第二章 流體輸送設備

1、第二章第二章 流體輸送機械流體輸送機械教學要求教學要求2-0 2-0 概述概述2-12-1液體輸送液體輸送 機械機械2-22-2氣體輸送氣體輸送 和壓縮機和壓縮機 復習復習內(nèi)蒙古工業(yè)大學內(nèi)蒙古工業(yè)大學化工學院化工學院化工原理化工原理流體輸送機械流體輸送機械2/31教學要求教學要求重重 點：點：離心泵的特性和選用離心泵的特性和選用。覆蓋內(nèi)容：離心泵的結(jié)構(gòu)（主要部件及其作用）；工作原理；覆蓋內(nèi)容：離心泵的結(jié)構(gòu)（主要部件及其作用）；工作原理；類型；氣縛現(xiàn)象產(chǎn)生的原因及消除措施；離心泵的理論流量類型；氣縛現(xiàn)象產(chǎn)生的原因及消除措施；離心泵的理論流量與理論揚程、離心泵的基本方程式及影響揚程、流量的主要與理

2、論揚程、離心泵的基本方程式及影響揚程、流量的主要因素；因素；離心泵的主要性能參數(shù)（流量、揚程、軸功率、效離心泵的主要性能參數(shù)（流量、揚程、軸功率、效率）；特性曲線的測定、率）；特性曲線的測定、換算和應用；離心泵的工作點及其換算和應用；離心泵的工作點及其調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)；氣蝕現(xiàn)象（避免措施）氣蝕現(xiàn)象（避免措施）、臨界氣蝕余量、必須氣蝕余、臨界氣蝕余量、必須氣蝕余量、最大吸上真空高度；允許吸上真空高度等概念及測定；量、最大吸上真空高度；允許吸上真空高度等概念及測定；泵的泵的安裝高度的確定；泵的主要型號及選擇原則安裝高度的確定；泵的主要型號及選擇原則；正位移式；正位移式輸送設備的特點及操作要點。輸送設備的

3、特點及操作要點。內(nèi)蒙古工業(yè)大學內(nèi)蒙古工業(yè)大學化工學院化工學院化工原理化工原理流體輸送機械流體輸送機械3/312-0 2-0 概述概述原因：能量損失、低位向高位、低壓向高壓原因：能量損失、低位向高位、低壓向高壓方法：使流體獲得機械能方法：使流體獲得機械能 （流體輸送設備）（流體輸送設備）流體輸送機械的分類：流體輸送機械的分類：按工作原理：按工作原理：動力式動力式、容積式容積式（正位移式）、（正位移式）、其它類型其它類型。按被輸送流體：泵按被輸送流體：泵輸送液輸送液體；體；氣體氣體通風機、鼓風機、通風機、鼓風機、壓縮機、真空泵。壓縮機、真空泵。 1 12 2管路特性曲線管路特性曲線 HeQe的關系

4、曲線的關系曲線內(nèi)蒙古工業(yè)大學內(nèi)蒙古工業(yè)大學化工學院化工學院化工原理化工原理流體輸送機械流體輸送機械4/312-0 2-0 概述概述取取1-1、2-2截面，基準面：截面，基準面：1-1對單位重量的流體列柏努利對單位重量的流體列柏努利方程：方程：fHgpguZHegpguZ2222121122只要管路系統(tǒng)的布置確定，則只要管路系統(tǒng)的布置確定，則Z1、Z2、p1、p2為定值，為定值，即上式可變形為：即上式可變形為：ffHAHeHguuZZgppHe2)(21221212動壓頭差可忽略不計動壓頭差可忽略不計內(nèi)蒙古工業(yè)大學內(nèi)蒙古工業(yè)大學化工學院化工學院化工原理化工原理流體輸送機械流體輸送機械5/312-

5、0 2-0 概述概述22211428)(BQeAHeBQeHQegdHfNiMjiijif221142)(iiiMjijNiiiifdQeugudlHHeQe的關系只與管路的布置有關。的關系只與管路的布置有關。內(nèi)蒙古工業(yè)大學內(nèi)蒙古工業(yè)大學化工學院化工學院化工原理化工原理流體輸送機械流體輸送機械6/312-0 2-0 概述概述評價流體輸送設備性能的重要參數(shù)評價流體輸送設備性能的重要參數(shù)揚程：單位重量流體從流體輸送設備上獲得的機械能，揚程：單位重量流體從流體輸送設備上獲得的機械能，以以H表示，也稱為壓頭。表示，也稱為壓頭。流量：單位時間內(nèi)，流體輸送設備提供給管路系統(tǒng)的流流量：單位時間內(nèi)，流體輸送設

6、備提供給管路系統(tǒng)的流體體積量，以體體積量，以Q表示。表示。效率效率軸功率軸功率允許吸上真空度或必須氣蝕余量允許吸上真空度或必須氣蝕余量內(nèi)蒙古工業(yè)大學內(nèi)蒙古工業(yè)大學化工學院化工學院化工原理化工原理流體輸送機械流體輸送機械7/312-1 2-1 液體輸送機械液體輸送機械 2-1-1 2-1-1 離心泵離心泵一、離心泵的工作原理與主要部件一、離心泵的工作原理與主要部件1、工作原理工作原理灌泵灌泵 啟動啟動 氣縛現(xiàn)象氣縛現(xiàn)象2、主要部件主要部件葉輪葉輪閉式閉式、半閉式半閉式、開式開式 單吸式、雙吸式單吸式、雙吸式密封裝置密封裝置：填料密封、機械密封。填料密封、機械密封。泵殼泵殼：匯集液體、能量轉(zhuǎn)換裝置

7、：匯集液體、能量轉(zhuǎn)換裝置作用作用:機械能轉(zhuǎn)移機械能轉(zhuǎn)移何種葉輪的效率高何種葉輪的效率高?為什么為什么?內(nèi)蒙古工業(yè)大學內(nèi)蒙古工業(yè)大學化工學院化工學院化工原理化工原理流體輸送機械流體輸送機械8/312-1 2-1 液體輸送機械液體輸送機械二、離心泵的基本方程二、離心泵的基本方程 離心泵在理想工作狀況下時，從理論上表示離心泵的揚程與、離心泵在理想工作狀況下時，從理論上表示離心泵的揚程與、泵的結(jié)構(gòu)、尺寸、轉(zhuǎn)速及流量等因素間的關系。泵的結(jié)構(gòu)、尺寸、轉(zhuǎn)速及流量等因素間的關系。離心泵的理想工作狀況：理想流體、葉輪的葉片數(shù)量為無窮多離心泵的理想工作狀況：理想流體、葉輪的葉片數(shù)量為無窮多液體通過葉輪的流動液體通

8、過葉輪的流動速度三角形：速度三角形：D2211w1c1u1w2c2u2D12內(nèi)蒙古工業(yè)大學內(nèi)蒙古工業(yè)大學化工學院化工學院化工原理化工原理流體輸送機械流體輸送機械9/312-1 2-1 液體輸送機械液體輸送機械gwgugcHHHgcHgwguHiiicipiTiiciiipi222222222222動能：；勢能：離心泵的理論揚程離心泵的理論揚程 推導方法：推導方法：1）離心力作功；離心力作功；2）歐拉平衡方程歐拉平衡方程+離心力場中的離心力場中的機械能守衡；機械能守衡；3）動量矩增量與作功的關系。動量矩增量與作功的關系。gcuHgccgwwguuHHHTTTTi22290212221222122

9、12cos222 內(nèi)蒙古工業(yè)大學內(nèi)蒙古工業(yè)大學化工學院化工學院化工原理化工原理流體輸送機械流體輸送機械10/312-1 2-1 液體輸送機械液體輸送機械理論流量理論流量QT則則:QT=D2b2cr2TTTrrQbDgctguguHDnRnubDQcctgcuc2222222222222222260602cos內(nèi)蒙古工業(yè)大學內(nèi)蒙古工業(yè)大學化工學院化工學院化工原理化工原理流體輸送機械流體輸送機械11/312-1 2-1 液體輸送機械液體輸送機械離心泵基本方程式的討論離心泵基本方程式的討論葉輪的直徑與轉(zhuǎn)速葉輪的直徑與轉(zhuǎn)速:n或或D2 ，則，則HT 葉片形狀葉片形狀：后彎葉片、徑向葉片、前彎葉片。：后

10、彎葉片、徑向葉片、前彎葉片。90=9090為什么工業(yè)上常采用后彎葉片？為什么工業(yè)上常采用后彎葉片？ QT對理論揚程的影響：對理論揚程的影響：TTQbDgctguguH222222內(nèi)蒙古工業(yè)大學內(nèi)蒙古工業(yè)大學化工學院化工學院化工原理化工原理流體輸送機械流體輸送機械12/312-1 2-1 液體輸送機械液體輸送機械三、離心泵的主要性能參數(shù)與特性曲線三、離心泵的主要性能參數(shù)與特性曲線離心泵的主要性能參數(shù)離心泵的主要性能參數(shù)流量（流量（Q）：）：L/s或或m3/h。Q=f（結(jié)構(gòu)、尺寸、轉(zhuǎn)速結(jié)構(gòu)、尺寸、轉(zhuǎn)速）。）。安裝安裝在管路中離心泵的流量還與管路特性有關。在管路中離心泵的流量還與管路特性有關。揚程（

11、揚程（H）：）：m。H=F(結(jié)構(gòu)、尺寸、轉(zhuǎn)速、流量結(jié)構(gòu)、尺寸、轉(zhuǎn)速、流量）。安裝在。安裝在管路中離心泵的揚程還與管路特性管路中離心泵的揚程還與管路特性有關。有關。效率：容積效率（容積損失），效率：容積效率（容積損失），水力效率（水力損失），機械效水力效率（水力損失），機械效率（機械損失）率（機械損失）.=0.5=0.50.7 .7揚揚 程程理論揚程實際揚程各種原因引起的能量損失流量內(nèi)蒙古工業(yè)大學內(nèi)蒙古工業(yè)大學化工學院化工學院化工原理化工原理流體輸送機械流體輸送機械13/312-1 2-1 液體輸送機械液體輸送機械軸功率軸功率(N): W(kW)gHQN 機械損失機械損失容積損失容積損失水力損失

12、水力損失NNe離心泵的特性曲線離心泵的特性曲線實驗測定泵的特性曲線實驗測定泵的特性曲線（一定轉(zhuǎn)速下）（一定轉(zhuǎn)速下）HQ曲線：曲線： Q曲線曲線 NQ曲線曲線內(nèi)蒙古工業(yè)大學內(nèi)蒙古工業(yè)大學化工學院化工學院化工原理化工原理流體輸送機械流體輸送機械14/312-1 2-1 液體輸送機械液體輸送機械32/,nnNNnnHHnnQQ四、離心泵性能改變和換算四、離心泵性能改變和換算液體物性的影響液體物性的影響密度密度 粘度粘度(2010-6m2/s)離心泵轉(zhuǎn)速離心泵轉(zhuǎn)速(20%)u2u2r2w2w2c22c2rc2rc2不同轉(zhuǎn)速下的速度三角形不同轉(zhuǎn)速下的速度三角形離心泵葉輪直徑離心泵葉輪直徑32222222

13、,DDNNDDHHDDQQ內(nèi)蒙古工業(yè)大學內(nèi)蒙古工業(yè)大學化工學院化工學院化工原理化工原理流體輸送機械流體輸送機械15/312-1 2-1 液體輸送機械液體輸送機械五、離心泵的氣蝕現(xiàn)象與安裝高度五、離心泵的氣蝕現(xiàn)象與安裝高度氣蝕現(xiàn)象氣蝕現(xiàn)象思考題思考題:1)產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象有什么后果？產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象有什么后果？2)氣蝕現(xiàn)象與氣縛現(xiàn)象有什么氣蝕現(xiàn)象與氣縛現(xiàn)象有什么異同？異同？Hgp00011p1安裝高度安裝高度(Hg)內(nèi)蒙古工業(yè)大學內(nèi)蒙古工業(yè)大學化工學院化工學院化工原理化工原理流體輸送機械流體輸送機械16/312-1 2-1 液體輸送機械液體輸送機械gppHasmin1max,)(5 . 0max,ssH

14、H允許吸上真空高度允許吸上真空高度(Hs)Hgp00011p110,21max2fsHguHHg1000)24. 01081. 9()10(3vasspHHH,)(ssHQQfH內(nèi)蒙古工業(yè)大學內(nèi)蒙古工業(yè)大學化工學院化工學院化工原理化工原理流體輸送機械流體輸送機械17/312-1 2-1 液體輸送機械液體輸送機械必須氣蝕余量必須氣蝕余量(NPSH)rkfkvckfkvHgugpgugpNPSHHgugpgugp1 ,221min11 ,221122)()(225 . 0)()(crNPSHNPSH)()(QNPSHr10,0max)(frvHNPSHgppHg考慮泵運行期間的生產(chǎn)條件波動考慮泵運

15、行期間的生產(chǎn)條件波動,則實際的安裝高度則實際的安裝高度:) 15 . 0(max HgHg內(nèi)蒙古工業(yè)大學內(nèi)蒙古工業(yè)大學化工學院化工學院化工原理化工原理流體輸送機械流體輸送機械18/312-1 2-1 液體輸送機械液體輸送機械六、離心泵的工作點與調(diào)節(jié)六、離心泵的工作點與調(diào)節(jié)流量流量 Q 揚程揚程 H管路特性曲線泵的特性曲線泵的特性曲線工作點Q1H1工作點工作點：泵的特性曲線泵的特性曲線管路特性曲線管路特性曲線 工作點：工作點：H=He, Q=Qe流量調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)改變出口閥開度改變出口閥開度改變管路改變管路的特性曲線的特性曲線改變轉(zhuǎn)速改變轉(zhuǎn)速改變泵的特性曲線改變泵的特性曲線內(nèi)蒙古工業(yè)大學內(nèi)蒙古工業(yè)

16、大學化工學院化工學院化工原理化工原理流體輸送機械流體輸送機械19/312-1 2-1 液體輸送機械液體輸送機械組合操作組合操作（同型號：（同型號：H=C-KQ2 ）并聯(lián)并聯(lián)并聯(lián)后并聯(lián)后H=H,Q=2Q并聯(lián)后的特性：并聯(lián)后的特性：H=C-K(Q/2)2串聯(lián)串聯(lián)（同型號）：（同型號）：串聯(lián)后串聯(lián)后H=2H,Q=Q。串聯(lián)后的特性：串聯(lián)后的特性：H=2C-2KQ2選擇原則：選擇原則：單臺：單臺：H=C-KQ2，管路：，管路：He=A+BQe2。1）CA只能選擇串聯(lián)；只能選擇串聯(lián)；2）B較小，并聯(lián)；較小，并聯(lián)；3）B較大，串較大，串聯(lián)操作。聯(lián)操作。內(nèi)蒙古工業(yè)大學內(nèi)蒙古工業(yè)大學化工學院化工學院化工原理化工

17、原理流體輸送機械流體輸送機械20/312-1 2-1 液體輸送機械液體輸送機械七、離心泵的類型七、離心泵的類型清水泵清水泵（IS型、型、D型、型、Sh型）：用于輸送清水及與水物型）：用于輸送清水及與水物性相似的液體。性相似的液體。IS型：型：Q=4.5360m3/h，H=898m。D型：級數(shù)一般為型：級數(shù)一般為29級，最多可達級，最多可達12級。級。 Q=10.8850m3/h; H=14351m，。，。Sh型：型：Q=112012500m3/h , H=9140m， 。IS65-40-250:65吸入口直徑；吸入口直徑；40排除口直徑；排除口直徑；250葉輪直徑葉輪直徑耐腐蝕泵（耐腐蝕泵（F

18、型）型）40FM1-26 ：40吸入口直徑，吸入口直徑，M與流體接觸部件的材料代與流體接觸部件的材料代號，號，1軸封類型代號；軸封類型代號；26揚程揚程內(nèi)蒙古工業(yè)大學內(nèi)蒙古工業(yè)大學化工學院化工學院化工原理化工原理流體輸送機械流體輸送機械21/312-1 2-1 液體輸送機械液體輸送機械油泵（油泵（Y型）：雙吸式為型）：雙吸式為YS。100Y-1202A ： 2葉輪級數(shù)，葉輪級數(shù)，A葉輪切割次數(shù)葉輪切割次數(shù)雜質(zhì)泵（雜質(zhì)泵（P型）型） 液下泵液下泵 屏蔽泵屏蔽泵八、泵的選用與校核及使用八、泵的選用與校核及使用泵泵的的計計算算設計型設計型操作型操作型已知：管路布置情況，管路的流已知：管路布置情況，管

19、路的流量任務。求：選擇合適的泵，并量任務。求：選擇合適的泵，并確定泵在管路中的安裝高度確定泵在管路中的安裝高度已知：管路布置情況，管路的流量已知：管路布置情況，管路的流量任務，泵的型號。求：該泵是否合任務，泵的型號。求：該泵是否合用，能否正常操作。用，能否正常操作。選選用用校校核核內(nèi)蒙古工業(yè)大學內(nèi)蒙古工業(yè)大學化工學院化工學院化工原理化工原理流體輸送機械流體輸送機械22/312-1 2-1 液體輸送機械液體輸送機械離心泵的安裝與使用離心泵的安裝與使用最大安裝高度最大安裝高度 灌泵灌泵 出口閥出口閥 定期檢查和維修定期檢查和維修 2-1-2 往復泵往復泵一、一、往復泵往復泵的的工作原理工作原理二、

20、往復泵的特性二、往復泵的特性往復泵的揚程：往復泵的揚程與泵的幾何尺寸無關。往復泵的揚程：往復泵的揚程與泵的幾何尺寸無關。往復泵的流量：往復泵的流量只與泵的幾何尺寸、活塞的往復泵的流量：往復泵的流量只與泵的幾何尺寸、活塞的往復頻率、沖程等有關。往復頻率、沖程等有關。rTrTSnaAQASnQ)2(；雙動：單動：理論流量：理論流量：內(nèi)蒙古工業(yè)大學內(nèi)蒙古工業(yè)大學化工學院化工學院化工原理化工原理流體輸送機械流體輸送機械23/312-1 2-1 液體輸送機械液體輸送機械實際流量：實際流量：Q=vQT v，中型往復泵為，中型往復泵為0.90.95流量不均勻性流量不均勻性特性曲線與工作點特性曲線與工作點工作

21、點流量不隨管路特性改變。工作點流量不隨管路特性改變。三、往復泵的流量調(diào)節(jié)三、往復泵的流量調(diào)節(jié)旁路調(diào)節(jié)旁路調(diào)節(jié)改變活塞沖程及頻率改變活塞沖程及頻率安裝高度有限制嗎？為什么？安裝高度有限制嗎？為什么？ 內(nèi)蒙古工業(yè)大學內(nèi)蒙古工業(yè)大學化工學院化工學院化工原理化工原理流體輸送機械流體輸送機械24/312-1 2-1 液體輸送機械液體輸送機械四、往復泵與離心泵的比較四、往復泵與離心泵的比較往復泵往復泵離心泵離心泵具有自吸能力、啟動前不需灌泵，具有自吸能力、啟動前不需灌泵，安裝高度受限。安裝高度受限。不具有自吸能力、啟動前需要灌泵，不具有自吸能力、啟動前需要灌泵，安裝高度受限。安裝高度受限。流量不均勻、不連

22、續(xù)。流量只與泵流量不均勻、不連續(xù)。流量只與泵有關，揚程只與管路有關。有關，揚程只與管路有關。流量均勻、連續(xù)。流量、揚程不僅流量均勻、連續(xù)。流量、揚程不僅與泵有關，還與管路有關。與泵有關，還與管路有關。流量調(diào)節(jié)：旁路、改變沖程或頻率。流量調(diào)節(jié)：旁路、改變沖程或頻率。流量調(diào)節(jié)：出口閥、改變轉(zhuǎn)速、組流量調(diào)節(jié)：出口閥、改變轉(zhuǎn)速、組合操作合操作啟動：循環(huán)閥全開。適用于小流量、啟動：循環(huán)閥全開。適用于小流量、高壓頭的情況下輸送高粘度的液體。高壓頭的情況下輸送高粘度的液體。效率高。效率高。啟動：出口閥全關。啟動：出口閥全關。內(nèi)蒙古工業(yè)大學內(nèi)蒙古工業(yè)大學化工學院化工學院化工原理化工原理流體輸送機械流體輸送機械

23、25/312-1 2-1 液體輸送機械液體輸送機械 2-1-3 2-1-3 其它類型泵其它類型泵一、計量泵一、計量泵適用于要求輸液量十分準確或幾種液體要求按一定配比輸送。適用于要求輸液量十分準確或幾種液體要求按一定配比輸送。二、二、齒輪泵齒輪泵適用于輸送高粘度液體或糊狀物料。適用于輸送高粘度液體或糊狀物料。三、三、螺桿泵螺桿泵螺桿螺桿泵壓頭高、效率高、無噪音、適用于輸送高粘度液體。泵壓頭高、效率高、無噪音、適用于輸送高粘度液體。四、隔膜泵四、隔膜泵 五、五、旋渦泵旋渦泵內(nèi)蒙古工業(yè)大學內(nèi)蒙古工業(yè)大學化工學院化工學院化工原理化工原理流體輸送機械流體輸送機械26/312-22-2氣體輸送和壓縮機氣體

24、輸送和壓縮機用途：輸送氣體、產(chǎn)生高壓、產(chǎn)生真空。用途：輸送氣體、產(chǎn)生高壓、產(chǎn)生真空。分類：分類：工作原理：工作原理：離心式離心式、容積式容積式。用途：用途：通風機：通風機：出口壓強不大于出口壓強不大于15 kPa(表壓表壓)，壓縮比為壓縮比為11.5鼓風機：鼓風機：出口壓強為出口壓強為15 kPa0.3MPa(表壓表壓)，壓縮比小于壓縮比小于4壓縮機：壓縮機：出口壓強出口壓強0.3MPa以上以上(表壓表壓)，壓縮比大于壓縮比大于4真空泵：真空泵：用于減壓抽吸，出口壓強為大氣壓，用于減壓抽吸，出口壓強為大氣壓，內(nèi)蒙古工業(yè)大學內(nèi)蒙古工業(yè)大學化工學院化工學院化工原理化工原理流體輸送機械流體輸送機械2

25、7/312-22-2氣體輸送和壓縮機氣體輸送和壓縮機結(jié)構(gòu)：與離心泵相似。結(jié)構(gòu)：與離心泵相似。特點：葉片數(shù)量多、短，有徑向、前彎、后彎，流道多特點：葉片數(shù)量多、短，有徑向、前彎、后彎，流道多呈矩形。呈矩形。分類：分類：一、離心通風機一、離心通風機低壓離心通風機：低壓離心通風機：出口風壓小于出口風壓小于1.0 kPa(表壓表壓)中壓離心通風機：中壓離心通風機：出口風壓出口風壓1.03.0 k Pa(表壓表壓)高壓離心通風機：高壓離心通風機：出口風壓出口風壓3.015.0 k Pa(表壓表壓)主要性能參數(shù)主要性能參數(shù)風量風量(Q) 風壓風壓(HT)、效率、效率、軸功率、軸功率N內(nèi)蒙古工業(yè)大學內(nèi)蒙古工業(yè)大學化工學院化工學院化工原理化工原理流體輸送機械流體輸送機械28/312-22-2氣體輸送和壓縮機氣體輸送和壓縮機二、離心鼓風機和壓縮機二、離心鼓風機和壓縮機三、三、羅茨鼓風機羅茨鼓風機結(jié)構(gòu)及工作原理結(jié)構(gòu)及工作原理操作與調(diào)節(jié)操作與調(diào)節(jié)四、往復式壓縮機四、往復式壓縮機主要部件主要部件 工作原理工作原理工作循環(huán)：壓縮工作循環(huán)：壓縮排氣排氣膨脹膨脹吸氣吸氣容積系數(shù)容積系數(shù)31410VVVV內(nèi)蒙古工業(yè)大學內(nèi)蒙古工業(yè)大學化工學院化工學院化工原理化工原理流體輸送機械流體輸送機械29/312-22-