第二章流体输送机械第一次课精选PPT.ppt

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1、第二章流体输送机械第一次课第1页，本讲稿共29页为流体提供能量的机械称为流体输送机械。为流体提供能量的机械称为流体输送机械。在化工生产过程中，常常需要将流体在化工生产过程中，常常需要将流体q从低处输送到高处；从低处输送到高处；q从低压送至高压；从低压送至高压；q沿管道送至较远的地方。沿管道送至较远的地方。为为达达到到此此目目的的，必必须须对对流流体体加加入入外外功功，以以克克服服流流体体阻阻力力及及补补充充输输送流体时所不足的能量。送流体时所不足的能量。0 0 概概 述述第2页，本讲稿共29页对输送设备的基本要求对输送设备的基本要求对输送设备的基本要求对输送设备的基本要求1 1 1 1、工艺：

2、、工艺：、工艺：、工艺：流量、能量。流量、能量。流量、能量。流量、能量。2 2 2 2、适应性：、适应性：、适应性：、适应性：粘性、腐蚀性、毒性、可燃性、含固体杂质等。粘性、腐蚀性、毒性、可燃性、含固体杂质等。粘性、腐蚀性、毒性、可燃性、含固体杂质等。粘性、腐蚀性、毒性、可燃性、含固体杂质等。3 3 3 3、运行：、运行：、运行：、运行：可靠性，效率，操作费。可靠性，效率，操作费。可靠性，效率，操作费。可靠性，效率，操作费。第3页，本讲稿共29页泵；泵；风机风机;压缩机；压缩机；真空泵。真空泵。常用的流体输送机械常用的流体输送机械输送液体输送液体输送气体输送气体第4页，本讲稿共29页泵的分类泵

3、的分类1按工作原理分按工作原理分叶片式泵叶片式泵受受离心力离心力的作用，有高速旋转的叶轮。的作用，有高速旋转的叶轮。如离心泵、轴流泵、涡流泵。如离心泵、轴流泵、涡流泵。旋转式泵旋转式泵 靠靠旋转运动的部件推挤旋转运动的部件推挤液体。如齿轮泵、螺杆泵等。液体。如齿轮泵、螺杆泵等。往复泵往复泵 靠靠往复运动的活塞排挤往复运动的活塞排挤液体。如活塞泵、柱塞泵等。液体。如活塞泵、柱塞泵等。第5页，本讲稿共29页清水泵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。泵。油泵油泵 适用于高粘度的流体。如齿轮泵、旋转泵等。适用于高粘度的流

4、体。如齿轮泵、旋转泵等。耐腐蚀泵耐腐蚀泵杂质泵杂质泵2按用途分按用途分第6页，本讲稿共29页一、离心泵一、离心泵n n离心泵的主要部件和工作原理离心泵的主要部件和工作原理离心泵的主要部件和工作原理离心泵的主要部件和工作原理*n n离心泵的基本方程式离心泵的基本方程式离心泵的基本方程式离心泵的基本方程式n n离心泵的性能参数与特性曲线离心泵的性能参数与特性曲线离心泵的性能参数与特性曲线离心泵的性能参数与特性曲线*n n离心泵性能的改变与换算离心泵性能的改变与换算离心泵性能的改变与换算离心泵性能的改变与换算n n离心泵的工作点与调节离心泵的工作点与调节离心泵的工作点与调节离心泵的工作点与调节*n

5、n气蚀现象与允许吸上高度气蚀现象与允许吸上高度气蚀现象与允许吸上高度气蚀现象与允许吸上高度*n n离心泵的类型与选择离心泵的类型与选择离心泵的类型与选择离心泵的类型与选择v v本节内容提要本节内容提要第7页，本讲稿共29页离心泵离心泵（centrifugal pumpcentrifugal pump）的特点：的特点：v 结构简单，应用广泛；结构简单，应用广泛；v 流量大而且均匀；流量大而且均匀；v 操作方便。操作方便。一、离心泵一、离心泵第8页，本讲稿共29页1结构结构叶轮叶轮轴轴46片叶片片叶片蜗牛形通道；蜗牛形通道；叶轮偏心放；叶轮偏心放；可减少能耗，有利于动可减少能耗，有利于动能转化为静

6、压能。能转化为静压能。叶轮叶轮泵壳泵壳底阀底阀(防止防止“气缚气缚”)滤网滤网(阻拦阻拦固体杂质固体杂质)一、一、离心泵的工作原理离心泵的工作原理泵壳等。泵壳等。第9页，本讲稿共29页叶轮：叶轮：敞开式半开式封闭式敞开式半开式封闭式对液体做功的部件，由泵轴带动高速旋转对液体做功的部件，由泵轴带动高速旋转对液体做功的部件，由泵轴带动高速旋转对液体做功的部件，由泵轴带动高速旋转叶轮上的叶片为后弯型，常见叶片数为叶轮上的叶片为后弯型，常见叶片数为叶轮上的叶片为后弯型，常见叶片数为叶轮上的叶片为后弯型，常见叶片数为4-124-124-124-12叶轮分叶轮分叶轮分叶轮分闭式闭式闭式闭式、半开式半开式半

7、开式半开式和和和和开式开式开式开式三种。三种。三种。三种。第10页，本讲稿共29页泵壳:泵内液体的转能装置，通常为泵内液体的转能装置，通常为泵内液体的转能装置，通常为泵内液体的转能装置，通常为蜗牛形，蜗牛形，蜗牛形，蜗牛形，泵壳中央为泵壳中央为泵壳中央为泵壳中央为吸入口吸入口吸入口吸入口，与吸入管路连接，与吸入管路连接，与吸入管路连接，与吸入管路连接，泵的泵的泵的泵的排出口排出口排出口排出口位于泵壳侧周，与排出管路相连。位于泵壳侧周，与排出管路相连。位于泵壳侧周，与排出管路相连。位于泵壳侧周，与排出管路相连。第11页，本讲稿共29页n n导轮导轮导轮导轮在叶轮与泵壳间加装的一个带叶片的固定轮。

8、在叶轮与泵壳间加装的一个带叶片的固定轮。在叶轮与泵壳间加装的一个带叶片的固定轮。在叶轮与泵壳间加装的一个带叶片的固定轮。对离开叶轮的液体流向泵壳起导向作用。对离开叶轮的液体流向泵壳起导向作用。对离开叶轮的液体流向泵壳起导向作用。对离开叶轮的液体流向泵壳起导向作用。n n轴封装置轴封装置轴封装置轴封装置防泄漏装置防泄漏装置防泄漏装置防泄漏装置2 其它部件其它部件第12页，本讲稿共29页3 3、工作原理、工作原理叶轮高速旋转，将液体甩向叶轮外缘，产生高叶轮高速旋转，将液体甩向叶轮外缘，产生高的动压头。的动压头。液体的获能过程液体的获能过程液体的获能过程液体的获能过程第13页，本讲稿共29页u液体的

9、转能过程液体的转能过程 泵壳的液体通道被设计成泵壳的液体通道被设计成截面逐渐扩大截面逐渐扩大的形状，的形状，高速流体沿通道逐渐减速，由动压头转变为静压头高速流体沿通道逐渐减速，由动压头转变为静压头 ，即流体出泵壳时，表现为具有高压的液体。，即流体出泵壳时，表现为具有高压的液体。第14页，本讲稿共29页n n吸入口的低压区与液体的连续吸入吸入口的低压区与液体的连续吸入吸入口的低压区与液体的连续吸入吸入口的低压区与液体的连续吸入液体被甩向叶轮外缘，叶轮中心液体减少，出现负压，液体被甩向叶轮外缘，叶轮中心液体减少，出现负压，则泵外液体不断补充至叶轮中心处，实现流体源源不则泵外液体不断补充至叶轮中心处

10、，实现流体源源不断的连续吸入。断的连续吸入。气缚现象：气缚现象：离心泵启动前先离心泵启动前先灌水排气灌水排气。第15页，本讲稿共29页离心泵实际安装示意图离心泵实际安装示意图第16页，本讲稿共29页二、二、离心泵的基本方程式（不展开）离心泵的基本方程式（不展开）n n方程推导的假定前提方程推导的假定前提方程推导的假定前提方程推导的假定前提 1 1、叶片无限多且无限薄、叶片无限多且无限薄 2 2、理想流体、理想流体第17页，本讲稿共29页离心泵流量的大小取决于离心泵流量的大小取决于泵的结构、尺寸和转速泵的结构、尺寸和转速。三、离心泵的主要性能参数三、离心泵的主要性能参数离心泵的主要性能参数有离心

11、泵的主要性能参数有流量、扬程、功率和效率流量、扬程、功率和效率。、流量、流量 Q Q，/或或m m3 3/泵的流量泵的流量（又称送液能力）是指单位时间内泵所输送的（又称送液能力）是指单位时间内泵所输送的液体体积。液体体积。第18页，本讲稿共29页 离心泵压头的大小取决于离心泵压头的大小取决于泵的结构、转速及流量泵的结构、转速及流量。扬程，米液柱扬程，米液柱 泵的扬程泵的扬程（又称泵的压头）是指单位重量液体流经泵后（又称泵的压头）是指单位重量液体流经泵后所获得的能量。所获得的能量。第19页，本讲稿共29页 如如右右图图所所示示，在在泵泵的的进进出出口口处处分分别别安安装装真真空空表表和和压压力力

12、表表，在在真真空空表表与与压力表之间列柏努得方程式，即压力表之间列柏努得方程式，即实验：泵压头的测定实验：泵压头的测定真空计真空计压强表压强表离心泵离心泵储槽储槽式中：式中：pM压力表读出压力（表压），压力表读出压力（表压），N/m2；pV真空表读出的真空度，真空表读出的真空度，N/m2；u1、u2吸入管、压出管中液体的流速，吸入管、压出管中液体的流速，m/s；Hf两截面间的压头损失，两截面间的压头损失，m。（2-12-1）第20页，本讲稿共29页两截面之间管路很短，其压头损失两截面之间管路很短，其压头损失H Hf f可忽略不计可忽略不计(2-2)(2-2)简化式（简化式（2-12-1）若以若

13、以H HM M及及H HV V分别表示压力表、真空表上的读数，以米液分别表示压力表、真空表上的读数，以米液柱（表压）计。柱（表压）计。（2-12-1）第21页，本讲稿共29页例例 某某离离心心泵泵以以2020水水进进行行性性能能实实验验，测测得得体体积积流流量量为为720m720m3 3/h/h，泵泵出出口口压压力力表表读读数数为为3.3.82kgf/cm82kgf/cm2 2，吸吸入入口口真真空空表表读读数数为为210210mmHgmmHg，压压力力表表和和真真空空表表间间垂垂直直距距离离为为410mm410mm，吸吸入管和压出管内径分别为入管和压出管内径分别为350mm350mm及及300

14、mm300mm。试求泵的压头。试求泵的压头。解：根据泵压头的计算公式，则有解：根据泵压头的计算公式，则有第22页，本讲稿共29页查得水在查得水在20时密度为时密度为998kg/m3，则，则HM=3.8210.0=38.2mH2OHV=0.21013.6=2.86H2O计算进出口的平均流速计算进出口的平均流速将已知数据代入，则将已知数据代入，则第23页，本讲稿共29页泵内部损失主要有三种：泵内部损失主要有三种：容积损失容积损失水力损失水力损失机械损失机械损失3 3 3 3 效率效率效率效率第24页，本讲稿共29页容积损失是由于容积损失是由于泵的泄漏泵的泄漏造成的。离心泵在运转过程中，有造成的。离

15、心泵在运转过程中，有一部分获得能量的高压液体，通过叶轮与泵壳之间的间隙一部分获得能量的高压液体，通过叶轮与泵壳之间的间隙流回吸入口。流回吸入口。从泵排出的实际流量要比理论排出流量为低，其比值称从泵排出的实际流量要比理论排出流量为低，其比值称为容积效率为容积效率1 1。p容积损失容积损失第25页，本讲稿共29页原因：水力损失是由于流体流过叶轮、泵壳时，而产生原因：水力损失是由于流体流过叶轮、泵壳时，而产生的的阻力损失阻力损失。泵的实际压头要比泵理论上所能提供的压头为低，其比泵的实际压头要比泵理论上所能提供的压头为低，其比值称为水力效率值称为水力效率2 2。p水力损失水力损失第26页，本讲稿共29

16、页原因：机械损失是泵在运转时，在轴承、轴封装置等机械部件原因：机械损失是泵在运转时，在轴承、轴封装置等机械部件接触处由于接触处由于机械磨擦机械磨擦而产生的损失。而产生的损失。泵的轴功率大于泵的理论功率（即理论压头与理论流量所泵的轴功率大于泵的理论功率（即理论压头与理论流量所对应的功率）。理论功率与轴功率之比称为机械效率对应的功率）。理论功率与轴功率之比称为机械效率3 3。p机械损失机械损失机械损失机械损失第27页，本讲稿共29页泵的有效功率泵的有效功率N Ne e：流体所获得的功率。：流体所获得的功率。式中式中Ne泵的有效功率，泵的有效功率，W；Q 泵的流量，泵的流量，m3/s；H 泵的压头，

17、泵的压头，m；液体的密度，液体的密度，kg/m3；g 重力加速度，重力加速度，m/s2。NeQH g已知已知g=9.81m/s2；1kW=1000W，则上式可用，则上式可用kW单位表示，即单位表示，即4 4 4 4 有效功率有效功率有效功率有效功率第28页，本讲稿共29页泵在运转时可能发生超负荷，所配电机的功率应比泵的轴功率泵在运转时可能发生超负荷，所配电机的功率应比泵的轴功率大。大。在机电样本中所列出的泵的轴功率，除非特殊说明以外，均系指输在机电样本中所列出的泵的轴功率，除非特殊说明以外，均系指输送清水时的数值。送清水时的数值。轴功率指泵轴从电机获得的功率。由于有能量损失，故轴功率指泵轴从电机获得的功率。由于有能量损失，故泵的轴功率大于液体实际得到的有效功率，即泵的轴功率大于液体实际得到的有效功率，即注意：注意：5 5 5 5 轴功率轴功率轴功率轴功率N N N N第29页，本讲稿共29页