流體輸送機(jī)械講稿-概要

1、1.7 流體輸送機(jī)械流體輸送機(jī)械作業(yè)作業(yè)1-24 50.4m（注意真空表的（注意真空表的 讀數(shù)讀數(shù)=-表壓）表壓）1-26 439.8W,0.733kW1-30 42.39m3/h化工中液體的輸送化工中液體的輸送化工生產(chǎn)化工生產(chǎn)中，將液中，將液體原料或體原料或產(chǎn)品從低產(chǎn)品從低位輸往高位輸往高位，離不位，離不開液體輸開液體輸送機(jī)械送機(jī)械泵泵液體輸送機(jī)械液體輸送機(jī)械泵泵氣體輸送機(jī)械氣體輸送機(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)目的：給流體目的：給流體加入機(jī)械能加入機(jī)械能以實現(xiàn)以實現(xiàn)非自動過程非自動過程 流體輸送機(jī)械流體輸送機(jī)械 一、概述一、概述v目的：計算輸送單位重量流體所需補(bǔ)充的能

2、量目的：計算輸送單位重量流體所需補(bǔ)充的能量1.7.1 管路特性曲線管路特性曲線22112212f22pupuzHzHggggfHgugH22P P在截面在截面1與截面與截面2之間列柏努利方程之間列柏努利方程2 2ZAB1 1P1P2022gu管路特性曲線管路特性曲線2242282VVfKqqgddlgudlH 管路特性方程管路特性方程2vKqgH P P描述了流體流量與補(bǔ)加能量的關(guān)系描述了流體流量與補(bǔ)加能量的關(guān)系（高度湍流，（高度湍流，K與流量無關(guān)）與流量無關(guān)）管路特性曲線管路特性曲線管路特性曲線管路特性曲線K較小，低阻較小，低阻較高，高阻較高，高阻曲線曲線1曲線曲線22vKqgH P PvP

3、 P/g為定值，是曲線的截距為定值，是曲線的截距v K為曲線立度，管路阻力為曲線立度，管路阻力，K (調(diào)節(jié)出口閥門開度）調(diào)節(jié)出口閥門開度）管路特性方程的影響因素管路特性方程的影響因素阻力部分阻力部分(K) (1) 管徑管徑d (2) 管長管長l、le或或 (3) 相對粗糙度相對粗糙度/d勢能增加部分勢能增加部分( ) (1) 位差位差Z (2) 壓差壓差 p (3) 密度密度 gP1.7.2 離心泵構(gòu)造及原理離心泵構(gòu)造及原理離心泵外觀離心泵外觀泵軸及軸封裝置泵軸及軸封裝置泵殼泵殼葉輪葉輪、3211.1 葉輪葉輪a)葉輪的作用：葉輪的作用：迫使液體迫使液體高速旋轉(zhuǎn)高速旋轉(zhuǎn)，形成，形成離心力場離心

4、力場 中心中心吸入吸入低勢能低勢能、低動能低動能液體液體 外緣外緣輸出輸出高勢能高勢能、高動能高動能液體液體b)葉輪的分類葉輪的分類 敞式敞式半閉式半閉式閉式閉式1.2 泵殼泵殼思考：思考：泵殼的主要作用是什么？泵殼的主要作用是什么？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：動能部分能量轉(zhuǎn)換裝置：動能部分 轉(zhuǎn)化成勢能轉(zhuǎn)化成勢能 蝸殼的形狀按液體離開葉蝸殼的形狀按液體離開葉輪后的自由流動軌跡螺旋線設(shè)輪后的自由流動軌跡螺旋線設(shè)計，可使液體動壓頭轉(zhuǎn)換為勢計，可使液體動壓頭轉(zhuǎn)換為勢壓頭的過程中壓頭的過程中能量損失最小能量損失最小。二二. 離心泵的工作原理離心泵的工作原理氣縛現(xiàn)象氣縛現(xiàn)象

5、:泵殼和吸入管路內(nèi)沒泵殼和吸入管路內(nèi)沒有充滿液體，泵內(nèi)有空有充滿液體，泵內(nèi)有空氣，由于氣，由于空氣密度遠(yuǎn)小空氣密度遠(yuǎn)小于液體的密度于液體的密度，葉輪旋，葉輪旋轉(zhuǎn)對其產(chǎn)生的離心力很轉(zhuǎn)對其產(chǎn)生的離心力很小，葉輪中心處所形成小，葉輪中心處所形成的低壓不足以形成吸上的低壓不足以形成吸上液體所需要的真空度，液體所需要的真空度，泵就無法工作。泵就無法工作。討論：泵啟動前是否要灌滿液體？討論：泵啟動前是否要灌滿液體？1.7.3 離心泵參數(shù)和特性曲線離心泵參數(shù)和特性曲線ISG50-16型離心泵型離心泵銘牌上標(biāo)注的參數(shù)銘牌上標(biāo)注的參數(shù)揚(yáng)程揚(yáng)程 32m流量流量 12.5m3h-1功率功率 3kW離離心心泵泵銘銘牌

6、牌效率效率 52%轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 2900r/min重量重量 62kg離心泵的離心泵的性能參數(shù)性能參數(shù)流量流量有效壓頭有效壓頭(揚(yáng)程揚(yáng)程)軸功率軸功率效率效率轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速He，又稱揚(yáng)程，泵對單位重量流體提供的有效，又稱揚(yáng)程，泵對單位重量流體提供的有效能量，能量，m。qV，泵單位時間實際輸出的液體量，泵單位時間實際輸出的液體量，m3/s或或m3/h可測量可測量轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速流量流量有效壓頭有效壓頭n，單位，單位r/s或或r/minf2eH2gugPZH2 2ZAB1 1P1P2軸功率（軸功率（Pa）：）：由電機(jī)輸入離心泵的功由電機(jī)輸入離心泵的功率，率，W或或kW有效功率（有效功率（Pe): 單位時間內(nèi)液體從泵處

7、單位時間內(nèi)液體從泵處獲得的機(jī)械能，獲得的機(jī)械能，W或或kW泵軸泵軸Pa 電電 機(jī)機(jī) 泵泵 Pe ( He )有效功率有效功率eVeHgqP效率（效率（ ） ：由電動機(jī)提供給泵軸的由電動機(jī)提供給泵軸的能量不能全部為液體所獲得，通常用能量不能全部為液體所獲得，通常用效率來反映能量損失。效率來反映能量損失。aePP aevPHgq離心泵的特性曲線離心泵的特性曲線某離心泵的特性曲線圖某離心泵的特性曲線圖 Heqv曲線曲線 Paqv曲線曲線 qv曲線曲線特性曲線特性曲線02040608010012014004812162024283236010203040506070809004812n=2900r/m

8、inIS100-80-160B 離心泵 H mQ/ m3/h % N kWqvHeqvPaqv有效壓頭隨有效壓頭隨著流量的增著流量的增大而遞減大而遞減Heqv曲線曲線qvHeHTHe=C-Dqv2HT=A-Bqv軸功率基本隨流量單調(diào)軸功率基本隨流量單調(diào)上升上升（當(dāng)（當(dāng)qv=0時，時，Pa最小，最小，要求泵啟動時需關(guān)閉出要求泵啟動時需關(guān)閉出口閥，以減少啟動功率，口閥，以減少啟動功率，保護(hù)電機(jī)）保護(hù)電機(jī)）qv PaPaqv曲線曲線 qv曲線曲線qv 效率隨著流量的增加效率隨著流量的增加逐漸升高，達(dá)到最高逐漸升高，達(dá)到最高點(diǎn)后逐漸降低點(diǎn)后逐漸降低He高高效效區(qū)區(qū)設(shè)計點(diǎn)設(shè)計點(diǎn)高效區(qū)為最高效率的高效區(qū)為

9、最高效率的9295，泵應(yīng)在，泵應(yīng)在高效區(qū)內(nèi)工作高效區(qū)內(nèi)工作1、管路特性方程：從機(jī)械能恒算得、管路特性方程：從機(jī)械能恒算得 = A + BqV22、泵的特性方程：、泵的特性方程： He = C-DqV23、泵的有效功率、泵的有效功率 Pe=gqvHe4、泵的效率、泵的效率 =Pe/Pa100% 小結(jié)小結(jié) 2vKqgH P PqvHe Pa高高效效區(qū)區(qū)設(shè)計點(diǎn)設(shè)計點(diǎn) Heqv曲線曲線 Paqv曲線曲線 qv曲線曲線離心泵的三條特性曲線離心泵的三條特性曲線說明：說明：1） qV He Pa，有最大值有最大值2）離心泵啟動時關(guān)出口閥，保護(hù)電機(jī)（）離心泵啟動時關(guān)出口閥，保護(hù)電機(jī)（Pa最?。┳钚。?）泵名牌

10、上的一組數(shù)據(jù)為最高效率點(diǎn)下的數(shù)據(jù)）泵名牌上的一組數(shù)據(jù)為最高效率點(diǎn)下的數(shù)據(jù)泵性能實驗裝置示意圖泵性能實驗裝置示意圖離心泵特性曲線的測定離心泵特性曲線的測定以以20oC的水為介質(zhì)，的水為介質(zhì)，d吸吸=38mmd出出=25mm,測得水流量測得水流量qV=510-4m3/s,p壓壓=0.2MPa,p真真=27kPa。求：求：He=? Pe=g qV He ；= Pe/Pa改變改變qV可得一系列可得一系列He、Pa、 將將He- qV 、Pa- qV 、- qV關(guān)系標(biāo)繪關(guān)系標(biāo)繪在坐標(biāo)紙上，即可得到離心泵的特在坐標(biāo)紙上，即可得到離心泵的特性曲線。性曲線。離心泵的工作點(diǎn)及流量調(diào)節(jié)離心泵的工作點(diǎn)及流量調(diào)節(jié)泵提

11、供的流量泵提供的流量 = 管路所需的流量管路所需的流量泵提供的壓頭泵提供的壓頭He = 管路所需的壓頭管路所需的壓頭 HH 泵的特性泵的特性曲線曲線 qv 管路的特性曲線管路的特性曲線22vvBqAKqgH P P 管路特性方程管路特性方程(1) 離心泵的工作點(diǎn)離心泵的工作點(diǎn) 泵的特性方程泵的特性方程He = C Dqv2 泵泵 -供方供方管路管路-需方需方匹配：匹配：(2) 流量調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)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 調(diào)節(jié)閥門調(diào)節(jié)閥門 (缺點(diǎn)：能耗缺點(diǎn)：能耗) 改變轉(zhuǎn)速改變轉(zhuǎn)速n (變頻器，節(jié)能變頻器，節(jié)能) 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)

12、qvHnnnn1.7.4 離心泵的安裝高度離心泵的安裝高度 (1) 安裝高度安裝高度00P011Hg(2) 汽蝕現(xiàn)象汽蝕現(xiàn)象葉輪入口葉輪入口K處壓強(qiáng)最低，處壓強(qiáng)最低，Hg太大時，太大時，當(dāng)當(dāng)pk= pv時，時，K處發(fā)生處發(fā)生部分汽化現(xiàn)象，部分汽化現(xiàn)象，形成汽泡，受形成汽泡，受壓縮后潰滅。壓縮后潰滅。 指貯槽液面與離心泵指貯槽液面與離心泵吸入口之間的垂直距離。吸入口之間的垂直距離。汽蝕后果：汽蝕后果：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，并發(fā)出噪音；泵體震動，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)重時甚至吸不上液體。嚴(yán)重時甚至吸不上液體。 為避

13、免汽蝕現(xiàn)象，安裝高度必須加以限制，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。即存在最大安裝高度。注意：注意： 區(qū)別氣縛和汽蝕現(xiàn)象，造成的原因分區(qū)別氣縛和汽蝕現(xiàn)象，造成的原因分別是什么？有何危害？如何消除？別是什么？有何危害？如何消除？原因原因危害危害消除方法消除方法氣縛氣縛 泵內(nèi)混有泵內(nèi)混有氣體或未灌氣體或未灌泵，負(fù)壓不泵，負(fù)壓不足足不能吸入不能吸入液體，電液體，電機(jī)空轉(zhuǎn)，機(jī)空轉(zhuǎn)，燒壞電機(jī)燒壞電機(jī)啟動前灌啟動前灌泵，充滿泵，充滿液體，啟液體，啟動時關(guān)閉動時關(guān)閉出口閥出口閥汽蝕汽蝕 吸入口壓吸入口壓強(qiáng)減小，液強(qiáng)減小，液體恰好汽化體恰好汽化腐蝕葉片，腐蝕葉片，泵體震動，泵體震動，燒

14、壞電機(jī)燒壞電機(jī)降低泵高降低泵高度度(3) 汽蝕余量與最大允許安裝高度汽蝕余量與最大允許安裝高度)1 (221min, 122KfkvHgugpgugp 剛好發(fā)生汽蝕時，剛好發(fā)生汽蝕時， pkpv， p1達(dá)到最小值達(dá)到最小值p1,min。在。在1-1面、面、k-k面面間列機(jī)械能衡算式：間列機(jī)械能衡算式：00P011Hg)1 (221min, 122)(KfkvcHgugpgugpNPSH 臨界汽蝕余量臨界汽蝕余量由泵制造廠實驗測得由泵制造廠實驗測得crNPSHNPSH)()( 必需汽蝕余量必需汽蝕余量(NPSH)r安全量安全量 規(guī)定規(guī)定實際氣蝕余量實際氣蝕余量NPSH要比必需氣蝕余量要比必需氣蝕

15、余量( (NPSH)r大大0.5m m以上以上寫入泵產(chǎn)品樣本寫入泵產(chǎn)品樣本 實際汽蝕余量實際汽蝕余量(NPSH)1 (2) 10 (max,2KfkfvogHguHgpgpH 在在0-0面、面、k-k面間列機(jī)械能衡算式：面間列機(jī)械能衡算式：00P0HgcfvoNPSHHgpgp)()10( )1 () 10(2max,02KffkvgHHgugpHgp 剛好發(fā)生汽蝕時，剛好發(fā)生汽蝕時， pkpv， 選直徑稍大的吸入管徑選直徑稍大的吸入管徑(d,u)，吸入管徑，吸入管徑常大于壓出管徑常大于壓出管徑 吸入管盡可能短吸入管盡可能短(泵的位置靠近液源泵的位置靠近液源,l) 吸入管盡量減少彎頭吸入管盡量

16、減少彎頭,省去不必要的管件省去不必要的管件 吸入管不安裝調(diào)節(jié)閥。吸入管不安裝調(diào)節(jié)閥。 ( ，le )最大允許安裝高度最大允許安裝高度5 . 0)() 10(rfvogNPSHHgpgpH 討論：討論：1. 如何增大如何增大Hg?2. 當(dāng)計算出的最大允許當(dāng)計算出的最大允許安裝高度為負(fù)值，說安裝高度為負(fù)值，說明該泵應(yīng)該安裝在液體貯槽液面以下。明該泵應(yīng)該安裝在液體貯槽液面以下。 如液下泵：安裝在液體儲槽內(nèi)。如液下泵：安裝在液體儲槽內(nèi)。1.7.5 離心泵的類型與選用離心泵的類型與選用屏屏蔽蔽泵泵雜雜質(zhì)質(zhì)泵泵液液下下泵泵耐耐腐腐蝕蝕泵泵油油泵泵清清水水泵泵按按用用途途分分(1)類型類型（代號（代號IS、

17、D、Sh） （Y） （F） （FY） （P） 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)分立立式式臥臥式式按按轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸軸的的位位置置分分 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 a）由管路所需壓頭、流量，確定泵壓頭、流量。）由管路所需壓頭、流量，確定泵壓頭、流量。 工程觀點(diǎn)：選擇時，有一定生產(chǎn)裕度。工程觀點(diǎn)：選擇時，有一定生產(chǎn)裕度。 b）抗汽蝕性能好）抗汽蝕性能好 c）經(jīng)濟(jì)性好：泵的操作點(diǎn)應(yīng)處于高效區(qū)內(nèi)。）經(jīng)濟(jì)性好：泵的操作點(diǎn)應(yīng)處于高效區(qū)內(nèi)。(2) 離心泵的選用原則離心泵的選用原則 設(shè)計點(diǎn)設(shè)計點(diǎn) qV 高高效效區(qū)區(qū)定類

18、型定類型依據(jù)：被輸送液體的性質(zhì)依據(jù)：被輸送液體的性質(zhì)（如腐蝕性）和操作條件（如腐蝕性）和操作條件(溫度、壓力溫度、壓力)。1.8 往復(fù)泵往復(fù)泵工作原理：工作原理：主要結(jié)構(gòu)：主要結(jié)構(gòu)： 泵缸、活塞、活門泵缸、活塞、活門利用容積的變化以壓強(qiáng)能的形式給流利用容積的變化以壓強(qiáng)能的形式給流體提供能量體提供能量1- 泵缸；泵缸；2-活塞；活塞；3-活活塞桿；塞桿；4-吸入活門；吸入活門；5-壓出活門壓出活門 往復(fù)泵具有自吸能力，往復(fù)泵具有自吸能力，啟動時無需灌泵。啟動時無需灌泵。按作用方式分類：按作用方式分類：單動往復(fù)泵單動往復(fù)泵 一次吸液，一次吸液， 一次排液一次排液雙動往復(fù)泵雙動往復(fù)泵 每個行程均每個行程均 在吸液和排液在吸液和排液 單缸單動泵單缸單動泵 按動力來源分類：按動力來源分類：電動往復(fù)泵電動往復(fù)泵汽動往復(fù)泵汽動往復(fù)泵 單缸雙動泵單缸雙動泵往復(fù)泵的類型：往復(fù)泵的類型：往復(fù)泵的流量特點(diǎn)：往復(fù)泵的流量特點(diǎn)：1)正位移特性正位移特性:流量由活塞掃過的流量由活塞掃過的體積決定，與管路特性無關(guān)體積決定，與管路特性無關(guān), 而壓而壓頭由管路特性決定。頭由管路特性決定。 2)不均勻性，不連續(xù)性不均