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1、第二章第二章 流体输送机械流体输送机械授课人：张栋强授课人：张栋强 联系方式：联系方式： 流体输送机械流体输送机械p 流体输送机械：流体输送机械：就是向流体做功以提高其机械能就是向流体做功以提高其机械能的装置。的装置。- - - -真空泵真空泵压缩机机鼓鼓风机机通通风机机气体气体输送机械送机械泵液体液体输送机械送机械p 按照输送按照输送流体的性质流体的性质分类：分类：p 泵按照其泵按照其工作原理和结构工作原理和结构可分为可分为: :特点：特点：依靠旋转的依靠旋转的叶片叶片向液体传送机械能向液体传送机械能 特点：特点：机械内部的机械内部的工作容积工作容积不断发生变化不断发生变化、回转式等、回转式
2、等往复式往复式容积式：如容积式：如轴流式、喷射式等轴流式、喷射式等、离心式离心式速度式：如速度式：如泵泵一、离心泵的构造和工作原理一、离心泵的构造和工作原理二离心泵主要构件的结构及功能二离心泵主要构件的结构及功能三、离心泵的主要性能参数三、离心泵的主要性能参数四、离心泵的工作点与流量调节四、离心泵的工作点与流量调节五、离心泵的安装高度五、离心泵的安装高度六、离心泵的选用、安装与操作六、离心泵的选用、安装与操作 复习：复习：1. 流量测量流量测量（变压头流量计；变截面流量计）（变压头流量计；变截面流量计）。2.变压头流量计变压头流量计（测速管、孔板流量计和文丘里流量计测速管、孔板流量计和文丘里流
3、量计 ）3.变截面流量计变截面流量计（转子流量计）（转子流量计）4. 流体输送机械流体输送机械（液体输送机械；气体输送机械）（液体输送机械；气体输送机械）5. 泵的分类泵的分类（速度式；容积式）（速度式；容积式）第一节 离心泵一、离心泵的构造和工作原理一、离心泵的构造和工作原理1 1、离心泵的构造：、离心泵的构造： 1）开泵前，先在泵内开泵前，先在泵内灌满要输送的液体。灌满要输送的液体。 2）开开泵泵后后，泵泵轴轴带带动动叶叶轮轮一一起起高高速速旋旋转转产产生生离离心心力力。液液体体在在此此作作用用下下，从从叶叶轮轮中中心心被被抛抛向向叶叶轮轮外外周周，压压力力增增高高，并并以以很很高的速度（
4、高的速度（15-25 m/s）流入泵壳。流入泵壳。 2. 离心泵的操作原理离心泵的操作原理：3）在在蜗蜗形形泵泵壳壳中中由由于于流流道道的的不不断断扩扩大大，液液体体的的流流速速减减慢慢，使使大大部部分分动动能能转转化化为为压压力力能能。最最后后液液体体以以较较高高的的静静压压强强从从排排出出口口流入排出管道流入排出管道。4）泵泵内内的的液液体体被被抛抛出出后后，叶叶轮轮的的中中心心形形成成了了真真空空，在在液液面面压压强强（大大气气压压）与与泵泵内内压压力力（负负压压）的的压压差差作作用用下下，液液体体便便经经吸吸入管路进入泵内，填补了被排除液体的位置。入管路进入泵内，填补了被排除液体的位置
5、。 离离心心泵泵之之所所以以能能输输送送液液体体，主主要要是是依依靠靠高高速速旋旋转转叶叶轮轮所产生的离心力，因此称为所产生的离心力，因此称为离心泵离心泵。 p 气缚现象：气缚现象： 离心泵离心泵启动启动时，如果时，如果泵壳内存在空气泵壳内存在空气，由于空气的密度远，由于空气的密度远小于液体的密度，叶轮旋转所产生的小于液体的密度，叶轮旋转所产生的离心力很小离心力很小，叶轮中心，叶轮中心处产生的低压处产生的低压不足以造成吸上液体所需要的真空度不足以造成吸上液体所需要的真空度，这样，这样，离心泵就无法工作，这种现象称作离心泵就无法工作，这种现象称作“气缚气缚”。 为为了了使使启启动动前前泵泵内内充
6、充满满液液体体，在在吸吸入入管管道道底底部部装装一一止止逆逆阀阀。此此外外，在在离离心心泵泵的的出出口口管管路路上上也也装装一一调调节节阀阀，用用于于开停车和调节流量。开停车和调节流量。思考：思考：泵启动前为什么要灌满液体泵启动前为什么要灌满液体根据结构根据结构闭式叶轮闭式叶轮开式叶轮开式叶轮 半闭式叶轮半闭式叶轮 叶叶片片的的内内侧侧带带有有前前后后盖盖板板，适适于于输输送送干干净流体，效率较高。净流体，效率较高。没有前后盖板没有前后盖板，适合输送含有固体颗粒，适合输送含有固体颗粒的液体悬浮物。的液体悬浮物。只有只有后盖板后盖板，可用于输送浆料或含固体，可用于输送浆料或含固体悬浮物的液体，效
7、率较低。悬浮物的液体，效率较低。3离心泵主要构件的结构及功能离心泵主要构件的结构及功能1 1）叶轮）叶轮叶片（叶片（+ +盖板）盖板）a) )叶轮的作用叶轮的作用 将电动机的机械能传给液体将电动机的机械能传给液体, ,使液体的动能有所提高。使液体的动能有所提高。 b)叶轮的分类叶轮的分类 p 闭闭式式叶叶轮轮的的内内漏漏最最小小，故故效效率率最最高高，敞式叶轮的内漏最大。敞式叶轮的内漏最大。p 敞敞式式叶叶轮轮和和半半闭闭式式叶叶轮轮不不易易发发生生堵堵塞现象塞现象思考：思考：三种叶轮中哪一种效率高？三种叶轮中哪一种效率高？p 平平衡衡孔孔：在在后后盖盖板板上上钻钻有有小小孔孔，以以把后盖前后
8、空间连通起来。把后盖前后空间连通起来。按吸液方式按吸液方式 双吸式叶轮双吸式叶轮液体只能从叶轮液体只能从叶轮一侧被吸入一侧被吸入，结，结构简单。构简单。相当于两个没有盖板的单吸式叶轮相当于两个没有盖板的单吸式叶轮背靠背并在了一起，可以从背靠背并在了一起，可以从两侧吸两侧吸入液体入液体，具有较大的吸液能力，而，具有较大的吸液能力，而且可以较好的消除轴向推力。且可以较好的消除轴向推力。 单吸式叶轮单吸式叶轮2 2）泵壳）泵壳 a) a) 泵壳的作用泵壳的作用 p汇集液体，作导出液体的通道；汇集液体，作导出液体的通道；p使液体的能量发生转换，一部分动能转变为静压能。使液体的能量发生转换，一部分动能转
9、变为静压能。 b)b)导叶轮导叶轮 p为为了了减减少少液液体体直直接接进进入入蜗蜗壳壳时时的的碰碰撞撞，在在叶叶轮轮与与泵泵壳壳之之间间有有时还装有一个时还装有一个固定不动的带有叶片的圆盘固定不动的带有叶片的圆盘，称为，称为导叶轮。导叶轮。p导导叶叶轮轮上上的的叶叶片片的的弯弯曲曲方方向向与与叶叶轮轮上上叶叶片片的的弯弯曲曲方方向向相相反反，其其弯弯曲曲角角度度正正好好与与液液体体从从叶叶轮轮流流出出的的方方向向相相适适应应，引引导导液液体体在在泵泵壳壳的的通通道道内内平平缓缓的的改改变变方方向向，使使能能量量损损失失减减小小，使使动动能能向静压能的转换更为有效。向静压能的转换更为有效。 3
10、3）轴封装置）轴封装置a) 轴封的作用轴封的作用 为了防止高压液体从泵壳内沿轴的四周而漏出，或者为了防止高压液体从泵壳内沿轴的四周而漏出，或者外界空气漏入泵壳内。外界空气漏入泵壳内。B 轴封的分类轴封的分类 轴封装置轴封装置 填料密封填料密封： 机械密封机械密封： 主要由填料函壳、软填料和填料压盖主要由填料函壳、软填料和填料压盖组成，普通离心泵采用这种密封。组成，普通离心泵采用这种密封。 主要由装在泵轴上随之转动的主要由装在泵轴上随之转动的动环动环和和固定于泵壳上的固定于泵壳上的静环静环组成，两个环形组成，两个环形端面由弹簧的弹力互相贴紧而作相对端面由弹簧的弹力互相贴紧而作相对运动，起到密封作
11、用。运动，起到密封作用。 端面密封端面密封4 4、离心泵的分类、离心泵的分类1 1）按照轴上叶轮数目的多少）按照轴上叶轮数目的多少 单级泵 多级泵 轴上只有一个叶轮一个叶轮的离心泵，适用于出口压力不太大的情况；轴上不止一个叶轮不止一个叶轮的离心泵 ，可以达到较高的压头。离心泵的级数就是指轴上的叶轮数级数就是指轴上的叶轮数，我国生产的多级离心泵一般为2 29 9级级。 2 2）按叶轮上吸入口的数目）按叶轮上吸入口的数目单吸泵 双吸泵 叶轮上只有一个吸入口一个吸入口，适用于输送量不大的情况。叶轮上有两个吸入口两个吸入口，适用于输送量很大的情况。 3 3）按离心泵的不同用途）按离心泵的不同用途 水泵
12、 输送清水和物性与水相近、无腐蚀性且杂质很清水和物性与水相近、无腐蚀性且杂质很少的液体少的液体的泵, （B型） 耐腐蚀泵 接触液体的部件（叶轮、泵体）用耐腐蚀材料耐腐蚀材料制成。要求：结构简单、零件容易更换、维修方便、密封可靠、用于耐腐蚀泵的材料有：铸铁、高硅铁、各种合金钢、塑料、玻璃等。（F型）油泵 输送石油产品石油产品的泵 ，要求密封完善。（Y 型）杂质泵 输送含有固体颗粒的悬浮液、稠厚的浆液含有固体颗粒的悬浮液、稠厚的浆液等的泵 ，又细分为污水泵、砂泵、泥浆泵等 。要求不易堵塞、易拆卸、耐磨、在构造上是叶轮流道宽、叶片数目少。二、离心泵的理论压头和实际压头二、离心泵的理论压头和实际压头1
13、、压头的意义、压头的意义p 泵泵的的压压头头：泵泵向向单单位位重重量量流流体体提提供供的的机机械械能能。用用H表表示，单位是示，单位是m。p 管道输送流体系统正常工作时：管道输送流体系统正常工作时：H=hep 泵泵产产生生的的压压头头主主要要用用于于是是液液位位高高度度增增加加，静静压压头头增增大大以及以及克服流动过程中的压头损失克服流动过程中的压头损失。p理想情况：理想情况： 1 1）泵泵叶叶轮轮的的叶叶片片数数目目为为无无限限多多个个，也也就就是是说说叶叶片片的的厚厚度度为为无无限限薄薄，液液体体质质点点沿沿叶叶片片弯弯曲曲表表面面流流动动，不不发发生任何环流现象生任何环流现象。 2 2）
14、输送的是）输送的是理想液体理想液体，流动中，流动中无流动阻力无流动阻力。2、离心泵的理论压头、离心泵的理论压头1）离心泵基本方程式的导出）离心泵基本方程式的导出p 理论压头理论压头 离离心心泵泵在在上上述述理理想想情情况况下下产产生生的的压压头头，就就做做理理论论压压头头，用用H H表示。表示。离心泵基本方程r叶轮半径；叶轮半径；叶轮旋转角速度；叶轮旋转角速度；Q泵的体积流量；泵的体积流量；b叶片宽度；叶片宽度； 叶片装置角叶片装置角。p 意义：意义：表示离心泵的表示离心泵的理论压头与理论流量，叶轮理论压头与理论流量，叶轮的转速和直径、叶轮的几何形状的转速和直径、叶轮的几何形状间的关系间的关系
15、。p 离心泵的基本方程离心泵的基本方程2 2）离心泵基本方程式的讨论）离心泵基本方程式的讨论 （1）理理论论压压头头与与流流量量Q、叶叶轮轮转转速速 、叶叶轮轮的的尺尺寸寸和和 构构造造r2、b2、 2）有关；有关；（2）叶轮直径及转速越大，则理论压头越大；）叶轮直径及转速越大，则理论压头越大；（4)在叶轮转速、直径一定时，流量在叶轮转速、直径一定时，流量Q与理论与理论 压头压头H 的关系受装置角的关系受装置角 2的影响如下的影响如下：（3）理论压头）理论压头H 与液体密度无关。与液体密度无关。 这就是说，同一台泵无论输送何种密度的液体，对单这就是说，同一台泵无论输送何种密度的液体，对单 位重
16、量流体所能提供的能量是相同的。位重量流体所能提供的能量是相同的。叶片后弯叶片后弯， 20， 即即H 随流量增大而减小；随流量增大而减小；叶片径向叶片径向， 2=90 ，ctg 2=0， 即即H 不随流量而变化不随流量而变化；叶片前弯叶片前弯， 290 ，ctg 20， 即即H 随流量增大而增大。随流量增大而增大。 思考：思考：前弯叶片产生的理论压头最高，这类叶片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？是最佳形式的叶片吗？NONO！p 由由于于液液体体的的流流速速过过大大，在在动动能能转转化化为为静静压压能能的的实实际际过过程程中中，会会有有大大量量机机械械能能损损失失，使使泵泵的的效效率率降降低。低。p 一般都一般都采用后弯叶片。采用后弯叶片。 3 3、实际压头、实际压头 离心泵的实际压头与理论压头有离心泵的实际压头与理论压头有较大的差异较大的差异，原因在于原因在于流体在通过泵的过程中流体在通过泵的过程中存在着压头损失存在着压头损失，它主要包括：，它主要包括：1）叶片间的环流叶片间的环流 2）流体的流体的阻力损失阻力损失 3）冲击损失冲击损失 p 主主要要取取决决于于叶
