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1、1,流体输送机械：,流体输送机械,离心泵,往复泵,旋转泵,旋涡泵,通风机,鼓风机,压缩机,真空泵,向流体作功以提高流体机械能的装置。,Chap2 流体输送机械,2,按工作原理分类：,动力式（叶轮式）:,如离心泵、,轴流泵、,旋涡泵,容积式（正位移式）:,如往复泵、,齿轮泵,其它形式:,如喷射泵,Chap2 流体输送机械,一、离心泵的操作原理、 构造与类型,（一）基本部件与构造,叶轮,泵壳,泵轴及轴封装置,3,防止启动前灌入的液体从泵内漏失,2.1 离心泵,4,1. 叶轮,1）叶轮的作用：将电动机的机械能传给液体,2）叶轮的分类：,开式叶轮,半闭式叶轮,闭式叶轮,效率依次升高，,易阻塞程度依次升
2、高,a）按结构：,2.1 离心泵,5,按吸液方式：,单吸式叶轮,双吸式叶轮,液体只能从叶轮一侧被吸入,可以从两侧吸入液体,2.1 离心泵,6,泵壳的主要作用：, 能量转换装置。,2. 泵壳, 汇集液体，并导出液体；,动能,静压能,（蜗壳）,2.1 离心泵,7,导轮,叶轮与泵壳之间安装的固定不动的带有叶片的圆盘,导轮上的叶片弯曲方向,与叶轮上叶片的弯曲方向,相反,作用：,使能量损失减小，动能向静压能的转换更为有效。,2.1 离心泵,8,(旋转的泵轴与固定的泵体之间的密封),减少泵内高压液体外流，防止外部空气渗入泵内。,填料密封,机械密封,3. 轴封装置,（二）分类,1. 按叶轮数目,单级泵,轴上
3、只有一个叶轮的离心泵,轴上不止一个叶轮的离心泵,多级泵,，级数指叶轮数,可以达到较高的压头,2.1 离心泵,9,2. 按叶轮上吸入口的数目,叶轮上只有一个吸入口,叶轮上有两个吸入口,单吸泵,双吸泵,适用于输送量很大的情况,3. 按离心泵的不同用途,水泵、,耐腐蚀泵、,油泵、,杂质泵,（三）工作原理,原理：甩出、,真空、,吸入。,开泵前，先在泵内灌满要输送的液体。,2.1 离心泵,10,（1） 泵轴带动叶轮一起高速旋转产生离心力，,液体从叶轮中心被抛向叶轮外周，压力增高，,并以很高的速度（15-25 m/s）流入泵壳。,（2）在蜗形泵壳中液体的流速减慢，大部分动能转化 为压力能。,最后液体以较高
4、的静压强流入排出管道。,（3）泵内的液体被抛出后，叶轮的中心形成了真空，,开泵后,液体经吸入管路进入泵内。,2.1 离心泵,11,叶轮旋转时不能输送液体的现象。,若离心泵启动前未充满液体，则叶片间必充满气体。,由于气体密度很小，所产生的离心力也很小。,所以在叶轮中心形成的真空不足以将液体吸入泵内，,这时叶轮虽然旋转，但不能输送液体。,启动前泵内充满液体，,吸入管路底部装有止逆阀,2.1 离心泵,12,二、离心泵的理论压头与实际压头,理论压头：理想情况下单位重量液体所获得的能量，用H表示。,2.1 离心泵,液体在高速旋转的叶轮中的运动分为2种:,（一） 理论压头,13,周向运动：,与叶片的相对运
5、动：,处处与叶片相切,2.1 离心泵,在叶轮进口与出口之间列机械能衡算式：,原因一：离心力做功,14,2.1 离心泵,原因二：流动通道逐渐扩大，,部分动能转化为静压能,15,又,2.1 离心泵,整理得,16,2.1 离心泵,叶片的装置角（流动角）,又,17,2.1 离心泵,离心泵的基本方程式,离心泵理论压头的表达式,讨论： （1）理论压头与流量Q、叶轮旋转角速度、 叶轮的尺寸和构造（r2、b2、2）有关；,（2）叶轮直径及转速越大，则理论压头,越大；,（3）在叶轮转速、直径一定时，流量Q与理论 压头H的关系受装置角2的影响。,18,叶片的几何形状,20,2=90,ctg2=0,290,ctg2
6、0,H随流量而,H不随流量变化,H随流量而,2.1 离心泵,19,290,前弯叶片产生的理论压头最高，,这类叶片是最佳形式的叶片,吗？,NO,2.1 离心泵,20,c2,w2,u2,后弯叶片,c2大，泵内流动阻力损失大，,泵的效率降低,一般都采用后弯叶片,2.1 离心泵,21,2.1 离心泵,（4）理论压头H与液体密度无关。,泵对单位体积流体所加的能量与密度,（二） 实际压头,实际压头比理论压头要小。,原因：,几乎与流量大小无关,（1）叶片间的环流运动,成正比。,22,2.1 离心泵,（2）阻力损失,-近似与流速的平方呈正比,（3）冲击损失,-在设计流量下， 此项损失最小。,三者统称为水力损失
7、,23,三、离心泵的主要性能参数,转速 n,流量 Q,压头 H,轴功率 N,效率 ,汽蚀余量 h,单位 r.p.s 或 r.p.m,泵单位时间实际输出的液体量，,m3/s或m3/h，,可测量和调节,（扬程）,2.1 离心泵,单位重量流体经泵后所获得的机械能,24,在泵进出口之间列机械能衡算式：,（一）压头 H,2.1 离心泵,25,（二）有效功率Ne、轴功率N、效率,与效率有关的各种能量损失：,（1）容积损失：,内漏,（2）水力损失：,环流损失,阻力损失,冲击损失,2.1 离心泵,26,小型水泵：一般为5070% 大型泵：可达90%以上,泵轴与轴承、密封圈等机械部件之间的摩擦,（3）机械损失：
8、,= v h m,2.1 离心泵,27,一定转速下的HQ曲线、NQ曲线、Q曲线,用20C清水测定,四、离心泵的特性曲线,Q，,H ，,N，,有最大值。,离心泵在启动前应关闭出口阀:,(1) 使启动电流最小，以保护电机；,(2) 避免高压流体对出口管线的水力冲击。,图2-12,2.1 离心泵,（一）离心泵的特性曲线,IS 125-100-250：,单级单吸泵，泵入口直径为125mm，出口直径为100mm，叶轮外径为250mm。,Q=0时，N0，,主要消耗在叶片对液体的搅动上。,28,离心泵效率最高的点,离心泵铭牌上的性能参数为效率最高时的性能参数,2.1 离心泵,29,（二）离心泵特性曲线的影响
9、因素：,液体性质,密度:,对HQ曲线无影响，,对Q曲线无影响，,2.1 离心泵,30,粘度:,当比20清水的大时，,当20厘斯时，对特性曲线的影响很小，可忽略不计。,2.1 离心泵,H，Q，, ，,N,当转速 n 变化不大时（小于20%）,叶轮转速:,31,若不变，则,2.1 离心泵,若泵在原转速n下的特性曲线方程,则泵在新转速n下：,32,2.1 离心泵,33,叶轮直径:,（1）同一系列两种不同尺寸的泵：,（2）叶轮略加切削而使D2变小，若D2变化20%,切割定律,2.1 离心泵,34,思考：若泵在原叶轮直径下的特性曲线方程为 则叶轮切割后泵的特性曲线方程为：,五、离心泵的工作点与流量调节,
10、泵-供方管路-需方,匹配：,泵提供的流量 = 管路所需的流量,泵提供的压头H = 管路所需的压头he,2.1 离心泵,35,（一）管路特性曲线,-管路所需压头he与流量关系曲线,管路特性方程,2.1 离心泵,36,工作点：,离心泵的特性曲线与管路的特性曲线的交点,工作点对应的流量和压头为离心泵在特定管路中实际输送的流量和提供的压头,单位重量流体需增加的位能和静压能,管路系统的总能量损失,B值,相同流量下的阻力损失,越大，,为高阻管路。,越大，,管路特性曲线,越陡峭，,越小，,越平坦，,为低阻管路。,越小，,2.1 离心泵,37,（二）流量调节,调节出口阀门开度,改变n、切割叶轮,阀门开大,阀门
11、关小,工作点,改变管路特性曲线,改变泵特性曲线,2.1 离心泵,自学：不同流量调节方法的优缺点。P63,38,例1用离心泵将江水送至高位槽。若管路条件不变，则下列参数随着江面的下降有何变化？（设泵仍能正常工作） 泵的压头H， 管路总阻力损失hf， 泵出口处压力表读数， 泵入口处真空表读数。,管路特性曲线,平行上移,解：,江面下降，泵特性曲线不变,工作点左移,2.1 离心泵,39,3 3,2.1 离心泵,40,六、离心泵的组合操作串、并联,（一）并联,泵并联时，在相同H下，,对单台泵：,并联泵：,2.1 离心泵,并联后，管路中的流量不能达到原来的两倍,41,（二）串联,泵串联时，在相同Q下，,对
12、单台泵：,串联泵：,串联后，管路中的压头不能达到原来的两倍,2.1 离心泵,42,（三）离心泵组合方式的选择,对于低阻输送管路a，并联组合泵流量的增大幅度大于串联组合泵；,对于高阻输送管路b，串联组合泵的流量增大幅度大于并联组合泵。,低阻输送管路-并联优于串联；高阻输送管路-串联优于并联。,2.1 离心泵,43,例2 某离心泵工作转速为n=2900r.p.m.（转/min），其特性曲线方程为 。当泵的出口阀全开时，管路特性曲线方程为 ，式中Q的单位为m3/h，H及he的单位均为m。求：（1）阀全开时，泵的输水量为多少？（2）要求所需供水量为上述供水量的75%时： a若采用出口阀调节，则节流损失
13、的压头为多少m水柱？ b若采用变速调节，则泵的转速应为多少r.p.m.？,解： （1）,2.1 离心泵,44,(2) a. 采用调节出口阀门的方法,2.1 离心泵,45,b. 采用调节转速的方法,Q,Q,新转速下泵的特性曲线方程为：,能否用,P63 例2-3,2.1 离心泵,46,七、离心泵的安装高度Zs,（一）什么是安装高度？,2.1 离心泵,47,为什么会有安装高度问题？,K,2.1 离心泵,48,为避免汽蚀现象，安装高度必须加以限制，,汽蚀现象：,当pkpv时，K处发生部分汽化现象。,叶片表面产生蜂窝状腐蚀 ；泵体震动，并发出噪音；流量、压头、效率都明显下降；严重时甚至吸不上液体。,2.
14、1 离心泵,即存在最大安装高度Zs,max。,49,（二）最大安装高度和允许汽蚀余量,刚好发生汽蚀时， pkpv， pe达到最小值pe,min。在s-s面、e-e面间列机械能衡算：,最小汽蚀余量,2.1 离心泵,（NPSH）,50,-最小汽蚀余量,一般规定，允许汽蚀余量,是泵的特性参数之一，由厂家测定。,（临界汽蚀余量）,实际安装高度比 还要低0.51m,（必需汽蚀余量）,2.1 离心泵,附录十七,则,相应地，允许安装高度,51,影响最小汽蚀余量的因素：,e-e面、k-k面间：,在流量一定时，最小汽蚀余量只与泵的结构尺寸有关,2.1 离心泵,52,只要粘度变化不大，,的校正：,无需校正。,（三）允许吸上真空度,pmin很难测定，一般以入口压力pe代替。,P0当地大气压,Pe泵入口压力,2.1 离心泵,53,在贮槽液面和泵入口之间列机械能衡算式,允许吸上真空度的校正：,2.1 离心泵,54,5. 液体温度T，,影响汽蚀的因素：,1. 当地大气压Pa ，,2. 安装高度，,3. 吸入管 ，,故一般离心泵的吸入管比排出管粗,流量调节阀门不能安在吸入端,4. 密度，,易汽蚀,易汽蚀,易汽蚀,易汽蚀,易汽蚀,2.1 离心泵,饱和蒸汽压，,55,八、离心泵的安装与选用,2.1 离心泵,定规格-根据流量、压头大小，高效,
