第14講 流體輸送設(shè)備

第14講流體輸送設(shè)備離心式（葉輪式）往復(fù)式旋轉(zhuǎn)式流體動力作用式輸送液體用的泵輸送氣體用的壓縮機(jī)（或風(fēng)機(jī)）概述一、流體輸送機(jī)械作用連續(xù)流動的各種物料或產(chǎn)品由低處送至高處由低壓送至高壓設(shè)備克服管道阻力流體輸送機(jī)械……

——為輸送流體而提供能量的機(jī)械按工作原理分：動力式（葉輪式）：離心式，軸流式；容積式（正位移式）：往復(fù)式，旋轉(zhuǎn)式；其它類型：噴射式，流體作用式等。固體的輸送，可采用流態(tài)化的方法氣體的輸送和壓縮，主要用鼓風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)。液體的輸送，主要用離心泵、漩渦泵、往復(fù)泵。二、不同結(jié)構(gòu)和特性的輸送機(jī)械應(yīng)用

實際生產(chǎn)中輸送的流體種類繁多：1、流體種類有強(qiáng)腐蝕性的、高粘度的、含有固體懸浮物的、易揮發(fā)的、易燃易爆的以及有毒的等等；2、溫度和壓強(qiáng)又有高低之分；3、不同生產(chǎn)過程所需提供的流量和壓頭又各異。

三、內(nèi)容1.理解并掌握常用輸送機(jī)械的操作原理、結(jié)構(gòu)與性能。2.合理選型、定規(guī)格、計算功率、安裝位置。14.1離心泵14.1.1離心泵構(gòu)造、原理及主要部件一、構(gòu)造和原理1、離心泵的構(gòu)造：

吸入口排出管泵軸軸封泵殼葉輪2、離心泵的工作原理：

常壓流體被甩出高速流體機(jī)械旋轉(zhuǎn)的離心力逐漸擴(kuò)大的泵殼通道高壓流體灌滿液體葉輪旋轉(zhuǎn)離心力甩出液體蝸殼內(nèi)進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換流體被壓出葉輪中心形成真空在壓力差的作用下流體被壓入泵內(nèi)液體未灌滿ρ氣<<ρ液離心力甩不出氣體葉輪中心的真空度不夠吸不上液體泵無法正常工作未灌滿底閥漏液其它地方泄漏如果離心泵在啟動前殼內(nèi)充滿的是氣體，則啟動后葉輪中心氣體被拋時不能在該處形成足夠大的真空度，這樣槽內(nèi)液體便不能被吸上。這一現(xiàn)象稱為氣縛二、主要部件葉輪（Impeller）:離心泵的關(guān)鍵部件，是流體獲得機(jī)械能的主要部件，作用是將原動機(jī)的機(jī)械能傳給液體，使液體的靜壓能和動能均有所提高,其轉(zhuǎn)速一般可達(dá)1200～3600轉(zhuǎn)/min，高速10700～20450轉(zhuǎn)/min。根據(jù)其結(jié)構(gòu)可分為：1、葉輪：

三種葉輪中哪一種效率高？開式半開式閉式效率

閉式葉輪效率最高，半開式葉輪效率次之，開式葉輪效率最低；原因在于葉片間的流體倒流（外緣壓力高，葉輪中心壓力低）回葉輪中心，做了無用功；增加了前后蓋板使倒流的可能性減小。按照吸液方式可以將葉輪分為單吸式和雙吸式兩種。2、泵殼

從葉輪中拋出的流體匯集到泵殼中，泵殼是蝸殼形的,故其流道不斷地擴(kuò)大，高速的液體在泵殼中將大部份的動能轉(zhuǎn)化為靜壓能，從而避免高速流體在泵體及管路內(nèi)巨大的流動阻力損失。因此泵殼不僅是液體的匯集器，而且還是一個能量轉(zhuǎn)換裝置。3、

軸封裝置泵啟動后在葉輪中心產(chǎn)生負(fù)壓（吸入口在泵體一側(cè)），故其會吸入外界的空氣；液體經(jīng)過葉輪的做功，獲得機(jī)械能經(jīng)過泵殼的匯集，能量轉(zhuǎn)換成靜壓能較高的流體進(jìn)入排出管，對半開式，與閉式葉輪，葉輪四周的高壓流體可能泄漏到蓋板與泵體間的空隙（葉輪可旋轉(zhuǎn)，泵體相對固定，葉輪軸與泵體間必有間隙），故其會向外界漏液。泵軸與泵殼之間的密封稱為軸封。密封方式有：填料密封與機(jī)械密封，填料密封適用于一般液體，而機(jī)械密封適用于有腐蝕性易燃、易爆液體。填料密封：簡單易行，維修工作量大，有一定的泄漏，對燃、易爆、有毒流體不適用；機(jī)械密封：液體泄漏量小，壽命長，功率小密封性能好，加工要求高。

以上三個構(gòu)件是離心泵的基本構(gòu)造，為使泵更有效地工作，還需其它的輔助部件：

導(dǎo)輪：液體經(jīng)葉輪做功后直接進(jìn)入泵體，與泵體產(chǎn)生較大沖擊，并產(chǎn)生噪音。為減少沖擊損失，設(shè)置導(dǎo)輪，導(dǎo)輪是位于葉輪外周的固定的帶葉片的環(huán)。葉片的彎曲方向與葉輪葉片的彎曲方向相反，其彎曲角度正好與液體從葉輪流出的方向相適應(yīng)，引導(dǎo)液體在泵殼通道內(nèi)平穩(wěn)地改變方向，使能量損耗最小，動壓能轉(zhuǎn)換為靜壓能的效率高。

底閥（單向閥）：當(dāng)泵體安裝位置高于貯槽液面時，常裝有底閥，它是一個單向閥，可防止灌泵后，泵內(nèi)液體倒流到貯槽中。

濾網(wǎng)：防止液體中雜質(zhì)進(jìn)入泵體。

離心泵的分類吸液方式單吸：液體只從一側(cè)吸入雙吸：液體同時從兩側(cè)吸入。具有較大的吸液能力

S型單級雙吸離心泵IS、IR型單級單吸離心泵

TSWA型臥式多級泵單級：只有一個葉輪DL型立式多級泵DFW型臥式離心泵ISG型管道離心泵多級：多個葉輪，可提供更高的揚(yáng)程葉輪

個數(shù)14.1.2離心泵的理論壓頭與實際壓頭

H=he泵對單位重量流體提供的機(jī)械能管路系統(tǒng)輸送單位重量流體所需的機(jī)械能1、理論壓頭假設(shè)：（1）葉輪內(nèi)葉片數(shù)目無窮多，葉片的厚度無窮小,即葉片沒有厚度；（2）液體為粘度等于零的理想流體；（3）泵內(nèi)為定態(tài)流動過程。

泵的壓頭（或揚(yáng)程）：指泵對單位重量的流體所提供的有效能量，以H表示。2、實際壓頭由于前彎葉片的絕對速度c2大，液體在泵殼內(nèi)產(chǎn)生的沖擊劇烈得多，轉(zhuǎn)化時的能量損失大為增加，效率低。故為獲得較高的能量利用率，離心泵總是采用后彎葉片。流體通過泵的過程中壓頭損失的原因：（1）葉片間的環(huán)流：由于葉片數(shù)目并非無限多，液體有環(huán)流出現(xiàn)，產(chǎn)生渦流損失。（2）阻力損失：實際流體從泵進(jìn)口到出口有阻力損失。（3）沖擊損失：液體離開葉輪周邊沖入蝸殼四周流動的液體中，產(chǎn)生渦流。a理論壓頭b環(huán)流損失d沖擊損失c阻力損失HQ

實際壓頭的意義：泵提供的壓頭必須滿足流體輸送的需要，而流體輸送伴隨著位壓頭（升揚(yáng)高度），靜壓頭、動壓頭的變化和阻力損失（管路阻力損失，不含有泵的流動阻力損失，泵的阻力損失計入泵的效率），因此14.1.3離心泵的主要性能參數(shù)bch0真空表壓力表

測定離心泵性能參數(shù)的裝置由于兩截面間的管長很短，其阻力損失通?？梢院雎?，兩截面間的動壓頭差一般也可以略去，則可得（1）壓頭和流量由b、c兩截面間的柏努利方程：揚(yáng)程并不等于升舉高度h0，升舉高度只是揚(yáng)程的一部分。（2）有效功率Ne、軸功率N和效率η

有效功率Ne：離心泵單位時間內(nèi)對流體做的功Ne=HQρg，W軸功率N：單位時間內(nèi)由電機(jī)輸入離心泵的能量，W。Ne<N泵的效率η：泵對外加能量的利用程度。泵運(yùn)轉(zhuǎn)過程中存在以下三種損失：①容積損失該損失是指葉輪出口處高壓液體因機(jī)械泄漏返回葉輪入口所造成的能量損失。在三種葉輪中，開式葉輪的容積損失較大，但在泵送含固體顆粒的懸浮液時，葉片通道不易堵塞；閉式葉輪的滲漏量較小，但在磨損后滲漏便嚴(yán)重。②水力損失該損失是由于實際流體在泵內(nèi)有限葉片作用下各種摩擦損失（即前述環(huán)流損失、摩擦損失、沖擊損失）。③機(jī)械損失該損失包括旋轉(zhuǎn)葉輪蓋板外表面與液體間的摩擦以及軸承機(jī)械摩擦所造成的能量損失。離心泵的軸功率N可直接用效率來計算：一般小型離心泵的效率50~70%，大型離心泵效率可達(dá)90%。泵的軸功率，W泵的壓頭，m泵的流量，m3/s流體密度，kg/m3泵的效率（3）葉輪轉(zhuǎn)速n1000~3000轉(zhuǎn)/min（或r.p.m）；2900轉(zhuǎn)/min最常見。泵在出廠前，必須確定其各項性能參數(shù)，即以上各參數(shù)值，并把它標(biāo)在銘牌上；這些參數(shù)是在最高效率條件下用20℃的水測定的。14.1.4離心泵特性曲線（Characteristiccurves）

由于離心泵的各種損失難以定量計算，使得離心泵的特性曲線H～Q、N～Q、η～Q的關(guān)系只能靠實驗測定，出廠時列于產(chǎn)品樣本中以供參考。右圖所示為4B20型離心泵在轉(zhuǎn)速n＝2900r/min時的特性曲線。若泵的型號或轉(zhuǎn)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(dǎo)操作。4B20離心泵n＝2900r/min3026221814100204060801001201401284080%70%60%50%40%30%20%0H/mNkWQ/(m3/h)4B20型離心泵的特性曲線由圖可知：

（1）H～Q曲線：Q↑，H↓(Q很小時

可能例外)。當(dāng)Q＝0時，H也只能達(dá)到一定值，這是離心泵的一個重要特性。

（2）N～

Q曲線：Q↑，N

↑。當(dāng)Q＝0時，N最小。這要求離心泵在啟動時，應(yīng)關(guān)閉泵的出口閥門，以減小啟動功率，保護(hù)電動機(jī)免因超載而受損。

（3）η～Q曲線：有極值點(diǎn)(最大值)，于此點(diǎn)下操作效率最高，能量損失最小。在此點(diǎn)（設(shè)計點(diǎn)）對應(yīng)的流量稱為額定流量。泵的銘牌上即標(biāo)注額定值，泵在管路上操作時，應(yīng)在此點(diǎn)附近操作，一般不應(yīng)低于92％ηmax

。4B20離心泵n＝2900r/min3026221814100204060801001201401284080%70%60%50%40%30%20%0H/mNkWQ/(m3/h)圖2－124B型離心泵的特性曲線14.1.5離心泵特性曲線的影響因素（1）密度ρ對特性曲線的影響①

Q與ρ無關(guān)，但ms=ρQ

與ρ有關(guān)。②H與ρ無關(guān)。③

N=HQρg/η

。軸功率是指輸送20℃清水時的N

。N隨ρ的增大而增大，所選泵用于輸送比水的ρ大的液體應(yīng)先按N’=

ρ’N/ρ核算軸功率，若N’≥

表中的電機(jī)功率，應(yīng)更換功率大的電機(jī)，否則電機(jī)會燒毀。（2）流體粘度μ對特性曲線的影響μ↑、∑hf↑、Q↓、H↓、η↓、N↑(η↓的幅度超過QH↓的幅度，N↑)。泵廠家提供的特性曲線是用清水測定的，若實際輸送流體μ比清水μ大得較多，特性曲線將有所變化，應(yīng)校正后再用。校正方法可參閱有關(guān)書刊。

若液體的運(yùn)動粘度小于2×10-5m2/s，如汽油、煤油、輕柴油等，則對粘度的影響可不進(jìn)行修正。（3）轉(zhuǎn)速n對特性曲線的影響不同轉(zhuǎn)速下的速度三角形

泵的特性曲線是在一定轉(zhuǎn)速下測得的，實際使用時會遇到n改變的情況，若n變化<20％，可認(rèn)為液體離開葉輪時的速度三角形相似，α2不變（如圖所示)，則泵的效率η不變（等效率）?！壤?/p>

（4）葉輪直徑D2對特性曲線的影響泵的特性曲線是針對某一型號的泵(D2一定)而言的。一個過大的泵，若將其葉輪略加切削而使D2變小，可以降低Q和H而節(jié)省N。若D2變化<20%，可以認(rèn)為液體離開葉輪時的速度三角形相似，α2不變，η不變，πD2b2不變，則---------切割定律

14.1.6離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)（1）管路特性曲線方程令而令（2）離心泵的工作點(diǎn)

將泵的H~Q線和管路的he~Q線畫在一張圖上，得到交點(diǎn)A如圖2-13所示，該點(diǎn)稱為泵在管路上的工作點(diǎn)，此時H=he。在工作點(diǎn)處泵的輸液量即為管路的流量Q，泵提供的壓頭（揚(yáng)程）H必恰等于管路所要求的壓頭he。當(dāng)工作點(diǎn)是在高效區(qū)（η不低于92％ηmax

），則該工作點(diǎn)是適宜工作點(diǎn)，說明泵選擇的較好。OQQHH1管路he～Q離心泵的工作點(diǎn)泵H～Q泵～QA注意：

①管路特性曲線he=A+BQ2為開口向上的拋物線，它在縱軸截距反映了管路上下游總勢能差；B反映了管路阻力的大??；B↑，同樣流量下管路的阻力越大，B較大的管路稱為高阻管路，反之則稱為低阻管路；②泵特性曲線中流量的單位可能是m3/s或m3/h；求工作點(diǎn)時，管路特性曲線的整理應(yīng)注意保持單位一致；③離心泵工作點(diǎn)的求法：解析法即當(dāng)泵的特性曲線已知，可與管路特性曲線聯(lián)立求工作點(diǎn)；若泵特性曲線未知，只有特性曲線圖，則用圖解法即將管路特性曲線畫在泵特性曲線圖上，兩線的交點(diǎn)即為工作點(diǎn)。

OQQHH1管路he～Q離心泵的工作點(diǎn)泵H～Q泵～QA（3）流量調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)就是設(shè)法改變工作點(diǎn)的位置，有以下兩種方法：①改變管路特性曲線在離心泵出口處的管路上安裝調(diào)節(jié)閥。改變出口閥門的開度即改變管路阻力系數(shù)（K亦變）可改變管路特性曲線的位置，達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。

OQ2Q1Qhe2H221低阻高阻H1

優(yōu)點(diǎn)：操作簡便、靈活，應(yīng)用范圍廣。對于調(diào)節(jié)幅度不大而經(jīng)常需要改變流量的場合，此法尤為適用。

缺點(diǎn)：不僅增加了管路阻力損失（在閥門關(guān)小時），且使泵在低效率點(diǎn)工作，在經(jīng)濟(jì)上很不合理。因閥門關(guān)小多消耗的功率為②改變泵的特性曲線

由前述比例定律、切割定律可知，改變泵的轉(zhuǎn)速、切削葉輪都可以達(dá)到改變泵的特性曲線的目的。如圖所示，泵的轉(zhuǎn)速由n1減小至n2時，泵的H～Q線下移，工作點(diǎn)由點(diǎn)A1移至點(diǎn)A2，流量由Q1減小至Q2。

優(yōu)點(diǎn)：不額外增加管路阻力，在一定范圍內(nèi)可保持泵在高效率區(qū)工作（n改變<20％時，可基本保持效率η不變，如圖中兩種轉(zhuǎn)速下的效率曲線所示），能量利用較為經(jīng)濟(jì)，這對大功率泵是重要的。

缺點(diǎn)：調(diào)節(jié)不方便，一般只有在調(diào)節(jié)幅度大、時間又長的季節(jié)性調(diào)節(jié)中才使用。OQ1H1A1n2n1H2n1>n2改變泵的特性曲線A2Q2OQ2=90QH2H(m)A2關(guān)小閥門改變泵的工作點(diǎn)A1he2Q(m3/h)OQ2=90Q1’H2’H(m)減小轉(zhuǎn)速并輔以閥門調(diào)節(jié)流量A1’he2=64A1Q(m3/h)Q1A2’--------改變轉(zhuǎn)速、葉輪切割離心泵的聯(lián)合操作

（1）兩臺同型泵并聯(lián)

如圖所示，兩臺同型泵并聯(lián)，則兩泵的各自流量和壓頭必定相同，則在同一壓頭下，并聯(lián)泵的流量為單臺泵的兩倍。當(dāng)并聯(lián)泵置于管路中時，由于流量加大使管路流動阻力加大，則并聯(lián)后的總流量必低于單臺泵流量的兩倍，而并聯(lián)壓頭也高于單泵壓頭但小于兩倍壓頭。

(2)串聯(lián)（3）離心泵組合方式的選擇①如果單臺泵所能提供的最大壓頭小于管路兩端的（）值，則只能采用泵的串聯(lián)操作。②對于管路特性曲線較平坦的低阻型管路，采用并聯(lián)組合方式可獲得較高的流量和壓頭；反之，對于管路特性曲線較陡的高阻型管路，則宜采用串聯(lián)組合方式。舉例：用兩臺泵向高位槽送水，單泵的特性曲線方程為H=25-1×106Ｑ2，管路特性曲線方程為He＝10＋1×１05Ｑe2(兩式中Q的單位為m3／s，Ｈ的單位為m)。求：兩泵并、串聯(lián)時的流量及壓頭。解：①單泵時：H＝25-１×106Q2＝10+1×105Q2故：Q＝3.69×10-3m3/s，H＝11.36m②并聯(lián)時：H不變，Q′＝2Q，Q＝Q′/2即每臺泵流量Q為管中流量Q′的1/2。故：H′＝25-1×106×(Ｑ′/2)2=10+1×105Ｑ′２∴Q′＝6.55×10-3m3／s，H′＝14.29m③串聯(lián)時，H″＝2H，Q″＝Q，H＝H″/2，即每臺泵提供的壓頭僅為管路壓頭的1/2，故泵特性曲線方程為：H″/2＝25-1×106Ｑ″2即：H″＝50-2×106Ｑ″2由：H″＝50-2×106Ｑ″2

＝10＋1×105Ｑ″2得：Q″=4.36×10-3m3/s，H″=11.9m14.1.7離心泵的安裝高度zspsKe離心泵的安裝高度s

如圖所示，液面較低的液體能被吸入泵的進(jìn)口，是由于葉輪將液體從其中央甩向外周，在葉輪中心進(jìn)口處形成負(fù)壓（真空），從而在液面與葉輪進(jìn)口之間形成一定的壓差，液體籍此壓差被吸入泵內(nèi)?，F(xiàn)在的問題是離心泵的安裝高度zs（zs即葉輪進(jìn)口與液面間的垂直距離）是否可以取任意值？1、汽蝕（Cavitation）現(xiàn)象在液面s與泵內(nèi)壓強(qiáng)最低處即葉輪中心進(jìn)口處K-K面之間列機(jī)械能衡算式，得zspsKe圖2-15離心泵的安裝高度s若液面壓強(qiáng)ps一定，吸入管路流量一定（即uk一定），安裝高度zs↑，∑hf(s-k)↑，pk↓，當(dāng)pk↓至等于操作溫度下被輸送液體的飽和蒸汽壓pv時（即pk＝pv）：

液體將發(fā)生部分汽化現(xiàn)象，所生成的大量蒸汽泡在隨液體從葉輪進(jìn)口向葉輪外周流動時，又因壓強(qiáng)升高，氣泡立即凝聚，氣泡的消失產(chǎn)生局部真空，周圍的液體以極大的速度沖向氣泡原來所在的空間，在沖擊點(diǎn)處產(chǎn)生很高的局部壓強(qiáng)（高達(dá)幾百個大氣壓），沖擊頻率高達(dá)每秒幾萬次之多。尤其當(dāng)汽泡的凝結(jié)發(fā)生在葉輪表面時，眾多的液體質(zhì)點(diǎn)尤如細(xì)小的高頻水錘撞擊著葉片；另外汽泡中還可能帶有氧氣等對金屬材料發(fā)生化學(xué)腐蝕作用。泵在這種狀態(tài)下長期運(yùn)轉(zhuǎn)，將導(dǎo)致葉片過早損壞。這種現(xiàn)象稱為泵的汽蝕現(xiàn)象。zspsKe圖2-15離心泵的安裝高度s①泵的性能下降，流量、壓頭、效率均降低，最終變成氣縛。氣蝕的危害：②產(chǎn)生振動和噪音，影響離心泵的正常運(yùn)行和工作環(huán)境。③泵殼和葉輪的材料遭受損壞，降低泵的使用壽命。發(fā)生氣蝕的原因：泵的安裝高度超過允許值；泵輸送液體的溫度過高；泵吸入管路的局部阻力過大。P葉片入口過低的原因:*

吸入管路盡量短，少走彎路；*進(jìn)口管路直徑一般大于出口管路直徑；*

進(jìn)口管路上避免不必要的管件，如泵裝于液面下可免裝止逆閥（并且啟動前不用灌泵），流量調(diào)節(jié)閥裝于出口管路；離心泵的抗氣蝕性能1）氣蝕余量臨界氣蝕余量p葉輪入口處壓強(qiáng)（最低）＝p液體的飽和蒸汽壓指泵入口處單位重量水所具有的、超過當(dāng)時溫度下汽化壓力的富裕能量，△h，m液柱1－1’和k－k’列柏努利方程臨界氣蝕余量發(fā)生氣蝕的臨界條件：氣蝕性能試驗時，水泵開始發(fā)生氣蝕時測得的泵進(jìn)口處的氣蝕余量稱為臨界氣蝕余量。臨界氣蝕余量的測定在固定的流量下，通過關(guān)小泵吸入管路的閥門，逐漸降低p1，直至泵內(nèi)剛好發(fā)生氣蝕，測得相應(yīng)的p1,min必需氣蝕余量為確保離心泵的正常操作，將臨界氣蝕余量加上一定的安全量反映液體從泵入口處到葉片進(jìn)口能量的降低值，因此越小抗氣蝕性能越好在離心泵樣本性能表中給出的是必需氣蝕余量離心泵的允許吸上真空度

Hsˊ值的大小與泵的結(jié)構(gòu)、流量、被輸送液體的性質(zhì)及當(dāng)?shù)卮髿鈮旱纫蛩赜嘘P(guān)。通常由泵的制造工廠在98.1kPa下，用20℃清水為介質(zhì)進(jìn)行測定。若輸送其他液體，或操作條件與上述的實驗條件不同時，應(yīng)按下式進(jìn)行換算，即若以輸送液體的液柱高度來計算離心泵入口處的最高真空度，則此真空度稱為離心泵的允許吸上真空度，以Hsˊ來表示，即最大吸上真空高度當(dāng)泵的氣蝕現(xiàn)象剛發(fā)生時，所對應(yīng)的吸上真空高度為保證泵在運(yùn)轉(zhuǎn)中不發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，而又盡可能有最大的吸上真空度，規(guī)定留有0.3米的安全量。（5）離心泵的允許安裝高度用必需氣蝕余量表示的安裝高度用允許吸上真空度表示的安裝高度離心泵實際的安裝高度比允許安裝高度低0.5~1m舉例：某臺離心泵從樣本上查得允許吸上真空高度Hs=6m，現(xiàn)將該泵安裝在海拔高度為500m處(Ha=9.74m)，若夏季平均水溫為40℃。問修正后的Hs’應(yīng)為多少？若吸入管路的壓頭損失為0.1mH2O，泵入口處動壓頭為0.2mH2O。問該泵安裝在離水面5m高度處是否合適？Ｈｇ解:當(dāng)水溫為40℃時，Hv=0.75m。

Hs’=Hs+(Ha－10)－(Hv－0.24)

=6＋(9.74－10)－(0.75－0.24)=5.23m泵的安裝高度為:

Hｇ=Hs’－u12/2g－ΣHf=5.23－0.2－0.1=4.93m<5m故泵安裝在離水面5m高度處不合適。14.1.8離心泵的類型

離心泵類型的劃分

按輸送流體的性質(zhì)：清水泵、耐腐蝕泵、油泵、雜質(zhì)泵等；按葉輪的吸入方式：單吸泵、雙吸泵；按葉論數(shù)目：單級泵、多級泵；（1）清水泵（Cleanwaterpumps）輸送清水或物性與水相近且無腐蝕、雜質(zhì)少的液體。單級單吸泵：IS（或B）型，中小型水泵，結(jié)構(gòu)簡單操作容易；揚(yáng)程8~98m，流量45~360m3/h

多級泵：D型，揚(yáng)程高，14~351m，10.8~850m3/h

雙吸泵：SH型，流量大，9~140m，120~12500m3/h

型號：IS100-65-250（或2B312B31A2B31B）含義：為泵吸入口直徑，英寸基本型號在最高效率下的揚(yáng)程，m；泵類型葉輪直徑在基本型號基礎(chǔ)上切削一圈2B31AIS100-65-250為泵排出直徑，mm葉輪公稱直徑，mm為泵吸入口直徑，mm（2）耐腐蝕泵（Corrosionresistantpumps）與液體接觸的部件由耐腐蝕材料（鑄鐵、高硅鐵、合金鋼、玻璃、塑料等）制成且更換容易，密封可靠，適用于輸送具有腐蝕性的液體。揚(yáng)程15~195m，流量2~400m3/h

型號：50F-10350F-103A50F-103B

意義：50為吸入口直徑，mm；F為泵類型；103為基本型號在最高效率下的揚(yáng)程，m。（3）油泵（Oilpumps）用于輸送石油產(chǎn)品，由于油品易燃易爆，密封要求高。適用溫度-45℃~400℃

，揚(yáng)程60~603m，流量6.25~500m3/h。型號：50Y-6050Y-60A50Y-60×250Y-60A×2

意義：50為吸入口直徑，mm；Y為泵類型；60為基本型號在最高效率下的揚(yáng)程，m；×2為葉輪級數(shù)。

（4）雜質(zhì)泵輸送液體中含有固體顆粒雜質(zhì)，粘度大的液體如泥漿等；雜質(zhì)泵不易堵塞，耐磨，葉輪流道寬（2~3片）。（5）液下泵（Submergedpumps）安裝于貯槽內(nèi)液面下，適用于輸送各種腐蝕性流體，密封要求不高（泵內(nèi)外均為輸送的流體，無泄漏問題）。（6）屏蔽泵（Cannedmotorpumps）葉輪與軸相連固定，密封性能高，根本上消除了泄漏，適用于輸送易燃易爆、有毒、具有放射性或貴重的液體。揚(yáng)程16~95m，流量0.65~200m3/h，溫度-35℃~400℃

。（7）管道泵（Pipelinepumps）適用于長距離管道輸送的中途加壓，24~150m，6.25~360。（8）低溫用泵（Cryogenicpumps）14.1.9離心泵的選用、安裝與運(yùn)轉(zhuǎn)（1）選用①根據(jù)被輸送液體的性質(zhì)確定泵的類型；②根據(jù)管路系統(tǒng)的性質(zhì)和工藝要求確定流量和壓頭（應(yīng)以生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的最大流量計算）；③根據(jù)所需流量和壓頭確定泵的型號（所選泵的流量與揚(yáng)程應(yīng)比工藝要求略高，有一定的余量；但余量又不宜太大，否則會遠(yuǎn)離高效區(qū)，效率低；對多臺泵都合適的情況下選擇操作條件下效率最高的）；④對泵所配電機(jī)的功率進(jìn)行校核確定是否更換電機(jī)。

（2）安裝①對關(guān)鍵管道用泵或容易損壞的泵應(yīng)安裝備用泵（并聯(lián)，一臺工作，一臺備用）；②安裝高度不能太高，應(yīng)小于允許安裝高度；③設(shè)法盡量減少吸入管路的阻力，以減少發(fā)生汽蝕的可能性。主要考慮：吸入管路應(yīng)短而直；吸入管路的直徑可以稍大；吸入管路減少不必要的管件；調(diào)節(jié)閥應(yīng)裝于出口管路。（3）離心泵運(yùn)轉(zhuǎn)

①啟動前應(yīng)灌泵（泵裝在液面以下則為自然灌泵），并排氣，防止出現(xiàn)氣縛現(xiàn)象；②應(yīng)在出口閥關(guān)閉的情況下啟動泵，使啟動功率、電流最小，避免燒毀電機(jī)；③停泵前先關(guān)閉出口閥，避免管道中的液體倒流，帶動葉輪倒轉(zhuǎn)，以免損壞葉輪和電機(jī)，尤其對沒有安裝底閥的情況；④多臺泵組合操作（以兩臺同型號泵的串、并聯(lián)操作為例）：12HCAQabQ

串BH串H1HQO①串聯(lián)：若單泵的特性曲線為：

兩臺型號相同的泵串聯(lián)工作時，每臺泵的壓頭和流量下，串聯(lián)泵的壓頭為單臺泵的兩倍。如圖所示，串聯(lián)泵的特性曲線在橫坐標(biāo)不變，縱坐標(biāo)加倍的方法合成。故其特性曲線為：

在實際操作中，串聯(lián)操作所提供的揚(yáng)程并非是單泵的兩倍，而是H串<2H單，流量則有所提高

Q串<2Q單，QHaCbQ并Q1H并AB②并聯(lián)將兩臺型號相同的泵并聯(lián)工作，而且各自的吸入管路相同，則兩泵的流量和壓頭必相同。因此，在同樣的壓頭下，并聯(lián)泵的流量為單臺泵的兩倍。如圖所示。并聯(lián)泵的特性曲線為：并聯(lián)泵的流量Q并和壓頭H并由合成特性曲線與管路特性曲線的交點(diǎn)a決定，由于并聯(lián)組合中的兩臺泵的壓頭相等且均等于H并，而H并為單泵在b點(diǎn)的壓頭，故并聯(lián)泵的總效率與每臺泵的效率（圖中b點(diǎn)的單泵效率）相同。由圖可知：Q并<2Q，H并>H。

不論是串聯(lián)還是并聯(lián)操作，均能一定程度上提高管路的流量和揚(yáng)程；但是哪種操作方式更為有效、合理，就要看管路的特性。如圖所示，對于低阻管路a，Q并>Q串，H并>H串，所以并聯(lián)組合優(yōu)于串聯(lián)組合；對于高阻管路b，Q串>Q并，H串>H并，所以串聯(lián)組合優(yōu)于并聯(lián)組合。所以串聯(lián)操作適用于壓頭大、流量小的管路；并聯(lián)操作適用于壓頭小、流量大的管路。

02468101214161820051015202530354045H/mQ/m3/hba示例：用泵將密度為850kg/m3，黏度為190cP的重油從貯油池送至敞口高位槽中，升揚(yáng)高度為20m。輸送管路為φ108×4mm的鋼管，總長為1000m(包括直管長度及所有局部阻力的當(dāng)量長度)。管路上裝有孔徑為80mm的孔板以測定流量，其U形油水壓差計的讀數(shù)R=500mm?？琢飨禂?shù)Co=0.62，水的密度為1000kg/m3。試求:⑴輸油量是多少m3/h?⑵若泵的效率為0.55，計算泵的軸功率。解：⑴u0=Co[2gR(ρi-ρ)/ρ]0.5

=0.62[2×9.81×0.5×(1000-850)/850]=0.816m/s

Vh=0.816×0.785×(0.08)2×3600=14.76m3/h⑵u=0.816×(80/100)2=0.522m/sRe=0.1×0.522×850/(190×10-3)=234<2300λ=64/Re=64/234=0.274Σhf=0.274×(1000/0.1)×(0.5222/2)=373.3J/kgWe=20×9.81+373.3=569.5J/kgNa=We·w/η=569.5×(14.76×850/3600)/(1000×0.55)=3.61kw14.2其他類型的泵除了離心泵外，為適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)中不同工藝的要求，還需要其他類型的用泵。對輸送液體的機(jī)械（泵）主要分為兩大類：正位移泵和非正位移泵。14.2.1正位移泵（Positive-displacementpumps）

連續(xù)或間歇地改變工作室的容積來壓送液體，此類泵吸入的液體不能倒流，只能從排出口流出，故稱之為正位移泵；其中往復(fù)泵為典型的正位移泵。

（1）往復(fù)泵①往復(fù)泵工作原理圖所示為曲柄連杠機(jī)構(gòu)帶動的往復(fù)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?fù)運(yùn)動，由此改變泵缸內(nèi)的容積壓強(qiáng)，交替地打開和關(guān)閉吸入、壓出活門，達(dá)到輸送液體的目的。由此可見，往復(fù)泵是通過活柱的往復(fù)運(yùn)動直接以壓強(qiáng)能的形式向液體提供能量的。

與泵本身的幾何尺寸和活塞的往復(fù)次數(shù)有關(guān)，與泵的壓頭無關(guān)。1、工作原理

靠作往復(fù)運(yùn)動的活塞依次開啟吸入閥和排出閥而吸入并排出液體如圖所示。往復(fù)泵不需灌液，具有自吸能力2、流量Q實際流量會小于QT（吸入閥和排出閥啟閉不及時，液體漏損等）理論流量單動泵：QT＝ASn3.往復(fù)泵的類型按照往復(fù)泵的動力來源可分類如下：電動往復(fù)泵：電動往復(fù)泵由電動機(jī)驅(qū)動，電動機(jī)通過減速箱和曲柄連桿機(jī)構(gòu)與泵相連，把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橥鶑?fù)運(yùn)動。汽動往復(fù)泵：汽動往復(fù)泵直接由蒸氣機(jī)驅(qū)動，泵的活塞和蒸氣機(jī)的活塞共同連在一根活塞桿上，構(gòu)成一個總的機(jī)構(gòu)。按照作用方式可分：單動往復(fù)泵：活柱往復(fù)一次只吸液和排液一次。雙動往復(fù)泵：活柱兩邊都在工作，每個行程均在吸液和排液。單缸單作用往復(fù)泵流量曲線雙動往復(fù)泵單缸雙作用往復(fù)泵流量曲線雙缸雙作用往復(fù)泵流量曲線往復(fù)泵的總效率，一般η=0.65-0.85

4往復(fù)泵的功率與效率HQ0H～QH～QT5往復(fù)泵的特性曲線由QT＝ASn知，往復(fù)泵的理論流量QT僅與活塞每次掃過的體積AS及活塞往復(fù)次數(shù)n有關(guān)，而與管路的特性無關(guān)。往復(fù)泵的實際流量Q＝ηvQT，ηv<1，Q<QT,壓頭H不太高時ηv隨H的變化很小，H大時，ηv減小。往復(fù)泵的H～QT，H～Q如右圖所示。6往復(fù)泵的工作點(diǎn)往復(fù)泵的壓頭由管路特性曲線與泵的特性曲線的交點(diǎn)（工作點(diǎn)）確定，但壓頭（揚(yáng)程）H只決定于管路情況，如圖所示。

正位移泵的特性是：①流量Q與管路特性無關(guān)；②壓頭（揚(yáng)程）H只決定于管路情況。往復(fù)泵是正位移泵。往復(fù)泵的工作點(diǎn)7往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)離心泵可用出口閥門來調(diào)節(jié)流量，但對往復(fù)泵此法卻不能采用，其原因何在呢？因為往復(fù)泵是正位移泵，其流量與管路特性無關(guān)，安裝調(diào)節(jié)閥非但不能改變流量（Q＝ASn），而且還會造成危險，一旦出口閥門完全關(guān)閉，泵缸內(nèi)的壓強(qiáng)將急劇上升，導(dǎo)致機(jī)件破損或電機(jī)燒毀。往復(fù)泵啟動時一定要打開出口閥（與離心泵相反），而且也不能用關(guān)小出口閥的方法調(diào)節(jié)流量。旁路調(diào)節(jié)旁路調(diào)節(jié)示意圖適用場合：小流量、高壓頭的場合，輸送高粘度液體時效果比離心泵好，不能輸送腐蝕性液體和有固體粒子的懸浮液。14.2.2旋轉(zhuǎn)式泵

1.齒輪泵

如圖所示，齒輪泵的流量小而揚(yáng)程高，適用于粘稠液體乃至膏狀物料的輸送，但不能輸送含有固體粒子的懸浮液。

2.螺桿泵

螺桿泵由泵殼和一根或多根螺桿所構(gòu)成。螺桿泵的壓頭高、效率高、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪音低，適用于高粘度液體的輸送。螺桿泵14.2.3.計量泵

如圖所示，計量泵又稱比例泵，當(dāng)要求精確輸送流量恒定的液體時，可以方便而準(zhǔn)確地借助調(diào)節(jié)偏心輪的偏心距離，來改變柱塞的沖程而實現(xiàn)，可通過一臺電機(jī)帶動幾臺計量泵的方法將幾種液體按比例輸送或混合。計量泵是用來輸送液體（特別是腐蝕性液體）的一種特殊容積泵。14.2.4隔膜泵

如圖所示，隔膜泵實際上就是柱塞泵，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是借助薄膜將被輸液體與活柱和泵缸隔開，從而是使得活柱和泵缸得以保護(hù)。隔膜泵用來定量輸送劇毒、易燃、易爆和腐蝕性或含懸浮物的液體。14.3氣體輸送機(jī)械

按工作原理分四類：①離心式②往復(fù)式③旋轉(zhuǎn)式④流體動力作用式14.3.1離心通風(fēng)機(jī)

風(fēng)機(jī)對單位體積氣體所作的有效功稱為風(fēng)壓，以Pt表示，單位為Pa。離心通風(fēng)機(jī)具體分為：（1）低壓離心通風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓低于0.981×103Pa（表壓）；（2）中壓離心通風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓為0.981×103

～14.94×103Pa(表壓）（3）高壓離心通風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓為14.94×103

～14.7×103Pa（表壓）。（1）離心通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理

離心通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖所示，其工作原理與離心泵大致相同。其中，低壓通風(fēng)機(jī)的葉片數(shù)目多、與軸心成輻射狀平直安裝。中、高壓通風(fēng)機(jī)的葉片則是后彎的，所以高壓通風(fēng)機(jī)的外形與結(jié)構(gòu)與單級離心泵更相似。（2）離心通風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)

離心通風(fēng)機(jī)的主要性能參數(shù)有風(fēng)量、風(fēng)壓、軸功率和效率。①風(fēng)量Q

：風(fēng)量是指單位時間內(nèi)從風(fēng)機(jī)出口排出的氣體體積；并以風(fēng)機(jī)進(jìn)口處的氣體狀態(tài)計，單位為m3/h。②風(fēng)壓：是單位體積氣體通過風(fēng)機(jī)時所獲得的能量，單位為J/m3或Pa，習(xí)慣上用mmH2O表示。③軸功率N與效率η

：離心通風(fēng)機(jī)的軸功率為如下式：

說明：用上式計算功率時，和Q必須是同一狀態(tài)下的數(shù)值。

（3）離心通風(fēng)機(jī)的特性曲線

通風(fēng)機(jī)出廠前在溫度為20℃的常壓下實驗測定其特性曲線，如圖所示，其特性曲線與離心泵的特性曲線相比，此處增加了一條靜風(fēng)壓隨流量的變化曲線。（4）離心通風(fēng)機(jī)的選型①根據(jù)所輸送氣體的性質(zhì)及所需的風(fēng)壓范圍，確定風(fēng)機(jī)的類型。②根據(jù)管路布局和工藝條件，計算輸送系統(tǒng)所需的實際風(fēng)壓，并換算為實驗條件下的風(fēng)壓③根據(jù)實際風(fēng)量和實驗條件下的風(fēng)壓，選擇適宜的風(fēng)機(jī)型號。④當(dāng)ρ’＞1.2kg/m3時，要核算軸功率。14.3.2離心鼓風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī)

離心鼓風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī)又稱透平鼓風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)，其結(jié)構(gòu)類似于多級離心泵，每級葉輪之間都有導(dǎo)輪，工作原理和離心通風(fēng)機(jī)相同。離心式壓縮機(jī)生產(chǎn)能力大，供氣均勻，連續(xù)運(yùn)行安全可靠，維修方便，因而廣被采用。

1.離心式鼓風(fēng)機(jī)2.離心式壓縮機(jī)14.3.