化工原理第二章

化工原理第二章1第一頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日第二章

流體輸送機械本章學習要求

1．熟練掌握的內(nèi)容

離心泵的基本結(jié)構(gòu)和工作原理、主要性能參數(shù)、特性曲線及其應(yīng)用；離心泵的工作點調(diào)節(jié)、安裝高度、選型以及操作要點；離心通風機的性能參數(shù)、特性曲線及其選用。

2．理解的內(nèi)容影響離心泵性能的主要因素；往復泵的基本結(jié)構(gòu)、工作原理與性能參數(shù)

3．了解的內(nèi)容其它化工用泵的工作原理與特性；鼓風機、真空泵的工作原理。第二頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日概述一、流體輸送機械的作用將流體從一個設(shè)備送至另一個設(shè)備，從一個位置輸送到另一個位置。設(shè)備布置時，應(yīng)盡可能利用流體的壓差和液面的位差來克服流動阻力，使流體從高壓區(qū)流向低壓區(qū)，從高液位流向低液位，即實現(xiàn)流體的“自流”。3第三頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日二、流體輸送機械的分類液體輸送機械(如各種輸送液體的泵)和氣體輸送機械(如通風機、壓縮機、真空泵等)兩大類。按工作原理不同又可分為離心式、往復式、旋轉(zhuǎn)式和流體動力作用式四類。以離心式輸送機械為重點。4第四頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日第一節(jié)

離

心

泵

離心泵是應(yīng)用最廣泛的液體輸送機械，其特點是結(jié)構(gòu)簡單、流量均勻、適應(yīng)性強、易于調(diào)節(jié)。2–1–1離心泵的工作原理圖2–1是從池內(nèi)吸入液體的離心泵裝置系統(tǒng)的示意圖。葉輪安裝在泵殼內(nèi)，緊固于泵軸上，泵軸一般由電機直接帶動。吸入口位于泵殼中央，并與吸入管連接，由于直接從池內(nèi)吸入，故液體自濾網(wǎng)、底閥由吸入管進入泵內(nèi)，由泵出口流至排出管。5第五頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日一、工作原理：離心泵啟動前，必需將所送液體灌滿吸入管路、葉輪和泵殼，這種操作稱為灌泵。電機啟動泵軸帶動葉輪高速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速一般為1000～3000轉(zhuǎn)／分，在離心力作用下，液體由葉輪中心被甩向邊緣并獲得機械能，以15–25m／s的線速度離開葉輪進入蝸形泵殼，在殼內(nèi)由于流道不斷擴大流體流速漸減而壓強漸增，最終以較高的壓強沿著泵殼的切向流至排出管。第六頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日液體由旋轉(zhuǎn)葉輪中心向外緣運動時在葉輪中心形成了低壓區(qū)(真空)，在吸入側(cè)液面壓強與泵吸入口及葉輪中心區(qū)之間的壓強差的作用下，液體流向葉輪。只要葉輪不斷轉(zhuǎn)動，液體就會連續(xù)地吸入和排出，完成一定的送液任務(wù)。工作原理演示7第七頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日8第八頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日

二、氣縛在泵啟動前，如果吸入管路、葉輪和泵殼內(nèi)沒有完全充滿液體而存在部分空氣時，由于空氣的密度遠小于液體，葉輪旋轉(zhuǎn)時對氣體產(chǎn)生的離心力很小，不足以在葉輪中心處形成使液體吸入所必需的低壓，于是，液體就不能正常地被吸入和排出，這種現(xiàn)象稱為氣縛。因此，在離心泵啟動前必須進行灌泵。為了便于啟動，可在吸入管端部安裝一個單向底閥防止液體漏回池內(nèi)，單向閥下部裝有濾網(wǎng)，濾網(wǎng)的作用是可以阻攔液體中的固體雜質(zhì)吸入而引起堵塞和磨損。若將泵的吸入口置于吸入側(cè)的液位之下，液體就會自動流入泵中，啟動前就不需人工灌泵了。9第九頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日三、主要部件的結(jié)構(gòu)離心泵的部件很多，其中葉輪、泵殼和軸封裝置是對完成泵的基本功能，提高泵的工作效率有重要影響。10第十頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日

1．葉輪葉輪是將泵的機械能傳給液體，使液體獲得靜壓能和動能的部件。葉輪的類型如圖所示，分為開式、半開式和閉式三種。葉輪上一般有6～12片后彎葉片，即葉片的彎曲方向與葉輪的旋轉(zhuǎn)方向相反。開式葉輪在葉片兩側(cè)無蓋板。半開式葉輪在吸入口一側(cè)無蓋板(只有一塊后蓋板)。閉式葉輪在葉片兩側(cè)有前后蓋板。一般離心泵大多采用閉式葉輪。11第十一頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日按吸液方式不同，葉輪還可分為單吸式和雙吸式。12第十二頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日

2．泵殼多為蝸殼形能量損失盡量減少。13第十三頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日

3．軸封裝置泵軸與泵殼之間的密封稱為軸封（離心泵密封）。其作用是防止高壓液體沿軸外漏，又要防止外界空氣反向漏入泵的低壓區(qū)內(nèi)。常用的軸封裝置有填料密封和機械密封兩種。14第十四頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日

(1)填料密封如圖所示，它主要由填料函殼、軟填料和填料壓蓋組成。軟填料可選用浸油及涂石墨的方形石棉繩，纏繞在泵軸上，然后將壓蓋均勻上緊，使填料緊壓在填料函殼和轉(zhuǎn)軸之間，以達到密封的目的。它的結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，但功率消耗較大，且沿軸仍會有一定量的泄漏。15第十五頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日

(2)機械密封對于輸送易燃、易爆或有毒、有腐蝕性液體時，軸封要求嚴格，一般采用機械密封裝置，主要的密封元件是裝在軸上隨軸轉(zhuǎn)動的動環(huán)和固定在泵體上的靜環(huán)組成的密封對。一般動環(huán)用硬質(zhì)耐蝕金屬材料、靜環(huán)用浸漬石墨或耐蝕塑料制作以便更換)，兩個環(huán)的環(huán)形端面由彈簧使之平行貼緊，當泵運轉(zhuǎn)時，兩個環(huán)端面發(fā)生相對運動但保持貼緊而起到密封作用，因此機械密封又稱為端面密封。與填料密封相比，機械密封的密封性能好，結(jié)構(gòu)緊湊，使用壽命長，功率消耗少，現(xiàn)已較廣泛地應(yīng)用于各種類型的離心泵中，但其加工精度要求高，安裝技術(shù)要求嚴，價格較高，維修也較麻煩。16第十六頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日17第十七頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日

4、吸入室泵的吸入室的作用在于使液體進入泵體的流動阻力損失最小。吸入室通常采用錐體管和圓環(huán)式18第十八頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日

5、密封環(huán)為了減少泵殼內(nèi)高壓區(qū)泄漏到低壓區(qū)的液體量，通常在泵體和葉輪上分別安設(shè)密封環(huán)（又稱減漏裝置）。圓柱形迷宮形鋸齒形19第十九頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日動畫20第二十頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日

2–1–2離心泵的基本方程式w–液體沿葉輪表面運動的速度，u–液體和葉輪一起旋轉(zhuǎn)的速度，c–液體的絕對速度b1、b2–

葉輪進出口的寬度，不計葉輪厚度，則離心泵流量為：V第二十一頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日離心場中的機械能守恒假設(shè)葉片無限多、無限薄，流體為理想流體取與流體一起作等角速度運動的旋轉(zhuǎn)坐標為參照系。第二十二頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日23第二十三頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日注：Const=常數(shù)24第二十四頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日第二十五頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日流量對理論壓頭的影響VVVV第二十六頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日液體密度對理論壓頭的影響

所以泵的理論壓頭與流體密度無關(guān)雖然理論壓頭為定值，但泵進出口的壓差p和流體密度成正比。如果泵內(nèi)是空氣，而輸送的是液體，因空氣密度太小，造成的壓差太小或泵吸入口的真空度太小，泵將無法吸入液體，這種現(xiàn)象稱為“氣縛”現(xiàn)象。27第二十七頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日

2–1–3離心泵的主要性能參數(shù)離心泵的主要性能參數(shù)包括流量、揚程、軸功率、有效功率、效率、轉(zhuǎn)速以及汽蝕余量等。

(一)離心泵的流量V

流量（又稱送液能力）是指單位時間內(nèi)泵所輸送的液體體積。其單位為m3/s或m3／h。

(二)離心泵的揚程(又稱壓頭)H

離心泵對單位重量(重力)液體提供的有效機械能量，也就是液體從泵實際獲得的凈機械能量，即柏努利方程中的輸入壓頭He，其單位為J／N即m(指m液柱)。第二十八頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日對于一定的離心泵，在一定轉(zhuǎn)速下，H與V的關(guān)系目前尚不能從理論上作出精確計算，一般均用實驗方法測定，實驗裝置如圖。在泵的入、出口截面的中心水平位置上分別裝有真空表和壓強表，在此兩截面l、2間列柏努利方程，H=he=(z2–z1)+(u22–u12)/2g+(PM–PV)/ρg+Σhfz2–z1=h0

——泵出、入口截面間的垂直距離，m：u2、u1——泵出、入管中的液體流速，m／s；PM,PV——泵出、入口截面上的絕對壓強，Pa。29第二十九頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日Σhf

––兩截面間管路中的壓頭損失，m。Σhf中不包括泵內(nèi)部的各種機械能損失。由于兩表所在截面間的管路很短,因而Σhf值很小,此外動能差項(u22–u12)/2g也很小，均可忽略不計，故上式可簡化為

H=h0+(PM–PV)/ρgPM–PV可視為壓強表讀數(shù)(Pa)與真空表上真空度讀數(shù)(Pa)的加和。

要注意的是，如果壓強表和真空表安裝位置同測壓截面中心有較大的高差，則讀出的表壓強和真空度的數(shù)值并不代表測壓截面上的實際值，試根據(jù)靜力學方程考慮其原因。第三十頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日例2–1某離心泵用20℃清水測定揚程H。測得流量為720m3／h，泵吸入口處真空表上的讀數(shù)為-0.028MPa（表），泵出口壓強表上的讀數(shù)為0.4MPa（表）。已知出入管截面間垂直距離為0.41m。解：查得20℃水的密度998.2kg/m3PM=0.4MPa（表）,PV=-0.028MPa（表）,h0=0.41m代入H=h0+(PM–PV)/ρg第三十一頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日(三)離心泵的功率與效率

1．泵的有效功率Ne

是指單位時間內(nèi)液體經(jīng)離心泵所獲得的實際機械能量，也就是離心泵對液體作的凈功率，由于單位時間流過的流體質(zhì)量為ρV，故其表達式為

Ne＝VρgH(2–3)Ne——泵的有效功率，W；V——泵的流量，m3／s；H——泵的揚程，m；ρ——液體的密度，kg／m32．泵的軸功率N是指單位時間內(nèi)通過泵軸傳入泵的機械能量，用來提供泵的有效功率并克服單位時間在泵內(nèi)發(fā)生的各種機械能損失，其單位同Ne。第三十二頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日

3．離心泵的效率η

其表示式為η=Ne/N

η值反映了離心泵運轉(zhuǎn)時機械能損失的相對大小。一般大泵可達0.90左右，小泵約為0.6～0.85。泵軸轉(zhuǎn)動所作的功不能全部為液體所獲得，η與泵的構(gòu)造、大小、制造精度及被送液體性質(zhì)、流量均有關(guān)。泵內(nèi)造成功率損失的原因①容積損失：由于泵內(nèi)有部分高壓液體泄露到低壓區(qū)；②水力損失：由于液體在泵殼和葉輪內(nèi)流向、流速的不斷改變和產(chǎn)生沖擊和摩擦；③機械損失：由于泵軸與軸承、泵軸與填料之間或機械密封的動、靜環(huán)之間的摩擦損失，液體與葉輪的蓋板之間的摩擦損失而引起。33第三十三頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日例2–2若例2–1中同時測得該泵的軸功率為150kw，試求該次實驗時泵的有效功率Ne和泵的效率η解：泵的有效功率為泵的效率為34第三十四頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日2–1–4、離心泵的特性曲線（一）離心泵的特性曲線及其測定離心泵出廠前，在規(guī)定條件下實驗測得的H、N、η與V之間的相互曲線稱為離心泵的特性曲線。下圖表示某離心泵在轉(zhuǎn)速n為2900r／min，用20℃清水測得的特性曲線，它包括：1．H–V曲線2．N–V曲線3．η–V曲線35第三十五頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日36第三十六頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日

1．H–V曲線表示離心泵的壓頭與流量的關(guān)系。離心泵的壓頭普遍是隨流量的增大而下降(在流量極小時可能有例外)。37第三十七頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日

2．N–V曲線表示泵的軸功率N隨流量V的關(guān)系。N總隨V的增大而增加。當流量V為零時，軸功率N為最小，而常用電機的起動電流是正常運轉(zhuǎn)時的4–5倍以上，因此，在離心泵啟動時，應(yīng)當關(guān)閉泵的出口閥，使電機的啟動電流減至最小，待電機達到規(guī)定轉(zhuǎn)速時，再開啟出口閥調(diào)節(jié)到所需流量。38第三十八頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日

3．η–V曲線表示泵的效率與流量的關(guān)系。從圖所示的特性曲線看出，當V=0時，η=0；隨著流量的增大，泵的效率隨之而上升并達到一最大值，以后流量再增效率便下降，說明離心泵在一定轉(zhuǎn)速下有一最高效率點，稱為泵的設(shè)計點，泵在該點下運行時最為經(jīng)濟，與最高效率點對應(yīng)的V、H、N值稱為最佳工況參數(shù)。離心泵銘牌上標明的性能參數(shù)就是該泵在這一最佳工況下的參數(shù)。39第三十九頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日測定離心泵特性曲線時(1)應(yīng)先關(guān)閉離心泵的出口閥，(2)灌泵后啟動離心泵，在恒定轉(zhuǎn)速下測出零流量下的泵的入口真空表和出口壓強表的讀數(shù)，用功率儀測出軸功率；(3)然后逐漸開啟出口閥，逐一測出各流量V下的對應(yīng)的H和N值，再計算出相應(yīng)的Ne和η值；繪出H–V、N–V、η–V曲線。40第四十頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日

(二)影響離心泵性能的主要因素

1．液體物性對特性曲線的影響前已述及，離心泵生產(chǎn)廠提供的特性曲線是在一定轉(zhuǎn)速下用20℃清水測得的，當被送液體的物性與水有較大差異時，必須對特性曲線加以校正。

(1)粘度的影響當液體粘度增大時，液體通過葉輪與泵殼的能量損失將隨之增大，從而使揚程、流量減小，效率下降，軸功率增大，于是特性曲線將隨之發(fā)生變化，對小型泵尤為顯著。通常，當液體的運動粘度υ<20×10-6m2／s時(如汽油、煤油等)可不進行校正；否則可參考有關(guān)手冊予以校正。第四十一頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日

(2)密度的影響離心泵的流量與葉輪的幾何尺寸及液體在葉輪周邊上的徑向速度有關(guān)，而與密度無關(guān)；離心泵的揚程與液體密度也無關(guān)。一般地離心泵的H–V曲線和η–V曲線不隨液體的密度ρ而變化。只有N–V曲線在液體密度變化時需進行校正。為了有一個數(shù)量級上的概念，可設(shè)想將離心泵用來輸送空氣，空氣的密度為1.20kg／m3，則與輸送同體積的水相比，其揚程和進、出口壓強差和有效功率各變化多少?可自行比較之。第四十二頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日在圖中，離心泵由槽中向上吸液的推動力是貯液槽上方液面與離心泵入口截面處的壓強差(p0–p1)當p0一定，若向上吸液高度Hg愈高、流量愈大、吸入管路的各種阻力愈大，則p1愈小，(p0–p1)值增加，但p1的下降是有限度的。當p1=pVpV––輸送液體在工作溫度下液體的飽和蒸汽壓

一、汽蝕現(xiàn)象及危害2–1–5、離心泵的汽蝕現(xiàn)象與安裝高度第四十三頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日當葉輪入口處壓強p1下降至被送液體在工作溫度下的飽和蒸汽壓pV時，即當p1=pV液體將會發(fā)生部分汽化，生成的氣泡將隨液體從低壓區(qū)進入高壓區(qū)，

在高壓區(qū)氣泡會急劇收縮、凝結(jié)，使其周圍的液體以極高的流速沖向原氣泡所占的空間，產(chǎn)生高強度的沖擊波，沖擊葉輪和泵殼，發(fā)生噪音，并引起震動。由于長時間受到?jīng)_擊力作用以及液體中微量溶解氧對金屬的化學腐蝕作用，葉輪的局部表面出現(xiàn)斑痕和裂紋，至損壞，這種現(xiàn)象，稱為汽蝕。第四十四頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日

為避免汽蝕現(xiàn)象的發(fā)生，葉輪入口處的絕壓必須高于工作溫度下液體的飽和蒸汽壓pV，泵入口處的絕壓p1應(yīng)更高一些，即p1>pV。一般離心泵在出廠前都需通過實驗，確定泵在一定流量與一定大氣壓強下汽蝕發(fā)生的條件，并規(guī)定一個反映泵的抗汽蝕能力的特性參數(shù)——允許汽蝕余量。產(chǎn)生汽蝕的原因：泵的安裝位置距液面高差過大；泵安裝的地區(qū)大氣壓較低，如高海拔地區(qū)；泵輸送液體溫度較高。第四十五頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日2、吸上真空度Hs:真空表的讀數(shù)。二、離心泵的安裝高度1、安裝高度是指被吸水面到泵入口的垂直距離，以Hg表示。泵的幾何安裝高度不可能達到10米。3、極限吸上真空度Hsmax極限吸上真空度是離心泵產(chǎn)生汽蝕的臨界值。46第四十六頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日5、允許安裝高度[Hg]4、允許吸上真空度[Hs]，以實驗所得Hsmax值減去0.3米來保證該泵不發(fā)生汽蝕的條件。47第四十七頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日6、允許吸上真空度的校正[Hs]是101.325kPa和20℃的清水條件下實驗得出的，應(yīng)用于實際情況應(yīng)加以修正。水溫℃汽化壓力米水柱水溫℃汽化壓力米水柱50.07602.02100.12703.17200.24804.82300.43907.14400.7510010.33501.2548第四十八頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日三、汽蝕余量1、汽蝕余量△h49第四十九頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日2、允許汽蝕余量[△h]為了保證泵的安全操作，在最小汽蝕余量△hmin上加一安全裕量0.3m，作為允許汽蝕余量[△h]。操作中要求△h>[△h]=△hmin+0.33、安裝高度第五十頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日例型號為IS65–40–200的離心泵，轉(zhuǎn)速為2900r／min，流量為25m3／h，揚程為50m，允許汽蝕余量為2.0m。此泵用來將敞口水池中50℃的水送出。已知吸入管路的總阻力損失為2m水柱，當?shù)卮髿鈮簽?00kPa，求泵的允許安裝高度。解：50℃的水的飽和蒸汽壓為12.31kPa，水的密度為998.1kg/m3，已知p0=100kPa,故泵的實際安裝高度不應(yīng)超過液面5.04m。第五十一頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日四、離心泵的安裝與運轉(zhuǎn)

避免泵運轉(zhuǎn)時發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，泵的實際安裝高度應(yīng)低于計算得到的允許安裝高度值；同時應(yīng)當盡量縮短吸入管路的長度和減少其中的管件，泵吸入管的直徑通常均大于或等于泵入口直徑，以減小吸入管路的阻力。往高位或高壓區(qū)輸送液體的泵，在泵出口應(yīng)設(shè)置止逆閥，以防止突然停泵時大量液體從高壓區(qū)倒沖回泵造成水錘而破壞泵體。

泵啟動前要灌泵避免氣縛現(xiàn)象，啟動時應(yīng)關(guān)閉出口閥，待電機運轉(zhuǎn)正常后，再逐漸打開出口閥調(diào)節(jié)所需流量，停泵前應(yīng)先關(guān)閉出口閥。第五十二頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日1、相似定律離心泵的設(shè)計和制造通常是按系列進行的。2–1–5、離心泵的相似定律Ne＝VρgHV解釋說明第五十三頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日2．離心泵的比例定律當兩臺離心泵的直徑相等，且輸送同一種液體，即上式稱為比例定律。當轉(zhuǎn)速變化小于20%時，可由一種轉(zhuǎn)速下的V、H、N計算出不同轉(zhuǎn)速下的相應(yīng)值。因而：第五十四頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日3．葉輪直徑改變時各參數(shù)的變化關(guān)系（1）當轉(zhuǎn)速n一定時，對同一系列的離心泵，幾何尺寸完全相似，輸送同種流體。55第五十五頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日（2）葉輪切削定律當轉(zhuǎn)速n一定時，對某一型號的離心泵，將其原葉輪的外周進行切削，如果外徑變化不超過5%，且葉輪車削前后出口寬度基本不變時，泵的V、H、N與葉輪直徑D之間有如下近似關(guān)系

（切割定律）V解釋說明Ne＝VρgH第五十六頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日2–1–7離心泵的工作點與流量調(diào)節(jié)當離心泵安裝在一定的管路系統(tǒng)中以一定轉(zhuǎn)速定常運轉(zhuǎn)時，其輸液量即為管路中的液體流量。

在此流量下，離心泵所提供的揚程H應(yīng)當正好等于單位重量液體在此管路中流動并完成規(guī)定的流動任務(wù)所需獲得的機械能量he。因此，離心泵的實際工作情況是由泵的特性和管路本身的特性共同決定的。應(yīng)當注意，離心泵的特性曲線只是泵本身的特性，與管路情況無關(guān)。第五十七頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日一、管路特性曲線如圖所示簡化為由得管路特性方程58第五十八頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日二、離心泵的工作點

若把(1)離心泵的特性曲線H–V與(2)管路特性曲線he–V標繪于同一坐標圖中即得下圖。由圖可見，兩曲線的交點P即為離心泵在管路中的工作點。也就是說，泵所提供的壓頭與流量必須與管路所需的壓頭與流量相一致。第五十九頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日因此，當輸送任務(wù)已定時，應(yīng)當選擇工作點P處于高效率區(qū)的離心泵。對于某特定的管路系統(tǒng)和一定的離心泵只能有一個工作點，它是需要和可能的結(jié)合。60第六十頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日

2–1–8離心泵運行工況調(diào)節(jié)在實際生產(chǎn)的管路系統(tǒng)中，離心泵的流量調(diào)節(jié)實際上就是設(shè)法改變泵的工作點。其方法不外乎是改變管路特性和改變泵的特性兩大類：

1．改變管路特性在離心泵的出口管路上通常都裝有流量調(diào)節(jié)閥門，改變閥門的開度就可改變管路中的局部阻力。原閥門開度下工作點為A，若關(guān)小閥門，相當于局部阻力大大增加，使f值增加，于是管路特性曲線變得更為陡峭，工作點則移至B點；反之，開大閥門，管路特性曲線改變，工作點移至C點。第六十一頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日62第六十二頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日用調(diào)節(jié)出口閥門的開度改變管路特性來調(diào)節(jié)流量是十分簡便靈活的方法，在生產(chǎn)中廣為應(yīng)用。對于流量調(diào)節(jié)幅度不大，且需要經(jīng)常調(diào)節(jié)的系統(tǒng)是較為適宜的。其缺點是用關(guān)小閥門開度減小流量時，增加了管路中的機械能損失，并有可能使工作點移至低效率區(qū)，也會使電機的效率降低。第六十三頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日2．改變泵的特性（1）改變泵的轉(zhuǎn)速V2/V1≈n2/n1H2/H1≈(n2/n1)2N2/N1≈(n2/n1)3由上式可知，對同一個離心泵改變其轉(zhuǎn)速，可使泵的特性曲線發(fā)生變化，從而使其與管路特性曲線的交點移動。這種方法不會額外增加管路阻力，并在一定范圍內(nèi)仍可使泵處在高效率區(qū)工作。所以常用改變轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量，利用變頻無級調(diào)速裝置，改變輸入電機的電流頻率來改變轉(zhuǎn)速,其價格較貴。第六十四頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日（2）切割葉輪外徑

V2/V1≈D2/D1H2/H1≈(D2/D1)2N2/N1≈(D2/D1)3由上式可知，對同一個離心泵改變其葉輪直徑，可使泵的特性曲線發(fā)生變化，從而使其與管路特性曲線的交點移動。這種方法不會額外增加管路阻力，并在一定范圍內(nèi)仍可使泵處在高效率區(qū)工作。改變?nèi)~輪直徑顯然不如改變轉(zhuǎn)速簡便，且當葉輪直徑變小時，泵和電機的效率也會降低，可調(diào)節(jié)幅度也有限。第六十五頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日（3）離心泵的并聯(lián)操作

在同一管路上用兩臺型號相同的離心泵并聯(lián)代替原來的單泵，其情況如下圖所示，其中1為單泵的特性曲線，2為兩臺泵并聯(lián)后的特性曲線(按相同H時，并聯(lián)的流量為單泵的兩倍，即H并＝H/單，V并＝2V/單繪制而得)，3為實際管路的特性曲線，故單泵時的工作點為A，并聯(lián)時的工作點為B。由圖可知：V并<2V單H并>H單。并聯(lián)以后，管路中的流量與揚程均可增加，但流量達不到單泵時的兩倍。第六十六頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日兩臺型號相同的離心泵串聯(lián)操作時，如圖所示，其中1為單泵的特性曲線，2為串聯(lián)泵的特性曲線(在V相同時，兩串聯(lián)泵的壓頭為單泵的兩倍，即按V串＝V/單H串＝2H/單繪制而得)。（4）離心泵的串聯(lián)67第六十七頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日同樣，串聯(lián)泵的實際工作點由A移至B點。由圖知：

H串<2H單V串>V單串聯(lián)以后，管路中流量和揚程也都增加，但揚程不到單泵的兩倍。多臺泵串聯(lián)使用，可用一臺多級泵?？偨Y(jié)：離心泵流量調(diào)節(jié)和工作點改變的常用方法有：①改變閥門的開度②改變泵的轉(zhuǎn)速③切割葉輪外徑④離心泵的并聯(lián)操作⑤離心泵的串聯(lián)操作第六十八頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日一、離心泵的類型按被送液體性質(zhì)不同可分為清水泵、油泵、耐腐蝕泵、屏蔽泵、雜質(zhì)泵等；按安裝方式可分為臥式泵、立式泵、液下泵、管道泵等；按吸液方式不同可分為單吸泵(中、小流量)和雙吸泵(大流量)；按葉輪數(shù)目不同可分為單級泵和多級泵(高揚程)等。上述各類泵已經(jīng)系列化和標準化。2–1–9、離心泵的類型與選用第六十九頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日1．清水泵

(1)IS型單級單吸式離心泵(軸向吸入)供輸送不含固體顆粒的水或物理、化學性質(zhì)類似于水的液體，適用于工業(yè)和城市給、排水和農(nóng)業(yè)排灌。該系列泵是我國第一個按國際標準(1SO)設(shè)計、研制的，全系列共有29個品種，結(jié)構(gòu)可靠、振動小、噪音低，效率高，輸送介質(zhì)溫度不超過80℃，吸入壓強不大于0.3MPa，全系列流量范圍6.3–400m3／L，揚程范圍5～125m。現(xiàn)以IS50–32–200為例說明型號意義：其中，

IS--國際標準單級單吸清水離心泵

50--泵吸入口直徑，mm，

32--泵排出口直徑，mm；

200--葉輪的名義直徑，mm。在泵的性能表或樣本上列出了該泵的流量、揚程、轉(zhuǎn)速、允許汽蝕余量、效率、功率（軸功率與電機功率)、葉輪直徑等參數(shù)(每個規(guī)格列出三點，參見附錄)。第七十頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日當輸送液體的揚程要求不高而流量較大時，可以選用單級雙式離心泵，其葉輪厚度較大，有兩個吸入口，如圖所示。系列代號為s，它可提供較大的液量，其具體規(guī)格參見附錄。以100S90A為例，其中，100為泵入口直徑，mm；S表單級雙吸式；90為設(shè)計點揚程值，m；A表示葉輪經(jīng)第一次切削。(2)S型單級雙吸離心泵71第七十一頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日當要求揚程較高時，可采用多級離心泵，一根軸上串聯(lián)多個葉輪，被送液體在串聯(lián)的葉輪中多次接受能量，最后達到較高的揚程，參附錄。以D155–67×3為例，D為多級泵代號，155為設(shè)計點流量，m3／h；67為設(shè)計點單級揚程值．m；3表示泵的級數(shù)即葉輪數(shù)。(3)D、DG型多級離心泵72第七十二頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日2．F型耐腐蝕泵耐腐蝕泵有好幾種類型，并根據(jù)腐蝕介質(zhì)不同采用不同材質(zhì)，其中F型泵為單級單吸懸臂式耐腐蝕離心泵。用于輸送不含固體顆粒，有腐蝕性的液體，輸送介質(zhì)溫度為–20～105℃，適合于化工、石油、冶金、合成纖維、醫(yī)藥等部門。全系列流量為3.6–360m3／h，揚程為6～103m。以150F–35為例，150為泵入口直徑，mm；F為懸臂式耐腐蝕離心泵；35為設(shè)計點揚程，m?？蓞⒁姼戒洝＝鼇硪淹瞥鯥H系列耐腐蝕泵，平均效率比F型泵提高5％，其型號規(guī)格與IS泵類似。第七十三頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日

3．油泵

Y型離心油泵用于輸送不含固體顆粒、無腐蝕性的油類及石油產(chǎn)品，輸送介質(zhì)溫度為-20～400℃，流量范圍6.25～500m3／h，揚程60～600m。以80Y100和80Y100×2A為例，80為泵入口直徑，mm；Y表示單吸離心油泵；100為設(shè)計點揚程，m；2表示該泵為2級；A表示葉輪經(jīng)第一次切削。若為雙吸式油泵，則泵代號用YS代替。第七十四頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日

4、液下泵垂直安裝于液體貯槽內(nèi)浸沒在液體中的液下泵，因為不存在泄漏問題，故常用于腐蝕性液體或油品的輸送；

5、管道泵葉輪與電機連為一體密封在同一殼體內(nèi)無軸封裝置的屏蔽泵，用于輸送易燃易爆或有劇毒的液體；

6、雜質(zhì)泵采用寬流道、少葉片的敞式或半閉式葉輪的雜質(zhì)泵，用來輸送懸浮液和稠厚漿狀液體。第七十五頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日二、離心泵的選用任務(wù)不是去設(shè)計一臺泵，而是要根據(jù)輸送液體的物理化學性質(zhì)、操作條件、輸送要求和設(shè)備布置方案等實際情況，選擇適用的泵的型號和規(guī)格。泵選擇的總原則是：安全、經(jīng)濟

1．收集各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括輸送液體的物性(輸送條件下的密度、粘度、蒸汽壓、腐蝕性、毒性、固體顆粒的含量及大小等)、操作條件(溫度、壓強、輸液量及其可能的變化范圍)、管路系統(tǒng)的情況與管路特性、泵的安裝條件和安裝方式。第七十六頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日

2．根據(jù)管路系統(tǒng)的輸液量計算管路要求的揚程、有效功率和軸功率。一般以最大流量為泵的計算流量。

V=(1.05~1.10)VmaxH=(1.10~1.15)Hmax3．選定離心泵的類型、材料以及規(guī)格正常情況下的流量和揚程應(yīng)處于泵最高效率處。根據(jù)安裝高度核算汽蝕余量或由[Δh]確定[Hg]并進行必要的調(diào)整，選定配套電機或其它原動機的規(guī)格。

4、校核泵的特性參數(shù)第七十七頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)

其它類型的化工用泵

2–2–1往復泵

1.單動泵：往復泵是由泵缸、活塞(或活柱)、活塞桿、吸入和排出單向閥(活門)構(gòu)成的一種正位移式泵。活塞由曲柄連桿機構(gòu)帶動作往復運動。

活塞在兩端點間移動的距離稱為沖程。圖為單動泵，即活塞往復運動一次只吸入和排出液體各一次，其輸液作用是間歇的、周期性的。第七十八頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日79第七十九頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日80第八十頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日

2雙動泵：為改善單動泵排液量的不均勻性，可采用雙動泵或三動泵。圖為雙動往復泵的示意圖,這樣排液可以連續(xù)，但單位時間的排液量仍不均勻。往復泵啟動時不需灌泵(即有自吸能力)。安裝高度同樣受到泵的吸入口壓強應(yīng)高于液體的飽和蒸汽壓的限制。3多級泵：依靠泵內(nèi)運動部件的位移，引起泵內(nèi)操作容積的變化吸入并排出液體，運動部件直接通過位移擠壓液體作功，這類泵稱為正位移泵(或稱容積式泵)。第八十一頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日4．往復泵的流量調(diào)節(jié)由于往復泵的流量V隨H變化很小，而H則隨出口管內(nèi)的阻力和壓強同步上升，故流量調(diào)節(jié)不能采取調(diào)節(jié)出口閥門開度的方法(當閥門開度減小時，泵缸內(nèi)液體的壓強將急劇上升)，泵在工作時更不能關(guān)閉出口閥門。一般可采取如下的調(diào)節(jié)手段：

(1)旁路調(diào)節(jié)如圖所示，泵出口的一部分液體經(jīng)旁路分流，來調(diào)節(jié)主管中的液體流量，這樣會浪費一部分功率，但調(diào)節(jié)比較簡便。(2)改變原動機轉(zhuǎn)速，從而改變活塞的往復次數(shù)。(3)改變活塞的沖程。第八十二頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日2–2–2、計量泵

(也稱比例泵)1、計量泵在化工生產(chǎn)中用來準確地定量輸送某種液體，以保證液體的配比。如圖所示為計量泵的一種。它有一套可以準確調(diào)節(jié)流量的機構(gòu)，即通過偏心輪把電機的旋轉(zhuǎn)運動變成柱塞的往復運動，在一定轉(zhuǎn)速下，調(diào)節(jié)偏心輪的偏心距可以改變柱塞的沖程，從而控制輸液量。?？捎靡慌_電機帶動幾臺計量泵，使各股液流按一定比例輸出。第八十三頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日

2、隔膜泵圖所示的隔膜泵實際上是一種活柱往復泵。84第八十四頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日3、旋轉(zhuǎn)泵它是依靠泵內(nèi)一個或多個轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)改變操作容積并吸入和排出液體的，故旋轉(zhuǎn)泵又稱轉(zhuǎn)子泵。常用的有齒輪泵和螺桿泵，它們也都屬于正位移泵。

(1)齒輪泵它可以產(chǎn)生較高的壓頭，流量比較均勻，適合于輸送小流量、高粘度的液體，但不能輸送含有固體顆粒的懸浮液。第八十五頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日

(2)螺桿泵螺桿泵分為單螺桿泵、雙螺桿泵、三螺桿泵等。如圖(a)所示為單螺桿泵，螺桿在具有內(nèi)螺旋的泵殼中偏心轉(zhuǎn)動，使液體沿軸向推進，最后擠壓到排出口而排出。螺桿愈長，轉(zhuǎn)速愈高，出口液體壓強愈高。圖(b)為雙螺桿泵，其工作原理與齒輪泵相類似，用兩根相互嚙合的螺桿來輸送液體。螺桿泵的壓頭高、效率高、無噪音、流量均勻，適于在高壓下輸送高粘度液體。第八十六頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日2–2–3、旋渦泵

它是一種特殊類型的離心泵，其結(jié)構(gòu)如圖所示，它由葉輪和泵體構(gòu)成，泵殼呈圓形，葉輪是一個圓盤，四周有許多徑向葉片，葉片間形成凹槽，泵殼與葉輪間有同心的流道，泵的吸入口與排出口由間壁隔開。其工作原理也是依靠離心力對液體作功，液體不僅隨高速葉輪旋轉(zhuǎn)，且在葉片與流道間反復作旋轉(zhuǎn)運動。也就是說，液體經(jīng)過一個葉片相當于受到一次離心力的作用，所以液體在旋渦泵內(nèi)流動與在多級離心泵中流動效果相類似，在液體出口時可達到較高的揚程。它在啟動前也需灌泵。第八十七頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日第三節(jié)

氣體輸送機械氣體輸送機械有其自己的特點。

(1)由于氣體密度很小，對輸送一定質(zhì)量流量的氣體時，其體積流量大，因而氣體輸送機械的體積大，進出口管中的流速也大。

(2)由于氣體有可壓縮性，當氣體壓強發(fā)生變化時，其體積和溫度也將隨之變化，這對氣體輸送機械的結(jié)構(gòu)和形狀有較大的影響。第八十八頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日氣體輸送機械一般以其出口表壓強或壓縮比(指出口與進口壓強之比)的大小分類：

(1)通風機：出口表壓強不大于15kPa，壓縮比為1～1.15(2)鼓風機：出口表壓強不大于300kPa，壓縮比小于4；

(3)壓縮機：出口表壓強大于300kPa，壓縮比大于4；

(4)真空泵：在容器或設(shè)備內(nèi)造成真空(將其中氣體抽出),出口壓強為大氣壓或略高于大氣壓強。第八十九頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日一、離心式通風機通風機有軸流式和離心式兩種。軸流式通風機的風量大，但產(chǎn)生的壓頭小，一般只用于通風換氣；離心式通風機則多用于輸送氣體。

(一)離心式通風機的結(jié)構(gòu)和工作原理它由蝸殼形機殼和葉輪組成，葉輪上葉片較多但較短，葉片可采用平直葉片、后彎葉片或前彎葉片，葉輪由電機直接帶動進行高速旋轉(zhuǎn)，蝸殼的氣體流道一般為矩形截面。第九十頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日

(二)離心通風機的主要性能參數(shù)和特性曲線

1．離心通風機的主要性能參數(shù)

(1)風量是指單位時間通過進風口的體積流量，用V表示，單位為m3／s；

(2)風壓是指單位體積氣體所獲得的機械能量，用pt表示，其單位為J／m3＝N／m2＝Pa，與壓強單位相同，故稱風壓，通常均由實驗測定。第九十一頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日(3)軸功率與效率離心通風機的軸功率為N=ptV/1000η式中N––離心通風機的軸功率，kWV––離心通風機的風量，m3／s；

pt——離心通風機的全風壓，Paη——全壓效率。注意在計算功率時，pt與V應(yīng)為同一狀態(tài)下的值。第九十二頁，共一百零五頁，編輯于2023年，星期日

2．離心通風機的特性曲線

下圖是在一定轉(zhuǎn)速下離心通風機的特性曲線示意圖。一般離心通風機在出廠前均按溫度為20℃、壓強為101，3kPa、密度為1.2kg／m3的空氣，由實測數(shù)據(jù)換算得到上述標準條件下的pt—V、(p2