第2章 流体输送机械优秀PPT.ppt
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1、第2章流体输送机械1现在学习的是第1页,共75页按工作原理分类:按工作原理分类:动力式(叶轮式)动力式(叶轮式):如离心泵、如离心泵、轴流泵、轴流泵、旋涡泵旋涡泵容积式(正位移式)容积式(正位移式):如往复泵、如往复泵、齿轮泵齿轮泵其它形式其它形式:如喷射泵如喷射泵Chap2 流体输送机械流体输送机械一、离心泵的操作原理、一、离心泵的操作原理、构造与类型构造与类型(一)基本部件与构造(一)基本部件与构造 叶轮叶轮 泵壳泵壳 泵轴及轴封装置泵轴及轴封装置2现在学习的是第2页,共75页防止启动前灌入的液体从泵内漏失防止启动前灌入的液体从泵内漏失2.1 离心泵离心泵3现在学习的是第3页,共75页1.
2、叶轮叶轮1)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2)叶轮的分类:)叶轮的分类:开式叶轮开式叶轮 半闭式叶轮半闭式叶轮 闭式叶轮闭式叶轮 效率依次升高,效率依次升高,易阻塞程度依次升高易阻塞程度依次升高a)按结构:)按结构:2.1 离心泵离心泵4现在学习的是第4页,共75页按吸液方式: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液体只能从叶轮一侧被吸入可以从两侧吸入液体可以从两侧吸入液体2.1 离心泵离心泵5现在学习的是第5页,共75页泵壳的主要作用:泵壳的主要作用:能量转换装置。能量转换装置。2.泵壳泵壳 汇集液体,并导出液体
3、;汇集液体,并导出液体;动能动能静压能静压能(蜗壳)(蜗壳)2.1 离心泵离心泵6现在学习的是第6页,共75页导轮导轮叶轮与泵壳之间安装的叶轮与泵壳之间安装的固定固定不动的带有叶片不动的带有叶片的圆盘的圆盘导轮上的叶片弯曲方向导轮上的叶片弯曲方向与叶轮上叶片的弯曲方向与叶轮上叶片的弯曲方向相反相反作用:作用:使能量损失减小,使能量损失减小,动能向静压能的转换更为有效。动能向静压能的转换更为有效。2.1 离心泵离心泵7现在学习的是第7页,共75页(旋转的泵轴与固定的泵体之间的密封旋转的泵轴与固定的泵体之间的密封)减少泵内高压液体外流,防止外部空气渗入泵内。减少泵内高压液体外流,防止外部空气渗入泵
4、内。填料密封填料密封机械密封机械密封3.轴封装置轴封装置(二)分类(二)分类1.按叶轮数目按叶轮数目单级泵单级泵轴上只有轴上只有一个叶轮一个叶轮的离心泵的离心泵轴上轴上不止一个叶轮不止一个叶轮的离心泵的离心泵多级泵多级泵,级数指叶轮数级数指叶轮数可以达到较高的压头可以达到较高的压头2.1 离心泵离心泵8现在学习的是第8页,共75页 2.按叶轮上吸入口的数目按叶轮上吸入口的数目叶轮上只有叶轮上只有一个吸入口一个吸入口叶轮上有叶轮上有两个吸入口两个吸入口单吸泵单吸泵双吸泵双吸泵适用于输送量很大的情况适用于输送量很大的情况 3.按离心泵的不同用途按离心泵的不同用途水泵、水泵、耐腐蚀泵、耐腐蚀泵、油泵
5、、油泵、杂质泵杂质泵(三)(三)工作原理工作原理原理:原理:甩出、甩出、真空、真空、吸入。吸入。开泵前,先在泵内开泵前,先在泵内灌满要输送的液体灌满要输送的液体。2.1 离心泵离心泵9现在学习的是第9页,共75页(1)泵轴带动叶轮一起高速旋转泵轴带动叶轮一起高速旋转产生离心力产生离心力,液体从叶轮中心被抛向叶轮外周,液体从叶轮中心被抛向叶轮外周,压力增高,压力增高,并并以很高的速度(以很高的速度(15-25 m/s)流入泵壳。)流入泵壳。(2)在蜗形泵壳中液体的在蜗形泵壳中液体的流速减慢流速减慢,大部分动能转化大部分动能转化 为压力能为压力能。最后液体最后液体以较高的静压强以较高的静压强流入排
6、出管道流入排出管道。(3)泵内的液体被抛出后,叶轮的中心泵内的液体被抛出后,叶轮的中心形成了真空形成了真空,开泵后开泵后液体经吸入管路进入泵内。液体经吸入管路进入泵内。2.1 离心泵离心泵10现在学习的是第10页,共75页叶轮旋转时不能输送液体的现象。叶轮旋转时不能输送液体的现象。若离心泵启动前未充满液体,则若离心泵启动前未充满液体,则叶片间必充满气体叶片间必充满气体。由于气体密度很小,所产生的由于气体密度很小,所产生的离心力也很小离心力也很小。所以在叶轮中心形成的真空所以在叶轮中心形成的真空不足以将液体吸入泵内,不足以将液体吸入泵内,这时叶轮虽然旋转,但这时叶轮虽然旋转,但不能输送液体。不能
7、输送液体。启动前泵内充满液体,启动前泵内充满液体,吸入管路底部装有止逆阀吸入管路底部装有止逆阀2.1 离心泵离心泵11现在学习的是第11页,共75页二、离心泵的理论压头与实际压头二、离心泵的理论压头与实际压头理论压头理论压头:理想情况理想情况下单位重量液体所获得的能量,用下单位重量液体所获得的能量,用H 表表示。示。2.1 离心泵离心泵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种种:(一)(一)理论压头理论压头12现在学习的是第12页,共75页周向运动:周向运动:与叶片的相对运动:与叶片的相对运动:处处与叶片相切处处与叶片相切2.1 离心泵离心泵在叶轮进口与出口之间列机
8、械能衡算式:在叶轮进口与出口之间列机械能衡算式:原因一:原因一:离心力做功离心力做功13现在学习的是第13页,共75页2.1 离心泵离心泵原因二:流动通道逐渐扩大,原因二:流动通道逐渐扩大,部分部分动能转化为静压能动能转化为静压能14现在学习的是第14页,共75页又又2.1 离心泵离心泵整理得整理得15现在学习的是第15页,共75页2.1 离心泵离心泵r2b2c2uc2c2r叶片的装置角(流动角)叶片的装置角(流动角)又又16现在学习的是第16页,共75页2.1 离心泵离心泵离心泵的基本方程式离心泵的基本方程式离心泵理论压头的表达式离心泵理论压头的表达式 讨论:讨论:(1)理论压头与)理论压头
9、与流量流量Q、叶轮旋转角速度、叶轮旋转角速度、叶轮的尺寸和构叶轮的尺寸和构造造(r2、b2、2)有关;)有关;(2)叶轮直径及转速越大,则理论压头)叶轮直径及转速越大,则理论压头 越大;越大;(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。的影响。17现在学习的是第17页,共75页叶片的几何形状叶片的几何形状 20 2=90 ctg 2=0 290 ctg 20H 随流量随流量而而H 不不随流量变化随流量变化H 随流量随流量而而2.1 离心泵离心泵18现在学习的是第18页,共75页 290 前弯叶片产生的理论压
10、头最高,前弯叶片产生的理论压头最高,这类叶片是最佳形式的叶片这类叶片是最佳形式的叶片吗?吗?NO2.1 离心泵离心泵19现在学习的是第19页,共75页c2w2u2后弯叶片后弯叶片c2w2u2径向叶片径向叶片c2w2u2前弯叶片前弯叶片c2大,泵内流动阻力损失大,大,泵内流动阻力损失大,泵的效率降低泵的效率降低一般都采用一般都采用后弯叶片后弯叶片2.1 离心泵离心泵20现在学习的是第20页,共75页2.1 离心泵离心泵(4)理论压头理论压头H 与液体密度无关与液体密度无关。泵对泵对单位体积流体单位体积流体所加的能量所加的能量与密度与密度(二)(二)实际压头实际压头实际压头比理论压头要小。实际压头
11、比理论压头要小。原因:原因:几乎与流量大小无关几乎与流量大小无关(1)叶片间的环流运动)叶片间的环流运动成正比成正比。21现在学习的是第21页,共75页设计设计流量流量2.1 离心泵离心泵(2)阻力损失)阻力损失-近似与流速的平方呈正比近似与流速的平方呈正比(3)冲击损失)冲击损失-在设计流量下,在设计流量下,此项损失最小。此项损失最小。三者统称为三者统称为水力损失水力损失22现在学习的是第22页,共75页三、离心泵的主要性能参数三、离心泵的主要性能参数转速转速 n流量流量 Q压头压头 H轴功率轴功率 N效率效率 汽蚀余量汽蚀余量 h单位单位 r.p.s 或或 r.p.m泵单位时间实际输出的液
12、体量,泵单位时间实际输出的液体量,m3/s或或m3/h,可测量和调节可测量和调节(扬程)(扬程)2.1 离心泵离心泵单位重量流体经泵后所获得的单位重量流体经泵后所获得的机械能机械能23现在学习的是第23页,共75页在泵进出口之间列机械能衡算式在泵进出口之间列机械能衡算式:(一)压头(一)压头 H2.1 离心泵离心泵24现在学习的是第24页,共75页(二)有效功率(二)有效功率Ne、轴功率轴功率N、效率效率与效率与效率 有关的各种能量损失:有关的各种能量损失:(1 1)容积损失:)容积损失:内漏内漏(2 2)水力损失:)水力损失:环流损失环流损失阻力损失阻力损失冲击损失冲击损失2.1 离心泵离心
13、泵25现在学习的是第25页,共75页NNe机机械械损失损失容容积积损失损失水水力力损失损失小型水泵:小型水泵:一般为一般为50 70%大型泵:大型泵:可达可达90%以上以上泵轴与轴承、密封圈等机械部件之间的摩擦泵轴与轴承、密封圈等机械部件之间的摩擦(3 3)机械损失:)机械损失:=v h m2.1 离心泵离心泵26现在学习的是第26页,共75页一定转速下的一定转速下的HQ曲线曲线、NQ曲线曲线、Q曲线曲线 用用20 C清水测定清水测定四、离心泵的特性曲线四、离心泵的特性曲线 Q,H ,N,有最大值。有最大值。离心泵在启动前应关闭出口阀离心泵在启动前应关闭出口阀:(1)使启动电流最小,以保护电机
14、;使启动电流最小,以保护电机;(2)避免高压流体对出口管线的水力冲击。避免高压流体对出口管线的水力冲击。图图2-122.1 离心泵离心泵(一)离心泵的特性曲线(一)离心泵的特性曲线IS 125-100-250:单级单吸泵,泵入口直径为单级单吸泵,泵入口直径为125mm,出口直径为出口直径为100mm,叶轮外径为叶轮外径为250mm。Q=0时,时,N0,主要消耗在叶片对液体的搅动上。主要消耗在叶片对液体的搅动上。27现在学习的是第27页,共75页设计点设计点与最高效率相比,与最高效率相比,效率下降效率下降58离心泵效率最高的点离心泵效率最高的点离心泵铭离心泵铭牌上的性牌上的性能参数为能参数为效率
15、最高效率最高时时的性能的性能参数参数2.1 离心泵离心泵28现在学习的是第28页,共75页(二)离心泵特性曲线的影响因素:(二)离心泵特性曲线的影响因素:液体性质液体性质密度密度:对对HQ曲线无影响,曲线无影响,对对 Q曲线无影响,曲线无影响,2.1 离心泵离心泵29现在学习的是第29页,共75页粘度粘度:当当 比比20清水的大时,清水的大时,当当 20厘厘斯斯时时,对对特特性性曲曲线线的的影影响响很很小小,可可忽忽略略不不计。计。2.1 离心泵离心泵H,Q,N 当转速当转速 n 变化不大时(小于变化不大时(小于20%)叶轮转速叶轮转速:30现在学习的是第30页,共75页若若 不变不变,则,则
16、2.1 离心泵离心泵若泵在原转速若泵在原转速n下的特性曲线方程下的特性曲线方程则泵在新转速则泵在新转速n下:下:31现在学习的是第31页,共75页转速增大转速增大2.1 离心泵离心泵32现在学习的是第32页,共75页叶轮直径叶轮直径:(1 1)同一系列两种不同尺寸的泵:)同一系列两种不同尺寸的泵:(2 2)叶轮略加切削而使叶轮略加切削而使D2变小,若变小,若D2变化变化20%切割定律切割定律2.1 离心泵离心泵33现在学习的是第33页,共75页思考:思考:若泵在原叶轮直径下的特性曲线方程为若泵在原叶轮直径下的特性曲线方程为 则叶轮切割后泵的特性曲线方程为:则叶轮切割后泵的特性曲线方程为:五、离
17、心泵的工作点与流量调节五、离心泵的工作点与流量调节泵泵-供方供方管路管路-需方需方匹配:匹配:泵提供的流量泵提供的流量=管路所需的流量管路所需的流量泵提供的压头泵提供的压头H=管路所需的压头管路所需的压头he2.1 离心泵离心泵34现在学习的是第34页,共75页(一)管路特性曲线(一)管路特性曲线-管路所需压头管路所需压头he与流量关系曲线与流量关系曲线管路特性方程管路特性方程2.1 离心泵离心泵35现在学习的是第35页,共75页工作点:工作点:离心泵的特性曲线与管路的特性曲线的交点离心泵的特性曲线与管路的特性曲线的交点工作点对应的流量和压头工作点对应的流量和压头为离心泵在特定管路中为离心泵在
18、特定管路中实际输送实际输送的流量和提供的压头的流量和提供的压头单位重量流体需增加的位能和静压能单位重量流体需增加的位能和静压能管路系统的总能量损失管路系统的总能量损失B值值相同流量下的阻力损失相同流量下的阻力损失越大,越大,为为高阻管路。高阻管路。越大,越大,管路特性曲线管路特性曲线越陡峭,越陡峭,越小,越小,越平坦,越平坦,为为低阻管路。低阻管路。越小,越小,2.1 离心泵离心泵36现在学习的是第36页,共75页(二)流量调节(二)流量调节调节调节出口出口阀门开度阀门开度改变改变n、切割叶轮、切割叶轮阀门开大阀门开大阀门关小阀门关小工作点工作点改变管路特性曲线改变管路特性曲线改变泵特性曲线改
19、变泵特性曲线2.1 离心泵离心泵自学:不同流量调节方自学:不同流量调节方法的优缺点。法的优缺点。P6337现在学习的是第37页,共75页例例1 1用用离离心心泵泵将将江江水水送送至至高高位位槽槽。若若管管路路条条件件不不变变,则则下下列列参参数数随随着着江江面面的的下下降降有有何何变变化?(设泵仍能正常工作)化?(设泵仍能正常工作)泵的压头泵的压头H H,管路总阻力损失管路总阻力损失h hf f,泵出口处压力表读数,泵出口处压力表读数,泵入口处真空表读数。泵入口处真空表读数。管路特性曲线管路特性曲线平行上移平行上移解:解:江面下降,泵特性曲线不变江面下降,泵特性曲线不变 工作点左移工作点左移2
20、.1 离心泵离心泵38现在学习的是第38页,共75页3 32.1 离心泵离心泵39现在学习的是第39页,共75页六、离心泵的组合操作六、离心泵的组合操作串、并联串、并联(一)并联(一)并联泵并联时,在相同泵并联时,在相同H下,下,对单台泵:对单台泵:并联泵:并联泵:2.1 离心泵离心泵并联后,管路中的流量不能达到原来的两倍并联后,管路中的流量不能达到原来的两倍40现在学习的是第40页,共75页(二)串联(二)串联泵串联时,在相同泵串联时,在相同Q下,下,对单台泵:对单台泵:串联泵:串联泵:串联后,管路中的压头串联后,管路中的压头不能达到原来的两倍不能达到原来的两倍2.1 离心泵离心泵41现在学
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