沈阳药科大学化工原理第二章流体输送机械.

1、第第2 2章章 流体输送机械流体输送机械Fluid-moving Machinery输送机械的作用：输送机械的作用：对流体做功，使流体能量对流体做功，使流体能量, , 结果结果流体的动能流体的动能， 或位能或位能，或静压能，或静压能，克服沿程阻力，或兼而有之。克服沿程阻力，或兼而有之。能对流体施加能量从而完成输送任务的机械能对流体施加能量从而完成输送任务的机械。概概 述述流体输送机械：流体输送机械：2 2efpuHzHgg 流体输送机械分类：流体输送机械分类： 输送输送介质介质1 1、液体、液体“.泵泵” （ 离心泵离心泵、往复泵、齿轮泵等）、往复泵、齿轮泵等） 2 2、气体、气体“.机机”

2、（ 通风机、鼓风机、压缩机等）通风机、鼓风机、压缩机等）3 3、真空泵、真空泵常压下排气，维持系统真空常压下排气，维持系统真空度度终压终压 p21atm压缩比压缩比 p2/p11atm“抽真空抽真空”终压终压 p2：出口压力：出口压力压缩比压缩比 p2/p1：出口压力与进口压力比：出口压力与进口压力比通风机、鼓风机、压缩机通风机、鼓风机、压缩机通风机通风机终压终压 p20.15atm（表）（表）压缩比压缩比 p2/p1=11.15atm鼓风机鼓风机终压终压 p20.153atm（表）（表）压缩比压缩比 p2/p1=1.154atm压缩机压缩机终压终压 p23atm（表）（表）压缩比压缩比 p2

3、/p14atm“通风换气通风换气”“通风换气，通风换气，低压气体输送低压气体输送”“输送高压气体输送高压气体” 离离 心心 泵泵第一节第一节一、离心泵结构、工作原理一、离心泵结构、工作原理二、离心泵性能参数二、离心泵性能参数三、离心泵工作曲线三、离心泵工作曲线四、离心泵工作点和流量调节四、离心泵工作点和流量调节五、离心泵得安装高度五、离心泵得安装高度六、离心泵操作与安装六、离心泵操作与安装七、离心泵型号选择七、离心泵型号选择一、离心泵工作原理、结构一、离心泵工作原理、结构1、工作原理、工作原理离心泵的外观离心泵的外观进口进口出口出口蜗壳蜗壳电机电机泵轴泵轴底座底座2、离心泵主要构件、离心泵主要

4、构件（1）叶轮叶轮 若干后弯叶片，高速旋转若干后弯叶片，高速旋转作用：对流体做功，施加能量，机械能作用：对流体做功，施加能量，机械能动能动能 叶轮按形式（盖板）分叶轮按形式（盖板）分 开式（无盖板）开式（无盖板）半开式（后盖板）半开式（后盖板）闭式闭式 ( (前、后盖板）前、后盖板） 开式开式 半开式半开式 闭式闭式（2）泵壳泵壳 （蜗壳）（蜗壳）泵体的外壳，包围叶轮泵体的外壳，包围叶轮, ,截面积逐渐扩截面积逐渐扩大的蜗牛壳形通道大的蜗牛壳形通道, ,出口出口切线切线（3）泵轴泵轴 垂直叶轮面，垂直叶轮面，叶轮中心。叶轮中心。 作用：汇集液体，转换能量，动能作用：汇集液体，转换能量，动能静压

5、能静压能（4）轴封轴封 填料密封、机械密封填料密封、机械密封离心泵的工作原理离心泵的工作原理 原动机原动机产生离心力产生离心力叶片间液体，叶片间液体，液体中心液体中心外围外围液体被做功液体被做功动能动能 高速离开叶轮高速离开叶轮轴轴 叶轮，旋转叶轮，旋转“先甩后吸”进入泵壳进入泵壳 转能转能离心泵的工作原理离心泵的工作原理： 甩出、真空、吸入甩出、真空、吸入。 叶轮旋转时，叶片之间的液体随叶轮一起旋叶轮旋转时，叶片之间的液体随叶轮一起旋转，在离心力的作用下，液体沿叶片间的通道转，在离心力的作用下，液体沿叶片间的通道从叶轮中心被从叶轮中心被甩甩到叶轮外围，具有很高的能量，到叶轮外围，具有很高的能

6、量，从而液体可流到所需场所。从而液体可流到所需场所。 当液体被甩出后，在叶轮中心就会形成一定当液体被甩出后，在叶轮中心就会形成一定的的真空真空，外界压力与该真空的压差就使液体经，外界压力与该真空的压差就使液体经底阀，底阀，吸入吸入管道流入叶轮中心。这样，只要叶管道流入叶轮中心。这样，只要叶轮不停地旋转，液体就源源不断地被吸入和排轮不停地旋转，液体就源源不断地被吸入和排出。出。 3、气缚现象、气缚现象 p p F 若泵内有空气，若泵内有空气， 则则 泵入口压力泵入口压力 液体不能吸上液体不能吸上“气缚气缚 ”现象现象液体高速离开，液体高速离开，叶轮中心形成低压叶轮中心形成低压吸上现象吸上现象启动

7、离心泵前充液启动离心泵前充液“灌泵灌泵”解决办法：解决办法：2 2、液下泵是否会发生气缚现象？、液下泵是否会发生气缚现象？1 1、气缚现象什么时候出现？每次都会出现吗？、气缚现象什么时候出现？每次都会出现吗？ 灌泵；灌泵；安装底阀安装底阀 重新灌泵重新灌泵提高密封效果提高密封效果 吸入口插入容器底部吸入口插入容器底部新安装泵或间歇式操作泵新安装泵或间歇式操作泵灌泵时吸入侧气体未排完灌泵时吸入侧气体未排完吸入管路漏气或有旋涡吸入管路漏气或有旋涡吸入口淹没深度太浅吸入口淹没深度太浅二、离心泵的性能参数二、离心泵的性能参数1、流量、流量Vs量纲量纲：m3/h 或或 L/h定义定义：单位时间内离心泵输

8、送排出液体的体积量多：单位时间内离心泵输送排出液体的体积量多少。少。意义意义：表示离心泵输送液体能力大小。大小与离心：表示离心泵输送液体能力大小。大小与离心 泵泵 叶轮结构、尺寸和转速有关。叶轮结构、尺寸和转速有关。2扬程扬程 He量纲量纲：m流体柱流体柱定义定义：单位重量的流体流经离心泵时获得有效能量。：单位重量的流体流经离心泵时获得有效能量。 或离心泵提供给单位重量液体的有效能量。或离心泵提供给单位重量液体的有效能量。 大小取决于泵结构、尺寸、转速和流量。大小取决于泵结构、尺寸、转速和流量。实验方法测定离心泵扬程？实验方法测定离心泵扬程？112-2真空表真空表压力表压力表在泵进、出口间列柏

9、努利方程在泵进、出口间列柏努利方程2111e2puZHgg2222122fpuZHgg管所以所以222121212ppuuHeZZgg12fH管式中式中 可忽略不计可忽略不计讨论讨论222121212ppuuHeZZgg因为泵吸入管和压出管直径相近，所以因为泵吸入管和压出管直径相近，所以221222uugg210ppHehg021hZZ并且并且思思 考考1、扬程和液体升举高度是否相同？、扬程和液体升举高度是否相同？2、扬程的物理意义？、扬程的物理意义？3、效率、效率和轴功率和轴功率N轴轴轴功率轴功率N轴轴：单位时间单位时间原动原动机输入泵轴的有效能量。机输入泵轴的有效能量。原动机原动机 泵轴泵

10、轴 液体液体有效功率有效功率Ne：单位时间内液体获得的有效能量。单位时间内液体获得的有效能量。 或单位时间内泵对液体所做的有效功。或单位时间内泵对液体所做的有效功。水力损失水力损失 泵内液体流向、流速改变及液体泵内液体流向、流速改变及液体间相互碰撞而消耗损失能量。间相互碰撞而消耗损失能量。机械损失机械损失 泵内机械部件间机械摩擦，部件泵内机械部件间机械摩擦，部件与液体间摩擦等消耗损失能量。与液体间摩擦等消耗损失能量。容积损失容积损失 泵内部分高压液体回流、泄漏而消泵内部分高压液体回流、泄漏而消 耗损失能量。耗损失能量。泵内损失泵内损失原动机原动机 泵轴泵轴 液体液体效率效率：有效功率：有效功率

11、Ne与轴功率与轴功率N轴轴的百分比。的百分比。100%NeN轴1（）其中其中w/ssNe He gHe g VJ S W （或 ）效率与泵大小、类型制作精密度及液体性质有效率与泵大小、类型制作精密度及液体性质有关。关。/NN电传轴厂家实验测定：常压，一定转速，厂家实验测定：常压，一定转速，20 清水清水 三、离心泵的工作曲线（特性曲线）三、离心泵的工作曲线（特性曲线） 生产厂将生产厂将He-Vs，N轴轴-Vs，-Vs的变化关系的变化关系画在同一坐标上而得到曲线图。画在同一坐标上而得到曲线图。 4B20n=2900rHeVsN轴VsHe VsNVs轴 He-Vs曲线曲线一条向下弯曲的线。一条向下

12、弯曲的线。 N轴轴-Vs曲线曲线 -Vs曲线曲线一条存在一条存在 max曲线曲线最佳工况参数最佳工况参数：泵的铭牌上，与泵的铭牌上，与 max对应的各性能参数。对应的各性能参数。Vs ，He 。关闭出口阀启动泵，启动电流最小，功率最小。关闭出口阀启动泵，启动电流最小，功率最小。小小Vs ， ；大大Vs ， 。 Vs ，N轴轴 。一条不过原点近似直线的曲线。一条不过原点近似直线的曲线。泵设计点泵设计点：最高效率点，即最高效率点，即 max点。点。 4B20n=2900rHeVsN轴VsHe VsNVs轴泵设计点泵设计点max0.921、离心泵实际工作时，、离心泵实际工作时，Vs, He, N轴轴

13、, =?问问 题题离心泵特性的影响因素离心泵特性的影响因素 （1）流体的性质）流体的性质密度：密度： , (N轴轴、Ne) （He，Vs， ）与）与 无关；无关；粘度：粘度： ，（，（He，Vs， ） ; N轴轴 工作流体与工作流体与20水差别大水差别大 参数和曲线变化参数和曲线变化（2）转速）转速比例定律比例定律2211VnVn22211HenHen32211NnNn轴轴 n 20%以内以内（3） 叶轮直径叶轮直径切割定律切割定律2211VDVD22211HeDHeD32211NDND轴轴D -5%以内以内1、离心泵实际工作时，、离心泵实际工作时，Vs, He, N轴轴, =?问问 题题四、

14、离心泵工作点和流量调节四、离心泵工作点和流量调节 4B20n=2900rHeVsN轴VsHe VsNVs轴max0.92离心泵与输送管路间的关系是离心泵与输送管路间的关系是“供供”与与“需需”的关系。的关系。供供 需需1、管路特性曲线、管路特性曲线对于一般的管路系统对于一般的管路系统22fpuHeZHgg HeKf Vs （）-管路特性曲线管路特性曲线表明管路系统在不同流量下，表明管路系统在不同流量下，要求要求离心泵离心泵提供外加能量与管路流量间关系。即管路提供外加能量与管路流量间关系。即管路流量越大，需要的外加能量越多。流量越大，需要的外加能量越多。Vs， He，上式为，上式为增函数增函数2

15、2ugfH2()2eflluHdgHeVsHe Vs离心泵离心泵He Vs管路管路A 工作点工作点两条曲线交点两条曲线交点A所对应的流量和压头，就是一台特所对应的流量和压头，就是一台特定离心泵安装在特定管路上，实际上输送的流量定离心泵安装在特定管路上，实际上输送的流量和提供的能量。和提供的能量。 工作点工作点A 由离心泵由离心泵的特性和的特性和 管路特性共同管路特性共同决定。决定。工作点确定工作点确定联解两特性方程联解两特性方程作图，两曲线交点作图，两曲线交点 工作点（工作点（Vs，He，N轴轴, ），泵的实际工作状），泵的实际工作状态。态。Vs = 泵提供流量泵提供流量 = 管路的流量管路的

16、流量He = 泵提供压头泵提供压头 = 流体需要压头流体需要压头讨讨 论论思考思考1、特定管路和离心泵，、特定管路和离心泵，A点就固定不变点就固定不变？2、管路流量如何才能改变？管路流量如何才能改变？HeVsHe Vs离心泵离心泵H e V s管路管路A2流量调节流量调节流量调节方法流量调节方法（1）改变管路特性曲线）改变管路特性曲线（2）改变离心泵特性曲线）改变离心泵特性曲线开大开大关小关小（1）改变管路特性曲线）改变管路特性曲线-出口阀调节出口阀调节 关小出口阀关小出口阀 Vs 管特线变陡管特线变陡 工作点左上移工作点左上移 开大出口阀开大出口阀 Vs 管特线变缓管特线变缓 工作点右下移工

17、作点右下移 Hf ， He Hf ， He HeVs泵泵管路管路AA2A1Vs小小Vs大大n大大n小小（2）改变离心泵特性曲线）改变离心泵特性曲线 改变叶轮转速改变叶轮转速2211VnVn22211HenHen32211NnNn轴轴-改变离心泵结构改变离心泵结构HeVs泵泵管路管路AA2A1Vs小小Vs大大D小小 车削叶轮直径车削叶轮直径 更换其它型号离心泵更换其它型号离心泵HeVs泵泵管路管路AA1Vs小小2211VDVD22211HeDHeD32211NDND轴轴VHaCbV并并V1H并并AB将两台将两台的泵并的泵并联，各自吸入管路相同联，各自吸入管路相同，则两泵的，则两泵的必必。因此，在

18、同样。因此，在同样压头下，压头下，并联泵的流量并联泵的流量为单台泵的两倍。为单台泵的两倍。-离心泵的并联与串联离心泵的并联与串联(3) 离心泵的组合操作 并联泵流量并联泵流量V并并和压头和压头H并并由由合成特性曲线合成特性曲线与与管路特性曲管路特性曲线线的的交点交点a决定决定，由于并联，由于并联两台泵的压头相等且均等于两台泵的压头相等且均等于H并并，而，而H并并为单泵在为单泵在b点的压点的压头，故头，故并联泵的总效率与每并联泵的总效率与每台泵的效率台泵的效率（图中（图中b点的单点的单泵效率）泵效率）相同相同。由图可知：。由图可知：V并并HVHaCbV并并V1H并并AB并联是为了提高流量并联是为

19、了提高流量单并VV2并联是为了提高流量并联是为了提高流量12HCAVabV串串BH串串H1HVgpZ 实际操作中，串联所提供的扬程并非是单泵的两倍，实际操作中，串联所提供的扬程并非是单泵的两倍，而是而是H串串 2H单，单，H串串=2H1（b点，串联时的一台泵）流量则点，串联时的一台泵）流量则有所提高有所提高 V串串 h hminmin，不汽蚀；，不汽蚀； h h允允= =h hminmin，开始发生汽蚀；，开始发生汽蚀； h h允允 h hminmin，严重汽蚀，严重汽蚀。例题：例题： 用油泵从密闭容器里送出用油泵从密闭容器里送出3030的丁烷。容器内丁烷的丁烷。容器内丁烷液面上的绝对压力为液

20、面上的绝对压力为3.453.4510105 5 Pa Pa。液面降到最低时，在。液面降到最低时，在泵入口中心线以下泵入口中心线以下2.8m。丁烷在。丁烷在30时的密度为时的密度为580kg/m580kg/m3 3，饱和蒸汽压为饱和蒸汽压为3.05105 Pa。泵入口管路的压头损失为。泵入口管路的压头损失为1.5mH1.5mH2 2O O。所选用的泵汽蚀余量为。所选用的泵汽蚀余量为3m。试问这个泵能否正常。试问这个泵能否正常工作？工作？mHg4 . 25 . 1381. 958010)05. 345. 3 (5解：解： 由于实际安装高度大于允许安装高度，不能保证整个由于实际安装高度大于允许安装高

21、度，不能保证整个输送过程中不产生汽蚀现象。为保证泵正常操作，应使输送过程中不产生汽蚀现象。为保证泵正常操作，应使泵入口线不高于最低液面泵入口线不高于最低液面2.4m，即从原来的安装位置至少，即从原来的安装位置至少降低降低0.4m；或提高容器内的压力。；或提高容器内的压力。 0vgfppHhHgg 六、离心泵的操作与安装六、离心泵的操作与安装1、操作步骤、操作步骤（1）灌泵）灌泵 将离心泵泵体和吸入管内充满液体，将离心泵泵体和吸入管内充满液体，避免气避免气 缚发生。缚发生。（2）关闭出口阀门，启动开车。）关闭出口阀门，启动开车。（3）调节到适宜的流量，运转。）调节到适宜的流量，运转。（4）关闭出

22、口阀门，停车。避免高压液体回流，造）关闭出口阀门，停车。避免高压液体回流，造成叶成叶 轮倒转。轮倒转。2、安装注意事项、安装注意事项（1）安装高度不能高于允许安装高度。否则会）安装高度不能高于允许安装高度。否则会发生气发生气 蚀现象。蚀现象。（2）吸入管要短、粗、采用直管，减少弯头，）吸入管要短、粗、采用直管，减少弯头，减少阻减少阻 力损失。力损失。（3）吸入管安装不能有集气地方。）吸入管安装不能有集气地方。（4）吸入管可考虑安装底阀）吸入管可考虑安装底阀 、滤网。、滤网。七、离心泵的型号与选择七、离心泵的型号与选择按输送液体的性质不同按输送液体的性质不同（1）清水泵：输送清水或相近、无腐蚀性

23、、杂质较少的）清水泵：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。液体。结构简单，造价低。（2）耐腐蚀泵：输送腐蚀性的液体，用耐腐蚀材料制成，）耐腐蚀泵：输送腐蚀性的液体，用耐腐蚀材料制成， 要求密封可靠。要求密封可靠。（3）油泵：输送石油产品的泵，要求有良好的密封性。）油泵：输送石油产品的泵，要求有良好的密封性。（4）杂质泵：输送含固体颗粒的液体、稠厚的浆液，叶）杂质泵：输送含固体颗粒的液体、稠厚的浆液，叶 轮流道宽，叶片数少。轮流道宽，叶片数少。（5）高温泵）高温泵IS系列离心泵系列离心泵 扬程：扬程：889m 流量：流量：4.5360m3/h 转速：转速：2900r/m

24、in-1和和1450r/min-1 最高温度：最高温度：80例例 IS80-65-160叶轮直径，叶轮直径，mm排出口直径，排出口直径，mm吸入口直径，吸入口直径，mm单级单吸离心泵单级单吸离心泵清水泵型号含义清水泵型号含义2 B 33 A吸入管直径，英寸吸入管直径，英寸B B型清水泵，型清水泵，单级（一个叶轮）单吸（一个吸入口）悬臂式单级（一个叶轮）单吸（一个吸入口）悬臂式泵的扬程，泵的扬程，m流体柱流体柱叶轮的外周经过一次车削。叶轮的外周经过一次车削。离心泵的选用步骤离心泵的选用步骤（1 1）根据被输送液体的性质确定泵的类型）根据被输送液体的性质确定泵的类型（2 2）确定管路流量和所需外加压头。）确定管路流量和所需外加压头。 （3）根据所需）根据所需Vs和和He确定泵的型号确定泵的型号 查性能表或曲线，要求泵查性能表或曲线，要求泵He和和Vs与管路所需相适应。与管路所需相适应。 若若需需Vs有变，以最大有变，以最大Vs为准，为准，He应以最大应以最大Vs值查找。值查找。 若泵若泵He和和Vs与管路所需不符，在邻