流体输送机械-泵(电子教材)15141.pptx

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1、2.流体输送机械 2.1概述 2.2离心泵 2.3往复泵 2.4其他化工用泵 2.5气体输送机械 2.1 概述（1）管路特性曲线方程描述管路中流量 与所需补加能量 的关系式2.1 概述列以单位重量流体为蘅算基准的机械能蘅算式（实际流体柏努利方程式）2.1 概述 管路特性曲线方程2.1 概述注意：解题指南p177，式（11-9）等于上式若指定解题时，所求H仍为（m）。K=？阀门关小，管路特性曲线变陡，在同样流量下所需补加能量。2.1 概述（2）流体输送机械的压头和流量（风机的全风压和风量）泵的流量指泵的单位时间内送出的液体体积，也等于管路中的流量，这是输送任务所规定必须达到的输送量。泵的压头（又

2、称扬程）（解题指南用H表示，m）是指泵向单位重量流体提供的能量。泵 与 的关系是本章的主要内容。2.1 概述（3）流体输送机械的分类 动力式（叶轮式）：包括离心式、轴流式；容积式（正位移式）：包括往复式，旋转式；其他类型：如喷射式等。2.2离心泵 2.2.1离心泵的工作原理 2.2.2离心泵的特性曲线 2.2.3离心泵的流量调节和组合操作 2.2.4离心泵的安装高度 2.2.5离心泵的类型与选用2.2.1离心泵的工作原理（1）离心泵的主要构件叶轮和蜗壳（2）离心泵的理论压头 假设：叶片的数目无限多，叶片的厚度无限薄，从而可以认为液体完全沿着叶片的弯曲表面流动，无任何环流现象；液体是理想流体，无

3、摩擦阻力损失。在叶轮的进、出口截面到机械能衡算式，从而导出离心泵理论压头 为：2.2.1离心泵的工作原理（3）流量对理论压头的影响：2.2.1离心泵的工作原理（4）叶片形状对理论压头的影响 当泵转速n、叶轮直径、叶轮出口处叶片宽度、流量一定时，随叶片形状而变。径向叶片，=，=0，=与 无关。后弯叶片，前弯叶片，由此可见，前弯叶片产生的 最大，似乎前弯叶片最有利，实际 情况是否果真如此呢？2.2.1离心泵的工作原理 我们分析如下：=位头（）+静压头（）+动压头（）而的前弯叶片流体出口的绝对速度很大，此时增加的压头主要是动压头，静压头反而比后弯叶片小。动压头虽然可以通过蜗壳部分地转化为静压头，但由

4、于大，液体在泵壳内产生的冲击剧烈得多，转换时的能量损失大为增加，效率低。故为获得较多的能量利用率，离心泵总是采用后弯叶片（）。2.2.1离心泵的工作原理（5）液体密度 对理论压头的影响 与 无关，也就是说被输送液体 变，在其他条件不变时 不变。可以这样解释：气缚现象（前一节已解释）（1）泵的有效功率 和效率 2.2.2离心泵的特性曲线 液体从泵中实际得到的功率称为有效功率电动机给予泵轴的功率称为轴功率。泵在运转过程中由于存在种种原因导致机械能损失，使得，之比称为泵的效率 轴功率2.2.2离心泵的特性曲线(2)离心泵的特性曲线 由于离心泵的种类很多，前述各种泵内损失难以估计，使得离心泵的实际特性

5、曲线关系、只能靠实验测定，在泵出厂时列于产品样本中以供参考。实验测出的特性曲线如图所示，图中有三条曲线，在图左上角应标明泵的型号（如4B20）及转速，说明该图特性曲线是指该型号泵在指定转速下的特性曲线，若泵的型号或转速不同，则特性曲线将不同。借助离心泵的特性曲线可以较完整地了解一台离心泵的性能，供合理选用和指导操作。2.2.2离心泵的特性曲线2.2.2离心泵的特性曲线 由图可见：一般离心泵扬程 随流量 的增大而下降（很小时可能例外）。当=0时，由图可知 也只能达到一定数值，这是离心泵的一个重要特性；轴功率 随流量增大而增加，当 时，最小。这要求离心泵在启动时，应关闭泵的出口阀门，以减小启动功率

6、，保护电动机免因超载而受损；曲线有极值点（最大值），在此点下操作效率最高,能量损失最小。与此点对应的流量称为额定流量。泵的铭牌上即标注额定值，泵在管路上操作时，应在此点附近操作，一般不应低于92%。2.2.2离心泵的特性曲线（3）液体密度 对特性曲线的影响 理论 与 无关，实际 与 也无关，但 有关理论 与 无关，实际 也 与 无关。P392泵性能表上列出轴功率指输送 清水时的，所选泵用于输送 比水大的液体应先核算，若 表中的电机功率，应更换功率大的电机，否则电机会烧坏。2.2.2离心泵的特性曲线（4）液体粘度 对特性曲线的影响（的幅度超过的幅度，）。泵厂家提供的特性曲线是用清水测定的，若实际

7、输送液体比清水大得较多。特性曲线将有所变化，应校后再用，其他书有介绍校正方法。2.2.2离心泵的特性曲线（5）转速n对特性曲线的影响 泵的特性曲线是在一定转速下测得，实际使用时会遇 到n改变的情况，若n变化 20%，可认为液体离开叶轮时的速度三角形相似，不变,泵的效率不变(等效率)，则：上式称为离心泵的比例定律,n变化20%,相等时成立。2.2.2离心泵的特性曲线（5）叶轮直径 对特性曲线的影响 泵的特性曲线是针对某一型号的泵（一定），一个过大的泵，若将其叶轮略加切削而使直径变小，可以减低 和 而节省。若 变化，可认为 不变，不变，则 上式称为离心泵的切割定律，变化，相等时成立。得:2.2.3

8、离心泵的流量调节和组合操作（1）离心泵的工作点 管路特性曲线方程 泵特性曲线方程泵的工作点即为两条曲线的交点。2.2.4离心泵的安装高度（1）汽蚀现象 液面较低的液体，能被吸入泵的进口，是由于叶轮将液体从其中甩向外围，而在叶轮中心进口处形成负压（真空）。泵内压强最低处是叶轮中心进口 处，在 面与面之间到机械能衡算式并以面为基准水平面，得：面。在面与若液面压强，吸入管路流量及管路一定（即、一定）。安装高度，当至等于操作温度下被输送液体的饱和蒸汽压时（即），液体将发生沸腾部分汽化，所生成的大量蒸汽压泡在随液体从叶轮进口向叶轮外围 流动时，又因压强升高，气泡立即凝聚，气泡的消失产生局部真空，周围的液

9、体以极大的速度冲向气泡原来所在的空间，在冲击点处产生很高的局部压强（高达几百个大气压），冲击频率高达每秒几万次之多。尤其当气泡的凝结发生在叶轮表面时众多的液体质点如细小的高频水锤撞击着叶片，另外气泡中可能带有氧气等对金属材料发生化学腐蚀作用。泵在这种状态下长期运转，将导致叶片过早损坏。这种现象称为泵的汽蚀现象。汽蚀现象发生时，泵体振动，发出噪音，泵的，严重时甚至吸不上液体。2.2.4离心泵的安装高度2.2.4离心泵的安装高度汽蚀现象是有害的，必须加以避免。从上面的分析可知，泵的安装高度不能太高，以保证叶轮中各处压强高于被输送液体的饱和蒸汽压。我国的离心泵规格中采用下述两种指标来表示泵的吸上性能

10、，下面简述其意义，并说明如何利用该指标来确定泵的不致与发生汽蚀现象。2.2.4离心泵的安装高度（2）最大安装高度、最大允许安装高度 与实际要安装的高度 时发生汽蚀现象，此时的安装高度最大=由泵的厂家提供，故 可以计算。为安全起见，通常是将 减去一定量作为安装高度的上限，称为最大允许安装高度称为必需汽蚀余量，。对照解题指南P182式（11-18）可知：=（称为允许汽蚀余量）2.2.4离心泵的安装高度a.吸入管路应短（靠近液源）而直（少拐弯）；b.吸入管路应省去不必要的管件，调节阀应装在排出管路上；c.吸入管径大于排出管径。（3）临界汽蚀余量与必需汽蚀余量可通过实验测定，不是改变 发生汽蚀，而是设

11、法在泵的不变的条件下逐次降低（例如关小吸入管路中的阀），当泵内刚较正常值下降3%作为发生汽蚀的标志）时测取由上式计算，+安全余量，列在泵的好发生汽蚀（以泵性能表上。2.2.4离心泵的安装高度 为安全，实际安装高度注意：允许汽蚀余量的校正。2.2.4离心泵的安装高度泵性能表上列出的 值也是按值应按下输送20oC的清水测定出来的，当输送其它液体时，式校正。式中 输送其它液体时的允许汽蚀余量，m；校正系数，为输送温度下液体的密度与饱和蒸汽压的函数，其值小于1。与 有关，因此在确定时必须使用过程可能达到的最大流量进行计算。，应尽可能使。措施：2.2.4离心泵的安装高度值可由有关手册查得，但通常 1，则

12、按计算的允许安装高度,故为简便起见，也可不校正，而把它作为外加的安全因数。（4）由允许吸上高度（真空度）求安装高度2.2.5离心泵的类型与选用（1）离心泵的类型 清水泵 旧型号：B型 新型号：IS型 IS型泵是根据国际标准ISO2858规定的性能和尺寸设计的，其效率比B型泵平均提高3.67%。IS80-65-160 80泵入口直径，mm；65泵出口直径，mm；160泵叶轮名义直径，mm。2.2.5离心泵的类型与选用 如果要求的压头（扬程）较高，可采用多级离心泵，其系列代号为“D”，其结构如图所示。如要求的流量很大，可采用双吸收式离心泵，其系列代号“Sh”。耐腐蚀泵，“F”系列，非“F”系列。油

13、泵，单吸“Y”系列，双吸式“YS”系列。液下泵，“FY”系列。屏蔽泵。杂质泵“P”系列。2.2.5离心泵的类型与选用2.2.5离心泵的类型与选用（2）离心泵的选用 根据被输送液体的性质确定泵的类型 确定输送系统的流量和所需压头。流量由生产任务来定，所需压头由管路的特性方程来定。根据所需流量和压头确定泵的型号 A、查性能表或特性曲线，要求流量和压头与管路所需相适应 B、若生产中流量有变动，以最大流量为准来查找，H也应以最大流量对应值查找。C、若H和Q与所需要不符，则应在邻近型号中找H和Q都稍大一点的。2.2.5离心泵的类型与选用 D、若几个型号都满足，应选一个在操作条件下效率最好的 E、为保险，

14、所选泵可以稍大；但若太大，工作点离最高效率点太远，则能量利用程度低。F、若被输送液体的性质与标准流体相差较大，则应对所选泵的特性曲线和参数进行校正，看是否能满足要求。2.3往复泵2.3.1往复泵的作用原理和类型2.3.2往复泵的特性曲线与工作点（1）作用原理如图所示为曲柄连杆机构带动的往复泵，它主要由泵缸、活柱（或活塞）和活门组成。活柱在外力推动下作往复运动，由此改变泵缸内的容积和压强，交替地打开和关闭吸入、压出活门，达到输送液体的目的。由此可见，往复泵是通过活柱的往复运动直接以压强能的形式向液体提供能量的。2.3.1往复泵的作用原理和类型2.3.1往复泵的作用原理和类型（2）往复泵的类型 按

15、照往复泵的动力来源可分类如下：电动往复泵 电动往复泵由电动机驱动，是往复泵中最常见的一种。电动机通过减速箱和曲柄连杆机构与泵相连，把旋转运动变为往复运动。汽动往复泵 汽动往复泵直接由蒸汽机驱动，泵的活塞和蒸汽机的活塞共同连在一根活塞杆上，构成一个总的机组。2.3.1往复泵的作用原理和类型 按照作用方式可将往复泵分类如下：单动往复泵 活柱往复一次只吸液一次和排液一次。双动往复泵 活柱两边都在工作，每个行程均在吸液和排液。2.3.2往复泵的流量调节 由 知 仅与活塞每次扫过的体积AS及活塞往复次数n关，而与管路的特性无关。实际 H不太高时,随H的变化很小，H大时，减小。而往复泵的压头则只决定于管路

16、特性曲线与泵的特性曲线的交点（工作点确定）。，（1）往复泵的特性曲线与工作点2.3.2往复泵的流量调节（2）流量调节 用旁路阀调节流量。泵的送液量不变，只是让部分被压出的液体返回贮池，使主管中的流量发生变化。显然这种调节方法很不经济，只适用于流量变化幅度较小的经常性调节。改变曲柄转速：因电动机是通过减速装置与往复泵相连的，所以改变减速装置的传动比可以很方便地改变曲柄转速，从而改变活塞自往复运动的频率，达到调节流量的目的。2.4其他化工用泵 2.4.1非正位移泵2.4.2正位移泵2.4.3各种泵的比较2.4.1非正位移泵（1）旋涡泵 旋涡泵是一种特殊类型的离心泵。它的叶轮是一个圆盘，四周铣有凹槽

17、，成辐射状排列。叶轮在泵壳内转动，其间有引水道。泵内液体在随叶轮旋转的同时，又在引水道与各叶片之间，因而被叶片拍击多次，获得较多能量。2.4.1非正位移泵旋涡泵示意图：2.4.1非正位移泵 液体中旋涡泵中获得的能量与液体在流动过程中进入叶轮的次数有关。当流量减小时，流道内认体的运动速度减小，液体流入叶轮的平均次数增多，泵的压头必然增大；流量增大时，则情况反。因此，其HQ曲线呈陡降形。旋涡泵的特点如下：压头和功率随流量增加下降较快。因此启动时应打开出口阀，改变流量时，旁路调节比安装调节阀经济。在叶轮直径和转速相同的条件下，旋涡泵的压头比离心泵高出24倍，适用于高压头、小流量的场合。结构简单、加工

18、容易，且可采用各种耐腐蚀的材料制造。输送液体的粘度不宜过大，否则泵的压头和效率都将大幅度下降。输送液体不能含有固体颗粒。(2)轴流泵 适用于大流量、低压头的流体输送。自学掌握。2.4.2正位移泵(1)隔膜泵外观2.4.2正位移泵 工作原理:往复泵的一种 流量调节:调整活柱往复频率或旁路 应用场合:腐蚀性的液体、固体悬浮液2.4.2正位移泵(2)计量泵外观2.4.2正位移泵 工作原理:往复泵的一种 流量调节:调整偏心度柱塞冲程变化 流量调节。应用场合:输送量或配比要求非常精确原动机偏心轮转动柱塞的往复运动2.4.2正位移泵(3)齿轮泵外观2.4.2正位移泵 工作原理:流量调节:应用场合:旋转泵的一种转速或旁路高压头、小流量。粘稠以至膏状物。2.4.2正位移泵(4)螺杆泵外观2.4.2正位移泵 工作原理:流量调节:应用场合:旋转泵的一种，螺纹在旋转时有推进作用转速或旁路高压头、小流量。粘稠以至膏状物。固体悬浮液。2.4.3各种化工用泵的比较项目离心式正位移式往复式 旋转式离心泵 旋涡泵 往复泵 计量泵 隔膜泵 齿轮泵 螺杆泵流量 压头 效率 流量调节 自吸作用 启动 流体 结构造价