第二章流体输送PPT讲稿.ppt

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1、第二章流体输送第1页，共52页，编辑于2022年，星期三第2页，共52页，编辑于2022年，星期三第一节第一节 离心泵离心泵2-1 2-1 离心泵的结构原理离心泵的结构原理2.1A 2.1A 离心泵的工作原理离心泵的工作原理2.1B 2.1B 离心泵的主要部件离心泵的主要部件 2-2 2-2 离心泵的性能离心泵的性能2.2A 2.2A 离心泵的主要性能参数离心泵的主要性能参数2.2B 2.2B 离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线2-3 2-3 离心泵的安装高度和工作点离心泵的安装高度和工作点2.3A 2.3A 离心泵的安装高度离心泵的安装高度2.3B 2.3B 离心泵的工作点离心泵的工作点第3页

2、，共52页，编辑于2022年，星期三2-1 2-1 离心泵的结构原理离心泵的结构原理离心泵（离心泵（centrifugalpump）是生产中最常用的）是生产中最常用的液体输送机械液体输送机械2.1A 离心泵的工作原理离心泵的工作原理泵由一组弯曲叶片组成的泵由一组弯曲叶片组成的叶轮叶轮1置于泵壳置于泵壳2内内叶轮被紧固在泵轴叶轮被紧固在泵轴3上上泵壳中央的吸入口泵壳中央的吸入口4与与吸入管路吸入管路5连接连接排出口排出口8与排出管路与排出管路9相连接相连接第4页，共52页，编辑于2022年，星期三2.1B 离心泵的主要部件离心泵的主要部件1.叶轮叶轮通常有开式、半开式和闭式通常有开式、半开式和闭

3、式2.泵壳泵壳呈蜗牛壳形，有时在叶轮和泵壳之间呈蜗牛壳形，有时在叶轮和泵壳之间安装一个导轮。安装一个导轮。3.轴封装置轴封装置填料密封，机械密封填料密封，机械密封3导轮导轮1泵壳泵壳2叶轮叶轮第5页，共52页，编辑于2022年，星期三2-2 2-2 离心泵的性能离心泵的性能2.2A 离心泵的主要性能参数离心泵的主要性能参数1.流量流量qv泵在单位时间内排出的液体体积泵在单位时间内排出的液体体积,m3/s2.转速转速 n泵轴单位时间转动周数，泵轴单位时间转动周数，r/s,r/min3.扬程扬程H泵给予单位重量（泵给予单位重量（1N）液体的能量，）液体的能量，m(即即J/N)液体流经泵的压头损失，

4、液体流经泵的压头损失，m第6页，共52页，编辑于2022年，星期三4.功率功率轴功率轴功率P 指由原动机传给泵轴的功率，单位指由原动机传给泵轴的功率，单位W有效功率有效功率Pe单位时间流体经泵得到的能量单位时间流体经泵得到的能量w=Hg qm=qv5.效率效率=Pe/PP=Pe/这些性能参数间是相互影响的这些性能参数间是相互影响的Pe=qvHg (W)第7页，共52页，编辑于2022年，星期三2.2B 离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线性能参数间的关系绘成曲线称为离心泵的性能参数间的关系绘成曲线称为离心泵的特性曲线（特性曲线（Characteristiccurves）离心泵的特离心泵的特性曲线一

5、般指性曲线一般指在转速在转速n 一定一定时三条曲线：时三条曲线：HqvP qvqvqv曲线曲线有最高点有最高点第8页，共52页，编辑于2022年，星期三习题习题1（p.78）求离心泵的压头求离心泵的压头H吸入管吸入管d1=350mm,吸入口吸入口pvm=29.3kPa,排出管排出管d2=310mm，排出口排出口pg=350kPa，两表间垂直距离，两表间垂直距离350mm,流量流量540m3/h解解p=pg+pvm=350+29.3=379.3kPa=39.1m第9页，共52页，编辑于2022年，星期三2-3 2-3 离心泵的安装高度和工作点离心泵的安装高度和工作点2.3A 离心泵的安装高度离心

6、泵的安装高度离心泵吸入口中心到贮液面的垂直高度离心泵吸入口中心到贮液面的垂直高度Hg防止汽蚀的产生，要求防止汽蚀的产生，要求p1pv ,使泵使泵Hg受限。受限。汽蚀：汽蚀：当当p1pv,液体沸腾汽液体沸腾汽化，又被压缩，化，又被压缩，V,液体质液体质点急剧补位冲击对泵叶片的点急剧补位冲击对泵叶片的损伤损伤求求Hg常用两法：通过常用两法：通过允许吸上真空高度允许吸上真空高度Hs汽蚀余量汽蚀余量h第10页，共52页，编辑于2022年，星期三1.允许吸上真空高度允许吸上真空高度Hs0-0和和1-1间伯努利方程：间伯努利方程：液体经吸入管的压头损失，液体经吸入管的压头损失，m离心泵的离心泵的Hs值由制

7、造厂在样本或说明书中给出值由制造厂在样本或说明书中给出第11页，共52页，编辑于2022年，星期三如环境非标准大气压如环境非标准大气压,液体非温度液体非温度20水水,Hs应校正：应校正：大气压头大气压头饱和蒸汽压头饱和蒸汽压头2.汽蚀余量汽蚀余量h泵入口处液体的静压头与动压头之和超过其饱泵入口处液体的静压头与动压头之和超过其饱和蒸汽压头的某一最小指定值和蒸汽压头的某一最小指定值第12页，共52页，编辑于2022年，星期三2.3B离心泵的工作点离心泵的工作点1.管路特性曲线管路特性曲线令令令令第13页，共52页，编辑于2022年，星期三2.离心泵的工作点离心泵的工作点将离心泵的特性曲线将离心泵的

8、特性曲线II和管路特性曲线和管路特性曲线I绘制绘制在同一压头在同一压头-流量坐标图上流量坐标图上两曲线相交点两曲线相交点M,是是离心泵在该管路中的离心泵在该管路中的工作点工作点（dutypoint）若工作点所对应效若工作点所对应效率在最高效率区，则率在最高效率区，则该工作点是适宜的该工作点是适宜的3.流量调节流量调节可以采用流量调节改变可以采用流量调节改变管路特性曲线管路特性曲线,或者改变泵的特性曲线或者改变泵的特性曲线,改变泵的改变泵的工作点工作点M,使工作点处于高效率区。使工作点处于高效率区。第14页，共52页，编辑于2022年，星期三习题习题5（p.78）离心泵的安装高度）离心泵的安装高

9、度2B31型，流量型，流量20m3/h,吸入管压头损失吸入管压头损失1.5m,动压头动压头可忽略，允许吸上真空高度可忽略，允许吸上真空高度7.2m,（1）pa=98.1kPa,输送输送20清水；清水；（2）pa=98.1kPa,输送输送60清水；清水；（3）在拉萨（海拔）在拉萨（海拔3658m）,输送输送20清水清水解解（1）Ha=10m,Hv=0.24m(2)查查60水，水，pv=19.9kPa第15页，共52页，编辑于2022年，星期三(3)第16页，共52页，编辑于2022年，星期三 例例某离心泵某离心泵qv=280L/min,H=18m,问该泵能否将问该泵能否将密度密度1060kg/m

10、3的液体以流量的液体以流量15m3/h从敞口槽送到高从敞口槽送到高8.5m,表表压压300kPa的设备中的设备中.管路管路763.5mm,l+le=124m,=0.03。解解H=18m第17页，共52页，编辑于2022年，星期三两者两者qv相近，但泵相近，但泵H远小于管路系统所需远小于管路系统所需H，不能完成不能完成第18页，共52页，编辑于2022年，星期三第二节第二节 其他类型的泵其他类型的泵2-5 2-5 往复泵往复泵2.5A 2.5A 往复泵的工作原理往复泵的工作原理2.5B 2.5B 往复泵的输液量和流量调节往复泵的输液量和流量调节2-6 2-6 旋转泵旋转泵除离心泵外，其他类型的泵

11、：往复泵和旋转泵除离心泵外，其他类型的泵：往复泵和旋转泵都属都属正位移泵正位移泵，流量只与活塞和转子的位移有关，流量只与活塞和转子的位移有关第19页，共52页，编辑于2022年，星期三2-5 往复泵往复泵2.5A往复泵的工作原理往复泵的工作原理往复泵（往复泵（reciprocatingpump）主要由泵缸主要由泵缸1,活塞或柱塞活塞或柱塞2，吸入，吸入阀阀3，排出阀，排出阀4等所组成等所组成当活塞自左至右移动时，工作当活塞自左至右移动时，工作室容积增大，形成低压室容积增大，形成低压,吸入管内液体推开吸入阀吸入管内液体推开吸入阀进入工作室进入工作室当活塞由右至左移动时，吸入阀受压而关闭，当活塞由

12、右至左移动时，吸入阀受压而关闭，排出阀被高压液体推开，缸内液体被压入排出管路。排出阀被高压液体推开，缸内液体被压入排出管路。第20页，共52页，编辑于2022年，星期三往复泵有多种形式往复泵有多种形式压头较高的液体输送用压头较高的液体输送用柱塞泵柱塞泵柱塞泵柱塞泵输送腐蚀性强的液体用输送腐蚀性强的液体用隔膜泵隔膜泵隔膜泵隔膜泵2柱塞柱塞5隔膜隔膜第21页，共52页，编辑于2022年，星期三2.5B往复泵的输液量和流量调节往复泵的输液量和流量调节1.往复泵的输液量往复泵的输液量单缸单动往复泵的理论平均流量：单缸单动往复泵的理论平均流量：单缸双动：单缸双动：三柱塞往复泵：三柱塞往复泵：qvt=3A

13、sn实际平均输出液量：实际平均输出液量：s冲程，冲程，m第22页，共52页，编辑于2022年，星期三2.往复泵的特性曲线往复泵的特性曲线理论上往复泵流量理论上往复泵流量qv与压头与压头H无关无关象往复泵这类泵，流量只与活塞的位移有关而象往复泵这类泵，流量只与活塞的位移有关而与管路无关；而其扬程只与管路情况有关而与流与管路无关；而其扬程只与管路情况有关而与流量无关：此即为量无关：此即为正位移泵正位移泵其特性曲线：其特性曲线：qvt与与H无关无关qv当当H较大较大而稍有而稍有3.流量调节流量调节(1)改变改变s和和n(2)安回流支路安回流支路第23页，共52页，编辑于2022年，星期三2-62-6

14、 旋转泵旋转泵旋转泵（旋转泵（rotarypump）依靠泵体内转子的旋转依靠泵体内转子的旋转作用而吸入和排出液体作用而吸入和排出液体旋转泵也属于正位移泵旋转泵也属于正位移泵罗茨泵罗茨泵滑板泵滑板泵齿轮泵齿轮泵螺杆泵螺杆泵第24页，共52页，编辑于2022年，星期三第三节第三节 风机风机气体输送机械可按其终压分成四类气体输送机械可按其终压分成四类1.通风机通风机终压终压p2 15kPa(表压表压),压缩比压缩比p2/p1=11.152.鼓风机鼓风机终压终压p2:15300kPa(表压表压)，p2/p1300kPa(表压表压)，p2/p144.真空泵真空泵使使p1 p2，一般，一般p2=pa通风机

15、和鼓风机通称为风机通风机和鼓风机通称为风机第25页，共52页，编辑于2022年，星期三2-7 2-7 通风机和鼓风机通风机和鼓风机2.7A通风机通风机食品工业中常用的通风机（食品工业中常用的通风机（fan）有轴流式和离心）有轴流式和离心式两类。广泛使用离心式通风机（式两类。广泛使用离心式通风机（centrifugalfan）。）。按风压大小分：按风压大小分：（1）低压离心通风机）低压离心通风机风压风压1kPa(表压表压)（2）中压离心通风机）中压离心通风机风压为风压为13kPa(表压表压)（3）高压离心通风机）高压离心通风机风压为风压为315kPa(表压表压)1.离心式通风机的结构和工作原理离

16、心式通风机的结构和工作原理结构类似离心泵，主要由叶轮、机壳和机座组成结构类似离心泵，主要由叶轮、机壳和机座组成第26页，共52页，编辑于2022年，星期三2.离心式通风机的性能参数离心式通风机的性能参数(1)风量风量 qv 以吸入状态计的体积流量，常用以吸入状态计的体积流量，常用m3/h(2)风压风压全风压全风压(Pa)（z2-z1）较小）较小,hf也可忽略也可忽略pt=(p2-p1)+u22/2 (Pa)式中，式中，p2-p1=pst称称静风压静风压u22/2=pd 称称动风压动风压pt=pst+pd第27页，共52页，编辑于2022年，星期三(3)功率功率有效功率有效功率Pe=pt qv(

17、W)(4)效率效率=Pe/P2.7B鼓风机鼓风机1.离心鼓风机离心鼓风机单级离心鼓风机单级离心鼓风机pt30kPa需风压较高，采多级鼓风机（几个叶轮串联）需风压较高，采多级鼓风机（几个叶轮串联）2.旋转鼓风机旋转鼓风机pt80kPa罗茨鼓风机罗茨鼓风机结构原理与罗茨泵相似，椭圆形机结构原理与罗茨泵相似，椭圆形机壳内装有两个转子。壳内装有两个转子。定定n时，时，qv与与pt无关。无关。第28页，共52页，编辑于2022年，星期三第四节第四节气体压缩气体压缩2-8 往复压缩机的工作原理往复压缩机的工作原理 2.8A 理想压缩循环理想压缩循环2.8B 有余隙压缩循环有余隙压缩循环2-9 往复压缩机的

18、性能往复压缩机的性能2.9A 往复压缩机的主要性能参数往复压缩机的主要性能参数2.9B 多级压缩多级压缩压缩机压缩机(compressor)是应用较广的是应用较广的气体输送机械之一气体输送机械之一第29页，共52页，编辑于2022年，星期三2-8 2-8 往复压缩机的工作原理往复压缩机的工作原理2.8A理想压缩循环理想压缩循环理想压缩循环假设：理想压缩循环假设：理想气体，理想气体，无阻力损失，无阻力损失，无泄漏，无泄漏，无余隙无余隙理想压缩循环四步构成：吸气、压缩、排气理想压缩循环四步构成：吸气、压缩、排气和瞬时降压和瞬时降压pVp14123p2.吸气过程吸气过程(41)WI=-p1V1.压缩

19、过程压缩过程(12）第30页，共52页，编辑于2022年，星期三（1）压缩是）压缩是等温等温过程过程如果可逆如果可逆（2）压缩是压缩是绝热绝热过程过程k-气体的绝热指数，气体的绝热指数，（3）压缩是）压缩是多变多变过程过程m-气体的多变指数气体的多变指数1m100,气体为气体为黏性态黏性态；当当100X/Y 1/3,气体为气体为过渡态过渡态；当当X/Y 1/3,气体为气体为分子态分子态。(1)低压气体的状态低压气体的状态(2)低压气体流动区域的划分低压气体流动区域的划分设：管道是直径为设：管道是直径为D的圆管的圆管诺森数诺森数1/3100分子流分子流中间流中间流粘性流粘性流第44页，共52页，

20、编辑于2022年，星期三2.真空导管中气体的流量真空导管中气体的流量（1）体积流量）体积流量qv qv=Au(m3/s)（2）分子流量）分子流量N N=qvn(s-1)（3）通流量）通流量qv qv=qvp3.流导流导C三种流量的关系式：三种流量的关系式：qv=qv p=qvnkT=N kT稳定流动：稳定流动：N=qv1n1=qv2n2N=C（n1-n2）(s-1)或或类似于欧姆定律类似于欧姆定律C 导管的流导导管的流导,m3/s1/C 导管的流阻导管的流阻第45页，共52页，编辑于2022年，星期三qv=C(p1-p2)对于对于长径比长径比L/D20的圆长管的圆长管，层流时，层流时，N=C（

21、n1-n2）第46页，共52页，编辑于2022年，星期三4.抽速抽速泵的抽速泵的抽速Sp，单位为单位为m3/sSpCpppS导管流导为导管流导为C,容器抽速容器抽速S=?qv=Sp=Sppp=C(p-pp)Sppp=C p-C pp(Sp+C)Pp=C p真空技术的真空技术的基本方程基本方程第47页，共52页，编辑于2022年，星期三例例用流导用流导40L/s的管道连以泵抽速为的管道连以泵抽速为120L/s的真空泵的真空泵使罐中气体抽去使罐中气体抽去0.6m3,需时多少需时多少?解解t=V/S=600/30=20sC=40L/sSp=120L/s第48页，共52页，编辑于2022年，星期三2-

22、11 2-11 真空泵真空泵2.11A真空泵的分类和性能真空泵的分类和性能1.真空的获得方法真空的获得方法(1)利用排气的方法获得真空利用排气的方法获得真空(2)利用吸气剂获得真空利用吸气剂获得真空(3)利用冷凝吸附作用获得真空利用冷凝吸附作用获得真空2.真空泵的分类真空泵的分类(1)容积真空泵容积真空泵回转件或活塞在泵腔内运动，使回转件或活塞在泵腔内运动，使工作室容积变化而抽气工作室容积变化而抽气(2)射流真空泵射流真空泵利用通过喷嘴的高速射流抽气利用通过喷嘴的高速射流抽气(3)其他类型真空泵其他类型真空泵分子筛吸附泵、钛升华泵等分子筛吸附泵、钛升华泵等第49页，共52页，编辑于2022年，

23、星期三2.真空泵的性能参数真空泵的性能参数(1)抽气速率抽气速率泵吸入口状态的体积流量泵吸入口状态的体积流量(2)极限真空极限真空泵吸入口达稳定的最低压力泵吸入口达稳定的最低压力(3)起始压力起始压力泵启动时入口允许的最大压力泵启动时入口允许的最大压力(4)前置真空前置真空泵能正常工作的排出口压力泵能正常工作的排出口压力2.11B几种常用的真空泵几种常用的真空泵1.往复式真空泵往复式真空泵工作原理与往复泵类似工作原理与往复泵类似气缸两端连有平衡气道，可快速使余隙气体泄压气缸两端连有平衡气道，可快速使余隙气体泄压广泛用于食品工业获取粗真空，极限真空：广泛用于食品工业获取粗真空，极限真空：1kPa

24、第50页，共52页，编辑于2022年，星期三2.水环式真空泵水环式真空泵叶轮叶轮4偏心安装，旋转偏心安装，旋转时水受离心力甩到四周时水受离心力甩到四周形成水环形成水环3。叶轮和水环之间的空叶轮和水环之间的空间容积间容积V 随旋转变化：随旋转变化：右边右边(2)：V,p,吸气吸气左边左边(5)：V,p,排气排气与吸气管与吸气管1相连的容器被抽真空相连的容器被抽真空为粗真空设备，极限真空为粗真空设备，极限真空pab：916kPa第51页，共52页，编辑于2022年，星期三3.旋片式真空泵旋片式真空泵转子转子5偏心安装，径向槽偏心安装，径向槽4装装可弹出旋片可弹出旋片3，旋转时转子、旋，旋转时转子、旋片和泵壳间容积变化而吸排气片和泵壳间容积变化而吸排气极限真空极限真空单级单级1Pa双级双级0.01Pa4.蒸气喷射泵蒸气喷射泵工作蒸汽工作蒸汽1从喷嘴高速喷出从喷嘴高速喷出造成低压，从吸造成低压，从吸极限真空极限真空单级单级5kPa双级双级1kPa气管气管2抽气抽气第52页，共52页，编辑于2022年，星期三