化工原理第二章第一节模板.ppt

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1、2023/3/2第第 二章二章 流体输送机械流体输送机械第第第第 一一一一 节节节节 液体输送机械液体输送机械液体输送机械液体输送机械 离心泵离心泵离心泵的操作原理、构造与类型离心泵的操作原理、构造与类型 离心泵的基本方程式离心泵的基本方程式 离心泵的主要性能参数与特性曲线离心泵的主要性能参数与特性曲线 离心泵性能的改变离心泵性能的改变 离心泵气蚀现象与允许吸上高度离心泵气蚀现象与允许吸上高度离心泵的工作点与流量调节离心泵的工作点与流量调节离心泵的选用、安装与操作离心泵的选用、安装与操作 2023/3/2流体输送机械流体输送机械液体输送机械液体输送机械 泵泵气体输送机械气体输送机械离心泵离心泵

2、正位移泵正位移泵往复泵往复泵旋转泵旋转泵通风机通风机鼓风机鼓风机压缩机压缩机真空泵真空泵2023/3/2叶轮叶轮泵壳泵壳吸入管吸入管滤网滤网底阀底阀排出管排出管一一.离心泵的操作原理、构造与类型离心泵的操作原理、构造与类型2023/3/21 1离心泵的操作原理离心泵的操作原理离心泵的操作原理离心泵的操作原理灌泵灌泵叶轮旋转叶轮旋转离心力离心力液体压力、动能增大液体压力、动能增大泵壳泵壳动能转变为静压能动能转变为静压能较高静压强进入排出管路较高静压强进入排出管路叶轮中心真空叶轮中心真空吸入管两端压差吸入管两端压差液体被吸入液体被吸入离心泵输送液体离心泵输送液体叶轮旋转产生的离心力叶轮旋转产生的离

3、心力泵内有空气泵内有空气真空度小真空度小气缚气缚泵不能吸液泵不能吸液2023/3/22 2离心泵的主要部件离心泵的主要部件离心泵的主要部件离心泵的主要部件1 1）叶轮）叶轮）叶轮）叶轮作用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,使液体的静压能和动能都有所提高使液体的静压能和动能都有所提高分类分类 按结构按结构 开式开式闭式闭式半闭式半闭式 按吸液方式按吸液方式 单吸式单吸式双吸式双吸式 2023/3/22023/3/22023/3/22023/3/2单吸式单吸式双吸式双吸式2023/3/22 2）泵壳）泵壳）泵壳）泵壳 作用作用a.汇集液体，作导出液体的通道。汇集液体，作导出液体

4、的通道。b.使液体的能量发生转换，一部使液体的能量发生转换，一部 分动能转变为静压能。分动能转变为静压能。导轮导轮引导液体在泵壳的通道内引导液体在泵壳的通道内平缓的平缓的改变方向改变方向，使，使能量损失减小能量损失减小，使，使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。2023/3/23 3 3 3）轴封装置）轴封装置）轴封装置）轴封装置作用作用 为了防止高压液体从泵壳内沿轴的四周而漏出，或者外为了防止高压液体从泵壳内沿轴的四周而漏出，或者外界空气漏入泵壳内。界空气漏入泵壳内。分类分类轴封装置轴封装置填料密封填料密封机械密封（端面密封）机械密封（端面密封）2023/3/22023/

5、3/22023/3/23 3离心泵的分类离心泵的分类离心泵的分类离心泵的分类按轴上叶轮数目的多少按轴上叶轮数目的多少按轴上叶轮数目的多少按轴上叶轮数目的多少单级泵单级泵单级泵单级泵多级泵多级泵多级泵多级泵按叶轮上吸入口的数目按叶轮上吸入口的数目按叶轮上吸入口的数目按叶轮上吸入口的数目单吸泵单吸泵单吸泵单吸泵双吸泵双吸泵双吸泵双吸泵按输送液体的性质按输送液体的性质按输送液体的性质按输送液体的性质水泵（水泵（水泵（水泵（单级单级“B”双级双级“Sh”多级多级“D”）耐腐蚀泵（耐腐蚀泵（耐腐蚀泵（耐腐蚀泵（F F型）型）型）型）油泵（油泵（油泵（油泵（Y Y型）型）型）型）杂质泵（杂质泵（杂质泵（杂

6、质泵（P P型）型）型）型）污水泵污水泵污水泵污水泵砂泵砂泵砂泵砂泵泥浆泵泥浆泵泥浆泵泥浆泵2023/3/2二、离心泵的基本方程式二、离心泵的基本方程式 1 1）离心泵基本方程式的导出）离心泵基本方程式的导出）离心泵基本方程式的导出）离心泵基本方程式的导出假设假设：泵叶轮的叶片数目为无限多个，也就是说泵叶轮的叶片数目为无限多个，也就是说叶片的厚度为无叶片的厚度为无限薄限薄，液体质点沿叶片弯曲表面流动，不发生任何环流现象。，液体质点沿叶片弯曲表面流动，不发生任何环流现象。输送的是理想液体，输送的是理想液体，流动中无流动阻力流动中无流动阻力。在这种理想条件。在这种理想条件下的压头称为下的压头称为理

7、论压头理论压头，是离心泵所能提供的最大压头。，是离心泵所能提供的最大压头。液体质点的运动液体质点的运动 随叶轮的旋转运动随叶轮的旋转运动 沿叶轮向外的运动沿叶轮向外的运动2023/3/2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 离心泵的理论压头与理论流量、叶轮的转速和直径、离心泵的理论压头与理论流量、叶轮的转速和直径、叶轮的几何形状间的关系。叶轮的几何形状间的关系。2023/3/22 2）实际压头）实际压头）实际压头）实际压头流体在通过泵的过程中存在着压头损失流体在通过泵的过程中存在着压头损失叶片间的轴向涡流叶片间的轴向涡流阻力损失阻力损失 冲击损失冲击损失 2

8、023/3/2三离心泵的主要性能参数与特性曲线三离心泵的主要性能参数与特性曲线 1 1离心泵的性能参数离心泵的性能参数离心泵的性能参数离心泵的性能参数 1 1）离心泵的流量）离心泵的流量）离心泵的流量）离心泵的流量 离心泵的流量（送液能力）离心泵的流量（送液能力）Q 离心泵在单位时间里所输离心泵在单位时间里所输 送的液体体积，送的液体体积，m3/h。与泵的与泵的结构、尺寸及转速结构、尺寸及转速等有关，还与其等有关，还与其所在管路所在管路情况有关。情况有关。2 2）离心泵的压头）离心泵的压头）离心泵的压头）离心泵的压头离心泵的压头离心泵的压头（扬程）（扬程）H 泵对单位重量的液体所提供的泵对单位

9、重量的液体所提供的 有效能量，有效能量，m。与泵的与泵的结构、尺寸、转速和流量结构、尺寸、转速和流量等有关。等有关。2023/3/2abc2023/3/2 离心泵的压头又称扬程。必须注意，离心泵的压头又称扬程。必须注意，扬程并不等于升举扬程并不等于升举高度高度Z Z，升举高度只是扬程的一部分升举高度只是扬程的一部分。2023/3/23 3）效率）效率）效率）效率 效率效率有效功率与泵轴功率之比。有效功率与泵轴功率之比。大小取决于三方面的损失大小取决于三方面的损失 容积损失容积损失V：由于泵的泄漏造成的。由于泵的泄漏造成的。机械损失机械损失m:泵轴与轴承之间、泵轴与填料函之间、叶轮盖泵轴与轴承之

10、间、泵轴与填料函之间、叶轮盖 板外表面与液体之间产生摩擦引起的能量损失板外表面与液体之间产生摩擦引起的能量损失水力损失水力损失 h：实际流体在叶片间和泵壳通道内流动时损失的实际流体在叶片间和泵壳通道内流动时损失的 机械能机械能 2023/3/24 4 4 4）轴功率及有效功率）轴功率及有效功率）轴功率及有效功率）轴功率及有效功率轴功率轴功率N：电机输入离心泵的功率电机输入离心泵的功率,单位为单位为J/s,W或或kW。有效功率有效功率Ne：排送到管道的液体从叶轮获得的功率排送到管道的液体从叶轮获得的功率轴功率和有效功率之间的关系为轴功率和有效功率之间的关系为 ：有效功率可表达为有效功率可表达为

11、轴功率可直接利用效率计算轴功率可直接利用效率计算2023/3/22 2、离心泵的特性曲线、离心泵的特性曲线 1）HQ曲曲线线：离离心心泵泵的的压压头头普普遍遍是是随随流流量量的的增增大大而而下下降降（流量很小时可能有例外）（流量很小时可能有例外）2）NQ曲曲线线：离离心心泵泵的的轴轴功功率率随随流流量量的的增增加加而而上上升升，流流量为零时轴功率最小。量为零时轴功率最小。3）Q曲曲线线：随随着着流流量量的的增增大大，泵泵的的效效率率将将上上升升并并达达到到一个最大值，以后流量再增大，效率便下降。一个最大值，以后流量再增大，效率便下降。2023/3/2n=2900r/minQNQ-QHQ2023

12、/3/2四、离心泵性能的改变四、离心泵性能的改变 1、液体性质的影响液体性质的影响液体性质的影响液体性质的影响 1 1 1 1）液体密度的影响）液体密度的影响）液体密度的影响）液体密度的影响 与液体密度无关。与液体密度无关。与液体的密度无关与液体的密度无关 HQ曲线不因输送的液体的密度不同而变曲线不因输送的液体的密度不同而变 。泵的效率泵的效率不随输送液体的密度而变。不随输送液体的密度而变。离心泵的轴功率与输送液体密度有关离心泵的轴功率与输送液体密度有关 。2023/3/22 2 2 2）粘度的影响）粘度的影响）粘度的影响）粘度的影响 当输送的液体粘度大于常温清水的粘度时，当输送的液体粘度大于

13、常温清水的粘度时，泵的泵的压头减小压头减小泵的泵的流量减小流量减小泵的泵的效率下降效率下降泵的泵的轴功率增大轴功率增大 泵的特性曲线发生改变，泵的特性曲线发生改变，选泵时应根据原特性曲线进行修正选泵时应根据原特性曲线进行修正2023/3/22 2 2 2、转速对离心泵特性的影响、转速对离心泵特性的影响、转速对离心泵特性的影响、转速对离心泵特性的影响 比例定律比例定律 3 3 3 3、叶轮直径的影响叶轮直径的影响叶轮直径的影响叶轮直径的影响 1 1）属于同一系列而尺寸不同的泵，叶轮几何形状完全相）属于同一系列而尺寸不同的泵，叶轮几何形状完全相似，当泵的效率不变时，似，当泵的效率不变时，2023/

14、3/22 2）某一尺寸的叶轮外周经过切削而使）某一尺寸的叶轮外周经过切削而使D2变小变小,此时有：此时有：-切割定律切割定律 注意：切割定律只是在叶轮直径变化不大于注意：切割定律只是在叶轮直径变化不大于5时才适用。时才适用。2023/3/2五、离心泵的气蚀现象与允许吸上高度五、离心泵的气蚀现象与允许吸上高度 1 1 1 1、气蚀现象、气蚀现象、气蚀现象、气蚀现象 汽化汽化 高压区高压区气泡破裂气泡破裂高速冲击高速冲击气蚀气蚀现象现象:液体流量明显下降液体流量明显下降 压头、效率也大幅度降低压头、效率也大幅度降低 避免方法避免方法具体措施具体措施:安装高度低于允许的最大值安装高度低于允许的最大值

15、2023/3/22 2 2 2、离心泵的允许吸上高度、离心泵的允许吸上高度、离心泵的允许吸上高度、离心泵的允许吸上高度 离心泵的允许吸上高度（允许安装高度）离心泵的允许吸上高度（允许安装高度）Hg 泵泵的的吸吸入入口口与与贮贮槽槽液液面面间间可可允允许许达达到到的的最最大大垂垂直距离。直距离。贮槽液面贮槽液面0-0与入口处与入口处1-1两两截面间列柏努利方程，截面间列柏努利方程，2023/3/2若贮槽上方与大气相通，则若贮槽上方与大气相通，则P0即为大气压强即为大气压强Pa 3 3 3 3、离心泵的允许吸上真空度、离心泵的允许吸上真空度、离心泵的允许吸上真空度、离心泵的允许吸上真空度 离心泵的

16、允许吸上真空度离心泵的允许吸上真空度定义式定义式允许吸上高度的计算式允许吸上高度的计算式允许吸上高度的计算式允许吸上高度的计算式2023/3/2HS值越大值越大，表示该泵在一定操作条件下抗气蚀性能好，表示该泵在一定操作条件下抗气蚀性能好，安安装高度装高度Hg越高。越高。HS随随Q增大而减小增大而减小确定离心泵安装高度时应使用泵确定离心泵安装高度时应使用泵最大流量最大流量下的下的HS进行计算进行计算若输送其它液体，且操作条件与上述实验条件不符时，需若输送其它液体，且操作条件与上述实验条件不符时，需对对HS进行校正。进行校正。2023/3/24 4 4 4、气蚀余量、气蚀余量、气蚀余量、气蚀余量

17、气蚀余量定义式气蚀余量定义式气蚀余量定义式气蚀余量定义式允许吸上高度的计算式允许吸上高度的计算式允许吸上高度的计算式允许吸上高度的计算式将将 代入代入 2023/3/2h随随Q增大而增大增大而增大计算允许安装高度时应取计算允许安装高度时应取高流量高流量下的下的h值值。5 5 5 5、离心泵的实际安装高度、离心泵的实际安装高度、离心泵的实际安装高度、离心泵的实际安装高度注意事项注意事项:a.使用使用最大额定流量值最大额定流量值进行计算进行计算b.尽量减少吸入管路的阻力尽量减少吸入管路的阻力,选用较大的吸入管路，减少吸选用较大的吸入管路，减少吸 入管路的弯头、阀门等入管路的弯头、阀门等 c.允许安

18、装高度为允许安装高度为负值负值,应将离心泵安装于贮槽应将离心泵安装于贮槽液面以下液面以下.2023/3/2六、六、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 1 1、管路特性曲线与泵的工作点、管路特性曲线与泵的工作点、管路特性曲线与泵的工作点、管路特性曲线与泵的工作点 1 1 1 1）管路特性曲线）管路特性曲线）管路特性曲线）管路特性曲线 管路特性曲线：管路特性曲线：流体通过某特定流体通过某特定管路时所需的压管路时所需的压头与液体流量的头与液体流量的关系曲线。关系曲线。2023/3/2式中：式中：上式简化为上式简化为 2023/3/2管路的特性方程管路的特性方程管路的特性方程管路

19、的特性方程2 2 2 2）离心泵的工作点）离心泵的工作点）离心泵的工作点）离心泵的工作点在特定管路中输送液体时，管路所需的压头随所输送液体流在特定管路中输送液体时，管路所需的压头随所输送液体流量量Q的平方而变的平方而变 2023/3/22 2 2 2、离心泵的流量调节、离心泵的流量调节、离心泵的流量调节、离心泵的流量调节1 1 1 1）改变出口阀开度）改变出口阀开度）改变出口阀开度）改变出口阀开度改变管路特性曲线改变管路特性曲线 2023/3/22 2 2 2）改变泵的转速）改变泵的转速）改变泵的转速）改变泵的转速改变泵的特性曲线改变泵的特性曲线改变泵的特性曲线改变泵的特性曲线2023/3/2

20、3 3 3 3、离心泵的并联和串联、离心泵的并联和串联、离心泵的并联和串联、离心泵的并联和串联1 1 1 1）串联组合泵的特性曲线）串联组合泵的特性曲线）串联组合泵的特性曲线）串联组合泵的特性曲线 两台相同型号的两台相同型号的离心泵串联离心泵串联组合，在同样的流量下，其提组合，在同样的流量下，其提供的供的压头是单台泵的两倍压头是单台泵的两倍 。2023/3/22 2 2 2）并联组合泵的特性曲线）并联组合泵的特性曲线）并联组合泵的特性曲线）并联组合泵的特性曲线 两台相同型号的两台相同型号的离心泵并联离心泵并联，若其各自有相同的吸入管，若其各自有相同的吸入管路，则在相同的压头下，并联泵的路，则在

21、相同的压头下，并联泵的流量为单泵的两倍流量为单泵的两倍。2023/3/23 3）离心泵组合方式的选择）离心泵组合方式的选择 低阻输送管路低阻输送管路-并联优于串联；并联优于串联；高阻输送管路高阻输送管路-串联优于并联串联优于并联。2023/3/2例：假设某台离心泵的特性曲线可近似用例：假设某台离心泵的特性曲线可近似用H=20-2Q2表表示，式中示，式中H为泵的扬程（为泵的扬程（m），），Q为流量（为流量（m3/min）。）。现将该泵用于两敞口容器之间送液，已知单泵使用时现将该泵用于两敞口容器之间送液，已知单泵使用时流量为流量为1。欲使流量增加。欲使流量增加50，试问应将两泵串联还是，试问应将两

22、泵串联还是并联使用？两容器的液位差为并联使用？两容器的液位差为10m。解：设管路的特性曲线为解：设管路的特性曲线为He=A+BQ2，根据已知条件：根据已知条件：Q0时，时，He10m；当当Q1时（单泵），时（单泵），H=20-21218m故管路的特性曲线方程为故管路的特性曲线方程为 He=10+8Q22023/3/2由单泵的特性曲线由单泵的特性曲线H=20-2Q2得：得：两台相同泵串联时的特性曲线两台相同泵串联时的特性曲线 H=40-4Q2，两台相同泵并联时的特性曲线两台相同泵并联时的特性曲线 H=20-0.5Q2。因此，将串、并联组合的特性曲线方程分别与管因此，将串、并联组合的特性曲线方程分

23、别与管路的特性曲线联立，可得：路的特性曲线联立，可得：串联时：串联时：Q1.58m3/min 并联时：并联时：Q1.08m3/min故：欲使流量增加故：欲使流量增加50，需采用两泵的串联组合。，需采用两泵的串联组合。2023/3/21 1离心泵的选用离心泵的选用离心泵的选用离心泵的选用 根据所输送的流体的性质和操作条件，确定泵的类型；根据所输送的流体的性质和操作条件，确定泵的类型；确定输送系统的流量和压头确定输送系统的流量和压头 选择泵的型号选择泵的型号 核算轴功率核算轴功率 2 2离心泵的安装和使用离心泵的安装和使用离心泵的安装和使用离心泵的安装和使用 泵的安装高度泵的安装高度 启动前先启动前先“灌泵灌泵”离心泵应在出口阀门关闭时启动离心泵应在出口阀门关闭时启动 七、离心泵的选用、安装与操作七、离心泵的选用、安装与操作 2023/3/2关泵的步骤关泵的步骤 先关闭泵的出口阀，再停电机先关闭泵的出口阀，再停电机 运转时应定时检查泵的响声、振动、滴露等情况，观察泵运转时应定时检查泵的响声、振动、滴露等情况，观察泵出口压力表的读数，以及轴承是否过热等。出口压力表的读数，以及轴承是否过热等。