流体力学泵与风机课件PPT学习教案

1、会计学1流体力学流体力学(li t l xu)泵与风机课件泵与风机课件第一页，共72页。2022-5-82第1页/共72页第二页，共72页。2022-5-83第2页/共72页第三页，共72页。2022-5-84(压强和速度第3页/共72页第四页，共72页。2022-5-85图 3-2 流体(lit)的出流第4页/共72页第五页，共72页。2022-5-86第5页/共72页第六页，共72页。2022-5-87等。等。等。等。dqv和质量流和质量流第6页/共72页第七页，共72页。2022-5-88图 3-6 管内流动速度(sd)分布第7页/共72页第八页，共72页。2022-5-89j ),(i

2、 ),(xxvyxuV第8页/共72页第九页，共72页。2022-5-810图 3-9 均匀(jnyn)流第9页/共72页第十页，共72页。2022-5-811图 3-10 非均匀(jnyn)流第10页/共72页第十一页，共72页。2022-5-812急变流缓变流缓变流缓变流缓变流缓变流急变流急变流急变流急变流图 3-11 缓变流和急变流第11页/共72页第十二页，共72页。2022-5-813第12页/共72页第十三页，共72页。2022-5-814第13页/共72页第十四页，共72页。2022-5-8152211AVAV第14页/共72页第十五页，共72页。2022-5-816(li s)

3、 m/s，已知2V2V22221144dVdV5 . 015 . 02222112ddVV第15页/共72页第十六页，共72页。2022-5-817图 3-14 输水管道第16页/共72页第十七页，共72页。2022-5-818常数gVgpz22第17页/共72页第十八页，共72页。2022-5-819p/(g)表示单位(yy)为单位重量流第18页/共72页第十九页，共72页。2022-5-820z表示单位(yyng)也具有长度的量纲。3-)上各点的单位重第19页/共72页第二十页，共72页。2022-5-821第20页/共72页第二十一页，共72页。2022-5-822(rngq)的第21页

4、/共72页第二十二页，共72页。2022-5-823第22页/共72页第二十三页，共72页。2022-5-824图 3-22第23页/共72页第二十四页，共72页。2022-5-825第24页/共72页第二十五页，共72页。2022-5-826pv时，第25页/共72页第二十六页，共72页。2022-5-827第26页/共72页第二十七页，共72页。2022-5-828第27页/共72页第二十八页，共72页。2022-5-829为流体为流体(lit)提供机械能的机械设备统称为流体提供机械能的机械设备统称为流体(lit)输送机械。输送机械。分类分类(fn li)流体(lit)输送机械压缩机、真空

5、泵通风机、鼓风机气体压送机械泵液体输送机械离心式；往复式；旋转式；流体作用式。按按工作工作原理：原理：按输送介质：按输送介质：第二章 泵与风机第28页/共72页第二十九页，共72页。2022-5-830离心泵离心泵第29页/共72页第三十页，共72页。2022-5-831离离 心心 泵泵 的的 工工 作作 原原 理理离心泵结构：离心泵结构： 高速旋转的叶轮和固定的泵壳，叶轮上装有若干高速旋转的叶轮和固定的泵壳，叶轮上装有若干叶片，叶轮将输入叶片，叶轮将输入(shr)的轴功提供给液体。的轴功提供给液体。 液体随叶轮旋转在离心力作用下沿叶片间通道向外缘运动，速度增加、机械能提高。液体离开叶轮进入(

6、jnr)蜗壳，蜗壳流道逐渐扩大、 流体速度减慢，液体动能转换为静压能，压强不断升高，最后沿切向流出蜗壳通过排出导管输入管路系统。离心泵工作(gngzu)原理：第30页/共72页第三十一页，共72页。2022-5-832离心泵装置离心泵装置(zhungzh)简图简图第31页/共72页第三十二页，共72页。2022-5-833吸上原理吸上原理(yunl)(yunl)与气缚现象与气缚现象原动机 ： 轴 叶轮(yln)，旋转离心力中心(zhngxn)动能高速离开叶轮外围静压能叶片间液体: 液体被做功吸上原理：吸上原理：第32页/共72页第三十三页，共72页。2022-5-834 如果(rgu)离心泵在

7、启动前壳内充满的是气体，则启动后叶轮中心气体被抛时不能在该处形成足够大的真空度，这样槽内液体便不能被吸上。这一现象称为气缚。 叶轮泵壳泵轴吸入口底阀滤网调节阀排出口吸入管排出管气缚现象气缚现象(xinxing)：第33页/共72页第三十四页，共72页。2022-5-835主要主要(zhyo)(zhyo)部件部件（1）叶轮 叶片(ypin)（+盖板）612个叶片(ypin)（前弯、后弯，径向）液体通道。闭式叶轮闭式叶轮：前盖板、后盖板半开式半开式： 后盖板开式开式： 无盖板第34页/共72页第三十五页，共72页。2022-5-836平衡平衡(pnghng)(pnghng)孔：消除轴孔：消除轴向推

8、力向推力第35页/共72页第三十六页，共72页。2022-5-837截面积逐渐扩大的蜗牛壳形通道 液体入口(r ku) 中心（2）泵壳：泵体的外壳(wi k)，包围叶轮出口(ch ku) 切线作用作用： 汇集液体，并导出液体； 能量转换装置第36页/共72页第三十七页，共72页。2022-5-838（3）泵轴：垂直叶轮(yln)面，穿过叶轮(yln)中心 轴封：旋转的泵轴与固定的泵轴封：旋转的泵轴与固定的泵壳之间的密封。壳之间的密封。作用作用(zuyng)(zuyng)：防止高压液：防止高压液体沿轴漏出或外界空气漏入。体沿轴漏出或外界空气漏入。 机械(jxi)密封填料密封第37页/共72页第三

9、十八页，共72页。2022-5-839填料(tinlio)密封1填料(tinlio)套；2填料(tinlio)环；3填料(tinlio)；4填料(tinlio)压盖；5长扣双头螺栓；6螺母填料：采用浸填料：采用浸油或涂石墨的油或涂石墨的石棉绳。石棉绳。结构简单结构简单(jindn)(jindn)，但，但功率消耗大，功率消耗大，且有一定程度且有一定程度的泄漏。的泄漏。 第38页/共72页第三十九页，共72页。2022-5-840（4 4）导轮）导轮(doln)(doln)的的作用作用 减少减少(jinsho)(jinsho)能量损失能量损失第39页/共72页第四十页，共72页。2022-5-84

10、1流量(liling)V m3/s压头H mH2o轴功率N kW效率%离心泵的特性离心泵的特性(txng)(txng)曲线曲线性能参数：性能参数： HV曲线(qxin) NV曲线(qxin) V曲线(qxin) 离心泵的特性曲线由制造厂附于产品样本中，是指导正确选择和操作离心泵的主要依据。特性曲线：特性曲线：02040608010012014004812162024283236010203040506070809004812n=2900r/minIS00-80-160B 离心泵 H mQ/ m3/h % N kW第40页/共72页第四十一页，共72页。2022-5-842 离心泵的压头H又称扬

11、程，是指泵对单位重量的流体所能提供的机械能J/N，单位为m。因此(ync)HV曲线代表离心泵所提供的能量与流量的关系，离心泵压头H随流量V增加而下降。有效(yuxio)功率与轴功率的比值为离心泵的效率HVHV曲线曲线(qxin)(qxin)NVNV曲线与曲线与 VV曲线曲线离心泵的轴功率N是指电机输入到泵轴的功率。流体从泵获得的实际功率为泵的有效功率Ne，由泵的流量和扬程求得在真空表和压力表之间列柏努利方程：22121022vMfpupuzHhHgggg222102MvfppuuHhHgg0MvppHhgeH VgNeHVgNNN第41页/共72页第四十二页，共72页。2022-5-843容积

12、损失：一部份已获得能量的高压液体由叶轮出口处通过叶轮与泵容积损失：一部份已获得能量的高压液体由叶轮出口处通过叶轮与泵壳间的缝隙壳间的缝隙(fngx)(fngx)或从平衡孔漏返回到叶轮入口处的低压区造成的或从平衡孔漏返回到叶轮入口处的低压区造成的能量损失。能量损失。水力损失：进入离心泵的粘性液体产生的摩擦阻力、局部阻力以及液水力损失：进入离心泵的粘性液体产生的摩擦阻力、局部阻力以及液体在泵壳中由冲击而造成的能量损失。体在泵壳中由冲击而造成的能量损失。机械损失：泵轴与轴承之间、泵轴与密封填料之间等产生的机械摩擦机械损失：泵轴与轴承之间、泵轴与密封填料之间等产生的机械摩擦造成的能量损失。造成的能量损

13、失。设计点：效率曲线最高点称为设计点，设计点对应的流量、压头和轴设计点：效率曲线最高点称为设计点，设计点对应的流量、压头和轴功率称为额定流量、额定压头和额定轴功率，标注在泵的铭牌上。一功率称为额定流量、额定压头和额定轴功率，标注在泵的铭牌上。一般将最高效率值的般将最高效率值的92%92%的范围称为泵的高效区，泵应尽量在该范围内操的范围称为泵的高效区，泵应尽量在该范围内操作。作。泵的启动：泵的轴功率随输送流量的增加而增大，流量为零时，轴功泵的启动：泵的轴功率随输送流量的增加而增大，流量为零时，轴功率最小。因此关闭出口阀启动离心泵，启动电流最小。率最小。因此关闭出口阀启动离心泵，启动电流最小。 反

14、映离心泵能量反映离心泵能量(nngling)损失，包括：损失，包括：第42页/共72页第四十三页，共72页。2022-5-844特性曲线特性曲线(qxin)(qxin)的变换的变换液体粘度的影响液体粘度的影响 液体粘度改变液体粘度改变(gibin)(gibin)，HVHV、NVNV、VV曲线都曲线都将随之而变。将随之而变。液体密度的影响液体密度的影响(yngxing)(yngxing) 离心泵的理论流量和理论压头与液体密度无关，离心泵的理论流量和理论压头与液体密度无关，HVHV曲曲线不随液体密度而变，线不随液体密度而变，VV曲线也不随液体密度而变。曲线也不随液体密度而变。 轴轴功率则随液体密度

15、的增加而增加。功率则随液体密度的增加而增加。 离心泵启动时一定应在泵体和吸入管路内充满液体，否离心泵启动时一定应在泵体和吸入管路内充满液体，否则将发生则将发生“气缚气缚” ” 现象。现象。 特性曲线是制造厂用20清水在一定转速下实验测定的。若输送液体性质与此相差较大，泵特性曲线将发生变化，应加以修正，使之变换为符合输送液体性质的新特性曲线。第43页/共72页第四十四页，共72页。2022-5-845解：与泵的特性曲线相关的性能参数有泵的转解：与泵的特性曲线相关的性能参数有泵的转速速n、流量、流量V、压头、压头H、轴功率、轴功率N和效率和效率。其中。其中流量和轴功率已由实验直接测出，压头和效率流

16、量和轴功率已由实验直接测出，压头和效率则需进行计算。则需进行计算。以真空以真空(zhnkng)表和压力表两测点为表和压力表两测点为1，2截面截面，对单位重量流体列柏努力方程，有，对单位重量流体列柏努力方程，有例：例： 用清水测定某离心泵的特性曲线，实用清水测定某离心泵的特性曲线，实验装置如附图所示。当调节出口阀使管路验装置如附图所示。当调节出口阀使管路流量为流量为25m3/h时，泵出口处压力表读数为时，泵出口处压力表读数为0.28MPa（表压），泵入口处真空（表压），泵入口处真空(zhnkng)表读数为表读数为0.025MPa，测得泵的，测得泵的轴功率为轴功率为3.35kW，电机转速为，电机转

17、速为2900转转/分，分，真空真空(zhnkng)表与压力表测压截面的垂直表与压力表测压截面的垂直距离为距离为0.5m。试由该组实验测定数据确定。试由该组实验测定数据确定出与泵的特性曲线相关的其它性能参数。出与泵的特性曲线相关的其它性能参数。 1z2z真空表压力表第44页/共72页第四十五页，共72页。2022-5-846工作(gngzu)流量下泵有效功率为泵轴功率为代入数据(shj)222121211 22fppuuHHzzgg 6212120.280.025100.531.6mH O1000 9.81ppHzzg%2 .6435. 315. 2NNe第45页/共72页第四十六页，共72页。

18、2022-5-847离心泵的工作离心泵的工作(gngzu)点点 当泵安装在一定管路系统中的离心泵工作时，泵输出的流量(liling)即为管路流量(liling)、泵提供的压头即为管路所要求的压头。泵的特性曲线与管路特性曲线有一交点a点，该交点称为离心泵的工作点。第46页/共72页第四十七页，共72页。2022-5-848离心泵的流量离心泵的流量(liling)(liling)调节调节 改变(gibin)泵的特性 改变(gibin)管路特性（1）改变出口阀开度-管路特性关小出口阀 le H ， qV 管特线变陡 工作点左上移开大出口阀 le H ， qV 管特线变缓 工作点右下移改变流量 改变工

19、作点改变流量第47页/共72页第四十八页，共72页。2022-5-849n泵H- qV曲线(qxin)上移 工作(gngzu)点右上移， H ， qV （2）改变叶轮(yln)转速- 改变泵的特性第48页/共72页第四十九页，共72页。2022-5-850离心泵的并联离心泵的并联(bnglin)(bnglin)和串联和串联 离心泵串联操作时，泵送流量相同，泵组的扬程为该流量下各泵的扬程之和。离心泵串连(chun lin)工作时的合成特性曲线。 离心泵并联操作时，泵在同一压头下工作，泵组的流量为该压头下各泵对应(duyng)的流量之和。据此，并联离心泵组的H-V特性曲线。 离心泵并联和串联，将组

20、合安装的离心泵视为一个泵组，泵组的特性曲线或称合成特性曲线，据此确定泵组工作点。第49页/共72页第五十页，共72页。2022-5-851离心泵并联离心泵并联(bnglin) 同一压头下，并联泵的流量(liling)为单泵流量(liling)的两倍，据此作出合成特性曲线 并联(bnglin)泵的流量大于一台单泵的流量，小于两台单泵的流量 双并单VVVHV并V单HV并V单V双合成特性曲线合成特性曲线第50页/共72页第五十一页，共72页。2022-5-852离心泵串联离心泵串联(chunlin) 同一流量下，串联泵的压头(y tu)为单泵压头(y tu)的两倍，据此作出串联泵合成特性曲线 串联泵

21、的流量(liling)大于一台单泵的流量(liling)，小于两台单泵的流量(liling)双并单VVVV1V2V12III1H2HLHHHV串LHVH V0第51页/共72页第五十二页，共72页。2022-5-853并串联并串联(chunlin)的选择的选择高阻管路(un l)：串联泵低阻管路(un l)：并联泵低阻管路高阻管路Q串Q并Q串Q并第52页/共72页第五十三页，共72页。2022-5-854离心泵的气蚀现象与安装离心泵的气蚀现象与安装(nzhung)(nzhung)高度高度 从整个吸入管路到泵的吸入口直至(zhzh)叶轮内缘，液体的压强是不断降低的。研究表明，叶轮内缘处的叶片背侧

22、是泵内压强最低点。Hg11KK00p020112gfppuHHggg第53页/共72页第五十四页，共72页。2022-5-855 汽蚀现象：汽蚀现象： 当泵内某点的压强低至液体饱和蒸汽压时部分液体将汽化，产生的当泵内某点的压强低至液体饱和蒸汽压时部分液体将汽化，产生的汽泡被液流带入叶轮内压力较高处再凝聚。由于凝聚点处产生瞬间真空汽泡被液流带入叶轮内压力较高处再凝聚。由于凝聚点处产生瞬间真空，造成周围液体高速冲击该点，产生剧烈的水击。瞬间压力可高达数十，造成周围液体高速冲击该点，产生剧烈的水击。瞬间压力可高达数十个个MPa，众多的水击点上水击频率可高达数十，众多的水击点上水击频率可高达数十kHz

23、，且水击能量瞬时转，且水击能量瞬时转化为热量，水击点局部瞬时温度可达化为热量，水击点局部瞬时温度可达230以上。以上。症状：症状： 噪声大、泵体振动，流量、压头、效率都明显下降。噪声大、泵体振动，流量、压头、效率都明显下降。后果：后果： 高频冲击加之高温腐蚀同时作用使叶片高频冲击加之高温腐蚀同时作用使叶片(ypin)表面产生一个个凹穴表面产生一个个凹穴，严重时成海绵状而迅速破坏。，严重时成海绵状而迅速破坏。防止措施：防止措施： 把离心泵安装在恰当的高度位置上，确保泵内压强最低点处的静压把离心泵安装在恰当的高度位置上，确保泵内压强最低点处的静压超过工作温度下被输送液体的饱和蒸汽压超过工作温度下被

24、输送液体的饱和蒸汽压 pv。第54页/共72页第五十五页，共72页。2022-5-856 清水泵物理化学性质类似于水的介质。清水泵有若干系列。最简单的为单级单吸式，系列代号为“IS”，结构简图如图，若需要的扬程(yngchng)较高，则可选D系列多级离心泵。若需要流量很大，则可选用双吸式离心泵，其系列代号为“Sh” 。 离心泵的类型离心泵的类型(lixng)与选用与选用离心泵的类型离心泵的类型(lixng)清水泵清水泵第55页/共72页第五十六页，共72页。2022-5-8571-泵体；2-泵盖；3-叶轮(yln)；4-轴；5-密封环；6-叶轮(yln)螺母；7-止动垫圈；8-轴盖；9-填料压

25、盖；10-填料环；11-填料；12-悬架轴承部件 第56页/共72页第五十七页，共72页。2022-5-858耐腐蚀泵耐腐蚀泵 输送腐蚀性流体输送腐蚀性流体(lit)(lit)用耐腐蚀泵。耐腐蚀泵所有与流体用耐腐蚀泵。耐腐蚀泵所有与流体(lit)(lit)介质接触的部件都采用耐腐蚀材料制作。离心耐腐蚀泵有介质接触的部件都采用耐腐蚀材料制作。离心耐腐蚀泵有多种系列，其中常用的系列代号为多种系列，其中常用的系列代号为F F。油泵油泵 油泵用于输送石油及油类产品，油泵系列代号为油泵用于输送石油及油类产品，油泵系列代号为Y Y。因油类液。因油类液体具有易燃、易爆的特点，因此对此类泵密封性能要求较高。输

26、送体具有易燃、易爆的特点，因此对此类泵密封性能要求较高。输送200200以上的热油时，还需设冷却装置。以上的热油时，还需设冷却装置。液下泵液下泵 液下泵是一种立式离心泵，整个泵体浸入在被输送的液体贮槽液下泵是一种立式离心泵，整个泵体浸入在被输送的液体贮槽内，通过一根长轴，由安放在液面上的电机带动。内，通过一根长轴，由安放在液面上的电机带动。第57页/共72页第五十八页，共72页。2022-5-859离心泵的运行离心泵的运行(ynxng)运行前准备运行前准备(zhnbi)工作：工作：（1）检查泵出、入口管线上的阀门、法兰地脚螺栓、联轴器、温度计和压力表等。（2）检查泵的运转情况，先盘车，听是否有

27、杂音(zyn)，看是否灵活。（3）打开入口阀，排出泵体内的气体，给泵内充满所要输送的液体，再关死出口阀。（4）往泵的油箱加好润滑油或润滑脂。（5）给冷却水，打开压力表，看是否灵敏。（6）检查安全设备如对轮罩、接地线等。（7）对热油泵看预热情况，使泵体温度不能低于界质温度的40度。（8）与各有关岗位、有关单位联系好。做好启动准备。第58页/共72页第五十九页，共72页。2022-5-860离心泵的运行离心泵的运行(ynxng)正常正常(zhngchng)启动：启动：（1）准备工作经检查正常后可启动泵。启动后应注意电流表，泵转向，压力表，泄漏等情况，一切正常后再慢慢打开出口阀。（未打开出口阀前泵运

28、转不得超过3分钟，否则液体在泵内强制循环后温度升高，液体汽化会产生抽空等现象(xinxing)。）（2）检查泵的轴承温度不得大于65度，电机温度不得大于70度（3）可用泵出口阀门调节流量（4）观察出口压力表、电流表的波动情况（5）检查泵的运行、振动、泄漏情况。（6）检查泵冷却水的供应情况，润滑油液面的变化情况。（7）打封油的泵，封油压力至少高出泵出口压力0.05-0.1MPa.（8）对于长周期运转的泵，要定期更换润滑油或润滑脂，保证泵在良好的润滑状态下工作。第59页/共72页第六十页，共72页。2022-5-861离心泵的运行离心泵的运行(ynxng)离心泵的停运：离心泵的停运：（1）慢慢(m

29、n mn)关死出口阀门。（2）切断电源后关入口阀，压力表阀。（3）热油泵，待泵体温度降低后停冷却水和封油。（4）在冬季，对停下来的泵要放掉泵内液体，并采取必要的防冻措施。（5）定时检查、盘车。第60页/共72页第六十一页，共72页。2022-5-862离心泵的运行离心泵的运行(ynxng)离心泵的切换离心泵的切换(qi hun)：（1）做好起动泵前的各种准备后，打开入口阀，引入液体。（2）启动后，待泵的转速、声音、泵体压力等正常后再开出口阀（3）泵的流量正常，压力平稳时关闭运行泵的出口阀。（4）停电后按停泵要求做好善后工作。（5）尽量减少因切换泵造成的流量、压力的波动，维持生产的正常进行。（6）检查起动泵的泄