流體輸送機械類型和特點

1、流體輸送機械類型和特點 液體輸送機械 其他類型的泵 氣體輸送機械2.1 流體輸送機械-離心泵 離心泵的工作原理 離心泵的主要部件 離心泵的特性曲線 離心泵的工作點和流量調節(jié) 離心泵的安裝高度 離心泵的型號與選用 2.1.1 離心泵的工作原理 1.離心泵的結構離心泵部件可分為旋轉部件和靜止部件。旋轉部件包括葉輪和轉軸等；靜止部件包括吸入室、蝸殼等。2.離心泵工作原理原動機軸葉輪，旋轉離心力葉片間液體中心外圍液體被做功動能高速離開葉輪2.1.2 離心泵的主要性能參數(shù) 1.流量 Q 或 qV流量是單位時間內輸送出去的流體量, 單位m3/s。 2.壓頭（或稱揚程）H離心泵的壓頭H是指流體通過離心泵后所

2、獲得的有效能量,單位m。效率反映了泵與風機中能量的損失程度。 容積效率v：考慮流量泄漏所造成的能量損失水力效率H：考慮流動阻力所造成的能量損失機械效率m：考慮軸承、密封填料和輪盤的摩擦損失。 離心泵總效率為 :一般來講，在設計流量下泵的效率最高。 2.1.2 離心泵的主要性能參數(shù) 4.功率功率分為有效功率Neor 和軸功率Nor ，單位J/s或W。有效功率Pe 流體經過泵后獲得的實際功率。 PeqVHg 軸功率P 原動機傳到泵軸上的功率。 PqVHg/ 有效功率和軸功率的關系 2.1.2 離心泵的主要性能參數(shù) 2.1.3 離心泵的特性曲線 由于離心泵的種類很多，前述各種泵內損失難以估計，使得離

3、心泵的實際特性曲線關系 、 、 只能靠實驗測定，在泵出廠時列于產品樣本中以供參考。 實驗測出的特性曲線如圖所示，圖中有三條曲線，在圖左上角應標明泵的型號（如4B20）及轉速 ，說明該圖特性曲線是指該型號泵在指定轉速下的特性曲線，若泵的型號或轉速不同，則特性曲線將不同。借助離心泵的特性曲線可以較完整地了解一臺離心泵的性能，供合理選用和指導操作。2.1.3 離心泵的特性曲線 由圖可見： 一般離心泵揚程 隨流量 的增大而下降（ 很小時可能例外）。當 =0時，由圖可知 也只能達到一定數(shù)值，這是離心泵的一個重要特性； 軸功率 隨流量增大而增加，當 時， 最小。這要求離心泵在啟動時，應關閉泵的出口閥門，以

4、減小啟動功率，保護電動機免因超載而受損； 曲線有極值點（最大值），在此點下操作效率最高,能量損失最小。與此點對應的流量稱為額定流量。泵的銘牌上即標注額定值，泵在管路上操作時，應在此點附近操作，一般不應低于92% 。 2.1.3 離心泵的特性曲線1.液體密度 對特性曲線的影響 理論 與 無關，實際 與 也無關， 但 有關理論 與 無關，實際 也 與 無關。 P362泵性能表上列出軸功率指輸送 清水時的 ，所選泵用于輸送 比水大的液體應先核算 ，若 表中的電機功率，應更換功率大的電機，否則電機會燒壞。2.1.3 離心泵的特性曲線-改變與校正例：離心泵原來輸送水時的流量為qV，現(xiàn)改用輸送密度為水的倍

5、的水溶液，其它物理性質可視為與水相同，管路狀況不變，流量_，揚程_，效率_ ，軸功率_ 。 2.液體粘度 對特性曲線的影響 （ 的幅度超過 的幅 度， ）。泵廠家提供的特性曲線是用清水測定的，若實際 輸送液體 比清水 大得較多。特性曲線將有所變化，應校 后再用，P92-94介紹了校正方法。2.1.3 離心泵的特性曲線-改變與校正 3.轉速n對特性曲線的影響 泵的特性曲線是在一定轉速下測得，實際使用時會遇 到n改變的情況，若n變化 20%，可認為液體離開葉輪時 的速度三角形相似， 不變,泵的效率不變(等效率)，則： 上式稱為離心泵的比例定律, n變化pv汽泡破裂，蒸汽凝結局部真空周圍液體高速沖向

6、汽泡中心 撞擊葉片(水錘) 葉片沖擊與腐蝕汽蝕現(xiàn)象伴隨現(xiàn)象：泵體振動并發(fā)出噪音；H , Q , 嚴重時不送液；水錘沖擊和化學腐蝕，損壞葉片安裝高度 汽蝕問題：如何確定 的上限泵的允許安裝高度當泵剛發(fā)生汽蝕時，pK等于所輸送液體的飽和蒸汽壓pv，相應地p1也將達到某一最小值p1min，此時 離心泵的安裝高度上式表明：在泵剛發(fā)生汽蝕條件下，泵進口處液體的總壓頭 比液體的飽和蒸汽壓對應的靜壓頭 高出某一定值，常將這一差值稱為泵的最小汽蝕余量 ： 為確保泵正常工作不發(fā)生汽蝕，根據有關規(guī)定，將 作為允許值，稱為允許汽蝕余量 ，此值列入泵的樣本，由離心泵廠向用戶提供。又稱為凈正吸上壓頭，用（Net Pos

7、itive Suction Head）表示。 離心泵的安裝高度-允許汽蝕余量 討論 （1）汽蝕現(xiàn)象產生的原因：安裝高度太高；被輸送流體的溫度太高，液體蒸汽壓過高；吸入管路阻力或壓頭損失太高。（2）計算出的Hgmax0時,需低于貯槽液面安裝 （3） HgmaxQ關系： Q，則Hgmax ，安全系數(shù) 一般用工作條件的最大Q計算Hgmax（4）安裝泵時為保險， 取Hg比Hgmax （5）允許汽蝕余量的校正 h20清水，條件不同時要校正，校正曲線說明書 離心泵的安裝高度-允許汽蝕余量 離心泵的安裝高度-允許吸上真空度0-0至1-1間列伯氏方程：泵剛出現(xiàn)氣蝕時，泵入口處壓強p1 變?yōu)閜1min 令：最大

8、允許吸上真空度為安全計允許吸上真空度，由實驗測定實驗介質：20度清水若條件不符，P103式2-28校正。 吸入管路應短（靠近液源）而直（少拐彎）； b. 吸入管路應省去不必要的管件，調節(jié)閥應裝在排出管路上；c. 吸入管徑大于排出管徑。（3）臨界汽蝕余量與必需汽蝕余量可通過實驗測定，不是改變發(fā)生汽蝕，而是設法在泵的不變的條件下逐次降低（例如關小吸入管路中的閥），當泵內剛較正常值下降3%作為發(fā)生汽蝕的標志）時測取由上式計算，+安全余量，列在泵的好發(fā)生汽蝕（以泵 性能表上。 離心泵的安裝高度m。丁烷在30時的密度為580kg/m3，m H2O。所選用的泵汽蝕余量為3m。試問這個泵能否正常工作？ 解：

9、 m，m；或提高容器內的壓力。 2.1.6 離心泵的型號與選用 （1）離心泵的類型 清水泵 舊型號：B型 新型號：IS型 IS型泵是根據國際標準ISO2858規(guī)定的性能和尺寸設計的，其效率比B型泵平均提高3.67%。 IS80-65-160 80泵入口直徑，mm； 65泵出口直徑，mm； 160泵葉輪公稱直徑，mm。 如果要求的壓頭（揚程）較高，可采用多級離心泵，其系列代號為“D”，其結構如圖所示。如要求的流量很大，可采用雙吸收式離心泵，其系列代號“Sh”。 耐腐蝕泵，“F”系列，非“F”系列。 油泵，單吸“Y”系列，雙吸式“YS”系列。 液下泵，“FY”系列。 屏蔽泵。 雜質泵“P”系列。2

10、.1.6 離心泵的型號與選用2.1.6 離心泵的型號與選用 （2）離心泵的選用 根據被輸送液體的性質確定泵的類型 確定輸送系統(tǒng)的流量和所需壓頭。流量由生產任務來定，所需壓頭由管路的特性方程來定。 根據所需流量和壓頭確定泵的型號 A、查性能表或特性曲線，要求流量和壓頭與管路所需相適應 B、若生產中流量有變動，以最大流量為準來查找，H也應以最大流量對應值查找。 C、若H和Q與所需要不符，則應在鄰近型號中找H和Q都稍大一點的。2.1.6 離心泵的型號與選用 D、若幾個型號都滿足，應選一個在操作條件下效率最好的 E、為保險，所選泵可以稍大；但若太大，工作點離最高效率點太遠，則能量利用程度低。 F、若被

11、輸送液體的性質與標準流體相差較大，則應對所選泵的特性曲線和參數(shù)進行校正，看是否能滿足要求。2.1.6 離心泵的型號與選用例:如圖所示，今有一輸送河水的任務，要求將某處河水以90m3/h的流量，輸送到一高位槽中，已知高位槽水面高出河面10m，管路系統(tǒng)的總壓頭損失為7mH2O。試選擇一適當?shù)碾x心泵并估算由于閥門調節(jié)而多消耗的軸功率。解 根據已知條件，選用清水泵。今以河面1-1截面為基準面，并取1-1與2-2截面列伯努利方程式，則 =10+0+0+7=17m根據已知流量Q=90m3/h和H=17可選100-80-125型號的泵。所選泵壓頭較高，操作時靠關小閥門調節(jié)，因此多消耗功率為：2.2 其他類型

12、的泵往復泵往復泵的作用原理和類型往復泵的特性曲線與工作點非正位移泵正位移泵 （1）作用原理 如圖所示為曲柄連桿機構帶動的往復泵，它主要由泵缸、活柱（或活塞）和活門組成?；钪谕饬ν苿酉伦魍鶑瓦\動，由此改變泵缸內的容積和壓強，交替地打開和關閉吸入、壓出活門，達到輸送液體的目的。由此可見，往復泵是通過活柱的往復運動直接以壓強能的形式向液體提供能量的。往復泵的作用原理和類型 （2）往復泵的類型 按照往復泵的動力來源可分類如下： 電動往復泵 電動往復泵由電動機驅動，是往復泵中最常見的一種。電動機通過減速箱和曲柄連桿機構與泵相連，把旋轉運動變?yōu)橥鶑瓦\動。 汽動往復泵 汽動往復泵直接由蒸汽機驅動，泵的活塞

13、和蒸汽機的活塞共同連在一根活塞桿上，構成一個總的機組。 往復泵的作用原理和類型 按照作用方式可將往復泵分類如下： 單動往復泵 活柱往復一次只吸液一次和排液一次。 雙動往復泵 活柱兩邊都在工作，每個行程均在吸液和排液。往復泵的作用原理和類型往復泵的流量調節(jié) 由 知 僅與活塞每次掃過的體積AS及活塞往復次數(shù)n關，而與管路的特性無關。 實際 H不太高時, 隨H的變化很小，H大時， 減小。 而往復泵的壓頭則只決定于管路特性曲線與泵的特性曲線的交點（工作點確定）。，（1）往復泵的特性曲線與工作點 （2）流量調節(jié) 用旁路閥調節(jié)流量。泵的送液量不變，只是讓部分被壓出的液體返回貯池，使主管中的流量發(fā)生變化。顯

14、然這種調節(jié)方法很不經濟，只適用于流量變化幅度較小的經常性調節(jié)。 改變曲柄轉速：因電動機是通過減速裝置與往復泵相連的，所以改變減速裝置的傳動比可以很方便地改變曲柄轉速，從而改變活塞自往復運動的頻率，達到調節(jié)流量的目的。 往復泵的流量調節(jié)2.2.2 非正位移泵 （1）旋渦泵 旋渦泵是一種特殊類型的離心泵。它的葉輪是一個圓盤，四周銑有凹槽，成輻射狀排列。葉輪在泵殼內轉動，其間有引水道。泵內液體在隨葉輪旋轉的同時，又在引水道與各葉片之間，因而被葉片拍擊多次，獲得較多能量。 旋渦泵示意圖：2.2.2 非正位移泵 液體中旋渦泵中獲得的能量與液體在流動過程中進入葉輪的次數(shù)有關。當流量減小時，流道內認體的運動

15、速度減小，液體流入葉輪的平均次數(shù)增多，泵的壓頭必然增大；流量增大時，則情況反。因此，其HQ曲線呈陡降形。旋渦泵的特點如下： 壓頭和功率隨流量增加下降較快。因此啟動時應打開出口閥，改變流量時，旁路調節(jié)比安裝調節(jié)閥經濟。 在葉輪直徑和轉速相同的條件下，旋渦泵的壓頭比離心泵高出24倍，適用于高壓頭、小流量的場合。 結構簡單、加工容易，且可采用各種耐腐蝕的材料制造。 輸送液體的粘度不宜過大，否則泵的壓頭和效率都將大幅度下降。 輸送液體不能含有固體顆粒。 (2)軸流泵 適用于大流量、低壓頭的流體輸送。自學掌握。 2.2.2 非正位移泵2.2.3 正位移泵 (1)隔膜泵外觀2.2.3 正位移泵 工作原理:

16、往復泵的一種 流量調節(jié): 調整活柱往復頻率或旁路 應用場合:腐蝕性的液體、固體懸浮液(2)計量泵外觀2.2.3 正位移泵 工作原理:往復泵的一種 流量調節(jié):調整偏心度柱塞沖程變化 流量調節(jié)。 應用場合:輸送量或配比要求非常精確原動機偏心輪轉動柱塞的往復運動2.2.3 正位移泵(3)齒輪泵外觀2.2.3 正位移泵 工作原理: 流量調節(jié): 應用場合:旋轉泵的一種轉速或旁路高壓頭、小流量。粘稠以至膏狀物。2.2.3 正位移泵(4)螺桿泵外觀2.2.3 正位移泵 工作原理: 流量調節(jié): 應用場合:旋轉泵的一種，螺紋在旋轉時有推進作用轉速或旁路高壓頭、小流量。粘稠以至膏狀物。固體懸浮液。2.2.3 正位

17、移泵各種化工用泵的比較項目離心式正位移式往復式旋轉式離心泵旋渦泵往復泵計量泵隔膜泵齒輪泵螺桿泵流量壓頭效率流量調節(jié)自吸作用啟動流體結構造價流量：均勻；不均勻；尚可；隨管路特性而變；恒定；范圍廣、易達大流量；小流量；較小流量；壓頭高低：不易達到高壓頭；壓頭較高；壓頭高。效率：稍低、愈偏離額定越??；低；高；較高；流量調節(jié)：出口閥；轉速；旁路；沖程自吸操作：有；沒有；啟動：關閉出口閥；出口閥全開；被輸送流體：各種物料（高粘度除外）；不含固體顆粒，腐蝕性也可；精確計量；可輸送懸浮液；高粘度液體；腐蝕性液體；不能輸送腐蝕性或含固體顆粒的液體結構與造價：結構簡單；造價低謙；結構緊湊；加工要求高；結構復雜；

18、造價高；體積大各種化工用泵的比較 氣體輸送機械分類：通風機：終壓不大于14.7103Pa （表壓），壓縮比為11.15； 鼓風機：終壓為(14.7294)103Pa （表壓），壓縮比小于4； 壓縮機：終壓為294103Pa （表壓）以上，壓縮比大于4； 真空泵：使設備產生真空，出口壓力為大氣壓，其壓縮比由 真空度決定。 離心式通風機 離心式通風機的結構特點 離心式通風機工作原理與離心泵相同，結構也大同小異。 離心通風機及葉輪1機殼; 2葉輪; 3吸入口; 4排出口2a、為適應輸送風量大的要求，通風機的葉輪直徑一般是比較大的。b、葉輪上葉片的數(shù)目比較多。c、葉片有平直的、前彎的、后彎的。通風機的

19、主要要求是通風量大，在不追求高效率時，用前彎葉片有利于提高壓頭，減小葉輪直徑。d、機殼內逐漸擴大的通道及出口截面常不為圓形而為矩形。 離心式通風機 離心式通風機的性能參數(shù)和特性曲線 a、風量：按入口狀態(tài)計的單位時間內的排氣體積。m3/s，m3/h b、全風壓：單位體積氣體通過風機時獲得的能量，J/m3，Pa 在風機進、出口之間列伯努利方程： 式中， 可以忽略；當氣體直接由大氣進入風機時， 再忽略入口到出口的能量損失，則上式變?yōu)椋?離心式通風機a、從公式可以看出，通風機的全風壓由兩部分組成，一部分是進出口的靜壓差，習慣上稱為靜風壓 ；另一部分為進出口的動壓頭差，習慣上稱為動風壓 。說明：b、在離

20、心泵中，泵進出口處的動能差很小，可以忽略。但對離心通風機而，其氣體出口速度很高，動風壓不僅不能忽略，且由于風機的壓縮比很低，動風壓在全壓中所占比例較高。c、軸功率（kW)和效率 風機的性能表上所列的性能參數(shù)，一般都是在1atm、20的條件下測定的，在此條件下空氣的密度 kg/m3,相應的全風壓和靜風壓分別記為 和 。 離心式通風機d、特性曲線：與離心泵一樣，離心通風機的特性參數(shù)也可以用特性曲線表示。特性曲線由離心泵的生產廠家在1atm、20的條件用空氣測定，主要有四條曲線 離心式通風機特性曲線 離心式通風機離心式通風機的選型a、根據氣體種類和風壓范圍，確定風機的類型b、確定所求的風量和全風壓。

21、風量根據生產任務來定；全風壓按伯努利方程來求，但要按標準狀況校正，即 根據按入口狀態(tài)計的風量和校正后的全風壓在產品系列表中查找合適的型號。 離心式通風機離心式通風機型號為4-72-11-6C，轉速，全風壓1600Pa，由于工藝條件的要求，風機進口與溫度40，真空度為196Pa的設備連接，當?shù)卮髿鈮簽?3300Pa，則在此條件下實際風壓為_ Pa 鼓風機 在工廠中常用的鼓風機有旋轉式和離心式兩種類型。 （1）羅茨鼓風機羅茨鼓風機 離心式鼓風機的結構特點：離心式鼓風機的外形與離心泵相象，內部結構也有許多相同之處。離心式鼓風機的選型方法與離心式通風機相同。（2）離心式的鼓風機 鼓風機 1.往復式壓縮機單動壓縮機結構：吸入活門S、排出活門D。其結構和工作原理與往復泵類似。開始時刻： 壓縮機壓縮階段排氣階段吸氣階段 2壓縮類型 等溫壓縮；絕熱壓縮；多變壓縮。 等溫壓縮是指壓縮階段產生的熱量隨時從氣體中完全取出，氣體的溫度保持不變。絕熱壓縮是另一種極端情況，即壓縮產生的熱量完全不取出。實際是壓縮過程既不是等溫的，也不是絕熱的，而是介于兩者之間，稱為多變壓縮。 壓縮機 3壓縮功： 實際過程為多變過程，每一循