流體輸送機(jī)械

流體輸送機(jī)械第1頁(yè)/共67頁(yè)根據(jù)泵的工作原理和結(jié)構(gòu)分類

離心泵漩渦泵

混流泵軸流泵往復(fù)泵

轉(zhuǎn)子泵齒輪泵、螺桿泵、羅茨泵、滑片泵

噴射泵、空氣升液泵、電磁泵單吸泵、雙吸泵單級(jí)泵、多級(jí)崩蝸殼式泵、分段式泵立式泵、臥式泵屏蔽泵、磁力驅(qū)動(dòng)泵高速泵單級(jí)泵、多級(jí)泵離心漩渦泵電動(dòng)泵蒸汽泵柱塞泵隔膜泵計(jì)量泵葉片式泵容積式泵其他類型泵泵第2頁(yè)/共67頁(yè)2.1概述

以單位重量流體為衡算基準(zhǔn)的機(jī)械能衡算式（實(shí)際流體柏努利方程式）第3頁(yè)/共67頁(yè)----管路特性曲線方程△u2/2g一項(xiàng)可以略去2.1概述第4頁(yè)/共67頁(yè)第5頁(yè)/共67頁(yè)本章的主要內(nèi)容就是討論壓頭和流量的關(guān)系第6頁(yè)/共67頁(yè)（一）離心泵的主要部件包括葉輪和泵軸的旋轉(zhuǎn)部件由泵殼、填料函和軸承組成的靜止部件離心泵由兩個(gè)主要部分構(gòu)成：2.2離心泵第7頁(yè)/共67頁(yè)離心泵外形：第8頁(yè)/共67頁(yè)第9頁(yè)/共67頁(yè)（二）離心泵的工作原理(1)液體隨葉輪旋轉(zhuǎn)，在慣性離心力的作用下自葉輪中心被甩向外周并獲得了能量，使流向葉輪外周的液體的靜壓強(qiáng)提高，流速增大。液體離開(kāi)葉輪進(jìn)入蝸殼，因蝸殼內(nèi)流道逐漸擴(kuò)大而使流體速度減慢，液體的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換成勢(shì)能。于是，具有較高勢(shì)能的液體從泵的排出口進(jìn)入排出管路，被輸送到所需的管路系統(tǒng)。(2)液體自葉輪中心甩向外緣→葉輪中心形成低壓區(qū)→貯槽液面與泵入口形成壓差→液體吸入泵內(nèi)。第10頁(yè)/共67頁(yè)1—葉輪2—泵殼3—泵軸4—吸入管5—底閥6—壓出管第11頁(yè)/共67頁(yè)液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)

圓周運(yùn)動(dòng)——液體隨葉輪一起旋轉(zhuǎn)，切向速度為u；

切向運(yùn)動(dòng)——相對(duì)于葉輪的運(yùn)動(dòng)，相對(duì)速度w；

合成運(yùn)動(dòng)——流體相對(duì)于殼體的運(yùn)動(dòng)，絕對(duì)速度c.第12頁(yè)/共67頁(yè)等角速度旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的考察方法:

假定葉片數(shù)目無(wú)限多，且無(wú)限薄，這種旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將是等角速度的。為了解泵如何向流體提供能量，必須考察等角速度旋轉(zhuǎn)流體中各點(diǎn)的能量分布?？疾斓冉撬俣刃D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的方法有兩種：一種是以靜止坐標(biāo)為參照系，另一種是以與流體一起做等角速度運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)為參照系。以旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)作為參照系更為簡(jiǎn)便，但必須指出，這種考察方法只有當(dāng)流體做等角速度運(yùn)動(dòng)時(shí)才有效，故在以上討論中須假定葉輪具有無(wú)限多葉片。當(dāng)需要考察流體的總機(jī)械能時(shí)，仍須以靜止坐標(biāo)為參照系。w2w1第13頁(yè)/共67頁(yè)離心力場(chǎng)中的機(jī)械能守恒:(1)液體在葉輪中的運(yùn)動(dòng)及其簡(jiǎn)化假設(shè)①簡(jiǎn)化假設(shè)

（a）葉片數(shù)目無(wú)限多，且無(wú)限薄，嚴(yán)格將流體限定在葉輪流道內(nèi)；（b）流體為理想流體，無(wú)能量損失；

（c）流動(dòng)是定態(tài)的；此時(shí)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是等角速度的。以旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)為參照系，設(shè)葉輪水平放置，在葉輪內(nèi)半徑為r處對(duì)單位重量液體分析受力，流體受到體積力和表面力，并在此力下運(yùn)動(dòng)dl的距離，由式（1-31）得：第14頁(yè)/共67頁(yè)第15頁(yè)/共67頁(yè)離心泵的理論壓頭：第16頁(yè)/共67頁(yè)（2-7）w2w2第17頁(yè)/共67頁(yè)第18頁(yè)/共67頁(yè)前彎葉片的動(dòng)能項(xiàng)c22/2g較大，后彎葉片的動(dòng)能c22/2g較小。希望得到的是靜壓頭而不是動(dòng)壓頭。第19頁(yè)/共67頁(yè)第20頁(yè)/共67頁(yè)（1）泵的有效功率和效率

2.2.2離心泵的特性曲線

液體從泵中實(shí)際得到的功率稱為有效功率

電動(dòng)機(jī)給予泵軸的功率稱為軸功率。泵在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中由于存在種種原因?qū)е聶C(jī)械能損失，使得，之比稱為泵的效率軸功率可直接利用效率計(jì)算第21頁(yè)/共67頁(yè)

①容積損失：由于泵的泄漏所造成的損失。一部分已獲得能量的高壓液體因機(jī)械泄漏返回到葉輪入口處的低壓區(qū)造成的能量損失。

②

水力損失：進(jìn)入離心泵的粘性液體產(chǎn)生的摩擦阻力以及在泵的局部處因流速與方向改變引起的環(huán)流和沖擊而產(chǎn)生的局部阻力損失。(1)離心泵的能量損失：反映離心泵能量損失泵內(nèi)液體的泄漏第22頁(yè)/共67頁(yè)③

機(jī)械損失：由泵軸與軸承之間、泵軸與填料函之間以及葉輪蓋板外表面與液體之間產(chǎn)生的機(jī)械摩擦引起的能量損失。qv(2)離心泵的實(shí)際壓頭第23頁(yè)/共67頁(yè)2.2.4離心泵的特性曲線

一、離心泵的特性曲線

說(shuō)明：（a）由廠家提供

標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定條件：常壓、20℃清水為介質(zhì)；（b）曲線與葉輪轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)，故圖中應(yīng)標(biāo)明轉(zhuǎn)數(shù)。由實(shí)驗(yàn)測(cè)出的一組關(guān)系曲線：第24頁(yè)/共67頁(yè)離心泵啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)關(guān)閉出口閥，使啟動(dòng)電流最小，以保護(hù)電機(jī)，防止電機(jī)過(guò)載，燒壞。

（e）η-qV

曲線離心泵在一定轉(zhuǎn)速下有一最高效率點(diǎn)。在最高效率點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的參數(shù)值qv、He、Pa稱為最佳工況參數(shù)。

高效區(qū)范圍：

（c）He-qV

曲線選泵時(shí)常用，qV↑，H↓；（d）Pa-qV

曲線qV↑，Pa

↑選用離心泵，盡可能在高效區(qū)內(nèi)工作。第25頁(yè)/共67頁(yè)二、影響離心泵性能的因素和性能換算1.液體物性的影響（a）密度的影響（b）黏度的影響2.離心泵轉(zhuǎn)速的影響泵的生產(chǎn)部門(mén)所提供的離心泵特性曲線是在一定轉(zhuǎn)速和常壓下，以常溫的清水為介質(zhì)做實(shí)驗(yàn)測(cè)定的。若所輸送的液體性質(zhì)與此相差較大時(shí)，泵的特性曲線將發(fā)生變化，應(yīng)當(dāng)重新進(jìn)行換算。第26頁(yè)/共67頁(yè)

由離心泵的基本方程可看出，離心泵的壓頭、流量均與液體的密度無(wú)關(guān)，說(shuō)明離心泵特性曲線中的He—qv及—qv曲線保持不變。但離心泵所需的軸功率Pa則隨液體密度的增加而增加，即Pa—qv曲線要變。a.流體密度的影響b.黏度的影響

液體粘度的改變將直接改變其在離心泵內(nèi)的能量損失，因此，He—qv、Ne—qv

、—qv

曲線都將隨之而變。

第27頁(yè)/共67頁(yè)2.離心泵轉(zhuǎn)速的影響當(dāng)液體的粘度不大且泵的效率不變時(shí)，泵的流量、壓頭、軸功率與轉(zhuǎn)速的近似關(guān)系可表示為：第28頁(yè)/共67頁(yè)第29頁(yè)/共67頁(yè)第30頁(yè)/共67頁(yè)缺點(diǎn)：流動(dòng)阻力加大，要多消耗動(dòng)力，不經(jīng)濟(jì)。離心泵節(jié)流調(diào)節(jié)時(shí)工作點(diǎn)的變化qV,MqVq‘V,M優(yōu)點(diǎn)：調(diào)節(jié)迅速方便，流量可連續(xù)變化；第31頁(yè)/共67頁(yè)改變轉(zhuǎn)速時(shí)工作點(diǎn)的變化Enn'MM'H-qVHHMH’-qVH’MqV,MqVq’V,M優(yōu)點(diǎn)：流量隨轉(zhuǎn)速下降而減小，動(dòng)力消耗也相應(yīng)降低；缺點(diǎn)：需要變速裝置或價(jià)格昂貴的變速電動(dòng)機(jī)，難以做到流量連續(xù)調(diào)節(jié)，化工生產(chǎn)中很少采用。

第32頁(yè)/共67頁(yè)第33頁(yè)/共67頁(yè)__________第34頁(yè)/共67頁(yè)并聯(lián)和串聯(lián)時(shí)泵效率均等于單泵在qV,單時(shí)的工作效率。串并低阻高阻第35頁(yè)/共67頁(yè)第36頁(yè)/共67頁(yè)K-K泵中壓強(qiáng)最低處位于葉輪內(nèi)緣葉片的背面（圖中K-K面）第37頁(yè)/共67頁(yè)第38頁(yè)/共67頁(yè)0.5m是一個(gè)安全量。第39頁(yè)/共67頁(yè)第40頁(yè)/共67頁(yè)第41頁(yè)/共67頁(yè)

2.2.5 離心泵的類型與選用

(1)離心泵的類型

按輸送液體的性質(zhì)或泵結(jié)構(gòu)分類，用英語(yǔ)或漢語(yǔ)拼音為系列代號(hào)。①清水泵IS型：?jiǎn)渭?jí)單吸式，系列揚(yáng)程范圍8~98m，流量范圍：4.5~360m3/h,屬常用型。D型：多級(jí)離心泵(一般2~9級(jí))。系列揚(yáng)程范圍：14~351m，流量范圍：10.8~850m3/h，適用：壓頭高，而流量不大的場(chǎng)合。

Sh型：雙吸式離心泵系列揚(yáng)程范圍：9~140m；流量范圍：120~1250m3/h；適用：壓頭要求不高，流量較大的場(chǎng)合。第42頁(yè)/共67頁(yè)第43頁(yè)/共67頁(yè)

②油泵：Y型

要求密封性能好，一般具有冷卻措施。流量：6.5~500m3/h

壓頭：60~603m。

③其它類型泵

耐腐蝕泵(F型)：密封性能好(常用機(jī)械密封)，

雜質(zhì)泵(P型)：不易堵，耐磨，葉輪：敞式或半閉式。

屏蔽泵：機(jī)泵一體，用于輸送易燃、易爆液體。

液下泵(EY型)：無(wú)泄漏問(wèn)題，化工常用泵。(2)離心泵的選用原則：①確定泵的類型第44頁(yè)/共67頁(yè)依據(jù)：

a）輸送流體的性質(zhì)→清水泵、油泵、耐腐蝕泵等

b）現(xiàn)場(chǎng)安裝條件→臥式泵、立式泵等

c）流量大小→單吸泵、雙吸泵等

d）揚(yáng)程大小→單級(jí)泵、多級(jí)泵等②選擇泵的具體型號(hào)

a）由管路所需壓頭、流量，確定泵壓頭、流量。

工程觀點(diǎn)：

b）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)。

③校核和最終選型

效率高、汽蝕余量小、重量輕、價(jià)格低第45頁(yè)/共67頁(yè)2、離心泵的安裝和使用

1）泵的安裝高度

為了保證不發(fā)生氣蝕現(xiàn)象或泵吸不上液體，泵的實(shí)際安裝高度必須低于理論上計(jì)算的最大安裝高度，同時(shí)，應(yīng)盡量降低吸入管路的阻力。2）啟動(dòng)前先“灌泵”

這主要是為了防止“氣縛”現(xiàn)象的發(fā)生，在泵啟動(dòng)前，向泵內(nèi)灌注液體直至泵殼頂部排氣嘴處在打開(kāi)狀態(tài)下有液體冒出時(shí)為止。3）離心泵應(yīng)在出口閥門(mén)關(guān)閉時(shí)啟動(dòng)為了不致啟動(dòng)時(shí)電流過(guò)大而燒壞電機(jī)，泵啟動(dòng)時(shí)要將出口閥完全關(guān)閉，等電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，再逐漸打開(kāi)出口閥，并調(diào)節(jié)到所需的流量。第46頁(yè)/共67頁(yè)4）關(guān)泵的步驟

關(guān)泵時(shí)，一定要先關(guān)閉泵的出口閥，再停電機(jī)。否則，壓出管中的高壓液體可能反沖入泵內(nèi)，造成葉輪高速反轉(zhuǎn)，使葉輪被損壞。5）運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)定時(shí)檢查泵的響聲、振動(dòng)、滴露等情況，觀察泵出口壓力表的讀數(shù)，以及軸承是否過(guò)熱等。

第47頁(yè)/共67頁(yè)2.3往復(fù)泵

1、往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)及工作原理

往復(fù)泵是一種容積式泵，它依靠作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞依次開(kāi)啟吸入閥和排出閥從而吸入和排出液體。

第48頁(yè)/共67頁(yè)泵的主要部件有泵缸、活塞、活塞桿、吸入單向閥和排出單向閥?；钊?jīng)傳動(dòng)和機(jī)械在外力作用下在泵缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)?；钊c單向閥之間的空隙稱為工作室。工作原理：第49頁(yè)/共67頁(yè)活塞從左端點(diǎn)到右端點(diǎn)的距離叫行程或沖程。

活塞在往復(fù)一次中，只吸入和排出液體各一次的泵，稱為單動(dòng)泵。由于單動(dòng)泵的吸入閥和排出閥均裝在活塞的一側(cè)，吸液時(shí)不能排液，因此排液不是連續(xù)的。為了改善單動(dòng)泵流量的不均勻性，多采用雙動(dòng)泵或三聯(lián)泵

雙動(dòng)泵即活塞兩側(cè)都裝有吸入閥和排出閥，使吸液、排液同時(shí)進(jìn)行。按動(dòng)力平湖可分為電動(dòng)和汽動(dòng)兩種。第50頁(yè)/共67頁(yè)第51頁(yè)/共67頁(yè)往復(fù)泵的工作原理與離心泵不同，具有以下特點(diǎn)：1）活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，直接以靜壓強(qiáng)的形式向液體供能。2）往復(fù)泵的流量qv只與泵本身的幾何形狀(活塞面積A，沖程S)和活塞的往復(fù)次數(shù)n有關(guān)，而與泵的壓頭無(wú)關(guān)。無(wú)論在什么壓頭下工作，只要往復(fù)一次，泵就排出一定的液體。對(duì)雙動(dòng)泵

其理論平均流量：對(duì)單動(dòng)泵

第52頁(yè)/共67頁(yè)3）往復(fù)泵的壓頭：擠壓供液，H任意高，與泵的幾何尺寸無(wú)關(guān)。H取決于材料強(qiáng)度，密封性，電機(jī)負(fù)載等因素，最終取決于管路特性。以上兩特性稱為正位移特性，此泵稱為正位移泵。4）往復(fù)泵的吸上真空度也隨泵安裝地區(qū)的大氣壓強(qiáng)、輸送液體的性質(zhì)和溫度而變，所以往復(fù)泵的吸上高度也有一定的限制。但往復(fù)泵的低壓是靠工作室的擴(kuò)張來(lái)造成的，所以在開(kāi)動(dòng)之前，泵內(nèi)無(wú)須充滿液