流体输送设备概论

第二章流体输送设备

第一节离心泵

第二节其它化工生产用泵

第三节气体输送设备第二章流体输送设备知识目标1．掌握离心泵的工作原理、性能参数、特性曲线及其应用，能够根据特性曲线确定泵的工作点及流量调节；2.熟悉往复泵的工作原理及正位移特性；熟悉离心通风机的性能参数、特性曲线；3.了解其他化工用泵的工作原理及特性；了解往复压缩机的工作原理。能力目标1．掌握离心泵的选型、安装高度的确定原则；2.掌握离心泵的操作与简单维护方法；3.学会离心泵性能的测定及计算方法；4.了解往复泵、风机的基本工作原理及常见故障判断。流体输送机械：流体输送机械离心泵往复泵旋转泵旋涡泵通风机鼓风机压缩机真空泵向流体作功以提高流体机械能的装置。第二章流体输送设备

流体分为液体和气体。通常，将输送液体的机械称为泵；将输送气体的机械按所产生压强的高低分为通风机、鼓风机、压缩机和真空泵。流体输送机械按工作原理分为：动力式（叶轮式）：离心式、轴流式容积式（正位移式）：往复式、旋转式其他类型：喷射式等第二章流体输送设备

离心式往复式旋转式流体作用式液体输送机械离心泵、旋涡泵往复泵、隔膜泵计量泵、柱塞泵齿轮泵、螺杆泵轴流泵喷射泵、酸蛋空气升液器气体输送机械离心通风机、离心鼓风机、离心压缩机往复压缩机、往复真空泵、隔膜压缩机罗茨通风机、液环压缩机、水环真空泵蒸汽喷射泵、水喷射泵第二章流体输送设备

一、离心泵的结构组成与工作原理二、离心泵的主要性能参数与特性曲线三、离心泵的工作点与流量调节四、离心泵的安装高度与汽蚀现象五、离心泵的类型及选用方法六、离心泵的常见故障及处理方法第一节离心泵（一）离心泵的结构组成离心泵的外观一、离心泵的结构组成和工作原理（一）离心泵的结构组成图2-1离心泵装置简图1－叶轮；2－泵壳；3－泵轴；4－吸入口;5－吸入管；6－底阀；7－滤网；8－排出口；9－排出管；10－调节阀1.叶轮2.泵壳3.轴封装置一、离心泵的结构组成和工作原理（一）离心泵的结构组成一、离心泵的结构组成和工作原理1.叶轮(1)叶轮的作用：将电动机的机械能传给液体(2)叶轮的分类：开式叶轮

半闭式叶轮

闭式叶轮

效率依次升高，易阻塞程度依次升高①按结构：一、离心泵的结构组成和工作原理一、离心泵的结构组成和工作原理②按吸液方式：

单吸式叶轮双吸式叶轮液体只能从叶轮一侧被吸入可以从两侧吸入液体(a)后盖板平衡孔(b)一、离心泵的结构组成和工作原理

（1）泵壳的作用

汇集液体，作导出液体的通道；使液体的能量发生转换，一部分动能转变为静压能

（2）导轮为了减少液体直接进入蜗壳时的碰撞，在叶轮与泵壳之间有时还装有一个固定不动的带有叶片的圆盘，称为导轮。导轮上的叶片的弯曲方向与叶轮上叶片的弯曲方向相反，其弯曲角度正好与液体从叶轮流出的方向相适应，引导液体在泵壳的通道内平缓的改变方向，使能量损失减小，使动能向静压能的转换更为有效。

2.泵壳一、离心泵的结构组成和工作原理一、离心泵的结构组成和工作原理

3.轴封装置叶轮可旋转，泵体相对固定，叶轮轴与泵体间必有间隙，故其会向外界漏液。所以需要对轴进行密封。轴封的主要作用为：（1）防止泵内高压液体向泵外泄漏；（2）防止泵外气体向泵内泄漏；密封方式有：填料密封与机械密封，填料密封适用于一般液体，而机械密封适用于有腐蚀性易燃、易爆、有毒、有害液体。

填料密封：简单易行，维修工作量大，有一定的泄漏，对燃、易爆、有毒流体不适用；机械密封：液体泄漏量小，寿命长，功率小密封性能好，加工要求高。

一、离心泵的结构组成和工作原理离心泵轴封装置图2-5填料密封装置图2-6机械密封装置1-填料函壳；2-软填料；3-液封圈；1-螺钉；2-传动座；3-弹簧；4-推4-填料压盖；5-内衬套环;

5-动环密封圈；6-动环；7-静环；8-静环密封圈；9-防转销一、离心泵的结构组成和工作原理一、离心泵的结构组成和工作原理一、离心泵的结构组成和工作原理(二)离心泵的工作原理1.原理：甩出、真空、吸入开泵前，先在泵内灌满要输送的液体。一、离心泵的结构组成和工作原理（1）泵轴带动叶轮一起高速旋转产生离心力，液体从叶轮中心被抛向叶轮外周，压力增高，并以很高的速度（15-25m/s）流入泵壳。

（2）在蜗形泵壳中液体的流速减慢，大部分动能转化为压力能。最后液体以较高的静压强流入排出管道。（3）泵内的液体被抛出后，叶轮的中心形成了真空，开泵后液体经吸入管路进入泵内。一、离心泵的结构组成和工作原理2.气缚离心泵启动时，如果泵壳内存在空气，由于空气的密度远小于液体的密度，叶轮旋转所产生的离心力很小，叶轮中心处产生的低压不足以造成吸上液体所需要的真空度，这样，离心泵就无法工作，这种现象称作“气缚”。为了使启动前泵内充满液体，在吸入管道底部装一止逆阀。此外，在离心泵的出口管路上也装一调节阀，用于开停车和调节流量。一、离心泵的结构组成和工作原理（一）离心泵的性能参数1.流量（送液能力）指单位时间内从泵内出的液体体积，用Vs表示，工程上通常以单位m3/h。离心泵的流量与离心泵的结构、尺寸和转速有关。离心泵的流量在操作中可以变化，其大小可以由实验测定。离心泵铭牌上的流量是离心泵在最高效率下的流量，称为设计流量或额定流量。

二、离心泵的主要性能参数及特性曲线2.扬程

是离心泵对1N流体所做的有效功，它是1N流体在通过离心泵时所获得的能量，用H表示，单位m，也叫压头。离心泵的扬程与离心泵的结构、转速和流量有关。离心泵铭牌上的扬程是离心泵在额定流量下的扬程。(最高效率下）

思考：离心泵的扬程与柏努利方程中的外加压头有何区别？二、离心泵的主要性能参数及特性曲线

3.效率

是反映离心泵利用能量情况的参数。由于机械摩擦、流体阻力和泄漏等原因，离心泵的轴功率总是大于其有效功率的，两者的差别用效率来表示，用η表示。离心泵效率的高低既与泵的类型、尺寸及加工精度有关，又与流量及流体的性质有关，一般地，小型泵的效率为50％～70％，大型泵的效率要高些，有的可达90％。二、离心泵的主要性能参数及特性曲线容积损失水力损失（2）水力损失（3）机械损失泵轴与轴承、密封圈等机械部件之间的摩擦与效率有关的各种能量损失：（1）容积损失：

N机械损失Ne总效率二、离心泵的主要性能参数及特性曲线4.轴功率

离心泵从原动机械那里所获得的能量，用N表示。单位W，由实验测定，是选取电动机的依据。有效功率离心泵在单位时间内对流体所做的功（提供给流体的实际能量），用Ne表示，单位W。有效功率由下式计算，即

Ne＝HVsρg离心泵铭牌上的轴功率是离心泵在额定状态下的轴功率。（最高效率下）

二、离心泵的主要性能参数及特性曲线

离心泵的性能参数总结如下：小型泵效率，50~70%；大型泵效率，90%左右。③功率：

有效功率Ne：轴功率N：

④效率η：①流量Vs：

②扬程H：

二、离心泵的主要性能参数及特性曲线(二）离心泵的特性曲线

1.离心泵的特性曲线

说明：（a）由厂家提供

标准测定条件：常压、20℃清水为工质；（b）曲线与叶轮转数有关，故图中应标明转数。离心泵的特性曲线二、离心泵的主要性能参数及特性曲线封闭启动(关出口阀启动）目的：防止电机过载，烧坏。（e）η-Vs曲线设计点：最高效率点，对应的参数值称为最佳工况参数

高效区范围：

（c）H-Vs曲线选泵时常用，V↑，H↓；（d）P-V曲线选用离心泵，尽可能在高效区内工作。二、离心泵的主要性能参数及特性曲线离心泵在一定转速下有一最高效率点。离心泵在与最高效率点相对应的流量及压头下工作最为经济。

与最高效率点所对应的Vs、H、N值称为最佳工况参数。离心泵的铭牌上标明的就是指该泵在运行时最高效率点的状态参数。

注意：在选用离心泵时，应使离心泵在该点附近工作。一般要求操作时的效率应不低于最高效率的92%。二、离心泵的主要性能参数及特性曲线FI-03FI-01FI-02离心泵性能曲线测定装置图离心泵性能曲线实验测定二、离心泵的主要性能参数及特性曲线（三）液体物性对离心泵特性曲线的影响1.密度对泵特性曲线的影响说明：流体密度变化时，应校正P-qV曲线。二、离心泵的主要性能参数及特性曲线2.黏度对泵特性曲线的影响

定量计算：经验公式由实验确定。定性分析：二、离心泵的主要性能参数及特性曲线当输送的液体粘度大于常温（20℃）清水的粘度时，泵的压头减小，H；泵的流量减小；泵的效率下降，；泵的轴功率增大，N。泵的特性曲线发生改变，选泵时应根据原特性曲线进行修正

实验表明，当液体的运动粘度小于20cst（厘斯）时，对特性曲线的影响很小，如汽油、柴油、煤油等粘度的影响可忽略不计，可不进行修正。20℃清水的粘度=1厘斯1厘斯=10-6m2/s2.黏度对泵特性曲线的影响

二、离心泵的主要性能参数及特性曲线3.转速对泵特性曲线的影响

当液体的粘度不大且转速变化不大时（小于20%），利用出口速度三角形相似的近似假定，可推知：若不变，则转速增大二、离心泵的主要性能参数及特性曲线4.叶轮直径对泵特性曲线的影响当叶轮直径因切割而变小时，若变化程度小于20%，则若不变，则二、离心泵的主要性能参数及特性曲线（一）管路特性曲线三、离心泵的工作点与流量调节管路特性方程（一）管路特性曲线三、离心泵的工作点与流量调节管路特性曲线——表示在特定管路系统中，流体流经该管路时所需的压头与流量的关系，由管路布局和操作条件确定，与泵的性能无关（一）管路特性曲线三、离心泵的工作点与流量调节（二）离心泵的工作点：泵特性曲线和管路特性曲线的交点。OVeVHH1管路He～Ve离心泵的工作点泵H～Vs泵～VsA将泵的H～Vs线和管路的He～Ve线画在一张图上，得到交点A，该点称为泵在管路上的工作点，此时H=He。在工作点处泵的输液量即为管路的流量Ve，泵提供的压头（扬程）H必恰等于管路所要求的压头He。当工作点是在高效区（η不低于92％ηmax），则该工作点是适宜工作点，说明泵选择的较好。三、离心泵的工作点与流量调节

①管路特性曲线He=A+BV2为开口向上的抛物线，纵轴截距反映了管路上下游总势能差；B反映了管路阻力的大小；B↑，同样流量下管路的阻力越大，B较大的管路称为高阻管路，反之则称为低阻管路；

讨论：OVeVHH1管路He～Ve离心泵的工作点泵H～Vs泵～VsA（二）离心泵的工作点：三、离心泵的工作点与流量调节②泵特性曲线中流量的单位可能是m3/s或m3/h；求工作点时，管路特性曲线的整理应注意保持单位一致；OVeVHH1管路He～Ve离心泵的工作点泵H～Vs泵～VsA讨论：（二）离心泵的工作点：三、离心泵的工作点与流量调节③离心泵工作点的求法：解析法即将泵的特性曲线与管路特性曲线联立求工作点；图解法即将管路特性曲线画在泵特性曲线图上，两线的交点即为工作点。OVeVHH1管路He～Ve离心泵的工作点泵H～Vs泵～VsA讨论：（二）离心泵的工作点：三、离心泵的工作点与流量调节

(三）离心泵的流量调节

对一台泵而言，其特性曲线H-Vs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。调节方法有：（1）调节阀门开度；（2）改变泵的转速；（3）切割叶轮直径；（4）离心泵串联和并联。三、离心泵的工作点与流量调节①改变管路特性曲线在离心泵出口处的管路上安装调节阀。改变出口阀门的开度即改变管路阻力系数（B亦变）可改变管路特性曲线的位置，达到调节流量的目的。OV2V1Vhe2H221低阻高阻H1

优点：操作简便、灵活，应用范围广。对调节幅度不大而经常需要改变流量的场合，此法尤为适用。

缺点：不仅增加了管路阻力损失（在阀门关小时），且使泵在低效率点工作，在经济上很不合理。因阀门关小多消耗的功率为

流量调节就是设法改变工作点的位置，有以下两种方法：三、离心泵的工作点与流量调节(三)离心泵的流量调节——改变两种特性曲线之一①改变管路特性曲线---改变阀门的开度VM1VMVM2V阀门关小阀门开大H-V由前述比例定律、切削定律可知，改变泵的转速、切削叶轮都可改变泵的特性曲线。如图所示，泵的转速由n1减小至n2时，泵的H～V线下移，工作点由点A1移至点A2，流量由V1减小至V2。

优点：不额外增加管路阻力，在一定范围内可保持泵在高效率区工作（n改变<20％时，可基本保持效率η不变，如图中两种转速下的效率曲线所示），能量利用较为经济，这对大功率泵是重要的。

缺点：调节不方便，一般只有在调节幅度大、时间又长的季节性调节中才使用。②改变泵的特性曲线OV1H1A1n2n1H2n1>n2图改变泵的特性曲线A2V2-改变泵的转数转数提高转数降低VM1VMVM2VH-VHe-Ve②改变泵的特性曲线

特点：将泵的叶轮切削来改变泵的流量大小实际上是改变泵的特性曲线的调节方法。但这种方法调节范围不大，生产中很少使用。②改变泵的特性曲线---切割叶轮直径VHaCbV并V1H并AB①并联将两台型号相同的泵并联，各自吸入管路相同，则两泵的流量和压头必相同。因此，在同样压头下，并联泵的流量为单台泵的两倍。--离心泵的并联与串联(三)离心泵的流量调节

并联泵流量V并和压头H并由合成特性曲线与管路特性曲线的交点a决定，由于并联两台泵的压头相等且均等于H并，而H并为单泵在b点的压头，故并联泵的总效率与每台泵的效率（图中b点的单泵效率）相同。由图可知：V并<2V，H并>H--离心泵的并联与串联(三)离心泵的流量调节VHaCbV并V1H并AB工作点由12三、离心泵的工作点与流量调节12HCAVabV串BH串H1HVO②串联实际操作中，串联所提供的扬程并非是单泵的两倍，而是H串<2H单，H串=2H1（b点，串联时的一台泵）流量则有所提高

V串<2V单，单台泵的工作点为A，串联后两台泵的工作点为a，其中一台泵的工作点为b。H串>H单。串联曲线管路特性曲线ⅠⅡ工作点由12p叶片入口≤pV，液体汽化生成大量汽泡，在高压的作用下迅速凝聚或破裂；汽泡周围的液体会以极高的速度冲向原汽泡占据的空间，在冲击点处可形成高达几万kPa的压强。若当汽泡的凝聚发生在叶片表面附近时，众多液体质点犹如细小的高频水锤撞击叶片，侵蚀叶片叶轮（一）汽蚀现象1.定义

四、离心泵的安装高度与汽蚀现象①泵的性能下降，流量、压头、效率均降低，最终变成气缚。②产生振动和噪音，影响离心泵的正常运行和工作环境。③泵壳和叶轮的材料遭受损坏，降低泵的使用寿命（一）汽蚀现象2.汽蚀的危害四、离心泵的安装高度与汽蚀现象几点说明汽蚀现象的产生可以有以下三方面的原因：③吸入管路的阻力或压头损失太高。

①离心泵的安装高度太高②被输送流体的温度太高，液体蒸气压过高四、离心泵的安装高度与汽蚀现象

3.预防措施

工程上从根本上避免汽蚀现象的方法是限制泵的安装高度。所以离心泵的安装高度就是衡量泵抗汽蚀能力的参数。此外减小吸入管路阻力也可以有效地防止汽蚀现象发生，因此，离心泵流量不采用入口阀门调节。（一）汽蚀现象四、离心泵的安装高度与汽蚀现象（二）离心泵的安装高度1.允许汽蚀余量临界汽蚀余量p叶轮入口处压强（最低）＝p液体的饱和蒸汽压指泵入口处单位重量水所具有的、超过当时温度下汽化压力的富裕能量，△h，m液柱四、离心泵的安装高度与汽蚀现象2.离心泵的安装高度(1)允许安装高度（二）离心泵的安装高度四、离心泵的安装高度与汽蚀现象用允许气蚀余量表示的允许安装高度（2）离心泵实际的安装高度比允许安装高度低0.5~1m(1)允许安装高度（二）离心泵的安装高度四、离心泵的安装高度与汽蚀现象（一）类型：五、离心泵的类型与选用方法五、离心泵的类型与选用方法五、离心泵的类型与选用方法1.清水泵（IS型、D型、Sh型）（1）单级单吸（IS或B型），全系列扬程：8～98m，流量：4.5～360m3/h。（2）要求压头较高、流量不太大，采用多级泵－D型，全系列扬程：14～351m，流量：10.8～850m3/h；（3）要求流量较大、压头不太高，采用双吸泵－Sh型，全系列扬程：9～140m，流量：120～12500m3/h。（一）类型：五、离心泵的类型与选用方法2.耐腐蚀泵（F型）（铸铁、高硅铁、合金钢、玻璃、塑料等）全系列扬程：15～195m，流量：2～400m3/h更换容易，密封可靠。

型号：50F-10350F-103A50F-103B意义：50为吸入口直径，mm；F为泵类型；103为基本型号在最高效率下的扬程，m。（一）类型：五、离心泵的类型与选用方法3.油泵（Y型）全系列扬程：60～603m，流量：6.25～500m3/h。用于输送石油产品，由于油品易燃易爆，密封要求高。适用温度-45℃~400℃。型号：50Y-6050Y-60A50Y-60×250Y-60A×2意义：50为吸入口直径，mm；Y为泵类型；60为基本型号在最高效率下的扬程，m；×2为叶轮级数。（一）类型：五、离心泵的类型与选用方法4.杂质泵（P型）输送液体中含有固体颗粒杂质，粘度大的液体如泥浆等；杂质泵不易堵塞，耐磨。5.液下泵

安装于贮槽液面下，适用于输送各种腐蚀性流体，密封要求不高（泵内外均为输送的流体，无泄漏问题）。6.屏蔽泵叶轮与轴相连固定，密封性能高，根本上消除了泄漏，适用于输送易燃易爆、有毒、具有放射性或贵重的液体。扬程16~95m，流量0.65~200m3/h，温度-35℃~400℃。（一）类型：五、离心泵的类型与选用方法离心泵基本类型代号型号泵的名称型号泵的名称ISB或BAD或DADLYYGFPISO3国际标准型单级单吸离心水泵单级单吸悬臂式离心清水泵多级分段式离心泵多级立式管形离心泵离心式油泵离心式管道油泵耐腐蚀泵屏蔽式离心泵S或shDSKDKDSZFYWWX单级双吸式离心水泵多级分段式首级为双吸叶轮多级中开式离心泵多级中开式首级为双吸叶轮自吸式离心泵耐腐蚀液下式离心泵一般旋涡泵旋涡离心泵（一）类型：五、离心泵的类型与选用方法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＝20～50mH2O低压泵<20mH2O高压泵>50mH2OD按泵轴的位置

立式泵

卧式泵（一）类型：五、离心泵的类型与选用方法（二）离心泵的选用方法1.确定离心泵的类型（根据被输送液体的性质和操作条件确定）2.确定输送系统的流量和扬程（应以生产中可能出现的最大流量计算）；3.确定泵的型号（所选泵的流量与扬程应比工艺要求略高，有一定的余量（但余量又不宜太大，否则会远离高效区，效率低）；五、离心泵的类型与选用方法（二）离心泵的选用方法3.确定泵的型号对多台泵都合适的情况下选择操作条件下效率最高的）；4.校核轴功率

当液体密度大于水的密度时

，确定是否更换电机。

5.列出泵在设计点处的性能HVnNη另外，要会利用泵的系列特性曲线。五、离心泵的类型与选用方法六、离心泵的安装、操作和维护1.离心泵的安装高度必须低于允许吸上高度，以免出现气蚀和吸不上液体的现象。因此在管路布置时应尽可能减小吸入管路的流动阻力。2.离心泵在启动前必须向泵内充满待输送的液体，保证泵内和吸入管路内无空气积存。六、离心泵的安装、操作和维护3.离心泵应在出口阀关闭的条件下启动，这样启动功率最小。停泵前也应先关闭出口阀，以免排出管路内液体倒流，使叶轮受冲击而被损坏。4.离心泵在运转中应定时检查和维修，注意泵轴液体泄漏、发热等情况，保持泵的正常操作。见教材表2-1七、离心泵的常见故障及处理方法一、往复泵二、旋转泵三、旋涡泵第二节其它化工生产用泵

除离心泵外，为适应工业不同工艺要求，还需其他类型的泵。输送液体的机械（泵）主要分两大类：正位移泵和非正位移泵。

正位移泵连续或间歇改变工作室容积来压送液体，此类泵吸入的液体不能倒流，只能从排出口流出，故称为正位移泵；其中往复泵为典型的正位移泵。

一、往复泵（容积泵）

往复泵装置简图1—泵缸;2—活塞;3—活塞杆;4—吸入阀;5—排出阀（一）结构和工作原理1.往复泵的结构吸入阀和排出阀均为单向阀。活塞与阀间的空间称为工作室。一、往复泵（容积泵）

2.工作原理图为曲柄连杠机构带动的往复泵，依靠活塞往复运动改变泵缸内容积压强，从而吸入和排出液体。因此，往复泵直接以压强能的形式向液体提供能量的。

往复泵装置简图1—泵缸;2—活塞;3—活塞杆;4—吸入阀;5—排出阀（一）结构和工作原理一、往复泵（容积泵）(二)往复泵的分类1.按往复泵的动力来源可分类如下：电动往复泵：由电动机驱动，电动机通过减速箱和曲柄连杆机构与泵相连，把旋转运动转变为往复运动。汽动往复泵：直接由蒸气机驱动，泵的活塞和蒸气机的活塞共同连在一根活塞杆上，构成一个总的机构。按照作用方式可分：单动往复泵：活柱往复一次只吸液和排液一次。双动往复泵：活柱两边都在工作，每个行程均在吸液和排液。一、往复泵（容积泵）2.说明：①冲程：活塞在两端点间的移动距离。②单动泵：活塞往复运动（不等速），吸液、排液交替进行，输送液体不连续，瞬间流量不均匀，形成的流量曲线：Qθ流量曲线(二)往复泵的分类一、往复泵（容积泵）2.说明：

④活塞自左向右移动时，工作室左侧吸入液体，右侧排出液体，反之亦然。活塞每一次行程都在吸液和排液，供液流量连续，但仍有起伏。Qθ流量曲线(二)往复泵的分类③双动泵：活塞左右两侧都有阀门，吸液和排液同时进行。一、往复泵（容积泵）3.特点单缸单动往复泵，管路上流量间歇，造成惯性损失严重。另外，活塞自始点至中点作加速运动，速度从零增到最大。过了中点速度又从最大降为零。其流量变化服从正弦曲线规律。单缸单动往复泵的流量曲线

流量不均匀是往复泵的严重缺点。管路内的液体处于变速状态，不但增加了能量损失，且易产生冲击，造成水锤现象。并会降低泵的吸入性能。那么如何提高流量的均匀性呢？(二)往复泵的分类一、往复泵（容积泵）双动往复泵单缸双动往复泵的流量曲线三缸单动往复泵三缸单动往复泵是由三台单动泵连在一根曲拐上，互成120o（三台单动泵并联）泵流量较均匀。Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

三缸单动往复泵的流量曲线(二)往复泵的分类

3.特点

一、往复泵（容积泵）

单动泵（三）往复泵的流量及其调节1.往复泵的理论流量

仅与活塞每次扫过的体积及活塞往复次数n有关，而与管路特性无关。双动泵一、往复泵（容积泵）（三）往复泵的流量及其调节2.往复泵的流量调节

往复泵不能采用出口阀门调节流量！原因？

因为往复泵是正位移泵，流量与管路特性无关，安装调节阀非但不能改变流量，而且还会造成危险，一旦出口阀门完全关闭，泵缸内压强将急剧上升，导致机件破损或电机烧毁。

注意：往复泵启动时一定要打开出口阀（与离心泵相反）。一、往复泵（容积泵）①支路调节：在排出管上安装支路。支路作用：使排出液体部分流回吸入管路，即使主管中流量发生变化，泵送流量不变。支路还设安全阀，当泵出口压力超过规定值，安全阀被顶开，使出口减压。②改变曲柄转速：通过改变曲柄转速或冲程，即改变泵的特性曲线，达到调节流量的目的。这种调节方法能量损失小，比较经济。（三）往复泵的流量及其调节一、往复泵（容积泵）①流量：实际流量为常数，压头高时会变小。瞬时流量不均匀。②压头：只与管路情况有关，与泵的几何尺寸、流量无关。③具有自吸能力，安装高度（吸上高度）也有一定限制。④流量调节：回路调节。3.特性参数与操作调节的特点：（三）往复泵的流量及其调节一、往复泵（容积泵）⑤启动和停车时须开出口阀门（与离心泵相反）。流量调节不能用排出管路上的阀门。⑥排液能力只与活塞位移有关，与管路无关，故称正位移泵。适用场合小流量，高压强，不宜输送腐蚀性液体和含固体粒子的悬浮液。3.特性参数与操作调节的特点：（三）往复泵的流量及其调节一、往复泵（容积泵）齿轮泵：靠齿轮的旋转实现流体输送。

适用场合：压头高、流量小，介质为粘稠液体或膏状物，但不能输送含颗粒的悬浮液。（一）齿轮泵泵壳内有两个齿轮。一个用电机带动旋转，另一个被啮合着向相反方向旋转，吸入腔内两轮的齿互相拨开，形成低压而吸入液体，被吸入的液体被齿嵌住，随齿轮转动达到排出腔，排出腔内两轮的齿互相合拢，形成高压而排出液体。

二、旋转泵

二、旋转泵（二）螺杆泵螺杆泵：靠螺杆的旋转实现流体输送。适用场合：压头高，效率高，无噪音，高压粘稠液体。螺杆泵分为单螺杆泵、双螺杆泵、三螺杆泵、五螺杆泵等

图（a）为单螺杆泵，螺杆在具有内罗纹的泵壳中偏心转动，将液体沿轴向推进，最终沿排出口排出。（b）为双螺杆泵，工作原理与齿轮泵十分相似，利用两根相互啮合的螺杆来输送液体。ab

二、旋转泵

一种特殊离心泵。叶轮是一个圆盘，四周由凹槽状叶片成辐射状排列。吸入管接头和排出管接头之间为间壁（用来分隔吸入腔和排出腔）。泵内液体随叶轮旋转的同时，又在引水道与各叶片间作漩涡形运动（靠离心力作用反复迂回）。因而，被叶片拍击多次，获得较多的能量。

三、旋涡泵漩涡泵叶轮

三、旋涡泵

三、旋涡泵

三、旋涡泵

旋涡泵效率较低，一般为20%～50%。但与多级离心泵、往复泵相比，体积较小，结构简单，加工方便，产生的压头较相同叶轮直径和转速的离心泵高2～4倍。适用场合：小流量、高压头、粘度不大、不含固体颗粒的液体。操作调节特点：灌泵、启动时出口阀全开、回路调节。螺杆泵、往复泵、旋转泵均属于正位移泵。

三、旋涡泵1.离心泵靠高速旋转的叶轮完成输送任务，故易于达到大流量，较难产生高压头。离心泵适用性广，价格低廉，得到广泛应用。

2.往复泵靠往复运动的柱塞挤压排送液体，因而易于获得高压头而难以获得大流量。流量较大的往复泵设备庞大，造价昂贵。3.旋转泵（齿轮泵、螺杆泵等）靠挤压作用产生压头，输液腔一般很小，故只适用于流量小而压头较高的场合，对高粘度料液尤其适用。归纳各类泵在化工生产中的应用第三节气体输送设备

一、概述二、离心式气体输送设备1.气体输送：输送量大，动力消耗大,选用通风机和鼓风机。2.产生高压气体：有些化学反应过程或分离过程需要在高压下进行，如合成氨反应。3.产生真空：真空泵从设备中抽出气体以产生真空。（一）气体输送机械在工业生产中的应用一、概述1.动力消耗大：气体输送流速大（15-25m/s），阻力损失大。2.体积庞大：出口压力越高，体积越庞大。3.气体压缩机需设冷凝器：输送机械内部气体压力变化的同时，体积和温度也将随之变化。（二）气体输送机械的特点一、概述

气体输送机械与液体输送机械相比：多采用前弯叶片或径向叶片，叶轮转速高、叶片数目多、设备体积大，对高压缩比气体输送机械具有中间冷却装置。（二）气体输送机械的特点一、概述（三）气体输送机械分类：

按工作原理分：

离心式、旋转式、往复式及喷射式等；

一、概述按工作原理分类：

往复压缩机：如三柱塞式旋转压缩机：如螺杆式离心压缩机：流体作用压缩机一、概述（三）气体输送机械分类：

按出口压力和压缩比不同分：1.通风机：出口压力<15kPa（表压），压缩比1～1.152.鼓风机：出口压力15kPa～3atm（表压），压缩比<43.压缩机：出口压力>3atm（表压），压缩比>4；4.真空泵：出口压力约为常压，压缩比由真空度决定。

气体输送机械的结构和原理与液体输送机械大体相同，液体输送机械能否用于输送气体呢？不能。为什么？一、概述按终压P2或压缩比P2/P1分压缩机P2/P1>4 P2>3×105Pa(表)鼓风机P2/P1=1.15~4通风机P2/P1=1~1.15 P2<1.5mH2O(表)真空泵用于减压一、概述(一）离心式通风机二、离心式气体输送设备1.离心通风机的结构与类型通风机主要有轴流式和离心式，轴流式排风量大、压力小，一般只用于通风换气，不用于气体输送，如冷却塔的通风。根据出口压力分为：

低压通风机：出口压力（风压）<1kPa（表压）

中压通风机：出口压力1kPa—3kPa（表压）

高压通风机：出口压力3kPa—15kPa（表压）其中低、中压通风机风压较低主要用于通风换气，高压通风机可用于气体输送。(一）离心式通风机二、离心式气体输送设备2

叶片有：①平直（径向），低压通风机叶片通常是平直的，与轴心成辐射状。②后弯，静风压大，效率高。高效风机都是后弯叶片。③前弯，动风压大，效率低。通风机主要要求是送风量大，因此在不追求高效率时常用前弯叶片。(一）离心式通风机1.离心通风机的结构与类型二、离心式气体输送设备①风量（流量）Q（m3/s）②风压（全风压）pT（Pa）2.离心式通风机的性能参数(1)性能参数全风压静风压动风压则即:全风压=静风压+动风压

③轴功率N与全压效率有效功率：Ne=HQρg=mswe=QpT

轴功率：N=Ne/η

离心通风机在设计流量下的效率约为70%-90%。全压效率(一）离心式通风机二、离心式气体输送设备

3.离心通风机的选型离心通风机的选用步骤与离心泵类似，不再详述。但应注意：若使用条件与实验条件（1atm、20℃的空气，）不同，应将实际所需全风压pt换算成实验条件下的全风压pt0，然后根据pt0与Q去选型。注意：不能用静风压或动风压去选型。

(一）离心式通风机二、离心式气体输送设备（二）离心鼓风机

离心鼓风机又称透平鼓风机，其工作原理与离心通风机相同。单级鼓风机的出口压强（表压）一般不超过50kPa，多级的的出口压强（表压）一般不超过0.3MPa故压头较高的离心鼓风机都是多级的，其结构和多级离心泵类似。蜗壳形的通道为圆形，但其外壳直径与宽度之比较大，叶轮上数目较多，转速较高，并且有一固定的导轮。二、离心式气体输送设备

气体由吸入口进入后，经过第一级的叶轮和导轮，然后转入第二级叶轮入口，再依次逐级通过以后的叶轮和导轮，最后由排气口排出。由于在离心鼓风机中，气体的压缩比不高，所以无需设置冷却装置，各级叶轮的直径也大致上相等。离心鼓风机的选用方法与离心通风机相同。（二）离心鼓风机二、离心式气体输送设备离心压缩机：均为多级，各级叶轮直径递减（为什么？）；具有体积和重量小、流量大、供气均匀、运转平稳、维护方便等特点。除非压力要求非常高，离心式压缩机已有取代往复式压缩机的趋势。而且，离心式压缩机已发展成非常大型的设备，流量可达几十万m3/h，出口压力达几十MPa。（三）离心式压缩机1．结构—定子与转子转子：主轴、多级叶轮、轴套及平衡元件定子：气缸和隔板（自学）二、离心式气体输送设备离心压缩机离心压缩机叶轮（三）离心式压缩机二、离心式气体输送设备（三）离心式压缩机二、离心式气体输送设备2.4.3压缩机（Compressors）2．工作原理：气体沿轴向进入各级叶轮中心，被旋转的叶轮做功，以很高的速度离开叶轮，进入扩压器减速、增压后进入弯道，使流向反转180度后进入回流器，后又进入下一级叶轮。显然，弯道和回流器是沟通前一级叶轮和后一级叶轮的通道。如此，气体压力在多个叶轮中被增加数次，能以很高的压力能离开。（三）离心式压缩机二、离心式气体输送设备（四）罗茨鼓风机

罗茨鼓风机的结构如图所示，其工作原理与齿轮泵极为相似。罗茨鼓风机属于正位移型，其风量与转速成正比，而与出口压强无关。罗茨鼓风机的风量为2-500m3/min，出口压强不超过80kPa。罗茨鼓风机的出口应安装稳压气柜（安全缓冲罐）与安全阀，流量用旁路调节，出口阀不可完全关闭；操作温度不能过高（转子受热膨胀）。二、离心式气体输送设备（四）罗茨鼓风机

二、离心式气体输送设备（四）罗茨鼓风机

二、离心式气体输送设备（一）往复式压缩机的构造和工作原理

1.主要构造 气缸，活塞，吸入阀和排气阀。但因气体密度小、可压缩的特性，决定了压缩机的阀门更加轻巧、灵活。2.工作原理：类似往复泵

压缩过程、排气过程、余隙气体膨胀过程、吸气过程

注意：余隙体积，余隙比（余隙系数）概念余隙系数：0.03~0.1三、往复压缩机

与往复泵相似工作循环：压缩排气膨胀吸气三、往复压缩机

。

工作循环：压缩排气膨胀吸气

绝热压缩等温压缩吸气排气压缩膨胀pV1V4V3（一）往复式压缩机的构造和工作原理

三、往复压缩机

（二）多级压缩

型号

三、往复压缩机

实际的多级压缩机一般不超过6级。多级压缩优点：降低排气的温度节省压缩功提高了气缸的容积利用率压缩机的结构更合理（二）多级压缩

三、往复压缩机

（三）往复压缩机的类型和选用1.往复压缩机的分类①按压缩机在活塞一侧吸、排气体还是在两侧都吸、排气体分为单动和双动压缩机；②按气体受压缩的次数，分为单级、双级和多级压缩机；③按压缩机产生的终压的高低，分为低压、中压、高压和超高压压缩机；三、往复压缩机

（三）往复压缩机的类型和选用④按压缩机生产能力的大小，分为小型、中型和大型压缩机；⑤按所压缩的气体种类，分为空气压缩机、氧气压缩机、氢气压缩机、氮气压缩机、氨气压缩机等。⑥按气缸在空间布置的不同分为立式、卧式、角式和对称平衡式。三、往复压缩机

（三）往复压缩机的类型和选用2.往复压缩机的选用选择压缩机时，首先应根据所处理的气体选定压缩机的种类；压缩