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1、第二章 流体输送机械 第一节 概述 第二节 离心泵 第三节 其它类型泵 第四节 气体输送和压缩设备 流体输送机械： 给流体增加机械能的设备 机械能 使液体 p 转换为其它形式 u2/2 克服磨擦阻力 液体泵 输送对象 气体压缩机、鼓风机、 通气机 工作原理 动力式（叶轮式）离心式、轴流式 容积式（正位移式） 往复式、旋转式 其它形式喷射式 掌握要求 基本原理 主要结构 选择泵、计算功率 性能参数 确定安装位置 第二节 离心泵 离心泵的外观 一 主要部件和工作原理 （1）叶轮叶片（+盖板） 4-8个叶片（前弯、后弯，径向） 液体通道 前盖板、后盖板，无盖板 闭式叶轮 半开式 开式 （2）泵壳：泵
2、体的外壳，包围叶轮 截面积逐渐扩大的蜗牛壳形通道 液体入口中心 液体出口切线 （3）泵轴：垂直叶轮面叶轮中心。 离心泵装置简图 2离心泵的工作原理 （1）原动机轴叶轮，旋转 离心力叶片间液体 中心外围 液体被做功 动能 高速离开叶轮 （2）泵壳：液体的汇集与能量的转换（动静） （3）吸上原理与气缚现象 叶轮中心低压的形成液体高速离开 p 泵内有气， 则 泵入口压力液体不能吸上气缚 启动前灌泵 （4）轴封的作用 （5）平衡孔的作用消除轴向推力 （6）导轮的作用减少能量损失 二 离心泵的性能参数与特性曲线 离心泵的理论压头 r叶轮半径；叶轮旋转角速度；qv泵的体 积流量；b叶片宽度； 叶片装置角。
3、 离心泵基本方程 叶片无限多，液体完全沿叶片弯曲表面流动 0，理想液体，无磨擦阻力损失 说明： （1）装置角：90度 前弯叶片 0 b、r、, 则H qv ，则H （线性规律） （3）理论压头H与流体的性质无关 （4）H与H的差距叶片间环流；阻力损失；冲击损失 1离心泵的主要性能参数 （1）(叶轮)转速n： 10003000rpm；2900rpm常 见 （2）(体积)流量qv m3/h，叶轮结构、尺寸和转速 （3）压头（扬程）H： 1N流体通过泵获得的机械能。 J/N, m ，叶轮结构、尺寸和n有关。 Hz （4）轴功率P：有效功率Pe 泵轴转动功并非全部转换为液体能量 容积损失：回漏，平衡孔
4、 0.850.95 水力损失：磨擦，边界层 0.8 0.9 机械损失; 有效功率 / 轴功率 0.960.99 轴功率P ：单位时间原动机输入泵轴的能量 有效功率Pe：单位时间内液体从泵中叶轮获得 的有效能量。 Pe=qvg H （5）效率： = Pe/ P 100% 容积损失，水力损失，机械损失 2离心泵的性能曲线 Hqv Pqv qv 厂家实验测定产品说明书 20C清水 离心泵特性曲线 说明： Hqv曲线，qv，H。 qv很小时可能例外 Pqv曲线： qv，P 。 大流量大电机 关闭出口阀启动泵，启动电流最小 qv曲线 ：小qv ， ；大qv， 。 max 泵的铭牌与max对应的性能参数
5、选型时 max 3离心泵特性的影响因素 （1）流体的性质： 密度： , (P、Pe) （H，qv，）与无关； 粘度： ，（H，qv，）; P 工作流体20水差别大 参数和曲线变化 （2）转速比例定律 n 20%以内 (3)叶轮直径切割定律 D -5%以内 三 离心泵的工作点和流量调节 问题： 工作时，qv, H, P, =? 1.管路特性曲线 外加压头 qv ，Hf ，H H qv 管路特性(方程) 管路流量所需外加压头 管路压头损失 管路（2）阀门关 小到k=5.0时的工作流量qvA与扬程HB；（3）对于 流量qvB，因阀门开度由k=2.5关小到k=5.0，管路阻 力损失增加了多少？（4）若
6、不用改变阀门开度而用 改变转速，使流量从qvA调到qvB，试求转速应调到 多少？ 4、离心泵的并联操作 当流量达不到要求时，可以考虑并联操作。 5、离心泵的串联操作 为了使管路的输液距离增大， 流量增多，需要提高泵的扬 程，可以考虑两台泵的串联。 例2-3 离心泵组合方式的比较 用离心泵将水库中的水运到灌溉渠，两液面维 持恒差16m，管路系统的压头损失可表示为 Hf=5.2105qv2 库房里有两台规格相同的离心泵，单台泵的特 性方程为 H=38-4.2105qv2 试计算两台泵如何组合操作能获得较大的输水 量。 四 离心泵的安装高度 安装高度: 问题： 液面到泵入口处的垂直距离(Hg) 安装
7、高度有无限制？ 0-01-1，B.E. Hg，则p1 当p1pv，叶轮中心汽化汽泡 被抛向外围 凝结 压力升高 周围液体高速冲向汽泡中心 撞击叶片(水锤) 伴随现象泵体振动并发出噪音 H, qv , 严重时不送液； 时间长久，水锤冲击和化学腐蚀，损坏叶片 安装高度 ，汽蚀 问题：如何确定Hg的上限 允许安装高度 （1）三个基本概念： 2汽蚀余量与允许安装高度 (有效)汽蚀余量ha: 泵入口处：动压头+静压头-饱和蒸汽压头(液柱) ha的物理意义： ha，p1 汽蚀 必需汽蚀余量hr: 液体从泵入口到叶轮内最低压力点处的全部压头损失 泵入口处：动压头+静压头= 用实验测定 允许汽蚀余量h 比必需
8、汽蚀余量大0.3米 正常运转的泵 （2）由h计算最大安装高度Hgmax和Hg允许 （3）允许汽蚀余量的校正 h20度清水，条件不同时要校正，校正曲线说明 书 3讨论 （1）汽蚀现象产生的原因： 安装高度太高； 被输送流体的温度太高，液体蒸汽压过高； 吸入管路阻力或压头损失太高。 （2）计算出的Hgmax0, 低于贮槽液面安装 （3） Hgmax大小qv。 qv，则Hgmax ，保险 。 （4）安装泵时为保险， Hg比Hgmax还要小0.5至1米。 (5) 允许吸上真空度 允许汽蚀余量 Hgmax 用可能的最大qv计算Hgmax 例 2-4 某台离心水泵，从样本上查得其汽蚀余量 h=2m（水柱）
9、。现用此泵水送敞口水槽中 40的清水，若泵吸入口距水面以上4m高度处 ，吸入管路的压头损失为1m（水柱），当地的 大气压强为0.1MPa。试求泵的安装高度是否合 适。 例2-5 液体密度对离心泵工作点的影响 用离心泵向密闭高位槽送料，在特定转速下，泵的特 定方程为 H=42-7.60104 qv2 当水在管内的流量qv=0.01m3/s时，流动进入阻力平 方区。现改送密度为=1260kg/m3的水溶液（其他 性质和水相近）时，密闭容器内维持表压118KPa不 变，试求输送液体时的流量和有效功率。 例2-6 管路两端面上压力差变化对离心泵工作 点的影响 例2-5的管路系统，因工艺条件变化，要求
10、密闭高位槽改变为常压。试求常压下的管路 特性方程及水溶液的流量。 六 离心泵的类型、选用、安装与操作 1 离心泵的类型： 按输送液体的性质不同 （1）清水泵：输送清水或相近、无腐蚀性、杂质较少 的液体。结构简单，造价低。 IS （2）耐腐蚀泵：输送腐蚀性的液体，用耐腐蚀材料制 成，要求密封可靠。 F （3）油泵：输送石油产品的泵，要求有良好的密封性 。 Y （4）杂质泵：输送含固体颗粒的液体、稠厚的浆液， 叶轮流道宽，叶片数少。 P 单吸泵；双吸泵 单级泵；多级泵 串联组合；并联组合 2 离心泵的选用 （1）根据液体的性质确定类型 （2）确定管路流量和所需外加压头。 qv生产任务，H 管路的特
11、性方程。 （3）根据所需qv和H确定泵的型号 查性能表或曲线，要求泵的H和qv与管路所需相适应 。 若需qv有变，以最大qv为准，H应以最大qv值查找。 若泵的H和qv与管路所需不符，在邻型号中找H和qv都 稍大一点的。 若液体性质与清水相差大，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。 若几个型号都行，应选在操作条件下最高者 为保险，所选泵可以稍大；但若太大，能量利用程度 低。 3 离心泵的安装与操作 安装 安装高度应小于允许安装高度 尽量减少吸入管路阻力，短、直、粗、管件少； 调节阀应装于出口管路。 操作 启动前应灌泵，并排气。 应在出口阀关闭的情况下启动泵 停泵前先关闭出
12、口阀，以免损坏叶轮 经常检查轴封情况 例2-7 离心泵的选型 如课本81页图，需要安装一台泵，将流量 45m3/h，温度20的河水水送到高位槽，高 位槽水面高出河面10m，管路总长度为15m。 任选一台离心泵，并确定安装高度。 第三节 其它类型泵 一 往复泵 1结构和工作原理 主要部件： 泵缸；活塞；活 塞杆；吸入阀、 排出阀 工作原理： 说明： 活塞往复运动，直接以静压能形式向液体供能 单动泵，供液不连续；双动泵，连续。 为耐高压，活塞和连杆用柱塞代替。 单动、双动和三联泵： 2往复泵的流量和压头 （1）理论平均流量 单动 双动 （2）实际平均流量 =容积效率理论平均流量 与压头无关 （3）
13、瞬时流量的不均匀性 单动泵，吸、排液不连续 曲柄连杆，活塞运动速度时间正弦规律 （4）流量的精确性 qv仅活塞面积、冲程、往复频率 （5）往复泵的压头 挤压供液，H任意高。 材料强度，密封，电机负载 最终取决于管路特性 （6）特性曲线 qv仅泵，与管路(和H）无关 H仅管路，与泵(和qv)无关 正位移特性 高阻高压！ 3往复泵的操作要点和流量调节 （1）适用场合与流体(qv不太大，H较高，非腐蚀和悬浮物) （2）安装高度有一定的限制 （3）有自吸作用，启动前无需要灌泵 （4）一般不设出口阀，有也必须打开启动 （5）往复泵的流量调节方法： 用旁路阀调节流量 改变曲柄转速 改变活塞的行程 二 计量
14、泵 1 外观 2 工作原理 往复泵的一种 原动机偏心轮转动柱塞的往复运动 3 流量调节 调整偏心度柱塞冲程变化 流量调节。 4 应用场合 输送量或配比要求非常精确 三 隔膜泵 1 外观 2 工作原理 往复泵的一种 3 流量调节 调整活柱往复频率或旁路 4 应用场合 腐蚀性的液体、固体悬浮液 四 齿轮泵 1 剖开 2 工作原理 旋转泵的一种 3 流量调节 4 应用场合 转速或旁路 高压头、小流量。粘稠以至膏状物。 固体悬浮液 五 螺杆泵 1 外观 2 工作原理 旋转泵的一种螺纹在旋转时有推进作用 单螺杆双螺杆三螺杆 3 流量调节 转速或旁路 4 应用场合 高压头、小流量。粘稠以至膏状物。 固体悬
15、浮液 六 旋涡泵 1 工作原理 特殊类型的离心泵 叶轮开有凹槽的圆盘引水道 叶轮旋转，凹槽内液体被做功。在引水道和凹槽间往反 多次，被多次做功。 2 流量调节 qv， P 与正位移泵相同 3 应用场合 qv，H 高压头，较小流量 固体悬浮液，高粘度流体 第四节 气体输送机械 一 概述 1气体输送机械在工业生产中的应用 气体输送 压力不高，但量大，动力消耗大 产生高压气体： 终到设备压力高 生产真空： 上游设备负压操作 2气体输送机械的一般特点 动力消耗大 设备体积庞大 特殊性气体的可压缩性 3气体输送机械的分类 工作原理离心式、旋转式、往复式、喷射式等 出口压力（终压）和压缩比 通风机：终压15kPa，压缩比1至1.15 鼓风机：终压15300kPa，压缩比小于4。 压缩机：终压300kPa以上，压缩比大于4。 真空泵： 造成负压，终压p0，压缩比由真空度决定。 二 离心式通风机 1离心式通风机的结构特点 叶轮直径较大 适应大风量 叶片数较多 叶片有平直、前弯、后弯 不求高效率时前弯 机壳内逐渐扩大的通道及出
