第2章 江大課件流體輸送機(jī)械

1、第2章 流體輸送機(jī)械2.1 概述 （Introduction）2.2 離心泵（Centrifugal pump）2.3 往復(fù)泵（ Reciprocating pump）2.4 其他化工用泵 （Other kinds of pumps）2.5 氣體輸送機(jī)械（ Gas transportation machine）流體輸送泵的作用靜壓能位能阻力損失流體輸送及輸送機(jī)械在化工生產(chǎn)中的普遍性、廣泛性流體輸送機(jī)械真空泵壓縮機(jī)鼓風(fēng)機(jī)通風(fēng)機(jī)氣體壓送機(jī)械泵液體輸送機(jī)械2.1 2.1 概述概述 提高流體的機(jī)械能 一、流體輸送機(jī)械一、流體輸送機(jī)械二、流體輸送機(jī)械分二、流體輸送機(jī)械分類類v按工作原理分按工作原理分 容

2、積式容積式( (正位移式正位移式) )：包括往復(fù)式、旋轉(zhuǎn)式：包括往復(fù)式、旋轉(zhuǎn)式( (齒輪齒輪式式) )等等 動力式動力式( (葉輪式葉輪式) )：包括離心式、軸流式等：包括離心式、軸流式等 其他類型：不屬于上述兩類的其它型式，如噴射其他類型：不屬于上述兩類的其它型式，如噴射式等式等三、三、輸送流體所需要的能量輸送流體所需要的能量 在截面在截面1 1與截面與截面2 2之間列之間列BernoulliBernoulli方程方程 2211221222fpupuzHzHgggg2 2fuHHggP21( )( )ppzzgggP式中式中222222244()()()228()vfvvqluldHdgdg

3、ldqK qd g2222222222221211212221244()()8()222vvvvqquudddduqK qggggd d22 =2fvuHHKqgggPP式中式中22121222224128()8()ldddKKKgd dd g管路特性方程管路特性方程當(dāng)管內(nèi)流動已進(jìn)入阻力平方區(qū)時(shí)，當(dāng)管內(nèi)流動已進(jìn)入阻力平方區(qū)時(shí)，K K是與流量無關(guān)的常數(shù)是與流量無關(guān)的常數(shù)K較大較大較小較小曲線曲線1曲線曲線21低阻力管路低阻力管路2高阻力管路高阻力管路2VHKqgP四、壓頭四、壓頭和流量和流量v輸送機(jī)械向單位重量流體提供的能量輸送機(jī)械向單位重量流體提供的能量稱為壓頭或揚(yáng)程稱為壓頭或揚(yáng)程v壓頭與流量

4、的關(guān)系由壓頭與流量的關(guān)系由輸送機(jī)械本身輸送機(jī)械本身的特性決定的特性決定v壓頭與流量的關(guān)系壓頭與流量的關(guān)系是流體輸送機(jī)械特性的中心問題是流體輸送機(jī)械特性的中心問題2.2 2.2 離心泵離心泵 v2.2.1 離心泵的工作原理 v2.2.2 離心泵的主要性能參數(shù) v2.2.3 離心泵的特性曲線 v2.2.4 離心泵的工作點(diǎn)及其流量調(diào)節(jié) v2.2.5 離心泵的安裝高度 v2.2.6 離心泵的類型與選用 2.2.1離心泵的工作原理離心泵的工作原理思考： 為什么葉片彎曲？ 泵殼呈蝸殼狀？一、離心泵一、離心泵的的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)泵殼泵殼泵軸及泵軸及軸封裝置軸封裝置葉輪葉輪離心泵外觀離心泵外觀效率較低，內(nèi)回流較嚴(yán)重所

5、致;主要部件：主要部件：葉輪 ：閉式:半開式:效率較高,易堵塞開式:思考：三種葉輪中哪一種效率高？ 閉式葉輪的內(nèi)漏較弱些，敞式葉輪的最大。 但敞式葉輪和半閉式葉輪不易發(fā)生堵塞現(xiàn)象葉片（+蓋板）離心泵的葉輪離心泵的葉輪泵殼（蝸殼）: 思考：泵殼的主要作用是什么？導(dǎo)輪（導(dǎo)葉輪）：導(dǎo)輪上葉片與葉輪上葉片方向相反 B. 實(shí)現(xiàn)動能向靜壓能轉(zhuǎn)變。作用: A. 匯集葉輪所拋出的液體； 作用：起緩沖作用，減少能量損耗，提高泵效率 泵軸泵軸位于葉輪中心且與葉輪所在平面垂直的一根軸。位于葉輪中心且與葉輪所在平面垂直的一根軸。它由電機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)，以帶動葉輪旋轉(zhuǎn)。它由電機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)，以帶動葉輪旋轉(zhuǎn)。軸封裝置：機(jī)械密封填料

6、密封作用：減小泄漏，防止氣縛，提高效率二二. . 離心泵送液過程描述離心泵送液過程描述 v入泵前入泵前靠勢能差作用靠勢能差作用 液體液體 供液面供液面葉輪；葉輪；v入泵后入泵后葉輪中心（低勢能、低動能的液體）葉輪中心（低勢能、低動能的液體）葉輪外緣葉輪外緣 ( (高勢能、高動能的液體高勢能、高動能的液體) ) 蝸殼蝸殼( (部分動能轉(zhuǎn)化為勢能部分動能轉(zhuǎn)化為勢能) ) v關(guān)鍵：關(guān)鍵：在葉輪中心形成低壓區(qū)在葉輪中心形成低壓區(qū) 三三、離心泵基本方程、離心泵基本方程 v1.1.液體在葉片間的運(yùn)動液體在葉片間的運(yùn)動2221111112coscuc uw2222222222coscuc uwu u切向速度

7、；切向速度；c c絕對速度；絕對速度；w相對速度相對速度速度三角形速度三角形222222222sin2sinvqr b cr bw若不計(jì)葉片的厚度若不計(jì)葉片的厚度1 1 111 1112sin2sinvqrb crbw或或b1,b2葉輪進(jìn)、出口的寬度r1,r2葉輪進(jìn)、出口的半徑1,2葉輪進(jìn)、出口處葉片的傾角v2 2. .等角速度旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的考察方法等角速度旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的考察方法靜止坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系參照系假定葉輪具有無限多、無限薄的葉片等角速度旋轉(zhuǎn)運(yùn)動復(fù)雜簡單考察總機(jī)械能時(shí)仍須采用靜止坐標(biāo)系v采用旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系并假定: : 葉片數(shù)目無限多，無環(huán)流；葉片數(shù)目無限多，無環(huán)流； 理想液體，無阻力；理想液體，無阻

8、力； 定態(tài)流動定態(tài)流動. . v3 3. .離心力場中的機(jī)械能守恒離心力場中的機(jī)械能守恒21()2dpXdxYdyZdzdw22x =y =-gXYZ式中式中22().22puzconstgggw222211122212()()2222pupuzzggggggww222221211222uugggPPwwv4 4. .離心泵的理論壓頭離心泵的理論壓頭采用靜止坐標(biāo)系離心泵對單位重量流體所提供的能量222221211222uugggPPww2221212TccHggPP222222211221222TuuccHgggww2222212122ccuugg后彎葉片且12w w勢能占更大的比例22222

9、2211221222TuuccHgggww2221111112coscuc uw2222222222coscuc uw222111coscosTc uc uHg222cosTc uHg190設(shè)計(jì)時(shí)取則v5 5. .流量對理論壓頭的影響流量對理論壓頭的影響222cosTc uHg22222coscoscu w22222cosTuHggu w22222sinvqr bw222222222222cosc2sinvTvquuHqtgggr bggAuu離心泵基本方程離心泵基本方程r r葉輪半徑；葉輪半徑；葉輪旋轉(zhuǎn)角速度；葉輪旋轉(zhuǎn)角速度；q qV V泵的體積流量；泵的體積流量；b b葉片寬度；葉片寬度；

10、 葉片裝置角。葉片裝置角。22ur6 6. .葉片形狀對葉片形狀對H HT T的影響的影響22222cTvuHqtgggAuv前彎葉片產(chǎn)生的理論壓頭最高前彎葉片產(chǎn)生的理論壓頭最高v前彎葉片前彎葉片的動能較大，導(dǎo)致較多的能量損失的動能較大，導(dǎo)致較多的能量損失v后彎葉片，靜壓能的提高大于動能的提高后彎葉片，靜壓能的提高大于動能的提高 v離心泵總是采用后彎葉片離心泵總是采用后彎葉片 7 7. . 液體密度的影響液體密度的影響 vH HT T與與無關(guān)，但無關(guān)，但ppv若啟動時(shí)泵內(nèi)是空氣，因若啟動時(shí)泵內(nèi)是空氣，因空氣空氣太小，致使太小，致使p真真很小很小而不能將液體吸入泵內(nèi)而不能將液體吸入泵內(nèi).v離心泵

11、啟動時(shí)須先使泵內(nèi)充滿液體離心泵啟動時(shí)須先使泵內(nèi)充滿液體灌泵。灌泵。v葉輪中心處所形成的低壓不足以將液體吸入泵葉輪中心處所形成的低壓不足以將液體吸入泵內(nèi)內(nèi)氣縛。氣縛。 v解決氣縛問題的措施解決氣縛問題的措施 將離心泵的吸入口位置置于液體貯槽的液位之下將離心泵的吸入口位置置于液體貯槽的液位之下在吸入口端部安裝單向底閥。在吸入口端部安裝單向底閥。 離心泵的實(shí)際壓頭與理論壓頭有較大的差異，原因在于流體在通過泵的過程中存在著壓頭損失，它主要包括：1）葉片間的環(huán)流 2）流體的阻力損失 3）沖擊損失 8 8. .實(shí)際壓頭實(shí)際壓頭272.2.2 2.2.2 離心泵的主要性能參數(shù)離心泵的主要性能參數(shù) v一、流量

12、一、流量q qv v 單位時(shí)間內(nèi)泵實(shí)際輸出的液體體積，單位時(shí)間內(nèi)泵實(shí)際輸出的液體體積，m m3 3/s/s或或m m3 3/h/h 送液能力送液能力v二、揚(yáng)程二、揚(yáng)程( (壓頭壓頭) )H He e 離心泵對單位重量離心泵對單位重量(1N)(1N)液體所提供的有效能量，液體所提供的有效能量，單位為單位為J/NJ/N或或m m 揚(yáng)程的實(shí)驗(yàn)測量揚(yáng)程的實(shí)驗(yàn)測量 feHgugpzHgugpz22222221110fH222102epuuHhgg 離心泵的壓頭又稱揚(yáng)程。必須注意，揚(yáng)程并不等于升舉高度Z，升舉高度只是揚(yáng)程的一部分。 與效率與效率 有關(guān)的各種能量損失有關(guān)的各種能量損失：（1）容積損失：（2）

13、水力損失：（3）機(jī)械損失：泵軸與軸承、密封圈等機(jī)械部件之間的摩擦泵軸與軸承、密封圈等機(jī)械部件之間的摩擦小型水泵： 一般為5070%大型泵： 可達(dá) 90%以上摩擦損失、沖擊損失、環(huán)流損失摩擦損失、沖擊損失、環(huán)流損失三、離心泵的效率三、離心泵的效率 四四、軸功率及有效功率軸功率及有效功率軸功率軸功率P Pa a：單位時(shí)間內(nèi)由原動機(jī)單位時(shí)間內(nèi)由原動機(jī)( (一般為電動一般為電動機(jī)機(jī)) )向泵軸輸入的功向泵軸輸入的功 有效功率有效功率P Pe e：單位時(shí)間內(nèi)液體從泵中葉輪獲得單位時(shí)間內(nèi)液體從泵中葉輪獲得的有效能量的有效能量 evepqgHeveaPqgHp五、轉(zhuǎn)速 n v常用轉(zhuǎn)速為2900、1450、9

14、60、730r/min。泵出廠時(shí)規(guī)定最高轉(zhuǎn)速，使用時(shí)可降低轉(zhuǎn)速，但提高轉(zhuǎn)速不得超過4%，否則會燒壞電機(jī)。 六、泵的比轉(zhuǎn)速（比轉(zhuǎn)數(shù)）ns 泵的比轉(zhuǎn)數(shù)在數(shù)值上等于幾何相似的泵在流量為0.075米3秒、揚(yáng)程達(dá) 1米時(shí)的轉(zhuǎn)數(shù)。0.50.753.65vsnqnH比轉(zhuǎn)數(shù)可以作為機(jī)器分類、系列化和相似設(shè)計(jì)的依據(jù)。比轉(zhuǎn)數(shù)小反映機(jī)器的流量小，全壓(或揚(yáng)程、水頭)高；反之,比轉(zhuǎn)數(shù)大則機(jī)器的流量大,全壓（或揚(yáng)程、水頭）低。 離心泵的H H、 、 N N都與離心泵的Q Q有關(guān)，它們之間的關(guān)系由確定離心泵壓頭的實(shí)驗(yàn)來測定，實(shí)驗(yàn)測出的一組關(guān)系曲線： H HQ Q 、Q Q 、 N NQ Q 離心泵的特性曲線 注意：特性曲

15、線隨轉(zhuǎn)速而變。 各種型號的離心泵都有本身獨(dú)自的特性曲線，但形狀基本相似，具有共同的特點(diǎn) 2.2.3 2.2.3 離心泵的特性曲線離心泵的特性曲線 1）HQ曲線曲線：表示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（流量很小時(shí)可能有例外）2 2）N NQ Q曲線：曲線：表示泵的軸功率與流量的關(guān)系，離心泵的軸功率隨流量的增加而上升，流量為零時(shí)軸功率最小。 離心泵啟動時(shí)，應(yīng)關(guān)閉出口閥，使啟動電流最小，以保護(hù)電機(jī)。3 3）Q Q曲線：曲線：表示泵的效率與流量的關(guān)系，隨著流量的增大，泵的效率將上升并達(dá)到一個(gè)最大值，以后流量再增大，效率便下降。 離心泵在一定轉(zhuǎn)速下有一最高效率點(diǎn)。離心泵在與最

16、高效率點(diǎn)相對應(yīng)的流量及壓頭下工作最為經(jīng)濟(jì)。 與最高效率點(diǎn)所對應(yīng)的Q、H、N值稱為最佳工況參數(shù)。離心泵的銘牌上標(biāo)明的就是指該泵在運(yùn)行時(shí)最高效率點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)。 注意：在選用離心泵時(shí)，應(yīng)使離心泵在該點(diǎn)附近工作。一般要求操作時(shí)的效率應(yīng)不低于最高效率的92%。max92. 0設(shè)計(jì)點(diǎn)高效率區(qū)工作范圍aPeH最佳工況參數(shù)aPeHvq銘牌參數(shù)問問1：泵在啟動時(shí)，出口：泵在啟動時(shí)，出口調(diào)節(jié)閥應(yīng)處于開或是關(guān)閉調(diào)節(jié)閥應(yīng)處于開或是關(guān)閉的狀態(tài)？為什么？的狀態(tài)？為什么？答：泵啟動時(shí)，關(guān)閉出口答：泵啟動時(shí)，關(guān)閉出口閥，使啟動電流最小，以閥，使啟動電流最小，以保護(hù)電機(jī)；同時(shí)也避免出保護(hù)電機(jī)；同時(shí)也避免出口管線的水力沖擊口管線

17、的水力沖擊問問3：泵的銘牌參數(shù)標(biāo)：泵的銘牌參數(shù)標(biāo)注的流量及揚(yáng)程是否注的流量及揚(yáng)程是否代表泵的最大值？代表泵的最大值？答：不是答：不是問問2：泵在關(guān)閉時(shí)，出口：泵在關(guān)閉時(shí)，出口調(diào)節(jié)閥應(yīng)處于開或是關(guān)閉調(diào)節(jié)閥應(yīng)處于開或是關(guān)閉的狀態(tài)？為什么？的狀態(tài)？為什么？離心泵特性曲線的影響因素離心泵特性曲線的影響因素v液體性質(zhì) 密度:黏度:Why？當(dāng)比20清水的大時(shí)，H，N， 實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)n2v改變轉(zhuǎn)速改變轉(zhuǎn)速改變泵特性曲線改變泵特性曲線2. 調(diào)大流量調(diào)大流量 v調(diào)高轉(zhuǎn)速調(diào)高轉(zhuǎn)速改變泵改變泵的特性曲線的特性曲線qV2qV離心泵的流量調(diào)節(jié)-調(diào)高轉(zhuǎn)速qV1Hen2n1n1n2缺點(diǎn)：加劇震動和噪缺點(diǎn)：加劇震動和噪聲，甚

18、至?xí)霈F(xiàn)機(jī)械聲，甚至?xí)霈F(xiàn)機(jī)械強(qiáng)度與電機(jī)超載問題，強(qiáng)度與電機(jī)超載問題，通常不采用通常不采用v開大閥門開大閥門改變管路特性曲線改變管路特性曲線qV2qV離心泵的流量調(diào)節(jié)-調(diào)大閥門閥門開度變大qV1He組合操作，以兩臺泵為例分析組合操作，以兩臺泵為例分析 qVqV離心泵的并聯(lián)操作qV1Heba單泵并聯(lián)泵qV并qV串qV離心泵的串聯(lián)操作qVHe單泵串聯(lián)泵ab組合操作的比較組合操作的比較項(xiàng)項(xiàng) 目目并聯(lián)并聯(lián)串聯(lián)串聯(lián)合成特性合成特性曲線特點(diǎn)曲線特點(diǎn) H并并=H單單qV并并=2qV單單H=A+BqV2/4He并并=2He單單qV并并=qV單單H=2A+2BqV2工作點(diǎn)工作點(diǎn) qv2qV單單He2He單單適用

19、性適用性 低阻力管路低阻力管路 高阻力管路高阻力管路 組合方式的選擇組合方式的選擇 v若管路兩端的總勢能差大于單臺泵所能提供的最大若管路兩端的總勢能差大于單臺泵所能提供的最大揚(yáng)程揚(yáng)程Hemax ,必須選串聯(lián)必須選串聯(lián)qV離離心心泵泵組組合合方方式式的的選選擇擇a低低阻阻力力管管路路;b-高高阻阻力力管管路路單單泵泵并并聯(lián)聯(lián)泵泵2串串聯(lián)聯(lián)泵泵121baHv若單泵可以輸液，只是流量達(dá)不到要求若單泵可以輸液，只是流量達(dá)不到要求v對低阻力管路并聯(lián)優(yōu)于串聯(lián)對低阻力管路并聯(lián)優(yōu)于串聯(lián)v對高阻力管路串聯(lián)優(yōu)于并聯(lián)對高阻力管路串聯(lián)優(yōu)于并聯(lián)2.2.5 2.2.5 離心泵的安裝高度離心泵的安裝高度 Suction l

20、ift一、汽蝕現(xiàn)象一、汽蝕現(xiàn)象v伴隨現(xiàn)象泵體振動并發(fā)出噪音H, Q , 嚴(yán)重時(shí)不送液；水錘沖擊和化學(xué)腐蝕，損壞葉片當(dāng)當(dāng)p pk k p pv v，葉輪中心汽化葉輪中心汽化汽泡汽泡 被拋向外圍被拋向外圍凝結(jié)凝結(jié)局部真空局部真空壓力升高壓力升高周圍液體高速沖向汽泡中心周圍液體高速沖向汽泡中心 撞擊葉片撞擊葉片( (水錘水錘) )二、汽蝕余量二、汽蝕余量 v1. (NPSH)C 在截面1與k間列Bernoulli方程 2211(1)22kkfkpupuHgggg達(dá)到汽化時(shí)，達(dá)到汽化時(shí)，Pk=Pv，則，則P1=P1min221min1(1)22vkfkpupuHgggg221,min1(1) 22vk

21、fkCPuPuNPSHHgggg221min1(1)22vkfkpupuHgggg臨界汽蝕余量臨界汽蝕余量離心泵因汽蝕而使泵的揚(yáng)程發(fā)生突變，其值比正離心泵因汽蝕而使泵的揚(yáng)程發(fā)生突變，其值比正常值下降常值下降3%作為離心泵的臨界汽蝕點(diǎn)。作為離心泵的臨界汽蝕點(diǎn)。 3. 實(shí)際汽蝕余量實(shí)際汽蝕余量 2112vpupNPSHggg0.5rNPSHv2. 必需汽蝕余量 (NPSH)r (NPSH)r=(NPSH)c+0.3 從泵的樣本上 查取(NPSH)r與流量有關(guān)qv(NPSH)r三、安裝高度三、安裝高度 v在o-o與k-k截面間列Bernoulli方程 kofkkkoooHgugpzgugpz,222

22、2)1 (2) 1()(22 2kfkofkokofkkogHguHgppHgugppHvqv一定，發(fā)生汽蝕時(shí)，pk=pv,Hg=Hg,max 2(1)(1)2okkgf ofkppuHHHgg,max(1) ovgf oCppHHNPSHg(1)0.5ovf orppHgHNPSHg最大允許安裝高度最大允許安裝高度 (NPSH)r與流量有關(guān),應(yīng)按最大流量計(jì)算Hg汽蝕現(xiàn)象產(chǎn)生的原因汽蝕現(xiàn)象產(chǎn)生的原因v安裝高度太高安裝高度太高v被輸送流體的溫度太高，液體蒸汽壓過高被輸送流體的溫度太高，液體蒸汽壓過高；v吸入管路阻力或壓頭損失太高。吸入管路阻力或壓頭損失太高。確定允許安裝高度應(yīng)注意的問題確定允許安

23、裝高度應(yīng)注意的問題 v吸入管路的阻力損失越大，泵的Hg越小 .吸入管路應(yīng)短 吸入管路應(yīng)省去不必要的管件，調(diào)節(jié)閥應(yīng)裝在排出管上 吸入管徑大于排出管徑 (1)0.5ovf orppHgHNPSHg確定允許安裝高度應(yīng)注意的問題確定允許安裝高度應(yīng)注意的問題v (NPSH) (NPSH)r r 泵性能表上列出的泵性能表上列出的(NPSH)(NPSH)r r 值是按輸送值是按輸送2020的的清水測定出來的清水測定出來的, ,當(dāng)輸送其它液體時(shí)當(dāng)輸送其它液體時(shí), ,為安全計(jì)，為安全計(jì)，可不校正；可不校正；q qV V, (NPSH), (NPSH)r r ,Hg.,Hg.計(jì)算計(jì)算HgHg時(shí)，必須以時(shí)，必須以使

24、用過程中的最大流量求取。使用過程中的最大流量求取。v為保險(xiǎn)計(jì)，實(shí)際安裝高度比允許安裝高度還要為保險(xiǎn)計(jì)，實(shí)際安裝高度比允許安裝高度還要小小0.50.5至至1 1米米v計(jì)算出計(jì)算出的的HgHg 0 0時(shí)時(shí), , 應(yīng)低于貯槽液面安裝應(yīng)低于貯槽液面安裝 2.2.6 2.2.6 離心泵的類型與選用離心泵的類型與選用 v一、離心泵的類型一、離心泵的類型 1 1清水泵清水泵代號代號ISIS輸送清水或物性與水相近、無腐蝕性且雜質(zhì)較少輸送清水或物性與水相近、無腐蝕性且雜質(zhì)較少的液體的液體 IS80-65-160IS80-65-160 80 80泵入口直徑，泵入口直徑，mmmm； 6565泵出口直徑，泵出口直徑，

25、mmmm； 160160泵葉輪名義直徑，泵葉輪名義直徑，mmmm v2 2 耐腐蝕泵耐腐蝕泵代號代號F F 用于輸送具有腐蝕性的液體用于輸送具有腐蝕性的液體 v3.3.油泵油泵代號代號Y Y 輸送石油產(chǎn)品的泵輸送石油產(chǎn)品的泵 v4.4.液下泵液下泵代號代號FYFY 安裝在液體貯槽內(nèi)安裝在液體貯槽內(nèi) v5.5.屏蔽泵屏蔽泵 一種無泄露泵一種無泄露泵 二、離心泵的選用二、離心泵的選用 v1. 據(jù)輸送介質(zhì)的性質(zhì)取操作條件等選擇泵的據(jù)輸送介質(zhì)的性質(zhì)取操作條件等選擇泵的 類型類型(種類和系列種類和系列) v2. 根據(jù)要求的流量和壓頭確定泵的型號根據(jù)要求的流量和壓頭確定泵的型號 2.3 2.3 往復(fù)泵往復(fù)

26、泵 v一、往復(fù)泵的作用原理及類型一、往復(fù)泵的作用原理及類型 往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)及作用原理往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)及作用原理主要部件：泵缸、活塞主要部件：泵缸、活塞( (活活栓栓) )、活門、活門 類型類型 -動力來源：電動往復(fù)泵、動力來源：電動往復(fù)泵、氣動往復(fù)泵氣動往復(fù)泵-作用方式：單動往復(fù)泵、作用方式：單動往復(fù)泵、雙動往復(fù)泵雙動往復(fù)泵二、往復(fù)泵的流量二、往復(fù)泵的流量 v單動泵 rvvASnqv雙動泵雙動泵 (2)vvrqAa SnqV泵的流量泵的流量，m m3 3/s/s V泵的容積效率泵的容積效率A,aA,a分別為活塞的截面積和活塞桿的截面積，分別為活塞的截面積和活塞桿的截面積，m m2 2S S活塞的行程

27、活塞的行程( (沖程沖程) )，m m n nr r活塞每秒種往復(fù)次數(shù)活塞每秒種往復(fù)次數(shù) 三、往復(fù)泵的壓頭三、往復(fù)泵的壓頭 v往復(fù)泵的壓頭理論上可以任意高往復(fù)泵的壓頭理論上可以任意高 v實(shí)際上由于構(gòu)造材料的強(qiáng)度，泵部件泄漏，實(shí)際上由于構(gòu)造材料的強(qiáng)度，泵部件泄漏，往復(fù)泵的壓頭仍有一限度往復(fù)泵的壓頭仍有一限度 四、往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)四、往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié) v往復(fù)泵的嚴(yán)重缺點(diǎn)往復(fù)泵的嚴(yán)重缺點(diǎn) 流量不均勻流量不均勻, ,可通過采可通過采用多缸和裝置空氣室提用多缸和裝置空氣室提高管路流量均勻性高管路流量均勻性 v正位移特性正位移特性壓頭與泵無關(guān)，只取決壓頭與泵無關(guān)，只取決定管路情況的特性定管路情況的特性 往

28、復(fù)泵的工作點(diǎn)qVHHaav往復(fù)泵的工作點(diǎn)往復(fù)泵的工作點(diǎn)v流量調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)改變曲柄轉(zhuǎn)速和活塞行改變曲柄轉(zhuǎn)速和活塞行程程 不能采用安裝出口閥的不能采用安裝出口閥的方法調(diào)節(jié)流量方法調(diào)節(jié)流量旁路調(diào)節(jié)旁路調(diào)節(jié) 往復(fù)泵的工作點(diǎn)qVHHaa 輸輸液液量量不不均均勻勻、不不連連續(xù)續(xù)與離心泵比較：與離心泵比較： 流流量量調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)不不可可用用出出口口閥閥門門調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)方方法法。 數(shù)數(shù)改改變變活活塞塞行行程程或或往往復(fù)復(fù)次次旁旁路路調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)流流量量調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)方方法法旁旁路路 H 0 Q多缸泵（各缸曲柄有相位差） 單缸單動泵 效效率率高高，通通常常為為 7 72 2 9 93 3% %。 適用于小流量、高壓頭的情況下輸送

29、高粘度的液體適用于小流量、高壓頭的情況下輸送高粘度的液體。與離心泵比較：與離心泵比較：12345圖2-33 往復(fù)泵裝置簡圖1泵缸2活塞3活塞桿4吸入閥5排出閥2.4 2.4 其他化工用泵其他化工用泵2.4.1 非正位移泵非正位移泵2.4.1.1 軸流泵軸流泵2.4.1.2 旋渦泵旋渦泵2.4.2 正位移泵正位移泵2.5 2.5 氣體輸送機(jī)械氣體輸送機(jī)械 v一、概述一、概述 1.氣體輸送機(jī)械在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用氣體輸送機(jī)械在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 -氣體輸送氣體輸送 -產(chǎn)生高壓氣體產(chǎn)生高壓氣體 -生產(chǎn)真空生產(chǎn)真空 2.氣體輸送機(jī)械的一般特點(diǎn)氣體輸送機(jī)械的一般特點(diǎn) -動力消耗大動力消耗大 -氣體輸送機(jī)械體

30、積一般都很龐大氣體輸送機(jī)械體積一般都很龐大-特殊性特殊性氣體的可壓縮性氣體的可壓縮性3.氣體輸送機(jī)械的分類 v工作原理工作原理離心式離心式 旋轉(zhuǎn)式旋轉(zhuǎn)式 往復(fù)式往復(fù)式 噴射式噴射式v出口壓力出口壓力( (終壓終壓) )和壓縮比和壓縮比 通風(fēng)機(jī)：終壓通風(fēng)機(jī)：終壓( (表壓表壓)15 kPa,)15 kPa,壓縮比壓縮比1 11.151.15鼓風(fēng)機(jī)：終壓鼓風(fēng)機(jī)：終壓1515300 kPa300 kPa， 壓縮比壓縮比4 4 壓縮機(jī)：終壓壓縮機(jī)：終壓300 kPa300 kPa， 壓縮比壓縮比4 4。 真空泵：在設(shè)備內(nèi)造成負(fù)壓，終壓為大氣壓，壓真空泵：在設(shè)備內(nèi)造成負(fù)壓，終壓為大氣壓，壓縮比由真空度決

31、定縮比由真空度決定 2.5.3 通風(fēng)機(jī)通風(fēng)機(jī)2.5.3.1 常用類型常用類型 軸流式通風(fēng)機(jī)軸流式通風(fēng)機(jī) 離心式通風(fēng)機(jī)離心式通風(fēng)機(jī)2.5.3.2離心式通風(fēng)機(jī)離心式通風(fēng)機(jī) v1.離心式通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)離心式通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 葉輪直徑比較大葉輪直徑比較大 葉片的數(shù)目比較多葉片的數(shù)目比較多 不追求高效率時(shí)，用前彎葉片有利于提不追求高效率時(shí)，用前彎葉片有利于提高壓頭，減小葉輪直徑高壓頭，減小葉輪直徑 機(jī)殼內(nèi)逐漸擴(kuò)大的通道及出口截面常為機(jī)殼內(nèi)逐漸擴(kuò)大的通道及出口截面常為為矩形為矩形2.離心式通風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)和特性曲線 v(1)(1)風(fēng)量風(fēng)量q qV V 以風(fēng)機(jī)進(jìn)口狀態(tài)計(jì)的送氣能力以風(fēng)機(jī)進(jìn)口狀態(tài)計(jì)的送氣能力

32、v(2)(2)全風(fēng)壓全風(fēng)壓單位體積氣體通過風(fēng)機(jī)時(shí)獲得的能量單位體積氣體通過風(fēng)機(jī)時(shí)獲得的能量 v1 m1 m3 3氣體，忽略氣體的壓縮性，對通風(fēng)機(jī)進(jìn)出口截面氣體，忽略氣體的壓縮性，對通風(fēng)機(jī)進(jìn)出口截面( (分別以下標(biāo)分別以下標(biāo)1 1、2 2表示表示) )作能量衡算作能量衡算 )21 (2222121122fHgpugzgHpugz22212121(1 2)() ()()2TfpgHuug zzppgH可忽略可忽略可忽略可忽略222121()()2TuupgHpp靜風(fēng)壓靜風(fēng)壓動風(fēng)壓動風(fēng)壓skppv若吸入的是靜止的大氣若吸入的是靜止的大氣,u,u1 1=0,p=0,p1 1( (表表)=0)=0 22

33、2121()()2TuupgHppskpp2222TupgHpv討論討論v(1)動風(fēng)壓在全壓中所占比例較高動風(fēng)壓在全壓中所占比例較高 ,不能忽略不能忽略v(2)風(fēng)壓與密度有關(guān)風(fēng)壓與密度有關(guān)v實(shí)驗(yàn)工況：實(shí)驗(yàn)工況：空氣空氣 2020、0.1 MPa0.1 MPa（=1.2kg/m3),p=1.2kg/m3),pT T v 實(shí)際工況實(shí)際工況pT T1.2TTTppp v(3)(3)軸功率和效率軸功率和效率 TvvepqHgqP/evTPpq pv(4)(4)特性曲線特性曲線 空氣空氣0.1MPa0.1MPa、2020 qVVqspPqVpqTVVq離 心 通 風(fēng) 機(jī) 的 特 性 曲 線3離心式通風(fēng)機(jī)

34、的選型離心式通風(fēng)機(jī)的選型 v計(jì)算實(shí)際風(fēng)壓計(jì)算實(shí)際風(fēng)壓p pT T，并將，并將p pT T換算成實(shí)驗(yàn)條件下的風(fēng)壓換算成實(shí)驗(yàn)條件下的風(fēng)壓 p pT.T.v根據(jù)所輸送氣體的性質(zhì)與風(fēng)壓的范圍，確定風(fēng)機(jī)的根據(jù)所輸送氣體的性質(zhì)與風(fēng)壓的范圍，確定風(fēng)機(jī)的類型類型. . v根據(jù)以風(fēng)機(jī)根據(jù)以風(fēng)機(jī)進(jìn)口狀態(tài)進(jìn)口狀態(tài)計(jì)的實(shí)驗(yàn)風(fēng)量與實(shí)驗(yàn)條件下的計(jì)的實(shí)驗(yàn)風(fēng)量與實(shí)驗(yàn)條件下的風(fēng)壓，從風(fēng)機(jī)樣本或產(chǎn)品目錄中的特性曲線或性能風(fēng)壓，從風(fēng)機(jī)樣本或產(chǎn)品目錄中的特性曲線或性能表選擇合適的機(jī)號表選擇合適的機(jī)號. .2.5.4 鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī) 2.5.4.1 羅茨風(fēng)機(jī)羅茨風(fēng)機(jī)注意：正位移特性注意：正位移特性 溫度過高會使轉(zhuǎn)子卡住溫度過高會使轉(zhuǎn)子卡

35、住離心鼓風(fēng)機(jī)外形與離心泵相象。蝸殼形的通道為圓形，但其外殼直徑與寬度之比較大，葉輪上數(shù)目較多，轉(zhuǎn)速較高，并且有一固定的導(dǎo)輪。2.5.4.2 2.5.4.2 離心鼓風(fēng)機(jī)離心鼓風(fēng)機(jī) 離心通風(fēng)機(jī)的送氣量大，但所產(chǎn)生的風(fēng)壓仍不太高，出口表壓強(qiáng)一般不超過294103Pa。由于在離心鼓風(fēng)機(jī)中，氣體的壓縮比不高，所以無需設(shè)置冷卻裝置，各級葉輪的直徑也大致上相等。2.5.5 壓縮機(jī)壓縮機(jī) 2.5.5.1往復(fù)式壓縮機(jī)往復(fù)式壓縮機(jī) 原理與往復(fù)泵相同。余隙容積：原理與往復(fù)泵相同。余隙容積：當(dāng)壓縮比當(dāng)壓縮比 達(dá)到上限時(shí)達(dá)到上限時(shí), ,V VB B= =V VC C , ,撞缸撞缸, ,流量為零流量為零主要指標(biāo)：生產(chǎn)能力主要指標(biāo)：生產(chǎn)能力q qV V , , 以吸入常溫常壓空氣測定以吸入常溫常壓空氣測定 排出壓強(qiáng)排出壓強(qiáng)p p2 2 , , 12pp12211kkpTTp1k121111kkCpkWpVkp空氣的空氣的1.4,石油氣的石油氣的=1.2 。設(shè)計(jì)時(shí)壓縮機(jī)輸送石油氣，但空氣。設(shè)計(jì)時(shí)壓縮機(jī)輸送石油氣，但空氣試車或用氮?dú)庵脫Q是壓縮機(jī)可能超溫。試車或用氮?dú)庵脫Q是壓縮機(jī)可能超溫。k為多變指數(shù)，隨為多變指數(shù)，隨的增大而增大。的增大而增大。Vc為吸入體積為吸入體積往復(fù)式壓縮機(jī)的問題：往復(fù)式壓縮機(jī)的問題：1）從上式可見，壓縮比大，溫升也