第02章 流體輸送機(jī)械

1、化工原理化工原理電子教案電子教案/目錄目錄 1 目錄目錄 第二章第二章 流體輸送機(jī)械流體輸送機(jī)械 第一節(jié) 離心泵 一、離心泵的構(gòu)造和工作原理一、離心泵的構(gòu)造和工作原理 二、離心泵主要構(gòu)件的結(jié)構(gòu)及功能二、離心泵主要構(gòu)件的結(jié)構(gòu)及功能 三、三、離心泵的主要性能參數(shù)離心泵的主要性能參數(shù) 四、離心泵的特性曲線四、離心泵的特性曲線 五、離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)五、離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié) 習(xí)題課習(xí)題課 六、離心泵的安裝高度六、離心泵的安裝高度 七、離心泵的類型、選用、安裝與操作七、離心泵的類型、選用、安裝與操作 化工原理化工原理電子教案電子教案/目錄目錄 2 目錄目錄 第二節(jié)第二節(jié) 其它類型泵其它類型泵

2、一、其它速度式泵一、其它速度式泵 二、容積式泵二、容積式泵 三、各類泵在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用三、各類泵在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用 第三節(jié)第三節(jié) 通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和真空泵通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和真空泵 一、離心通風(fēng)機(jī)一、離心通風(fēng)機(jī) 二、往復(fù)壓縮機(jī)二、往復(fù)壓縮機(jī) 第三版第18次印刷的教材更正 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 3/62 第二章第二章 流體輸送機(jī)械流體輸送機(jī)械 流體輸送機(jī)械流體輸送機(jī)械 真空泵真空泵 壓縮機(jī)壓縮機(jī) 鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī) 通風(fēng)機(jī)通風(fēng)機(jī) 氣體壓送機(jī)械氣體壓送機(jī)械 泵泵液體輸送機(jī)械液體輸送機(jī)械 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 4/62 第二章第二章

3、流體輸送機(jī)械流體輸送機(jī)械 按泵的工作原理分按泵的工作原理分: 特點(diǎn)：特點(diǎn)：依靠旋轉(zhuǎn)的葉片向液體傳送機(jī)械能依靠旋轉(zhuǎn)的葉片向液體傳送機(jī)械能 特點(diǎn)：機(jī)械內(nèi)部的工作容積不斷發(fā)生變化。特點(diǎn)：機(jī)械內(nèi)部的工作容積不斷發(fā)生變化。 、回回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)式式等等往往復(fù)復(fù)式式容容積積式式：如如 軸軸流流式式、噴噴射射式式等等、離離心心式式速速度度式式：如如 泵泵 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 5/62 第一節(jié)第一節(jié) 離心泵離心泵 一、離心泵的構(gòu)造和工作原理一、離心泵的構(gòu)造和工作原理 ：、 ：、 ：、 泵軸及軸封裝置泵軸及軸封裝置 泵殼泵殼 葉輪葉輪 3 2 1 底底閥閥 泵泵 軸軸 葉葉輪輪 壓壓出出導(dǎo)

4、導(dǎo)管管 泵泵殼殼 吸入導(dǎo)管吸入導(dǎo)管 1 1、離心泵的構(gòu)造：、離心泵的構(gòu)造： 思考：思考： u為什么葉片彎曲？為什么葉片彎曲？ u泵殼呈蝸殼狀？泵殼呈蝸殼狀？ 請點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫請點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫 答案見后面的內(nèi)容答案見后面的內(nèi)容 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 6/62 一、離心泵的構(gòu)造和工作原理一、離心泵的構(gòu)造和工作原理 2 2、離心泵的工作原理、離心泵的工作原理請點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫請點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫 請點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫請點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫 思考：思考： 流體在泵內(nèi)都獲得了哪幾種能量？流體在泵內(nèi)都獲得了哪幾種能量？ 其中哪種能量占主導(dǎo)地位？其中哪種能量占主導(dǎo)地位？ 思考：思考：泵啟動(dòng)前為什么要灌滿液

5、體泵啟動(dòng)前為什么要灌滿液體 氣縛現(xiàn)象氣縛現(xiàn)象 答案：動(dòng)能和靜壓能，其中靜壓能占主導(dǎo)答案：動(dòng)能和靜壓能，其中靜壓能占主導(dǎo) 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 7/62 二離心泵主要構(gòu)件的結(jié)構(gòu)及功能二離心泵主要構(gòu)件的結(jié)構(gòu)及功能 1葉輪葉輪 半閉式葉輪半閉式葉輪 敞式葉輪敞式葉輪 閉式葉輪閉式葉輪 閉式葉輪的內(nèi)漏最小，故效率最高，敞式葉輪閉式葉輪的內(nèi)漏最小，故效率最高，敞式葉輪 的內(nèi)漏最大。的內(nèi)漏最大。 但敞式葉輪和半閉式葉輪不易發(fā)生堵塞現(xiàn)象但敞式葉輪和半閉式葉輪不易發(fā)生堵塞現(xiàn)象 請點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫請點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫 思考：思考：三種葉輪中哪一種效率高？三種葉輪中哪一種效率高？ 葉輪是離心泵

6、的心臟部件，有葉輪是離心泵的心臟部件，有2 至至6 片彎曲的葉片。片彎曲的葉片。 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 8/62 二離心泵主要構(gòu)件的結(jié)構(gòu)及功能二離心泵主要構(gòu)件的結(jié)構(gòu)及功能 思考：思考：泵殼的主要作用是什么？泵殼的主要作用是什么？ 2泵殼泵殼 匯集液體，并導(dǎo)出液體；匯集液體，并導(dǎo)出液體； 能量轉(zhuǎn)換裝置（動(dòng)能變靜壓能）能量轉(zhuǎn)換裝置（動(dòng)能變靜壓能） 呈蝸牛殼狀呈蝸牛殼狀 思考：思考：為什么導(dǎo)輪的彎曲方向與葉片為什么導(dǎo)輪的彎曲方向與葉片 彎曲方向相反？彎曲方向相反？ 3導(dǎo)輪導(dǎo)輪請點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫請點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫 答案見后面的內(nèi)容答案見后面的內(nèi)容 固定不動(dòng)固定不動(dòng) 化工原理化工原

7、理電子教案電子教案/ /第二章第二章 9/62 二離心泵主要構(gòu)件的結(jié)構(gòu)及功能二離心泵主要構(gòu)件的結(jié)構(gòu)及功能 4. 軸封裝置軸封裝置 機(jī)機(jī)械械密密封封 填填料料密密封封 填料如浸油或滲涂石墨的石棉帶、碳纖維、氟纖維和膨脹石墨等，填料如浸油或滲涂石墨的石棉帶、碳纖維、氟纖維和膨脹石墨等， 請點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫請點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫 -減少泵內(nèi)高壓液體外流，或防止空氣侵入泵內(nèi)。減少泵內(nèi)高壓液體外流，或防止空氣侵入泵內(nèi)。 由兩個(gè)光滑而密切貼合的金屬環(huán)形面構(gòu)成，動(dòng)環(huán)隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，靜環(huán)由兩個(gè)光滑而密切貼合的金屬環(huán)形面構(gòu)成，動(dòng)環(huán)隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，靜環(huán) 裝在泵殼上固定不動(dòng)，二者在泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)保持緊貼狀態(tài)以防止?jié)B漏。裝在泵殼上固定不動(dòng)，二者在

8、泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)保持緊貼狀態(tài)以防止?jié)B漏。 填料不能壓得過緊，也不能壓得過松，應(yīng)以壓蓋調(diào)節(jié)到有液體成滴填料不能壓得過緊，也不能壓得過松，應(yīng)以壓蓋調(diào)節(jié)到有液體成滴 狀向外滲透。狀向外滲透。 請點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫請點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫 對于輸送酸、堿的離心泵，密封要求比較嚴(yán)，多對于輸送酸、堿的離心泵，密封要求比較嚴(yán)，多 用機(jī)械密封。用機(jī)械密封。 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 10/6 2 三離心泵的主要性能參數(shù)三離心泵的主要性能參數(shù) 離心泵的主要性能參數(shù)離心泵的主要性能參數(shù) 允許汽蝕余量允許汽蝕余量 軸功率和效率軸功率和效率 壓頭壓頭 流量流量 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 銘銘 牌牌 化工原理化工原理電子教案電子教案

9、/ /第二章第二章 11/6 2 三離心泵的主要性能參數(shù)三離心泵的主要性能參數(shù) v轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 H，又稱揚(yáng)程，泵對單位重量流體提供的有效能又稱揚(yáng)程，泵對單位重量流體提供的有效能 量，量，m?？捎萌鐖D裝置測量?？捎萌鐖D裝置測量。 Q，泵單位時(shí)間實(shí)際輸出的液體量，泵單位時(shí)間實(shí)際輸出的液體量，m3/s或或m3/h。 可測量?？蓽y量。 流量計(jì) 真空表 壓力表 h0 c b H g u g p bb 2 2 f cc hh g u g p 0 2 2 g pp H bc g pp bc )()(真真表表 n，單位單位r.p.s或或r.p.m 在泵進(jìn)口在泵進(jìn)口b 、泵出口、泵出口 c 間列機(jī)械能衡算式：間列機(jī)

10、械能衡算式： 允許汽蝕余量允許汽蝕余量 軸功率和效率軸功率和效率 壓頭壓頭 流量流量 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 v流量流量 v壓頭壓頭 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 12/6 2 三離心泵的主要性能參數(shù)三離心泵的主要性能參數(shù) 泵內(nèi)定態(tài)流動(dòng) 多，且葉片厚度不計(jì)。葉輪的葉片數(shù)目為無窮 流體為理想流體 )3( )2( ) 1 ( 理論壓頭理論壓頭-理想情況下單位重量液體所獲得的能量稱為理想情況下單位重量液體所獲得的能量稱為 理論壓頭，用理論壓頭，用H H 表示。表示。 由由(1) 液液體體在在泵泵內(nèi)內(nèi)無無摩摩擦擦阻阻力力損損失失 由由( (2 2) ) 流流體體與與葉葉片片的的相相對對運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)

11、的的運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)軌軌跡跡 可可視視為為與與葉葉片片形形狀狀相相同同。 泵的壓頭泵的壓頭H與影響因素的關(guān)系式只能由實(shí)驗(yàn)測定，但與影響因素的關(guān)系式只能由實(shí)驗(yàn)測定，但 理想情況下的關(guān)系式則可理論推導(dǎo)得到。理想情況下的關(guān)系式則可理論推導(dǎo)得到。 思考：思考：由（由（1 1）、（）、（2 2）可以得出什么結(jié)果？）可以得出什么結(jié)果？ 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 13/6 2 理論壓頭理論壓頭H c2 2 c1 1 H g pp 12 g cc 2 2 1 2 2 在在1與與2之間列伯努利方程式，得：之間列伯努利方程式，得： 理論壓頭理論壓頭H 22 1 2 1 2 22 1 2 2 2

12、2 1 12 2 1 2 1 uu rr drr pp drF r r r r c g pp 12 產(chǎn)生的原因：產(chǎn)生的原因： 原因一原因一：離心力作功：離心力作功 1 kg液體受到的離心力為：液體受到的離心力為： rFc 2 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 14/6 2 理論壓頭理論壓頭H c2 2 c1 1 H g pp 12 g cc 2 2 1 2 2 在在1與與2之間列伯努利方程式，得：之間列伯努利方程式，得： 理論壓頭理論壓頭H 2 2 1 2 2 1 12 uupp g ww g pp 2 2 2 2 1 2 12 原因二：原因二：液體由液體由1流到流到2時(shí)，由

13、于流動(dòng)通道逐漸擴(kuò)大，時(shí)，由于流動(dòng)通道逐漸擴(kuò)大， w逐漸變小，這部分能量將轉(zhuǎn)化為靜壓能。逐漸變小，這部分能量將轉(zhuǎn)化為靜壓能。 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 15/6 2 理論壓頭理論壓頭H c2 2 c1 1 r 液體在高速旋轉(zhuǎn)的葉輪中的運(yùn)動(dòng)分為液體在高速旋轉(zhuǎn)的葉輪中的運(yùn)動(dòng)分為2種種: u 周向運(yùn)動(dòng)：周向運(yùn)動(dòng)： 沿葉片表面的運(yùn)動(dòng)：沿葉片表面的運(yùn)動(dòng)：處處與葉片相切，速度處處與葉片相切，速度w u2 u1 w1 w2 思考：思考：u1、u2孰大？孰大？ w1 、w2孰大？孰大？ g cc g wwuu H 22 2 1 2 2 2 2 2 1 2 1 2 2 根據(jù)余弦定理可知：

14、根據(jù)余弦定理可知： 111 2 1 2 1 2 1 cos2 ucucw 222 2 2 2 2 2 2 cos2 ucucw 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 16/6 2 理論壓頭理論壓頭H c2 2 c1 1 1 2 u2 2 2 u1 w1 w2 理論壓頭理論壓頭H Q又又 r cbr 222 2 2 22 22 2 ctg br Q uc u 2 2 22 ctg c cu r u g uc g uc H u22222 cos 離心泵設(shè)計(jì)中，一般都使設(shè)計(jì)流量下的離心泵設(shè)計(jì)中，一般都使設(shè)計(jì)流量下的 1=90 則則coscos 1 1=0=0。于是。于是 r2 b2 c

15、2u c2 c2r c2u c2r g ucuc H 111222 coscos 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 17/6 2 理論壓頭理論壓頭H c2 2 c1 1 1 2 u2 2 2 u1 w1 w2 理論壓頭理論壓頭H r2 b2 c2u c2 c2r c2u c2r 2 2 2 22 22 22 2 2 1 2 1 ctg b Q r g ctg br Qu u g H 思考：思考：與與H 有關(guān)的因素有哪些？分別是怎樣有關(guān)的因素有哪些？分別是怎樣 的關(guān)系？的關(guān)系？ 討論：討論： （1） H 與流量與流量Q、葉輪轉(zhuǎn)速葉輪轉(zhuǎn)速 、葉、葉 輪的尺寸和構(gòu)輪的尺寸和構(gòu)造（造

16、（r2、b2、 2）有關(guān)；有關(guān)； （2）葉輪直徑越大、轉(zhuǎn)速越大，）葉輪直徑越大、轉(zhuǎn)速越大， 則則H 越大；越大； 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 18/6 2 葉片后彎葉片后彎， 20， 即即H 隨流量增大而減小；隨流量增大而減?。?葉片徑向葉片徑向， 2=90 ，ctg 2=0， 即即H 不隨流量而變化不隨流量而變化； 葉片前彎葉片前彎， 290 ，ctg 290 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 19/6 2 理論壓頭理論壓頭H 似乎似乎泵泵設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)取前彎葉片，因其設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)取前彎葉片，因其H 為最高。但實(shí)際為最高。但實(shí)際 上上泵的設(shè)計(jì)都采用后彎葉片。泵

17、的設(shè)計(jì)都采用后彎葉片。WhyWhy？ c2w2 u2 后彎葉片后彎葉片 c2w2 u2 徑向葉片徑向葉片 c2 w2 u2 前彎葉片前彎葉片 c2小，泵內(nèi)流動(dòng)阻力損失小小，泵內(nèi)流動(dòng)阻力損失小 回憶：回憶： 思考：思考： 為什么葉片彎曲？為什么葉片彎曲？ 泵殼呈蝸殼狀？泵殼呈蝸殼狀？ 思考：思考： 為什么導(dǎo)輪的彎曲為什么導(dǎo)輪的彎曲 方向與葉片彎曲方向方向與葉片彎曲方向 相反？相反？ 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 20/6 2 理論壓頭理論壓頭H 2 2 2 22 22 22 2 2 1 2 1 ctg b Q r g ctg br Qu u g H （4）理論壓頭）理論壓頭

18、H 與液體密度無關(guān)。與液體密度無關(guān)。 這就是說，同一臺泵無論輸送何種密度的液這就是說，同一臺泵無論輸送何種密度的液 體，對單位重量流體所能提供的能量是相同的。體，對單位重量流體所能提供的能量是相同的。 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 21/6 2 實(shí)際壓頭實(shí)際壓頭H 實(shí)際壓頭比理論壓頭要小。具體原因如下：實(shí)際壓頭比理論壓頭要小。具體原因如下： 此損失只與葉片數(shù)、液此損失只與葉片數(shù)、液 體黏度等有關(guān)，與流量幾體黏度等有關(guān)，與流量幾 乎無關(guān)。乎無關(guān)。 （1）葉片間的環(huán)流運(yùn)動(dòng)）葉片間的環(huán)流運(yùn)動(dòng) 請點(diǎn)擊請點(diǎn)擊觀觀看動(dòng)畫看動(dòng)畫 考慮這一因素后，圖中考慮這一因素后，圖中 理論壓頭線理論

19、壓頭線a a變?yōu)橹本€變?yōu)橹本€b b 。 b b 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 22/6 2 實(shí)際壓頭實(shí)際壓頭H （2）阻力損失）阻力損失 考慮到這項(xiàng)損失后，考慮到這項(xiàng)損失后， 壓頭線變?yōu)榍€壓頭線變?yōu)榍€c c 。 此損失可近似視為與流此損失可近似視為與流 速的平方呈正比。速的平方呈正比。 b b c c 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 23/6 2 實(shí)際壓頭實(shí)際壓頭H （3）沖擊損失）沖擊損失 在設(shè)計(jì)流量下，此項(xiàng)損在設(shè)計(jì)流量下，此項(xiàng)損 失最小。流量若偏離設(shè)計(jì)量失最小。流量若偏離設(shè)計(jì)量 越遠(yuǎn)，則沖擊損失越大。越遠(yuǎn)，則沖擊損失越大。 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 流量流量

20、w2 c2 2 2 2 u2 w1 c1 1 1 u1 b b c c d d 考慮到這項(xiàng)損失后，壓考慮到這項(xiàng)損失后，壓 頭線應(yīng)為曲線頭線應(yīng)為曲線d d。 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 24/6 2 三離心泵的主要性能參數(shù)三離心泵的主要性能參數(shù) v軸功率和效率軸功率和效率 允許汽蝕余量允許汽蝕余量 軸功率和效率軸功率和效率 壓頭壓頭 流量流量 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 軸功率，軸功率， 用用N表示，單位表示，單位W 或或kW N N e N gHQ 電電機(jī)機(jī) 泵泵 電功率 電 N電 出 傳 傳傳電電出出 NN N Ne 電電電電出出 電電功功率率 N NN e 效率效率 ，無量綱，無量綱

21、 有效功率有效功率Ne=msweQ gH，單位單位W 或或kW 三者關(guān)系（如圖）：三者關(guān)系（如圖）： 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 25/6 2 三離心泵的主要性能參數(shù)三離心泵的主要性能參數(shù) v軸功率和效率軸功率和效率 允許汽蝕余量允許汽蝕余量 軸功率和效率軸功率和效率 壓頭壓頭 流量流量 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 N Ne 機(jī)械 損失 容積 損失 水力 損失 小型水泵：小型水泵： 一般為一般為5050 70%70% 大型泵：大型泵： 可達(dá)可達(dá)90%90%以上以上 （1 1）容積損失：）容積損失： （2）水力損失）水力損失 （3）機(jī)械損失）機(jī)械損失 內(nèi)漏內(nèi)漏 與效率與效率 有關(guān)的各種能量

22、損失：有關(guān)的各種能量損失： 環(huán)流損失、阻力損失和沖擊損失環(huán)流損失、阻力損失和沖擊損失 泵軸與軸承、密封圈等機(jī)械部件之間的摩擦泵軸與軸承、密封圈等機(jī)械部件之間的摩擦 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 26/6 2 三離心泵的主要性能參數(shù)三離心泵的主要性能參數(shù) 允許汽蝕余量允許汽蝕余量 軸功率和效率軸功率和效率 壓頭壓頭 流量流量 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 允許汽蝕余量將在后面介紹。允許汽蝕余量將在后面介紹。 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 27/6 2 四離心泵的特性曲線四離心泵的特性曲線 NQ曲線曲線 Q曲線曲線 測定條件：測定條件： 固定轉(zhuǎn)速，固定轉(zhuǎn)速， 20 C清水清

23、水 上述這些主要性能參數(shù)間的關(guān)系無法理論推得，一般由上述這些主要性能參數(shù)間的關(guān)系無法理論推得，一般由 廠家測定，并用曲線表示出來，稱為離心泵特性曲線。常廠家測定，并用曲線表示出來，稱為離心泵特性曲線。常 用的共有三條線，如圖。用的共有三條線，如圖。 駝峰型駝峰型 陡降型陡降型 平坦型平坦型 HQ曲線曲線 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 28/6 2 四離心泵的特性曲線四離心泵的特性曲線 設(shè)計(jì)點(diǎn)設(shè)計(jì)點(diǎn) 2 高高效效區(qū)區(qū) 最高效率最高效率 58 區(qū)域?yàn)楸酶咝^(qū)區(qū)域?yàn)楸酶咝^(qū) 由圖可見：由圖可見： Q ，H ，N ， 有最大值（設(shè)計(jì)點(diǎn)）。有最大值（設(shè)計(jì)點(diǎn)）。 思考：思考： 離心泵

24、啟動(dòng)時(shí)出離心泵啟動(dòng)時(shí)出 口閥門應(yīng)關(guān)閉還口閥門應(yīng)關(guān)閉還 是打開，是打開，why？ 為什么為什么Q0時(shí)時(shí) ，N 0？ 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 29/6 2 離心泵特性曲線的影響因素離心泵特性曲線的影響因素 v液體性質(zhì)液體性質(zhì) 密度密度: : 黏度黏度: : Why？ g ctg b Q r g ctg br Qu u H 2 2 2 22 22 2 2 2 22 當(dāng)當(dāng) 比比20清水的大時(shí)，清水的大時(shí)，H ，N ， 實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng) 20倍清水的黏度（倍清水的黏度（ 20 ）時(shí)，）時(shí)， 對特對特 性曲線的影響很小，可忽略不計(jì)。性曲線的影響很小，可忽略不計(jì)。 對對H

25、Q曲線、曲線、 Q曲線無影響，但曲線無影響，但 gHQ N 故故，NQ曲線上移。曲線上移。 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 30/6 2 離心泵特性曲線的影響因素離心泵特性曲線的影響因素 v 葉輪轉(zhuǎn)速葉輪轉(zhuǎn)速 當(dāng)轉(zhuǎn)速當(dāng)轉(zhuǎn)速 變化不大時(shí)（小于變化不大時(shí)（小于20%），利用出口速度三角形），利用出口速度三角形 相似的近似假定，可推知：相似的近似假定，可推知： 2 n n H H n n Q Q 3 n n N N 若若 不變，則不變，則 N N e N gHQ 比例定律比例定律 思考：思考：若泵在原轉(zhuǎn)速若泵在原轉(zhuǎn)速n下的特性曲線方程為下的特性曲線方程為H=A+BQ2 ，則新轉(zhuǎn)速

26、，則新轉(zhuǎn)速n 下泵的特性曲線方程表達(dá)式？下泵的特性曲線方程表達(dá)式？ 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 31/6 2 離心泵特性曲線的影響因素離心泵特性曲線的影響因素 H n n H Q n n Q 2 2 22 Q n n BAH n n 2 2 QB n n AH H n 0 Q n 2 BQAH 泵在原轉(zhuǎn)速泵在原轉(zhuǎn)速n n下的特性曲線方程下的特性曲線方程 轉(zhuǎn)速增大轉(zhuǎn)速增大 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 32/6 2 離心泵特性曲線的影響因素離心泵特性曲線的影響因素 2 2 2 2 2 D D H H D D Q Q 3 2 2 D D N N 切割定

27、律 v 葉輪直徑葉輪直徑 當(dāng)葉輪直徑因切割而變小時(shí)，若變化程度小于當(dāng)葉輪直徑因切割而變小時(shí)，若變化程度小于20%，則，則 若若 不變，則不變，則 思考：思考：若泵在原葉輪直徑下的特性曲線方程為若泵在原葉輪直徑下的特性曲線方程為H=A+BQ2， 則葉輪切割后泵的特性曲線方程表達(dá)式？則葉輪切割后泵的特性曲線方程表達(dá)式？ 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 33/6 2 五、離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)五、離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié) 泵泵-供方供方 管路管路-需方需方 H泵的特性曲線 Q 工工作作點(diǎn)點(diǎn) 匹配：匹配： 1、管路特性曲線、管路特性曲線 泵提供的流量泵提供的流量 = 管路所需的流

28、量管路所需的流量 泵提供的壓頭泵提供的壓頭H = 管路所需的壓頭管路所需的壓頭he -管路所需壓頭管路所需壓頭h he e與流量關(guān)系曲線與流量關(guān)系曲線 對如圖所示的管路列機(jī)械能衡算式：對如圖所示的管路列機(jī)械能衡算式： 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 34/6 2 五、離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)五、離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié) H泵的特性曲線 Q fe h g u g p zh 2 2 2 52 2 8 2 Q gd lel g u d lel h f QfA 2 BQAhe A 工工作作點(diǎn)點(diǎn) 管路特性方程管路特性方程 完全湍流時(shí)，完全湍流時(shí)， 與流量無關(guān)與流量無關(guān)與流量有關(guān)與流量

29、有關(guān) 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 35/6 2 五、離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)五、離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié) H泵的特性曲線 Q 改改變變泵泵的的特特性性曲曲線線 改改變變管管路路特特性性曲曲線線 2、流量調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié) 調(diào)節(jié)閥門（改變曲線中的調(diào)節(jié)閥門（改變曲線中的B） 改變改變n、切割葉輪切割葉輪 2 2 52 2 8 2 BQA Q gd lel g u g p zhe 閥門開大閥門開大 閥門關(guān)小閥門關(guān)小 工作點(diǎn)工作點(diǎn) 兩種方法兩種方法 缺點(diǎn)：多耗動(dòng)力，并可能使泵低效率區(qū)工作缺點(diǎn)：多耗動(dòng)力，并可能使泵低效率區(qū)工作 優(yōu)點(diǎn)：迅速、方便，可在某一最大流量與零之間隨意變動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：

30、迅速、方便，可在某一最大流量與零之間隨意變動(dòng)。 不經(jīng)常改變流量時(shí)用，大中型泵的流量不經(jīng)常改變流量時(shí)用，大中型泵的流量 調(diào)節(jié)傾向于首先考慮采用這一技術(shù)調(diào)節(jié)傾向于首先考慮采用這一技術(shù) 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 36/6 2 習(xí)題課習(xí)題課 操作型操作型 設(shè)計(jì)型設(shè)計(jì)型-根據(jù)流量、壓頭選泵根據(jù)流量、壓頭選泵 將流量、壓頭裕量控制在將流量、壓頭裕量控制在10%左右。左右。 max max )15. 11 . 1( )1 . 105. 1( HH QQ 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 37/6 2 設(shè)計(jì)型問題計(jì)算舉例設(shè)計(jì)型問題計(jì)算舉例 【例例】 要用泵將水送到要

31、用泵將水送到15 m高之處，最大流量為高之處，最大流量為80 m3 h-1。此流量下管路的壓頭損失為。此流量下管路的壓頭損失為3 m。試在。試在IS 型泵型泵 中，選定合用的一個(gè)。中，選定合用的一個(gè)。 【解解】 題中已給出最大流量為：題中已給出最大流量為： Q=80 m3 h-1 mh g pu zh fe 183015 2 2 取取he的的1.051.1倍則為倍則為18.919.8m。 查圖查圖2-18得：得：IS100-80-125，n2900 r min-1 另：另：IS125-100-250，n1450 r min-1泵雖同樣合用，泵雖同樣合用， 但泵體較大，一般情況下都選前者。但泵體

32、較大，一般情況下都選前者。 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 38/6 2 操作型問題計(jì)算舉例操作型問題計(jì)算舉例 2 01. 030VH 2 04. 010Vhe e hH mh hmV e 26 20 3 （20，26） 【例例】某離心泵工作轉(zhuǎn)速為某離心泵工作轉(zhuǎn)速為n=2900r.p.m.（轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/min），），其特性其特性 曲線方程為曲線方程為H=300.01V2 。當(dāng)泵的出口閥全開時(shí)，管路特性。當(dāng)泵的出口閥全開時(shí)，管路特性 曲線方程為曲線方程為he=100.04V2，式中，式中V的單位為的單位為m3/h，H及及he的單的單 位均為位均為m。求：求： （1）閥全開時(shí)，泵的輸

33、水量為多少？）閥全開時(shí)，泵的輸水量為多少？ （2）要求所需供水量為上述供水量的）要求所需供水量為上述供水量的75%時(shí)：時(shí)： a若采用出口閥調(diào)節(jié)，則多損失的壓頭為多少若采用出口閥調(diào)節(jié)，則多損失的壓頭為多少m水柱？水柱？ b若采用變速調(diào)節(jié)，則泵的轉(zhuǎn)速應(yīng)為多少若采用變速調(diào)節(jié)，則泵的轉(zhuǎn)速應(yīng)為多少r.p.m.？ 【解解】 （1） 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 39/6 2 hmV 3 15%7520 mVH75.271501. 03001. 030 22 mhe191504. 010 2 m75. 81975.27 多多損損失失 （20，26） （15，19） （15， 27.75

34、） 20 15 H he (2)多損失的壓頭為多少多損失的壓頭為多少m水柱？水柱？ a. 采用調(diào)節(jié)出口閥門的方法采用調(diào)節(jié)出口閥門的方法 多損失的 2 01. 030VH 2 04. 010Vhe 泵特性曲線方程 管路特性曲線方程 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 40/6 2 2 01. 030VH 2 04. 010Vhe 泵特性曲線方程 管路特性曲線方程 hmV 3 15%7520 mhe191504. 010 2 （20，26） （15，19） 2 22 01. 030V n n H n n 2 2 1501. 0 2900 3019 n .2441mprn b. 采用

35、調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方法，采用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方法，則泵的轉(zhuǎn)速應(yīng)為多少則泵的轉(zhuǎn)速應(yīng)為多少r.p.m.？ 2015 注意：以下解法錯(cuò)誤注意：以下解法錯(cuò)誤! mprn V V n.2175290075. 0 新轉(zhuǎn)速下泵的特性曲線方程為：新轉(zhuǎn)速下泵的特性曲線方程為： 因?yàn)楸壤芍贿m用于泵，而不能用于由泵和因?yàn)楸壤芍贿m用于泵，而不能用于由泵和 管路特性曲線共同決定的工作點(diǎn)（管路特性曲線過管路特性曲線共同決定的工作點(diǎn)（管路特性曲線過 坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí)除外）。坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí)除外）。 he 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 41/6 2 作業(yè)：作業(yè)： 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 42/

36、6 2 六、離心泵的安裝高度六、離心泵的安裝高度ZS 1 1、什么是安裝高度？、什么是安裝高度？ 泵軸與吸液方液泵軸與吸液方液 面間的垂直高度，稱面間的垂直高度，稱 為安裝高度，用為安裝高度，用ZS表表 示。可正可負(fù)。示?？烧韶?fù)。 思考：思考：安裝高度為什么受限制？安裝高度為什么受限制？ 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 43/6 2 六、離心泵的安裝高度六、離心泵的安裝高度ZS 思考：思考：安裝高度為什么受限制？安裝高度為什么受限制？ 為避免汽蝕現(xiàn)象，安裝高度必須加以為避免汽蝕現(xiàn)象，安裝高度必須加以 限制，即存在最大安裝高度限制，即存在最大安裝高度ZS,max。 汽蝕現(xiàn)象

37、：汽蝕現(xiàn)象： 葉片背面葉片背面 當(dāng)當(dāng)pkpv 時(shí)，時(shí)，K處發(fā)生部分汽化現(xiàn)象。處發(fā)生部分汽化現(xiàn)象。 葉片表面產(chǎn)生蜂窩狀腐蝕葉片表面產(chǎn)生蜂窩狀腐蝕 ； 泵體震動(dòng)，并發(fā)出噪音；泵體震動(dòng)，并發(fā)出噪音； 流量、壓頭、效率都明顯下降；流量、壓頭、效率都明顯下降； 嚴(yán)重時(shí)甚至吸不上液體。嚴(yán)重時(shí)甚至吸不上液體。 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 44/6 2 六、離心泵的安裝高度六、離心泵的安裝高度ZS 2、最大安裝高度、最大安裝高度ZS,max和允許汽蝕余量和允許汽蝕余量 h允許 允許 es f e e s s h g u g p z g p 2 2 min, max, es f e e

38、s s h g u g p g p z 2 2 min, max, 剛好發(fā)生汽蝕時(shí)剛好發(fā)生汽蝕時(shí)， pkpv， pe達(dá)到最小值達(dá)到最小值pe,min。 在在s-s面、面、e-e面間列機(jī)械能衡算：面間列機(jī)械能衡算： es f e e s h g p g u g p g pp 2 2 min, 最小汽蝕余量最小汽蝕余量 又稱最小凈正吸上高度又稱最小凈正吸上高度 （NPSH，Net Positive Suction Head） 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 45/6 2 六、離心泵的安裝高度六、離心泵的安裝高度ZS g p g u g p h e e 2 2 min, min

39、令令 es f s s hh g pp z minmax, 于于是是 3 . 0 min hh允 允許許 一般規(guī)定，允許汽蝕余量一般規(guī)定，允許汽蝕余量 h允許 允許是泵的特性參數(shù)之一，由廠家測定。 是泵的特性參數(shù)之一，由廠家測定。 es f s s hh g pp z 允允許許 允允許許 相相應(yīng)應(yīng)地地，允允許許安安裝裝高高度度 hmin的實(shí)驗(yàn)測定的實(shí)驗(yàn)測定： 用用20清水測定。以清水測定。以 泵的揚(yáng)程較正常值下泵的揚(yáng)程較正常值下 降降3%作為發(fā)生汽蝕作為發(fā)生汽蝕 的標(biāo)志，測定泵剛好的標(biāo)志，測定泵剛好 發(fā)生汽蝕時(shí)的發(fā)生汽蝕時(shí)的pe即可即可 。 -最小汽蝕余量最小汽蝕余量 實(shí)際的安裝高度還應(yīng)比允許

40、值低實(shí)際的安裝高度還應(yīng)比允許值低0.51m。 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 46/6 2 六、離心泵的安裝高度六、離心泵的安裝高度ZS 當(dāng)輸送條件與測定條件不同時(shí)，則要對當(dāng)輸送條件與測定條件不同時(shí)，則要對h允許 允許 值進(jìn)行校正。求校正系數(shù)的曲線載于泵的說明書值進(jìn)行校正。求校正系數(shù)的曲線載于泵的說明書 中。校正系數(shù)常小于中。校正系數(shù)常小于1，故為簡便計(jì)，也可不校，故為簡便計(jì)，也可不校 正，而將其視為外加的安全因數(shù)。正，而將其視為外加的安全因數(shù)。 h允許 允許的校正 的校正： 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 47/6 2 七、離心泵的類型、選用、安裝與操

41、作七、離心泵的類型、選用、安裝與操作 冷凝水泵冷凝水泵 鍋爐給水泵鍋爐給水泵 雜質(zhì)泵雜質(zhì)泵 耐腐蝕泵耐腐蝕泵 油泵油泵 清水泵清水泵 按用途分按用途分 雙吸泵雙吸泵 單吸泵單吸泵 按吸入方式分按吸入方式分 多級泵多級泵 單級泵單級泵 按葉輪級數(shù)分按葉輪級數(shù)分 立式立式 臥式臥式 按轉(zhuǎn)軸的位置分按轉(zhuǎn)軸的位置分 類型類型：不下百種不下百種 請點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫請點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 48/6 2 七、離心泵的類型、選用、安裝與操作七、離心泵的類型、選用、安裝與操作 設(shè)計(jì)點(diǎn) Q 高 效 區(qū) 選用原則：選用原則： 定類型定類型-根據(jù)流體性質(zhì)及操作條件根據(jù)流體性質(zhì)及

42、操作條件 定規(guī)格定規(guī)格-根據(jù)流量、壓頭大小，高效根據(jù)流量、壓頭大小，高效 返回目錄返回目錄 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 49/6 2 第二節(jié)第二節(jié) 其它類型泵其它類型泵 齒齒輪輪泵泵、螺螺桿桿泵泵等等 、隔隔膜膜泵泵、計(jì)計(jì)量量泵泵、往往復(fù)復(fù)式式容容積積式式：如如 旋旋渦渦泵泵 軸軸流流式式、噴噴射射式式、離離心心式式速速度度式式：如如 一、其它速度式泵一、其它速度式泵 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 50/6 2 第二節(jié)第二節(jié) 其它類型泵其它類型泵 二、容積式泵二、容積式泵 1、往復(fù)泵、往復(fù)泵 工作原理：工作原理： 與離心泵比較：與離心泵比較： 結(jié)構(gòu)

43、：結(jié)構(gòu)：泵缸、活塞、閥門、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)泵缸、活塞、閥門、傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 利用容積的變化給流體加靜壓能利用容積的變化給流體加靜壓能 工作循環(huán)：一次吸液，一次排液工作循環(huán)：一次吸液，一次排液 單缸單動(dòng)泵 H 0 Q -具有自吸能力，不必灌液具有自吸能力，不必灌液 -安裝高度也受限制，但無汽蝕現(xiàn)象安裝高度也受限制，但無汽蝕現(xiàn)象 v啟動(dòng)前是否需要灌液？啟動(dòng)前是否需要灌液？ v安裝高度是否有限制？安裝高度是否有限制？ v流量流量Q與壓頭與壓頭H關(guān)系？關(guān)系？ -流量與壓頭幾乎無關(guān)流量與壓頭幾乎無關(guān) 由于受泵的部件由于受泵的部件 機(jī)械強(qiáng)度和原動(dòng)機(jī)功機(jī)械強(qiáng)度和原動(dòng)機(jī)功 率的限制，泵的揚(yáng)程率的限制，泵的揚(yáng)程 不可能無限增

44、大。不可能無限增大。 壓頭越大，漏損壓頭越大，漏損 越大越大. 請點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫請點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 51/6 2 1 1、往復(fù)泵、往復(fù)泵 與離心泵比較：與離心泵比較： 數(shù)數(shù)改改變變活活塞塞行行程程或或往往復(fù)復(fù)次次 旁旁路路調(diào)調(diào)節(jié)節(jié) 流流量量調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)方方法法 旁旁 路路 H 0 Q 單缸單動(dòng)泵 v輸液量均勻性輸液量均勻性？連續(xù)性？連續(xù)性？ v流量調(diào)節(jié)方法？流量調(diào)節(jié)方法？ -輸液量不均勻、不連續(xù)輸液量不均勻、不連續(xù) -流量調(diào)節(jié)不可用出口閥門調(diào)節(jié)方法。流量調(diào)節(jié)不可用出口閥門調(diào)節(jié)方法。 v適用于小流量、高壓頭的情況下輸送高粘度的液體。適用于小流量、高壓頭的

45、情況下輸送高粘度的液體。 v效率高，通常為效率高，通常為7272 93%93%。 請點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫請點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 52/6 2 齒齒輪輪泵泵、螺螺桿桿泵泵等等 、隔隔膜膜泵泵、計(jì)計(jì)量量泵泵、往往復(fù)復(fù)式式容容積積式式：如如 旋旋渦渦泵泵 軸軸流流式式、噴噴射射式式、離離心心式式速速度度式式：如如 2、其他容積式泵：、其他容積式泵： 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 53/6 2 三、各類泵在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用三、各類泵在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用 請點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫請點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫 離心泵應(yīng)用范圍最廣。特別適用于化工生產(chǎn)的原因是它的流離心泵應(yīng)用范

46、圍最廣。特別適用于化工生產(chǎn)的原因是它的流 量均勻而易于調(diào)節(jié)，又能輸送有腐蝕性、含懸浮物的液體。量均勻而易于調(diào)節(jié)，又能輸送有腐蝕性、含懸浮物的液體。 往復(fù)泵只宜在壓頭高、流量也較大的情況下使用。往復(fù)泵只宜在壓頭高、流量也較大的情況下使用。 返回目錄返回目錄 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 54/6 2 第三節(jié)第三節(jié) 通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和真空泵通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和真空泵 容積式容積式 速度式速度式 按工作原理分按工作原理分 真空泵真空泵 壓縮機(jī)壓縮機(jī) 鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī) 通風(fēng)機(jī)通風(fēng)機(jī) 按用途分按用途分 p2 p1 終壓終壓p21.15atm，壓縮比壓縮比 15. 11 1 2

47、 p p 終壓終壓p24atm，壓縮比壓縮比 4 1 2 p p 終壓為大氣壓，壓縮比近似終壓為大氣壓，壓縮比近似 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 55/6 2 第三節(jié)第三節(jié) 通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和真空泵通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和真空泵 工作原理：工作原理： 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 主要性能參數(shù)及特性曲線：主要性能參數(shù)及特性曲線： 與離心泵相似與離心泵相似 特點(diǎn)：葉片數(shù)目多、短，有徑向、前彎、后彎等，特點(diǎn)：葉片數(shù)目多、短，有徑向、前彎、后彎等， 通道多呈矩形通道多呈矩形 風(fēng)量、風(fēng)壓、靜風(fēng)壓、軸功率、效率風(fēng)量、風(fēng)壓、靜風(fēng)壓、軸功率、效率 與離心泵相同與離心泵相同 風(fēng)量風(fēng)量Q：以進(jìn)口狀態(tài)計(jì)以進(jìn)口狀態(tài)計(jì) 一、離心通風(fēng)機(jī)一、離心通風(fēng)機(jī) 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章 56/6 2 第三節(jié)第三節(jié) 通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)