流体输送机械课件

1、 第二章 流体输送机械 流体输送机械在化工生产中的应用将流体从低能位送往高能位 向流体补加能量 流体输送机械的分类 流体输送机械按工作原理分类：离心式（叶轮式）往复式旋转式流体动力作用式根据流体性质的不同分成：输送液体用的泵输送气体用的压缩机（或风机） 内容提要离心泵的操作原理和主要部件 离心泵的主要性能参数和特性曲线 影响离心泵特性的因素 第一节 液体输送机械其它类型的泵 1、定义：液体输送机械就是将能量加给液体 的机械，通称泵。2、分类： 离心泵： 往复泵： 旋转泵： 流体作用泵：一、离心泵的操作原理和主要部件： 1、操作原理： A 获能（叶轮） B 转能排液（泵壳） C 吸液（入口）可见

2、，离心泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转的叶轮，将动能和静压给予液体，在泵壳内液体的部分动能转变成静压能，使液体获得较高的压力，压出泵体外。 2、气缚现象 3、主要部件A 叶轮：612片后弯叶片 平衡孔：平衡轴向推力B 泵壳（蜗壳） 导轮C 轴封装置离心泵的结构录像B型离心泵分解动画叶轮种类A 按叶轮数目 多级泵 单级泵B 按吸液方式 双吸式 单吸式C 按所产生的压头大小 中压泵2050mH2O低压泵50mH2OD 按泵轴的位置 立式泵 卧式泵4、离心泵分类：二、离心泵的主要性能参数 1、流量（送液能力Q ）单位:m3/s2、扬程（H）单位:m3、轴功率（N轴）4、效率（） 泵轴 叶轮 液

3、体能量能量1、离心泵的特性曲线： H-Q曲线： N轴-Q曲线： -Q曲线：三、离心泵的特性曲线及影响因素2 、影响离心泵性能的因素有：密度 N轴=Ne/= QHg /粘度转速 Q1/q2=n1/n2 H1/H2=(n1/n2)2 N1/N2=(n1/n2)3叶轮直径 Q/Q=D2/D2 H/H=(D2/D2)2 N/N=(D2/D2)3 四、离心泵的气蚀与允许吸上高度 1、离心泵的气蚀现象 离心泵运转时液体在泵内的压强变化 a）泵入口叶轮入口 静压头 动压头基本不变,总压头 b）叶轮入口叶轮入口转弯点（压强最低点） 流体流到叶轮转弯点，消耗能量，静压头，动压头基不变，总压头 c）叶轮转弯点叶轮

4、出口 叶轮对流体做功，静压头 动压头 总压头 d）叶轮出口泵出口 泵壳流道渐大，动压头一部分转换为静压头，静压头 流动又消耗 能量,动压头 总压头汽蚀现象 从上述分析可以看出，在叶轮入口转弯处存在一个压强最低点。如果此处附近的最低压力等于或小于输送温度下液体的饱和蒸汽压，液体就会在该处发生汽化并产生气泡，气泡随同液体从低压区流向高压区，气泡在高压作用下迅速凝结或破裂，此时周围的液体以极高的速度冲向原气泡所占据的空间，在冲击点处产生几万KPa的压强，冲击频率可高达几万次之多，由于冲击作用使泵体震动并产生噪音，且叶轮局部处在巨大冲击力的反复作用下，使材料表面疲劳，从开始点蚀到形成裂缝，使叶轮或泵壳

5、受到破坏，这种现象称为“汽蚀现象”。 离心泵的吸液作用是由于吸入液面与泵入口处的压力差造成，当吸入液面压力一定，而泵入口处的压力必须大于输送温度下液体的饱和蒸汽压，即压力差是有限的，由于液体流动的推动力有限，因此泵的吸上高度也有一个最大限度，称为最大吸上高度。泵的安装位置不允许超过这一高度。 离心泵的气蚀2、离心泵的允许吸上高度（允许安装高度） 指泵的吸入口与吸入液面间可允许达到的最大垂直距离Hg。设泵在最大吸上高度上操作，液面压力P0，泵入口处压力P1，泵入口处流体流速u，密度，吸入管损失压头 Hf 。从吸液面0-0至泵入口1-1列柏氏方程P0/g+u02/2g+z0=P1/g+u12/2g

6、+z1+Hf可以看出，当z1上升，Hf0-1上升，则P1下降一直下降到气蚀允许的最小绝压，就不能再下降，否则就产生气蚀，则此时 z1-z0=Hg (u0=0) Hg=(P0-P1)/g - u12/2g - Hf,0-1对于敞口的贮槽P0=PaHg=(Pa-P1)/g-u12/2g-Hf,0-1为了确定离心泵的允许安装高度，在国产的离心泵标准中，采用两种指标来表示泵的抗气蚀性能。 离心泵的允许吸上真空度 气蚀余量 离心泵的允许吸上真空度 为了避免气蚀现象，泵入口处压强应为允许的最低绝对压强，则Pa-P1为泵人口处的最高真空度。令Hs=(Pa-P1)/gHs离心泵的允许吸上真空度，是指在泵人口处

7、可允许达到的最高真空度，m液柱。Hg=Hs- u12/2g - Hf0-1Hs=Hs+(Ha-10)-(PV/9.81103 - 0.24)1000/ (a)、当输送与实验条件不同的清水时，可化简为： Hs1=Hs+(Ha-10)-(HV-0.24)(b)、当输送与实验条件不同的其他液体时 Hs=HsH2O/气蚀余量 为了防止气蚀现象发生，在离心泵人口处液体的静压头P1/g与动压头u12/2g之和必须大于液体在操作温度下的饱和蒸汽压头PV/g某一最小值，即h=P1/g - u12/2g - Pv/gP1/g - u12/2g =h+Pv/g Hg=P0/g - h - Pv/g - Hf,0-

8、1Hg=Hs - u12/2g - Hf,0-1=(Pa-P1)/g - u12/2g - Hf,0-1h= h为了保证泵在运转时不发生气蚀Hg实际=Hg计算-(10.5)m当离心泵发生气蚀时，我们可以通过以下几个方面进行考虑：当地大气压Pa,Hs,Hg,易气蚀Hg,易气蚀吸入管Hf,0-1,易气蚀(故一般离心泵的吸入管比排出管粗)密度,Hs,易气蚀液体温度T,饱和蒸汽压,易气蚀 五、离心泵的工作点及流量调节1、 管路的特性曲线 管路的特性曲线是表示一定的管路系统所必需的有效压头He与流量Qe的关系。 在一稳定流动系统中，在1-1、2-2列柏努利方程式得： He=Z+P/g+u2/2g+Hf

9、当管路系统一定时，Z与P/g均为定值，上式可整理成如下形式： He=K+BQe2 此式表示在特定的管路中，送液量Qe与所需压头He的关系称此式为管路特性曲线方程。将此关系标绘在图上，即可 得HeQe曲线。2、离心泵的工作点 当离心泵安装在一管路中，泵所提供的流量与压头（H-Q）,应与管路所要的流量与压头(He-Qe)相一致。若将(H-Q)与(He-Qe)绘于同一图中，则两曲线的交点即为工作点。 3、 离心泵的流量调节对一台泵而言，其特性曲线H-Q是不会变的，而管路特性曲线可变。当原工作点所提供的流量不满足新条件下所需要的送液量时，即应设法改变原工作点的位置，即需要进行流量调节。流量调节方法有：

10、 在离心泵出口管路上安装一调节阀，改变阀门开度，即改变He=K+BQ2中之B值。优点：操作简便、灵活。缺点：阀门关小时，管路中阻力增大，能量损失增加，并可能时泵不在最高效率区域中工作。故此种调节方法多用于流量调节幅度不大，而经常需要调节的场合。 改变泵的特性曲线，如改变叶轮转速、切削叶轮等。用这种方法调节流量在一定范围内可保持泵在高效率区域中工作，能量利用较经济，但不方便，需用变速装置，故应用不广。 六、离心泵的并联与串联操作 1、 串联假若将两台型号相同的泵串联操作，则每台泵的压头和流量也是各自相同的因此在同一流量下，两台串联泵的压头为每台泵的两倍。H串=2H单两台泵串联操作的总压头必低于单

11、台泵压头的两倍。H串2H2、 并联将两台型号相同的泵并联操作，且各自的吸入管路相同，则两泵的流量和压头必各自相同，在同一压头下，两台并联泵的流量等于单台泵的两倍。Q并=2Q单两台泵并联操作的总流量必低于原单泵流量的两倍。Q并4 P 23105Pa(表) 鼓风机 P2/P1=1.154 通风机 P2/P1=11.15 P21.5mH2O(表) 真空泵 用于减压离心通风机 构造和原理:与离心泵相似：机壳、叶轮、吸入口、排出口 性能参数和特性曲线 :风量、全风压、静风压、轴功率、效率 离心通风机的特性曲线级有：Q-HT、Q-Hp、Q-N、Q-离心通风机的选择 离心通风机离心鼓风机和压缩机（透平） 主

12、要结构与离心通风机相似，但级数多，由于P T V故叶轮逐渐变小。压缩机在10级以上，必须分段冷却，以免温度过高。 离心鼓风机离心压缩机离心压缩机叶轮往复压缩机 1、气体压缩基本原理 理想气体 PV=nRT=mRT/M P1V1/T1=P2V2/T2等温压缩过程 T1=T2 则 P1V1=P2V2 绝热压缩过程 P1V1=P2V2 =Cp/Cv T2=T1 多变压缩过程 P1V1m=P2V2m T2=T1往复压缩的构造和工作原理 主要构造气缸，活塞，吸入阀和排气阀。工作原理 压缩过程、排气过程、余隙气体膨胀过程、吸气过程 往复压缩机的主要性能参数 送气能力：将压缩机在单位时间内排出的气体体积换算成吸入状态的数值。 Vmin m3/h往复压缩机的理论送气能力等于单位时间内活塞所扫过的容积：单动泵 Vmin=ASnr 双动泵 Vmin=(2A-a)Snr Vmin=dVmin d送气系数 0.70.9往复压缩机的轴功率 单级绝热压缩的理论功率： N绝= 压缩机的轴功率N轴=N绝/绝多级压缩 理由：避