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1、第二章 流体输送丁楠qq 流体输送机械的作用：流体输送机械的作用：流体输送机械的作用：流体输送机械的作用：为流体提供能量为流体提供能量为流体提供能量为流体提供能量低位能低位能低位能低位能克服流动阻力克服流动阻力克服流动阻力克服流动阻力qq 类别类别类别类别输送液体输送液体输送液体输送液体输送气体输送气体输送气体输送气体通风机通风机通风机通风机鼓风机鼓风机鼓风机鼓风机压缩机压缩机压缩机压缩机高位能高位能高位能高位能泵泵泵泵离心泵一一一一. .结构结构结构结构1.1.叶轮叶轮叶轮叶轮6-126-12片后弯片后弯片后弯片后弯叶片叶片叶片叶片（增能）（增能）（增能）（增能）impeller impel
2、ler 2.2.泵壳泵壳泵壳泵壳蜗壳形，内有逐渐扩蜗壳形，内有逐渐扩蜗壳形，内有逐渐扩蜗壳形，内有逐渐扩大的通道大的通道大的通道大的通道 pump bodypump body（转能转能转能转能） 吸入管吸入管吸入管吸入管底阀底阀底阀底阀二二二二. . . . 工作原理工作原理工作原理工作原理工作原理示意图工作原理示意图工作原理示意图工作原理示意图（1 1 1 1）工作原理示意图工作原理示意图工作原理示意图工作原理示意图（2 2 2 2）HH1.1.叶轮转动，叶轮转动，叶轮转动，叶轮转动，离心力离心力离心力离心力液体液体液体液体中心中心中心中心叶轮外缘叶轮外缘叶轮外缘叶轮外缘静压能静压能静压能静
3、压能 动能动能动能动能 2.2.液体流进泵壳：液体流进泵壳：液体流进泵壳：液体流进泵壳：流道截面积逐渐流道截面积逐渐流道截面积逐渐流道截面积逐渐 ，u u ，p p （转能）（转能）（转能）（转能）3.3.泵吸入口形成一定真空，泵吸入口形成一定真空，泵吸入口形成一定真空，泵吸入口形成一定真空，p p液液液液 p p 入入入入 p p液液液液 液体被吸入泵。液体被吸入泵。液体被吸入泵。液体被吸入泵。 d d吸吸吸吸 d d出出出出 注：注：注：注： 泵启动前应灌泵泵启动前应灌泵泵启动前应灌泵泵启动前应灌泵防防防防“ “气缚气缚气缚气缚” ”离心泵原理的动画 三三三三. .离心泵的主要性能参数离心
4、泵的主要性能参数离心泵的主要性能参数离心泵的主要性能参数1. 1.流量流量流量流量q qVV: :( (送液能力送液能力送液能力送液能力) )2. 2.扬程扬程扬程扬程HH/ /e e: :J J N N-1-1=m(=m(液液液液柱柱柱柱) )单位时间泵输送液体的体积单位时间泵输送液体的体积单位时间泵输送液体的体积单位时间泵输送液体的体积,m,m3 3 s s-1-1 单位重量单位重量单位重量单位重量( (N N) )液体流经泵所获得的液体流经泵所获得的液体流经泵所获得的液体流经泵所获得的能量能量能量能量R R1 11 12 2真真真真压压压压2 2扬程实验测定方法扬程实验测定方法扬程实验测
5、定方法扬程实验测定方法: : : :p p真真真真 真空度真空度真空度真空度PaPap p压压压压 压力表读数压力表读数压力表读数压力表读数PaPah h 真空表和压力表真空表和压力表真空表和压力表真空表和压力表之间的垂直距离，之间的垂直距离，之间的垂直距离，之间的垂直距离，m m m m h h= = 50.5mH50.5mH2 2OO例：例：例：例： 测定一台离心泵的扬程，工质为测定一台离心泵的扬程，工质为测定一台离心泵的扬程，工质为测定一台离心泵的扬程，工质为2020 C C水。测得流量为水。测得流量为水。测得流量为水。测得流量为60m60m3 3hh-1-1，真空表读数，真空表读数，真
6、空表读数，真空表读数为为为为-0.02MPa-0.02MPa，压力表读数为，压力表读数为，压力表读数为，压力表读数为0.47MPa0.47MPa。两表。两表。两表。两表间垂直距离为间垂直距离为间垂直距离为间垂直距离为0.45m0.45m，若，若，若，若d d吸吸吸吸 =d d出出出出。求泵的扬。求泵的扬。求泵的扬。求泵的扬程。程。程。程。解：解：解：解：3.3.效率和功率效率和功率效率和功率效率和功率（1 1）轴功率）轴功率）轴功率）轴功率 P P：电机电机电机电机泵轴泵轴泵轴泵轴功率功率功率功率（3 3）效率）效率）效率）效率 反映泵工作时能量损失大小的参数。反映泵工作时能量损失大小的参数。
7、反映泵工作时能量损失大小的参数。反映泵工作时能量损失大小的参数。 （2 2）有效功率）有效功率）有效功率）有效功率P Pe e：单位时间内液体流经泵所单位时间内液体流经泵所单位时间内液体流经泵所单位时间内液体流经泵所获得的能量获得的能量获得的能量获得的能量P Pe e=HHe e/ /q qVV g g WW 泵内造成功率损失的原因：泵内造成功率损失的原因：泵内造成功率损失的原因：泵内造成功率损失的原因： 容积损失容积损失容积损失容积损失 1 1 q qV,V,理理理理q qV V，实，实，实，实 水力损失水力损失水力损失水力损失 2 2 机械损失机械损失机械损失机械损失 3 3 流体在泵内流
8、动摩擦损失流体在泵内流动摩擦损失流体在泵内流动摩擦损失流体在泵内流动摩擦损失叶轮表面与液体之间的叶轮表面与液体之间的叶轮表面与液体之间的叶轮表面与液体之间的摩擦、摩擦、摩擦、摩擦、 泵轴与轴承之间摩擦、泵轴与轴承之间摩擦、泵轴与轴承之间摩擦、泵轴与轴承之间摩擦、泵轴密封处的摩擦。泵轴密封处的摩擦。泵轴密封处的摩擦。泵轴密封处的摩擦。( (泄漏造成泄漏造成泄漏造成泄漏造成 ) )反映一台泵在一定转速反映一台泵在一定转速反映一台泵在一定转速反映一台泵在一定转速（n n）下，流量与扬程、功）下，流量与扬程、功）下，流量与扬程、功）下，流量与扬程、功率、效率之间的关系率、效率之间的关系率、效率之间的关
9、系率、效率之间的关系四四四四.特性曲线特性曲线特性曲线特性曲线q qVV(m(m3 3 s s-1-1) )HH/ /e e (m)(m) (%)(%)(1)(1)HH/ /e e- -q qV V曲线曲线曲线曲线q qVV ，HHe e/ / (2)(2)P P - -q qV V曲线曲线曲线曲线q qVV ，P P q qVV=0=0P P =min=min想一想想一想想一想想一想：启动启动启动启动泵前，为什么泵前，为什么泵前，为什么泵前，为什么要关闭出口阀要关闭出口阀要关闭出口阀要关闭出口阀(3)(3) - -q qV V曲线曲线曲线曲线 - -q qV V P P - -q qV V
10、HH/ /e e - -q qV V q qVV ，当当当当q qVV达最大后，达最大后，达最大后，达最大后，q qV V P P( ( W W ) )泵性能实验装置 这是泵性能测定装置，它既可以测定泵性能曲线，还可以测定管道阻力系数。 五五五五. .影响离心泵性能的主要参数影响离心泵性能的主要参数影响离心泵性能的主要参数影响离心泵性能的主要参数（一）液体物性（一）液体物性（一）液体物性（一）液体物性离心泵的离心泵的离心泵的离心泵的 q qV V、HHe e/ /与与与与 无关无关无关无关1.1.密度密度密度密度 但泵的但泵的但泵的但泵的P Pe e、P P 随随随随 变化而变化变化而变化变化
11、而变化变化而变化2.2.粘度粘度粘度粘度 , ,q qV V ； HHe e , ,P P , 3.3.离心泵的转速离心泵的转速离心泵的转速离心泵的转速 n n4.4.叶轮直径叶轮直径叶轮直径叶轮直径 D D离心泵的比例定律离心泵的比例定律离心泵的比例定律离心泵的比例定律离心泵的切割定律离心泵的切割定律离心泵的切割定律离心泵的切割定律离心泵计算工厂水泵房 这是工厂水泵房。泵的流量多大？能将流体送到多高的这是工厂水泵房。泵的流量多大？能将流体送到多高的位置，即泵的压头多少？消耗多大功率？机械效率多少？位置，即泵的压头多少？消耗多大功率？机械效率多少？ 它们之间的关系如何？等等。它们之间的关系如何
12、？等等。 已知流量，计算离心泵的扬程、功率及效率 我们可以根据实验读得的真空表，压力表，流量计，功率表的读数，计算得到泵提供的压头H，泵功率Pe，泵效率。从这个例题，我们学会计算泵功率Pe。解决了第二讲中的第二个问题，计算泵功率Pe的问题。 泵的选型问题选择泵主要依据是输送管道计算中，需要泵提供的压头(He)和已知输送液体的流量 (qv ),然后查离心泵样本，看哪种泵的扬程然后查离心泵样本，看哪种泵的扬程和流量能满足其要求。和流量能满足其要求。 选择泵的依据是，计算管道中需要泵提供的压头H，和需要输送的液体流量Q，然后查泵样本就可以了。 1.离心泵的气蚀现象2.离心泵的抗气蚀性能 a.离心泵的
13、气蚀余量 b.离心泵的允许吸上真空度3.离心泵的允许安装（吸上）高度离心泵的气蚀现象与安装高度 当泵叶片入口附近的最低压强等于或小于输送温度下液体饱和蒸 汽压时，部分液体将在该处汽化并产生的汽泡，被液流带入叶轮内压力较高处凝结或破裂。由于凝结点处产生瞬间真空，造成周围液体高速冲击该点，产生剧烈的水击。气蚀现象现象：噪声大、泵体振动，流量、压头、效率都明显下降。严重时，泵不 能正常工作防止措施：把离心泵安装在恰当的高度位置上，确保泵内压强最低点处的静压超过工作温度下被输送液体的饱和蒸汽压。原原 因因离心泵的气蚀余量在泵入口1-1和叶轮入口k-k两截面间列柏努利方程式，可得 为了避免发生气蚀现象，
14、在离心泵的入口处液体的静压头p1/g与动压头u12/2g之和必须大于操作温度下的液体饱和蒸汽压头pv/g某一数值，此数值即为离心泵的气蚀余量（NPSH)，即离心泵的临界气蚀余量（NPSH)c变形可得离心泵的允许吸上真空度 Hs值的大小与泵的结构、流量、被输送液体的性质及当地大气压等因素有关。通常由泵的制造工厂在98.1kPa下，用20 为介质进行测定。若输送其他液体，或操作条件与上述的实验条件不同时，应按下式进行换算，即若以输送液体的液柱高度来计算离心泵入口处的最高真空度，则此真空度称为离心泵的允许吸上真空度，以Hs来表示，即假设离心泵在可允许的安装高度下操作，于储槽液面0-0与泵入口处1-1
15、两截面间列柏努利方程式，可得避免发生汽蚀离心泵的允许安装高度允许安装高度 Hg,泵入口允许的最小压强 p1 应满足 离心泵的允许安装（吸上）高度若储槽上方与大气相通，则p0 即为大气压强pa，上式可表示为离心泵的工作点与流量调节管路特性曲线离心泵的流量调节表示在特定管路系统中，于固定操作条件下，流体流经该管路时所需的压头与流量的关系 泵的特性曲线H-Q线与所在管路特性曲线HeQe线的交点（M 点)。 离心泵的工作点离心泵流量的调节就是改变泵的工作点。方法有二：1.改变阀门的开度 即改变离心泵出口管路上调节阀门开度改变管路特性曲线，灵活方便，耗能大；2.改变泵的转速 改变泵转速实质上是改变泵特性
16、曲线，节能，投资大。 离心泵在一定转速下有一最高效率点，该点称为设计点，设计点对应的流量、压头和轴功率称为额定流量、额定压头和额定轴功率，标注在泵的铭牌上。一般将最高效率值的92%的范围称为泵的高效区，泵应尽量在该范围内操作。设计点设计点改变阀门开度时流量变化改变泵的转速时流量变化离心泵的并联与串联离心泵并联和串联，将组合安装的两台型号相同离心泵视为一个泵组，泵组的特性曲线或称合成特性曲线，据此确定泵组工作点。离心泵离心泵并联操作并联操作时，泵在同一压头下工作，两台并联泵的流量等于单台泵时，泵在同一压头下工作，两台并联泵的流量等于单台泵的两倍。据此，并联离心泵组的的两倍。据此，并联离心泵组的H
17、-QH-Q特性曲线。特性曲线。离心泵离心泵串联操作串联操作时，泵送流量相同，两台串联泵的扬程为该流量下时，泵送流量相同，两台串联泵的扬程为该流量下单台泵的扬程两倍。离心泵串连工作时的合成特性曲线单台泵的扬程两倍。离心泵串连工作时的合成特性曲线清水泵 用于输送物理、化学性质类似于水的清洁液体。最简单的清水泵为单级单吸式，系列代号为“IS”，结构简图如图，若需要的扬程较高，则可选D系列多级离心泵。若需要流量很大，则可选用双吸式离心泵，其系列代号为“Sh” 。防腐蚀泵防腐蚀泵 当输送酸、碱等腐蚀性液体时应采用耐腐蚀泵。耐腐蚀泵所有与液体介质接触的部件都采用耐腐蚀材料制作。离心耐腐蚀泵有多种系列，其中
18、常用的系列代号为F。油泵油泵 用于输送石油产品，油泵系列代号为Y。因油类液体具有易燃、易爆的特点，因此对此类泵密封性能要求较高。输送200以上的热油时，还需设冷却装置。杂质泵杂质泵 用于输送悬浮液及稠厚的浆液等，其系列代号为P，又可分为污水泵、砂泵、泥浆泵等。这类泵的主要结构特点是叶轮上叶片数目少，叶片间流道宽，有的型号泵壳内还衬有耐磨材料。离心泵的类型与选择离心泵的类型1-泵体；2-泵盖；3-叶轮；4-轴；5-密封环；6-叶轮螺母；7-止动垫圈；8-轴盖；9-填料压盖；10-填料环；11-填料；12-悬架轴承部件 （1）确定输送系统的流量与压头 液体的输送量一般为生产任务所规定，如果流量在一
19、定范围内波动，选泵时应按最大流量考虑。根据输送系统管路的安排，用柏努力方程计算在最大流量下管路所需的压头。 （2）选择泵的类型与型号 首先应根据输送液体的性质和操作条件确定泵的类型，然后按已确定的流量Qe和压头He从泵的样本或产品目录中选出合适的型号。显然，选出的泵所提供的流量和压头不见得与管路要求的流量Qe和压头He完全相符，且考虑到操作条件的变化和备有一定的裕量，所选泵的流量和压头可稍大一点，但在该条件下对应泵的效率应比较高，即点（Qe、He）坐标位置应靠在泵的高效率范围所对应的H-Q曲线下方。型号选出后，应列出该泵的各种性能参数。 （3）核算泵的轴功率 离心泵的选择若输送液体的密度大于水
20、的密度时，可按核算泵的轴功率。 这个例题说明，同样的工艺流程，用于海拔不同的地区，离心泵安装高度是不同的。 输送设备和课堂练习 流体输送机械分为三种类型。有离心式，如离心泵，离心风机和离心压缩机。有正位移式，如往复泵，齿轮泵，螺杆泵等。有离心-正位移式，如旋涡泵，轴流泵等。 莫斯科大学 这是等待出厂的离心泵 离心泵叶轮动画 这是一台等待出厂的多级离心泵，表面看有多个片状结构物，用螺杆串起来。其实每个片状物就是一个泵壳，里面就有一个叶轮。多个叶轮，就构成了多级离心泵。 多级离心泵实物图 多级离心泵动画 齿轮泵实物图 这是一台等待出厂的齿轮泵，进出口呈水平方向。齿轮泵动画 螺杆泵动画往复泵原理动画 双动往复泵动画 旋涡泵实物图 这是等待出厂的旋涡泵。旋涡泵外观上与离心泵差不多，里面的叶轮结构是不同的。流体入口不是在叶轮中心处位置，而是与出口成对称的泵壳边缘。 旋涡泵动画轴流管道泵这是使用广泛的离心通风机。离心通风机动画 这是轴流式风机，主要用于厂房的通风换气。轴流风机动画 罗茨鼓风机实物图 罗茨鼓风机动画 水环式真空泵动画 旁路调节动画 流体流动线索方框图 连续性方程和柏努利方程图 阻力计算式 管路计算公式与示意图离心泵计算公式 中山大学中心区 以下是几道例题，供参考
