第14讲 流体输送设备

第14讲流体输送设备离心式（叶轮式）往复式旋转式流体动力作用式输送液体用的泵输送气体用的压缩机（或风机）概述一、流体输送机械作用连续流动的各种物料或产品由低处送至高处由低压送至高压设备克服管道阻力流体输送机械……

——为输送流体而提供能量的机械按工作原理分：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；其它类型：喷射式，流体作用式等。固体的输送，可采用流态化的方法气体的输送和压缩，主要用鼓风机和压缩机。液体的输送，主要用离心泵、漩涡泵、往复泵。二、不同结构和特性的输送机械应用

实际生产中输送的流体种类繁多：1、流体种类有强腐蚀性的、高粘度的、含有固体悬浮物的、易挥发的、易燃易爆的以及有毒的等等；2、温度和压强又有高低之分；3、不同生产过程所需提供的流量和压头又各异。

三、内容1.理解并掌握常用输送机械的操作原理、结构与性能。2.合理选型、定规格、计算功率、安装位置。14.1离心泵14.1.1离心泵构造、原理及主要部件一、构造和原理1、离心泵的构造：

吸入口排出管泵轴轴封泵壳叶轮2、离心泵的工作原理：

常压流体被甩出高速流体机械旋转的离心力逐渐扩大的泵壳通道高压流体灌满液体叶轮旋转离心力甩出液体蜗壳内进行能量的转换流体被压出叶轮中心形成真空在压力差的作用下流体被压入泵内液体未灌满ρ气<<ρ液离心力甩不出气体叶轮中心的真空度不够吸不上液体泵无法正常工作未灌满底阀漏液其它地方泄漏如果离心泵在启动前壳内充满的是气体，则启动后叶轮中心气体被抛时不能在该处形成足够大的真空度，这样槽内液体便不能被吸上。这一现象称为气缚二、主要部件叶轮（Impeller）:离心泵的关键部件，是流体获得机械能的主要部件，作用是将原动机的机械能传给液体，使液体的静压能和动能均有所提高,其转速一般可达1200～3600转/min，高速10700～20450转/min。根据其结构可分为：1、叶轮：

三种叶轮中哪一种效率高？开式半开式闭式效率

闭式叶轮效率最高，半开式叶轮效率次之，开式叶轮效率最低；原因在于叶片间的流体倒流（外缘压力高，叶轮中心压力低）回叶轮中心，做了无用功；增加了前后盖板使倒流的可能性减小。按照吸液方式可以将叶轮分为单吸式和双吸式两种。2、泵壳

从叶轮中抛出的流体汇集到泵壳中，泵壳是蜗壳形的,故其流道不断地扩大，高速的液体在泵壳中将大部份的动能转化为静压能，从而避免高速流体在泵体及管路内巨大的流动阻力损失。因此泵壳不仅是液体的汇集器，而且还是一个能量转换装置。3、

轴封装置泵启动后在叶轮中心产生负压（吸入口在泵体一侧），故其会吸入外界的空气；液体经过叶轮的做功，获得机械能经过泵壳的汇集，能量转换成静压能较高的流体进入排出管，对半开式，与闭式叶轮，叶轮四周的高压流体可能泄漏到盖板与泵体间的空隙（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。泵轴与泵壳之间的密封称为轴封。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。

以上三个构件是离心泵的基本构造，为使泵更有效地工作，还需其它的辅助部件：

导轮：液体经叶轮做功后直接进入泵体，与泵体产生较大冲击，并产生噪音。为减少冲击损失，设置导轮，导轮是位于叶轮外周的固定的带叶片的环。叶片的弯曲方向与叶轮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，引导液体在泵壳通道内平稳地改变方向，使能量损耗最小，动压能转换为静压能的效率高。

底阀（单向阀）：当泵体安装位置高于贮槽液面时，常装有底阀，它是一个单向阀，可防止灌泵后，泵内液体倒流到贮槽中。

滤网：防止液体中杂质进入泵体。

离心泵的分类吸液方式单吸：液体只从一侧吸入双吸：液体同时从两侧吸入。具有较大的吸液能力

S型单级双吸离心泵IS、IR型单级单吸离心泵

TSWA型卧式多级泵单级：只有一个叶轮DL型立式多级泵DFW型卧式离心泵ISG型管道离心泵多级：多个叶轮，可提供更高的扬程叶轮

个数14.1.2离心泵的理论压头与实际压头

H=he泵对单位重量流体提供的机械能管路系统输送单位重量流体所需的机械能1、理论压头假设：（1）叶轮内叶片数目无穷多，叶片的厚度无穷小,即叶片没有厚度；（2）液体为粘度等于零的理想流体；（3）泵内为定态流动过程。

泵的压头（或扬程）：指泵对单位重量的流体所提供的有效能量，以H表示。2、实际压头由于前弯叶片的绝对速度c2大，液体在泵壳内产生的冲击剧烈得多，转化时的能量损失大为增加，效率低。故为获得较高的能量利用率，离心泵总是采用后弯叶片。流体通过泵的过程中压头损失的原因：（1）叶片间的环流：由于叶片数目并非无限多，液体有环流出现，产生涡流损失。（2）阻力损失：实际流体从泵进口到出口有阻力损失。（3）冲击损失：液体离开叶轮周边冲入蜗壳四周流动的液体中，产生涡流。a理论压头b环流损失d冲击损失c阻力损失HQ

实际压头的意义：泵提供的压头必须满足流体输送的需要，而流体输送伴随着位压头（升扬高度），静压头、动压头的变化和阻力损失（管路阻力损失，不含有泵的流动阻力损失，泵的阻力损失计入泵的效率），因此14.1.3离心泵的主要性能参数bch0真空表压力表

测定离心泵性能参数的装置由于两截面间的管长很短，其阻力损失通常可以忽略，两截面间的动压头差一般也可以略去，则可得（1）压头和流量由b、c两截面间的柏努利方程：扬程并不等于升举高度h0，升举高度只是扬程的一部分。（2）有效功率Ne、轴功率N和效率η

有效功率Ne：离心泵单位时间内对流体做的功Ne=HQρg，W轴功率N：单位时间内由电机输入离心泵的能量，W。Ne<N泵的效率η：泵对外加能量的利用程度。泵运转过程中存在以下三种损失：①容积损失该损失是指叶轮出口处高压液体因机械泄漏返回叶轮入口所造成的能量损失。在三种叶轮中，开式叶轮的容积损失较大，但在泵送含固体颗粒的悬浮液时，叶片通道不易堵塞；闭式叶轮的渗漏量较小，但在磨损后渗漏便严重。②水力损失该损失是由于实际流体在泵内有限叶片作用下各种摩擦损失（即前述环流损失、摩擦损失、冲击损失）。③机械损失该损失包括旋转叶轮盖板外表面与液体间的摩擦以及轴承机械摩擦所造成的能量损失。离心泵的轴功率N可直接用效率来计算：一般小型离心泵的效率50~70%，大型离心泵效率可达90%。泵的轴功率，W泵的压头，m泵的流量，m3/s流体密度，kg/m3泵的效率（3）叶轮转速n1000~3000转/min（或r.p.m）；2900转/min最常见。泵在出厂前，必须确定其各项性能参数，即以上各参数值，并把它标在铭牌上；这些参数是在最高效率条件下用20℃的水测定的。14.1.4离心泵特性曲线（Characteristiccurves）

由于离心泵的各种损失难以定量计算，使得离心泵的特性曲线H～Q、N～Q、η～Q的关系只能靠实验测定，出厂时列于产品样本中以供参考。右图所示为4B20型离心泵在转速n＝2900r/min时的特性曲线。若泵的型号或转速不同，则特性曲线将不同。借助离心泵的特性曲线可以较完整地了解一台离心泵的性能，供合理选用和指导操作。4B20离心泵n＝2900r/min3026221814100204060801001201401284080%70%60%50%40%30%20%0H/mNkWQ/(m3/h)4B20型离心泵的特性曲线由图可知：

（1）H～Q曲线：Q↑，H↓(Q很小时

可能例外)。当Q＝0时，H也只能达到一定值，这是离心泵的一个重要特性。

（2）N～

Q曲线：Q↑，N

↑。当Q＝0时，N最小。这要求离心泵在启动时，应关闭泵的出口阀门，以减小启动功率，保护电动机免因超载而受损。

（3）η～Q曲线：有极值点(最大值)，于此点下操作效率最高，能量损失最小。在此点（设计点）对应的流量称为额定流量。泵的铭牌上即标注额定值，泵在管路上操作时，应在此点附近操作，一般不应低于92％ηmax

。4B20离心泵n＝2900r/min3026221814100204060801001201401284080%70%60%50%40%30%20%0H/mNkWQ/(m3/h)图2－124B型离心泵的特性曲线14.1.5离心泵特性曲线的影响因素（1）密度ρ对特性曲线的影响①

Q与ρ无关，但ms=ρQ

与ρ有关。②H与ρ无关。③

N=HQρg/η

。轴功率是指输送20℃清水时的N

。N随ρ的增大而增大，所选泵用于输送比水的ρ大的液体应先按N’=

ρ’N/ρ核算轴功率，若N’≥

表中的电机功率，应更换功率大的电机，否则电机会烧毁。（2）流体粘度μ对特性曲线的影响μ↑、∑hf↑、Q↓、H↓、η↓、N↑(η↓的幅度超过QH↓的幅度，N↑)。泵厂家提供的特性曲线是用清水测定的，若实际输送流体μ比清水μ大得较多，特性曲线将有所变化，应校正后再用。校正方法可参阅有关书刊。

若液体的运动粘度小于2×10-5m2/s，如汽油、煤油、轻柴油等，则对粘度的影响可不进行修正。（3）转速n对特性曲线的影响不同转速下的速度三角形

泵的特性曲线是在一定转速下测得的，实际使用时会遇到n改变的情况，若n变化<20％，可认为液体离开叶轮时的速度三角形相似，α2不变（如图所示)，则泵的效率η不变（等效率）。——比例定律

（4）叶轮直径D2对特性曲线的影响泵的特性曲线是针对某一型号的泵(D2一定)而言的。一个过大的泵，若将其叶轮略加切削而使D2变小，可以降低Q和H而节省N。若D2变化<20%，可以认为液体离开叶轮时的速度三角形相似，α2不变，η不变，πD2b2不变，则---------切割定律

14.1.6离心泵的工作点与流量调节（1）管路特性曲线方程令而令（2）离心泵的工作点

将泵的H~Q线和管路的he~Q线画在一张图上，得到交点A如图2-13所示，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Q，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。OQQHH1管路he～Q离心泵的工作点泵H～Q泵～QA注意：

①管路特性曲线he=A+BQ2为开口向上的抛物线，它在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；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；③离心泵工作点的求法：解析法即当泵的特性曲线已知，可与管路特性曲线联立求工作点；若泵特性曲线未知，只有特性曲线图，则用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。

OQQHH1管路he～Q离心泵的工作点泵H～Q泵～QA（3）流量调节流量调节就是设法改变工作点的位置，有以下两种方法：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（K亦变）可改变管路特性曲线的位置，达到调节流量的目的。

OQ2Q1Qhe2H221低阻高阻H1

优点：操作简便、灵活，应用范围广。对于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②改变泵的特性曲线

由前述比例定律、切割定律可知，改变泵的转速、切削叶轮都可以达到改变泵的特性曲线的目的。如图所示，泵的转速由n1减小至n2时，泵的H～Q线下移，工作点由点A1移至点A2，流量由Q1减小至Q2。

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。OQ1H1A1n2n1H2n1>n2改变泵的特性曲线A2Q2OQ2=90QH2H(m)A2关小阀门改变泵的工作点A1he2Q(m3/h)OQ2=90Q1’H2’H(m)减小转速并辅以阀门调节流量A1’he2=64A1Q(m3/h)Q1A2’--------改变转速、叶轮切割离心泵的联合操作

（1）两台同型泵并联

如图所示，两台同型泵并联，则两泵的各自流量和压头必定相同，则在同一压头下，并联泵的流量为单台泵的两倍。当并联泵置于管路中时，由于流量加大使管路流动阻力加大，则并联后的总流量必低于单台泵流量的两倍，而并联压头也高于单泵压头但小于两倍压头。

(2)串联（3）离心泵组合方式的选择①如果单台泵所能提供的最大压头小于管路两端的（）值，则只能采用泵的串联操作。②对于管路特性曲线较平坦的低阻型管路，采用并联组合方式可获得较高的流量和压头；反之，对于管路特性曲线较陡的高阻型管路，则宜采用串联组合方式。举例：用两台泵向高位槽送水，单泵的特性曲线方程为H=25-1×106Ｑ2，管路特性曲线方程为He＝10＋1×１05Ｑe2(两式中Q的单位为m3／s，Ｈ的单位为m)。求：两泵并、串联时的流量及压头。解：①单泵时：H＝25-１×106Q2＝10+1×105Q2故：Q＝3.69×10-3m3/s，H＝11.36m②并联时：H不变，Q′＝2Q，Q＝Q′/2即每台泵流量Q为管中流量Q′的1/2。故：H′＝25-1×106×(Ｑ′/2)2=10+1×105Ｑ′２∴Q′＝6.55×10-3m3／s，H′＝14.29m③串联时，H″＝2H，Q″＝Q，H＝H″/2，即每台泵提供的压头仅为管路压头的1/2，故泵特性曲线方程为：H″/2＝25-1×106Ｑ″2即：H″＝50-2×106Ｑ″2由：H″＝50-2×106Ｑ″2

＝10＋1×105Ｑ″2得：Q″=4.36×10-3m3/s，H″=11.9m14.1.7离心泵的安装高度zspsKe离心泵的安装高度s

如图所示，液面较低的液体能被吸入泵的进口，是由于叶轮将液体从其中央甩向外周，在叶轮中心进口处形成负压（真空），从而在液面与叶轮进口之间形成一定的压差，液体籍此压差被吸入泵内。现在的问题是离心泵的安装高度zs（zs即叶轮进口与液面间的垂直距离）是否可以取任意值？1、汽蚀（Cavitation）现象在液面s与泵内压强最低处即叶轮中心进口处K-K面之间列机械能衡算式，得zspsKe图2-15离心泵的安装高度s若液面压强ps一定，吸入管路流量一定（即uk一定），安装高度zs↑，∑hf(s-k)↑，pk↓，当pk↓至等于操作温度下被输送液体的饱和蒸汽压pv时（即pk＝pv）：

液体将发生部分汽化现象，所生成的大量蒸汽泡在随液体从叶轮进口向叶轮外周流动时，又因压强升高，气泡立即凝聚，气泡的消失产生局部真空，周围的液体以极大的速度冲向气泡原来所在的空间，在冲击点处产生很高的局部压强（高达几百个大气压），冲击频率高达每秒几万次之多。尤其当汽泡的凝结发生在叶轮表面时，众多的液体质点尤如细小的高频水锤撞击着叶片；另外汽泡中还可能带有氧气等对金属材料发生化学腐蚀作用。泵在这种状态下长期运转，将导致叶片过早损坏。这种现象称为泵的汽蚀现象。zspsKe图2-15离心泵的安装高度s①泵的性能下降，流量、压头、效率均降低，最终变成气缚。气蚀的危害：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。发生气蚀的原因：泵的安装高度超过允许值；泵输送液体的温度过高；泵吸入管路的局部阻力过大。P叶片入口过低的原因:*

吸入管路尽量短，少走弯路；*进口管路直径一般大于出口管路直径；*

进口管路上避免不必要的管件，如泵装于液面下可免装止逆阀（并且启动前不用灌泵），流量调节阀装于出口管路；离心泵的抗气蚀性能1）气蚀余量临界气蚀余量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1－1’和k－k’列柏努利方程临界气蚀余量发生气蚀的临界条件：气蚀性能试验时，水泵开始发生气蚀时测得的泵进口处的气蚀余量称为临界气蚀余量。临界气蚀余量的测定在固定的流量下，通过关小泵吸入管路的阀门，逐渐降低p1，直至泵内刚好发生气蚀，测得相应的p1,min必需气蚀余量为确保离心泵的正常操作，将临界气蚀余量加上一定的安全量反映液体从泵入口处到叶片进口能量的降低值，因此越小抗气蚀性能越好在离心泵样本性能表中给出的是必需气蚀余量离心泵的允许吸上真空度

Hsˊ值的大小与泵的结构、流量、被输送液体的性质及当地大气压等因素有关。通常由泵的制造工厂在98.1kPa下，用20℃清水为介质进行测定。若输送其他液体，或操作条件与上述的实验条件不同时，应按下式进行换算，即若以输送液体的液柱高度来计算离心泵入口处的最高真空度，则此真空度称为离心泵的允许吸上真空度，以Hsˊ来表示，即最大吸上真空高度当泵的气蚀现象刚发生时，所对应的吸上真空高度为保证泵在运转中不发生汽蚀现象，而又尽可能有最大的吸上真空度，规定留有0.3米的安全量。（5）离心泵的允许安装高度用必需气蚀余量表示的安装高度用允许吸上真空度表示的安装高度离心泵实际的安装高度比允许安装高度低0.5~1m举例：某台离心泵从样本上查得允许吸上真空高度Hs=6m，现将该泵安装在海拔高度为500m处(Ha=9.74m)，若夏季平均水温为40℃。问修正后的Hs’应为多少？若吸入管路的压头损失为0.1mH2O，泵入口处动压头为0.2mH2O。问该泵安装在离水面5m高度处是否合适？Ｈｇ解:当水温为40℃时，Hv=0.75m。

Hs’=Hs+(Ha－10)－(Hv－0.24)

=6＋(9.74－10)－(0.75－0.24)=5.23m泵的安装高度为:

Hｇ=Hs’－u12/2g－ΣHf=5.23－0.2－0.1=4.93m<5m故泵安装在离水面5m高度处不合适。14.1.8离心泵的类型

离心泵类型的划分

按输送流体的性质：清水泵、耐腐蚀泵、油泵、杂质泵等；按叶轮的吸入方式：单吸泵、双吸泵；按叶论数目：单级泵、多级泵；（1）清水泵（Cleanwaterpumps）输送清水或物性与水相近且无腐蚀、杂质少的液体。单级单吸泵：IS（或B）型，中小型水泵，结构简单操作容易；扬程8~98m，流量45~360m3/h

多级泵：D型，扬程高，14~351m，10.8~850m3/h

双吸泵：SH型，流量大，9~140m，120~12500m3/h

型号：IS100-65-250（或2B312B31A2B31B）含义：为泵吸入口直径，英寸基本型号在最高效率下的扬程，m；泵类型叶轮直径在基本型号基础上切削一圈2B31AIS100-65-250为泵排出直径，mm叶轮公称直径，mm为泵吸入口直径，mm（2）耐腐蚀泵（Corrosionresistantpumps）与液体接触的部件由耐腐蚀材料（铸铁、高硅铁、合金钢、玻璃、塑料等）制成且更换容易，密封可靠，适用于输送具有腐蚀性的液体。扬程15~195m，流量2~400m3/h

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。（3）油泵（Oilpumps）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℃

，扬程60~603m，流量6.25~500m3/h。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。

（4）杂质泵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，叶轮流道宽（2~3片）。（5）液下泵（Submergedpumps）安装于贮槽内液面下，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（Cannedmotorpumps）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℃

。（7）管道泵（Pipelinepumps）适用于长距离管道输送的中途加压，24~150m，6.25~360。（8）低温用泵（Cryogenicpumps）14.1.9离心泵的选用、安装与运转（1）选用①根据被输送液体的性质确定泵的类型；②根据管路系统的性质和工艺要求确定流量和压头（应以生产中可能出现的最大流量计算）；③根据所需流量和压头确定泵的型号（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；对多台泵都合适的情况下选择操作条件下效率最高的）；④对泵所配电机的功率进行校核确定是否更换电机。

（2）安装①对关键管道用泵或容易损坏的泵应安装备用泵（并联，一台工作，一台备用）；②安装高度不能太高，应小于允许安装高度；③设法尽量减少吸入管路的阻力，以减少发生汽蚀的可能性。主要考虑：吸入管路应短而直；吸入管路的直径可以稍大；吸入管路减少不必要的管件；调节阀应装于出口管路。（3）离心泵运转

①启动前应灌泵（泵装在液面以下则为自然灌泵），并排气，防止出现气缚现象；②应在出口阀关闭的情况下启动泵，使启动功率、电流最小，避免烧毁电机；③停泵前先关闭出口阀，避免管道中的液体倒流，带动叶轮倒转，以免损坏叶轮和电机，尤其对没有安装底阀的情况；④多台泵组合操作（以两台同型号泵的串、并联操作为例）：12HCAQabQ

串BH串H1HQO①串联：若单泵的特性曲线为：

两台型号相同的泵串联工作时，每台泵的压头和流量下，串联泵的压头为单台泵的两倍。如图所示，串联泵的特性曲线在横坐标不变，纵坐标加倍的方法合成。故其特性曲线为：

在实际操作中，串联操作所提供的扬程并非是单泵的两倍，而是H串<2H单，流量则有所提高

Q串<2Q单，QHaCbQ并Q1H并AB②并联将两台型号相同的泵并联工作，而且各自的吸入管路相同，则两泵的流量和压头必相同。因此，在同样的压头下，并联泵的流量为单台泵的两倍。如图所示。并联泵的特性曲线为：并联泵的流量Q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，由于并联组合中的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：Q并<2Q，H并>H。

不论是串联还是并联操作，均能一定程度上提高管路的流量和扬程；但是哪种操作方式更为有效、合理，就要看管路的特性。如图所示，对于低阻管路a，Q并>Q串，H并>H串，所以并联组合优于串联组合；对于高阻管路b，Q串>Q并，H串>H并，所以串联组合优于并联组合。所以串联操作适用于压头大、流量小的管路；并联操作适用于压头小、流量大的管路。

02468101214161820051015202530354045H/mQ/m3/hba示例：用泵将密度为850kg/m3，黏度为190cP的重油从贮油池送至敞口高位槽中，升扬高度为20m。输送管路为φ108×4mm的钢管，总长为1000m(包括直管长度及所有局部阻力的当量长度)。管路上装有孔径为80mm的孔板以测定流量，其U形油水压差计的读数R=500mm。孔流系数Co=0.62，水的密度为1000kg/m3。试求:⑴输油量是多少m3/h?⑵若泵的效率为0.55，计算泵的轴功率。解：⑴u0=Co[2gR(ρi-ρ)/ρ]0.5

=0.62[2×9.81×0.5×(1000-850)/850]=0.816m/s

Vh=0.816×0.785×(0.08)2×3600=14.76m3/h⑵u=0.816×(80/100)2=0.522m/sRe=0.1×0.522×850/(190×10-3)=234<2300λ=64/Re=64/234=0.274Σhf=0.274×(1000/0.1)×(0.5222/2)=373.3J/kgWe=20×9.81+373.3=569.5J/kgNa=We·w/η=569.5×(14.76×850/3600)/(1000×0.55)=3.61kw14.2其他类型的泵除了离心泵外，为适应工业生产中不同工艺的要求，还需要其他类型的用泵。对输送液体的机械（泵）主要分为两大类：正位移泵和非正位移泵。14.2.1正位移泵（Positive-displacementpumps）

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

（1）往复泵①往复泵工作原理图所示为曲柄连杠机构带动的往复泵，它主要由泵缸、活柱（或活塞）和活门组成。活柱在外力推动下作往复运动，由此改变泵缸内的容积压强，交替地打开和关闭吸入、压出活门，达到输送液体的目的。由此可见，往复泵是通过活柱的往复运动直接以压强能的形式向液体提供能量的。

与泵本身的几何尺寸和活塞的往复次数有关，与泵的压头无关。1、工作原理

靠作往复运动的活塞依次开启吸入阀和排出阀而吸入并排出液体如图所示。往复泵不需灌液，具有自吸能力2、流量Q实际流量会小于QT（吸入阀和排出阀启闭不及时，液体漏损等）理论流量单动泵：QT＝ASn3.往复泵的类型按照往复泵的动力来源可分类如下：电动往复泵：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：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。单缸单作用往复泵流量曲线双动往复泵单缸双作用往复泵流量曲线双缸双作用往复泵流量曲线往复泵的总效率，一般η=0.65-0.85

4往复泵的功率与效率HQ0H～QH～QT5往复泵的特性曲线由QT＝ASn知，往复泵的理论流量QT仅与活塞每次扫过的体积AS及活塞往复次数n有关，而与管路的特性无关。往复泵的实际流量Q＝ηvQT，ηv<1，Q<QT,压头H不太高时ηv随H的变化很小，H大时，ηv减小。往复泵的H～QT，H～Q如右图所示。6往复泵的工作点往复泵的压头由管路特性曲线与泵的特性曲线的交点（工作点）确定，但压头（扬程）H只决定于管路情况，如图所示。

正位移泵的特性是：①流量Q与管路特性无关；②压头（扬程）H只决定于管路情况。往复泵是正位移泵。往复泵的工作点7往复泵的流量调节离心泵可用出口阀门来调节流量，但对往复泵此法却不能采用，其原因何在呢？因为往复泵是正位移泵，其流量与管路特性无关，安装调节阀非但不能改变流量（Q＝ASn），而且还会造成危险，一旦出口阀门完全关闭，泵缸内的压强将急剧上升，导致机件破损或电机烧毁。往复泵启动时一定要打开出口阀（与离心泵相反），而且也不能用关小出口阀的方法调节流量。旁路调节旁路调节示意图适用场合：小流量、高压头的场合，输送高粘度液体时效果比离心泵好，不能输送腐蚀性液体和有固体粒子的悬浮液。14.2.2旋转式泵

1.齿轮泵

如图所示，齿轮泵的流量小而扬程高，适用于粘稠液体乃至膏状物料的输送，但不能输送含有固体粒子的悬浮液。

2.螺杆泵

螺杆泵由泵壳和一根或多根螺杆所构成。螺杆泵的压头高、效率高、运转平稳、噪音低，适用于高粘度液体的输送。螺杆泵14.2.3.计量泵

如图所示，计量泵又称比例泵，当要求精确输送流量恒定的液体时，可以方便而准确地借助调节偏心轮的偏心距离，来改变柱塞的冲程而实现，可通过一台电机带动几台计量泵的方法将几种液体按比例输送或混合。计量泵是用来输送液体（特别是腐蚀性液体）的一种特殊容积泵。14.2.4隔膜泵

如图所示，隔膜泵实际上就是柱塞泵，其结构特点是借助薄膜将被输液体与活柱和泵缸隔开，从而是使得活柱和泵缸得以保护。隔膜泵用来定量输送剧毒、易燃、易爆和腐蚀性或含悬浮物的液体。14.3气体输送机械

按工作原理分四类：①离心式②往复式③旋转式④流体动力作用式14.3.1离心通风机

风机对单位体积气体所作的有效功称为风压，以Pt表示，单位为Pa。离心通风机具体分为：（1）低压离心通风机出口风压低于0.981×103Pa（表压）；（2）中压离心通风机出口风压为0.981×103

～14.94×103Pa(表压）（3）高压离心通风机出口风压为14.94×103

～14.7×103Pa（表压）。（1）离心通风机的结构和工作原理

离心通风机的结构如图所示，其工作原理与离心泵大致相同。其中，低压通风机的叶片数目多、与轴心成辐射状平直安装。中、高压通风机的叶片则是后弯的，所以高压通风机的外形与结构与单级离心泵更相似。（2）离心通风机的性能参数

离心通风机的主要性能参数有风量、风压、轴功率和效率。①风量Q

：风量是指单位时间内从风机出口排出的气体体积；并以风机进口处的气体状态计，单位为m3/h。②风压：是单位体积气体通过风机时所获得的能量，单位为J/m3或Pa，习惯上用mmH2O表示。③轴功率N与效率η

：离心通风机的轴功率为如下式：

说明：用上式计算功率时，和Q必须是同一状态下的数值。

（3）离心通风机的特性曲线

通风机出厂前在温度为20℃的常压下实验测定其特性曲线，如图所示，其特性曲线与离心泵的特性曲线相比，此处增加了一条静风压随流量的变化曲线。（4）离心通风机的选型①根据所输送气体的性质及所需的风压范围，确定风机的类型。②根据管路布局和工艺条件，计算输送系统所需的实际风压，并换算为实验条件下的风压③根据实际风量和实验条件下的风压，选择适宜的风机型号。④当ρ’＞1.2kg/m3时，要核算轴功率。14.3.2离心鼓风机与压缩机

离心鼓风机与压缩机又称透平鼓风机和压缩机，其结构类似于多级离心泵，每级叶轮之间都有导轮，工作原理和离心通风机相同。离心式压缩机生产能力大，供气均匀，连续运行安全可靠，维修方便，因而广被采用。

1.离心式鼓风机2.离心式压缩机14.3.