化工原理课件2 流体输送机械.ppt

《化工原理课件2 流体输送机械.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工原理课件2 流体输送机械.ppt（100页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、2 流体输送机械流体输送机械流体输送机械根据其作用的对象不同主要分为二大类：流体输送机械根据其作用的对象不同主要分为二大类：（1 1）对液体做功的输送机械）对液体做功的输送机械泵泵 （2 2）对对气气体体做做功功的的输输送送机机械械风风机机、压压缩缩机机（通通风风机、鼓风机、压缩机、真空泵）机、鼓风机、压缩机、真空泵）由由于于不不同同的的物物料料（腐腐蚀蚀性性酸酸碱碱、粘粘度度高高润润滑滑油油）不不同同的的输输送送要要求求（高高压压、大大流流量量）等等对对输输送送机机械械具具有有不不同同的的性性能能要要求求，所所以以泵泵、风风机机、压压缩缩机机的的种种类类繁繁多多。本本章章主主要以离心泵为研究

2、对象。要以离心泵为研究对象。2 流体输送机械流体输送机械2.1 2.1 离心泵离心泵2.1 2.1 离心泵离心泵(Centrifugal pumps)2.1.1 2.1.1 工作原理及构造工作原理及构造(1)(1)工作原理工作原理1 1叶轮，叶轮，2 2蜗壳形泵体（泵壳），蜗壳形泵体（泵壳），3 3泵轴，泵轴，4 4吸入管路，吸入管路，5 5底阀（单向阀）和滤网，底阀（单向阀）和滤网，6 6排出管路排出管路 2 流体输送机械流体输送机械2.1.1 2.1.1 工作原理及构造工作原理及构造 若在泵启动前，泵内没有液体，而是被气体填充，此时启若在泵启动前，泵内没有液体，而是被气体填充，此时启动是否

3、能够吸上液体呢？动是否能够吸上液体呢？此时泵内充满气体（其密度远小于液体），叶轮转动产生此时泵内充满气体（其密度远小于液体），叶轮转动产生的离心力小，即产生的真空度不够大，贮槽液面与泵吸入口间的离心力小，即产生的真空度不够大，贮槽液面与泵吸入口间的压力差小，不足以克服流体在吸入管路中的阻力损失以及液的压力差小，不足以克服流体在吸入管路中的阻力损失以及液体位能的变化而吸上液体，这种现象称为体位能的变化而吸上液体，这种现象称为“气缚气缚”现象。因此现象。因此在离心泵启动之前，我们必须进行在离心泵启动之前，我们必须进行灌泵灌泵操作（使泵内充满被输操作（使泵内充满被输送的液体）。送的液体）。2 流体输

4、送机械流体输送机械2.1.1 2.1.1 工作原理及构造工作原理及构造(2)(2)构造及其作用构造及其作用 叶轮（叶轮（Impeller）:离心泵的心脏，是流体获得机械能的主要离心泵的心脏，是流体获得机械能的主要部件，其转速一般可达部件，其转速一般可达1200120036003600转转/minmin，高速高速10700107002045020450转转/minmin。根据其结构可分为：根据其结构可分为：开式开式半开式半开式闭式闭式图图2-2 2-2 离心泵叶轮离心泵叶轮2 流体输送机械流体输送机械2.1.1 2.1.1 工作原理及构造工作原理及构造 哪种形式的叶轮做功效率高？哪种形式的叶轮做

5、功效率高？闭闭式式叶叶轮轮效效率率最最高高，半半开开式式叶叶轮轮效效率率次次之之，开开式式叶叶轮轮效效率率最最低低；原原因因在在于于叶叶片片间间的的流流体体倒倒流流（外外缘缘压压力力高高，叶叶轮轮中中心心压压力力低低）回回叶叶轮轮中中心心，做做了了无无用用功功；增增加加了了前前后后盖盖板板使使倒倒流的可能性减小。流的可能性减小。泵泵壳壳 从从叶叶轮轮中中抛抛出出的的流流体体汇汇集集到到泵泵壳壳中中，泵泵壳壳是是蜗蜗壳壳形形的的故故其其流流道道不不断断地地扩扩大大，高高速速的的液液体体在在泵泵壳壳中中将将大大部部份份的的动动能能转转化化为为静静压压能能，从从而而避避免免高高速速流流体体在在泵泵体

6、体及及管管路路内内巨巨大大的的流流动动阻阻力力损损失失。因因此此泵泵壳壳不不仅仅是是液液体体的的汇汇集集器器，而而且且还还是是一个一个能量转换装置能量转换装置。2 流体输送机械流体输送机械2.1.1 2.1.1 工作原理及构造工作原理及构造轴封装置轴封装置 前前面面已已提提到到泵泵启启动动后后在在叶叶轮轮中中心心产产生生负负压压（吸吸入入口口在在泵泵体体一一侧侧），故故其其会会吸吸入入外外界界的的空空气气；液液体体经经过过叶叶轮轮的的做做功功，获获得得机机械械能能经经过过泵泵壳壳的的汇汇集集，能能量量转转换换成成静静压压能能较较高高的的流流体体进进入入排排出出管管，对对半半开开式式，与与闭闭式

7、式叶叶轮轮，叶叶轮轮四四周周的的高高压压流流体体可可能能泄泄漏漏到到盖盖板板与与泵泵体体间间的的空空隙隙（叶叶轮轮可可旋旋转转，泵泵体体相相对对固固定，叶轮轴与泵体间必有间隙），故其会向外界漏液。定，叶轮轴与泵体间必有间隙），故其会向外界漏液。密密封封方方式式有有：填填料料密密封封与与机机械械密密封封，填填料料密密封封适适用用于于一一般液体，而机械密封适用于有腐蚀性易燃、易爆液体。般液体，而机械密封适用于有腐蚀性易燃、易爆液体。填填料料密密封封：简简单单易易行行，维维修修工工作作量量大大，有有一一定定的的泄泄漏漏，对燃、易爆、有毒流体不适用；对燃、易爆、有毒流体不适用；机机械械密密封封：液液体

8、体泄泄漏漏量量小小，寿寿命命长长，功功率率小小密密封封性性能能好好，加工要求高。加工要求高。2 流体输送机械流体输送机械2.1.1 2.1.1 工作原理及构造工作原理及构造 以以上上三三个个构构造造是是离离心心泵泵的的基基本本构构造造，为为使使泵泵更更有有效效地地工工作，还需其它的辅助部件：作，还需其它的辅助部件：导导轮轮：液液体体经经叶叶轮轮做做功功后后直直接接进进入入泵泵体体，与与泵泵体体产产生生较较大大冲冲击击，并并产产生生噪噪音音。为为减减少少冲冲击击损损失失，设设置置导导轮轮，导导轮轮是是位位于于叶叶轮轮外外周周的的固固定定的的带带叶叶片片的的环环。这这此此叶叶片片的的弯弯曲曲方方向

9、向与与叶叶轮轮叶叶片片的的弯弯曲曲方方向向相相反反，其其弯弯曲曲角角度度正正好好与与液液体体从从叶叶轮轮流流出出的的方方向向相相适适应应，引引导导液液体体在在泵泵壳壳通通道道内内平平稳稳地地改改变变方方向向，使能量损耗最小，动压能转换为静压能的效率高。使能量损耗最小，动压能转换为静压能的效率高。底底阀阀（单单向向阀阀）：当当泵泵体体安安装装位位置置高高于于贮贮槽槽液液面面时时，常常装装有有底底阀阀，它它是是一一个个单单向向阀阀，可可防防止止灌灌泵泵后后，泵泵内内液液体体倒倒流流到到贮贮槽槽中中。若若泵泵安安装装于于液液面面之之下下，底底阀阀是是否否有有必必要要？启启动动前前是否也要灌泵？是否也

10、要灌泵？滤网滤网：防止液体中杂质进入泵体。：防止液体中杂质进入泵体。2 流体输送机械流体输送机械2.1.2 2.1.2 离心泵的理论压头与实际压头离心泵的理论压头与实际压头 2.1.2 2.1.2 离心泵的理论压头与实际压头离心泵的理论压头与实际压头 H=he泵对泵对单位重量流体提供的机械能单位重量流体提供的机械能管路系统输送单位重量流体所需管路系统输送单位重量流体所需的机械能的机械能2.1.2.1 2.1.2.1 理论压头理论压头 假设：假设：（1 1）叶叶轮轮内内叶叶片片数数目目无无穷穷多多，叶叶片片的的厚厚度度无无穷穷小小,即即叶叶片没有厚度；片没有厚度；（2 2）液体为粘度等于零的理想

11、流体。）液体为粘度等于零的理想流体。2 流体输送机械流体输送机械2.1.2 2.1.2 离心泵的理论压头与实际压头离心泵的理论压头与实际压头 (2-2)即即(2-2a)H 叶轮对液体所加的压头，叶轮对液体所加的压头，m；p1、p2 液体在液体在1、2两点处的压力，两点处的压力，Pa；c1、c2 液体在液体在1、2两点处的绝对速度，两点处的绝对速度，m/s；液体的密度，液体的密度，kg/m3；c2w2u2前弯前弯后弯后弯r22c1w1u1图图2-8 2-8 液体进入与离开叶轮时的速度液体进入与离开叶轮时的速度122 2 1 1 12 流体输送机械流体输送机械2.1.2 2.1.2 离心泵的理论压

12、头与实际压头离心泵的理论压头与实际压头 液体从点液体从点1运动到点运动到点2，静压头增加（，静压头增加（p2 p1）/g的的原因：原因：质量为质量为1kg的液体因受离心力作用而接受的外功：的液体因受离心力作用而接受的外功：质量为质量为1kg的液体从点的液体从点1运动到点运动到点2由于通道的截面增大，一部分动能转由于通道的截面增大，一部分动能转变为静压能变为静压能质量为质量为1kg的液体通过叶轮后其静压的液体通过叶轮后其静压能的增量：能的增量：(2-3)c2w2u2r22c1w1u1122 2 1 1 12 流体输送机械流体输送机械2.1.2 2.1.2 离心泵的理论压头与实际压头离心泵的理论压

13、头与实际压头 (2-4)根据余弦定律根据余弦定律(2-5)(2-6)在在离心泵设计中，一般都使设计流量下的离心泵设计中，一般都使设计流量下的(2-7)离心泵的理论压头离心泵的理论压头2 流体输送机械流体输送机械2.1.2 2.1.2 离心泵的理论压头与实际压头离心泵的理论压头与实际压头 泵的泵的流量，流量，m3/s叶轮周边的宽度，叶轮周边的宽度，m叶轮直径，叶轮直径，m(2-10,11)(2-9)叶片装置角叶片装置角c2w2u2r22c1w1u1122 2 1 1 12 流体输送机械流体输送机械2.1.2 2.1.2 离心泵的理论压头与实际压头离心泵的理论压头与实际压头 根据装置角根据装置角2

14、的的大小，叶片形状可分为三种：大小，叶片形状可分为三种：(a)(a)20，Q，H (b)(b)2=90o为径为径向叶片，向叶片，cot2=0，H不随不随Q变变化化(c)(c)2 90o为前为前弯叶片，弯叶片，cot2 0，Q，H2 流体输送机械流体输送机械2.1.2 2.1.2 离心泵的理论压头与实际压头离心泵的理论压头与实际压头 图图2-9 离心泵离心泵H-Q图图(2-10,11)2 流体输送机械流体输送机械2.1.2 2.1.2 离心泵的理论压头与实际压头离心泵的理论压头与实际压头 2.1.2.2 2.1.2.2 实际压头实际压头 由于前弯叶片的绝对速度由于前弯叶片的绝对速度c2大，液体在

15、泵壳内产生的冲大，液体在泵壳内产生的冲击剧烈得多，转化时的能量损失大为增加，效率低。故为获击剧烈得多，转化时的能量损失大为增加，效率低。故为获得较高的能量利用率，得较高的能量利用率，离心泵总是采用后弯叶片。离心泵总是采用后弯叶片。流体通过流体通过泵的过程中压头损失的原因：泵的过程中压头损失的原因：（1）叶叶片片间间的的环环流流：由由于于叶叶片片数数目目并并非非无无限限多多，液液体体有有环流出现，产生涡流损失。环流出现，产生涡流损失。（2）阻阻力力损损失失：实实际际流流体体从从泵泵进进口口到出口有阻力损失。到出口有阻力损失。（3）冲冲击击损损失失：液液体体离离开开叶叶轮轮周周边边冲冲入入蜗蜗壳壳

16、四四周周流流动动的的液液体体中中，产产生生涡流。涡流。a理论压头理论压头b环流损失环流损失d冲击损失冲击损失c阻力损失阻力损失HQ2 流体输送机械流体输送机械2.1.2 2.1.2 离心泵的理论压头与实际压头离心泵的理论压头与实际压头 实际压头的意义：泵提供的压头必须满足流体输送的需实际压头的意义：泵提供的压头必须满足流体输送的需要，而流体输送伴随着位压头（升扬高度），静压头、动压要，而流体输送伴随着位压头（升扬高度），静压头、动压头的变化和阻力损失（管路阻力损失，不含有泵的流动阻力头的变化和阻力损失（管路阻力损失，不含有泵的流动阻力损失，泵的阻力损失计入泵的效率），因此损失，泵的阻力损失计入

17、泵的效率），因此2 流体输送机械流体输送机械2.1.3 2.1.3 离心泵的主要性能参数离心泵的主要性能参数 2.1.3 2.1.3 离心泵的主要性能参数离心泵的主要性能参数bch0真空表真空表压力表压力表图图2-11 测定离心泵性能参数的装置测定离心泵性能参数的装置（2-12）由于两截面间的管长很短，其阻力由于两截面间的管长很短，其阻力损失通常可以忽略，两截面间的动损失通常可以忽略，两截面间的动压头差一般也可以略去，则可得压头差一般也可以略去，则可得（2-12a）（1 1）压头和流量）压头和流量由由b、c两截面间的柏努利方程：两截面间的柏努利方程：2 流体输送机械流体输送机械2.1.3 2.

18、1.3 离心泵的主要性能参数离心泵的主要性能参数 （2 2）有效功率有效功率Ne、轴功率轴功率N 和效率和效率 有效功率有效功率Ne：离心泵单位时间内对流体做的功离心泵单位时间内对流体做的功Ne=HQg，W 轴功率轴功率N：单位时间内由电机输入离心泵的能量，单位时间内由电机输入离心泵的能量，W。NeN泵的泵的效率效率：泵对：泵对外加能量的利用程度，外加能量的利用程度，100%。为什么？为什么？泵运转过程中存在以下三种损失：泵运转过程中存在以下三种损失：容积损失容积损失 该损失是指叶轮出口处高压液体因机械泄漏该损失是指叶轮出口处高压液体因机械泄漏返回叶轮入口所造成的能量损失。在三种叶轮中，开式叶

19、轮的返回叶轮入口所造成的能量损失。在三种叶轮中，开式叶轮的容积损失较大，但在泵送含固体颗粒的悬浮液时，叶片通道不容积损失较大，但在泵送含固体颗粒的悬浮液时，叶片通道不易堵塞；闭式叶轮的渗漏量较小，但在磨损后渗漏便严重。易堵塞；闭式叶轮的渗漏量较小，但在磨损后渗漏便严重。水力损失水力损失 该损失是由于实际流体在泵内有限叶片作用该损失是由于实际流体在泵内有限叶片作用下各种摩擦损失（即前述环流损失、摩擦损失、冲击损失）。下各种摩擦损失（即前述环流损失、摩擦损失、冲击损失）。机械损失机械损失 该损失包括旋转叶轮盖板外表面与液体间的该损失包括旋转叶轮盖板外表面与液体间的摩擦以及轴承机械摩擦所造成的能量损

20、失。摩擦以及轴承机械摩擦所造成的能量损失。2 流体输送机械流体输送机械2.1.3 2.1.3 离心泵的主要性能参数离心泵的主要性能参数 离心泵的轴功率离心泵的轴功率N可直接用效率来计算：可直接用效率来计算：一般小型离心泵的效率一般小型离心泵的效率5070%，大型离心泵效率可达，大型离心泵效率可达90%。泵的泵的轴功率，轴功率，W泵的泵的压头，压头，m泵的泵的流量，流量，m3/s流体密度，流体密度，kg/m3泵的效率泵的效率2 流体输送机械流体输送机械2.1.3 2.1.3 离心泵的主要性能参数离心泵的主要性能参数 （3 3）叶轮转速叶轮转速n10003000转转/min（或（或r.p.m）；）

21、；2900转转/min最常见。最常见。泵在出厂前，必须确定其各项性能参数，即以上各参泵在出厂前，必须确定其各项性能参数，即以上各参数值，并把它标在铭牌上；这些参数是在最高效率条件下数值，并把它标在铭牌上；这些参数是在最高效率条件下用用20 的水测定的。的水测定的。2 流体输送机械流体输送机械2.1.42.1.4离心泵特性曲线离心泵特性曲线2.1.4 2.1.4 离心泵特性曲线（离心泵特性曲线（Characteristic curves）由由于于离离心心泵泵的的各各种种损损失失难难以以定定量量计计算算，使使得得离离心心泵泵的的特特性性曲曲线线HQ、NQ、Q的的关关系系只只能能靠靠实实验验测测定定

22、，在在泵泵出出厂厂时时列列于于产产品品样样本本中中以以供供参参考考。右右图图所所示示为为4B20型型离离心心泵泵在在转转速速n2900r/min时时的的特特性性曲曲线线。若若泵泵的的型型号号或或转转速速不不同同，则则特特性性曲曲线线将将不不同同。借借助助离离心心泵泵的的特特性性曲曲线线可可以以较较完完整整地地了了解解一一台台离离心心泵泵的的性性能能，供供合合理理选选用用和指导操作。和指导操作。4B20离心泵离心泵n2900r/min302622181410020406080 100 120 1401284080%70%60%50%40%30%20%0H/mNkWQ/(m3/h)图图212 4B

23、型离心泵的特性曲线型离心泵的特性曲线2 流体输送机械流体输送机械2.1.42.1.4离心泵特性曲线离心泵特性曲线由图由图212可知：可知：（1）HQ曲曲线线：Q，H(Q很很小小时时 可可能能例例外外)。当当Q0时时，H也也只只能能达达到到一一定定值值，这这是是离离心心泵的一个重要特性。泵的一个重要特性。（2 2）N Q曲线：曲线：Q，N。当当Q0时，时，N最小。这要求离心最小。这要求离心泵在启动时，应关闭泵的出口阀泵在启动时，应关闭泵的出口阀门，以减小启动功率，保护电动门，以减小启动功率，保护电动机免因超载而受损。机免因超载而受损。（3 3）Q曲曲线线：有有极极值值点点(最最大大值值)，于于此

24、此点点下下操操作作效效率率最最高高，能能量量损损失失最最小小。在在此此点点对对应应的的流流量量称称为为额额定定流流量量。泵泵的的铭铭牌牌上上即即标标注注额额定定值值，泵泵在在管管路路上上操操作作时时，应应在在此此点点附附近近操操作作，一般不应低于一般不应低于92max。4B20离心泵离心泵n2900r/min302622181410020406080 100 120 1401284080%70%60%50%40%30%20%0H/mNkWQ/(m3/h)图图212 4B型离心泵的特性曲线型离心泵的特性曲线2 流体输送机械流体输送机械2.1.5 2.1.5 离心泵特性曲线的影响因素离心泵特性曲线

25、的影响因素2.1.5 2.1.5 离心泵特性曲线的影响因素离心泵特性曲线的影响因素（1 1）密度）密度对特性曲线的影响对特性曲线的影响理理论论Q=2r2b2c2sin2 与与无无关关，实实际际 Q也也与与无无关关，但但ms=Q 与与有关。有关。理论理论H=u2c2cos2/g与与无关，实际无关，实际H也与也与无关。无关。N=HQg/。教教材材附附录录泵泵性性能能表表上上列列出出的的轴轴功功率率是是指指输输送送20清清水水时时的的N。所所选选泵泵用用于于输输送送比比水水的的大大的的液液体体应应先先按按N=N/核核算算轴轴功功率率，若若N 表表中中的的电电机机功功率率，应应更更换换功率大的电机，否

26、则电机会烧掉。功率大的电机，否则电机会烧掉。2 流体输送机械流体输送机械2.1.5 2.1.5 离心泵特性曲线的影响因素离心泵特性曲线的影响因素（2 2）流体粘度）流体粘度对特性曲线的影响对特性曲线的影响、h hf f、Q、H、N(的的幅幅度度超超过过Q H的的幅幅度度，N)。泵泵厂厂家家提提供供的的特特性性曲曲线线是是用用清清水水测测定定的的，若若实实际际输输送送流流体体比比清清水水大大得得较较多多，特特性性曲曲线线将将有有所所变化，应校正后再用。校正方法可参阅有关书刊。变化，应校正后再用。校正方法可参阅有关书刊。若液体的运动粘度小于若液体的运动粘度小于210-5m2/s，如汽油、煤油、如汽

27、油、煤油、轻柴油等，则对粘度的影响可不进行修正。轻柴油等，则对粘度的影响可不进行修正。2 流体输送机械流体输送机械（3 3）转速）转速n对特性曲线的影响对特性曲线的影响不同转速下的速度三角形不同转速下的速度三角形 泵泵的的特特性性曲曲线线是是在在一一定定转转速速下下测测得得的的，实实际际使使用用时时会会遇遇到到n改改变变的的情情况况，若若n变变化化20，可可认认为为液液体体离离开开叶叶轮轮时时的的速速度度三三角角形形相相似似，2不不变变（如如图图所所示示)，则则泵泵的的效效率率不不变变（等等效率效率）。）。（2-14a）（2-14b）（2-14c）比例定律比例定律2 流体输送机械流体输送机械2

28、.1.5 2.1.5 离心泵特性曲线的影响因素离心泵特性曲线的影响因素（4 4）叶轮直径叶轮直径D2对特性曲线的影响对特性曲线的影响 泵的特性曲线是针对某一型号的泵泵的特性曲线是针对某一型号的泵(D2一定一定)而言的。一个而言的。一个过大的泵，若将其叶轮略加切削而使过大的泵，若将其叶轮略加切削而使D2变小，可以降低变小，可以降低Q和和H而节省而节省N。若。若D2变化变化20%，可以认为液体离开叶轮时的，可以认为液体离开叶轮时的速度速度三角形相似三角形相似，2不变，不变，不变，不变，D2b2不变，则不变，则根据以上各式可得离心泵的根据以上各式可得离心泵的切割定律切割定律如下：如下：，2 流体输送

29、机械流体输送机械2.1.6 2.1.6 离心泵的工作点与流量调节离心泵的工作点与流量调节2.1.6 2.1.6 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 1）管路特性曲线方程管路特性曲线方程令令而而令令2 流体输送机械流体输送机械2.1.6 2.1.6 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 2）离心泵的工作点离心泵的工作点 将将 泵泵 的的 HQ线线 和和 管管 路路 的的heQ线线画画在在一一张张图图上上，得得到到交交点点A如如图图2-13所所示示，该该点点称称为为泵泵在在管管路路上上的的工工作作点点，此此时时H=he。在在工工作作点点处处泵泵的的输输液液量量即即

30、为为管管路路的的流流量量Q，泵泵提提供供的的压压头头（扬扬程程）H必必恰恰等等于于管管路路所所要要求求的的压压头头he。当当工工作作点点是是在在高高效效区区（不不低低于于92max），则则该该工工作作点点是是适适宜宜工作点，说明泵选择的较好。工作点，说明泵选择的较好。OQQHH1管路管路heQ图图2-13 离心泵的工作点离心泵的工作点泵泵HQ泵泵 QA2 流体输送机械流体输送机械2.1.6 2.1.6 离心泵的工作点与流量调节离心泵的工作点与流量调节注意：注意：管管路路特特性性曲曲线线he=A+BQ2为为开开口口向向上上的的抛抛物物线线，它它在在纵纵轴轴截截距距反反映映了了管管路路上上下下游游

31、总总势势能能差差；B反反映映了了管管路路阻阻力力的的大大小小；B，同同样样流流量量下下管管路路的的阻阻力力越越大大，B较较大大的的管管路路称称为高阻管路，反之则称为低阻管路；为高阻管路，反之则称为低阻管路；泵泵特特性性曲曲线线中中流流量量的的单单位位可可能能是是m3/s或或m3/h；求求工工作作点点时时，管管路路特特性性曲曲线线的的整整理理应注意保持单位一致；应注意保持单位一致；离离心心泵泵工工作作点点的的求求法法：解解析析法法即即当当泵泵的的特特性性曲曲线线已已知知，可可与与管管路路特特性性曲曲线线联联立立求求工工作作点点；若若泵泵特特性性曲曲线线未未知知，只只有有特特性性曲曲线线图图，则则

32、用用图图解解法法即即将将管管路路特特性性曲曲线线画画在在泵泵特特性曲线图上，两线的交点即为工作点。性曲线图上，两线的交点即为工作点。OQQHH1管路管路heQ图图2-13 离心泵的工作点离心泵的工作点泵泵HQ泵泵 QA2 流体输送机械流体输送机械2.1.6 2.1.6 离心泵的工作点与流量调节离心泵的工作点与流量调节（3 3）流量调节流量调节 流量调节就是设法改变工作点的位流量调节就是设法改变工作点的位置，有以下两种方法：置，有以下两种方法：改变管路特性曲线改变管路特性曲线 在离心泵出口处的管路上安装调节在离心泵出口处的管路上安装调节阀。改变出口阀门的开度即改变管路阻阀。改变出口阀门的开度即改

33、变管路阻力系数（力系数（K亦变）可改变管路特性曲线亦变）可改变管路特性曲线的位置，达到调节流量的目的。的位置，达到调节流量的目的。OQ2Q1Qhe2H221低阻低阻高阻高阻H1 优优点点：操操作作简简便便、灵灵活活，应应用用范范围围广广。对对于于调调节节幅幅度度不不大大而经常需要改变流量的场合，此法尤为适用。而经常需要改变流量的场合，此法尤为适用。缺缺点点：不不仅仅增增加加了了管管路路阻阻力力损损失失（在在阀阀门门关关小小时时），且且使使泵泵在在低低效效率率点点工工作作，在在经经济济上上很很不不合合理理。因因阀阀门门关关小小多多消消耗耗的的功率为功率为2 流体输送机械流体输送机械2.1.6 2

34、.1.6 离心泵的工作点与流量调节离心泵的工作点与流量调节改变泵的特性曲线改变泵的特性曲线 由由前前述述比比例例定定律律、切切削削定定律律可可知知，改改变变泵泵的的转转速速、切切削削叶叶轮轮都都可可以以达达到到改改变变泵泵的的特特性性曲曲线线的的目目的的。如如图图2 21414所所示示，泵泵的的转转速速由由n1减减小小至至n2时时，泵泵的的HQ线线下下移移，工工作作点点由点由点A A1 1移至点移至点A A2 2，流量由流量由Q1减小至减小至Q2。优点优点：不额外增加管路阻力，在一定范围内可保持泵在高：不额外增加管路阻力，在一定范围内可保持泵在高效率区工作（效率区工作（n改变改变 n2图图2-

35、14 改变泵的特性曲线改变泵的特性曲线A A2 2Q22 流体输送机械流体输送机械2.1.6 2.1.6 离心泵的工作点与流量调节离心泵的工作点与流量调节 例例11-6 由由水水库库将将水水打打入入一一水水池池，水水池池水水面面比比水水库库水水面面高高50m，两两水水面面上上的的压压力力均均为为常常压压，要要求求的的流流量量90m3/h，输输送送管管径径为为156mm，在在阀阀门门全全开开时时，管管长长和和各各种种局局部部阻阻力力的的当当量量长长度度的的总总和和为为1000m，对对所所使使用用的的泵泵在在Q=65135m3/h范范围围内内属属于于高高效效区区，在在高高效效区区中中，泵泵的的性性

36、能能曲曲线线可可以以近近似似地地用用直直线线H=124.5-0.392Q表表示示，此此处处H为为泵泵的的扬扬程程单单位位是是m，Q为为泵泵的的流流量量单单位位是是m3/h，泵泵的的转转速速为为2900r/min，摩摩擦擦系系数数=0.025，水水的的密密度度=1000kg/m3。试试确确定定：（1）此此泵泵能能否否满满足足要要求求？（2）如如泵泵的的效效率率在在Q=90m3/h时时可可取取为为68%，求求泵泵的的轴轴功功率率，如如用用阀阀门门进进行行调调节节，由由于于阀阀门门关关小小而而损损失失的的功功率率为为多多少少？（3）如如将将泵泵的的转转速速调调为为2600r/min，并并辅辅以以阀阀

37、门门调调节节使使流流量量达达到到要要求求的的90m3/h，比比第第（2）问问的的情情况况节节约约能量百分之多少？能量百分之多少？2 流体输送机械流体输送机械2.1.6 2.1.6 离心泵的工作点与流量调节离心泵的工作点与流量调节OQ2=90QH2H(m)A2关小阀门改变泵的工作点关小阀门改变泵的工作点A1he2Q(m3/h)OQ2=90Q1H2H(m)减小转速并辅以阀门调节流量减小转速并辅以阀门调节流量A1he2=64A1Q(m3/h)Q1A22 流体输送机械流体输送机械2.1.6 2.1.6 离心泵的工作点与流量调节离心泵的工作点与流量调节 例例11-7 需需将将30m3/h、20oC的的水

38、水由由敞敞口口水水池池送送至至塔塔顶顶，塔塔顶顶压压力力为为0.5kgf/cm2（表表压压），与与取取水水池池水水面面的的高高差差为为10m。输输水水管管管管径径为为89mm4mm，长长18m，管管线线局局部部阻阻力力系系数数=13（阀全开时），摩擦系数阀全开时），摩擦系数=0.001227+0.7543/Re0.38。试求：试求：(1)输送所需的理论功率输送所需的理论功率(kw)；(2)若有台泵在转速若有台泵在转速n=2900r/min时的特性可近似用下式表示：时的特性可近似用下式表示：扬程扬程 H=22.4+5Q-20Q2 (a)效率效率 =2.5Q-2.1Q2 (b)式式中中H的的单单位

39、位为为m，Q的的单单位位为为m3/min。求求最最高高效效率率点点的的效效率率并评价此泵的适用性；并评价此泵的适用性；(3)若此泵适用，用关小阀门调节流量，求调节阀消耗的功率；若此泵适用，用关小阀门调节流量，求调节阀消耗的功率；(4)若若不不用用改改变变阀阀门门的的开开度度而而改改变变转转速速调调节节流流量量，试试求求转转速速应应调到多少调到多少?2 流体输送机械流体输送机械2.1.6 2.1.6 离心泵的工作点与流量调节离心泵的工作点与流量调节OQ2Q1H2H(m)A2A1he2Q(m3/min)ab关小阀门后管路关小阀门后管路heQ等等效率曲线效率曲线原管路原管路heQn1时泵时泵HQn2

40、时泵时泵HQ2 流体输送机械流体输送机械2.1.7 2.1.7 离心泵的安装高度离心泵的安装高度2.1.7 2.1.7 离心泵的安装高度离心泵的安装高度zspsKe图图2-15 离心泵的安装高度离心泵的安装高度s 如如图图2-15所所示示，液液面面较较低低的的液液体体能能被被吸吸入入泵泵的的进进口口，是是由由于于叶叶轮轮将将液液体体从从其其中中央央甩甩向向外外周周，在在叶叶轮轮中中心心进进口口处处形形成成负负压压（真真空空），从从而而在在液液面面与与叶叶轮轮进进口口之之间间形形成成一一定定的的压压差差，液液体体籍籍此此压压差差被被吸吸入入泵泵内内。现现在在的的问问题题是是离离心心泵泵的的安安装

41、装高高度度zs（zs即即叶叶轮轮进进口口与与液液面面间间的的垂垂直直距距离离）是是否否可可以以取任意值？取任意值？2 流体输送机械流体输送机械2.1.7 2.1.7 离心泵的安装高度离心泵的安装高度2.1.7.1 2.1.7.1 汽蚀（汽蚀（Cavitation）现象现象 在液面在液面s与泵内压强最低处即叶轮中心进口处与泵内压强最低处即叶轮中心进口处K-K面之间面之间列机械能衡算式，得列机械能衡算式，得zspsKe图图2-15 离心泵的安装高度离心泵的安装高度s若若液液面面压压强强ps一一定定，吸吸入入管管路路流流量量一一定定（即即uk一一定定），安安装装高高度度zs，hf(s-k)，pk，当

42、当pk至至等等于于操操作作温温度度下下被被输输送送液液体体的的饱饱和和蒸蒸汽汽压压pv时时（即即pkpv），液液体体将将发发生生什什么么现现象象？又会使泵产生什么现象？又会使泵产生什么现象？2 流体输送机械流体输送机械2.1.7 2.1.7 离心泵的安装高度离心泵的安装高度 液液体体将将发发生生部部分分汽汽化化现现象象，所所生生成成的的大大量量蒸蒸汽汽泡泡在在随随液液体体从从叶叶轮轮进进口口向向叶叶轮轮外外周周流流动动时时，又又因因压压强强升升高高，气气泡泡立立即即凝凝聚聚，气气泡泡的的消消失失产产生生局局部部真真空空，周周围围的的液液体体以以极极大大的的速速度度冲冲向向气气泡泡原原来来所所在

43、在的的空空间间，在在冲冲击击点点处处产产生生很很高高的的局局部部压压强强（高高达达几几百百个个大大气气压压），冲冲击击频频率率高高达达每每秒秒几几万万次次之之多多。尤尤其其当当汽汽泡泡的的凝凝结结发发生生在在叶叶轮轮表表面面时时，众众多多的的液液体体质质点点尤尤如如细细小小的的高高频频水水锤锤撞撞击击着着叶叶片片；另另外外汽汽泡泡中中还还可可能能带带有有氧氧气气等等对对金金属属材材料料发发生生化化学学腐腐蚀蚀作作用用。泵泵在在这这种种状状态态下下长长期期运运转转，将将导导致致叶片过早损坏。这种现象称为泵的叶片过早损坏。这种现象称为泵的汽蚀现象。汽蚀现象。zspsKe图图2-15 离心泵的安装高

44、度离心泵的安装高度s离心泵在产生汽蚀条件下运转，会产生什么样的后果呢？离心泵在产生汽蚀条件下运转，会产生什么样的后果呢？2 流体输送机械流体输送机械2.1.7 2.1.7 离心泵的安装高度离心泵的安装高度 汽汽蚀蚀现现象象发发生生时时，泵泵体体振振动动并并发发生生噪噪音音，流流量量Q、扬扬程程（压压头头）H和和效效率率都都明明显显下下降降，严严重重时时甚甚至至吸吸不不上上液液体体。因因此此汽汽蚀蚀现现象象是是有有害害的的，必必须须加加以以避避免免。那那么么，如如何何避避免免汽汽蚀现象的产生呢？蚀现象的产生呢？从从前前面面的的分分析析可可知知，泵泵的的安安装装高高度度zs受受到到汽汽蚀蚀现现象象

45、的的限限制制，为为壁壁面面汽汽蚀蚀现现象象的的发发生生:泵泵的的安安装装位位置置不不能能太太高高，以以保保证证叶叶轮轮中中各各处处压压强强高高于于被被输输送送液液体体的的饱饱和和蒸蒸汽汽压压pv;可可采取采取ps；hf(s-k)。我我国国的的离离心心泵泵规规格格中中采采用用下下述述两两种种指指标标允允许许汽汽蚀蚀余余量量（有有的的教教材材给给出出必必需需汽汽蚀蚀余余量量）和和允允许许吸吸上上高高度度来来表表示示泵泵的的吸吸上上性性能能，下下面面简简述述这这两两种种指指标标的的意意义义，并并说说明明如如何何利利用用它们来确定泵的安装高度不至于发生汽蚀现象。它们来确定泵的安装高度不至于发生汽蚀现象

46、。2 流体输送机械流体输送机械2.1.7 2.1.7 离心泵的安装高度离心泵的安装高度2.1.7.2 2.1.7.2 汽蚀余量汽蚀余量 zspsKe图图2-15 离心泵的安装高度离心泵的安装高度s或或泵泵吸入口的全压头吸入口的全压头汽蚀汽蚀余量余量h最小汽最小汽蚀蚀余量余量hmin(2-20)在在s s与与e e之间列柏努利方程得：之间列柏努利方程得：2 流体输送机械流体输送机械2.1.7 2.1.7 离心泵的安装高度离心泵的安装高度允许汽允许汽蚀蚀余量余量h允许允许允许安装高度允许安装高度zs允许允许(2-21)这种求这种求zs允许允许的方法称为的方法称为允许汽蚀余量法允许汽蚀余量法。2 流

47、体输送机械流体输送机械2.1.7 2.1.7 离心泵的安装高度离心泵的安装高度讨论：讨论：（1）h允允许许由由实实验验测测定定，不不同同型型号号的的泵泵其其值值不不同同，由由厂厂家家出出厂厂前前由由实实验验测测定定；测测定定条条件件为为：液液面面压压力力为为标标准准大大气压，流体为水，水温气压，流体为水，水温20；（2）当当进进口口管管路路无无阻阻力力，液液面面压压力力为为标标准准大大气气压压，ue=0，不不考考虑虑饱饱和和蒸蒸汽汽压压影影响响时时，zs=10.33m是是泵泵安安装装高高度度的极限；的极限；（3）当当进进口口管管路路阻阻力力增增大大时时，允允许许安安装装高高度度降降低低，故故应

48、尽可能减小吸入管路的阻力；如：应尽可能减小吸入管路的阻力；如：*吸入管路尽量短，少走弯路；吸入管路尽量短，少走弯路；*进口管路直径一般大于出口管路直径；进口管路直径一般大于出口管路直径；*进进口口管管路路上上避避免免不不必必要要的的管管件件，如如泵泵装装于于液液面面下下可可免免装装止止逆逆阀阀（并并且且启启动动前前不不用用灌灌泵泵），流流量量调调节节阀阀装装于于出出口口管路；管路；2 流体输送机械流体输送机械2.1.7 2.1.7 离心泵的安装高度离心泵的安装高度 （4）实实际际生生产产过过程程中中，管管路路的的流流量量有有可可能能发发生生变变化化，那那么么此此时时吸吸入入管管路路的的阻阻力力

49、也也发发生生变变化化；若若流流量量增增大大则则允允许许安安装装高高度度减减小小，所所以以为为避避免免在在实实际际操操作作中中由由于于流流量量的的提提高高或或其其他他参参数数（如如液液体体温温度度，液液面面压压力力等等）的的变变化化而而出出现现汽汽蚀蚀现现象象，允允许许安安装装高高度度按按可可能能出出现现的的最最大大流流量量计计算算并并且且实实际际安安装装高高度度应低于允许安装高度：应低于允许安装高度：（5）对对油油泵泵通通常常给给出出允允许许汽汽蚀蚀余余量量，当当实实际际操操作作条条件件与允许汽蚀余量测定条件不同时，应进行校正：与允许汽蚀余量测定条件不同时，应进行校正：对于油品对于油品1，所以

50、经过校正后的允许安装高度值更大，而未所以经过校正后的允许安装高度值更大，而未经过校正计算得到的允许安装高度则较小；因此对此类情况将经过校正计算得到的允许安装高度则较小；因此对此类情况将不作校正（作为额外的安全余量）。不作校正（作为额外的安全余量）。2 流体输送机械流体输送机械2.1.7 2.1.7 离心泵的安装高度离心泵的安装高度2.1.7.3 2.1.7.3 允许吸上高度允许吸上高度Hs定义定义当当pk=pv，pe=pemin时刚好发生汽蚀现象，此时的吸上高度为时刚好发生汽蚀现象，此时的吸上高度为不会发生汽蚀现象的最大值：不会发生汽蚀现象的最大值：为了安全允许吸上高度为：为了安全允许吸上高度