第二章-流体输送机械-1-杜可杰分解优秀PPT.ppt

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1、版权所有其次章 流体输送机械授课人：杜可杰为流体供应能量的机械称为流体输送机械。为流体供应能量的机械称为流体输送机械。生产加工中，常常须要将流体生产加工中，常常须要将流体从低处输送到高处；从低处输送到高处；从低压送至高压；从低压送至高压；沿管道送至较远的地方。沿管道送至较远的地方。为达到此目的，必需对流体加入外功，以克服流为达到此目的，必需对流体加入外功，以克服流体阻力及补充输送流体时所不足的能量。体阻力及补充输送流体时所不足的能量。其次章其次章 流体输送机械流体输送机械2.0 概述2.1 离心泵2.2 其它类型化工用泵2.3 气体输送机械工作介质：液体液体泵泵气体气体风机风机压缩机压缩机真空

2、泵真空泵 概述泵的分类泵的分类工作原理分类：叶片式泵叶片式泵有高速旋转的叶轮。有高速旋转的叶轮。如离心泵、轴流泵、涡流泵。如离心泵、轴流泵、涡流泵。往往复复泵泵靠往复运动的活塞排挤液体。如活塞泵、柱塞泵等。靠往复运动的活塞排挤液体。如活塞泵、柱塞泵等。旋转式泵旋转式泵靠旋转运动的部件推挤液体。如齿轮泵、螺杆泵等。靠旋转运动的部件推挤液体。如齿轮泵、螺杆泵等。概述本章要求：了解化工中常用的流体输送机械的基本结构、工作原理及操作特性，以便依据生产工艺要求，合理地选择和正确运用输送机械，并使之在高效率下牢靠运行。重点：离心泵的基本结构、工作原理、操作特性、安装及选型。概述其次章其次章 流体输送机械流

3、体输送机械2.1 概述2.2 离心泵一、一、离心泵的结构离心泵的结构第一节第一节 离心泵离心泵1-叶轮；2-泵壳，3-泵轴；4-吸入管；5-底阀；6-压出管离心泵装置简图离心泵离心泵在化工生产中应用最为广泛，这是由于其具有性能适用范围广（包括流量、压头及对介质性质的适应性）、体积小、结构简洁、操作简洁、流量匀整、故障少、寿命长、购置费和操作费均较低等突出优点。（一）结构和主要部件转动部分泵轴叶轮固定部分泵壳，导轮轴承，密封装置 分类：分类：敞式叶轮敞式叶轮半蔽式叶轮半蔽式叶轮蔽式叶轮蔽式叶轮（1）叶轮 通常由通常由3-123-12片后弯的叶片组成，叶轮安装在泵轴上，片后弯的叶片组成，叶轮安装在

4、泵轴上，并放在泵壳内；是离心泵的关键部件。并放在泵壳内；是离心泵的关键部件。作用作用：将原动机的能量传给液体，使液体静压能：将原动机的能量传给液体，使液体静压能及动能都有所提高及动能都有所提高给能装置给能装置（一）结构和主要部件开式开式半开（闭）式半开（闭）式闭式闭式（一）结构和主要部件制造简洁清洗便利制造简洁清洗便利效率低效率低含较多固体的悬浮液含较多固体的悬浮液或输送浆状、糊状液或输送浆状、糊状液体体构造简洁构造简洁吸液口一侧无盖板，效吸液口一侧无盖板，效率也较低率也较低含固体颗粒和杂质的液含固体颗粒和杂质的液体体动摩擦阻力小、结构较动摩擦阻力小、结构较困难，造价较高；困难，造价较高；效率

5、较高效率较高始于高扬程、干净的液始于高扬程、干净的液体输送，一般离心泵多体输送，一般离心泵多接受这种接受这种叶轮按其吸液方式不同可分为单吸式和双吸式两种：叶轮按其吸液方式不同可分为单吸式和双吸式两种：（一）结构和主要部件单吸式：结构简洁，单吸式：结构简洁，双吸式：结构困难，吸液实力强，基本消退轴向推力。双吸式：结构困难，吸液实力强，基本消退轴向推力。（2）泵壳泵壳作用：汇合叶轮甩出的液体；作用：汇合叶轮甩出的液体；实现动能到静压能的转换实现动能到静压能的转换转能装置；转能装置；削减能量损失。削减能量损失。导轮：削减液体进入蜗壳的碰撞导轮：削减液体进入蜗壳的碰撞（3）轴封装置轴封装置作用：防止高

6、压液体沿轴漏出；作用：防止高压液体沿轴漏出；防止外界气体进入泵壳内。防止外界气体进入泵壳内。（一）结构和主要部件轴封装置轴封装置填料密封填料密封机械密封机械密封填料密封：又称填料函，或者盘根箱填料密封：又称填料函，或者盘根箱填料套填料套填料环填料环填料填料填料压盖填料压盖双头螺栓双头螺栓螺母螺母特点：简洁易行，但修理工作量大，简洁泄漏；特点：简洁易行，但修理工作量大，简洁泄漏；不适用于易燃，易爆，有毒或者珍贵液体的输送。不适用于易燃，易爆，有毒或者珍贵液体的输送。（一）结构和主要部件（一）结构和主要部件机械密封：又称端面密封机械密封：又称端面密封动环静环特点：结构困难，精度要求高，价格贵，装卸

7、和更换零件特点：结构困难，精度要求高，价格贵，装卸和更换零件不便；但密封性能好，寿命长，功率消耗小，平安性好。不便；但密封性能好，寿命长，功率消耗小，平安性好。弹簧平衡孔平衡孔：减小叶轮两侧的压力差，防止叶轮受到指向减小叶轮两侧的压力差，防止叶轮受到指向吸入侧的轴向推力吸入侧的轴向推力平衡管平衡管：泵壳上的接管通到泵的吸入口；：泵壳上的接管通到泵的吸入口；（一）结构和主要部件轴向推力平衡装置轴向推力平衡装置充液（灌泵）充液（灌泵）排液排液:出口切线方向出口切线方向吸液：叶轮中心吸液：叶轮中心（二）离心泵的工作原理离心泵的工作原理v液体在离心力的作用下，沿叶片向边缘抛出，获得能量，液体液体在离心

8、力的作用下，沿叶片向边缘抛出，获得能量，液体以较高的静压能及流速流入泵壳以较高的静压能及流速流入泵壳(沿叶片方向，沿叶片方向，u,P静静)。由。由于涡流通道的截面渐渐增大，于涡流通道的截面渐渐增大，P动动 P静静。液体以较高的压力排出。液体以较高的压力排出泵体，流到所需的场地。泵体，流到所需的场地。v由于液体被抛出，在泵的吸口处形成确定的真空度，泵外流体由于液体被抛出，在泵的吸口处形成确定的真空度，泵外流体的压力较高，在压力差的作用下被吸入泵口，填补抛出液体的空的压力较高，在压力差的作用下被吸入泵口，填补抛出液体的空间。间。v叶片不断转动，液体不断被吸入、排出，形成连续流淌。叶片不断转动，液体

9、不断被吸入、排出，形成连续流淌。由于泵内存有空气，空气的密度远小于液体的密度，叶轮旋转产生的离心力小，因而叶轮中心处所形成的低压不足以将贮槽内的液体吸入泵内，此时虽启动离心泵，也不能输送液体，这种现象称为气缚现象。表明离心泵无自吸实力加装止逆阀（二）离心泵的工作原理离心泵的工作原理 流量流量 qV qV单位时间内泵所输送液体的体积，单位时间内泵所输送液体的体积，m3/sm3/s或或 m3/h m3/h。以以qVqV表示，离心泵的流量取决于泵的结构尺寸和转速。表示，离心泵的流量取决于泵的结构尺寸和转速。压头或扬程压头或扬程 H H 单位重量的液体经泵后所获得的能量，以单位重量的液体经泵后所获得的

10、能量，以H H表示，单位为表示，单位为J/NJ/N或或m m液柱。泵的扬程又称压头。液柱。泵的扬程又称压头。离心泵扬程的大小，取决于泵的结构、转速及流量，一般通离心泵扬程的大小，取决于泵的结构、转速及流量，一般通过试验测定。过试验测定。三、离心泵的主要性能参数三、离心泵的主要性能参数功率与效率功率与效率1）轴功率）轴功率P:单位时间内所做的功。单位时间内所做的功。Nm/S或或W。泵轴所需功率泵轴所需功率2）有效功率）有效功率Pe:单位时间内液体从泵中叶轮所获得的有效能量。单位时间内液体从泵中叶轮所获得的有效能量。Pe=qvgH3)效率效率：三、离心泵的主要性能参数三、离心泵的主要性能参数 泵内

11、造成功率损失缘由：泵内造成功率损失缘由：容积损失（流量损失）：泵内有部分高压液体泄漏到低压区容积损失（流量损失）：泵内有部分高压液体泄漏到低压区水力损失（摩擦损失）：流体流淌产生摩擦，造成能量损失水力损失（摩擦损失）：流体流淌产生摩擦，造成能量损失机械损失机械损失 ：泵轴与轴承之间的摩擦及泵轴密封处摩擦造成的：泵轴与轴承之间的摩擦及泵轴密封处摩擦造成的功功 率损失率损失一般，小型泵，效率为一般，小型泵，效率为6085%6085%，大型泵效率可达，大型泵效率可达90%90%。三、离心泵的主要性能参数三、离心泵的主要性能参数在在固固定定的的转转速速下下，离离心心泵泵的的基基本本性性能能参参数数（流

12、流量量、压压头、功率和效率）之间的关系曲线。头、功率和效率）之间的关系曲线。强强调调：特特性性曲曲线线是是在在固固定定转转速速下下测测出出的的，只只适适用用于于该该转速，故特性曲线图上都注明转速转速，故特性曲线图上都注明转速n n的数值。的数值。（一）离心泵的特性曲线（一）离心泵的特性曲线四、离心泵的特性曲线四、离心泵的特性曲线图上绘有三种曲线图上绘有三种曲线qv曲线曲线P Pqv曲线曲线qv曲线曲线HqV、PqV、qV：厂家试验测定：厂家试验测定确定转速、常压、确定转速、常压、2020清水清水（一）离心泵的特性曲线（一）离心泵的特性曲线四、离心泵的特性曲线四、离心泵的特性曲线离心泵特性曲线四

13、、离心泵的特性曲线四、离心泵的特性曲线HqVHqV曲线：较大范围内，曲线：较大范围内，qVqV不同型号的离心泵，不同型号的离心泵，qvqv曲线曲线的形态有所不同。的形态有所不同。H四、离心泵的特性曲线四、离心泵的特性曲线Pqv曲曲线线：Pqv曲曲线线表示表示泵泵的流量的流量qv和和轴轴功率功率P的关系，的关系，P随随qv的增大而增的增大而增大。明大。明显显，当，当qv=0时时，泵轴泵轴消耗消耗的功率最小。启的功率最小。启动动离心离心泵时泵时，为为了减小启了减小启动动功率，功率，应应将出口将出口阀阀关关闭闭。四、离心泵的特性曲线四、离心泵的特性曲线 qvqv曲线：曲线：起先起先随随qvqv的增大

14、而增大，达到的增大而增大，达到最大值后，又随最大值后，又随qvqv的增大而下降。的增大而下降。离心泵在确定转速下有一最高效离心泵在确定转速下有一最高效率点率点 离心泵的设计点离心泵的设计点离心泵铭牌上标注的性能参数均离心泵铭牌上标注的性能参数均为最高效率点下之值。为最高效率点下之值。离心泵的高效工作区：离心泵的高效工作区：四、离心泵的特性曲线四、离心泵的特性曲线（二）离心泵性能的变更与换算（二）离心泵性能的变更与换算（1）密度的影响qV不变，H不变，基本不变，P随 变更。（2）粘度的影响粘度增大，叶轮内流体流速降低，流量减小 流体经过泵内摩擦损失增大，扬程降低 摩擦引起能量损失增加，所需轴功率

15、增大四、离心泵的特性曲线四、离心泵的特性曲线（3）离心泵转速的影响泵的特性曲线是在确定转速下测定的。当液体的粘度不大，转速变更小于20%时，认为效率不变，有：比例定律比例定律四、离心泵的特性曲线四、离心泵的特性曲线五、离心泵的工作点与流量调整当离心泵安装在特定的管路系统中工作时，实际的工作当离心泵安装在特定的管路系统中工作时，实际的工作压头和流量不仅与离心泵本身的性能有关，还与管路的特性压头和流量不仅与离心泵本身的性能有关，还与管路的特性（指流量、管径、管长和管件、端点条件等（指流量、管径、管长和管件、端点条件等)有关，即在输有关，即在输送液体的过程中，泵和管路是相互制约的。所以，探讨泵的送液

16、体的过程中，泵和管路是相互制约的。所以，探讨泵的工作状况之前工作状况之前,应了解泵所在的管路状况。应了解泵所在的管路状况。（一）管路特性曲线（一）管路特性曲线 在截面在截面1-1与与2-2间列柏努利间列柏努利方程，有：方程，有：特定的管路系统：特定的管路系统：一定一定操作条件确定：操作条件确定：其中其中：五、离心泵的工作点与流量调整而而认为流体流淌进入阻力平方区，认为流体流淌进入阻力平方区，变更较小变更较小 。为一常数为一常数亦为一常数亦为一常数五、离心泵的工作点与流量调整则则管路特性方程管路特性方程管路特性曲线管路特性曲线HqV 管路特性曲线反映了被输送液体对输送机械的能量要求管路特性曲线反

17、映了被输送液体对输送机械的能量要求泵特性曲线泵特性曲线工作点工作点五、离心泵的工作点与流量调整（二）工作点（二）工作点当安装在确定管路系统中的离心泵工作时，泵输出的流当安装在确定管路系统中的离心泵工作时，泵输出的流量即为管路的流量，泵供应的扬程即为管路所要求的压量即为管路的流量，泵供应的扬程即为管路所要求的压头。头。工作点：管路特性曲线与泵特性曲线交点。工作点：管路特性曲线与泵特性曲线交点。解析法：解析法：管路特性方程管路特性方程泵特性方程泵特性方程五、离心泵的工作点与流量调整（三）（三）流量调整流量调整1)变更管路特性：调出口阀门；变更管路特性：调出口阀门；2)变更泵特性：变更泵特性：调转速

18、。调转速。五、离心泵的工作点与流量调整(1)变更出口阀门开度变更出口阀门开度适用：调整幅度不大，而常常须要变更的场合。适用：调整幅度不大，而常常须要变更的场合。关小出口阀关小出口阀 le qV ,H 管特线变陡管特线变陡 工作点左上移工作点左上移特点：便利、快捷，流量连续变更；特点：便利、快捷，流量连续变更；阀门消耗阻力，不经济。阀门消耗阻力，不经济。五、离心泵的工作点与流量调整(2)变更泵的转速变更泵的转速适用：调整幅度大，时间又长的季节性调整。适用：调整幅度大，时间又长的季节性调整。n泵泵HqV曲线上移曲线上移工作点右上移，工作点右上移，H ，qV 特点：泵在高效率下工作，特点：泵在高效率

19、下工作，无因节流引起的附加能量损失无因节流引起的附加能量损失能量利用经济能量利用经济;需变速装置或切削叶轮。需变速装置或切削叶轮。五、离心泵的工作点与流量调整（3）离心泵的组合操作离心泵的组合操作 并联操作并联操作五、离心泵的工作点与流量调整目的：满足流量需求较大或短时间目的：满足流量需求较大或短时间须要增加流量的要求。须要增加流量的要求。（3）离心泵的组合操作离心泵的组合操作qV并并H单单 五、离心泵的工作点与流量调整1)1)工作点：并工作点：并联联后工作点后工作点为为B B，其中每，其中每台工作点台工作点为为AA；单单台台泵泵工作工作时时工作点工作点为为A A；2)2)效率：并效率：并联时

20、联时Q Q曲曲线线不不变变；总总效效率与每台率与每台泵泵的效率相同，即工作点的效率相同，即工作点AA对应对应的效率；而的效率；而单单台能操作台能操作时时，其效率，其效率为为A A点所点所对应对应的效率；的效率；3)3)两台两台泵泵并并联联操作操作时时，总输总输液量大于每液量大于每台台泵单泵单独操作独操作时时的的输输液量液量Q Q，但小于但小于Q Q的的两倍；两倍；AA（3）离心泵的组合操作离心泵的组合操作qV并并H单单 五、离心泵的工作点与流量调整4)4)特性曲特性曲线较线较陡陡(即阻力即阻力损损失失较较大大)的管的管路，离心路，离心泵泵并并联联操作操作时时的流量增加率的流量增加率较较小。小。

21、5)5)并并联联操作多用于特性曲操作多用于特性曲线较线较平坦的管平坦的管路，其流量增加率路，其流量增加率较较大。大。6)6)联泵联泵数越多，流量增加率越低数越多，流量增加率越低,并并联联操作效率不能太低，否操作效率不能太低，否则则并并联联操作就很操作就很不不经济经济。AA串联操作串联操作五、离心泵的工作点与流量调整目的：增大压头目的：增大压头串联操作串联操作 两台两台泵泵串串联联操作操作时时，压头压头较单泵较单泵操作操作时时的的压头压头高，但不高，但不是增加一倍；是增加一倍；总输总输出量出量较单泵较单泵操作操作时时的的流量大些。流量大些。特性曲特性曲线较线较陡的管路，接陡的管路，接受串受串联联

22、操作操作时压头时压头的增加率的增加率较较大大五、离心泵的工作点与流量调整 组合方式的选择组合方式的选择低阻时，并联优于串联；低阻时，并联优于串联；高阻时，串联优于并联。高阻时，串联优于并联。则只能采用串联操作；则只能采用串联操作；-多级泵多级泵如果单台泵所提供的最大压头小如果单台泵所提供的最大压头小于管路两端的于管路两端的五、离心泵的工作点与流量调整多级离心泵动画-3（一）（一）汽蚀现象汽蚀现象1100离心泵的安装高度Hg六、离心泵的汽蚀现象与安装高度由由离离心心泵泵的的工工作作原原理理可可知知，从从整整个个吸吸入入管管路路到到泵泵的的吸吸入入口口直直至至叶叶轮轮内内缘缘，液液体体的的压压强强

23、是是不不断断降降低低的的。探探讨讨表表明明，叶叶轮轮吸吸入入口口处处内内缘处是泵内压强最低点。缘处是泵内压强最低点。（一）（一）汽蚀现象汽蚀现象1100离心泵的安装高度Hg六、离心泵的汽蚀现象与安装高度 当当泵泵内内某某点点的的压压强强低低至至液液体体饱饱和和蒸蒸汽汽压压时时部部分分液液体体将将汽汽化化，产产生生的的气气泡泡被被液液流流带带入入叶叶轮轮内内，到到达达压压力力较较高高处处再再凝凝合合。由由于于凝凝合合点点处处产产生生瞬瞬间间真真空空，造造成成四四周周液液体体高高速速冲冲击击该该点点，产产生生猛猛烈烈的的水水击击。瞬瞬间间压压力力可可高高达达数数十十个个MPaMPa，众众多多的的水

24、水击击点点上上水水击击频频率率可可高高达达数数十十kHzkHz，且且水水击击能能量量瞬瞬时时转转化化为为热热量量，水水击击点点局局部部瞬瞬时时温温度度可可达达230230以以上上。在在数数秒秒钟钟内内就就可可以以使使叶叶轮轮表表面面出出现现斑斑点点或或裂裂纹纹。使使泵泵结结构构本身产朝气械破坏。本身产朝气械破坏。六、离心泵的汽蚀现象与安装高度症症状状：噪噪声声大大、泵泵体体振振动动；流流量量、压压头头、效效率率都都明明显显下下降；严峻时使泵抽空。降；严峻时使泵抽空。后后果果：高高频频冲冲击击加加之之高高温温腐腐蚀蚀同同时时作作用用使使叶叶片片表表面面产产生生一个个凹穴，严峻时成海绵状而快速破坏

25、。一个个凹穴，严峻时成海绵状而快速破坏。防防止止措措施施：把把离离心心泵泵安安装装在在恰恰当当的的高高度度位位置置上上，确确保保泵泵 内内压压强强最最低低点点处处的的静静压压超超过过工工作作温温度度下下被被输输送送液液体的饱和蒸汽压体的饱和蒸汽压pvpv。六、离心泵的汽蚀现象与安装高度 为为了了使使离离心心泵泵能能正正常常运运转转，应应避避开开产产生生气气蚀蚀现现象象，这这就就要要求求叶叶片片入入口口旁旁边边的的最最低低压压强强必必需需维维持持在在某某一一值值以以上上，通通常常是是取取输输送送温温度度下下液液体体的的饱饱和和蒸蒸气气压压作作为为最最低低压压强强。应应予予指指出出，在在实实际际操

26、操作作中中，不不易易确确定定泵泵内内最最低低压压强强的的位位置置，而而往往往往以以实实际际泵泵入入口口处处的的压压强强考考虑虑一一平平安安量量后后作为叶片入口处允许的最低压强。作为叶片入口处允许的最低压强。一般以气蚀余量对泵的安装高度一般以气蚀余量对泵的安装高度HgHg加以限制加以限制（二）（二）有效汽蚀余量与必需汽蚀余量有效汽蚀余量与必需汽蚀余量有效汽蚀余量有效汽蚀余量液液体体经经吸吸入入管管到到达达泵泵入入口口处处所所具具有有的的的的压压头头与与液液体体在在工工作作温温度度下下的的饱饱和蒸汽压头之差和蒸汽压头之差六、离心泵的汽蚀现象与安装高度H增高，增高，p1减小，减小，ha减小减小ha与

27、吸液管高度、管径有关，与泵无关与吸液管高度、管径有关，与泵无关（二）（二）有效汽蚀余量与必需汽蚀余量有效汽蚀余量与必需汽蚀余量必需汽蚀余量必需汽蚀余量表表示示液液体体从从泵泵入入口口到到叶叶轮轮内内最最低低压压力力点点K处处的的全全部部压压头头损损失失它它与与泵泵的结构尺寸、液体流量有关。的结构尺寸、液体流量有关。若若ha不不变变，则则hr越越小小，越越不不易易气气蚀蚀六、离心泵的汽蚀现象与安装高度判别汽蚀条件：判别汽蚀条件：ha hr,pkpv时，时，不汽蚀不汽蚀 ha hr,pkpv时，起先发生汽蚀时，起先发生汽蚀 ha hr,pkqV需需,H泵泵H需需（4）核算泵的功率。核算泵的功率。留意：所选泵应在高效区范围工作。工程实践中，总是在留意：所选泵应在高效区范围工作。工程实践中，总是在牢靠性前提下，综合造价、操作费用、运用寿命等多方面牢靠性前提下，综合造价、操作费用、运用寿命等多方面因素作出最佳选择。因素作出最佳选择。七、离心泵的类型与选用