流体流动与输送-流体输送机械（化工单元操作课件）

离心泵的主要结构本次课要解决的问题1.流体输送机械的类型有哪些？2泵的类型主要有哪些？3离心泵的主要部件和作用？一、复习与引入伯努利方程：应用伯努利方程的步骤：位能动能静压能外加功流体阻力确定截面和基准水平面列伯努利方程列已知条件，求未知条件解伯努利方程流体输送的方法重力输送高压压出低压吸入对流体做功为流体提供能量的机械称为流体输送机械。泵输送液体鼓风机压缩机真空泵输送气体1.常用的流体输送机械二、流体输送机械的类型2.泵的分类（1）按工作原理分动力式泵利用高速旋转的叶轮向流体施加能量。如离心泵、轴流泵、涡流泵。流体作用式泵利用流体能量转换原理而输送流体。如水喷射泵。容积式泵靠往复运动的活塞排挤液体。如活塞泵、柱塞泵等。清水泵适用于粘度与水相近的、无腐蚀性、不含杂质的流体，如离心泵。油泵适用于高粘度的流体。如齿轮泵、旋转泵等。耐腐蚀泵杂质泵（2）

按用途分（3）按结构分旋涡泵齿轮泵隔膜泵螺杆泵单动、双动往复泵

离心泵离心泵（centrifugalpump）的特点：结构简单；流量大而且均匀；操作方便；价格便宜。

三、离心泵的主要结构工业上应用最多的泵离心泵的外观吸入口排出口轴封装置电动机联轴器离心泵的主要工作部件弯曲的叶片，4～12片叶轮：离心泵的供能装置泵轴盖板（1）叶轮开式

半闭式

封闭式

叶轮按吸入方式分：单吸式双吸式按叶轮数目分：大流量时使用按结构分：Q<300m3/h(2)泵壳

泵壳：蜗牛壳形通道。

有利于将叶轮抛出液体的动能转变成静压能；有利于减少能耗。

泵壳的作用汇集由叶轮抛出的液体转能作用：将动能转变成静压能（3）轴封装置定义：泵轴与泵壳间的密封称为轴封轴封作用是防止泵壳内液体沿轴漏出或外界空气漏入泵壳内

填料轴封

填料一般用浸油或涂有石墨的石棉绳。机械轴封机械密封主要的是靠装在轴上的动环与固定在泵壳上的静环之间端面作相对运动而达到密封的目的。四、离心泵的性能参数1、流量：指离心泵在单位时间内排入到管路系统内的液体体积，以Q表示，其单位为L.s-1或m3.h-1。2、扬程：指泵给予单位重量液体的有效能量，以H表示，其单位为m。3、效率：反映泵对外加能量的利用程度，以

表示。4、轴功率：指泵轴所需的功率，以P表示。而每秒钟泵对输出液体所作的功，称为泵的有效功率，以Pe表示，单位为W或kW。即：hrhrh102QHgQHPeP===离心泵性能曲线示意图效率

随流量Q增加，先增后减扬程H随流量Q增加，而减小功率N随流量Q增加，而变大五、课堂小结离心泵的主要部件：叶轮、泵壳、轴封装置离心泵性能参数及曲线六、布置作业预习：离心泵工作原理开式、半闭式、闭式叶轮比较

叶轮类型效率使用场合前后推力是否相等开式低可用于输送含固体颗粒的悬浮液基本相等半闭式较低可用于输送含固体颗粒的悬浮液不等闭式高清洁液体不等开式叶轮半闭式叶轮闭式叶轮多级离心泵叶轮平衡孔平衡孔立式双吸泵泵壳泵壳作用填料密封机械轴封离心泵的工作原理本次课要解决的问题1.离心泵的工作原理2离心泵的气缚现象一、复习与引入叶轮：供能作用（动能和静压能）泵壳：汇集液体和能量转化双重功能叶轮泵壳轴封装置轴封装置：防止漏液或外界空气被吸入泵的低压区叶轮轴

4~12片叶片泵壳等。蜗牛形通道；叶轮偏心放；可减少能耗，有利于动能转化为静压能。叶轮泵壳底阀(防止“气缚”)滤网(阻拦固体杂质)

离心泵顾名思义就是利用离心力的作用，使得泵的进出口出产生压力差，从而使流体流动。离心泵的整体构造1.离心现象二、离心泵的工作原理A.压出泵壳里的水在叶轮的带动下高速旋转，在离心力的作用下被甩出叶轮，在泵壳的转向作用下，从出口被压出。2.工作原理B.吸入叶轮中心压力最小叶轮中心低压与贮槽液面存在压力差，液体被吸入泵壳中越近圆心离心力越小；密度越小离心力越小。3.离心泵的气缚现象由于泵壳内存在气体，使得离心泵无法正常吸液，从而无法正常工作的现象。气缚现象的排除：重新灌泵。4.离心泵工作过程启动后，叶轮旋转，并带动液体旋转。液体在离心力的作用下，沿叶片向边缘抛出，获得能量，液体以较高的静压能及流速流入泵壳(沿叶片方向，u

,P静

)。由于涡流通道的截面逐渐增大，P动

P静。液体以较高的压力排出泵体，流到所需的场地。叶片不断转动，液体不断被吸入、排出，形成连续流动。

由于液体被抛出，在泵的吸入口处形成一定的真空度，泵外流体的压力较高，在压力差的作用下被吸入泵口，填补抛出液体的空间。启动前，前段泵壳须灌满被输送的液体，以防止气缚。三、多级离心泵工作原理四、课堂小结离心泵的工作原理：压出液体、吸入液体离心泵的气缚现象多级离心泵的工作原理五、布置作业预习：确定离心泵的安装高度旋涡泵的工作原理离心泵的汽蚀现象本次课要解决的问题1.离心泵的汽蚀现象2.汽蚀现象的分析3.汽蚀现象的防治一、任务六课前完成情况实际安装高度必须小于Hg离心泵允许安装高度：大气压饱和蒸汽压汽蚀余量吸入管损失压头根据各组的报告及汇报，各组对确定离心泵安装高度的计算都没有问题，公式应用准确，计算正确。二、离心泵的汽蚀现象什么是汽蚀现象？1.离心泵的安装方式低于液面安装高于液面安装安装位置过高，液体无法被吸入泵壳内大气压最大支撑水柱高度为10m左右2.离心泵汽蚀现象2.离心泵的汽蚀现象泵入口压力不是最低的；最低压力在泵内，叶轮上K点当K点处的压力降到小于等于输送温度下液体的饱和蒸汽压pV时，液体将部分汽化形成气泡泵的流量小于设计流量时，压力最低的部位在此泵的流量大于设计流量时，压力最低的部位在此

低压区→产生气泡→高压区→气泡破裂→产生局部真空→水力冲击→发生振动、噪音，对部件产生麻点、蜂窝状的破坏现象。由于泵入口压力过低，造成液体汽化和凝结而产生的冲击叶轮的现象称为汽蚀现象。是由于实际安装高度大于最大允许安装高度引起的。3.汽蚀现象及危害叶片表面产生蜂窝状腐蚀泵体震动，并发出噪音；流量、压头、效率明显下降（下降15%以上）严重时甚至吸不上液体。生产中必须杜绝通过控制安装高度来杜绝4.防止汽蚀发生的措施１．避免发生气蚀的措施降低液体温度（使对应的液体饱和压力降低）；减小吸上高度（使吸口压力增大）；降低吸入管阻力（采用粗而光滑的吸管，减少管路附件等）；关小排出阀或降低泵转速（降低流量）。２．提高泵抗蚀性能的措施改进叶轮入口处形状；采用抗蚀材料；叶轮表面光滑，叶片流道圆滑。三、案例分析开展方式：小组进行实际案例分析，20min分析出原因最多的小组进行汇报其他小组补充汇报小组没有分析出的原因给出实际原因，总结出汽蚀现象的分析思路故障分析思路由异常现象或指标——判断出了故障提出可能原因——可以导致异常现象的原因原因排查——由最容易排查的原因开始、或从岗位最常见原因开始提出处理措施——针对产生原因来提实施处理措施——解决问题案例：南京某化肥厂建成开车半年左右，发现全厂生产用水不够用，最终全厂停车。检查：针对此情况，化肥厂请有关专家到厂内检查分析问题。检查后，发现长江边水泵房中的4台水泵受到了不同程度的“汽蚀”，最严重的一台是主泵，其叶轮前后盖板被击穿100多个孔，最大的孔的面积达到了52mm2，另外3台备用泵的叶轮上被击穿的孔不多，但是被剥蚀的很严重。显然生产用水不够用是由于泵已经被“汽蚀”损失而造成的。为什么，仅仅半年时间这些泵就被损坏到如此严重的程度呢？请分析原因。分析思路可以判断出现了汽蚀现象汽蚀现象的根本原因是实际安装高度大于最大允许安装高度案例中的情况，泵的实际安装位置没有变化，因此主要是最大允许安装发生了变化（变小）引起的汽蚀可以根据允许安装高度计算公式去分析判断分析原因：（1）那一年长江水位特别低，泵的“安装高度”超过了“允许吸上高度”，这是造成泵被“汽蚀”的主要原因；（泵在安装时，没有考虑长江的历年最低水位）（2）不仅如此，在这么短的时间内，主泵损坏的严重程度令专家感到另有原因，继续检查后发现：主泵的入口管内卡着一个施工用的塑料桶，造成泵的进口阻力太大，使得叶轮入口处压强太低，使得泵在刚开始使用时（尽管当时水位还没有降低到最低水位）就很容易发生“汽蚀”，而操作人员