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1、主讲：赵晓华 第2章 流体的流动过程和输送机械 第2章 流体的流动过程和输送机械 流体静力学基本方程式1 流体流动基本规律2 流体流动阻力 3 管路计算4 流速和流量的测量5 流体输送机械6 第六节 流体输送机械（第2章） 概述 一. 流体输送设备作用 对流体作功以完成输送任务 二.分类 泵 根据输送流 体的不同 通风机 鼓风机 压缩机 真空泵 离心式 往复式 旋转式 根据工 作原理 第六节 流体输送机械（第2章） 一.离心泵 二.往复压缩机 第六节 流体输送机械（第2章） 离心泵优点: 结构简单，操作容易，便于调节和自控； 流量均匀，效率较高； 流量和压头适用范围广； 适用于输送腐蚀性或含有
2、悬浮物的液体。 一.离心泵 第六节 流体输送机械（第2章） 1.离心泵的工作原理和主要部件 离心泵的结构简介 第六节 流体输送机械（第2章） 组装 第六节 流体输送机械（第2章） 离心泵的工作原理 利用高速旋转的叶轮，使液体在离心力的作用下 自叶轮中心被抛向外周并获得能量，最终体现在液 体静压能的增加，从而使液体克服流动时的摩擦阻 力及外压而被输送。 讨论： |为什么离心泵启动前需要“灌泵”？ 因泵壳内存在气体而导致吸不上液的现象称为 气缚现象。 第六节 流体输送机械（第2章） |安装底阀及滤网的作用？ 底阀的作用：为了避免每次启动离心泵时都需要 灌液，防止启动前灌入的液体从泵 内流出，一般会
3、在吸入管路的端部 安装一个单向底阀。 滤网的作用：阻挡液体中的固体颗粒被吸入堵塞 管道和泵壳。 第六节 流体输送机械（第2章） 离心泵的主要部件 旋转：叶轮、泵轴 静止：泵壳、填料函和轴承 最主要：叶轮、泵壳和轴封装置。 叶轮 v作用：离心泵的核心部件。高速旋转的叶轮将机 械能传给液体，使液体的静压能和动能均 有所提高。 第六节 流体输送机械（第2章） v结构：通常由612片的后弯叶片组成。 开式：没有前后盖板,由叶片和轮毂组成 半闭式：只有后盖板 闭式：叶片两侧带有前后盖板 机械结构 第六节 流体输送机械（第2章） 第六节 流体输送机械（第2章） v轴向推动力 闭式或半闭式叶轮运转时，部分高
4、压液体漏入 叶轮后侧，导致后盖板与泵壳之间空腔液体的压 强较吸入口侧高，产生了指向叶轮吸入口侧的轴 向推动力，该力使叶轮向吸入口处窜动，引起叶 轮与泵壳接触处的磨损。 消除方法：叶轮后盖板上钻一些小孔-平衡孔。 这样会降低泵的效率。 第六节 流体输送机械（第2章） 泵壳（蜗壳） v作用：汇集由叶轮抛出的液体，且使部分动能 转化为静压能。 导轮 第六节 流体输送机械（第2章） 轴封装置（泵轴与泵壳间的密封） v作用：防止泵内高压液体沿间隙（泵壳与轴之间 的空隙）漏出，或因叶轮中心处的负压而 使外界空气沿相反方向漏入泵内。 v常用： 填料密封：普通离心泵采用，由填料函壳、软 填料和填料压盖构成。
5、机械密封：输送酸、碱及易燃易爆等特殊液体， 由装在泵轴上的动环和固定在泵壳上 的静环组成。 第六节 流体输送机械（第2章） 2.离心泵的主要性能参数 流量qv：离心泵在单位时间内排送到管路系统中 的液体体积。l/s, m3/h 与泵的结构、尺寸和转速，管路特性有关 压头H(扬程)：离心泵对单位重量的液体所提供 的有效能量。m 与泵的结构、转速及流量有关； 一般由实验测定。 扬程并不等于泵的升举高度,在实际工作中应加以区分 第六节 流体输送机械（第2章） 效率：反映能量损失。 能量损失主要包括以下几项： 容积损失 V，由泵的泄漏造成的； 机械损失 m，由机械摩擦造成的； 水力损失 h，由黏性引起
6、的摩擦阻力及局部阻 力等造成的。 与泵的类型、尺寸、制造精密程度、液体的流量 和性质等有关 第六节 流体输送机械（第2章） 轴功率N：泵轴所需要的功率。W或kW 有效功率Ne指液体从叶轮获得的能量。 N: W Q: m3/s 或 N: kW Q: m3/s 第六节 流体输送机械（第2章） 3.离心泵的特性曲线 (一定转速下,常压20清水为工质测定的) H qv曲线: qv ,H, qv很小时可能例外 启动离心泵时,应关闭出口阀门 N qv曲线: qv, N qv曲线:qv, max ， qv, 泵的铭牌与max对应的 性能参数(最佳工况参数) 选型时 max Hqv qv Nqv H,N, q
7、v 第六节 流体输送机械（第2章） 4.离心泵的安装高度 离心泵的气蚀现象 泵的安装高度受两方面因素的影响： 当地大气压 输送温度下液体的饱和蒸气压 当p1pv，液体在叶轮中心气化气泡 流向高压区 在高压作用下气泡凝结或破裂 局部真空 周围液体高速冲向原气泡中心 产生很大的冲击力撞击叶片或泵壳 随液体 第六节 流体输送机械（第2章） 叶轮局部在冲击力的反复作用下，材料表面会产生 疲劳甚至出现蚀点和裂缝，从而使叶轮或泵壳受到 破坏，这种现象称为气蚀现象。 气蚀现象的不良影响： |泵的流量、压头、效率均会下降； |产生噪音影响周围环境，严重时泵不能正常操作； |泵壳和叶轮材料遭受损坏，降低泵的使用
8、寿命。 所以为了避免气蚀现象的发生,泵的安装高度应适当。 而适当的安装高度是根据泵的抗气蚀性能确定的。 第六节 流体输送机械（第2章） 离心泵的抗气蚀性能 泵的允许吸上真空度 离心泵入口处可允许达到的最大真空度。m(液柱) 如图所示，允许吸上真空度Hs为： m液柱 Hs值越大,泵的抗气蚀性能越 好 实验测定，条件： 10m水柱大气压下20清水 为介质测定。 第六节 流体输送机械（第2章） 当输送条件与实验条件不同时，需要转换公式： Ha：泵安装地区的大气压，mH2O 10：实验条件下的大气压强。mH2O pv：操作温度下液体的饱和蒸汽压，pa 0.24：20下水的饱和蒸汽压，mH2O 第六节
9、流体输送机械（第2章） 泵的气蚀余量 允许气蚀余量NPSH (net positive suction head) 离心泵入口处的静压头与动压头之和超过输送 液体在操作温度下的饱和蒸气压头的最小允许值 即：m 临界气蚀余量(NPSH)c 必需气蚀余量(NPSH)r 即临界气蚀余量(NPSH)c上加一定的安全量。 第六节 流体输送机械（第2章） 离心泵的允许安装高度（允许吸上高度） 泵吸入口与贮槽液面间允许达到的最大垂直距离(Hg) 在0-0与1-1间列柏努利方程式： 若贮槽上方与大气相通(p0=pa) 则： 第六节 流体输送机械（第2章） 若已知泵的允许吸上真空度Hs( )， 则: 一般为安全
10、起见，离心泵的实际吸上高度应比允许 的安装高度低0.51m。 第六节 流体输送机械（第2章） 5.离心泵的类型 按输送液体性质的不同 清水泵 耐腐蚀泵 油泵 杂质泵 液下泵 按吸入方式 的不同 按叶轮数目 不同 单级泵 多级泵 单吸泵 双吸泵 第六节 流体输送机械（第2章） 清水泵：输送的液体是水或物理化学性质类似于 水的清洁液体。 z单级单吸悬臂式离心泵 IS (B) 典型规格： z多级离心泵 D z双吸泵 sh 耐腐蚀泵(F)：输送酸、碱等腐蚀性液体。 与液体的接触部件是由耐腐蚀材料制造。 多采用机械密封。 第六节 流体输送机械（第2章） 油泵(Y)：输送石油产品。 要求有良好的密封性能，
11、以防易燃、易爆物 的泄漏。 杂质泵(P)：输送悬浮液和稠的浆液。 要求不易被杂质堵塞、耐磨、容易拆洗。 细分为：污水泵PW 砂泵PS 泥浆泵PN 液下泵(FY)：泵体安装于液体贮槽内，其轴封要 求不高，可用于输送化工过程中各 种腐蚀性液体。 第六节 流体输送机械（第2章） 6.离心泵的选用 确定输送系统所需的流量和外加压头。 流量生产任务，外加压头 管路安排。 选用泵的类型、型号。 根据输送液体的性质和操作条件确定泵的类型； 按照已确定的流量和压头从泵的样本或产品目录 中找出合适的型号； 所选泵提供的流量、压头与管路要求的流量、 压头不完全相符时，所选泵的流量和压头可稍 大些，但此条件下泵的效
12、率应较高； 泵型号选好后，列出泵的各性能指标； 第六节 流体输送机械（第2章） 核算泵的轴功率。若输送液体的密度大于水的密 度时，可按 核算泵的轴功率。 第六节 流体输送机械（第2章） 离心泵的安装和使用应注意的一般问题： z泵的安装高度必须低于允许吸上高度 ； z离心泵启动前必须使泵内灌满所输送液体； z离心泵应在出口阀门关闭时启动，使其启动功率 最小； z停泵前应先关闭出口阀门，或在泵出口管线上装 单向阀，以免压出管路的液体倒流入泵内使叶轮 受冲击损坏； z运行过程中应定时检查、保养和润滑等。 第六节 流体输送机械（第2章） 1.概述 输送和压缩气体的设备统称为气体压送机械。 气体输送和压
13、缩设备在化工中应用广泛： z输送气体； z产生高压气体； z产生真空； 二.往复压缩机 第六节 流体输送机械（第2章） 分类 按出口气体的压强（终压）或压缩比来分： 通风机：终压15kPa(表)，压缩比1至1.15； 鼓风机：终压15294kPa (表) ，压缩比小于4； 压缩机：终压294kPa (表)以上，压缩比大于4； 真空泵：用于减压，终压为大气压，压缩比由 真空度决定。 第六节 流体输送机械（第2章） 2.往复式压缩机的结构 3.往复式压缩机的工作原理 主要靠活塞的往复运动将 气体吸入和压出。 主要由气缸、活塞、吸入阀和排出阀等主要 部件构成。 吸气阶段 压缩阶段 排气阶段 第六节 流体输送机械（第2章） 第六节 流体输送机械（第2章） 返回多级泵 第六节 流体输送机械（第2章） 双吸泵 返回 第六节 流体输送机械（第2章） 返回 电动往复泵
