01-02-《離心泵和壓縮機(jī)》幻燈片

泵和壓縮機(jī)王元教授西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院泵和壓縮機(jī)第一部分水力學(xué)基礎(chǔ)

第二部分離心泵第一部分水力學(xué)基礎(chǔ)

第一章液體的物理性質(zhì)第二章液體的靜止和平衡第三章液體流動(dòng)的基本原理第一章液體的物理性質(zhì)重度和密度液體的粘性動(dòng)力粘度運(yùn)動(dòng)粘度1)重度和密度l

重度—單位體積內(nèi)物體所具有的重力。單位是：牛頓/米3；量綱為[L-2MT-2]；在工程制單位中用公斤力/米3或克力/厘米3表示。(1-1)密度l密度ρ—單位體積內(nèi)物體所具有的質(zhì)量。

(1-3)

-重力與質(zhì)量的關(guān)系：G=m*g(1-4)G—物體的重力（牛頓）；量綱為[LMT-2]；m—物體的質(zhì)量（千克）或（公斤）；量綱為[M]；重度與密度的關(guān)系

g—重力加速度（米/秒2）該值在工程實(shí)用中認(rèn)為是常數(shù)，可取g=9.81米/秒2。量綱為[LT-2]

-重度與密度的關(guān)系：γ=ρ*g(1—5)

2)液體的粘性

液體的粘性—液體分子間的內(nèi)聚力的作用結(jié)果。內(nèi)聚力大的液體，流動(dòng)時(shí)需要克服的阻力大；表現(xiàn)出流動(dòng)緩慢。l

動(dòng)力粘度（絕對(duì)粘度）

（1—6）運(yùn)動(dòng)粘度γl

在工業(yè)上,多用毛細(xì)管粘度計(jì)等田間粘度來測(cè)定流體粘度的大小,通常用運(yùn)動(dòng)粘度來表示.所謂運(yùn)動(dòng)粘度γ是指動(dòng)力粘度與密度ρ的比值。（1-7）第二章液體的靜止和平衡一液體的靜壓及其特性l液體的靜壓力——液體在靜止?fàn)顟B(tài)下，單位面積上所受的作用力。

l液體靜壓力基本方程（1-8）液體的靜壓力特性液體的靜壓力特性表現(xiàn)在下列兩方面：l

液體靜壓力的方向只能垂直于容器的壁面，并且只能是壓力；不是拉力。若是拉力時(shí)，液體在此拉力的作用下，會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)，液體的靜止?fàn)顟B(tài)遭到破壞。l

靜止液體內(nèi)，在任意點(diǎn)的靜壓力的數(shù)值，在各方向上都相等。圖1-1連通管的靜水壓相同圖1-2簡(jiǎn)單測(cè)壓管

2)液體靜壓力基本方程及其應(yīng)用

解決靜壓力的計(jì)算問題實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果：l

液體在管子底部所產(chǎn)生的靜壓力僅與液體的垂直高度有關(guān)。液體的垂直高度越高，則底部的靜壓力值就越大。l

液體的靜壓力與管子的形狀無關(guān)。也就是說，靜壓力的數(shù)值與管子內(nèi)液體的總重量多少無關(guān)。

靜壓力的計(jì)算公式l

在重力作用下，計(jì)算液體靜壓力的基本方程式?；蛘撸?-9）絕對(duì)壓力和相對(duì)壓力標(biāo)準(zhǔn)絕對(duì)壓力標(biāo)準(zhǔn):以物理真空為標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn),即在物理真空狀態(tài)下的壓強(qiáng)為零壓力.這樣測(cè)得的壓強(qiáng)稱為絕對(duì)壓強(qiáng).絕對(duì)壓強(qiáng)永遠(yuǎn)為正值(圖1-3(a)).當(dāng)?shù)卮髿鈮河洖?;類似于把水結(jié)冰時(shí)的溫度定為00C);登高于當(dāng)?shù)卮髿鈮旱膲簭?qiáng)值記做表壓;低于當(dāng)?shù)卮髿鈮旱膲簭?qiáng)值叫作真空度.可以理解為負(fù)的表壓強(qiáng).稱為負(fù)壓(圖1-3(b)).標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強(qiáng)值h=10mH2O柱h=760mmHg柱P=13600*0.76公斤/米=1.0336公斤/厘米2為方便常取1公斤/厘米2作為1個(gè)大氣壓強(qiáng):h=1*104=0.736mHg柱國際單位制基本單位:長(zhǎng)度單位:米質(zhì)量單位:千克(公斤)時(shí)間單位:秒導(dǎo)出單位:力:牛頓;kg.m/s2壓強(qiáng)應(yīng)力:Pa;N/m2;帕能量功熱:焦耳邊J;N.m功率:瓦特W;J/S圖1-3物理真空\絕對(duì)壓力

和大氣壓的關(guān)系圖(a)絕對(duì)壓力=大氣壓+表壓表壓高于大氣壓力的任一壓力真空度=大氣壓力-絕對(duì)壓力低于大氣壓力的任一壓力物理真空大氣壓力線大氣壓力圖1-3絕對(duì)壓強(qiáng)大氣壓

和真空度的關(guān)系圖(b)當(dāng)?shù)卮髿鈮赫婵斩冉^對(duì)壓強(qiáng)物理真空壓強(qiáng)2.U形管壓差計(jì)當(dāng)氣體壓力大于大氣壓力時(shí),U形管右側(cè)液面要比左側(cè)液面高出h一段,如圖1-4(a)所示.當(dāng)氣體壓力大于大氣壓力時(shí),U形管右側(cè)液面要比左側(cè)液面高出h一段,如圖1-4(b)所示.在A-A液面處有:

(表壓)所以圖1-4U形管壓差計(jì)2.U形管壓差計(jì)在B-B液面處有:

(表壓)第三章液體流動(dòng)的基本原理液體流動(dòng)中的幾個(gè)基本概念流量流速流體的流動(dòng)類型穩(wěn)定流動(dòng)的連續(xù)性方程穩(wěn)定流動(dòng)的能量方程能量方程式的應(yīng)用液體流動(dòng)中的幾個(gè)基本概念有效斷(截)面積:d2/4(d為管道的內(nèi)直徑).流量:體積流量_用Q表示.單位是(米3/時(shí))或(升/秒)重量流量-用G表示.單位是(牛頓/時(shí))或牛頓/秒)換算關(guān)系:(1-10)液體流動(dòng)中的幾個(gè)基本概念流速:其數(shù)值大小表示了流體運(yùn)動(dòng)過程的快慢程度.流素的方向基本上平行于管道的軸線.平均流速:通過單位有效斷面的體積流量.(米/秒)流體的流動(dòng)類型

流體流動(dòng)基本上分為兩種類型.穩(wěn)定流動(dòng)不穩(wěn)定流動(dòng).流體的流動(dòng)類型穩(wěn)定流:流動(dòng)的水壓力和流速,隨時(shí)間的變化而始終不變。不穩(wěn)定流:流動(dòng)的水壓力和流速,隨時(shí)間的變化而變化.圖1-5穩(wěn)定流動(dòng)和不穩(wěn)定流動(dòng)

穩(wěn)定流動(dòng)的連續(xù)性方程

液體流動(dòng)有一個(gè)顯著的特點(diǎn)就是流動(dòng)的連續(xù)性.也就是說不論液體流過截面不同的管道或容器,它的流動(dòng)過程是連續(xù)的,既不會(huì)斷流,也不會(huì)堆積.只有流速有快慢的不同.液體連續(xù)的條件是:液體流經(jīng)各個(gè)截面處,它的重量均相等.可用公式表示為:

穩(wěn)定流動(dòng)的連續(xù)性方程

G-通過任意截面處的重量流量,牛頓/秒或公斤力/秒;Q_通過任意截面處的體積流量,米3/秒或升/秒;(1-12)(1-13)圖1-6連續(xù)流動(dòng)不同截面處的能量方程式（一）液體的流動(dòng)不僅與截面/流速有關(guān)部門,而且與液體流動(dòng)時(shí)能量的變化有關(guān)部門.從能量的觀點(diǎn)來分析,液體的流動(dòng)遵循著能量守衡定律。不同截面處的能量方程式（二）理想液體因不考慮液體內(nèi)部之間/液體和外界摩擦阻力損失而引起的能量轉(zhuǎn)換.在選定的坐標(biāo)系中,確定基線后,可以寫出液體不同截面處的穩(wěn)定流動(dòng)的能量方程式-柏努利方程式。柏努利方程式柏努利方程式表示了液體穩(wěn)定流動(dòng)的基本原理.位置水頭/壓力水頭和速度水頭三項(xiàng)之和為某斷面處的總能量,稱為總水頭.關(guān)于柏努利方程式的使用條件流體是不可壓縮的理想流體;流體在重力作用下處于穩(wěn)定流動(dòng)流體在整個(gè)流動(dòng)過程中,沒有能量的輸入和輸出速度是有效截面處的平均流速柏努利方程式的物理意義流體受重力作用,在不同的高度具有不同的勢(shì)能,用Z表示;流體具有靜壓能,流動(dòng)著的液體,只有克服了這一部分靜壓能才能流動(dòng).用p/表示靜壓能;流體以速度向前運(yùn)動(dòng),便具有動(dòng)能.用2/2g表示速度頭(能).液體流經(jīng)不同有效截面處的能量方程式1公式中各符號(hào)意義同前.腳標(biāo)1,2,….表示各個(gè)不同的有效斷面的位置.液體流經(jīng)不同有效截面處的能量方程式2液體流經(jīng)不同有效截面處的能量方程式3由于是理想液體,不可壓縮,重度不變,則有:在計(jì)算中有一個(gè)未知數(shù)邊可以求解,計(jì)算出我們需要的參數(shù)來.能量方程的應(yīng)用例1-求流速;并比較水在粗細(xì)管道中的流速.例2:利用虹吸原理的流動(dòng)實(shí)際液體流動(dòng)的能量方程(阻力損失h阻):圖1-7利用虹吸原理的流動(dòng)有泵管路系統(tǒng)中流動(dòng)的能量方程若實(shí)際流體從低能量處流到高能量處,必須有外界向流體提供一定能量才有可能流動(dòng).這就需要用泵.設(shè)泵加入的能量為H泵.實(shí)際流體從一個(gè)截面到另一個(gè)截面的能量方程為:泵的揚(yáng)程H泵根據(jù)方程(1-18)可以求得泵的揚(yáng)程(泵應(yīng)提供的能量)

(米)算例:計(jì)算泵的有效揚(yáng)程.圖1-8有泵系統(tǒng)管路第四章液體流動(dòng)的能量損失液體的流動(dòng)狀態(tài)—層流和紊流沿程阻力損失的計(jì)算局部阻力損失的計(jì)算圖1-9流動(dòng)狀態(tài)實(shí)驗(yàn)圖液體的流動(dòng)狀態(tài)—層流和紊流根據(jù)圖1-91、運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)2、能量損失3、速度分布判斷標(biāo)準(zhǔn)——雷偌數(shù)Re沿程阻力損失的計(jì)算影響沿程阻力損失大小的三個(gè)因素：1、管子長(zhǎng)度越長(zhǎng)，沿程阻力損失越大；2、管子直徑越細(xì)，沿程阻力損失越大；3、流體的速度越大，沿程阻力損失越大。計(jì)算公式：米液柱（1-20）1、層流時(shí)的沿程阻力系數(shù)的確定（1-21）2、紊流時(shí)沿程阻力損失系數(shù)的計(jì)算（1）粗糙管紊流（Re>=8*104)，沿程阻力損失系數(shù)只與管壁粗糙度有關(guān)，與Re無關(guān)。（1-22）（2）光滑管紊流（2320<Re<8*104)（2）光滑管紊流（2320<Re<8*104)

(1-23)

局部阻力損失的計(jì)算(1-26)圖1-10大容器進(jìn)入管子時(shí)的值圖1-11各種管閥箭的當(dāng)量長(zhǎng)度第二部分離心泵（一）第一章離心泵的分類第二章離心泵的主要零部件第三章離心泵的工作原理第四章離心泵的主要工作參數(shù)第五章

離心泵的基本方程第二部分離心泵（二）第六章液體所獲能頭的分析第七章有限葉片數(shù)對(duì)理論揚(yáng)程的影響第八章離心泵的性能曲線第九章離心泵的功率和效率第十章離心泵的實(shí)際性能曲線第十一章離心泵的相似原理及應(yīng)用第二部分離心泵（三）第十二章離心泵的汽蝕與吸入特性第十三章輸送粘液時(shí)離心泵的特性換算第十四章離心泵的裝置特性與工況調(diào)節(jié)第十五章離心泵的系列及選用引言管輸流體機(jī)械泵和壓縮機(jī)泵和壓縮機(jī)容積式和速度式兩大類各種常用泵的使用范圍（圖0-1）圖0-1各種常用泵的使用范圍第一章離心泵的分類(一)容積式—依靠工作容積的周期性變化，實(shí)現(xiàn)流體的增壓和輸送往復(fù)式活塞式隔膜式回轉(zhuǎn)式各種常用泵和壓縮機(jī)的使用范圍第一章離心泵的分類(二)速度式葉片式（透平式、渦輪式）—依靠旋轉(zhuǎn)的工作葉輪，將機(jī)械能傳遞給流體介質(zhì)，并轉(zhuǎn)化為流體的能頭離心式混流式軸流式噴射式—噴射式泵：速度式泵。它沒有葉輪，依靠一種介質(zhì)的能量來輸送另外一種流體介質(zhì)

第一章離心泵的分類(三)

1按液體吸入葉輪方式單吸式泵雙吸式泵2按葉輪級(jí)數(shù)單級(jí)泵多級(jí)泵圖1-1雙吸式離心泵第一章離心泵的分類(四)3按殼體剖分方式中開式分段式按殼體形式蝸殼泵雙蝸殼泵圖1-2分段式多級(jí)離心泵圖1-3雙渦室圖1-4筒式泵結(jié)構(gòu)圖第二章離心泵的主要零部件(一)一、葉輪二、蝸殼、導(dǎo)葉及吸入室蝸殼導(dǎo)葉吸入室三、軸封裝置1機(jī)械密封的工作原理2機(jī)械密封的分類圖1-5離心泵的基本構(gòu)件圖1-6具有長(zhǎng)短葉片的葉輪圖1-7離心泵葉輪型式圖1-8離心泵蝸殼形狀圖1-9流道式導(dǎo)葉圖1-10徑向式導(dǎo)葉圖1-11吸入室圖1-12帶液封環(huán)的填料密封圖1-13機(jī)械密封原理結(jié)構(gòu)圖圖1-14動(dòng)環(huán)受力分析第二章離心泵的主要零部件(二)3機(jī)械密封計(jì)算使用中的幾個(gè)問題摩擦副的材料斷面比壓pb的選取平衡形式的選擇pbV值的問題密封面寬度b的第二章離心泵的主要零部件(三)四、軸向力、徑向力及平衡1軸向力及其平衡軸向力及其計(jì)算軸向力的平衡2徑向力及其平衡徑向力及其計(jì)算徑向力的平衡

第三章離心泵的工作原理（一）

1、灌泵2、驅(qū)動(dòng)機(jī)通過泵軸帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，葉輪中的葉片面驅(qū)使液體一起旋轉(zhuǎn)，因而產(chǎn)生離心力；3、在離心力作用下，液體沿葉片流道被甩向葉輪出口，液體從葉輪獲得能量，使壓力能和速度能增加。并流經(jīng)蝸殼送入排出管。

第三章離心泵的工作原理（二）

4、在液體甩向葉輪出口的同時(shí)，葉輪入口中心處就形成了低壓。在吸入罐和葉輪中心處的液體之間就產(chǎn)生了壓差。5、葉輪在旋轉(zhuǎn)過程中，一面不斷地吸入液體，一面又不斷地給吸于的液體以一定的能頭，將液體排出。圖1-15離心泵的一般裝置示意圖

第四章離心泵的主要工作參數(shù)

1流量2揚(yáng)程3轉(zhuǎn)速4功率5效率

第五章離心泵的基本方程

一、液體在葉輪中的流動(dòng)—速度三角形二、離心泵的基本方程

第六章液體所獲能頭的分析

一、泵使液體獲得能頭的分析二、葉輪葉片型式對(duì)能頭的影響第七章有限葉片數(shù)對(duì)理論揚(yáng)程的影響一、液體在有限葉片數(shù)葉輪中的流動(dòng)二、有限葉片數(shù)對(duì)理論揚(yáng)程的影響第八章離心泵的性能曲線一、離心泵中的各種損失1流動(dòng)損失摩阻損失沖擊損失2流量損失3機(jī)械損失第九章離心泵的功率和效率1水力功率和水力效率2容積效率3機(jī)械損失功率與機(jī)械效率4泵的效率

第十章離心泵的實(shí)際性能曲線（一）

1H—Q性能曲線2N—Q性能曲線3η—Q性能曲線圖1-16離心泵的性能曲線圖1-17某一離心泵的基本特性第十章離心泵的實(shí)際性能曲線（二）4實(shí)際性能曲線的用途離心泵的H—Q性能曲線是選擇泵和操作使用的主要依據(jù)。離心泵的N—Q性能曲線是合理選擇驅(qū)動(dòng)機(jī)功率和操作、啟動(dòng)泵的的主要依據(jù)。離心泵的η—Q性能曲線是檢查泵工作經(jīng)濟(jì)性依據(jù)。圖1-18三種H-Q特性比較

第十一章離心泵的相似原理及應(yīng)用

第十二章離心泵的汽蝕與吸入特性第一節(jié)汽蝕概念第二節(jié)汽蝕余量第三節(jié)吸上真空度第四節(jié)吸入特性第五節(jié)離心泵的允許幾何安裝高度第六節(jié)提高離心泵抗汽蝕性能的措施

第一節(jié)汽蝕概念

1汽蝕現(xiàn)象2汽蝕對(duì)泵工作的影響噪音和振動(dòng)對(duì)泵性能曲線的影響對(duì)葉輪材料的破壞第二節(jié)離心泵的汽蝕與吸入特性(一)一、汽蝕概念1汽蝕現(xiàn)象2汽蝕對(duì)泵工作的影響噪音和振動(dòng)對(duì)泵性能曲線的影響對(duì)葉輪材料的破壞第二節(jié)離心泵的汽蝕與吸入特性(三)二、汽蝕余量1有效汽蝕余量Δha2泵必須的汽蝕余量Δhr三、吸上真空度HS四、吸入特性圖1-19吸入裝置圖圖1-20液流進(jìn)入泵后

的能頭變化第二節(jié)離心泵的汽蝕與吸入特性(四)五、離心泵的允許幾何安裝高度由[HS]確定泵的允許幾何安裝高度[Hg1]由[Δh]確定泵的允許幾何安裝高度[Hg1]六、提高離心泵抗汽蝕性能的措施第二節(jié)離心泵的汽蝕與吸入特性(五)適當(dāng)加大葉輪吸入口直徑D0和葉片入口邊寬度b1采用雙吸式葉輪采用合理的葉片進(jìn)口邊位置及前蓋板形狀第二節(jié)離心泵的汽蝕與吸入特性(六)采用誘導(dǎo)輪采用超汽蝕葉形的誘導(dǎo)輪采用抗汽蝕材料提高裝置有效汽蝕余量Δha的措施

第十三章輸送粘液時(shí)離心泵的特性換算

一、液體的粘度對(duì)離心泵性能參數(shù)的影響二、輸送粘液時(shí)離心泵性能曲線的換算

第十四章離心泵的裝置特性與工況