化工原理-chap2_1-考研试题文档资料系列.ppt

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1、浙江大学本科生课程化工原理第二章 流体输送机械1/282.1 2.1 液体输送机械液体输送机械泵泵 2.1.1 2.1.1 离心泵离心泵 一、离心泵的构造和工作原理一、离心泵的构造和工作原理 二、离心泵主要构件的结构及功能二、离心泵主要构件的结构及功能 三、离心泵的理论压头和实际压头三、离心泵的理论压头和实际压头 幻灯片1目录浙江大学本科生课程化工原理第二章 流体输送机械2/28流体输送机械 压压缩缩机机、真真空空泵泵通通风风机机、鼓鼓风风机机气气体体压压送送机机械械泵泵液液体体输输送送机机械械第二章 流体输送机械浙江大学本科生课程化工原理第二章 流体输送机械3/28按泵的工作原理为 泵、回转

2、式等往复式容积式：如轴流式、喷射式等、离心式速度式：如 2.1 2.1 液体输送机械液体输送机械泵泵按泵的工作原理为按泵的工作原理为: 真空泵、动力作用式泵真空泵、动力作用式泵其它类型：如旋涡泵、其它类型：如旋涡泵、齿轮泵、螺杆泵等、齿轮泵、螺杆泵等往复泵往复泵容积式泵：如容积式泵：如、混流式等、混流式等离心泵离心泵叶片式泵：如叶片式泵：如特点：有可旋转的叶轮特点：机械内部的工作容积不断发生变化。浙江大学本科生课程化工原理第二章 流体输送机械4/281离离心心泵泵的的构构造造：底底阀阀 ：、：、：、泵轴及轴封装置泵轴及轴封装置泵壳泵壳叶轮叶轮3212.1.1 离心泵离心泵思考思考1：为什么叶片

3、弯曲？为什么叶片弯曲？ 泵壳呈蜗壳状？泵壳呈蜗壳状？一离心泵的构造和工作原理一离心泵的构造和工作原理泵泵轴轴叶叶轮轮泵泵壳壳吸吸入入导导管管压压出出导导管管浙江大学本科生课程化工原理第二章 流体输送机械5/28叶叶轮轮泵泵壳壳泵泵轴轴吸吸入入导导管管压压出出导导管管底底阀阀问问 1 1： 流流体体在在泵泵内内都都获获得得了了什什么么能能量量？ 其其中中那那种种能能量量占占主主导导地地位位？ 问问 2 2： 泵泵启启动动前前为为什什么么要要灌灌满满液液体体？ 气缚现象气缚现象2离心泵的工作原理离心泵的工作原理一离心泵的构造和工作原理一离心泵的构造和工作原理浙江大学本科生课程化工原理第二章 流体输

4、送机械6/281叶轮叶轮半闭式叶轮敞式叶轮闭式叶轮二离心泵主要构件的结构及功能二离心泵主要构件的结构及功能浙江大学本科生课程化工原理第二章 流体输送机械7/28思思考考2 2：三三种种叶叶轮轮中中那那一一种种效效率率高高？ 闭式叶轮的内漏较弱些，闭式叶轮的内漏较弱些，敞式叶轮的最大。敞式叶轮的最大。但敞式叶轮和半闭式叶但敞式叶轮和半闭式叶轮不易发生堵塞现象轮不易发生堵塞现象二离心泵主要构件的结构及功能二离心泵主要构件的结构及功能浙江大学本科生课程化工原理第二章 流体输送机械8/28叶叶轮轮轴轴向向力力问问题题 二离心泵主要构件的结构及功能二离心泵主要构件的结构及功能轴向力轴向力叶轮轴向力将导致

5、轴及叶轮的窜动和叶轮与泵壳的相互研磨。浙江大学本科生课程化工原理第二章 流体输送机械9/282泵壳泵壳思考3：泵壳的主要作用是什么？汇集液体，并导出液体；能量转换装置二离心泵主要构件的结构及功能二离心泵主要构件的结构及功能浙江大学本科生课程化工原理第二章 流体输送机械10/28导轮导轮思考4：为什么导轮的弯曲方向与叶片弯曲方向相反？二离心泵主要构件的结构及功能二离心泵主要构件的结构及功能浙江大学本科生课程化工原理第二章 流体输送机械11/283. 轴封装置 机械密封机械密封填料密封填料密封二离心泵主要构件的结构及功能二离心泵主要构件的结构及功能减少泵内高压液体外流，防止空气侵入泵内。填料不能压

6、得过紧，也不能压得过松，应以压盖调节到有液体成滴状向外渗透。常用填料为浸透石墨或黄油的棉织物或石棉。浙江大学本科生课程化工原理第二章 流体输送机械12/28浙江大学本科生课程化工原理第二章 流体输送机械13/28压头压头： 泵提供给单位重量液体泵提供给单位重量液体的能量称为泵的压头，的能量称为泵的压头，用用H表示，单位表示，单位m。三离心泵的理论压头和实际压头三离心泵的理论压头和实际压头浙江大学本科生课程化工原理第二章 流体输送机械14/28 多多，且且叶叶片片厚厚度度不不计计。叶叶轮轮的的叶叶片片数数目目为为无无穷穷流流体体为为理理想想流流体体)2()1(理论压头理论压头：理想情况下单位重量

7、液体所获得的能量称为理想情况下单位重量液体所获得的能量称为 理论压头，用理论压头，用H 表示。表示。问问：由由（1） 、 （2）可可以以得得出出什什么么结结果果？由由(1) 液液体体在在泵泵内内无无摩摩擦擦阻阻力力损损失失由由( (2 2) ) 流流体体与与叶叶片片的的相相对对运运动动的的运运动动轨轨迹迹 可可视视为为与与叶叶片片形形状状相相同同。三离心泵的理论压头和实际压头三离心泵的理论压头和实际压头浙江大学本科生课程化工原理第二章 流体输送机械15/28 w2 c2 2 2 2 u2 w1 c1 1 1 u1r液体在高速旋转的叶轮中的运动分为液体在高速旋转的叶轮中的运动分为2 2种种: :

8、周周向向运运动动: : 与与叶叶片片的的相相对对运运动动：处处处处与与叶叶片片相相切切在 1 与 2 之间列机械能衡算方程式，得：u H gpp 12) 1 (22122gcc 1. 理论压头表达式的推导理论压头表达式的推导三离心泵的理论压头和实际压头三离心泵的理论压头和实际压头浙江大学本科生课程化工原理第二章 流体输送机械16/28 w2 c2 2 2 2 u2 w1 c1 1 1 u1使静压头增加gpp 12 的原因：原原因因一一：离心力作功cFr2 22121222122221122121uurrdrrgppdrFrrrrc 三离心泵的理论压头和实际压头三离心泵的理论压头和实际压头浙江大

9、学本科生课程化工原理第二章 流体输送机械17/28 w2 c2 2 2 2 u2 w1 c1 1 1 u1原原因因二二：液体由 1 流到 2 时，由于流动通道逐渐扩大，故 w 逐渐 变小，这部分能量将转化为静压能gwwgpp22221212 三离心泵的理论压头和实际压头三离心泵的理论压头和实际压头浙江大学本科生课程化工原理第二章 流体输送机械18/28gwwuugppgppgpp22221212221211212 （2）将式2 代入式1 得：gccgwwuuH22212222212122 w2 c2 2 2 2 u2 w1 c1 1 1 u1于是：根据余弦定理可知：111212121cos2

10、ucucw 222222222cos2 ucucw （3）（4）式 3、4 代入上式得： 三离心泵的理论压头和实际压头三离心泵的理论压头和实际压头浙江大学本科生课程化工原理第二章 流体输送机械19/28gucucH111222coscos 一般地，1=90 则 cos1=0，于是：gucgucHu22222cos （5） w2 c2 2 2 2 u2 w1 c1 1 1 u1三离心泵的理论压头和实际压头三离心泵的理论压头和实际压头浙江大学本科生课程化工原理第二章 流体输送机械20/28 c2w2 c2 r 2 2 2 2 c2u u2 w1 Q又又rcbr2222 222222 ctgbrQu

11、cu 代入式 5 得：2222 ctgccuru gctgbQrgctgbrQuuH222222222222 三离心泵的理论压头和实际压头三离心泵的理论压头和实际压头浙江大学本科生课程化工原理第二章 流体输送机械21/28 gctgbQrgctgbrQuuH222222222222 请请思思考考：与与 H 有有关关的的因因素素有有那那些些？分分别别是是什什么么关关系系？讨论：（1） 理论压头与流量理论压头与流量 Q、叶轮转速、叶轮转速 、叶轮的尺寸和构、叶轮的尺寸和构 造造（r2、b2、 2）有关；）有关；（2）叶叶轮轮直直径径及及转转速速越越大大，则则理理论论压压头头越越大大；三离心泵的理论

12、压头和实际压头三离心泵的理论压头和实际压头浙江大学本科生课程化工原理第二章 流体输送机械22/28（3）在叶轮转速、直径一定时，流量）在叶轮转速、直径一定时，流量 Q 与理论与理论 压头压头 H 的关系受装置角的关系受装置角 2的影响如下：的影响如下：叶片后弯叶片后弯， 20， 即即H 随流量增大而减小；随流量增大而减小；叶片径向叶片径向， 2=90 ，ctg 2=0， 即即H 不随流量而变化不随流量而变化；叶片前弯叶片前弯， 290 ，ctg 20， 即即H 随流量增大而增大。随流量增大而增大。 w2 w2 w2 2 2 2 后弯叶片后弯叶片 径向叶片径向叶片 前弯叶片前弯叶片 gctgbQ

13、rgctgbrQuuH222222222222 浙江大学本科生课程化工原理第二章 流体输送机械23/28 w2 c2 w2 c2 w2 c2 2 u2 2 u2 2 u2 后弯叶片后弯叶片 径向叶片径向叶片 前弯叶片前弯叶片 叶轮出口速度三角形叶轮出口速度三角形三离心泵的理论压头和实际压头三离心泵的理论压头和实际压头问：问：为什么泵采用后弯叶片的居多？为什么泵采用后弯叶片的居多？浙江大学本科生课程化工原理第二章 流体输送机械24/28（4）理论压头与液体密度无关。）理论压头与液体密度无关。 这就是说，同一台泵无论输送何种液体，所这就是说，同一台泵无论输送何种液体，所 能提供的理论压头是相同的。

14、能提供的理论压头是相同的。 注意：泵对单位体积流体所加的能量注意：泵对单位体积流体所加的能量= gH 与密度呈正比。与密度呈正比。 gctgbQrgctgbrQuuH222222222222 三离心泵的理论压头和实际压头三离心泵的理论压头和实际压头浙江大学本科生课程化工原理第二章 流体输送机械25/282. 离心泵的实际压头离心泵的实际压头实际压头比理论压头要小。具体原因如下：（1）叶片间的环流运动）叶片间的环流运动主要取决于叶片数目、装置角2、叶轮大小、液体粘度等因素，而几乎与流量大小无关。三离心泵的理论压头和实际压头三离心泵的理论压头和实际压头c2 c2浙江大学本科生课程化工原理第二章 流

15、体输送机械26/28（2）水力损失）水力损失可近似视为与流速的平方呈正比三离心泵的理论压头和实际压头三离心泵的理论压头和实际压头阻力损失阻力损失 冲击损失冲击损失阻力损失阻力损失浙江大学本科生课程化工原理第二章 流体输送机械27/28冲击损失冲击损失在设计流量下，此项损失最小。流量若偏离设计量越远，冲击损失越大。三离心泵的理论压头和实际压头三离心泵的理论压头和实际压头设计设计流量流量浙江大学本科生课程化工原理第二章 流体输送机械28/28（3）容积损失）容积损失以泄漏流量q大小来估算。可以证明，当泵的结构不变时，q值与扬程的平方根成正比。三离心泵的理论压头和实际压头三离心泵的理论压头和实际压头设计设计流量流量Hq-Hq浙江大学本科生课程化工原理第二章 流体输送机械29/28NNe机械损失容积损失水力损失