食工原理第二章流体输送机械

1、为流体提供能量的机械称为流体输送机械。为流体提供能量的机械称为流体输送机械。 在食品的生产加工中，常常需要将流体在食品的生产加工中，常常需要将流体q从低处输送到高处；从低处输送到高处；q从低压送至高压；从低压送至高压；q沿管道送至较远的地方。沿管道送至较远的地方。 为达到此目的，必须对流体加入外功，以克服流体阻力为达到此目的，必须对流体加入外功，以克服流体阻力及补充输送流体时所不足的能量。及补充输送流体时所不足的能量。第一节第一节 概概 述述 泵；泵； 输送液体输送液体风机风机;压缩机；压缩机；真空泵。真空泵。输送气体输送气体常用的流体输送机械常用的流体输送机械泵的分类泵的分类1 按工作原理分

2、按工作原理分叶片式泵叶片式泵 有高速旋转的叶轮。有高速旋转的叶轮。 如离心泵、轴流泵、涡流泵。如离心泵、轴流泵、涡流泵。往往 复复 泵泵 靠往复运动的活塞排挤液体。如活塞泵、柱塞泵等。靠往复运动的活塞排挤液体。如活塞泵、柱塞泵等。旋转式泵旋转式泵 靠旋转运动的部件推挤液体。如齿轮泵、螺杆泵等。靠旋转运动的部件推挤液体。如齿轮泵、螺杆泵等。清水泵清水泵适用于粘度与水相近的、无腐蚀性、不含杂质的流体，如适用于粘度与水相近的、无腐蚀性、不含杂质的流体，如离心泵。离心泵。油泵油泵 适用于高粘度的流体。如齿轮泵、旋转泵等。适用于高粘度的流体。如齿轮泵、旋转泵等。耐腐蚀泵耐腐蚀泵杂质泵杂质泵：2 按用途分

3、按用途分离心泵离心泵（centrifugal pumpcentrifugal pump）的特点：的特点：v 结构简单；结构简单；v 流量大而且均匀；流量大而且均匀；v 操作方便。操作方便。 第二节第二节 离心泵离心泵 1 结构结构2 工作原理工作原理 叶轮叶轮 轴轴 612片叶片片叶片机壳等。机壳等。蜗牛形通道；蜗牛形通道；叶轮偏心放；叶轮偏心放；可减少能耗，有利于动可减少能耗，有利于动能转化为静压能。能转化为静压能。叶轮叶轮机壳机壳底阀底阀(防止防止“气缚气缚”)滤网滤网(阻拦阻拦固体杂质固体杂质) 由于离心力的作用，泵的进出口出产生压力差，由于离心力的作用，泵的进出口出产生压力差，从而使流

4、体流动。从而使流体流动。一、一、 离心泵的工作原理离心泵的工作原理3 工作过程工作过程 v启动后，叶轮旋转，并带动液体旋转。启动后，叶轮旋转，并带动液体旋转。v液体在液体在离心力的作用离心力的作用下，沿叶片向边缘抛出，获得能量，液体下，沿叶片向边缘抛出，获得能量，液体以较高的静压能及流速流入机壳以较高的静压能及流速流入机壳( 沿叶片方向，沿叶片方向，u , P静静 )。由于。由于涡流通道的截面逐渐增大，涡流通道的截面逐渐增大， P动动 P静静 。液体以较高的压力。液体以较高的压力排出排出泵体泵体，流到所需的场地。，流到所需的场地。v叶片不断转动，液体不断被吸入、排出，形成叶片不断转动，液体不断

5、被吸入、排出，形成连续流动连续流动。 v由于液体被抛出，在泵的吸扣处形成一定的真空度，泵外流体的由于液体被抛出，在泵的吸扣处形成一定的真空度，泵外流体的压力较高，压力较高，在压力差的作用下被吸入泵口在压力差的作用下被吸入泵口，填补抛出液体的空间。，填补抛出液体的空间。v启动前，前段机壳须启动前，前段机壳须灌满被输送的液体灌满被输送的液体，以防止，以防止气缚气缚。离心泵实际安装示意图离心泵实际安装示意图敞开式半开式封闭式敞开式半开式封闭式泵壳：泵壳：蜗牛壳形通道。蜗牛壳形通道。有利于将叶轮抛出液体的动能转变成静压能；有利于将叶轮抛出液体的动能转变成静压能；有利于减少能耗。有利于减少能耗。叶轮：叶

6、轮：二、二、 离心泵的主要工作部件离心泵的主要工作部件 离心泵压头的大小取决于泵的结构（如叶轮直径离心泵压头的大小取决于泵的结构（如叶轮直径的大小，叶片的弯曲情况等）、转速及流量。的大小，叶片的弯曲情况等）、转速及流量。三、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有离心泵的主要性能参数有流量、扬程、功率和效率流量、扬程、功率和效率。 流量流量 Q Q ，/或或m m3 3/ /泵的流量（又称送液能力）是指单位时间内泵所输送泵的流量（又称送液能力）是指单位时间内泵所输送的液体体积。的液体体积。 扬程，米液柱扬程，米液柱 泵的扬程（又称泵的压头）是指单位重量液体流经泵泵

7、的扬程（又称泵的压头）是指单位重量液体流经泵后所获得的能量。后所获得的能量。 如右图所示，在泵的进出口处如右图所示，在泵的进出口处分别安装真空表和压力表，在真分别安装真空表和压力表，在真空表与压力表之间列柏努得方程空表与压力表之间列柏努得方程式，即式，即实验：泵压头的测定实验：泵压头的测定真空计真空计压强表压强表离心泵离心泵储槽储槽式中：式中：pM 压力表读出压力（表压），压力表读出压力（表压），N/m2； pV真空表读出的真空度，真空表读出的真空度，N/m2； u1、u2吸入管、压出管中液体的流速，吸入管、压出管中液体的流速，m/s； Hf两截面间的压头损失，两截面间的压头损失，m。fguu

8、gppHhHvm202122（2-12-1）两截面之间管路很短，其压头损失两截面之间管路很短，其压头损失H Hf f可忽略不计可忽略不计guuvMHHhH202122(2-2)(2-2)简化式（简化式（2-12-1）若以若以H HM M及及H HV V分别表示压力表真空表上的读数，以米分别表示压力表真空表上的读数，以米液柱（表压）计。液柱（表压）计。fguugppHhHvm202122（2-12-1）例例- - 某离心泵以某离心泵以2020水进行性能实验，测得体水进行性能实验，测得体积流量为积流量为720m720m3 3/h/h，泵出口压力表读数为，泵出口压力表读数为3.3.82kgf/cm8

9、2kgf/cm2 2，吸入口真空表读数为吸入口真空表读数为210210mmHgmmHg，压力表和真空表间垂直，压力表和真空表间垂直距离为距离为410mm410mm，吸入管和压出管内径分别为，吸入管和压出管内径分别为350mm350mm及及300mm300mm。试求泵的压头。试求泵的压头。解：根据泵压头的计算公式，则有解：根据泵压头的计算公式，则有guuvMHHhH202122smu/83. 2230. 0785. 03600/7202smu/28.02352.0785.03600/7201查得水在查得水在20时密度为时密度为998 kg/m3，则，则 HM=3.8210.0=38.2 mH2O

10、 HV=0.21013.6=2.86 H2OOmHH281. 9208. 283. 27 .4186. 22 .3841. 022计算进出口的平均流速计算进出口的平均流速将已知数据代入，则将已知数据代入，则 泵内部损失主要有三种：泵内部损失主要有三种：容积损失容积损失水力损失水力损失机械损失机械损失3 效率效率 容积损失是由于泵的泄漏造成的。离心泵在容积损失是由于泵的泄漏造成的。离心泵在运转过程中，有一部分获得能量的高压液体，通运转过程中，有一部分获得能量的高压液体，通过叶轮与泵壳之间的间隙流回吸入口。过叶轮与泵壳之间的间隙流回吸入口。 从泵排出的实际流量要比理论排出流量为从泵排出的实际流量要

11、比理论排出流量为低，其比值称为容积效率低，其比值称为容积效率1 1。p容积损失容积损失 原因：水力损失是由于流体流过叶轮、泵原因：水力损失是由于流体流过叶轮、泵壳时，由于流速大小和方向要改变，且发生壳时，由于流速大小和方向要改变，且发生冲击，而产生的能量损失。冲击，而产生的能量损失。 泵的实际压头要比泵理论上所能提供的压泵的实际压头要比泵理论上所能提供的压头为低，其比值称为水力效率头为低，其比值称为水力效率2 2。p水力损失水力损失 原因：机械损失是泵在运转时，在轴承、原因：机械损失是泵在运转时，在轴承、轴封装置等机械部件接触处由于机械磨擦而消轴封装置等机械部件接触处由于机械磨擦而消耗部分能量

12、。耗部分能量。 泵的轴功率大于泵的理论功率（即理论压头泵的轴功率大于泵的理论功率（即理论压头与理论流量所对应的功率）。理论功率与轴功与理论流量所对应的功率）。理论功率与轴功率之比称为机械效率率之比称为机械效率3 3。p机械损机械损失失泵的有效功率泵的有效功率N Ne e ：流体所获得的功率。：流体所获得的功率。 式中式中 Ne 泵的有效功率，泵的有效功率，W； Q 泵的流量，泵的流量，m3/s； H 泵的压头，泵的压头，m ； 液体的密度，液体的密度，kg/m3； g 重力加速度，重力加速度，m/s2。NeQH g (2-4) 已知已知g=9.81m/s2；1kW=1000W，则式（，则式（2

13、-4）可用）可用kW单位单位表示，即表示，即)(1021000kWgQHNQHgQHe (2-4a)4 功率功率泵在运转时可能发生超负荷，所配电动机的功率应泵在运转时可能发生超负荷，所配电动机的功率应比泵的轴功率大。比泵的轴功率大。在机电产品样本中所列出的泵的轴功率，除非特殊在机电产品样本中所列出的泵的轴功率，除非特殊说明以外，均系指输送清水时的数值。说明以外，均系指输送清水时的数值。 (2-5)eNN 轴功率指泵轴所获得的功率。轴功率指泵轴所获得的功率。 由于有容积损失、由于有容积损失、水力损失与机械损失，故泵的轴功率要大于液体实际水力损失与机械损失，故泵的轴功率要大于液体实际得到的有效功率

14、，即得到的有效功率，即 注意：注意：5 轴功率轴功率N特性曲线特性曲线（characteristic curves）：在固定的转速下，离：在固定的转速下，离心泵的基本性能参数（流量、压头、功率和效率）之间的关系心泵的基本性能参数（流量、压头、功率和效率）之间的关系曲线。曲线。强调：特性曲线是在固定转速下测出的，只适用于该转速，强调：特性曲线是在固定转速下测出的，只适用于该转速，故特性曲线图上都注明转速故特性曲线图上都注明转速n n的数值。的数值。图上绘有三种曲线图上绘有三种曲线Q Q曲线曲线Q Q曲线曲线Q Q曲线曲线四、四、 离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线04812 16 20 24 28

15、 320204060 80100 12010121416182022242602468010203040506070804B20n=2900r/minNH,l/sm3/s离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线 变化趋势变化趋势：离心泵的压头在较大流量范围内是离心泵的压头在较大流量范围内是随流量增大而减小的。不同型号的离心泵，随流量增大而减小的。不同型号的离心泵，Q Q曲线的形状有所不同。曲线的形状有所不同。较平坦的曲线，适用于压头变化不大而流量变化较平坦的曲线，适用于压头变化不大而流量变化较大的场合；较大的场合；较陡峭的曲线，适用于压头变化范围大而不允许较陡峭的曲线，适用于压头变化范围大而不允许流量

16、变化太大的场合。流量变化太大的场合。1 Q曲线曲线 变化趋势变化趋势：Q Q曲线表示泵的流量曲线表示泵的流量Q Q和轴功率和轴功率的关系，随的关系，随Q Q的增大而增大。显然，当的增大而增大。显然，当Q=0Q=0时，泵时，泵轴消耗的功率最小。轴消耗的功率最小。启动离心泵时，为了减小启动功启动离心泵时，为了减小启动功率，应将出口阀关闭率，应将出口阀关闭。2 Q曲线曲线 变化趋势变化趋势：开始：开始随随Q Q的增大而增大，达到最的增大而增大，达到最大值后，又随大值后，又随Q Q的增大而下降。的增大而下降。 QQ曲线最大值相当于效率最高点。泵在该点所曲线最大值相当于效率最高点。泵在该点所对应的压头和

17、流量下操作，其效率最高，故该点为对应的压头和流量下操作，其效率最高，故该点为离心泵的设计点离心泵的设计点。3 Q曲线曲线 泵在最高效率点条件下操作最为经济合理，但实泵在最高效率点条件下操作最为经济合理，但实际上泵往往不可能正好在该条件下运转，一般只能规际上泵往往不可能正好在该条件下运转，一般只能规定一个工作范围，称为定一个工作范围，称为泵的高效率区泵的高效率区。高效率区的效高效率区的效率应不低于最高效率的率应不低于最高效率的92%92%左右。左右。 强调强调：泵在铭牌上所标明的都是最高效率点下的流泵在铭牌上所标明的都是最高效率点下的流量，压头和功率。离心泵产品目录和说明书上还常常量，压头和功率

18、。离心泵产品目录和说明书上还常常注明最高效率区的流量、压头和功率的范围等。注明最高效率区的流量、压头和功率的范围等。泵的高效率区泵的高效率区 式（式（2-6）称为比例定律，当转速变化小于）称为比例定律，当转速变化小于20%时，时，可认为效率不变，用上式进行计算误差不大。可认为效率不变，用上式进行计算误差不大。(2-6)2121nnQQ2)(2121nnHH3)(2121nnNN 当转速由当转速由n1 改变为改变为n2 时，其流量、压头及功率的时，其流量、压头及功率的近似关系为：近似关系为： 4 离心泵的转数对特性曲线的影响离心泵的转数对特性曲线的影响式（式（2-7）称为）称为切割定律切割定律。

19、(2-7)2121DDQQ2)(2121DDHH3)(2121DDNN 当叶轮直径变化不大，转速不变时，叶轮直径、当叶轮直径变化不大，转速不变时，叶轮直径、流量、压头及功率之间的近似关系为：流量、压头及功率之间的近似关系为： 5 叶轮直径对特性曲线的影响叶轮直径对特性曲线的影响 泵生产部门所提供的特性曲线是用清水作实验求泵生产部门所提供的特性曲线是用清水作实验求得的。当所输送的液体性质与水相差较大时，要考虑得的。当所输送的液体性质与水相差较大时，要考虑粘度及密度对特性曲线的影响。粘度及密度对特性曲线的影响。6 物理性质对特性曲线的影响物理性质对特性曲线的影响 所输送的液体粘度愈大，泵体内能量损

20、失愈多。所输送的液体粘度愈大，泵体内能量损失愈多。结果泵的压头、流量都要减小，效率下降，而轴功率则结果泵的压头、流量都要减小，效率下降，而轴功率则要增大，所以特性曲线改变。要增大，所以特性曲线改变。6.1 粘度的影响粘度的影响离心泵的压头与密度无关。（离心泵的压头与密度无关。（定性分析定性分析） 注：注：当被输送液体的密度与水不同时，不能使当被输送液体的密度与水不同时，不能使用该泵所提供的曲线，而应按（用该泵所提供的曲线，而应按（2-4a）及（）及（2-5）重新计算。）重新计算。泵的轴功率随液体密度而改变。泵的轴功率随液体密度而改变。6.2 密度的影响密度的影响 如果输送的液体是水溶液，浓度的

21、改变必然影响如果输送的液体是水溶液，浓度的改变必然影响液体的粘度和密度。浓度越高，与清水差别越大。浓液体的粘度和密度。浓度越高，与清水差别越大。浓度对离心泵特性曲线的影响，同样反映在粘度和密度度对离心泵特性曲线的影响，同样反映在粘度和密度上。上。 6.3 溶质的影响溶质的影响Hgpa1100p1pa , p1 有一定真空度，有一定真空度，真空度越高，吸力越大真空度越高，吸力越大, Hg 越大。越大。 当当p1 小于一定值后小于一定值后(p1pv, pv 为环境温度下液体的饱和为环境温度下液体的饱和蒸汽压蒸汽压)，将发生，将发生气蚀现象气蚀现象。 pv100 =760mmHg, p pv v 4

22、0=55.32mmHg=55.32mmHg五、五、 离心泵的安装高度和气蚀现象离心泵的安装高度和气蚀现象1 气蚀现象气蚀现象为避免发生气蚀现象，应限制为避免发生气蚀现象，应限制p p1 1不能太低，不能太低，或或H Hg g不能太大，即泵的安装高度不能太高。不能太大，即泵的安装高度不能太高。安装高度安装高度Hg的计算方法一般有两种：的计算方法一般有两种：v允许吸上真空高度法；允许吸上真空高度法；v气蚀余量法。气蚀余量法。2 2 安装高度安装高度允许吸上真空高度允许吸上真空高度H Hs s泵入口处压力泵入口处压力p1所允许的最大真空度。所允许的最大真空度。 mH2OOmHHgpsa233.10H

23、s与泵的结构、液体的物化特性等因素有关。与泵的结构、液体的物化特性等因素有关。一般，一般， Hs 57 mH2O.gppsaH1（2-82-8）式中式中 p pa a大气压，大气压，N/mN/m2 2 被输送液体密度，被输送液体密度，kg/mkg/m3 3Hgp01100如何用允许吸上真空高度确定泵的安装高度？如何用允许吸上真空高度确定泵的安装高度？H Hg g 泵的安装高度；泵的安装高度；u u2 2/2g/2g 进口管动能；进口管动能；H Hf f 进口管阻力进口管阻力; ;H Hs s 允许吸上真空高度，由泵的生产厂家给出。允许吸上真空高度，由泵的生产厂家给出。提高提高Hg的方法的方法

24、取截面取截面0-0，1-1，并以截面，并以截面0-0为基准面，在两截为基准面，在两截面间柏努利方程，可得面间柏努利方程，可得fgusgHHH221若贮槽为敞口，则若贮槽为敞口，则p p0 0为大气压为大气压p pa a，则有，则有fgugHgppH21021（2-92-9）（2-102-10） 泵制造厂只能给出泵制造厂只能给出H Hs s值，而不能直接给出值，而不能直接给出H Hg g值。值。因为每台泵使用条件不同，吸入管路的布置情况也因为每台泵使用条件不同，吸入管路的布置情况也各异，有不同的各异，有不同的u u2 2/2g/2g 和和H Hf f 值，所以，只能由使值，所以，只能由使用单位根

25、据吸入管路具体的布置情况，由计算确定用单位根据吸入管路具体的布置情况，由计算确定H Hg g。问题问题：泵制造厂能直接给出泵的安装高度吗？：泵制造厂能直接给出泵的安装高度吗？Hs=Hs(Ha10)(Hv0.24) (2-11)式中式中 Hs操作条件下输送水时允许吸上真空高度，操作条件下输送水时允许吸上真空高度，mH2O；Hs泵样本中给出的允许吸上真空高度，泵样本中给出的允许吸上真空高度，mH2O； Ha泵工作处的大气压，泵工作处的大气压，mH2O； Hv泵工作温度下水的饱和蒸汽压，泵工作温度下水的饱和蒸汽压，mH2O； 0.24实验条件下水的饱和蒸汽压，实验条件下水的饱和蒸汽压，mH2O。 原

26、因原因：在泵的说明书中所给出的：在泵的说明书中所给出的Hs是大气压为是大气压为10mH2O，水温，水温为为20状态下的数值。如果泵的使用条件与该状态不同时，则状态下的数值。如果泵的使用条件与该状态不同时，则应把样本上所给出的应把样本上所给出的Hs值，按下式换算成操作条件下的值，按下式换算成操作条件下的Hs值。值。 泵允许吸上真空高度的换算泵允许吸上真空高度的换算泵安装地点的海拔越高，大气压力就越低，允许吸上泵安装地点的海拔越高，大气压力就越低，允许吸上真空高度就越小。真空高度就越小。输送液体的温度越高，所对应的饱和蒸汽压就越高，输送液体的温度越高，所对应的饱和蒸汽压就越高，这时，泵的允许吸上真

27、空高度也就越小。这时，泵的允许吸上真空高度也就越小。海拔高度海拔高度，液体温度，液体温度Hg不同海拔高度时大气压力值可查表。不同海拔高度时大气压力值可查表。例例2-2 2-2 某台离心泵从样本上查得允许吸上真空高度某台离心泵从样本上查得允许吸上真空高度H Hs s=6m=6m，现将该泵安装在海拔高度为，现将该泵安装在海拔高度为500m500m处，若夏季平处，若夏季平均水温为均水温为4040。问修正后的。问修正后的H Hs s应为多少？若吸入管应为多少？若吸入管路的压头损失为路的压头损失为1mH1mH2 2O O，泵入口处动压头为，泵入口处动压头为0.2mH0.2mH2 2O O。问该泵安装在离

28、水面问该泵安装在离水面5m5m高度处是否合适？高度处是否合适？解解: 当水温为当水温为40时，时，Hv=0.75m。查表得。查表得Ha=9.74m。 Hs=Hs(Ha10)(Hv0.24) =6(9.7410)(0.750.24) =5.23m泵的安装高度为泵的安装高度为: H=Hs u12/2g Hf =5.230.21 =4.03m5m故泵安装在离水面故泵安装在离水面5m高度处不合适。高度处不合适。fgugpHzH22 离心泵在特定管路系统中工作时，液体要求泵供离心泵在特定管路系统中工作时，液体要求泵供给的压头给的压头可由柏努利方程式求得，即可由柏努利方程式求得，即 六、六、 离心泵的工作

29、点离心泵的工作点 当离心泵安装在一定的管路系统中工作时，当离心泵安装在一定的管路系统中工作时，其压头和流量不仅与离心泵本身的特性有关，而其压头和流量不仅与离心泵本身的特性有关，而且还取决于管路的工作特性。且还取决于管路的工作特性。1 管路特性曲线管路特性曲线 gpz022gu上式可简化为上式可简化为 Hf (2-14)与管路中液体流量无关，在输液高度与管路中液体流量无关，在输液高度和压力不变的情况下为一常数，以符和压力不变的情况下为一常数，以符号表示。号表示。若贮槽与受槽的截面都很大，该处若贮槽与受槽的截面都很大，该处流速与管路相比可忽略不计流速与管路相比可忽略不计. .此式中压头损失为此式中

30、压头损失为 28212)()()()(52242QHdllgdQgdllgudllfeee式中式中Q为管路系统的流量，为管路系统的流量，m3/s (2-15)对于特定的管路系统，对于特定的管路系统，l l、l le e、d d 均为定值，湍流均为定值，湍流时摩擦系数的变化也很小，令时摩擦系数的变化也很小，令Bdllge)(528则式（则式（2-142-14）可简化为）可简化为BQ2(2-16)(2-16) 上式表明：在特定管路中输送液体时，所需压头上式表明：在特定管路中输送液体时，所需压头随液体流量随液体流量Q Q的平方而变化，此关系所描绘的的平方而变化，此关系所描绘的Q Q曲线，称为曲线，称

31、为管路特性曲线管路特性曲线。它表示在特定的管路中。它表示在特定的管路中，压头随流量的变化关系。，压头随流量的变化关系。注意注意：管路特性曲线的形状与管路布置及操作条件有：管路特性曲线的形状与管路布置及操作条件有关，而与泵的性能无关。关，而与泵的性能无关。AQH管路的特性曲线管路的特性曲线泵的特性曲线泵的特性曲线 离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线H-QH-Q与其所在管路的特性曲线与其所在管路的特性曲线He-He-QeQe的交点称为泵在该管路的的交点称为泵在该管路的工作点工作点，如图所示。，如图所示。H=HeQ=QeQ或或QeH-QMHe-QeH或或He 工作点所对应的流量工作点所对应的流量与压头

32、既满足管路系统与压头既满足管路系统的要求，又为离心泵所的要求，又为离心泵所能提供。能提供。 2 工作点工作点 （duty point）q工作点所对应的流量工作点所对应的流量Q Q与压头既是管路系与压头既是管路系统所要求，又是离心泵所能提供的统所要求，又是离心泵所能提供的; ;q若工作点所对应效率是在最高效率区，则该若工作点所对应效率是在最高效率区，则该工作点是适宜的。工作点是适宜的。 泵的工作点表示泵的工作点表示改变离心泵的转速或改变叶轮外径，以改变泵的特性曲线。改变离心泵的转速或改变叶轮外径，以改变泵的特性曲线。 调节流量实质上就是改变离心泵的特性曲线或管调节流量实质上就是改变离心泵的特性曲

33、线或管路特性曲线，从而改变泵的工作点。路特性曲线，从而改变泵的工作点。离心泵的流量调节，通常从两方面考虑：离心泵的流量调节，通常从两方面考虑：两者均可以改变泵的工作点，以调节流量。两者均可以改变泵的工作点，以调节流量。在排出管线上装适当的调节阀，以改变管路特性曲线；在排出管线上装适当的调节阀，以改变管路特性曲线；七、七、 流量调节流量调节 当阀门关小时，管路局部阻力当阀门关小时，管路局部阻力加大，管路特性曲线变陡，泵的加大，管路特性曲线变陡，泵的工作点由工作点由M M移到移到M M1 1。流量由。流量由Q QM M减小减小到到Q QM1M1。 改变阀门开度以调节流量，实质是用开大或关小阀门的方

34、改变阀门开度以调节流量，实质是用开大或关小阀门的方法来改变管路特性曲线。法来改变管路特性曲线。M1MM2QM1QMQM2Q或或QeH或或HeH-Q12当阀门开大时，管路局部阻力当阀门开大时，管路局部阻力减小，管路特性曲线变得平坦一减小，管路特性曲线变得平坦一些，工作点移到些，工作点移到M M2 2，流量加大到，流量加大到Q QM2M2。1 改变阀门的开度改变阀门的开度要把泵的转数提高到要把泵的转数提高到n n1 1，泵，泵的特性曲线就上移到的特性曲线就上移到n nM1M1位置，位置，工作点由工作点由M M移到移到M M1 1，流量和压头，流量和压头都相应加大都相应加大; ; 改变离心泵的转数以

35、调节流量，实质上是维持管路特性曲改变离心泵的转数以调节流量，实质上是维持管路特性曲线不变，而改变泵的特性曲线。线不变，而改变泵的特性曲线。M1MM2Q或或QeH或或HeH-QHe-Qen1nn2若把泵的转数降到若把泵的转数降到n n2 2，泵的特性，泵的特性曲线就移到曲线就移到n nM2M2位置，工作点移到位置，工作点移到M M2 2，流量和压头都相应地减小。，流量和压头都相应地减小。 2 改变泵的转数改变泵的转数 车削叶轮的外径是离心泵调节流量的一种独特车削叶轮的外径是离心泵调节流量的一种独特方法。在车床上将泵叶轮的外径车小，这时叶轮直方法。在车床上将泵叶轮的外径车小，这时叶轮直径、流量、压

36、头和功率之间关系，可按式径、流量、压头和功率之间关系，可按式（2-72-7）进行计算。进行计算。 车削叶轮的外径车削叶轮的外径采用什么方法来调节流量，关系到能耗问题。采用什么方法来调节流量，关系到能耗问题。改变阀门开度调节流量改变阀门开度调节流量 方法简便，应用广泛。方法简便，应用广泛。 但关小阀门会使阻力加大，因但关小阀门会使阻力加大，因而需要多消耗一部分能量以克服附加的阻力，该法不经济而需要多消耗一部分能量以克服附加的阻力，该法不经济的。的。改变转速调节流量改变转速调节流量 可保持管路特性曲线不变，流量随转速下降而减小，可保持管路特性曲线不变，流量随转速下降而减小，动力消耗也相应降低，因节

37、能效果显著，但需要变速装动力消耗也相应降低，因节能效果显著，但需要变速装置，难以做到流量连续调节。置，难以做到流量连续调节。4 4 几种流量几种流量调节方法的比较调节方法的比较改变叶轮直径改变叶轮直径 可改变泵的特性曲线，但可调节流量范围不大，且直可改变泵的特性曲线，但可调节流量范围不大，且直径减小不当还会降低泵的效率。径减小不当还会降低泵的效率。 在输送流体量不大的管路中，一般都用阀门来在输送流体量不大的管路中，一般都用阀门来调节流量，只有在输液量很大的管路才考虑使用调调节流量，只有在输液量很大的管路才考虑使用调速的方法。速的方法。（1 1）确定输送系统的流量与压头）确定输送系统的流量与压头

38、 流量一般为生产任务所规定。流量一般为生产任务所规定。 根据输送系统管路的安排，用柏努利方程式计算管路所根据输送系统管路的安排，用柏努利方程式计算管路所需的压头。需的压头。 选择离心泵的基本原则，是以能满足液体输送选择离心泵的基本原则，是以能满足液体输送的工艺要求为前提的。的工艺要求为前提的。选择步骤为：选择步骤为：八、八、 离心泵的选择离心泵的选择（2 2）选择泵的类型与型号）选择泵的类型与型号 根据输送液体性质和操作条件确定泵的类型；根据输送液体性质和操作条件确定泵的类型；按确定的流量和压头从泵样本产品目录选出合适的型号；按确定的流量和压头从泵样本产品目录选出合适的型号；如果没有适合的型号

39、，则应选定泵的压头和流量都稍大的如果没有适合的型号，则应选定泵的压头和流量都稍大的型号；型号；如果同时有几个型号适合，则应列表比较选定；如果同时有几个型号适合，则应列表比较选定；按所选定型号，进一步查出其详细性能数据。按所选定型号，进一步查出其详细性能数据。（3）校核泵的特性参数）校核泵的特性参数 如果输送液体的粘度和密度与水相差很大，则应核算泵如果输送液体的粘度和密度与水相差很大，则应核算泵 的流量与压头及轴功率。的流量与压头及轴功率。例例2-4 2-4 如附图所示，今有一输送河水的任务，要求如附图所示，今有一输送河水的任务，要求将某处河水以将某处河水以80m80m3 3/h/h的流量，输送

40、到一高位槽中，已的流量，输送到一高位槽中，已知高位槽水面高出河面知高位槽水面高出河面10m10m，管路系统的总压头损失，管路系统的总压头损失为为7mH7mH2 2O O。试选择一适当的离心泵。试选择一适当的离心泵。112210m解解 根据已知条件，选用清水泵。以河面根据已知条件，选用清水泵。以河面1-1截面为基准面，并截面为基准面，并取取1-1与与2-2截面列柏努利方程式，则截面列柏努利方程式，则mHzHfgugp177001022 根据流量根据流量Q(80m3/h) 和和H(17m) 可选可选4B20型号的泵。由附录查型号的泵。由附录查得该泵性能为：得该泵性能为： 流量流量90m3/h；压头

41、；压头20mH2O；轴功率；轴功率6.36kW；效率效率78% 。例题：用泵把例题：用泵把2020的苯从地下贮罐送到高位槽，流量为的苯从地下贮罐送到高位槽，流量为300 300 l l/ /minmin。高位槽液面比贮罐液面高。高位槽液面比贮罐液面高10m10m。泵吸入管用。泵吸入管用 89894mm4mm的的无缝钢管，直管长为无缝钢管，直管长为15m15m，管上装有一个底阀，管上装有一个底阀( (可初略地按旋启可初略地按旋启式止回阀全开时计算式止回阀全开时计算) )、一个标准弯头；泵排出管用、一个标准弯头；泵排出管用 57573.5mm3.5mm的无缝钢管，直管长度为的无缝钢管，直管长度为5

42、0m50m，管路上装有一个全开，管路上装有一个全开的截止阀和三个标准弯头。贮罐和高位槽上方均为大气压。设的截止阀和三个标准弯头。贮罐和高位槽上方均为大气压。设贮罐液面维持恒定。试选择合适的泵。如泵的安装高度为贮罐液面维持恒定。试选择合适的泵。如泵的安装高度为7 7米，米，泵能否正常工作？泵能否正常工作？112210m7m7mfupuphgzWgz2221222211式中，式中，z1=0, z2=10m, p1=p2, u1 0, u2 0 W=9.8110+hf局直fffhhh解：解： 依题意，绘出流程示意图。取截面和基准面，依题意，绘出流程示意图。取截面和基准面，如图所示。如图所示。在两截面

43、间列柏努利方程，则有在两截面间列柏努利方程，则有22udlfh直进口段：进口段：局直（进口段）hhhfd=89-24=81mm, l=15m5105 . 688097. 0081. 01006. 14dueRsmu/97. 024081. 06010003000037. 0,3 . 0813 . 0dmm查图，查图， 得得 =0.0292222eufudlfhh局局或进口段的局部阻力：进口段的局部阻力：底阀：底阀：le=6.3m 弯头：弯头：le=2.73m进口阻力系数：进口阻力系数： =0.5kgJhudllfe/28.45.0029.0)(297.0081.0)7.23.6(15222（进

44、口段）局直（出口段）hhhf22udlfh直2222eufudlfhh局局或d=57-23.5=50mm, l=50msmu/55. 22405. 06010003005105 . 688097. 005. 01073. 14dueR006. 0,3 . 0503 . 0dmm查图，查图， 得得 =0.0313出口段：出口段：出口段的局部阻力：出口段的局部阻力：全开闸阀：全开闸阀： le=0.33m全开截止阀：全开截止阀：le=17m标准弯头标准弯头(3)：le=1.63=4.8m出口阻力系数：出口阻力系数： =1.0kgJhudllfe/150 10313. 0)(255. 205. 013

45、.2250222（进口段）kgJhhhfff/3 .15415028. 4出口进口总阻力：总阻力：kgJW/4 .2523 .1541 .98轴功率：轴功率：选泵选泵Q泵泵=1.130060/1000=19.8 m3/hH泵泵=1.1(w/g)=1.1(252.4/9.81)=28.33 m从离心泵的产品目录中选择泵：从离心泵的产品目录中选择泵：2B31，其参数为：，其参数为：流量：流量： 20 m3/h；扬程：扬程： 30.8 m;转速：转速： 2900 r/min;功率：功率： 2.6 kW;效率：效率： 64%；允许吸上真空高度：允许吸上真空高度： 7.2m)(38. 264. 0102

46、2 .99833.283600/8 .19102kWNHQeN泵泵轴校正安装高度校正安装高度允许：允许： Hs=Hs+(Ha-10)-(Hv-0.24) =7.2+(10-10)-(0.24-0.24) =7.2 m安装高度：安装高度：120230fgugpggHH)7(72. 62 . 781. 928. 481. 9297. 01222mHHHfgusg所以，所选泵不可用所以，所选泵不可用。 往复泵往复泵（reciprocating pumpreciprocating pump）是利用活塞的往）是利用活塞的往复运动，将能量传递给液体，以完成液体输送任务。复运动，将能量传递给液体，以完成液体

47、输送任务。往复泵输送流体的流量只与活塞的位移有关，而往复泵输送流体的流量只与活塞的位移有关，而与管路情况无关；与管路情况无关；往复泵的压头只与管路情况有关。往复泵的压头只与管路情况有关。往复泵的特点：往复泵的特点： 上述特性称为正位移特性，具有这种特性的泵称上述特性称为正位移特性，具有这种特性的泵称为正位移泵。为正位移泵。第三节第三节 往复泵往复泵第四节第四节 气体输送机械气体输送机械n气体输送机械与液体输送机械大体相同，但气体气体输送机械与液体输送机械大体相同，但气体具有压缩性，在输送过程中，当压力发生变化时具有压缩性，在输送过程中，当压力发生变化时其体积和温度也将随之发生变化。气体压力变化

48、其体积和温度也将随之发生变化。气体压力变化程度，常用压缩比来表示。程度，常用压缩比来表示。n压缩比为气体排出与吸入压力的比值。食品工业压缩比为气体排出与吸入压力的比值。食品工业生产过程对气体压缩比的要求很不一致。生产过程对气体压缩比的要求很不一致。n气体输送机械可按其终压（出口压力）或压缩比气体输送机械可按其终压（出口压力）或压缩比大小分为四类：大小分为四类：气体输送机械分类气体输送机械分类n通风机：终压不大于通风机：终压不大于1500mmH1500mmH2 2O O（表压），压（表压），压缩比为缩比为1 11.151.15；n鼓风机：终压为鼓风机：终压为0.150.153kgf/cm3kgf

49、/cm2 2（表压），（表压），压缩比小于压缩比小于4 4；n压缩机：终压为压缩机：终压为3kgf/cm3kgf/cm2 2（表压）以上，压（表压）以上，压缩比大于缩比大于4 4；n真空泵：使设备产生真空，出口压力为真空泵：使设备产生真空，出口压力为1kgf/cm1kgf/cm2 2，（表压），其压缩比由真空度决定。，（表压），其压缩比由真空度决定。通通 风风 机机n通风机主要有离心式和轴流式两种类型。通风机主要有离心式和轴流式两种类型。n轴流式的通风机所产生的风压很小，只作通风换轴流式的通风机所产生的风压很小，只作通风换气之用。气之用。n离心式通风机使用广泛，下面着重离心式通风机。离心式通风机使用广泛，下面着重离心式通风机。 一离心式通风机的基本结构和一离心式通风机的基本结构和操作原理操作原理n如图所示，离心式通风机和离心泵一样，在蜗壳如图所示，离心式通风机和离心泵一样，在蜗壳形泵体内装一高速旋转的叶轮。借叶轮旋转所产形泵体内装一高速旋转的叶轮。借叶轮旋转所产生的离心力，使气