的安装高度七、离心泵的类型、选用、安装与操作化工原理化工原理电子教案电子教案/目录目录2目录目录第二节第二节 其它类型泵其它类型泵 一、其它叶片式泵二、容积式泵三、各类泵在化工生产中的应用第三节第三节 通风机、鼓风机、压缩机和真空泵通风机、鼓风机、压缩机和真空泵一、离心通风机二、往复压缩机化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章

2、3/67第二章第二章 流体输送机械流体输送机械流体输送机械流体输送机械 真空泵真空泵压缩机压缩机鼓风机鼓风机通风机通风机气体压送机械气体压送机械泵泵液体输送机械液体输送机械化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章4/67第二章第二章 流体输送机械流体输送机械按泵的工作原理分按泵的工作原理分:特点：特点：依靠旋转的叶片向液体传送机械能依靠旋转的叶片向液体传送机械能 特点：机械内部的工作容积不断发生变化。特点：机械内部的工作容积不断发生变化。 泵泵等等。其其它它式式：射射流流式式、旋旋涡涡、回回转转式式等等往往复复式式容容积积式式：如如轴轴流流式式、混混流流式式等等、离离心心式式叶叶片片

3、式式：如如泵泵特点：工作原理无法归到上述两者的泵特点：工作原理无法归到上述两者的泵化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章5/67第一节第一节 离心泵离心泵一、离心泵的构造和工作原理一、离心泵的构造和工作原理 ：、：、：、泵轴及轴封装置泵轴及轴封装置泵壳泵壳叶轮叶轮321底底阀阀泵泵 轴轴叶叶轮轮压压出出导导管管泵泵壳壳吸入导管吸入导管1 1、离心泵的构造：、离心泵的构造： 思考：思考：u为什么叶片弯曲？为什么叶片弯曲？u泵壳呈蜗壳状？泵壳呈蜗壳状？请点击观看动画请点击观看动画答案见后面的内容答案见后面的内容化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章6/67一、离心泵的构造和

4、工作原理一、离心泵的构造和工作原理2 2、离心泵的工作原理、离心泵的工作原理请点击观看动画请点击观看动画请点击观看动画请点击观看动画思考：思考： 流体在泵内都获得了哪几种能量？流体在泵内都获得了哪几种能量？ 其中哪种能量占主导地位？其中哪种能量占主导地位？思考：思考：泵启动前为什么要灌满液体泵启动前为什么要灌满液体气缚现象气缚现象答案：动能和静压能，其中静压能占主导答案：动能和静压能，其中静压能占主导化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章7/67二离心泵主要构件的结构及功能二离心泵主要构件的结构及功能1叶轮叶轮 半闭式叶轮半闭式叶轮敞式叶轮敞式叶轮闭式叶轮闭式叶轮闭式叶轮的内漏最小

5、，故效率最高，敞式叶轮闭式叶轮的内漏最小，故效率最高，敞式叶轮的内漏最大。的内漏最大。但敞式叶轮和半闭式叶轮不易发生堵塞现象但敞式叶轮和半闭式叶轮不易发生堵塞现象请点击观看动画请点击观看动画思考：思考：三种叶轮中哪一种效率高？三种叶轮中哪一种效率高？叶轮是离心泵的心脏部件，有叶轮是离心泵的心脏部件，有2 至至6 片弯曲的叶片。片弯曲的叶片。 化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章8/67二离心泵主要构件的结构及功能二离心泵主要构件的结构及功能思考：思考：泵壳的主要作用是什么？泵壳的主要作用是什么？2泵壳泵壳汇集液体，并导出液体；汇集液体，并导出液体；能量转换装置（动能变静压能）能量

6、转换装置（动能变静压能）呈蜗牛壳状呈蜗牛壳状 思考：思考：为什么导轮的弯曲方向与叶片为什么导轮的弯曲方向与叶片弯曲方向相反？弯曲方向相反？3导轮导轮请点击观看动画请点击观看动画答案见后面的内容答案见后面的内容固定不动固定不动 化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章9/67二离心泵主要构件的结构及功能二离心泵主要构件的结构及功能4. 轴封装置轴封装置 机机械械密密封封填填料料密密封封填料如浸油或渗涂石墨的石棉带、碳纤维、氟纤维和膨胀石墨等，填料如浸油或渗涂石墨的石棉带、碳纤维、氟纤维和膨胀石墨等，请点击观看动画请点击观看动画-减少泵内高压液体外流，或防止空气侵入泵内。减少泵内高压液体

7、外流，或防止空气侵入泵内。由两个光滑而密切贴合的金属环形面构成，动环随轴转动，静环由两个光滑而密切贴合的金属环形面构成，动环随轴转动，静环装在泵壳上固定不动，二者在泵运转时保持紧贴状态以防止渗漏。装在泵壳上固定不动，二者在泵运转时保持紧贴状态以防止渗漏。填料不能压得过紧，也不能压得过松，应以压盖调节到有液体成滴填料不能压得过紧，也不能压得过松，应以压盖调节到有液体成滴状向外渗透。状向外渗透。请点击观看动画请点击观看动画 对于输送酸、碱的离心泵，密封要求比较严，多对于输送酸、碱的离心泵，密封要求比较严，多用机械密封。用机械密封。化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章10/67三离心泵

8、的主要性能参数三离心泵的主要性能参数离心泵的主要性能参数离心泵的主要性能参数 允许汽蚀余量允许汽蚀余量轴功率和效率轴功率和效率压头压头流量流量转速转速铭铭牌牌化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章11/67三离心泵的主要性能参数三离心泵的主要性能参数v转速转速H，又称扬程，泵对单位重量流体提供的有效能，又称扬程，泵对单位重量流体提供的有效能量，量，m。可用如图装置测量。可用如图装置测量。Q，泵单位时间实际输出的液体量，泵单位时间实际输出的液体量，m3/s或或m3/h。可测量。可测量。 流量计 真空表 压力表 h0 c b Hgugpbb22 fcchhgugp 022 gppHbc

9、 gppbc )()(真真表表 n，单位，单位r.p.s或或r.p.m在泵进口在泵进口b 、泵出口、泵出口 c 间列机械能衡算式：间列机械能衡算式： 允许汽蚀余量允许汽蚀余量轴功率和效率轴功率和效率压头压头流量流量转速转速v流量流量v压头压头化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章12/67三离心泵的主要性能参数三离心泵的主要性能参数 多多，且且叶叶片片厚厚度度不不计计。叶叶轮轮的的叶叶片片数数目目为为无无穷穷流流体体为为理理想想流流体体)2()1(理论压头理论压头-理想情况下单位重量液体所获得的能量称为理想情况下单位重量液体所获得的能量称为 理论压头，用理论压头，用H H 表示。表

10、示。由由(1) 液液体体在在泵泵内内无无摩摩擦擦阻阻力力损损失失由由( (2 2) ) 流流体体与与叶叶片片的的相相对对运运动动的的运运动动轨轨迹迹 可可视视为为与与叶叶片片形形状状相相同同。 泵的压头泵的压头H与影响因素的关系式只能由实验测定，但与影响因素的关系式只能由实验测定，但理想情况下的关系式则可理论推导得到。理想情况下的关系式则可理论推导得到。 思考：思考：由（由（1 1）、（）、（2 2）可以得出什么结果？）可以得出什么结果？化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章13/67理论压头理论压头H c2 2 c1 1 r液体在高速旋转的叶轮中的运动分为液体在高速旋转的叶轮中的

11、运动分为2种种:u周向运动：周向运动：沿叶片表面的运动：沿叶片表面的运动：处处与叶片相切，速度处处与叶片相切，速度wu2u1w1w2思考：思考：u1、u2孰大？孰大？ w1 、w2孰大？孰大？化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章14/67理论压头理论压头H c2 2 c1 1 H gpp 12gcc22122 在在1与与2之间列伯努利方程式，得：之间列伯努利方程式，得：理论压头理论压头H 22121222122221122121uurrdrrppdrFrrrrc gpp 12 产生的原因：产生的原因：原因一原因一：离心力作功：离心力作功1 kg液体受到的离心力为：液体受到的离心力

12、为： rFc2 化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章15/67理论压头理论压头H c2 2 c1 1 H gpp 12gcc22122 理论压头理论压头H 22122112uupp gwwgpp22221212 原因二：原因二：液体由液体由1流到流到2时，由于流动通道逐渐扩大，时，由于流动通道逐渐扩大， w逐渐变小，这部分能量将转化为静压能。逐渐变小，这部分能量将转化为静压能。原因一原因一：离心力作功离心力作功化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章16/67理论压头理论压头H gccgwwuuH22212222212122 c2 2 c1 1 u2u1w1w2根据余弦

13、定理可知：根据余弦定理可知：111212121cos2 ucucw 222222222cos2 ucucw gucucH111222coscos 化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章17/67理论压头理论压头H c2 2 c1 1 1 2u2 2 2u1w1w2理论压头理论压头H Q又又rcbr2222 22222cot2 brQucu 2222cot ruccugucgucHu22222cos 离心泵设计中，一般都使设计流量下的离心泵设计中，一般都使设计流量下的 1=90 则则coscos 1 1=0=0。于是。于是 r2b2c2uc2c2rc2uc2rgucucH111222

14、coscos 化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章18/67理论压头理论压头H c2 2 c1 1 1 2u2 2 2u1w1w2理论压头理论压头H r2b2c2uc2c2rc2uc2r 2222222222cot21cot21 bQrgbrQuugH思考：思考：与与H 有关的因素有哪些？分别是怎样有关的因素有哪些？分别是怎样的关系？的关系？ 讨论：讨论： （1） H 与流量与流量Q、叶轮转速、叶轮转速 、叶、叶轮的尺寸和构轮的尺寸和构造（造（r2、b2、 2）有关；）有关；（2）叶轮直径越大、转速越大，）叶轮直径越大、转速越大，则则H 越大；越大；化工原理化工原理电子教案电子教

15、案/ /第二章第二章19/67叶片后弯叶片后弯， 20， 即即H 随流量增大而减小；随流量增大而减小；叶片径向叶片径向， 2=90 ，cot 2=0， 即即H 不随流量而变化不随流量而变化；叶片前弯叶片前弯， 290 ，cot 290 化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章20/67理论压头理论压头H 似乎似乎泵泵设计时应取前弯叶片，因其设计时应取前弯叶片，因其H 为最高。但实际为最高。但实际上上泵的设计都采用后弯叶片。泵的设计都采用后弯叶片。Why？c2w2u2后弯叶片后弯叶片c2w2u2径向叶片径向叶片c2w2u2前弯叶片前弯叶片c2小，泵内流动阻力损失小小，泵内流动阻力损失小

16、回忆：回忆：思考：思考： 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： 为什么导轮的弯曲为什么导轮的弯曲方向与叶片弯曲方向方向与叶片弯曲方向相反？相反？化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章21/67理论压头理论压头H 22222222222222211cotcot221 =ctg2QuQHugrgr bgbQuugA（4）理论压头）理论压头H 与液体密度无关。与液体密度无关。 这就是说，同一台泵无论输送何种密度的液这就是说，同一台泵无论输送何种密度的液体，对单位重量流体所能提供的能量是相同的。体，对单位重量流体所能提供的能量是相同的。化工原理化工原理

17、电子教案电子教案/ /第二章第二章22/67实际压头实际压头H实际压头比理论压头要小。具体原因如下：实际压头比理论压头要小。具体原因如下： 此损失只与叶片数、液此损失只与叶片数、液体黏度等有关，与流量几体黏度等有关，与流量几乎无关。乎无关。（1）叶片间的环流运动）叶片间的环流运动请点击请点击观观看动画看动画 考虑这一因素后，图中考虑这一因素后，图中理论压头线理论压头线a a变为直线变为直线b b 。 b b化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章23/67实际压头实际压头H（2）阻力损失）阻力损失 考虑到这项损失后，考虑到这项损失后，压头线变为曲线压头线变为曲线c c 。 此损失可近

18、似视为与流此损失可近似视为与流速的平方呈正比。速的平方呈正比。b bc c化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章24/67实际压头实际压头H（3）冲击损失）冲击损失 在设计流量下，此项损在设计流量下，此项损失最小。流量若偏离设计量失最小。流量若偏离设计量越远，则冲击损失越大。越远，则冲击损失越大。设计设计流量流量 w2 c2 2 2 2 u2 w1 c1 1 1 u1b bc cd d 考虑到这项损失后，压考虑到这项损失后，压头线应为曲线头线应为曲线d d。 化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章25/67三离心泵的主要性能参数三离心泵的主要性能参数v轴功率和效率轴功率

19、和效率 允许汽蚀余量允许汽蚀余量轴功率和效率轴功率和效率压头压头流量流量转速转速轴功率，轴功率， 用用N表示，单位表示，单位W 或或kW NNe NgHQ 电电机机 泵泵 电功率电N电 出 传传传电电出出 NNNNe电电电电出出电电功功率率 N NNe效率效率 ，无量纲，无量纲有效功率有效功率Ne=msweQ gH，单位单位W 或或kW 三者关系（如图）：三者关系（如图）：化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章26/67三离心泵的主要性能参数三离心泵的主要性能参数v轴功率和效率轴功率和效率 允许汽蚀余量允许汽蚀余量轴功率和效率轴功率和效率压头压头流量流量转速转速NNe机械损失容积损

20、失水力损失小型水泵：小型水泵： 一般为一般为5050 70%70% 大型泵：大型泵： 可达可达90%90%以上以上（1 1）容积损失：）容积损失： （2）水力损失）水力损失（3）机械损失）机械损失内漏内漏与效率与效率 有关的各种能量损失：有关的各种能量损失：环流损失、阻力损失和冲击损失环流损失、阻力损失和冲击损失 泵轴与轴承、密封圈等机械部件之间的摩擦泵轴与轴承、密封圈等机械部件之间的摩擦化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章27/67三离心泵的主要性能参数三离心泵的主要性能参数 允许汽蚀余量允许汽蚀余量轴功率和效率轴功率和效率压头压头流量流量转速转速允许汽蚀余量将在后面介绍。允许

21、汽蚀余量将在后面介绍。化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章28/67四离心泵的特性曲线四离心泵的特性曲线NQ曲线曲线 Q曲线曲线 测定条件：测定条件： 固定转速，固定转速， 20 C清水清水 上述这些主要性能参数间的关系无法理论推得，一般由上述这些主要性能参数间的关系无法理论推得，一般由厂家测定，并用曲线表示出来，称为离心泵特性曲线。常厂家测定，并用曲线表示出来，称为离心泵特性曲线。常用的共有三条线，如图。用的共有三条线，如图。HQ曲线曲线化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章29/67四离心泵的特性曲线四离心泵的特性曲线设计点设计点2高高效效区区最高效率最高效率 5

22、8区域为泵高效区区域为泵高效区由图可见：由图可见： Q ，H ，N ， 有最大值（设计点）。有最大值（设计点）。思考：思考：离心泵启动时出离心泵启动时出口阀门应关闭还口阀门应关闭还是打开，是打开，why？为什么为什么Q0时时，N 0？化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章30/67离心泵特性曲线的影响因素离心泵特性曲线的影响因素v液体性质液体性质 密度密度: :黏度黏度: :Why？当当 比比20清水的大时，清水的大时，H ，N ， 实验表明，当实验表明，当 20倍清水的黏度（倍清水的黏度（ 20 ）时，）时， 对特对特性曲线的影响很小，可忽略不计。性曲线的影响很小，可忽略不计。

23、对对HQ曲线、曲线、 Q曲线无影响，但曲线无影响，但 gHQN 故故，NQ曲线上移。曲线上移。化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章31/67离心泵特性曲线的影响因素离心泵特性曲线的影响因素v 叶轮转速叶轮转速 当转速当转速 变化不大时（小于变化不大时（小于20%），利用出口速度三角形），利用出口速度三角形相似的近似假定，可推知：相似的近似假定，可推知：2 nnHHnnQQ3 nnNN若若 不变，则不变，则 NNe NgHQ 比例定律比例定律化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章32/67离心泵特性曲线的影响因素离心泵特性曲线的影响因素HnnHQnnQ 2222QnnB

24、AHnn 22QBnnAH H n 0 Qn 2BQAH 泵在原转速泵在原转速n n下的特性曲线方程下的特性曲线方程转速增大转速增大化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章33/67离心泵特性曲线的影响因素离心泵特性曲线的影响因素22222 DDHHDDQQ322 DDNN切割定律v 叶轮直径叶轮直径当叶轮直径因切割而变小时，若变化程度小于当叶轮直径因切割而变小时，若变化程度小于20%，则，则若若 不变，则不变，则思考：思考：若泵在原叶轮直径下的特性曲线方程为若泵在原叶轮直径下的特性曲线方程为H=A+BQ2，则叶轮切割后泵的特性曲线方程表达式？则叶轮切割后泵的特性曲线方程表达式？化工

25、原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章34/67五、离心泵的工作点与流量调节五、离心泵的工作点与流量调节泵泵-供方供方管路管路-需方需方 H泵的特性曲线 Q 工工作作点点匹配：匹配：1、管路特性曲线、管路特性曲线泵提供的流量泵提供的流量 = 管路所需的流量管路所需的流量泵提供的压头泵提供的压头H = 管路所需的压头管路所需的压头he-管路所需压头管路所需压头h he e与流量关系曲线与流量关系曲线对如图所示的管路列机械能衡算式：对如图所示的管路列机械能衡算式：化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章35/67五、离心泵的工作点与流量调节五、离心泵的工作点与流量调节H泵的特性曲

26、线 Qfehgugpzh 22 252282Qgdlelgudlelhf QfA 2BQAhe A 工工作作点点管路特性方程管路特性方程完全湍流时，完全湍流时，与流量无关与流量无关与流量有关与流量有关化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章36/67五、离心泵的工作点与流量调节五、离心泵的工作点与流量调节H泵的特性曲线 Q 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2、流量调节流量调节 调节阀门（改变曲线中的调节阀门（改变曲线中的B）改变改变n、切割叶轮、切割叶轮 2252282BQAQgdlelgugpzhe 阀门开大阀门开大阀门关小阀门关小工作点工作点两种方

27、法两种方法缺点：多耗动力，并可能使泵低效率区工作缺点：多耗动力，并可能使泵低效率区工作优点：迅速、方便，可在某一最大流量与零之间随意变动。优点：迅速、方便，可在某一最大流量与零之间随意变动。 不经常改变流量时用，大中型泵的流量不经常改变流量时用，大中型泵的流量调节倾向于首先考虑采用这一技术调节倾向于首先考虑采用这一技术 化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章37/67习题课习题课 操作型操作型设计型设计型-根据流量、压头选泵根据流量、压头选泵 将流量、压头裕量控制在将流量、压头裕量控制在10%左右。左右。maxmax)15. 11 . 1()1 . 105. 1(HHQQ 化工原理

28、化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章38/67设计型问题计算举例设计型问题计算举例【解解】 题中已给出最大流量为：题中已给出最大流量为： Q=80 m3 h-1mhgpuzhfe18301522 取取he的的1.051.1倍则为倍则为18.919.8m。查图查图2-18得：得：IS100-80-125，n2900 r min-1另：另：IS125-100-250，n1450 r min-1泵虽同样合用，泵虽同样合用，但泵体较大，一般情况下都选前者。但泵体较大，一般情况下都选前者。 【例例1】要用泵将水送到要用泵将水送到15 m高之处，最大流量为高之处，最大流量为80 m3 h-1。此流量

29、下管路的压头损失为。此流量下管路的压头损失为3 m。试在。试在IS 型泵中，选定合型泵中，选定合用的一个。用的一个。作业：作业：化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章39/67习题课习题课 操作型操作型设计型设计型-泵已经在运行，但操作中某些操作条件变了，泵已经在运行，但操作中某些操作条件变了，如电机转速、液面高度等，从而引起流量、扬程、如电机转速、液面高度等，从而引起流量、扬程、压力等的变化。这类问题称为。压力等的变化。这类问题称为。化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章40/67操作型问题分析举例操作型问题分析举例H 0 Q pa 【例例2】用离心泵将江水送至高位槽

30、。若用离心泵将江水送至高位槽。若管路条件不变，则下列参数随着管路条件不变，则下列参数随着江面的江面的下降下降有何变化？（设泵仍能正常工作）有何变化？（设泵仍能正常工作） 流量、压头，流量、压头， 管路总阻力损失管路总阻力损失hf， 泵出口处压力表读数，泵出口处压力表读数， 泵入口处真空表读数。泵入口处真空表读数。管路特性曲线管路特性曲线 平行上移平行上移222BQAhgugpzhef 不变江面下降，泵特性曲线不变江面下降，泵特性曲线不变 工作点左移工作点左移方法：画图找新工作点方法：画图找新工作点【解解】化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章41/67操作型问题分析举例操作型问题分

31、析举例 pa H 0 Q2332fwEtEt 2 211 2pgppH )(12真真 （真）（真）1p3 3不含动能不含动能 流量、压头，流量、压头， 管路总阻力损失管路总阻力损失h hf f， 泵出口处压力表读数，泵出口处压力表读数， 泵入口处真空表读数。泵入口处真空表读数。化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章42/67 P2 P1 0 0练习练习 图示为离心泵性能测定装置。若水槽液面上升，则图示为离心泵性能测定装置。若水槽液面上升，则Q、H、N、hf 、p1和和p2（均为读数）如何变化？（均为读数）如何变化？ （真真）1p 2p答：答：Q不变，不变，H不变，不变，N不变，不变

32、，hf不变不变 化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章43/67 如图所示，高位槽上方的真空表如图所示，高位槽上方的真空表读数为读数为p，现，现p增大，其它管路条件增大，其它管路条件不变，则管路总阻力损失不变，则管路总阻力损失。（写出分析过程）（写出分析过程）A增大增大B减小减小C不变不变D不确定不确定 p pa 补充作业：补充作业：化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章44/67操作型问题计算举例操作型问题计算举例 201. 030VH 204. 010Vhe ehH mhhmVe26203 （20，26）【例例】某离心泵工作转速为某离心泵工作转速为n=2900r.p

33、.m.（转（转/min），其特性），其特性曲线方程为曲线方程为H=300.01V2 。当泵的出口阀全开时，管路特性。当泵的出口阀全开时，管路特性曲线方程为曲线方程为he=100.04V2，式中，式中V的单位为的单位为m3/h，H及及he的单的单位均为位均为m。求：。求：（1）阀全开时，泵的输水量为多少？）阀全开时，泵的输水量为多少？（2）要求所需供水量为上述供水量的）要求所需供水量为上述供水量的75%时：时： a若采用出口阀调节，则多损失的压头为多少若采用出口阀调节，则多损失的压头为多少m水柱？水柱？ b若采用变速调节，则泵的转速应为多少若采用变速调节，则泵的转速应为多少r.p.m.？ 【解解

34、】 （1）化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章45/67hmV315%7520 mVH75.271501. 03001. 03022 mhe191504. 0102 m75. 81975.27 多多损损失失（20，26）（15，19）（15， 27.75） 2015H he (2)多损失的压头为多少多损失的压头为多少m水柱？水柱？ a. 采用调节出口阀门的方法采用调节出口阀门的方法多损失的201. 030VH 204. 010Vhe 泵特性曲线方程管路特性曲线方程化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章46/67201. 030VH 204. 010Vhe 泵特性曲线方

35、程管路特性曲线方程hmV315%7520 mhe191504. 0102 （20，26）（15，19）22201. 030VnnHnn 221501. 029003019 n.2441mprn b. 采用调节转速的方法，采用调节转速的方法，则泵的转速应为多少则泵的转速应为多少r.p.m.？ 2015注意：以下解法错误注意：以下解法错误!mprnVVn.2175290075. 0 新转速下泵的特性曲线方程为：新转速下泵的特性曲线方程为： 因为比例定律只适用于泵，而不能用于由泵和因为比例定律只适用于泵，而不能用于由泵和管路特性曲线共同决定的工作点（管路特性曲线过管路特性曲线共同决定的工作点（管路特

36、性曲线过坐标原点时除外）。坐标原点时除外）。he 化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章47/67作业：作业：化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章48/67六、离心泵的安装高度六、离心泵的安装高度ZS1 1、什么是安装高度？、什么是安装高度？ 泵轴与吸液方液泵轴与吸液方液面间的垂直高度，称面间的垂直高度，称为安装高度，用为安装高度，用ZS表表示。可正可负。示。可正可负。思考：思考：安装高度为什么受限制？安装高度为什么受限制？ 化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章49/67六、离心泵的安装高度六、离心泵的安装高度ZS思考：思考：安装高度为什么受限制？安装高

37、度为什么受限制？ 为避免汽蚀现象，安装高度必须加以为避免汽蚀现象，安装高度必须加以限制，即存在最大安装高度限制，即存在最大安装高度ZS,max。汽蚀现象：汽蚀现象： 叶片背面叶片背面 当当pkpv 时，时，K处发生部分汽化现象。处发生部分汽化现象。 叶片表面产生蜂窝状腐蚀叶片表面产生蜂窝状腐蚀 ；泵体震动，并发出噪音；泵体震动，并发出噪音；流量、压头、效率都明显下降；流量、压头、效率都明显下降；严重时甚至吸不上液体。严重时甚至吸不上液体。化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章50/67六、离心泵的安装高度六、离心泵的安装高度ZS2、最大安装高度、最大安装高度ZS,max和允许汽蚀余

38、量和允许汽蚀余量 h允许允许esfeesshgugpzgp 22 min,max,esfeesshgugpgpz 22 min,max, 刚好发生汽蚀时刚好发生汽蚀时， pkpv， pe达到最小值达到最小值pe,min。在在s-s面、面、e-e面间列机械能衡算：面间列机械能衡算：esfeeshgpgugpgpp 22min,最小汽蚀余量最小汽蚀余量又称最小净正吸上高度又称最小净正吸上高度（NPSH，Net Positive Suction Head） 化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章51/67六、离心泵的安装高度六、离心泵的安装高度ZSgpgugphee 22min,min令

39、令esfsshhgppz minmax, 于于是是3 . 0min hh允允许许一般规定，允许汽蚀余量一般规定，允许汽蚀余量 h允许允许是泵的特性参数之一，由厂家测定。是泵的特性参数之一，由厂家测定。 esfsshhgppz 允允许许允允许许相相应应地地，允允许许安安装装高高度度 hmin的实验测定的实验测定：用用20清水测定。以清水测定。以泵的扬程较正常值下泵的扬程较正常值下降降3%作为发生汽蚀作为发生汽蚀的标志，测定泵刚好的标志，测定泵刚好发生汽蚀时的发生汽蚀时的pe即可即可。-最小汽蚀余量最小汽蚀余量实际的安装高度还应比允许值低实际的安装高度还应比允许值低0.51m。化工原理化工原理电子

40、教案电子教案/ /第二章第二章52/67六、离心泵的安装高度六、离心泵的安装高度ZS当输送条件与测定条件不同时，则要对当输送条件与测定条件不同时，则要对h允许允许值进行校正。求校正系数的曲线载于泵的说明书值进行校正。求校正系数的曲线载于泵的说明书中。校正系数常小于中。校正系数常小于1，故为简便计，也可不校，故为简便计，也可不校正，而将其视为外加的安全因数。正，而将其视为外加的安全因数。 h允许允许的校正的校正：化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章53/67七、离心泵的类型、选用、安装与操作七、离心泵的类型、选用、安装与操作 冷凝水泵冷凝水泵锅炉给水泵锅炉给水泵杂质泵杂质泵耐腐蚀泵

41、耐腐蚀泵油泵油泵清水泵清水泵按用途分按用途分 双吸泵双吸泵单吸泵单吸泵按吸入方式分按吸入方式分 多级泵多级泵单级泵单级泵按叶轮级数分按叶轮级数分 立式立式卧式卧式按转轴的位置分按转轴的位置分类型类型：不下百种不下百种 请点击观看动画请点击观看动画D D化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章（1 1）清水泵：清水泵：输送清水或相近、无腐蚀性、杂质较少输送清水或相近、无腐蚀性、杂质较少的液体。结构简单，造价低。的液体。结构简单，造价低。 IS IS （2 2）耐腐蚀泵：耐腐蚀泵：输送腐蚀性的液体，用耐腐蚀材料输送腐蚀性的液体，用耐腐蚀材料制成，要求密封可靠。制成，要求密封可靠。 F F

42、（3 3）油泵：油泵：输送石油产品的泵，要求有良好的密封性输送石油产品的泵，要求有良好的密封性。 Y Y化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章55/67七、离心泵的类型、选用、安装与操作七、离心泵的类型、选用、安装与操作 设计点 Q高效区选用原则：选用原则： 定类型定类型-根据流体性质及操作条件根据流体性质及操作条件 定规格定规格-根据流量、压头大小，高效根据流量、压头大小，高效返回目录返回目录化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章( (二二) )离心泵的选择与校核离心泵的选择与校核3.3.校核功率校核功率 如果输送流体与水的性质相差较大，需校正泵的各如果输送流体与水的

43、性质相差较大，需校正泵的各项特性参数项特性参数选泵的步骤：选泵的步骤： 即即 离心泵的流量离心泵的流量生产要求的流量生产要求的流量1.1.根据生产要求的流量及外加压头根据生产要求的流量及外加压头HeHe，确定泵的流量和，确定泵的流量和 扬程扬程H H 2.2.根据被输送液体的性质确定离心泵的类型与型号根据被输送液体的性质确定离心泵的类型与型号 泵的扬程泵的扬程 生产所需的生产所需的外加压头外加压头化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章例例2 2系统要求的流量系统要求的流量 q qv v = = 45m45m3 3/h 20/h 20的水，管路的水，管路 15m15m， 试选择合适的

44、离心泵，并确定安装高度。试选择合适的离心泵，并确定安装高度。 Z Z1 1= = 0 0 Z Z2 2= =10m10mu u1 10 0 u u2 20 0p p1 1= = 0 0( (表表) ) p p2 2= = 0 0( (表表) )H H= =? ? H Hf f = =? ?fHZH 2 2fHgpguZHgpguZ 2 22 22 22 21 12 21 11 12 22 2gudlZHe 2 22 22 2 l ？管路局部障碍管路局部障碍 数量数量 l le e/ /d d 带滤水器底阀带滤水器底阀 1 4201 42090900 0标准弯头标准弯头 2 35 2 352 2

45、 全开截止阀全开截止阀 1 3001 300管口入容器管口入容器 1 =11 =110m 10m 1 1 1 1 2 22 2化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章解解:(1):(1)选水在管内的流速选水在管内的流速 u u = =2.5m/s 2.5m/s 估算管内径估算管内径 选用选用 88.588.544mmmm 的有缝钢管的有缝钢管（水煤气管）（水煤气管）管内径管内径 d d = =88.588.5- -2 24 4= =80.5m80.5m 水的实际流速水的实际流速钢管的绝对粗糙度取钢管的绝对粗糙度取 = =0.30.3 mmmm外加压头外加压头一般液体的流速一般液体的流

46、速0.50.53m3m/ /s s0 0. .0 07 79 98 8 m m 2 2. .5 50 0. .7 78 85 54 45 5/ /3 36 60 00 00 0. .7 78 85 5/ /3 36 60 00 0uqdv2 2. .4 46 6 m m/ /s s 0 0. .0 08 80 05 50 0. .7 78 85 54 45 5/ /3 36 60 00 00 0. .7 78 85 5/ /3 36 60 00 02 22 2dquvudRe5 53 3- -1 10 01 1. .9 97 71 10 01 1. .0 00 05 59 99 98 8. .

47、2 22 2. .4 45 50 0. .0 08 80 05 5相对粗糙度取相对粗糙度取 / /d =d =0.30.3/80.5=/80.5=0.003730.00373 = =0.0280.028gudlZHe 2 22 22 2 l 1 18 8. .7 74 4 m m 9 9. .8 81 12 22 2. .4 46 67 70 0. .0 08 80 05 51 15 50 0. .0 02 28 81 10 02 2 190 钢管绝对粗糙度钢管绝对粗糙度0.20.2 0.30.3化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章泵效率泵效率 = =646475%75%泵轴功率

48、泵轴功率 N=N=2.872.873.93kw3.93kw配电机功率配电机功率N=N=5.5kw5.5kw汽蚀余量汽蚀余量h =h =3 33.5m3.5m解解:(2):(2)根据系统要求的流量根据系统要求的流量 q qv v = = 45m45m3 3/h/h 外加压头外加压头 H = H = 18.74m18.74m选选IS80-65-125IS80-65-125型水泵型水泵 流量流量 q qv v = =303060m60m3 3/h/h（n =n =2900r/min2900r/min）取泵吸入直管长取泵吸入直管长l =l =5m5m，2020水水 p pv v = = 2.3382.

49、33810103 3 Pa Pa = = 998.2kg/m998.2kg/m3 3 gudHef2 22 2ll则泵吸入管压头损失为：则泵吸入管压头损失为：泵的最大允许安装高度为泵的最大允许安装高度为: : m m 2 2. .1 14 44 4. .4 47 7- -3 3. .5 5- -9 9. .8 81 19 99 98 8. .2 21 10 02 2. .3 33 38 8) )- -( (1 10 01 1. .3 33 3fHh gvppHmaxg 0泵的实际安装高度泵的实际安装高度H Hg g= =H Hg max g max - -（0.50.5）H Hg g= =（1

50、.141.141.641.64） m m 一般一般吸入直管长吸入直管长l H Hg. max g. max 一般一般吸入直管长吸入直管长l H Hg. max g. max 扬程扬程 H =H =181822.5m22.5m4 4. .4 47 7 m m 9 9. .8 81 12 22 2. .4 46 63 35 54 42 20 00 0. .0 08 80 05 55 50 0. .0 02 28 82 2化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章60/67第二节第二节 其它类型泵其它类型泵速度式：如离心式 、轴流式、混流式等泵 容积式：如往复式 、隔膜泵、计量泵、齿轮泵、螺

51、杆泵等其他形式：射流泵、旋涡泵等一、其它速度式泵一、其它速度式泵化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章61/67第二节第二节 其它类型泵其它类型泵二、容积式泵二、容积式泵1、往复泵、往复泵工作原理：工作原理：与离心泵比较：与离心泵比较：结构：结构：泵缸、活塞、阀门、传动机构泵缸、活塞、阀门、传动机构 利用容积的变化给流体加静压能利用容积的变化给流体加静压能 工作循环：一次吸液，一次排液工作循环：一次吸液，一次排液 单缸单动泵 H 0 Q-具有自吸能力，不必灌液具有自吸能力，不必灌液 -安装高度也受限制，安装高度也受限制， v启动前是否需要灌液？启动前是否需要灌液？v安装高度是否有限

52、制？安装高度是否有限制？v流量流量Q与压头与压头H关系？关系？-流量与压头几乎无关流量与压头几乎无关 由于受泵的部件由于受泵的部件机械强度和原动机功机械强度和原动机功率的限制，泵的扬程率的限制，泵的扬程不可能无限增大。不可能无限增大。 压头越大，漏损压头越大，漏损越大越大.请点击观看动画请点击观看动画化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章62/671 1、往复泵、往复泵与离心泵比较：与离心泵比较： 数数改改变变活活塞塞行行程程或或往往复复次次旁旁路路调调节节流流量量调调节节方方法法旁旁路路 H 0 Q 单缸单动泵v输液量均匀性？连续性？输液量均匀性？连续性？v流量调节方法？流量调节

53、方法？-输液量不均匀、不连续输液量不均匀、不连续 -流量调节不可用出口阀门调节方法。流量调节不可用出口阀门调节方法。 v适用于小流量、高压头的情况下输送高粘度的液体。适用于小流量、高压头的情况下输送高粘度的液体。v效率高，通常为效率高，通常为7272 93%93%。 请点击观看动画请点击观看动画化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章第二节第二节 其他类型化工用泵其他类型化工用泵一、一、 往复泵（正位移泵、容积泵）往复泵（正位移泵、容积泵） ( (一一) )往复泵的工作原理往复泵的工作原理( (二二) )往复泵的类型与流量往复泵的类型与流量 ( (三三) )往复泵的扬程与流量调节往复

54、泵的扬程与流量调节 Q Q0 0 2 2 3 3 1.1.往复泵的扬程：往复泵的扬程： 与与 流量流量 无关无关 由泵的机械强度、密封性、带动电机功率等决由泵的机械强度、密封性、带动电机功率等决定定2.2.往复泵的流量调节往复泵的流量调节（1 1）旁路调节）旁路调节（2 2）改变转速）改变转速（3 3）改变活塞行程（偏心轮）改变活塞行程（偏心轮）适用：流量小适用：流量小 扬程高扬程高 效率高效率高7090%7090%化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章64/672、其他容积式泵：、其他容积式泵：容积式：如往复式 、隔膜泵、计量泵、齿轮泵、螺杆泵等化工原理化工原理电子教案电子教案/

55、 /第二章第二章( (二二) ) 齿轮泵齿轮泵适用：流量小，不含固体颗粒、无腐蚀性、适用：流量小，不含固体颗粒、无腐蚀性、 粘度范围较大的液体。粘度范围较大的液体。 特点：简单紧凑特点：简单紧凑, ,制造容易制造容易, ,维护方便，维护方便， 但流量、压力有脉动且噪声大但流量、压力有脉动且噪声大 化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章( (三三) ) 旋涡泵旋涡泵 旋涡泵的特点如下：旋涡泵的特点如下： 1.1.压头和功率随流量增加下降较快。因此启动时应打开出口阀，采用旁路压头和功率随流量增加下降较快。因此启动时应打开出口阀，采用旁路调节。调节。 2.2.在叶轮直径和转速相同的条件下

56、，旋涡泵的压头比离心泵高出在叶轮直径和转速相同的条件下，旋涡泵的压头比离心泵高出2424倍，倍，适用于高压头、小流量的场合。适用于高压头、小流量的场合。 3. 3.结构简单、轻巧、加工容易，且可采用各种耐腐蚀的材料制造。结构简单、轻巧、加工容易，且可采用各种耐腐蚀的材料制造。 4.4.输送液体的粘度不宜过大，否则泵的压头和效率都将大幅度下降。输送液体的粘度不宜过大，否则泵的压头和效率都将大幅度下降。 5.5.输送液体不能含有固体颗粒。输送液体不能含有固体颗粒。 6.6.效率低效率低 3040%3040%化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章67/67三、各类泵在化工生产中的应用三、

57、各类泵在化工生产中的应用请点击观看动画请点击观看动画 离心泵应用范围最广。特别适用于化工生产的原因是它的流离心泵应用范围最广。特别适用于化工生产的原因是它的流量均匀而易于调节，又能输送有腐蚀性、含悬浮物的液体。量均匀而易于调节，又能输送有腐蚀性、含悬浮物的液体。 往复泵往复泵只宜在压头高、流量也较大的情况下使用。往复泵往复泵只宜在压头高、流量也较大的情况下使用。返回目录返回目录化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章68/67第三节第三节 通风机、鼓风机、压缩机和真空泵通风机、鼓风机、压缩机和真空泵 容积式容积式速度式速度式按工作原理分按工作原理分 真空泵真空泵压缩机压缩机鼓风机鼓风机通风机通风机按用途分按用途分 p2 p1终压终压p21.15atm，压缩比，压缩比15. 1112 pp终压终压p2