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1、 流体输送机械流体输送机械问题的提出问题的提出 机械功是如何被加入到体系中的？机械功是如何被加入到体系中的？是什么样的输送机械？是什么样的输送机械？其原理、结构是怎么样的？其原理、结构是怎么样的？如何选用流体输送机械？如何选用流体输送机械？学习本章的基本要求学习本章的基本要求 具体的要求如下：具体的要求如下：（1）了解流体输送设备在化工生产中的地位，应了解流体输送设备在化工生产中的地位，应用及分类；用及分类； （2）掌握离心泵的基本结构、工作原理、主要特掌握离心泵的基本结构、工作原理、主要特性参数、特性曲线及其应用、流体调节、串并联特性参数、特性曲线及其应用、流体调节、串并联特性、泵的安装、操
2、作注意事项及选型等；性、泵的安装、操作注意事项及选型等； （3）简单简单了解往复泵的工作原理、特性、流量调了解往复泵的工作原理、特性、流量调节方法、安装要点及适应范围等；节方法、安装要点及适应范围等；流体输送设备：流体输送设备：对流体做功以完成输送任务的机械对流体做功以完成输送任务的机械或设备。流体输送设备是化工厂和其它领域所最或设备。流体输送设备是化工厂和其它领域所最常用的机械设备。常用的机械设备。生产上对流体输送的要求：生产上对流体输送的要求：输送的流体流量和压头各不相同；输送的流体流量和压头各不相同；流体种类繁多、性质千差万别；流体种类繁多、性质千差万别；温度、压力等操作条件也有较大的差
3、别。温度、压力等操作条件也有较大的差别。v为液体提供能量的输送设备称为泵。为液体提供能量的输送设备称为泵。v为气体提供能量的输送设备则按不同情为气体提供能量的输送设备则按不同情况分别称为机或泵，按不同情况一般分别况分别称为机或泵，按不同情况一般分别称为通风机、鼓风机、压缩机和真空泵称为通风机、鼓风机、压缩机和真空泵2.1概概述述流体输送机械分类流体输送机械分类气体气体输送输送和压缩机械：和压缩机械： 离心通风机、鼓风机与压缩机离心通风机、鼓风机与压缩机 旋转鼓风机与压缩机旋转鼓风机与压缩机 往复压缩机往复压缩机 真空泵真空泵液体液体输送设备：输送设备：离心泵离心泵往复泵往复泵其它类型泵其它类型
4、泵2.1.1离心泵离心泵 （Centrifugal Pumps） 1. 离心泵的结构离心泵的结构 2 工作原理工作原理 3 操作操作 蜗壳蜗壳叶轮叶轮附属装置：附属装置：轴封、底轴封、底阀、滤网、调节阀、阀、滤网、调节阀、平衡孔平衡孔( (平衡管平衡管) )、排、排气孔。气孔。 离心泵结构离心泵结构 主要部件主要部件1) 叶轮叶轮：作用是将原动机的机械能传给液：作用是将原动机的机械能传给液体，使液体的静压能和动能均有所提高。体，使液体的静压能和动能均有所提高。 2) 泵壳（蜗壳）：作用是汇集内叶轮抛出泵壳（蜗壳）：作用是汇集内叶轮抛出的液体，同时将高速液体的部分动能转化的液体，同时将高速液体的
5、部分动能转化为静压能。原因是壳形状为蜗壳形，流道为静压能。原因是壳形状为蜗壳形，流道截面逐渐增大，截面逐渐增大，u， p。 3) 轴封装置：泵轴与泵壳之间的密封称为轴封装置：泵轴与泵壳之间的密封称为轴封。作用是防止高压液体从泵壳内沿轴轴封。作用是防止高压液体从泵壳内沿轴的四周漏出，或者外界空气以相反方向漏的四周漏出，或者外界空气以相反方向漏入泵壳内。入泵壳内。 蔽式叶轮：适用于输送清洁液体蔽式叶轮：适用于输送清洁液体敞式和半蔽式叶轮：流道不易堵塞，适用于输送含有固体颗敞式和半蔽式叶轮：流道不易堵塞，适用于输送含有固体颗粒的液体悬浮液，效率低。粒的液体悬浮液，效率低。(a)后盖板平衡孔单吸式双吸
6、式2工作原理工作原理离心力离心力动能动能 原动机原动机 轴轴 叶轮叶轮 旋转旋转静压能静压能(a)排出阶段排出阶段 叶轮旋转叶轮旋转( (产生离心力，使液体获得能量）产生离心力，使液体获得能量）流体流入涡壳流体流入涡壳( (动能动能静压能静压能) ) 流向输出管路流向输出管路。 (b)吸入阶段吸入阶段 液体自叶轮中心甩向外液体自叶轮中心甩向外缘缘 叶轮中心形成低叶轮中心形成低压区压区贮槽液面与泵入口形成压差贮槽液面与泵入口形成压差液体吸入泵内液体吸入泵内离心泵操作离心泵操作 启动前，须灌液，即向壳体内灌满被输启动前，须灌液，即向壳体内灌满被输送的液体。防止送的液体。防止气缚气缚现象。现象。 关
7、闭出口阀后启动电机关闭出口阀后启动电机 逐渐开大阀门逐渐开大阀门 用出口阀门调节流量用出口阀门调节流量 停泵：要先关闭出口阀后在停机，这样停泵：要先关闭出口阀后在停机，这样可避免排出管内的水柱倒冲泵壳内叶轮，可避免排出管内的水柱倒冲泵壳内叶轮，叶片，以延长泵的使用寿命。叶片，以延长泵的使用寿命。 气缚现象气缚现象 气缚现象：不灌液，则泵体内存有空气，气缚现象：不灌液，则泵体内存有空气，由于由于 空气空气液，所以产生的离心力很小，液，所以产生的离心力很小，因而叶轮中心处所形成的低压不足以将贮因而叶轮中心处所形成的低压不足以将贮槽内的液体吸入泵内，达不到输液目的。槽内的液体吸入泵内，达不到输液目的
8、。 说明：离心泵无自吸能力，启动前必须将泵体内充满液体说明：离心泵无自吸能力，启动前必须将泵体内充满液体。2.1.2离心力场中流体的修正压强的分布规律离心力场中流体的修正压强的分布规律 1. 参照系参照系 惯性系：牛顿运动定律适用的参照系。惯性系：牛顿运动定律适用的参照系。 非惯性系：牛顿运动定律不适用的参照系，除非惯性系：牛顿运动定律不适用的参照系，除考虑物体间相互作用力，还要考虑惯性力。考虑物体间相互作用力，还要考虑惯性力。2. 流体作回旋运动时流场中修正压强的分布规律流体作回旋运动时流场中修正压强的分布规律 z h r1 r2 r 据流体静力学微分式：据流体静力学微分式：在离心力场中：在
9、离心力场中：X=r 2 , Y=0 , Z =- g流体作回旋运动时流场中修正压强的分布规律流体作回旋运动时流场中修正压强的分布规律 结论：结论：r越大，越大，pm越大；越大； r越小，越小，pm越小越小 圆筒内侧属于低能位，外侧属于高能位圆筒内侧属于低能位，外侧属于高能位 积分得积分得例例2-1，见书，见书62页略页略离心泵叶轮高速旋转时，叶轮内离心泵叶轮高速旋转时，叶轮内沿产生低压，外沿产生高压沿产生低压，外沿产生高压2-2离心泵操作性能的基本方程离心泵操作性能的基本方程 2.2.1 速度三角形速度三角形 圆周速度圆周速度 叶轮带动流体作回旋运动的速度叶轮带动流体作回旋运动的速度 u 相对
10、速度相对速度 液体通过叶轮时相对叶片的速度液体通过叶轮时相对叶片的速度 w 绝对速度绝对速度 流体质点相对地球的速度，即圆周流体质点相对地球的速度，即圆周速度与相对速度的合成速度与相对速度的合成 c ucwwccrcuu2.2.1速度三角形速度三角形 其中其中c2可分解为两个分量可分解为两个分量: u2 w2 c2 2 2 c2rc2u c2 r =c2 sin 2 c2u =c2 cos 2 c2u =u2 w2 cos 2 c2 r =w2 sin 2 = V/(2 r2b2) w2 2.2.2欧拉方程欧拉方程 假设：假设： 叶轮内叶片的数叶轮内叶片的数目为无穷多，即叶目为无穷多，即叶片的
11、厚度为无限薄，片的厚度为无限薄，从而可以认为液体从而可以认为液体质点完全沿着叶片质点完全沿着叶片的形状而运动，即的形状而运动，即液体质点的运动轨液体质点的运动轨迹与叶片的外形相迹与叶片的外形相重合。重合。 输送的是理想液输送的是理想液体，由此在叶轮内体，由此在叶轮内的流动阻力可忽略。的流动阻力可忽略。 离心泵理想压头方程的推导c2w2u2cu2cr222w1c1u1L2R2R1L1离心泵的基本方程的讨论离心泵的基本方程的讨论欧拉方程欧拉方程 叶轮外沿的圆周速度叶轮外沿的圆周速度 叶轮半叶轮半径径 叶轮外径厚度叶轮外径厚度 离角离角 离心泵的理论特性离心泵的理论特性曲线。曲线。1 1） H HT
12、与叶轮的转速及叶轮的直径与叶轮的转速及叶轮的直径D D2有关有关 n HT u2 D2 HT 2 2） H HT与叶片的几何形状有关与叶片的几何形状有关 前弯叶片前弯叶片: : 9090 2 180180 ,ctg,ctg 2 0 0 后弯叶片后弯叶片: 0: 0 2 0 0 径向叶片径向叶片: : 2=9090 ,ctg,ctg 2 = =0 0 HT HT HT=22u2c2w22u2c2w222u2c2w22(a)(b)(c) 叶片弯曲方向及其速度三角形v前弯叶片，动压头的提高大于静压头的提高前弯叶片，动压头的提高大于静压头的提高, ,冲击冲击损失大。损失大。v后弯叶片，静压头的提高大于
13、动压头的提高，其后弯叶片，静压头的提高大于动压头的提高，其净结果是获得较高的有效压头，冲击损失小。净结果是获得较高的有效压头，冲击损失小。 9090Vcba2902 =2HT和V关系曲线HT3）理论流量与理论压头的关系理论流量与理论压头的关系 上式表达了一定转速下指定离心泵（上式表达了一定转速下指定离心泵（b2、D2、2及一定）的理论压头与理论流量的关及一定）的理论压头与理论流量的关系。这个关系是离心泵的主要特性。系。这个关系是离心泵的主要特性。HT V4）液体密度液体密度 离心泵的理论压头与液体密度无关离心泵的理论压头与液体密度无关离心泵进出口的压强差却与液体密度成正比。离心泵进出口的压强差
14、却与液体密度成正比。2.3离心泵的性能曲线离心泵的性能曲线2.3.2离心泵的主要性能参数离心泵的主要性能参数 1.流量流量V(Q):单位时间内泵输送的液体体单位时间内泵输送的液体体积积,m3/s。V取决于泵的结构，尺寸取决于泵的结构，尺寸(叶轮直径叶轮直径与叶片的宽度与叶片的宽度)和转速。和转速。 2.扬程扬程He(压头压头):泵对泵对单位重量单位重量的液体所提的液体所提供的有效能量，若在泵的吸入口和排出口分供的有效能量，若在泵的吸入口和排出口分别装上真空表和压力表并取别装上真空表和压力表并取2-2截面作计算截面作计算则则:2.3.2离心泵的主要性能参数离心泵的主要性能参数 3. 有效功率有效
15、功率: 液体流过泵实际所得到的功液体流过泵实际所得到的功率，用率，用N e表示表示 N e=(g V)He 4. 轴功率轴功率: 原动机原动机(电动机、蒸汽透平等电动机、蒸汽透平等)传给泵轴的功率传给泵轴的功率, 用用N a表示表示 5.效率效率:泵轴通过叶轮传给液体能量的过泵轴通过叶轮传给液体能量的过程中的能量损失。程中的能量损失。 =Ne/Na水力损失水力损失摩擦损失：与流量平方成正比。摩擦损失：与流量平方成正比。冲击损失：与安装角，导向装置有关冲击损失：与安装角，导向装置有关, ,在设计状态下为零在设计状态下为零, ,在非设计状态下与流量的平方成正比。在非设计状态下与流量的平方成正比。环
16、流损失：与叶片数目和形状等有关环流损失：与叶片数目和形状等有关, ,几乎与流量无关。几乎与流量无关。水力效率水力效率H容积损失容积损失原因原因：高压区向低压区泄漏，减少方法减少方法：采用蔽式叶轮等。容积效率容积效率:泵内液体的泄漏 2.3.3 离心泵各项效率分析离心泵各项效率分析机械损失机械损失原因：原因：摩擦损失机械效率机械效率M(2)离心泵的实际压头离心泵的实际压头2.3.4离心泵的性能曲线离心泵的性能曲线 1.实际的实际的HeV线线 实际上叶轮上的叶片数目是有限的实际上叶轮上的叶片数目是有限的612片，叶片，叶片间的流道较宽，这样叶片对液体流速的约束就片间的流道较宽，这样叶片对液体流速的
17、约束就减小了，使减小了，使He有所降低。有所降低。 液体在叶片间流道内流动时存在轴向涡流，其液体在叶片间流道内流动时存在轴向涡流，其直接影响速度，导致泵的压头降低直接影响速度，导致泵的压头降低. 液体具有粘性。液体具有粘性。 泵内由有各种泄漏现象，实际的泵内由有各种泄漏现象，实际的V小于小于VT。所以，实际的所以，实际的HeV线应在线应在HTVT线的下方线的下方,实际的实际的HeV曲线由实验测定。曲线由实验测定。2.离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线当当泵泵转转速速n一一定定时时，由由实实验验可可测测得得HV，NaV，V，这这三三条条曲曲线线称称为为性性能能曲曲线线，由由泵泵制制造造厂厂提提供供
18、。供供泵泵的的用用户户使使用用。泵泵厂厂以以20清清水作为工质作实验测定性能曲线。水作为工质作实验测定性能曲线。 离心泵典型的特性曲线 He VNa离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线 ）HeV，VHe，抛物线抛物线He=ABV2 ）NaV，VNa，当，当V=0，Na最小最小 ）V，V后后，存存在在一一最最高高效效率率点点，此此点点称称为为设设计计点点。V与与maxmax对对应应的的H，V，Na值值称称为为最最佳佳工工况况参参数数，也也是是铭铭牌牌所所标标值值。泵泵的的高高效效率率区区=92=92maxmax，这一区域定为泵的运转范围。这一区域定为泵的运转范围。HeNa3.影响离心泵性能的因素分析
19、和性能换算影响离心泵性能的因素分析和性能换算 (1).(1).密度的影响密度的影响 泵的效率也不随泵的效率也不随而改变，所以而改变，所以HeV与与V曲线保持不变。曲线保持不变。变变Na也变也变. (2).粘度的影响粘度的影响 Na 电机功率电机功率 He V Na (3)离心泵的转速对特性曲线的影响离心泵的转速对特性曲线的影响 比例定律：比例定律：转速转速20，不变不变(4)离心泵的直径对特性曲线的影响离心泵的直径对特性曲线的影响 切割定律：切割定律：例题例题1 在实验装置上，用在实验装置上，用20的清水于的清水于98.1kPa的条件下测定离心泵的的条件下测定离心泵的性能参数。泵的吸入管内径为
20、性能参数。泵的吸入管内径为80mm，排出管内径为排出管内径为50mm。实验测得一组数据为：泵入口处实验测得一组数据为：泵入口处真空度为真空度为72.0kPa，泵出口处表泵出口处表压强为压强为253kPa，两测压表之间的两测压表之间的垂直距离为垂直距离为0.4m，流量为流量为19.0m3/h，电动机功率为电动机功率为2.3kw，泵由电动机直接带动，电动机泵由电动机直接带动，电动机传动效率为传动效率为93%,泵的转速为泵的转速为2900r/min。试求该泵在操作条试求该泵在操作条件下的压头、轴功率和效率，并件下的压头、轴功率和效率，并列出泵的性能参数。列出泵的性能参数。 p1p2例题例题1 解：解
21、：(1) 泵的压头泵的压头 在泵入口的真空表和泵出在泵入口的真空表和泵出口压强表两截面之间列柏努口压强表两截面之间列柏努利方程式，在忽略两测压口利方程式，在忽略两测压口之间流动阻力下，可得测量之间流动阻力下，可得测量泵压头的一般表达式为泵压头的一般表达式为: 其中：其中：p1,g=-72KPa , p2,g=253KPap1p2补例补例1泵的泵的轴功率轴功率泵的有效功率泵的有效功率泵的效率泵的效率 泵的性能参数为：转速泵的性能参数为：转速n n为为2900r/min2900r/min，流量流量V V为为19m19m3 3/h/h，压头压头HeHe为为34.45m34.45m，轴功率轴功率NaN
22、a为为2.139kw2.139kw，效率效率为为83.4%83.4%。2.4离心泵的操作离心泵的操作 2.4.1离心泵的工作点离心泵的工作点 1.管路特性曲线管路特性曲线 它表明管路它表明管路中流体的流中流体的流量与所需补量与所需补加能量的关加能量的关系系管路特性曲线的影响因素管路特性曲线的影响因素 阻力部分：阻力部分： (1)管径管径 (2)管长管长l 、le 或或 (3)相对粗造度相对粗造度 He V 的增加的增加 V He 位差增加位差增加 势能增加部分势能增加部分 (1)位差位差 (2)压差压差 (3) 密度密度2.工作点工作点 作图法：离心泵的性能曲线（作图法：离心泵的性能曲线（HV
23、曲线）曲线）与管路特性曲线的交点，即在与管路特性曲线的交点，即在HV坐标上，坐标上，分别描点作出两曲线得交点分别描点作出两曲线得交点M点。点。 计算法：计算法： 泵的性能曲线方程泵的性能曲线方程 He=ABV2 管路特性曲线方程管路特性曲线方程 He=H0KV2 两式联立求解两式联立求解 He V 工作点工作点 M2.4.2流量调节流量调节 1.单台泵的调节单台泵的调节 调节管路特性曲线：如改变出口阀的开调节管路特性曲线：如改变出口阀的开度度 调节泵的性能曲线：调节泵的性能曲线：改变泵的转速或叶改变泵的转速或叶轮直径轮直径 2.比较比较 He1 He V V1 He2 V2 V3He3 He1
24、 He2 V2 V3He3 He V V1比较比较 比较比较，两种流量调节措施可知：两种流量调节措施可知： ）用阀门调节流量快速方便，且流量可以连续变）用阀门调节流量快速方便，且流量可以连续变化，化工生产中应用最广。其缺点是阀门关小时，化，化工生产中应用最广。其缺点是阀门关小时，流动阻力增加，要额外消耗一部分功率，且使泵流动阻力增加，要额外消耗一部分功率，且使泵在低效率点工作，经济上不合理。在低效率点工作，经济上不合理。 ）第二种方法在泵给出的流量压头不满足输送）第二种方法在泵给出的流量压头不满足输送压头时，可以换叶轮压头时，可以换叶轮(一般泵出厂时均带另一不同一般泵出厂时均带另一不同直径的叶
25、轮直径的叶轮)或改变转速来调节。不额外增加流动或改变转速来调节。不额外增加流动阻力，变化前后泵的效率几乎不变，能量利用经阻力，变化前后泵的效率几乎不变，能量利用经济。当调节不方便，且变速装置或变速电动机价济。当调节不方便，且变速装置或变速电动机价格贵，一般只有在调节幅度大，时间又长的季节格贵，一般只有在调节幅度大，时间又长的季节性调节中才使用。性调节中才使用。例例23(P71) 题意见题意见P72 解：阀全开时，解：阀全开时， 管路特性曲线：管路特性曲线：泵的泵的特性曲线：特性曲线： （1） （2） 联立联立(1)(2)式式例例23(P71) He V 13.7 10.3 8.22 7.2 1
26、3.3 10.5 阀关小阀关小 m 如阀门全开，流量为如阀门全开，流量为V=7.2m3/h,管路所需压管路所需压头头 因因阀门关小而损耗的轴功率阀门关小而损耗的轴功率 流量减少，泵能流量减少，泵能提供的扬程为：提供的扬程为：补例补例2 如图所示管路中装有如图所示管路中装有台离心泵，离心泵的特性台离心泵，离心泵的特性曲线为曲线为He40一一7.2104V2(式中式中V的单位为的单位为m3s)，管路两端的位差管路两端的位差zl0m，压差压差 P10mH20。用此管路输送清水时，供水量为用此管路输送清水时，供水量为l0Ls，且管内流动已进入阻力平方区。试求用此管路且管内流动已进入阻力平方区。试求用此
27、管路输送密度为输送密度为1200kgm3的碱液，阀门开度及管的碱液，阀门开度及管路两端条件皆维持不变时，碱液的流量和离心泵路两端条件皆维持不变时，碱液的流量和离心泵的理论功率为多少的理论功率为多少? 解：由泵两端截面间的机械能衡算解：由泵两端截面间的机械能衡算 式和泵的特性方程式可得：式和泵的特性方程式可得： 因流动进入阻力平方区，因此管路输送碱液的因流动进入阻力平方区，因此管路输送碱液的K值不变，此时的管路持性方程可由两端截面间的值不变，此时的管路持性方程可由两端截面间的机械能衡算式求得机械能衡算式求得 当供水量为当供水量为10Ls时，时， 泵的压头泵的压头H 40一一72104V2 32.
28、8m，故：故： 由泵的由泵的性能曲线方程及管路特性曲线方程性能曲线方程及管路特性曲线方程 从计算结果可以看出，用同样的管路和泵，输送从计算结果可以看出，用同样的管路和泵，输送密度较大的液体，流量不会降低密度较大的液体，流量不会降低(如管路两端压强如管路两端压强相同，压头和流量与流体密度无关相同，压头和流量与流体密度无关)。但离心泵的。但离心泵的功率与密度成正比，须防止电机过载。功率与密度成正比，须防止电机过载。思考思考 用离心泵输送清水给某设备中水温用离心泵输送清水给某设备中水温2020，输送，输送管线如图。在泵的进出口处各装一真空表和一压管线如图。在泵的进出口处各装一真空表和一压力表。当离心
29、泵以力表。当离心泵以定转速运转时测得泵的流定转速运转时测得泵的流量量v v，压头压头He,He,泵的出口压力泵的出口压力P P出出，泵的进口真空表，泵的进口真空表P P真空度真空度和泵的功率和泵的功率N N为为定值。现改变以下某一条定值。现改变以下某一条件，而其他条件不变，问以上件，而其他条件不变，问以上5 5个参数个参数v v、HeHe、p p出出、p p真空度真空度、N N如何变化如何变化? ? A A：当出口的当出口的A A阀阀关小时；关小时； B B：当输送的料液不是清水当输送的料液不是清水, ,而是密度为而是密度为1500kg1500kgm m3 3的液体时：的液体时： C C：当泵
30、的叶轮直径减少当泵的叶轮直径减少5 5% %时，时， D D：当泵转速提高当泵转速提高5 5% %时。时。 (1) 阀门阀门A关小关小 A He VVHe Na0 0 1 1 2 2 V P真空真空 P22.离心泵的组合操作离心泵的组合操作 在在离离心心泵泵的的特特性性不不合合要要求求，或或在在生生产产幅幅度度变变化化较较大大的的场场合合下下，如如没没有有合合适适的的泵泵可可用用，则则采采用用泵泵的的组组合合操操作作是是一一种种解解决决办办法法。组组合合方方式式一一般般有有并并联联和和串串联联。下下面面以以两两台台特特性性相相同同的的泵泵为为例例，讨讨论论组组合合操操作作问题。问题。 两泵两泵
31、并联并联 两泵串联两泵串联1)泵的并联泵的并联 (1)两泵并联的合成特性曲线两泵并联的合成特性曲线 将将两两台台型型号号相相同同、入入口口吸吸入入管管路路相相同同的的泵泵并并联联后后，在在同同样样的的扬扬程程(或或压压头头)下下，并并联联泵泵的的流流量量应应为为单单台泵的两倍。台泵的两倍。 He V He并并 V并并 M M V并并V单单 V并并2V单单 单台泵的工作点单台泵的工作点2).泵的串联泵的串联 (1)两泵串联的合成特性曲线两泵串联的合成特性曲线同时在同样的流量下，串联泵的压头为单台泵的同时在同样的流量下，串联泵的压头为单台泵的两倍。在两倍。在HV标绘出两泵串联的合成特性曲线，标绘出
32、两泵串联的合成特性曲线，将单泵的特性曲线纵坐标加倍，而横坐标不变。将单泵的特性曲线纵坐标加倍，而横坐标不变。 H串串 H V V串串 M M H串串H单单 H串串2H单单 单台泵单台泵的工作的工作点点3)组合方式的选择组合方式的选择 V2V1并并V1串串 V1 V2串串 V2并并 He V 串联串联 并联并联 高阻高阻 V1V1并并V1串串 低阻低阻 V2V2串串V2并并 VV并并=V串串 低并高串低并高串2.5 离心泵的安装高度离心泵的安装高度安装高度安装高度: : Hg1 1 汽蚀现象汽蚀现象2 2 汽蚀余量汽蚀余量问题问题？3 3 最大允许安装高度最大允许安装高度工程案例工程案例: :
33、电厂锅炉高压水泵运转不正常电厂锅炉高压水泵运转不正常2.5.1 2.5.1 汽蚀现象汽蚀现象0-01-1：Hg ，则则p1 ,pk 当当pk pv 撞击叶片撞击叶片( (水锤水锤) )汽蚀汽蚀伴随现象与后果：伴随现象与后果：振动、噪音振动、噪音He, ,qV , , 严重时严重时qV=0水锤冲击水锤冲击电电化学腐蚀化学腐蚀叶片迅速损坏叶片迅速损坏2.5.2正常安装高度必须满足的条件正常安装高度必须满足的条件 要避免汽蚀现象的要避免汽蚀现象的产生，即须使产生，即须使p Kp v(t)2.5.3离心泵最大安装高度的计算离心泵最大安装高度的计算 1.允许汽蚀余量允许汽蚀余量h 1）NPSH(NetP
34、ositiveSuctionHead) 一般一般h与泵的结构和尺寸有关，由实验与泵的结构和尺寸有关，由实验测定，并同标绘于性能曲线图上。测定，并同标绘于性能曲线图上。 影响因素：影响因素：流量：流量：V增大，增大，h允允增大增大泵结构泵结构与液体种类、温度无关与液体种类、温度无关允许气蚀余量计算安装高度的推导允许气蚀余量计算安装高度的推导 K1 1 2 2 3） 安装要求安装要求吸入管径常大于压出管径吸入管径常大于压出管径吸入管不安装调节阀吸入管不安装调节阀实际安装高度小于最大安装高度实际安装高度小于最大安装高度 讨论：讨论：与当地大气压有关与当地大气压有关与工作流体的种类、温度有关与工作流体
35、的种类、温度有关与与h允允有关有关与吸入管阻力损失有关与吸入管阻力损失有关 2） 最大安装高度计算最大安装高度计算例题：例题： 用油泵从贮罐向反应器输送异丁烷，密度用油泵从贮罐向反应器输送异丁烷，密度530kg / m3，罐内液面恒定，且上方绝对压罐内液面恒定，且上方绝对压强为强为6.65 kgf / cm2，吸入管压头损失为吸入管压头损失为1.6m，饱和蒸汽压为饱和蒸汽压为6.5 kgf/cm2，泵的气蚀泵的气蚀余量为余量为3.15m，确定泵的安装高度。确定泵的安装高度。 P1 = 6.65 98100 Pa PV = 6.5 98100 Pa Hf12 =1.6 m h允允= 3.15 m
36、 Hg,max = -1.92 m 泵应安装于罐液面下泵应安装于罐液面下1.92m之下之下解：解：2.允许汲上真空高度计算安装高度允许汲上真空高度计算安装高度Hs,允允的影响因素的影响因素与当地大气压有关与当地大气压有关与工作流体的种类、温度有关与工作流体的种类、温度有关与泵的结构有关与泵的结构有关与流量有关与流量有关 令：令：实验条件为大气压实验条件为大气压10.33mH2O，20清水测清水测定的定的Hs,允允表示为表示为HS 若被输液体的物性与水不同，且操作条件与标若被输液体的物性与水不同，且操作条件与标定条件不符时，则须定条件不符时，则须换算换算例题：某离心泵在样本中查得允许吸上真空度为
37、例题：某离心泵在样本中查得允许吸上真空度为6m，现将泵安装在海拔高度现将泵安装在海拔高度500m处，水温处，水温40度，度，问（问（1 1）修正后的）修正后的Hs? ? （2 2）若吸入管路压头损失为）若吸入管路压头损失为1m1m，动压头为动压头为0.2m0.2m，该泵安装在离水面，该泵安装在离水面5m5m高处是否合适？高处是否合适？解：解：1、水水40，P v = 55.32 mmHg, 500 m处处 Pa = 9.74 mH2O， Hv = 55.32 / 76010.3=0.75mH2O Ha = 9.74 mH2O Hs=Hs + ( Ha - 10) - (Hv - 0.24) =
38、6 + (9.74-10)-(0.75-0.24) = 5.23 Hg = Hs u21/ 2g Hf = 5.23 0.2 1 = 4.03 m 计算的允许安装高度值计算的允许安装高度值( (4.03m) )低于实际安装低于实际安装高度值高度值( (5m),),因此泵安装高度不合适。因此泵安装高度不合适。2.6离心泵的类型和选型离心泵的类型和选型2.6.1 离心泵的类型离心泵的类型v清水泵（清水泵（IS型，型，D型，型，S型）型）v耐腐蚀泵（耐腐蚀泵（F型）型）v油泵（油泵（Y型）型）v杂质泵（杂质泵（P型）型） IS型型单级单吸离心泵单级单吸离心泵 性能范围：性能范围：V6.3400m3/
39、hH5125m D型型多级离心泵，在同一根轴上串联多个叶轮。多级离心泵，在同一根轴上串联多个叶轮。 性能范围：性能范围：V6.3580m3/hH501800m S型型双吸泵，在同一泵壳内有背靠背的两个叶轮，从两双吸泵，在同一泵壳内有背靠背的两个叶轮，从两侧同时吸液。侧同时吸液。 性能范围：性能范围：Q5014000m3/hH8.7250m 输输送送酸酸、碱碱腐腐蚀蚀液液体体，V:2400m3/h,He:15105m 输送石油产品以及易燃易爆化学液体，输送石油产品以及易燃易爆化学液体， V:6.5500m3/h,He:15105m输送稠厚浆液及悬浮液，分污水泵、砂泵和泥浆泵。输送稠厚浆液及悬浮液
40、，分污水泵、砂泵和泥浆泵。离心泵类型离心泵类型离心泵的选型离心泵的选型 2.6.2离心泵的选型离心泵的选型 1依依据据被被输输液液体体的的性性质质及及操操作作条条件件,确确定定离离心心泵泵的的类型。类型。 2确确定定输输送送系系统统的的流流量量和和压压头头。V一一般般为为输输送送任任务务，如如V变变化化，则则取取Vmax考考虑虑。根根据据输输液液管管路路的的安安排排，用柏努利方程确定用柏努利方程确定He。 3选择泵的型号。选择泵的型号。 型型号号确确定定：依依据据V，He从从泵泵样样本本中中的的性性能能特特性性曲曲线或性能表来确定合适的型号。线或性能表来确定合适的型号。 4核算泵的轴功率核算泵
41、的轴功率 5确定泵的安装高度。确定泵的安装高度。例：将例：将20C的清水从贮水池送至水塔。已知塔内水的清水从贮水池送至水塔。已知塔内水面高于贮水池水面面高于贮水池水面13m。水塔及贮水池液面维持恒水塔及贮水池液面维持恒定，且均与大气相通。输水管为定，且均与大气相通。输水管为1404.5mm的的钢钢管，总长为管，总长为200m(包括局部阻力的当量长度包括局部阻力的当量长度)。要求。要求送水流率不低于送水流率不低于95m3/h。现拟选用现拟选用4B 20型水泵，型水泵，但转速为但转速为2900rpm时，其特性曲线如附图，问此型时，其特性曲线如附图，问此型号水泵在管路上工作是否合适？泵在运转时的流率
42、、号水泵在管路上工作是否合适？泵在运转时的流率、轴功率及效率各为多少？轴功率及效率各为多少？VVVVV解：管路特性曲线方程为在解：管路特性曲线方程为在1,2截面间列伯努利方程截面间列伯努利方程2 标绘管路特性曲线标绘管路特性曲线VL/s0481216202428He,m1313.14 13.5514.2315.216.4317.9419.72在泵的特性曲线图上做管路特性曲线路在泵的特性曲线图上做管路特性曲线路2.8其他类型泵与风机其他类型泵与风机 一往复泵一往复泵一往复泵一往复泵 1.结构结构 泵缸、活塞、活塞杆、吸入阀、排除阀等泵缸、活塞、活塞杆、吸入阀、排除阀等 2. 工作原理工作原理 通
43、过活塞的往复运动以静压能的形式直接向液体通过活塞的往复运动以静压能的形式直接向液体提供能量。提供能量。 3.流量特点流量特点V 单动泵单动泵理论流量理论流量QT=A*S*n/60m3/s（n-l/min）v流量与管路无关只由泵决定流量与管路无关只由泵决定v不均匀性不均匀性,加气室、双动、多缸加气室、双动、多缸v流量调节：旁路调节、改变转速和行程流量调节：旁路调节、改变转速和行程往复泵性能曲线往复泵性能曲线 V He M 4.性能曲线性能曲线 He与与V无无关关（这这又又与与离离心心泵泵不不同同），He受受管管路路的的承承压压能能力限制。力限制。 泵性能曲线泵性能曲线 管路特性曲线管路特性曲线
44、5.扬程：在电机功率范围内，由管路特性曲线决扬程：在电机功率范围内，由管路特性曲线决定定 6.有一定的自吸能力。吸上真空高度也随大气压有一定的自吸能力。吸上真空高度也随大气压（pa），），密度（密度（）和液温变化而变化，所以往和液温变化而变化，所以往复泵的吸上真空高度也有一定限制。复泵的吸上真空高度也有一定限制。 7安装：不安装出口调节阀，但也有气蚀安装：不安装出口调节阀，但也有气蚀 8正位移性正位移性泵的排液能力只与泵的几何尺寸有泵的排液能力只与泵的几何尺寸有关，而与管路情况无关，又压头与流量无关，受关，而与管路情况无关，又压头与流量无关，受管路的承压能力所限制，这种特性称为正位移性管路的承
45、压能力所限制，这种特性称为正位移性 二：其它化工用泵二：其它化工用泵 1. 非正位移泵非正位移泵轴流泵轴流泵旋涡泵旋涡泵2. 正位移泵正位移泵隔膜泵隔膜泵计量泵计量泵齿轮泵齿轮泵螺杆泵螺杆泵 三三.气体输送机械气体输送机械 1 按结构分：按结构分：v离心式：离心风机离心式：离心风机v往复式：往复式压缩机往复式：往复式压缩机v旋转式：罗茨鼓风机旋转式：罗茨鼓风机v流体作用式：喷射泵流体作用式：喷射泵 2 按进出口压强差分按进出口压强差分通风机：压缩比达通风机：压缩比达11.1，出口压强，出口压强 0.3MPa(表）表）气体减压机械：压缩比达气体减压机械：压缩比达10，进口，进口 0.1MPa叶轮
46、叶轮 叶轮按其结构形状分有三种：叶轮按其结构形状分有三种： 闭式：前后有盖板，叶轮后盖板上开有若闭式：前后有盖板，叶轮后盖板上开有若干个平衡小孔，以平衡一部分轴向推力。干个平衡小孔，以平衡一部分轴向推力。 半闭式：前有盖板，叶轮后盖板上开有若半闭式：前有盖板，叶轮后盖板上开有若干个平衡小孔。干个平衡小孔。 敞式（开式）：前后无盖板。敞式（开式）：前后无盖板。 闭式效率最高，适用于输送洁净的液体，闭式效率最高，适用于输送洁净的液体，不适于输送浆料或含悬浮物的液体。不适于输送浆料或含悬浮物的液体。半闭式和开式效率较低，常用于输送浆料半闭式和开式效率较低，常用于输送浆料或悬浮液。或悬浮液。 敞开式叶轮敞开式叶轮 半闭式叶轮半闭式叶轮 闭式叶轮闭式叶轮 叶轮按吸液方式分有三种：叶轮按吸液方式分有三种：单吸：液只有一侧被吸入。单吸：液只有一侧被吸入。双吸：液可同时从两侧吸入，具有较大的双吸：液可同时从两侧吸入，具有较大的吸液能力。而且基本上可以消除轴向推力。吸液能力。而且基本上可以消除轴向推力。允许汲上真空高度允许汲上真空高度 在在12间列伯努利方程间列伯努利方程1 1 2 2允许汲上真空高度的换算允许汲上真空高度的换算 2-K之间列柏努利方程之间列柏努利方程 K1 1 2 2
