流体输送设备2012117

1、流 体 输 送 机 械尚 会 建河北科技大学 第二章 流体输送机械概述化工生产过程中，流体输送是最常见的单元操作之一，化工生产过程中，流体输送是最常见的单元操作之一，实际生产过程中流体从一处向另一处输送，往往需要提实际生产过程中流体从一处向另一处输送，往往需要提高其位置或增加其静压能，或克服管路沿途的阻力，这高其位置或增加其静压能，或克服管路沿途的阻力，这就需要向流体施加外部机械能，流体输送机械就是向流就需要向流体施加外部机械能，流体输送机械就是向流体做功以提高流体机械能的装置。体做功以提高流体机械能的装置。 输送液体的流体输送机械统称为输送液体的流体输送机械统称为泵泵，输送气体的机，输送气体

2、的机械成为械成为风机风机。流体输送机械的分类 通风机鼓风机压缩机真空泵按输送流体的状态分类输送液体输送气体泵流体输送机械的分类 按工作原理分类动力式（叶轮式）容积式（正位移式）流体作用式1 1、动力式（叶轮式）动力式（叶轮式）：离心式、轴流式流体输送设备。利用：离心式、轴流式流体输送设备。利用高速旋转的叶轮使流体的动能增加，续而动能又转变为静压能。高速旋转的叶轮使流体的动能增加，续而动能又转变为静压能。2 2、容积式（正位移式）容积式（正位移式）：如往复式、旋转式输送机械。利用：如往复式、旋转式输送机械。利用活塞或转子挤压使流体升压推动其前进。活塞或转子挤压使流体升压推动其前进。3 3、其他类

3、型其他类型：如喷射式等。：如喷射式等。 本章的目的在于结合化工生产的具体特点，分别就液体输本章的目的在于结合化工生产的具体特点，分别就液体输送机械和气体输送机械进行讨论，介绍其基本原理、基本结构、送机械和气体输送机械进行讨论，介绍其基本原理、基本结构、性能及操作，各类机械的选择、功率消耗的计算，在管路中位性能及操作，各类机械的选择、功率消耗的计算，在管路中位置的确定等等。置的确定等等。流体输送设备的分类：流体输送设备的分类：管路特性方程管路特性方程图表示包括输送机械在内的图表示包括输送机械在内的某管路系统。为将流体由低能位某管路系统。为将流体由低能位处向高位能处输送，单位重量流处向高位能处输送

4、，单位重量流体需补加的能量为体需补加的能量为H H，则，则 HupZupZf22222111+g2+g+=H+g2+g+22efpuHZHgg （2-1） 22eflluHdg（2-3） pKZg 248ellBdd g令24dquv22efpuHZHgg 方程方程变为变为2eeHKBq管路特性方程管路特性方程管路特性方程管路特性方程 对于通风机的气体输送系统，在风机进出口截面间对于通风机的气体输送系统，在风机进出口截面间采用以单位体积（采用以单位体积（1m1m3 3）为基准的伯努利方程式，）为基准的伯努利方程式， 22TfuHg ZpgH J/mJ/m3 3或或Pa Pa （2-62-6）

5、位风压位风压(一般可忽略一般可忽略)静风压静风压动风压动风压管路特性方程管路特性方程 流体输送机械除满足工艺上对流量和压头（对气体为风流体输送机械除满足工艺上对流量和压头（对气体为风压与风量）两项主要技术指标要求外，还应满足如下要求：压与风量）两项主要技术指标要求外，还应满足如下要求：结构简单，重量轻，投资费用低。结构简单，重量轻，投资费用低。运行可靠，操作效率高，日常操作费用低。运行可靠，操作效率高，日常操作费用低。能适应被输送流体的特性，如黏度、可燃性、毒性、腐蚀能适应被输送流体的特性，如黏度、可燃性、毒性、腐蚀性、爆炸性、含固体杂质等。性、爆炸性、含固体杂质等。二管路系统对输送机械的其它

6、性能要求二管路系统对输送机械的其它性能要求 许多流体输送机械在不同流量下其压头不同，许多流体输送机械在不同流量下其压头不同，压头和流量的关系由输送机械本身的特性决定。压头和流量的关系由输送机械本身的特性决定。 流体输送机械所提供给流体的压头，是用来克服流体输送机械所提供给流体的压头，是用来克服流体在流动过程当中的能量损失。流体在流动过程当中的能量损失。 习惯上将流体输送机械向单位重量流体提供的能习惯上将流体输送机械向单位重量流体提供的能量称为量称为压头压头或或扬程（多指泵类）扬程（多指泵类）二管路系统对输送机械的其它性能要求二管路系统对输送机械的其它性能要求2.2 2.2 离离 心心 泵泵2.

7、2.1 2.2.1 离心泵的工作原理离心泵的工作原理叶轮是离心泵直接对液体作叶轮是离心泵直接对液体作功的部件，其上有若干后弯功的部件，其上有若干后弯叶片，一般为片。由叶片，一般为片。由电机驱动作高速旋转运动电机驱动作高速旋转运动（100010003000r/min3000r/min）, ,迫使迫使叶片间的液体作近似等角速叶片间的液体作近似等角速度的旋转运动。度的旋转运动。离心泵的主要构件叶轮和蜗壳离心泵的主要构件叶轮和蜗壳 2.2.1 2.2.1 离心泵叶轮的类型离心泵叶轮的类型液体在叶片间的运动液体在叶片间的运动液体质点的切向速液体质点的切向速度，相对速度度，相对速度和绝对速度和绝对速度 1

8、11212121cos2ucucw222222222cos2ucucw有平行四有平行四边形法则：边形法则： （5）（6）三个假设：三个假设：1 1、离心泵的叶片无限薄，即离心泵的叶轮叶片数为无限、离心泵的叶片无限薄，即离心泵的叶轮叶片数为无限多个。液体质点试验叶片弯曲表面流动，不发生任何环多个。液体质点试验叶片弯曲表面流动，不发生任何环流。流。 2 2、输送的是理想流体，没有摩擦阻力。、输送的是理想流体，没有摩擦阻力。3 3、定态流动。、定态流动。22222222sin2sin2wbrcbrqv式中式中；叶轮进、出口的宽度2、b1b；叶轮进、出口的半径2、r1r的倾角；叶轮进、出口处叶片2、1

9、11111111vsinwbr2=sincbr2=q 在同一流量下，因外缘处叶片间的流道较内缘处在同一流量下，因外缘处叶片间的流道较内缘处为宽，其相对速度为宽，其相对速度将低于内缘将低于内缘 等角速度旋状运动的考察方法等角速度旋状运动的考察方法 以静止坐标为参考系；以静止坐标为参考系；以与流体一起作等角速度运动的旋转坐标为参照系以与流体一起作等角速度运动的旋转坐标为参照系离心力场中的机械能守恒离心力场中的机械能守恒设有一离心泵叶轮如图所设有一离心泵叶轮如图所示，此叶轮具有无限多叶片并绕示，此叶轮具有无限多叶片并绕轴以角速度轴以角速度旋转当离心泵正旋转当离心泵正常工作时，流体在作等角速度旋常工作

10、时，流体在作等角速度旋转运动的同时，还将沿叶片通道转运动的同时，还将沿叶片通道由内缘流向外缘若以旋转坐标由内缘流向外缘若以旋转坐标为参照系。则流体质点在叶片通为参照系。则流体质点在叶片通道内的相对运动速度道内的相对运动速度应满足。应满足。22wddpZdzYdyXdx（）（）为方便分析，假设叶轮水平放置，并取旋转中心为为方便分析，假设叶轮水平放置，并取旋转中心为坐标原点，坐标原点，Z Z轴向上。在叶轮内半径为轴向上。在叶轮内半径为r r处取单位质处取单位质量流体，作用在此单位质量流体上的体积力为：量流体，作用在此单位质量流体上的体积力为：重重 力：力：Z=-gZ=-g惯性离心力：惯性离心力：F

11、=F=2 2r r离心力场中的机械能守恒离心力场中的机械能守恒此离心力在和此离心力在和y y方向的投影是：方向的投影是：X=X=2 2x Y=x Y=2 2y y将将X X、Y Y、Z Z但入式（）中，并积分得：但入式（）中，并积分得： c=g2+)2gZ+gp22u（离心力场中的机械能守恒离心力场中的机械能守恒 此式表明，理性流体在无限多叶片构成的叶片通道此式表明，理性流体在无限多叶片构成的叶片通道内作定态流动时，其总机械能守恒。这样可对叶轮进、内作定态流动时，其总机械能守恒。这样可对叶轮进、出口截面列出机械能守恒式：出口截面列出机械能守恒式：或：或：gguugzz22p p 2221212

12、21212g2+)2g+g(=g2+)2g+g(222222212111uZpuZp（a a） 若以静止物体为参照系，具有径向运动的旋状流体所若以静止物体为参照系，具有径向运动的旋状流体所具有的机械能应是势能和以绝对速度计的动能具有的机械能应是势能和以绝对速度计的动能c c2 2/2g/2g。离。离心泵叶轮对单位重量流体所提供的能量等于流体在进、出心泵叶轮对单位重量流体所提供的能量等于流体在进、出口截面的总机械能之差，即：口截面的总机械能之差，即：gccgHzzT2)p p (21221212将式（将式（a a）代入上式得：）代入上式得：上式表明：离心泵是以势能和动能两种形式向流体提供能量。上

13、式表明：离心泵是以势能和动能两种形式向流体提供能量。上式为离心泵的理论压头计算式。上式为离心泵的理论压头计算式。g2cc+g2+g2uu =H212221222122T二离心泵基本方程的表达式将式（）、（）代入上式得将式（）、（）代入上式得gcucuHT111222coscos（14）由上式可以看出，为得到较大的压头，在离心泵设计时，由上式可以看出，为得到较大的压头，在离心泵设计时，通常使液体不产生愈旋，从径向进入叶轮，即通常使液体不产生愈旋，从径向进入叶轮，即9090。于。于是，泵的理论压头：是，泵的理论压头：（15）gcuHT222cos二离心泵基本方程的表达式二离心泵基本方程的表达式一、

14、流量对理论压头的影响一、流量对理论压头的影响由图可知：由图可知：22222cosu=cosc由式（），得：由式（），得： 22v222v2sinAq=sinbr2q=将上两式代入式（），可得泵的理论压头将上两式代入式（），可得泵的理论压头H和泵的流量之间的关系为：和泵的流量之间的关系为：22222ctgqgAuguHvT（18）二离心泵基本方程的表达式二离心泵基本方程的表达式简化为：简化为：二离心泵基本方程的表达式离心泵基本方程式222222TTuu ctgHgg D bqTTHABq二、叶片形状对理论压头的影响二、叶片形状对理论压头的影响根据叶片出口端倾角根据叶片出口端倾角（流动角）的大小，

15、叶片形状（流动角）的大小，叶片形状可分为三种：径向叶片可分为三种：径向叶片a a（2 29090）；后弯叶片）；后弯叶片b b（2 2909090） 离心泵基本方程式的讨论离心泵基本方程式的讨论离心泵基本方程式的讨论2 29090H HT T与与q qv v无关。无关。 2 2 90 90H HT T随随q qv v的增大而增大。的增大而增大。2 2 90 90H HT T随随q qv v的增大而减小。的增大而减小。在相同流量下，前弯叶片的动能较大，而后弯叶片的动能较在相同流量下，前弯叶片的动能较大，而后弯叶片的动能较小。虽然动能可以在蜗壳转化为静压能，但转化过程中能量小。虽然动能可以在蜗壳转

16、化为静压能，但转化过程中能量损失较大，因此为获得较高的效率，一般采用后弯叶片。损失较大，因此为获得较高的效率，一般采用后弯叶片。222222TTuu ctgHgg D bq直径直径D D2 2转速转速n nTH离心泵基本方程式的讨论离心泵基本方程式的讨论三、液体密度的影响三、液体密度的影响由式（）可知理论压头与液体密度无关。由式（）可知理论压头与液体密度无关。“气气缚缚”现现象象 1 1、泵的压头（扬程）、泵的压头（扬程）理论压头与实际压头有一定的差距，主要原因如下：理论压头与实际压头有一定的差距，主要原因如下： 、流体在叶片间环流的影响、流体在叶片间环流的影响: : 叶片的几何形叶片的几何形

17、状、数目、状、数目、 液体粘度等；液体粘度等； 、流体阻力损失（实际流体）；、流体阻力损失（实际流体）； 、冲击损失；、冲击损失；表示离心泵对单位重量液体所提供的能量，用表示离心泵对单位重量液体所提供的能量，用H He e表示，表示，单位：单位：m m2 2、泵的流量：、泵的流量：以体积流量表示的离心泵的输送能力，用以体积流量表示的离心泵的输送能力，用q qv v表表示，单位：示，单位：m m3 3/s/s， m m3 3/h/h三离心泵的性能参数三离心泵的性能参数qhPmee=qHPveeg=3、泵的有效功率和效率、泵的有效功率和效率（1）泵的有效功率）泵的有效功率.泵处获得的机械能，W位时

18、间内液体从泵的有效功率，既单eP；3mkg液体的密度，s；3m泵的实际流量，Vq处净获得的能量，m；位重量流体自泵泵的有效压头，即单He三离心泵的性能参数三离心泵的性能参数ePHq g由电机输入泵轴的功率称为泵的轴功率，单位由电机输入泵轴的功率称为泵的轴功率，单位为为W W或或kWkW。则有。则有 离心泵的有效功率是指液体在单位时间内离心泵的有效功率是指液体在单位时间内从叶轮获得的能量从叶轮获得的能量1000102ePHqP（2-19） （2-202-20） 三离心泵的性能参数三离心泵的性能参数（2 2）泵的效率）泵的效率PPae电机输入离心泵的功率称为泵的轴功率，以电机输入离心泵的功率称为泵

19、的轴功率，以P Pa a表示。表示。有效功率与轴功率之比值定义为泵的效率有效功率与轴功率之比值定义为泵的效率容积损失容积损失0.850.850.95 0.95 水力损失水力损失0.80.80.9 0.9 机械机械损失损失0.960.960.990.99三离心泵的性能参数三离心泵的性能参数（1 1）容积损失容积损失 即泄漏造成的损失。即泄漏造成的损失。（2 2）水力损失水力损失 由于液体流经叶片、蜗壳的沿程阻力，由于液体流经叶片、蜗壳的沿程阻力，流道面积和方向变化的局部阻力，以及叶轮通道中的环流流道面积和方向变化的局部阻力，以及叶轮通道中的环流和旋涡等因素造成的能量损失。和旋涡等因素造成的能量损

20、失。（3 3）机械效率机械效率 由于高速旋转的叶轮表面与液体之间摩由于高速旋转的叶轮表面与液体之间摩擦，泵轴在轴承、轴封等处的机械摩擦造成的能量损失。擦，泵轴在轴承、轴封等处的机械摩擦造成的能量损失。三离心泵的性能参数三离心泵的性能参数离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线 离心泵的有效压头离心泵的有效压头HeHe（扬程）、效率（扬程）、效率、轴功率、轴功率PaPa均与均与输液量输液量q qv v有关，其间关系可用泵的特性曲线表示，图有关，其间关系可用泵的特性曲线表示，图为离心泵的特性曲线。为离心泵的特性曲线。1 1、流体在、流体在叶片间环流叶片间环流的影的影响。叶片非无限多片，其响。叶片非无限多片

21、，其大小取决于叶片形状、数大小取决于叶片形状、数目、液体粘度等；目、液体粘度等；2 2、流体阻力损失。流体阻力损失。流体流流体流过叶片、泵壳时的阻力。过叶片、泵壳时的阻力。3 3、冲击损失。冲击损失。液体进入叶液体进入叶轮时对叶片的冲击，由叶轮时对叶片的冲击，由叶片流出冲击泵壳的损失。片流出冲击泵壳的损失。离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线的测定离心泵的特性曲线的测定1 1、H He e-q-qv v曲线，表示压头与流量的关系；曲线，表示压头与流量的关系；2 2、P Pa a-q-qv v曲线，表示轴功率与流量的关系；曲线，表示轴功率与流量的关系；3 3、-q-qv v曲线，表示

22、效率与流量的关系；曲线，表示效率与流量的关系；图2-9 离心泵的特性曲线 离心泵的特性曲线 每种型号的离心泵在特定转速下有其独特的特性每种型号的离心泵在特定转速下有其独特的特性曲线，且不受管路特性的影响。曲线，且不受管路特性的影响。 在固定转速下，离心泵的流量和压头，效率不随在固定转速下，离心泵的流量和压头，效率不随被输送液体的密度而变，但泵的功率与液体密度成正比。被输送液体的密度而变，但泵的功率与液体密度成正比。离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线 离心泵的轴功率离心泵的轴功率P P在流量为零时为最小，随流量的在流量为零时为最小，随流量的增大而上升，因而在启动离心泵时应关闭泵的出口阀，增大而上升

23、，因而在启动离心泵时应关闭泵的出口阀，以减少启动电流，保护电机。待运转正常后，再打开泵以减少启动电流，保护电机。待运转正常后，再打开泵出口阀并调节流量至规定值。同理，停泵时也要先关出出口阀并调节流量至规定值。同理，停泵时也要先关出口阀，还可防止排出管中液体倒流，保护叶轮。口阀，还可防止排出管中液体倒流，保护叶轮。 离心泵的压头一般随流量加大而下降（在极小离心泵的压头一般随流量加大而下降（在极小流量时有例外）。此规律和离心泵理论压头的表达式流量时有例外）。此规律和离心泵理论压头的表达式相一致。相一致。 在额定流量下泵的效率为最高。该最高效率点在额定流量下泵的效率为最高。该最高效率点称为泵的设计点

24、，对应的各项参数称为最佳工况参数。称为泵的设计点，对应的各项参数称为最佳工况参数。离心泵铭牌上标出的性能参数即是最高效率点对应的离心泵铭牌上标出的性能参数即是最高效率点对应的数值。离心泵应尽可能在高效区操作（最高效率的数值。离心泵应尽可能在高效区操作（最高效率的92%92%范围内）。范围内）。 离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线影响特性曲线的因素影响特性曲线的因素1 1、液体密度的影响：、液体密度的影响： 流量、压头、效率与所输送流体的密度无关，流量、压头、效率与所输送流体的密度无关， 流体流体的轴功率与所输送流体的密度有关，泵的功率与液体密度的轴功率与所输送流体的密度有关，泵的功率与液体密度成

25、正比。成正比。 2、粘度的影响、粘度的影响 最高效率点处的压头、流量、效率均比输送清水时小。最高效率点处的压头、流量、效率均比输送清水时小。当运动粘度当运动粘度2010-6m2/s时采用下式进行校正：时采用下式进行校正：qCqvvqHCHH C离心泵的特性曲线设计点最佳工况参数高效区最高效率的92%范围内影响特性曲线的因素影响特性曲线的因素3 3、转速对特性曲线的影响：比例定律、转速对特性曲线的影响：比例定律1 1、转速改变后液体离开叶轮处的速度三角形相似；、转速改变后液体离开叶轮处的速度三角形相似；2 2、转速改变前后离心泵的效率相同。、转速改变前后离心泵的效率相同。nnuuccsincbr

26、sincbrqqvv22222222222222)(coscos22222 222222nnuucucuHH)(pp3nnqHqvHvaa转速变化小于转速变化小于2020时使用时使用影响特性曲线的因素影响特性曲线的因素4 4、叶轮外径对特性曲线的影响：切削定律、叶轮外径对特性曲线的影响：切削定律1 1）、叶轮外径改变后液体离开叶轮时的速度三角形相似；）、叶轮外径改变后液体离开叶轮时的速度三角形相似；2 2）、叶轮外径改变前后离心泵的效率相同。）、叶轮外径改变前后离心泵的效率相同。3 3）、叶轮切削前后，叶轮出口截面积基本不变。）、叶轮切削前后，叶轮出口截面积基本不变。DDuuqqvv2222)

27、DDuuH222222 2(=H)(PPa322aDDHDDH切削量应小于切削量应小于5 5离心泵的流量调节和组合操作离心泵的流量调节和组合操作安装在管路中的泵汽输液量安装在管路中的泵汽输液量即为管路的流量，在该流量即为管路的流量，在该流量下泵提供的扬程必恰等与管下泵提供的扬程必恰等与管路所要求的压头。因此，离路所要求的压头。因此，离心泵的实际工作情况（流量、心泵的实际工作情况（流量、压头）式由泵特性和管路特压头）式由泵特性和管路特性共同决定的。性共同决定的。 离心泵的工作点：离心泵的工作点：离心泵的流量调节和组合操作离心泵的流量调节和组合操作若管路内的流动处于阻力平方若管路内的流动处于阻力平

28、方区，安装在管路中的离心泵汽区，安装在管路中的离心泵汽工作点必同时满足：工作点必同时满足：管路特性方程管路特性方程H=f(qH=f(qv v) ) 泵的特性方程泵的特性方程He=(qHe=(qv v) ) 联立求解此两方程及的管路特联立求解此两方程及的管路特性曲线和泵特性曲线的交点，性曲线和泵特性曲线的交点，参见图。此交点为泵的工作点。参见图。此交点为泵的工作点。离心泵的流量调节离心泵的流量调节1、出口阀调节：最简单的调节方法是在离心泵出口处的管路上安装调节阀改变阀门的开度即改变管路阻力系数（时中的值）可改变管路特性曲线的位置，使调节后管路特性曲线与泵特性曲线的交点移至适当位置，满足流量调节的

29、要求。离心泵的流量调节离心泵的流量调节离心泵的流量调节离心泵的流量调节： 1 1、出口阀开度调节，特点：调节简便、灵活；能耗高。、出口阀开度调节，特点：调节简便、灵活；能耗高。 2 2、转速调节，节能，不方便。（调频）、转速调节，节能，不方便。（调频）2 2、另一类调节方法是改变泵的特性曲线，如改变转、另一类调节方法是改变泵的特性曲线，如改变转速等速等并联泵的合成特性曲线并联泵的合成特性曲线设有两台型号相同的离心设有两台型号相同的离心泵并联工作（图泵并联工作（图2 21515），），并且各自的吸入管路相同，并且各自的吸入管路相同，则两泵的流量和压头必相则两泵的流量和压头必相同。其特性曲线可由单

30、台同。其特性曲线可由单台泵特性曲线横坐标加倍，泵特性曲线横坐标加倍，纵坐标保持不变得到。纵坐标保持不变得到。并联泵的流量和压头并联泵的流量和压头HvHv并由并由合成特性曲线与管路特性曲合成特性曲线与管路特性曲线的交点线的交点a a决定，并联泵的决定，并联泵的总效率与每台泵的效率（图总效率与每台泵的效率（图中中b b点的单泵效率）相同。点的单泵效率）相同。由图可见，由于管路阻力损由图可见，由于管路阻力损失的增加，两台泵并联的总失的增加，两台泵并联的总输送量输送量q qv v并并必小于原单泵输必小于原单泵输送量送量q qv v的两倍。的两倍。并联泵的合成特性曲线并联泵的合成特性曲线串联泵的合成特性

31、曲线串联泵的合成特性曲线 其特性曲线可由单台泵特性曲线横坐标保持不变，纵其特性曲线可由单台泵特性曲线横坐标保持不变，纵坐标加倍得出。同理，串联泵的总流量和总压头也是有工坐标加倍得出。同理，串联泵的总流量和总压头也是有工作点作点a a所决定。由于串联后的总输液量所决定。由于串联后的总输液量q qv v串串即是组合中的单即是组合中的单泵输液量泵输液量q qv v，故总效率也为，故总效率也为q qv v串串时的单泵效率。时的单泵效率。组合方式的选择组合方式的选择如果管路两端的势能如果管路两端的势能差大于单泵所能提供差大于单泵所能提供的最大扬程，则必须的最大扬程，则必须采用串联操作。采用串联操作。由图

32、可见，对于低阻由图可见，对于低阻输送管路，并联优于输送管路，并联优于串联组合；对于高祖串联组合；对于高祖传输管路，则采用串传输管路，则采用串联组合更为合适。联组合更为合适。气蚀现象气蚀现象离心泵的安装高度离心泵的安装高度kk在在1-11-1与与k-kk-k两截面间列柏努力方程式：两截面间列柏努力方程式：Hgugpgugp)k(fkk1221122当泵发生气蚀时：当泵发生气蚀时：pk=pv,此时，此时，p1必等于某必等于某一确定的最小值一确定的最小值p1,min，上式变为：，上式变为：Hgugpgugp)k(fkvmin,1221122即：即：Hgugpgugp)k( fkvmin,122112

33、2气蚀余量：气蚀余量： 为防止气蚀现象发生，在离心泵入口处液体的静压头与动为防止气蚀现象发生，在离心泵入口处液体的静压头与动压头之和必须大于液体操作温下的饱和蒸汽压头的某一最小值。压头之和必须大于液体操作温下的饱和蒸汽压头的某一最小值。离心泵的安装高度离心泵的安装高度令：令：Hgugpgugp)NPSH()k( fkvmin,c1221122gggpupNPSHvr2211必需气蚀余量：必需气蚀余量：在在0-0与与1-1两截面间列柏努力方程式：两截面间列柏努力方程式：HgugppH,fg1021102离心泵的安装高度：离心泵的安装高度：即：即：)NPSH(HgpgpHc,fvmax,g100.

34、)NPSH(HgpgpHr,fvg501005 . 0NPSHNPSHr允许汽蚀余量允许汽蚀余量（1 1）泵体产生震动与噪音；）泵体产生震动与噪音；（2 2）泵性能（）泵性能（q q、H H、）下降；）下降；（3 3）泵壳及叶轮冲蚀（点蚀到裂缝）。）泵壳及叶轮冲蚀（点蚀到裂缝）。 应注意区别气缚现象与汽蚀现象。应注意区别气缚现象与汽蚀现象。汽蚀的危害离心泵的安装高度离心泵的安装高度离心泵的安装高度离心泵的安装高度讨论：讨论：1 1、离心泵的允许气蚀余量是与其流量有关的，大流量下较、离心泵的允许气蚀余量是与其流量有关的，大流量下较 大。因此计算时应选用最大流量处的值；大。因此计算时应选用最大流量

35、处的值；2 2、安装时，应用较大的吸入管路，减少入口处的弯头、阀、安装时，应用较大的吸入管路，减少入口处的弯头、阀 门等；门等；3 3、当液体温度较高或沸点较低时，安装高度可能为负值。、当液体温度较高或沸点较低时，安装高度可能为负值。离心泵的类型与选择离心泵的类型与选择类型：类型： 1、清水泵清水泵 ：单级、多级：单级、多级 、双吸、双吸 2、耐腐蚀泵耐腐蚀泵：用耐腐蚀材料：用耐腐蚀材料 3、油泵油泵 ：密封良好：密封良好 4、杂质泵杂质泵 ：用于输送悬浮液及粘稠浆液：用于输送悬浮液及粘稠浆液 5、液下泵液下泵 ：轴封要求不高：轴封要求不高 6、屏蔽泵屏蔽泵 ：无密封无泄漏：无密封无泄漏离心泵

36、的选择原则离心泵的选择原则: :离心泵的类型与选择离心泵的类型与选择1 1、确定输送系统的流量和压头、确定输送系统的流量和压头3 3、核算泵的功率：针对密度较大的情况进行功率核算、核算泵的功率：针对密度较大的情况进行功率核算2 2、选择泵的型号与类型：介质、压头、流量、选择泵的型号与类型：介质、压头、流量清水泵、油泵、耐腐蚀泵、杂质泵清水泵、油泵、耐腐蚀泵、杂质泵高温泵、高温高压泵、低温泵、高温泵、高温高压泵、低温泵、液下泵、磁力泵液下泵、磁力泵 叶轮数目叶轮数目单级泵单级泵多级泵多级泵吸液方式吸液方式单吸泵单吸泵双吸泵双吸泵泵送液体性质和泵送液体性质和使用条件使用条件离心泵的类型与选择离心泵

37、的类型与选择IS 型（单级单吸） 水泵 Sh 型（双吸泵） 输送清水及理化性质类似于水的液体 D 型（多级泵） 油泵（Y 型）输送石油产品，良好密封性能 离心泵 耐腐蚀泵（F 型）输送酸、碱等腐蚀性液体，耐腐材料制造 杂质泵（P 型）输送悬浮液及稠厚的浆液，开式或半闭式叶轮 屏蔽泵（无密封泵）输送易燃、易爆、剧毒及放射性液体 磁力泵（C 型）高效节能，输送易燃、易爆、腐蚀性液体 离心泵的类型与选择离心泵的类型与选择1 1清水泵（清水泵（ISIS型、型、D D型、型、ShSh型）型） ISIS型清水泵型清水泵单级单吸悬臂式离心水泵单级单吸悬臂式离心水泵 D D型清水泵型清水泵多级离心泵。用于要求

38、的压头较高而流量多级离心泵。用于要求的压头较高而流量不太大时。不太大时。ShSh型离心泵型离心泵双吸离心泵。用于泵送液体的流量较大双吸离心泵。用于泵送液体的流量较大而所需扬程并不高时。而所需扬程并不高时。离心泵的类型与选择离心泵的类型与选择2 2油泵（油泵（Y Y型）型） 输送石油产品的泵称为油泵。因为油品易燃易爆，因输送石油产品的泵称为油泵。因为油品易燃易爆，因而要求油泵有良好的密封性能。当输送高温油品（而要求油泵有良好的密封性能。当输送高温油品（200200以上）时，需采用具有冷却措施的高温泵。以上）时，需采用具有冷却措施的高温泵。 油泵有单吸与双吸、单级与多级之分。国产油泵系列油泵有单吸

39、与双吸、单级与多级之分。国产油泵系列代号为代号为Y Y、双吸式为、双吸式为YSYS。全系列扬程范围为。全系列扬程范围为6060603m603m，流，流量范围为量范围为6.256.25500m500m3 3/h/h。离心泵的类型与选择离心泵的类型与选择3 3防腐蚀泵（防腐蚀泵（F F型）型） 4 4杂质泵（杂质泵（P P型）型）5 5屏蔽泵屏蔽泵6 6磁力泵（磁力泵（C C型）型） C C型磁力泵全系列扬程范围为型磁力泵全系列扬程范围为1.21.2100m100m，流量范围为，流量范围为0.10.1 100m100m3 3/h/h。 F F泵全系列扬程范围为泵全系列扬程范围为1515105m10

40、5m，流量范围为，流量范围为2 2400m400m3 3/h/h。 离心泵的类型与选择离心泵的类型与选择二离心泵的选择二离心泵的选择选泵时应注意以下几点：选泵时应注意以下几点：（1 1）根据被输送液体的性质和操作条件，确定适宜的类型。）根据被输送液体的性质和操作条件，确定适宜的类型。（2 2）根据管路系统在最大流量下的流量）根据管路系统在最大流量下的流量q qe e和压头和压头H He e确定泵的确定泵的 型号。型号。（3 3）当单台泵不能满足管路要求时，要考虑泵的串联和并联。）当单台泵不能满足管路要求时，要考虑泵的串联和并联。（4 4）若输送液体的密度大于水的密度，则要核算泵的轴功率。）若输

41、送液体的密度大于水的密度，则要核算泵的轴功率。 三离心泵的安装与操作（1 1）实际安装高度要小于允许安装高度，并尽量减小吸）实际安装高度要小于允许安装高度，并尽量减小吸 入管路的流动阻力。入管路的流动阻力。（2 2）启动泵前要灌泵；并关闭出口阀，使启动功率最）启动泵前要灌泵；并关闭出口阀，使启动功率最 小；停泵前也应先关闭出口阀，以保护叶轮。小；停泵前也应先关闭出口阀，以保护叶轮。（3 3）定期检查和维修。）定期检查和维修。1 1 往复泵的基本结往复泵的基本结构和工作原理构和工作原理活塞泵缸吸入阀活塞杆排出阀往复泵有自吸能力，启往复泵有自吸能力，启动前不灌泵。动前不灌泵。其其 他他 类类 型型

42、 泵泵其其 他他 类类 型型 泵泵一、往复泵：结构：泵缸、活塞、活塞杆、吸入阀、排出阀工作原理：特点：1、特性曲线：2、流量 ：QT=Asn、QT=(2A-a)Sn3、压头：与泵的几何尺寸无关4、具有自吸能力，吸上真空度随大气压、介质、温度而变。5、不能加出口阀，采用回路调节。综上所述：往复泵适用于小流量、高压强、的场合。可以输送高粘度液体，但不能输送含固体粒子的悬浮液及腐蚀性液体。图2-26往复泵的流量曲线 考虑流量的损失，实际的计算式为考虑流量的损失，实际的计算式为vTqq（2-33） 功率与效率 60Hq gP（2-34） 其 他 类 型 泵图2-27 往复泵的特性曲线压头和特性曲线 其

43、 他 类 型 泵 往复泵的输液能力只取决于活塞的位移而与管路情况无关，泵的压头仅随输送系统要求而定，这种性质称为正位移特性，具有这种特性的泵称为正位移（定排量）泵。 其 他 类 型 泵3.往复泵的工作点与流量调节往复泵的工作点 图2-27 往复泵的工作点其 他 类 型 泵往复泵的流量调节（1）旁路调节装置（2）改变活塞冲程或往复频率其 他 类 型 泵其 他 类 型 泵二、计量泵：特殊的往复泵其 他 类 型 泵三、旋转泵：1、齿轮泵：适用于：压头高、流量小适于输送粘稠及膏状液体，不能输送含固体悬浮液。正位移泵其 他 类 型 泵2、螺杆泵：压头高、效率高、噪音低，适于在高压下输送粘稠液体。正位移泵

44、其 他 类 型 泵3、旋涡泵：特殊的离心泵，用回路调节，开启时需灌泵，效率较低。适于输液量小、压头高、粘度不大的液体。其 他 类 型 泵4、隔膜泵：5、轴流泵：综上所述： 1、流量调节时离心泵采用出口阀调节，启动泵时出口阀应全闭， 以减小起动功率； 2、正位移泵采用回路调节流量，启动泵时阀门应全开，以免伤害设备。 3、所有泵均有气蚀现象； 4、离心泵无自吸能力，可发生气缚； 5、往复泵有自吸能力，不发生气缚； 6、离心泵与正位移泵压头的区别； 7、注意泵的安装高度。 其 他 类 型 泵气体输送设备气体输送设备特点：1、对于一定的质量流量，由于气体的密度小，体积流量就大，因此设备体积就大。2、由

45、于流量大，气管路中的设计流速比液体管路设计流速要大得多。在相同直径的管道内输送同质量流量的流体，气体的阻力损失比液体阻力损失也大得多，需要提高的压头也大。3、由于气体的可压缩性，气体压强变化时，其体积和温度也同时发生变化，这对气体输送机械的结构形状有很大的影响。分类分类：（按进出口压强差和压缩比分类）：（按进出口压强差和压缩比分类）1 1、通风机：出口压强不大于、通风机：出口压强不大于15x1015x103 3PaPa，压缩比为，压缩比为1 11.151.15；2 2、鼓风机：出口压强为、鼓风机：出口压强为15x1015x103 3 294x10 294x10 3 3PaPa，压缩比小与，压缩

46、比小与4 4；3 3、压缩机：出口压强为、压缩机：出口压强为294x10294x103 3PaPa以上，压缩比大与以上，压缩比大与4 4；4 4、真空泵：用于减压，出口压强为大气压。、真空泵：用于减压，出口压强为大气压。气体输送设备气体输送设备离心式通风机离心式通风机一、风机的分类：轴流式和离心式一、风机的分类：轴流式和离心式二、离心通风机按出口风压二、离心通风机按出口风压的大小分为：的大小分为： 1、低压离心通风机：风、低压离心通风机：风压压1x103Pa(表压）；表压）； 2、中压离心通风机：风、中压离心通风机：风压为压为1x103 3x10 3Pa(表表压）；压）； 3、高压离心通风机：

47、风、高压离心通风机：风压为压为3x103 15x10 3Pa(表表压）；压）；离心式通风机离心式通风机三、离心通风机的结构和工作原理：三、离心通风机的结构和工作原理：1 1、结构：、结构： 、叶轮（前弯式、平直式、叶轮（前弯式、平直式、 后弯式）直径较大；后弯式）直径较大； 、蜗壳通道为矩形、蜗壳通道为矩形四、主要参数和特性曲线： 、主要参数： 1、风量： qv 单位：m3/s 2、风压： HT 单位：N/m2 HT=(p2-p1)+ u2/2=Hst+Hk 3、轴功率和效率： 1000QHNT4、不同介质的换算：2 . 1NN 离心式通风机、特性曲线：HTQHsQqvPqvPHTHs五、离心

48、通风机的选择： 1、根据气体的 种类（清洁空气、易燃气体、腐蚀性气体、含尘气体、高温气体等）与风压范围，确定风机类型。 2、根据所要求的风量和风压（风压换算为实验条件下的），从产品样本上查的适宜的设备尺寸。六、离心鼓风机和透平压缩机： 结构类似于多级离心泵，工作原理与离心通风机相同，又称透平鼓风机。离心式通风机旋转鼓风机、压缩机和真空泵1、罗茨鼓风机风量与转速成正比，转速一定时流量与出口压强无关，使用温度85以下。出口压强小与80kPa。通过回流支路调节流量（定容式风机）2、水环真空泵特点： 1、结构简单、紧凑； 2、最高真空度可达85； 3、所产生的风压小于0.1MPa3、液环压缩机（纳氏泵

49、）p1264、喷射泵p127与水环真空泵工作原理基本相同，只是泵体是椭圆形，具有两个月牙形工作腔。往复压缩机多级压缩原因： 1、避免排出气体温度过高（润滑油）。 2、减小功耗，提高压缩机的经济性。 3、提高气缸容积利用率（余隙空间造成）。 4、压缩机结构更合理一性能参数与特性曲线： 1、流量qv单位时间通过泵的 液体量，m3/s或m3/h; 2、扬程（压头）H每N流体通 过泵获得的有效能，m； 3、效率外加能量利用的程度， 由水力、容积、机械三个 效率决定。 4、有效功 pePeqm=Hegqv P= Pe Heqv102 5、泵的特性曲线二、影响因素： 1、基本方程 2、变化qv、He、 不

50、变，而p （qv、He、 受管路特性制约） 3、粘性校正系数 4、比例定律、切削定律 1、气蚀余量 2、允许安装高度 3、气蚀防止措施 1、工作原理:惯性离 心力场无自吸能力 2、基本结构:叶轮、 蜗壳、轴封。 3、基本方程 1、分类：用途、结 构。 2、选型：根据介质 操作条件选类型 根据qv和He选型 号注意核算功率 一、操作 1、启动前灌泵(无自 吸、防气缚） 2、出口阀 3、工作点 二、流量调节 1、改变管路特性曲 线 （出口阀调节） 2、改变泵的特性曲 线 3、泵的出口连接到 密闭容器。 安装操作 调节性能参数 影响因素选型流 体 输 送 设 备 总 结一、流体输送过程的数学描述：1

51、、管路特性方程2、输送机械特性方程二、流体输送的操作性问题特点及类型：1、当管路操作状况或输送机械性能改变时，分析系统输送能力的变化情况；2、为使系统的输送能力增大或减小，应采取何种措施。三、流体输送的操作性问题分析方法：1、定性分析：当条件改变时，如：粘度、温度、阀门开度、转速、叶轮直径、泵的串、并联、供需液势能变化、密度等发生变化，应首先分析管路特性曲线及输送机械特性曲线的变化趋势，找出新的工作点，再进一步分析；2、定量分析：在定性分析的基础上，根据能量守恒方程、质量守恒方程进行解题。1、离心泵的轴功率一般随流量增大而增大，当流量为零时，轴功率亦为 零。 2、往复泵也可以用安装出口阀门的方

52、法来调节流量。 3、离心通风机的风压不随进入风机气体的密度而变。 4、离心泵铭牌上标明的是泵在( )时的主要性能参数。A 流量最大； C. 效率最高； B. 压头最大； D. 轴功率最小。1、完成下面各类泵的比较： (1) 离心泵( )； (2) 往复泵( )； (3) 旋转泵( )。 A、流量可变，压头不很高，适用于粘性大的流体； B、流量不均匀，压头根据系统需要而定，用旁路阀调节流量； C、流量恒定，压头随流量变化，往复运动振动很大； D、流量较小，压头可达很高，适于输送油类及粘稠性液体； E、流量均匀，压头随流量而变，操作方便。习 题 课一、判断题：二、选择题：2、离心泵吸入管路底阀的作

53、用是（） A阻拦液体中的固体颗粒； C避免出现气蚀现象； B防止启动充入的液体从泵内漏出；D维持最低的允许吸上高度 3、 下述各类泵中属于正位移泵的有( )。 A、隔膜泵； B.齿轮泵； C.轴流泵； D.旋涡泵； E.螺杆泵；4、离心泵产生气蚀的原因可能是( )。 A、启动前没有充液； C. 被输送液体温度较高； B、安装高度过大； D. 安装地区的大气压较低。例1、在如图所示的试验装置上,用20清水测定离心泵的性能参数.泵的吸入管内径为80mm，压出管内径为50mm，孔板流量计的孔径d0为28mm，量测压口之间的垂直距离h0=0.4m,泵的转速为2900r/min，实验测得一组数据为：压差

54、计读数R725mmHg柱，泵入口处真空度p1=72.0kpa；泵出口处表压强p2=224kpa；电动机功率为2.25kW ；效率92。试求该泵在操作条件下的流量、压头、轴功率、效率，并列出性能参数。解：本题为通过实验来测定泵的性能参数，关键是根据压差计读 数R求出流量。 1、流量：3136. 0(28/50)AA220 假设C0在常数区，则由A0A2值从图154查得C00.635，则m/s5 . 8 1000807. 9)100013600(725. 02635. 0 )g-2R(A00cu 核算C0是否在常数区m/s666. 23136. 05 . 8()dduu22002 20下水的粘度1

55、.00510-3pa.s 5 . 9R1.326 005. 11000666. 205. 0duRe10e10104c53 原设正确，求得u0(u)有效。/s84.18= /s234. 5= 5 . 8028. 0(4=mm10)uAq333200v2、泵的压头由式2g+=uuHHhH2122210em/s041. 18050(666. 2( m8 .22807. 91000/224 m342. 7807. 91000/0 .72 m/s666. 2 m4 . 0 )dduu10H10Huh221221323120 式式中中m89.30=)807. 92)/(-(+84.22+342. 7+4

56、 . 0= 041. 1666. 2H22e3、泵的轴功率和效率%6 .76=07. 2102234. 589.30=P102/=/P=kW0 . 2=25. 292. 0=1010qHPP33veee 列出泵的性能参数： 转速n 2900r/min,流量 qv 18.5m3/h，压头 He 30.9m， 轴功率 p 2.07kW、效率 76.6例2、用离心泵将真空精馏塔塔底的釜液送至储槽，其流程如图所示。液体的流量为7.5m3/h,密度为780kgm3，已知塔内液面上方的饱和蒸气压为16kpa。操作条件下泵的允许气蚀余量(NPSH)r=3m，吸入管路的压头损失为0.8m，试计算泵的安装高度。

57、解：本题为输送热流体的离心泵的安装高度计算。由于已给出气蚀余量所以由下式计算：H50)(NPSHgppH1 -f0rv0g.在题给条件下，液面上方蒸气压即为饱和蒸气压，故泵的安装高度为m34 80503807978010)166(1H3g.计算值为负值，说明离心泵应安装在液面以下。在输送高温流体或输送低沸点流体时，常常需要把离心泵安装在液面以下。例例3 3用离心泵将20的清水送到某设备中，泵的前后分别装有真空表和压强表，如图9所示。已知泵吸入管路的压头损失和动压头之和为2.4m，水面与泵吸入口中心线之间的垂直距离为2.2m，操作条件下泵的气蚀余量为5.4m。试求： 真空表的读数为若干kPa； 水温由20升至50 (此时饱和蒸汽压为12.34kPa)时，发现真空表 与压强表读数跳动，流量骤然下降，试判断出了什么故障并提出排除 措施。当地大气压为98.1kPa【解】该题的内容是柏努利方程的应用和泵的安装高度核算， 现计算如下。 真空表读数11002.2m图9 以池内水面为0-0面，泵吸入管测压中心线为1-l截面，在两个截面之间列柏努利方程式得：1021112faHgugpZgp整理上式得： 1