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1、1. 概述 目的 ： 给流体加入机械能 1.1 管路特性 流体对输送机械的能量要求 从 1至 2截面 第二章 流体输送机械 Hgugpz 22111 fHgugpz 22222 22422 82 VVfKqqgddlgudlH 上式表明： 需向流体提供的能量用于 提高流体的势能 和 克服管路的阻力损失 。 K值由管路特性决定。 当管内流动进入阻力平方区， K是一个与管内流量无关的常数。 2+= vKqgH-管路特性方程 1.2 管路特性的影响因素 阻力部分 ： 管径 d 管长 l、 le或 dfHgH 2422+8= vvf qgd)dl(KqH 1.2 管路特性的影响因素 势能增加部分 ：
2、位差 z 压差 p 密度 zgpp 12-fHgH +=1.3流体输送机械的主要技术指标 - He 和 qV 扬程（压头） He - 输送机械向单位重量流体 提供的能量 1.4流体输送机械的分类 按 作用原理 分 : 动力式（非正位移式） 容积式（正位移式） 其他类型 按 流动的压缩性 分： 液体输送机械：统称为泵 气体输送机械：通风机 鼓风机 压缩机 真空泵 2 离心泵 2.1 离心泵的工作原理 1 主要构件 (录像 ) 叶轮 ：迫使液体高速旋转 ， 形成离心力场 中心加入低势能 、 低动能液体 外缘输出高势能 、 高动能液体 蜗壳 ：流道逐渐扩大，将动能部分转化成势能 2.1.1 等 角速
3、度旋转运动的流体能量关系 假定： 理想流体 ， 定态流动 叶片无限薄 ， 无限多 , , 得 或 )2(ddddd2wpzZyYxX xX 2 yY 2 gZ ru gwguzgpgwguzgp2222222222212111 gwwguug 222221212212 PP2.1.2 理论压头 以静止系考察：势能 ， 动能 c 绝对速度 总机械能变化 通常 ， 泵设计点 (额定流量下 )1=90 流量 或 离心泵理论压头 HT gPgc22gwcugwcugccgH T 222212121222222212212 PPgcucu 111222 c o sc o s 222 si n wAq V
4、 222 s i n Aqw V22222222 c t gc o s VTqgAugugcuH 2.1.3 影响离心泵压头的因素 叶片形状 : 叶片弯角 2 和 流量 qV 结论 ： 为获得较高的能量利用率，离心泵总是采用后弯叶片 。 叶轮转速 n u2=nD2 如果 qV n， 那么 HT n2 液体密度 理论压头 HT与液体密度无关 而 p gHT , 当 时， P2-P1 ，液体无法被吸入泵内。 gH 12T 2vKqgH P气缚现象 ： 当泵内流体平均密度太小时，泵入口处真空度下降，无法将液体吸入泵内而使泵无法正常工作。（ P73） 避免气缚现象的措施 ： （ 1）吸入管装单向阀，泵
5、启动前，先 灌泵 排气 （ 2）应使泵的密封良好 2.2 离心泵的特性曲线 1 泵的 有效压头 泵内损失： 容积损失 :部分流体漏回入口处 水力损失 : 0,叶片数目有限 机械损失 :轴承 、 轴封的摩擦 离心泵实际压头 由实验测定，在工业操作范围内，泵的扬程可表达为： 损 H损- HHHe T=2= vBqAHe -2泵的 有效功率 Pe=gqVHe 轴功率 Pa基本上随流量 qV 单调上升 泵启动时关出口阀 3 泵的效率 由于泵内损失难以计算确定 ,通常由实验测定泵压头 He、效率 ，轴功率 Pa与流量 qv的关系。 aePP泵的特性曲线 测定 d吸 =38mm,d出 =25mm, 测得水
6、流量 qV=5 10-4m3/s, p压 =0.2MPa, p真 =27kPa。 求： He=? 解：由泵进、出口列方程 4 特性曲线的影响因素 密度 : 对 He qV, qV无影响 ; 对 Pa qV有影响 Pa ， 可能烧坏电机 。 粘度 : 对 HeqV， qV， PaqV都有影响 当 较大时 ， 必须考虑换算 。 转速 : 当 n变化 20%时 ， 在等效点有 比例定律 ： 如果 则有 转速 n： 转速 n ： nnqqVV 2 nnHHee3nnPPaa2vBqAHe 2v2 BqAnnHe )(2.3 离心泵的流量调节和组合操作 1 工作点 工程处理方法： 过程分解法 即 qv泵
7、 =qv管 ， H泵 =H管 管路特性曲线 （ 需 ） 泵特性曲线 （ 供 ） He = H 2vkqgH 2vBqAHe 2 流量调节 出口阀开度 (调节管路特性 ) 优点：调节简便 、 灵活 缺点：能耗利用不合理 改变转速 n(调节泵特性 ) 节能 ， 但不方便 新老泵特性曲线关系 时， (等效率点 ) nnqqVV 22 VVqqnnHH22 VVqqHH 例 1 已知：充分湍流 ,=常数 ，现将离心水泵由输水改为输送CCl4, =1630kg/m3 求： 当 p1=p2时 , qV ,H , ,p出 ,Pe ; 当 p1p2时 ， qV ,H , , p出 ,Pe 。 解： 当 p1=
8、p2时 管路特性不变 ， 工作点不变 , qV不变 , H不变 , 不变 。 由点 3至 2排能量方程 当 p1p2时 图解思维 管路特性曲线下移， qV， H， 不定 gp例 2 某离心泵特性曲线为 He=20-0.5qV2 (He m, qV m3/h) 两敞口容器液面高差 10m, 原管径 d1=25mm， 流量 qV1=2m3/h， 现要使流量增 加 50%, 将原管路换粗成 d2。 求： d2 解：分析 泵特性没变 ， 管路特性改变 找 d对管路特性的影响 合理简化处理 (偏保险考虑 ) 由泵特性 , 得 由管路方程 (实际 d, /d, , 偏保险 ) mH 1825.020 21
9、 mH 5.1535.020 22 5121215121 10)(810dqKqgdllH VVe 52222 10 dqKH V消去 K可得 2122215121010)(VVqqHHdd27.3)23(105.15 1018 2 mmdd 322527.327.3 511512 例 3 图示管路输送液体 , 泵转速 n=2900r/min时 ， 泵特性曲线为 He = 40-0.1qV2 (He m, qV m3/h) 流量为 10m3/h, 现欲采用 降低转速的办法使流量 减少 30% (流动处于阻力平方区 ) 。 求：转速 n应降至多少 ？ 解：管路 H=12+KqV2 原工作点 A:
10、 qV = 10m3/h H = 40-0.1 102 = 30m 代入管路方程 新工作点 B: qV=7m3/h; H=12+0.18 72=20.82m 将 , 同时代入泵特性方程 H = 40-0.1qV2 得 新泵特性方程 18.0122 VqHK nnqqVV 2)( nnHHee 22 1.0)(40Ve qnnH ( ) 将 B点 qV=7m3/h; H=12+0.18 72=20.82m 代入上式 得 n=0.8018 2900=2325 r/min 易犯错误： 解： =2030r/min 对 工作点的含义 毫无认识 . 8018.0 nn1072900 VVqqnn转速 n泵
11、特性方程 ： 转速 n ： vBqAHe -=)BqA()nn(He)nn(Hev-22=VVVV qnnqnnqq=2nnHHee)qnnBA()nn(He)nn(Hev-22=拓 展 ( ) 转速 n 新泵特性方程 3 组合操作 串联组合 同样流量下 ， 两泵压头相加 H单 =(qV)， H串 =2(qV) 例如： H单 =20-2qV2 H串 =40-4qV2 ( ) 工作点 H 2H 并联组合 同样压头下 ， 两泵流量相加 H单 =(qV)， 例如： H单 =20-2qV2 H并 =20-0.5qV2 ( ) 工作点 qV2qV )2( VqH 并4 组合方式的选择 当 时，必须采用串联； 当以增加总流量为目的时， 低阻管路并联较优； 高阻管路串联较优 。 gHe P单重 点 总 结 1、管路特性 -被输送流体对输送机械的能量要求；管路特性方程 2、 带泵管路的分析方法 过程分解法 3、离心泵的输液原理（工作原理）；影响离心泵理论压头的主要因素（流量、密度及气缚现象等） 4、离心泵的特性曲线 （压头和流量、有效功率和效率）及其影响因素、比例定律 5、离心泵的工作点和流量调节方法；离心泵组合操作（并联和串联）；离心泵的并联和串联的特性曲线 本次讲课习题： 第二章 1， 3， 4， 5， 6 （作图）
