(2.1)--2、流体输送机械化工原理.ppt

*第第 二二 章章 流体输送设备流体输送设备第第第第 一一一一 节节节节 液体输送设备液体输送设备液体输送设备液体输送设备 2-1-1 离心泵离心泵离心泵的操作原理、构造与类型离心泵的操作原理、构造与类型 离心泵的基本方程式离心泵的基本方程式 离心泵的主要性能参数与特性曲线离心泵的主要性能参数与特性曲线 离心泵性能的改变离心泵性能的改变 离心泵的汽蚀现象与允许吸上高度离心泵的汽蚀现象与允许吸上高度离心泵的工作点与流量调节离心泵的工作点与流量调节2-1-2 其他类型的泵其他类型的泵1*向流体作功以提高流体机械能的装置向流体作功以提高流体机械能的装置。输送液体的设备通称为输送液体的设备通称为泵；泵；例如：例如：离心泵离心泵、往复泵、旋转泵和漩涡泵、往复泵、旋转泵和漩涡泵。输送气体的设备按不同的工况分别称为输送气体的设备按不同的工况分别称为:通风机、鼓风机、压缩机和真空泵通风机、鼓风机、压缩机和真空泵。本章的目的：本章的目的：结合化工生产的特点，讨论各种流体输送设备的结合化工生产的特点，讨论各种流体输送设备的操作原操作原理、基本构造与性能理、基本构造与性能，合理地，合理地选择其类型、确定规格、计选择其类型、确定规格、计算功率消耗、正确安排在管路系统中的位置等。算功率消耗、正确安排在管路系统中的位置等。流体输送设备流体输送设备：2*2-1-1离心泵离心泵离心泵外形：3*一离心泵的操作原理、结构与类型一离心泵的操作原理、结构与类型 1、离心泵的结构离心泵的结构 由若干个弯曲的叶片组成的由若干个弯曲的叶片组成的叶轮叶轮置于具有蜗壳通道的置于具有蜗壳通道的泵泵壳壳之内。之内。叶轮叶轮紧固于紧固于泵轴泵轴上。泵轴与上。泵轴与电机电机相连，相连，可由电机带动旋可由电机带动旋转。转。4*吸入口位于泵壳中央与吸入管路相连，并在吸入管底部装吸入口位于泵壳中央与吸入管路相连，并在吸入管底部装 一止逆阀。一止逆阀。泵壳的侧边为排出口，与排出管路相连，装有调节阀。泵壳的侧边为排出口，与排出管路相连，装有调节阀。5*离心泵的工作原理离心泵的工作原理6*在在蜗蜗形形泵泵壳壳中中由由于于流流道道的的不不断断扩扩大大，液液体体的的流流速速减减慢慢，使使大大部部分分动动能能转转化化为为压压力力能能。最最后后液液体体以以较较高高的的静静压压强强从从排排出出口流入排出管道。口流入排出管道。泵泵内内的的液液体体被被抛抛出出后后，叶叶轮轮的的中中心心形形成成了了负负压压，在在液液面面压压强强（大大气气压压）的的作作用用下下，液液体体便便经经吸吸入入管管路路进进入入泵泵内内，填填补补了被排除液体的位置。了被排除液体的位置。离心泵的工作过程离心泵的工作过程：开泵前，开泵前，先在泵内先在泵内灌满要输送的液体灌满要输送的液体。开泵后，泵轴带动叶轮一起高速旋转产生离心力。液体在开泵后，泵轴带动叶轮一起高速旋转产生离心力。液体在此作用下，从叶轮中心被抛向叶轮外周，此作用下，从叶轮中心被抛向叶轮外周，压力增高压力增高，并，并以以很很高的速度（高的速度（15-25 m/s）流入泵壳流入泵壳。7*气缚现象气缚现象离心泵离心泵启动启动时，如果时，如果泵壳内存在空气泵壳内存在空气，由于空气的密度远小，由于空气的密度远小于液体的密度，叶轮旋转所产生的于液体的密度，叶轮旋转所产生的离心力很小离心力很小，叶轮中心处，叶轮中心处产生的低压产生的低压不足以造成吸上液体所需要的真空度不足以造成吸上液体所需要的真空度，这样，离，这样，离心泵就无法工作，这种现象称作心泵就无法工作，这种现象称作“气缚气缚”。为为了了使使启启动动前前泵泵内内充充满满液液体体，在在吸吸入入管管道道底底部部装装一一止止逆逆阀阀。此此外外，在在离离心心泵泵的的出出口口管管路路上上也也装装一一调调节节阀阀，用用于于开停车和调节流量。开停车和调节流量。离离心心泵泵之之所所以以能能输输送送液液体体，主主要要是是依依靠靠高高速速旋旋转转叶叶轮轮所产生的离心力，所产生的离心力，因此称为离心泵。因此称为离心泵。8*2 2、基本部件和构造、基本部件和构造1 1）叶轮）叶轮a)叶轮的作用叶轮的作用 将电动机的机械能传给液体将电动机的机械能传给液体,使液体的动能有所提高。使液体的动能有所提高。b)叶轮的分类叶轮的分类 根据根据 结构结构闭式叶轮闭式叶轮开式叶轮开式叶轮 半闭式叶轮半闭式叶轮 叶叶片片的的两两侧侧带带有有前前后后盖盖板板，适适于于输输送送干干净流体，效率较高。净流体，效率较高。没有前后盖板没有前后盖板，适合输送含有固体颗粒，适合输送含有固体颗粒的液体悬浮物的液体悬浮物,效率最低。效率最低。只有只有后盖板后盖板，可用于输送浆料或含固体，可用于输送浆料或含固体悬浮物的液体，效率较低。悬浮物的液体，效率较低。9*按吸液方式按吸液方式 单吸式叶轮单吸式叶轮 双吸式叶轮双吸式叶轮液体只能从叶轮一侧被吸入，结液体只能从叶轮一侧被吸入，结构简单。构简单。相当于两个没有盖板的单吸式叶轮相当于两个没有盖板的单吸式叶轮背靠背并在了一起，背靠背并在了一起，可以从两侧吸可以从两侧吸入液体入液体，具有较大的吸液能力，而，具有较大的吸液能力，而且可以较好的消除轴向推力。且可以较好的消除轴向推力。10*2 2）泵壳）泵壳 A.A.泵壳的作用泵壳的作用 汇集液体，作为导出液体的通道；汇集液体，作为导出液体的通道；使液体的能量发生转换，一部分动能转变为静压能。使液体的能量发生转换，一部分动能转变为静压能。B.B.导叶轮导叶轮 为了减少液体直接进入蜗壳时的碰撞，在叶轮与泵壳之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间有时还装有一个固定不动的带有叶片的圆盘固定不动的带有叶片的圆盘，称为，称为导导叶轮。叶轮。导叶轮上的叶片的弯曲方向与叶轮上叶片的弯曲导叶轮上的叶片的弯曲方向与叶轮上叶片的弯曲方向方向相反相反，其弯曲角度正好与液体从叶轮流出的方向相，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，适应，引导液体在泵壳的通道内平缓的改变方向，使能使能量损失减小，使动能向静压能的转换更为有效。量损失减小，使动能向静压能的转换更为有效。11*12*13*3 3）轴封装置）轴封装置A 轴封的作用轴封的作用 为了防止高压液体从泵壳内沿轴的四周而漏出，或者外界为了防止高压液体从泵壳内沿轴的四周而漏出，或者外界空气漏入泵壳内。空气漏入泵壳内。B 轴封的分类轴封的分类 轴封装置轴封装置 填料密封填料密封：设备密封设备密封：主要由填料函壳、软填料和填料压盖组主要由填料函壳、软填料和填料压盖组成，普通离心泵采用这种密封。成，普通离心泵采用这种密封。主要由装在泵轴上随之转动的主要由装在泵轴上随之转动的动环动环和固和固定于泵壳上的定于泵壳上的静环静环组成，两个环形端面组成，两个环形端面由弹簧的弹力互相贴紧而作相对运动，由弹簧的弹力互相贴紧而作相对运动，起到密封作用。起到密封作用。14*15*16*17*18*3 3、离心泵的分类、离心泵的分类1 1）按照轴上叶轮数目的多少）按照轴上叶轮数目的多少 单级泵单级泵 多级泵多级泵 轴上只有轴上只有一个叶轮一个叶轮的离心泵，适用于出口压力的离心泵，适用于出口压力不太大的情况；不太大的情况；轴上轴上不止一个叶轮不止一个叶轮的离心泵的离心泵 ，可以达到较高的，可以达到较高的压头。离心泵的压头。离心泵的级数就是指轴上的叶轮数级数就是指轴上的叶轮数，我国，我国生产的多级离心泵一般为生产的多级离心泵一般为2 29 9级级。2 2）按叶轮上吸入口的数目）按叶轮上吸入口的数目单吸泵单吸泵 双吸泵双吸泵 叶轮上只有叶轮上只有一个吸入口一个吸入口，适用于输送量不大的情况。，适用于输送量不大的情况。叶轮上有叶轮上有两个吸入口两个吸入口，适用于输送量很大的情况。，适用于输送量很大的情况。19*20*21*多级离心泵工作原理多级离心泵工作原理22*3 3）按离心泵的用途）按离心泵的用途 水泵水泵 输送输送清水和物性与水相近、无腐蚀性且杂质很清水和物性与水相近、无腐蚀性且杂质很少的液体少的液体的泵的泵,（B B型型）耐腐蚀泵耐腐蚀泵 接触液体的部件（叶轮、泵体）用接触液体的部件（叶轮、泵体）用耐腐蚀材料耐腐蚀材料制制成。要求：结构简单、零件容易更换、维修方便、成。要求：结构简单、零件容易更换、维修方便、密封可靠。用于耐腐蚀泵的材料有：铸铁、高硅密封可靠。用于耐腐蚀泵的材料有：铸铁、高硅铁、各种合金钢、塑料、橡胶等。（铁、各种合金钢、塑料、橡胶等。（F F型型）油泵油泵 输送输送石油产品石油产品的泵的泵 ，要求密封良好。（，要求密封良好。（Y Y 型型）杂质泵杂质泵 输送输送含有固体颗粒的悬浮液、稠厚的浆液含有固体颗粒的悬浮液、稠厚的浆液等的泵等的泵 ，又细分为污水泵、砂泵、泥浆泵等，又细分为污水泵、砂泵、泥浆泵等 。要求不易。要求不易堵塞、易拆卸、耐磨、在构造上是叶轮流道宽、堵塞、易拆卸、耐磨、在构造上是叶轮流道宽、叶片数目少。叶片数目少。23*24*二、离心泵的理论压头和实际压头二、离心泵的理论压头和实际压头 1、离心泵的理论压头、离心泵的理论压头 假设：假设：1）泵的）泵的叶片数目无限多叶片数目无限多，液体只沿叶片弯曲表面流动，不，液体只沿叶片弯曲表面流动，不发生任何环流。发生任何环流。2）输送的是）输送的是理想液体理想液体，无流动阻力无流动阻力。压头：压头：泵向单位重量的流体提供的机械能，用泵向单位重量的流体提供的机械能，用H表示表示 这种情况下，离心泵的压头称为这种情况下，离心泵的压头称为理论压头，理论压头，用用H表示。表示。25*在高速旋转的叶轮当中，液在高速旋转的叶轮当中，液体质点的运动包括：体质点的运动包括：液体随叶轮旋转液体随叶轮旋转(u)；经叶轮流道向外流动经叶轮流道向外流动(w)。液体与叶轮一起旋转的速度液体与叶轮一起旋转的速度u1或或u2方向与所处圆周的切方向与所处圆周的切线方向一致，大小为：线方向一致，大小为：H？离心泵理论压头的推导离心泵理论压头的推导c2w2u2c2uc2r22w1c1u1L2r2r1L1126*液体沿叶片表面运动的速度液体沿叶片表面运动的速度w1、w2，方向为液体质点所处方向为液体质点所处叶片的切线方向，大小与液体的流量、流道的形状等有关。叶片的切线方向，大小与液体的流量、流道的形状等有关。单位重量液体由点单位重量液体由点1到点到点2获得的机械能为获得的机械能为:两两个个速速度度的的合合速速度度就就是是液液体体质质点点在在点点1或或点点2处处相相对对于于静静止止的壳体的速度的壳体的速度，即，即绝对速度，绝对速度，用用c1、c2来表示。来表示。Hp:液体经叶轮后液体经叶轮后增加的静压能；增加的静压能；Hc:液体经叶轮后液体经叶轮后增加的增加的动能。动能。27*静压能静压能HP主要来自于以下两个方面：主要来自于以下两个方面：1 1）液体在叶轮内接受离心力所作的功。液体在叶轮内接受离心力所作的功。单位质量液体所接受离心力的功可以表示为单位质量液体所接受离心力的功可以表示为：2）部分动能转化为静压能，部分动能转化为静压能，叶轮中相邻的两叶片构成自中心向外沿逐渐扩大的液体流道，叶轮中相邻的两叶片构成自中心向外沿逐渐扩大的液体流道，由于流速减小，部分动能就转变为静压能由于流速减小，部分动能就转变为静压能这部分静压能的大小为：这部分静压能的大小为：28*单位重量流体经叶轮后的静压能增加为单位重量流体经叶轮后的静压能增加为:（a）根据余弦定理，上述速度之间的关系可表示为：根据余弦定理，上述速度之间的关系可表示为：29代入（代入（a）式，并整理可得到：式，并整理可得到：*(b)为提高理论压头，一般在离心泵的设计中，使为提高理论压头，一般在离心泵的设计中，使1=90，即即cos1=0离心泵理论压头的表达式离心泵理论压头的表达式 理论压头与理论流量理论压头与理论流量QT关系关系：流流量量QT可可表表示示为为叶叶轮轮出出口口处处的的径径向向速速度度与与出出口口截截面面积积的的乘乘积积 离心泵理论压头的推导离心泵理论压头的推导c2w2u2c2uc2r22w1c1u1L2r2r1L1130*从点从点2处的速度三角形可以得出处的速度三角形可以得出代入代入 H=u2c2cos2/g 离心泵基本方程式离心泵基本方程式 表示离心泵的表示离心泵的理论压头与理论流量、叶轮的转速和直径、叶理论压头与理论流量、叶轮的转速和直径、叶轮的几何形状轮的几何形状间的关系。间的关系。离心泵理论压头的推导离心泵理论压头的推导c2w2u2c2uc2r22w1c1u1L2r2r1L1131*对对于于某某个个离离心心泵泵（即即其其2、r2、b2固固定定），当当转转速速一一定定时时，理论压头与理论流量之间呈线形关系，可表示为：理论压头与理论流量之间呈线形关系，可表示为：2 2、离心泵理论压头的讨论、离心泵理论压头的讨论1 1）离心泵的理论压头与叶轮的转速和直径的关系）离心泵的理论压头与叶轮的转速和直径的关系 当叶片几何尺寸（当叶片几何尺寸（b2，2）与理论流量一定时，离心泵的与理论流量一定时，离心泵的理理论压头随叶轮的转速或直径的增加而加大。论压头随叶轮的转速或直径的增加而加大。2 2）离心泵的理论压头与叶片几何形状的关系）离心泵的理论压头与叶片几何形状的关系 根据叶片出口端倾角根据叶片出口端倾角2 2的大小的大小,叶片形状可分为三种叶片形状可分为三种:32*a）径向叶片径向叶片（2=90，图图a），），ctg2=0。泵的泵的理论压头不理论压头不随流量随流量QT而变化。而变化。22u2c2w22u2c2w222u2c2w22(a)(a)(b)(b)(c)(c)叶片弯曲方向及其速度三角形叶片弯曲方向及其速度三角形b）后弯叶片后弯叶片(20。泵的泵的理论压头随流理论压头随流量量Q的增大而减小。的增大而减小。c）前弯叶片前弯叶片(290，图图c)，ctg20。泵的泵的理论压头随理理论压头随理论流量论流量QT的增大而增大。的增大而增大。33*前弯叶片产生的理论压头最高，离心泵设计是否应该选前弯叶片产生的理论压头最高，离心泵设计是否应该选择前弯叶片？择前弯叶片？No 34 前弯叶片，液体获得的流速更大。前弯叶片，液体获得的流速更大。液体离开叶片后在泵壳内动能要转化为静压能，在此过液体离开叶片后在泵壳内动能要转化为静压能，在此过程中会产生能量损失，使泵的效率降低。速度越大，损失程中会产生能量损失，使泵的效率降低。速度越大，损失的能量就越多。的能量就越多。所以，离心泵一般都所以，离心泵一般都采用后弯叶片采用后弯叶片 *3 3、实际压头、实际压头 离心泵的实际压头离心泵的实际压头小于小于理论压头，因为理论压头，因为流体在通过泵的流体在通过泵的过程中过程中存在着压头损失存在着压头损失，它主要包括：，它主要包括：1）叶片间的环流叶片间的环流 2）流体的流体的阻力损失阻力损失 3）冲击损失冲击损失 35*36课后思做13：从泵的角度出发如何降低泵的压头损失（在流量一定的情况下）？*三离心泵的主要性能参数与特性曲线三离心泵的主要性能参数与特性曲线 1 1、离心泵的性能参数、离心泵的性能参数 1 1）离心泵的流量）离心泵的流量 指离心泵在单位时间里排到管路系统的液体体积，又指离心泵在单位时间里排到管路系统的液体体积，又称为泵的送液能力称为泵的送液能力,一般用一般用Q表示，单位为表示，单位为m3/h。2 2）离心泵的压头）离心泵的压头 泵对单位重量的液体所提供的有效能，以泵对单位重量的液体所提供的有效能，以H表示，单位表示，单位为为m。又称为泵的又称为泵的扬程扬程。37*离心泵的压头取决于：离心泵的压头取决于：泵的结构泵的结构（叶轮的直径、叶片的弯曲情况等）；（叶轮的直径、叶片的弯曲情况等）；转速转速 n；流量流量 Q。如何确定转速一定时，如何确定转速一定时，泵的泵的压头压头与与流量流量之间之间的关系呢？的关系呢？实验测定实验测定bc38*H的计算可根据的计算可根据b、c两截面间的机械能衡算方程：两截面间的机械能衡算方程：离心泵的压头又称扬程。必须注意，离心泵的压头又称扬程。必须注意，扬程并不等于升举扬程并不等于升举高度高度z，升举高度只是扬程的一部分升举高度只是扬程的一部分。若进出口管径相同，且阻力损失可以忽略，则若进出口管径相同，且阻力损失可以忽略，则39*3）离心泵的效率）离心泵的效率 离心泵输送液体时，通过叶轮将电机的能量传给液体。离心泵输送液体时，通过叶轮将电机的能量传给液体。在这个过程中，不可避免的会有能量损失，也就是说泵轴转在这个过程中，不可避免的会有能量损失，也就是说泵轴转动所做的功不能全部都为液体所获得，通常用动所做的功不能全部都为液体所获得，通常用效率效率来反映来反映能量损失能量损失。这些能量损失包括：。这些能量损失包括：容积损失容积损失 水力损失水力损失 设备损失设备损失 泵的效率反应了这三项能量损失的总和，又称为总效率。泵的效率反应了这三项能量损失的总和，又称为总效率。它与泵的它与泵的大小、类型、制造精度和液体的性质大小、类型、制造精度和液体的性质有关有关 40*4 4）轴功率及有效功率）轴功率及有效功率电机输入离心泵的功率电机输入离心泵的功率,用用N表示表示,单位为单位为W或或kW有效功率：有效功率：排送到管道的液体从叶轮获得的功率，用排送到管道的液体从叶轮获得的功率，用Ne表示表示 泵的有效功率：泵的有效功率：轴功率：轴功率：轴功率：轴功率：41*2 2、离心泵的特性曲线、离心泵的特性曲线 离心泵的离心泵的H、N都与离心泵的都与离心泵的Q有关，它们之间的有关，它们之间的关系由实验来测定，实验测出的关系由实验来测定，实验测出的HQ、Q、NQ 关系曲线：关系曲线：离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线 注意：特性曲线随转速而变注意：特性曲线随转速而变。各种型号的离心泵都有本身独自的特性曲线，但形状基各种型号的离心泵都有本身独自的特性曲线，但形状基本相似，具有共同的特点本相似，具有共同的特点 42*43*1）HQ曲曲线线：表表示示泵泵的的压压头头与与流流量量的的关关系系，离离心心泵泵的的压压头普遍是随流量的增大而下降头普遍是随流量的增大而下降（流量很小时可能有例外）（流量很小时可能有例外）2）NQ曲曲线线：表表示示泵泵的的轴轴功功率率与与流流量量的的关关系系，离离心心泵泵的的轴功率随流量的增加而上升轴功率随流量的增加而上升，流量为零时轴功率最小。，流量为零时轴功率最小。离离心心泵泵启启动动时时，应应关关闭闭出出口口阀阀，使使启启动动电电流流最最小小，以以保保护电机。护电机。3）Q曲曲线线：表表示示泵泵的的效效率率与与流流量量的的关关系系，随随着着流流量量的的增增大大，泵泵的的效效率率将将上上升升并并达达到到一一个个最最大大值值，以以后后流流量量再再增增大，效率便下降。大，效率便下降。44*离心泵在一定转速下有一最高效率点。离心泵在一定转速下有一最高效率点。离心泵在与最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。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与最高效率点所对应的Q、H、N值称为最佳工况参数值称为最佳工况参数。离心泵的铭牌上标明的参数就是泵在最高效率点运行时的离心泵的铭牌上标明的参数就是泵在最高效率点运行时的状态参数。状态参数。注注意意：在在选选用用离离心心泵泵时时，应应使使离离心心泵泵在在最最高高效效率率点点附附近近工作。一般要求操作时的效率应不低于最高效率的工作。一般要求操作时的效率应不低于最高效率的90%。45*46课后思做14：用离心泵将20的清水以30m3/h的流率送至吸收塔的塔顶（表压为4.91104Pa），管路出口和水面之间的垂直距离为10m，管内径为81mm（进出口管径相同），直管长度18m，管路上阀门全开时，所有局部阻力系数之和为13。泵的特性方程为 H=22.4+5Q-20Q2（Q的单位为m3/min，下同）；泵的效率为 =2.5Q-2.1Q2。管路摩擦系数=0.021 试求：（1）泵的有效功率Ne和轴功率N；（2）泵的最高效率max，并判断泵是否在最大效率点附近工作？*四、离心泵性能的改变四、离心泵性能的改变 1、液体性质的影响液体性质的影响 1 1）液体密度的影响）液体密度的影响 离心泵的流量离心泵的流量 与液体密度无关。与液体密度无关。离心泵的压头离心泵的压头 与液体的密度无关与液体的密度无关 HQ曲线不因输送的液体的密度不同而变曲线不因输送的液体的密度不同而变。泵的效率泵的效率一般也不随输送液体的密度而变。一般也不随输送液体的密度而变。离心泵的轴功率与输送液体密度成正比离心泵的轴功率与输送液体密度成正比。47*2 2）粘度的影响）粘度的影响 当输送的液体当输送的液体粘度大于常温清水的粘度粘度大于常温清水的粘度时，时，泵的泵的压头减小压头减小泵的泵的流量减小流量减小泵的泵的效率下降效率下降泵的泵的轴功率增大轴功率增大 泵的特性曲线发生改变，泵的特性曲线发生改变，选泵时应对原特性曲线进行修正选泵时应对原特性曲线进行修正当当液液体体的的运运动动粘粘度度小小于于210-5m2/s时时(如如汽汽油油、柴柴油油、煤煤油油等等)粘度的影响可不进行修正。粘度的影响可不进行修正。48*2 2、转速对离心泵特性的影响、转速对离心泵特性的影响 当液体的粘度不大且泵的效率不变时，泵的流量、压头、当液体的粘度不大且泵的效率不变时，泵的流量、压头、轴功率与转速的近似关系可表示为：轴功率与转速的近似关系可表示为：比例定律比例定律 3 3、叶轮直径的影响、叶轮直径的影响 1）属于同一系列而尺寸不同的泵，叶轮几何形状完全相）属于同一系列而尺寸不同的泵，叶轮几何形状完全相似，即似，即b2/D2保持不变，当泵的转速不变时，保持不变，当泵的转速不变时，泵的流量、压泵的流量、压头、轴功率与叶轮直径的近似关系可表示为：头、轴功率与叶轮直径的近似关系可表示为：49*2）某一尺寸的叶轮外周经过切削而使）某一尺寸的叶轮外周经过切削而使D2变小，而变小，而b2不变不变 若切削使直径若切削使直径D2减小的幅度在减小的幅度在20%以内，效率基本不以内，效率基本不变，并且切削前、后叶轮出口的截面积也可认为大致变，并且切削前、后叶轮出口的截面积也可认为大致相等相等,此时有：此时有：切割定律切割定律 50*五、离心泵的汽蚀现象与允许吸上高度五、离心泵的汽蚀现象与允许吸上高度 1 1、汽蚀现象汽蚀现象 汽蚀产生的原因汽蚀产生的原因叶片入口附近叶片入口附近K处处的压强的压强PK等于或小等于或小于输送温度下液体于输送温度下液体的饱和蒸气压，液的饱和蒸气压，液体会发生沸腾体会发生沸腾 K51*汽蚀产生的后果：汽蚀产生的后果：汽蚀发生时产生噪音和震动，叶轮局部汽蚀发生时产生噪音和震动，叶轮局部在巨大冲击力的反复作用下，表面出现在巨大冲击力的反复作用下，表面出现斑痕及裂纹，甚至呈海绵状逐渐脱落斑痕及裂纹，甚至呈海绵状逐渐脱落 液体流量明显下降，同时压头、效率也液体流量明显下降，同时压头、效率也大幅度降低，严重时会输不出液体。大幅度降低，严重时会输不出液体。52*贮槽液面贮槽液面0-0与泵入口处与泵入口处1-1两截面间列机械能衡算方程两截面间列机械能衡算方程若贮槽上方与大气相通，则若贮槽上方与大气相通，则p0即为大气压强即为大气压强pa 112 2、离心泵的允许吸上高度、离心泵的允许吸上高度 离离心心泵泵的的允允许许吸吸上上高高度度又又称称为为允允许许安安装装高高度度，指指泵泵的的吸吸入入口与吸入贮槽液面间可允许的最大垂直距离，以口与吸入贮槽液面间可允许的最大垂直距离，以Hg表示。表示。53*3 3、离心泵的允许吸上真空度、离心泵的允许吸上真空度 注意注意：HS指的是压强，通常以指的是压强，通常以m液柱液柱来表示。在水泵的性来表示。在水泵的性能表里一般把它的单位写成能表里一般把它的单位写成m（实际上应为实际上应为m水柱）水柱）定义定义离心泵的允许吸上真空度离心泵的允许吸上真空度HS将将 代入代入得得允许吸上高度的计算式允许吸上高度的计算式54*HS值越大值越大，表示该泵在一定操作条件下抗汽蚀性能好，表示该泵在一定操作条件下抗汽蚀性能好，安装安装高度高度Hg越高。越高。HS与泵的与泵的结构、流量、被输送液体的物理性质及当地大气压结构、流量、被输送液体的物理性质及当地大气压等因素有关。等因素有关。55通常由泵的制造工厂试验通常由泵的制造工厂试验测定，实验在大气压为测定，实验在大气压为10mH2O柱下柱下,以以20清水清水为介质进行的。为介质进行的。*HS随随Q增大而减小增大而减小确定离心泵安装高度时应使用泵确定离心泵安装高度时应使用泵最大流量下的最大流量下的HS进行计算进行计算若输送其它液体，且操作条件与上述实验条件不符时，需对若输送其它液体，且操作条件与上述实验条件不符时，需对HS进行校正。进行校正。3 3、汽蚀余量、汽蚀余量 为防止汽蚀现象发生，在离心泵入口处液柱的静压头为防止汽蚀现象发生，在离心泵入口处液柱的静压头 与动压头与动压头 之和必需超过液体在操作温度下的饱和蒸汽压头之和必需超过液体在操作温度下的饱和蒸汽压头 的一个最小值。的一个最小值。56*汽蚀余量定义式汽蚀余量定义式h 与与Hg 的关系的关系当叶轮入口附近当叶轮入口附近(k-k)最小压强等于液体的饱和蒸汽压最小压强等于液体的饱和蒸汽压pv 时，时，泵入口处压强泵入口处压强(1-1)必等于某确定的最小值必等于某确定的最小值p1。在在1-1和和k-k间列机械能衡算方程：间列机械能衡算方程：57*当当流流量量一一定定且且流流体体流流动动处处于于阻阻力力平平方方区区时时，汽汽蚀蚀余余量量仅仅与与泵的结构和尺寸泵的结构和尺寸有关，是泵抗汽蚀性能参数。有关，是泵抗汽蚀性能参数。将将 代入代入 允许吸上高度的计算式允许吸上高度的计算式离心泵的汽蚀余量离心泵的汽蚀余量 值也是由泵的生产厂家通过实验测定的值也是由泵的生产厂家通过实验测定的h随随Q增大而增大增大而增大计算允许安装高度时应取高流量下的计算允许安装高度时应取高流量下的h值。值。58*泵泵性性能能表表上上所所列列的的h值值也也是是按按输输送送20的的清清水水测测定定的的，当当输输送送其其它它液液体体时时应应乘乘以以校校正正系系数数予予以以校校正正，但但因因一一般般校校正正系系数数小小于于1，故故把把它它作作为为外外加加的的安安全全系系数，不再校正。数，不再校正。4 4、离心泵的实际安装高度、离心泵的实际安装高度 离心泵的实际安装高度应小于允许安装高度，一般比允许离心泵的实际安装高度应小于允许安装高度，一般比允许值值小小0.51m。59*注意：注意：1 1）离离心心泵泵的的允允许许吸吸上上真真空空度度和和允允许许汽汽蚀蚀余余量量值值是是与与流流量量有有关关的的，大大流流量量下下HS较较小小而而h较较大大，因因此此，必必须须注注意意使使用用最最大额定流量值大额定流量值进行计算。进行计算。2 2）离离心心泵泵安安装装时时，应应注注意意选选用用较较大大的的吸吸入入管管路路，尽尽量量减减少少吸入管路的弯头、阀门等管件，吸入管路的弯头、阀门等管件，以减少吸入管路的阻力。以减少吸入管路的阻力。3 3）当当液液体体输输送送温温度度较较高高或或液液体体沸沸点点较较低低时时，可可能能出出现现允允许许安安装装高高度度为为负负值值的的情情况况，此此时时，应应将将离离心心泵泵安安装装于于贮贮槽槽液液面面以下以下，使液体自流入泵。，使液体自流入泵。60*六、六、离心泵的工作点与流量调节离心泵的工作点与流量调节 1、管路特性曲线与泵的工作点管路特性曲线与泵的工作点 1 1）管路特性曲线）管路特性曲线 流体通过某特定管路时流体通过某特定管路时所需的压头与液体所需的压头与液体流量流量的关系曲线。的关系曲线。在在截截面面1-1与与 2-2间间列列机机械械能能衡衡算算方方程程式式，并并以以1-1截截面面为为基基准准水水平平面面，则则液液体体流流过过管管路所需的压头为：路所需的压头为：61*式中：式中：上式简化为上式简化为 而而令令62*管路的特性管路的特性方程方程2 2）离心泵的工作点）离心泵的工作点 离心泵的特性曲线与管离心泵的特性曲线与管路的特性曲线的交点路的特性曲线的交点M，就是离心就是离心泵泵在管路中的在管路中的工工作点。作点。在特定管路中输送液体时，管路所需的压头随所输送液体流在特定管路中输送液体时，管路所需的压头随所输送液体流量量Q的平方而变的平方而变 63*M点点所所对对应应的的流流量量Qe和和压压头头He表表示示离离心心泵泵在在该该特特定定管管路路中中实际输送的流量和提供的压头实际输送的流量和提供的压头。2 2、离心泵的流量调节、离心泵的流量调节1 1）改变出口阀开度）改变出口阀开度 改变管路特性曲线改变管路特性曲线 阀门关小时：阀门关小时：管路局部阻力加大，管管路局部阻力加大，管路特性曲线变陡，工作点路特性曲线变陡，工作点由原来的由原来的M点移到点移到M1点，点，流量由流量由QM降到降到QM1；64*当阀门开大时：当阀门开大时：管路局部阻力减小，管管路局部阻力减小，管路特性曲线变得平坦一些，路特性曲线变得平坦一些，工作点由工作点由M移到移到M2流量加流量加大到大到QM2。优点：优点：调节迅速方便，流量可连续变化；调节迅速方便，流量可连续变化；缺点：缺点：流动阻力加大，要多消耗动力，不经济。流动阻力加大，要多消耗动力，不经济。2 2）改变泵的转速）改变泵的转速改变泵的特性曲线改变泵的特性曲线65*若把泵的转速降至若把泵的转速降至n2：则则HQ线下移，工作点线下移，工作点移至移至M2,流量减小到流量减小到QM2 优点：优点：流量随转速下降而减流量随转速下降而减小，动力消耗也相应降低；小，动力消耗也相应降低；缺点：缺点：需要变速装置或价格昂贵的变频电机，适用于大中型需要变速装置或价格昂贵的变频电机，适用于大中型泵的流量的调节泵的流量的调节。若把泵的转速提高到若把泵的转速提高到n1：则则HQ线上移，工作点由线上移，工作点由M移移至至M1，流量由流量由QM 加大到加大到QM166*七、离心泵的型号及选型七、离心泵的型号及选型 清水泵清水泵清水泵是应用最广的离心泵，在化工生产中用来输送各种清水泵是应用最广的离心泵，在化工生产中用来输送各种工业用水以及物理、化学性质类似于水的其它液体。清水工业用水以及物理、化学性质类似于水的其它液体。清水泵又包括以下几种：泵又包括以下几种：l IS型泵型泵单级单吸离心水泵；单级单吸离心水泵；l D型泵型泵多级离心泵；多级离心泵；l S型泵型泵双吸离心泵双吸离心泵67*耐腐蚀泵耐腐蚀泵输送酸碱和浓氨水等腐蚀性液体时，必须用耐腐蚀泵。耐腐蚀泵中所有与腐蚀性液体接触的各种部件都须用耐腐蚀材料制造，如灰口铸铁、高硅铸铁、镍铬合金钢、聚四氟乙烯塑料等。其系列代号为“F”。但是用玻璃、橡胶、陶瓷等材料制造的耐腐蚀泵，多为小型泵，不属于“F”系列。68*油泵油泵输送石油产品的泵称为油泵。因油品易燃易爆，因此要求油泵必须有良好的密封性能。输送高温油品（200以上）的热油泵还应具有良好的冷却措施，其轴承和轴封装置都带有冷却水夹套，运转时通冷水冷却。其系列代号为“Y”。69*磁力泵磁力泵由泵、磁力传动器、电动机三部分组成。关键部件磁力传动器由外磁转子、内磁转子及不导磁的隔离套组成。当电动机带动外磁转子旋转时，磁场能穿透空气隙和非磁性物质，带动与叶轮相连的内磁转子作同步旋转，实现动力的无接触传递，将动密封转化为静密封。由于泵轴、内磁转子被泵体、隔离套完全封闭，从而彻底解决了“跑、冒、滴、漏”问题，消除了炼油化工行业易燃、易爆、有毒、有害介质通过泵密封泄漏的安全隐患。其系列代号为“C”。70*八、离心泵的操作八、离心泵的操作 1.灌泵灌泵 启动前，使泵体内充满被输送液体，避免发生气缚现象。2.预热预热 对输送高温液体的热油泵或高温水泵，在启动与备用时均需预热。因为泵是在设计温度下操作的，如果在低温工作，各构件间的间隙因为热胀冷缩的原因会发生变化，造成泵的磨损与破坏。预热时应使泵各部分均匀受热，并一边预热一边盘车。3.盘车盘车 用手使泵轴绕运转方向转动的操作，每次以180为宜，不得反转。目的是检查是否有卡轴现象，是否有堵塞或冻结现象等。71*4.关闭出口阀，启动电机关闭出口阀，启动电机 为了防止启动电流过大，要在最小流量（此时功率最小）下启动，以免烧坏电机。但要注意，关闭出口阀运转的时间应尽可能短，以免泵内液体因摩擦而发热，发生汽蚀。5.调节流量调节流量 缓慢打开出口阀，调节到指定流量。6.检查检查 要经常检查泵的运转情况，比如轴承温度、润滑情况、压力表及真空表读数等，发现问题应及时处理。在任何情况下都要避免泵内无液体的运转现象，以避免干摩擦，造成零部件损坏。7.停车停车 要先关闭出口阀，再关电机，避免高压液体倒灌，造成叶轮反转，引起事故。在寒冷地区，短时停车要采取保温措施，长期停车必须排净泵内及冷却系统内的液体，以免冻结。72*九、离心泵的选用与安装九、离心泵的选用与安装1 1、离心泵的选择、离心泵的选择 1）确定输送系统的流量和压头：一般情况下液体的输送量是生产任务所规定的，如果流量在一定范围内波动，选泵时按最大流量考虑，然后根据输送系统管路的安排，用机械能衡算方程计算出在最大流量下管路所需压头。2）选择泵的类型与型号：首先根据被输送液体的性质和操作条件确定泵的类型，按已确定的流量和压头从泵样本或产品目录中选出适合的型号。73*若是没有一个型号的H、Q与所要求的刚好相符，则在邻近型号中选用H和Q都稍大的一个；若有几个型号的H和Q都能满足要求，那么除了考虑那一个型号的H和Q外，还应考虑效率在此条件下是否比较大。3)核算轴功率:若输送液体的密度大于水的密度时，按 来计算泵的轴功率。来计算泵的轴功率。74*752 2、离心泵的安装、离心泵的安装泵的安装高度 为了保证不发生汽蚀现象或泵吸不上液体，泵的实际安装高度必须低于理论上计算的最大安装高度，同时应尽量降低吸入管路的阻力。离心泵的实际安装高度一般比允许安装高度小0.51m。*76课后思做15：某工厂使用离心泵将冷却水送至塔顶冷凝器冷却物料（冷却水循环使用，地面有一露天水池使加热后的冷却水自然冷却降温）。但随着气温的升高，突然某一天离心泵无法将冷却水打到塔顶冷凝器了，请问为什么会出现这样的问题？如何解决？（管路和泵已经安装好了，不能动！）*2-1-2其他类型泵其他类型泵 一、容积式泵一、容积式泵（一）往复泵（一）往复泵1 1、往复泵的结构及工作原理、往复泵的结构及工作原理 往复泵是一种往复泵是一种容积式泵容积式泵，它依靠作往复运动的活塞依次开，它依靠作往复运动的活塞依次开启吸入阀和排出阀从而吸入和排出液体。启吸入阀和排出阀从而吸入和排出液体。往复泵的基本结构往复泵的基本结构泵泵的的主主要要部部件件有有泵泵缸缸、活活塞塞、活活塞塞杆杆、吸吸入入单单向向阀阀和和排排出出单单向向阀阀。活活塞塞经经传传动动设设备备在在外外力力作作用用下下在在泵泵缸缸内内作作往往复复运运动动。活塞与单向阀之间的空隙称为活塞与单向阀之间的空隙称为工作室。工作室。77*工作原理：当活塞自左向右移动时，工作室的容积增大，形成低压，液体经吸入阀被吸入泵缸内，排出阀受排出管内液体压力作用而关闭。活塞由右向左移动时，泵缸内液体受挤压，压强增大，使吸入阀关闭，排出阀打开，将液体排出，活塞移到左端时，排液完毕，完成了一个工作循环，此后开始另一个循环。78*活塞从左端点到右端点的距离叫行程或冲程。活塞在往复一次中，只吸入和排出液体各一次的泵，称为单动泵。由于单动泵的吸液时不能排液，因此排液不是连续的。79*为了改善单动泵流量的不均匀性，多采用为了改善单动泵流量的不均匀性，多采用双动泵双动泵或三联泵或三联泵 80*2）往复泵的压头与泵的几何尺寸无关，只要泵的设备强度及电机的功率允许，输送系统要求多高的压头，往复泵就能提供多大的压头。3）往复泵的吸上真空度也随泵安装地区的大气压强、输送液体的性质和温度而变，所以往复泵的吸上高度也有一定的限制。但往复泵的低压是靠工作室的扩张来造成的，