化工原理流体输送机械.ppt

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1、漩涡泵总体及叶轮离心通风机离心鼓风机离心压缩机及叶轮2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械8概概 述述一、化工生产中为什么要流体输送机械？一、化工生产中为什么要流体输送机械？连续流动连续流动的各种物的各种物料或产品料或产品 由低处送至高处由低处送至高处 由低压送至高压设备由低压送至高压设备 克服管道阻力克服管道阻力 流体输送机械流体输送机械 为输送流体而为输送流体而提供能量提供能量的机械的机械按工作原理分：按工作原理分：动力式（叶轮式）动力式（叶轮式）：离心式，轴流式；：离心式，轴流式；容积式（正位移式）容积式（正位移式）：往复式，旋转式；：往复式，旋转式；其它类型其它类型：喷射

2、式，流体作用式等。：喷射式，流体作用式等。固体固体的输送，可采用的输送，可采用流态化流态化的方法的方法气体气体的输送和压缩，主要用鼓风机和压缩机。的输送和压缩，主要用鼓风机和压缩机。液体液体的输送，主要用离心泵、漩涡泵、往复泵。的输送，主要用离心泵、漩涡泵、往复泵。2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械9二、为什么要用不同结构和特性的输送机械二、为什么要用不同结构和特性的输送机械 化工厂中输送的流体种类繁多：化工厂中输送的流体种类繁多：1、流体种类有强腐蚀性的、高粘度的、含有固体悬、流体种类有强腐蚀性的、高粘度的、含有固体悬浮物的、易挥发的、易燃易爆的以及有毒的等等；浮物的、易挥

3、发的、易燃易爆的以及有毒的等等；2、温度和压强又有高低之分；、温度和压强又有高低之分；3、不同生产过程所需提供的流量和压头又各异。、不同生产过程所需提供的流量和压头又各异。三、本章的目的三、本章的目的1.理解并掌握常用输送机械的操作原理、结构与性能。理解并掌握常用输送机械的操作原理、结构与性能。2.合理选型、定规格、计算功率、安排位置。合理选型、定规格、计算功率、安排位置。2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械102.1 离心泵离心泵2.1.1 离心泵构造、原理及主要部件离心泵构造、原理及主要部件一、构造和原理一、构造和原理1、离心泵的构造：、离心泵的构造：吸入口吸入口排出排出管

4、管泵轴泵轴轴封轴封泵壳泵壳叶轮叶轮2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械11演示演示2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械12吸入导管吸入导管压出导管压出导管为什么叶片弯曲？为什么叶片弯曲？泵壳呈蜗壳状？泵壳呈蜗壳状？思考：思考：泵轴泵轴泵壳泵壳叶轮叶轮底阀底阀2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械132、离心泵的工作原理：、离心泵的工作原理：流体在泵内都获得了什么能量？流体在泵内都获得了什么能量？其中那种能量占主导地位？其中那种能量占主导地位？思考：思考：常压流体常压流体被甩出被甩出高速流体高速流体机械旋转机械旋转的离心力的离心力逐渐扩大的逐渐扩大的

5、泵壳通道泵壳通道高压流体高压流体灌满液体灌满液体叶轮旋转叶轮旋转 离心力甩出液体离心力甩出液体蜗壳内进行能量的转换蜗壳内进行能量的转换流体被压出流体被压出叶轮中心形成真空叶轮中心形成真空在压力差的作用下流体被压入泵内在压力差的作用下流体被压入泵内2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械14泵启动前为什么要灌满液体？泵启动前为什么要灌满液体？思考：思考：液体未灌满液体未灌满气气液液离心力甩不出气体离心力甩不出气体叶轮中心的真空度不够叶轮中心的真空度不够吸不上液体吸不上液体泵无法正常工作泵无法正常工作未灌满未灌满底阀漏液底阀漏液其它地方泄漏其它地方泄漏2022/12/24第 2 章流

6、体 输 送 机 械15演演示示2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械16二、主要部件二、主要部件叶轮（叶轮（Impeller）:离心泵的离心泵的关键部件关键部件，是流体获得机械能的，是流体获得机械能的主要部件，主要部件，作用作用是是将原动机的机械能传给液体，使液体的静将原动机的机械能传给液体，使液体的静压能和动能均有所提高压能和动能均有所提高,其转速一般可达其转速一般可达12003600转转/min，高速高速1070020450转转/min。根据其结构可分为：。根据其结构可分为：1、叶轮、叶轮：思考：三种叶轮中哪一种效率高？思考：三种叶轮中哪一种效率高？开式开式半开式半开式闭式闭

7、式2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械172022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械18 哪种形式的叶轮做功效率高？哪种形式的叶轮做功效率高？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盖板使倒流的可能性减小。后盖板使倒流的可能性减小。按照吸液方式按照吸液方式可以可以将叶轮分为将叶轮分为单吸式单吸式和和双吸式双吸式两种。两种。2.泵泵壳壳 从从叶

8、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集器汇集器，而且还是一个而且还是一个能量转换装置能量转换装置。2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械193.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

9、），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定，叶叶轮轮轴轴与与泵泵体体间间必必有有间间隙隙），故故其其会会向向外外界界漏液漏液。泵轴与泵壳之间的密封泵轴与泵壳之间的密封称为称为轴封。轴封。2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械20密封方式密封方

10、式有：有：填料密封填料密封与与机械密封机械密封，填料密，填料密封封适用于适用于一般液体，而机械密封一般液体，而机械密封适用于适用于有腐有腐蚀性易燃、易爆液体。蚀性易燃、易爆液体。填料密封填料密封：简单易行，维修工作量大，有一定：简单易行，维修工作量大，有一定的泄漏，对燃、易爆、有毒流体不适用；的泄漏，对燃、易爆、有毒流体不适用；机械密封机械密封：液体泄漏量小，寿命长，功率小密：液体泄漏量小，寿命长，功率小密封性能好，加工要求高。封性能好，加工要求高。2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械21 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

11、地工工作，还需其它的作，还需其它的辅助部件辅助部件：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。弯弯曲曲方方向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，使使能能量量损损耗耗最最小，动压能转换为静压能的效率高。小，动压能转换为静压能

12、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贮槽中。到贮槽中。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。2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械22离心泵的分类离心泵的分类吸液吸液方式方式单吸单吸：液体只从一侧吸入液体只从一侧吸入双吸双吸：液体同时从两侧吸入。具有液体同时从两侧吸入。具有较大的吸液较大的吸液 能力能力 S 型单级双吸双吸离心泵IS、IR 型单级单吸单吸离心泵 2022/12/24第 2 章流 体 输

13、 送 机 械23TSWA 型卧式多级泵单级单级：只有一个叶轮只有一个叶轮DL 型立式多级泵DFW 型卧式离心泵ISG 型管道离心泵多级多级：多个叶轮，多个叶轮，可可 提供更高提供更高 的扬程的扬程叶轮叶轮个数个数2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械242.1.2 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泵对单位重量流体提供的机械能泵对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 假假设设：（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

14、片的的厚厚度度无无穷穷小小,即叶片没有厚度；即叶片没有厚度；（2 2）液体为粘度等于零的）液体为粘度等于零的理想流体理想流体；（3 3）泵内为）泵内为定态流动定态流动过程。过程。泵的泵的压头压头（或（或扬程扬程）：）：指泵对单位重量的流体所提供的有效指泵对单位重量的流体所提供的有效能量，以能量，以H H表示。表示。2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械252 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，

15、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 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 12022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械262 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 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的原因的原因：质量为质量为1kg的液体因受离心力作用而接受的的液体因受离心力作用而接受的外功外功：质量为质量

16、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的液体通过叶轮后其静压静压能的增量能的增量：(2-3)c2w2u2r22c1w1u1122 2 1 1 12022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械272 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 (2-4)根据余弦定律根据余弦定律(2-5)(2-6)在离心泵设计中，一般都使设计流量下的在离心泵设计中，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

17、压头2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械282 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 泵的流量，泵的流量，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 12022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械292 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的大小，叶片形状可分为三种：的大小，叶片形状可分为三种：(a)(a

18、)20，Q，H (b)(b)2=90o为径向为径向叶片，叶片，cot2=0，H不随不随Q变化变化(c)(c)2 90o为前为前弯叶片，弯叶片，cot2 0，Q，H2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械302 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)2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械31分析如下：分析如下：=位头（）+静压头（）+动压头（）而而 的的前前弯弯叶叶片片流流体体出出口口的的绝绝对对速速度度 很很大大，此此时时增增加加的的压压头头主主要要是是

19、动动压压头头，静静压压头头反反而而比比后后弯弯叶叶片片小小。动动压压头头虽虽然然可可以以通通过过蜗蜗壳壳部部分分地地转转化化为为静静压压头头，但但由由于于 大大，液液体体在在泵泵壳壳内内产产生生的的冲冲击击剧剧烈烈得得多多，转转换换时时的的能能量量损损失失大大为为增增加加，效效率率低低。故故为为获获得得较较多多的的能能量量利利用用率率，离离心泵总是采用后弯叶片心泵总是采用后弯叶片（）。）。由此可见，前弯叶片产生的由此可见，前弯叶片产生的 最大，似乎前弯叶片最有利，实际最大，似乎前弯叶片最有利，实际 情况是不是这样呢？情况是不是这样呢？2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械322

20、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泵的过程中压头损失的原因压头损失的原因：（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

21、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HQ2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械332 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 实际压头的意义实际压头的意义：泵提供的压头必须满足流体：泵提供的压头必须满足流体输送的需要，而流体输

22、送伴随着输送的需要，而流体输送伴随着位压头位压头（升扬高度）、（升扬高度）、静压头静压头、动压头动压头的变化和的变化和阻力损失阻力损失（管路阻力损失，（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），因此效率），因此2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械342 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 测定离心泵性能参数的装置测定离心泵性能参数的装置由于两截面间的管长很短，其

23、阻力由于两截面间的管长很短，其阻力损失通常可以损失通常可以忽略忽略，两截面间的动，两截面间的动压头差一般也可以压头差一般也可以略去略去，则可得，则可得（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：2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械352 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 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

24、间内由电机输入离心泵的能量，W。NeN泵的效率泵的效率：泵对外加能量的利用程度泵对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泵运转过程中存在以下三种损失三种损失：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

25、。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失。摩擦以及轴承机械摩擦所造成的能量损失。2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械362 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：一般一

26、般小型小型离心泵的效率离心泵的效率5070%，大型大型离心泵效率可达离心泵效率可达90%。泵的轴功率，泵的轴功率，W泵的压头，泵的压头，m泵的流量，泵的流量，m3/s流体密度，流体密度，kg/m3泵的效率泵的效率2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械372 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）；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，并把它数值，并把它标在铭牌上标在

27、铭牌上；这些参数是在；这些参数是在最高效率条件下最高效率条件下用用20 的水的水测定的。测定的。2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械382 流体输送机械流体输送机械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，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n2900

28、r/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型离心泵的特性曲线型离心泵的特性曲线2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械39演示演示2022/12/24第 2 章流

29、体 输 送 机 械402 流体输送机械流体输送机械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，应泵在启动时，应关闭泵的出口阀关闭泵的出口阀门门，以，以减小启动功率减小启动功率，保护电动，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)，于于此此点点下下操操作作效效率率最最高高，

30、能能量量损损失失最最小小。在在此此点点（设设计计点点）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，应在此点附近操作，时，应在此点附近操作，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2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械412 流体输送机械流体输送机械2.1.5 2.1.5

31、 离心泵特性曲线的影响因素离心泵特性曲线的影响因素2.1.5 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

32、机功功率率，应应更更换换功率大的电机，否则电机会烧掉。功率大的电机，否则电机会烧掉。2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械422 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，变化，应校正后再用应校正后再用。校正方法可参阅有关书刊。校正方法

33、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。（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-

34、14b）（2-14c）比例比例定律定律2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械44（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速度，可以认为液体离开叶轮时的速度三角形相似，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

35、如下：如下：，2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械452 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2.1.6 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 若指定解题时若指定解题时 ，所求，所求H仍为（仍为（m）。）。注意注意：也有用也有用 形式表示的，等于上式形式表示的，等于上式 阀门关小，阀门关小，管路特性曲线变陡，管路特性曲线变陡，在同样流量在同样流量 下所需补加能量下所需补加能量 。2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械472 流体

36、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

37、工作点，说明，说明泵选择得较好泵选择得较好。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 QA2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械482 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为高阻管路高阻管路，反之

38、则，反之则称为称为低阻管路低阻管路；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

39、 离心泵的工作点离心泵的工作点泵泵HQ泵泵 QA2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械492 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，有以下置，有以下两种方法两种方法：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在离心泵出口处的管路上安装调节安装调节阀阀。改变出口阀门的开度即改变管路阻。改变出口阀门的开度即改变管路阻力系数可改变管路特性曲线的位置，达力系数可改变管路特性曲线的位置，达到调节流量的目的。到调节流量的目的。OQ

40、2Q1Qhe2H221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2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械502 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改变泵的特性曲线改变

41、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2-14 改变泵的特性曲线改变泵的特性曲线A A2 2Q22022/12/24第

42、2 章流 体 输 送 机 械512 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)Q1A22022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械52-改变转速、叶轮切割改变转速、叶轮切割2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械53离心泵的联合操作离心泵的联合操作（1）两台同型泵并联）两台同型泵并联 如图所示，两台同型泵并联，则

43、两泵的各如图所示，两台同型泵并联，则两泵的各自流量和压头必定相同，则在同一压头下，并自流量和压头必定相同，则在同一压头下，并联泵的流量为单台泵的两倍。联泵的流量为单台泵的两倍。当并联泵置于管路中时，由于流量加大使当并联泵置于管路中时，由于流量加大使管路流动阻力加大，则并联后的总流量必低于管路流动阻力加大，则并联后的总流量必低于单台泵流量的两倍，而并联压头也高于单泵压单台泵流量的两倍，而并联压头也高于单泵压头但小于两倍压头。头但小于两倍压头。2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械542、串联、串联2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械55（3）离心泵组合方式的选择）离

44、心泵组合方式的选择如果单台泵所能提供的最大压头如果单台泵所能提供的最大压头小于小于管管路两端的（路两端的（）值，则只能）值，则只能采用泵的采用泵的串联串联操作。操作。对于管路特性曲线较平坦的低阻型管对于管路特性曲线较平坦的低阻型管路，采用路，采用并联并联组合方式可获得较高的流组合方式可获得较高的流量和压头量和压头；反之，对于管路特性曲线较陡的反之，对于管路特性曲线较陡的高阻型管路，则宜采用高阻型管路，则宜采用串联串联组合方式。组合方式。2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械562 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.

45、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

46、022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械572 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并整理得：列机械能衡算式并整理得：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，当当pk至至等等于于操操作作温温度度下下被被输输

47、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？2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械582 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

48、来来所所在在的的空空间间，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

49、泵的安装高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？2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械59演示演示2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械60泵的性能下降，流量、压头、效率均降低，泵的性能下降，流量、压头、效率均降低，最终变成气缚。最终变成气缚。汽蚀的危害：产生振动和噪音，影响离心泵的正常运行产生振动和噪音，影响离心泵的正常运行和工作环境。和工作环境。泵壳和叶轮的材料遭受损坏，降低泵的使泵壳和叶轮的材料遭受损坏，降低泵的使用寿命用寿命2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械6

50、1发生汽蚀的原因：泵的安装高度超过允许值；泵输送液体的温度过高；泵吸入管路的局部阻力过大。P叶片入口过低的原因:*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管路；口管路；2022/12/24第 2 章流 体 输 送 机 械62离心泵的抗汽蚀性能1）汽蚀余量临界汽蚀余量p叶轮入口处压强（最低）p液体的饱和蒸汽压指泵入口处单位重量水所具有