第二章 流體輸送機(jī)械原理

1、第二章流體輸送機(jī)械2-1概述化工生產(chǎn)中，下列流體輸送場(chǎng)合需要利用流體輸送機(jī)械：1）將流體從低處送到高處；2）將流體從底壓處送到高壓處；3）將流體從甲地送往乙地（管道運(yùn)輸如石油，天然氣輸送）；4）抽氣（使設(shè)備如反應(yīng)裝置維持一定的真空度）。按工作原理對(duì)流體輸送機(jī)械進(jìn)行分類有下列幾類：1）離心式，如離心泵；2）往復(fù)式，如往復(fù)泵，往復(fù)壓縮機(jī)；3）旋轉(zhuǎn)式，如旋轉(zhuǎn)泵；（2和3為正位移泵）4）流體動(dòng)力作用式，如噴射泵。在流體輸送機(jī)械中，輸送流體的通常稱為泵，輸送氣體的通常稱為風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)。下面對(duì)流體輸送機(jī)械的操作原理，基本構(gòu)造，性能特點(diǎn)和選用原則將重點(diǎn)討論離心泵。第一節(jié) 流體輸送設(shè)備2-2 離心泵一.操作原

2、理、主要部件與類型1.操作原理 最常用的液體輸送機(jī)械是離心泵。圖2-1離心泵的裝置圖。其基本部件是旋轉(zhuǎn)的葉輪和固定的泵殼。葉輪與泵軸相連，葉輪上有若干彎曲的葉片。泵軸由外界的動(dòng)力帶動(dòng)時(shí)，葉輪便在泵殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)。液體由入口沿軸向垂直地進(jìn)入葉輪中央，在葉片之間通過(guò)而進(jìn)入泵殼，最后從泵的切線出口排出。 離心泵的操作原理如下。開(kāi)動(dòng)前泵內(nèi)要先灌滿所輸送的液體。開(kāi)動(dòng)后，葉輪旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生離心力。液體因而從葉輪中心被拋向葉輪外周，壓力增高；并以很高的速度流入泵殼，在殼內(nèi)減速，使大部分地動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓力能，然后從排出口進(jìn)入排出管路。 葉輪內(nèi)的液體被拋出后，葉輪中心處形成真空。泵的吸入管路一端與葉輪中心處相通，另一端則浸

3、沒(méi)在輸送的液體內(nèi)，在液面壓力(常為大氣壓)與泵內(nèi)壓力(負(fù)壓)的壓差作用下，液體便經(jīng)吸入管路進(jìn)入泵內(nèi)，填補(bǔ)了被排出液體的位置。只要葉輪不停地轉(zhuǎn)動(dòng)，離心泵便不斷地吸入和排出液體。由此可見(jiàn)離心泵之所以能輸送液體，主要是依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉輪所產(chǎn)生的離心力，故名離心泵。 離心泵開(kāi)動(dòng)時(shí)如果泵殼內(nèi)和吸入管路內(nèi)沒(méi)有充滿液體，它便沒(méi)有抽吸液體的能力，這是因?yàn)榭諝獾拿芏缺纫后w小得多，葉輪旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力不足以造成吸上液體所需的真空度。象這種因泵殼內(nèi)存在氣體而導(dǎo)致吸不上液的現(xiàn)象，稱為“氣縛”。為了使啟動(dòng)前泵內(nèi)充滿液體，在吸入管道底部裝有止逆閥。 離心泵的出口管路上也裝有閥門(mén)，用于調(diào)節(jié)泵的流量。2. 主要部件與構(gòu)造

4、離心泵最基本的部件為葉輪與泵殼，如圖2-2所示。 葉輪是離心泵的心臟部件。普通離心 泵的葉輪如圖2-3所示，它分為閉式、開(kāi)式與半開(kāi)式三種。圖中的(c)為閉式，前后兩側(cè)有蓋板，2至6片彎曲的葉片裝在蓋板內(nèi)，構(gòu)成與葉片數(shù)相等的液體通道。液體從葉輪中央進(jìn)入后，經(jīng)過(guò)這些通道流向葉輪的周邊。 圖2-2 葉輪與泵殼 有些葉輪的后蓋板上鉆有小孔，以把后蓋板前后的空間連通起來(lái)，叫平衡孔。因?yàn)槿~輪在工作時(shí)，離開(kāi)葉輪周邊的液體壓力已增大，有部分會(huì)滲到葉輪后側(cè)，而葉輪前側(cè)液體入口處為低壓，因而產(chǎn)生了軸向推力，將葉輪推向泵入口一側(cè)，引起葉輪與泵殼接觸處的磨損，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)發(fā)生振動(dòng)。平衡孔能使一部分高壓液體泄漏到低壓區(qū)，

5、減輕葉輪兩側(cè)的壓力差，從而起到平衡軸圖2-3 葉輪型式向推力的作用，但也會(huì)降低泵的效率。 有前、后蓋板的葉輪稱為閉式葉輪。有些離心泵的葉輪沒(méi)有前、后蓋板，輪葉完全外露，稱為開(kāi)式(圖2-3)；有些只有后蓋板，稱為半開(kāi)式(圖2-3)。它們用于輸送漿料，粘性大或有固體顆粒懸浮物的液體時(shí)，不易堵塞，但液體在葉片間運(yùn)動(dòng)時(shí)易發(fā)生倒流，故效率也較低 泵殼就是泵體的外殼，它包圍旋轉(zhuǎn)的葉輪，并設(shè)有與葉輪垂直的液體入口和切線出口。泵殼在葉輪四周形成個(gè)截面積逐步擴(kuò)大的蝸牛殼形通道，故常稱為蝸殼(圖2-2)。葉輪在殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)的方向是順著蝸殼形通道內(nèi)逐漸擴(kuò)大的方向(即按葉輪旋轉(zhuǎn)的方向來(lái)說(shuō)葉片是向后彎的)，愈近出口，殼內(nèi)所

6、接受的液體量愈大，所以通道的截而積必須逐漸增大。更為重要的是以高速?gòu)娜~輪四周拋出的液體在通道內(nèi)逐漸降低速度，使一大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，既提高了流體的出口壓力，又減少了液體因流速過(guò)大而引起的泵體內(nèi)部的能量損耗。所以，泵殼既作為泵的外殼匯集液體，它本身又是個(gè)能量轉(zhuǎn)換裝置。 有些泵殼內(nèi)在葉輪外周還裝一個(gè)固定的帶時(shí)片的環(huán)，稱為導(dǎo)輪(圖2-4)。導(dǎo)輪上的葉片(導(dǎo)葉)的彎曲方向與葉片上的彎曲方向相反，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)液體在泵殼的通道內(nèi)平緩地改變流動(dòng)方向，使能量損耗減小，由動(dòng)壓頭轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓頭的效率提高。 當(dāng)離心泵只有一個(gè)吸入口和一個(gè)葉輪時(shí)，稱為單級(jí)單吸離心泵，用于出口壓力不

7、需很大的情況。若所要求的壓頭高，可采用多級(jí)泵。多級(jí)泵軸上所裝葉輪不止個(gè)，液體從幾個(gè)葉輪多次接受能量，故可達(dá)到較高的壓頭。離心泵的級(jí)數(shù)就是它的葉輪數(shù)。多級(jí)泵殼內(nèi)，每個(gè)葉輪的外周都有導(dǎo)輪，引導(dǎo)液體改變方向(單級(jí)泵一般不設(shè)導(dǎo)輪)。我國(guó)生產(chǎn)的多級(jí)泵一般為2級(jí)到9級(jí)，最多可達(dá)12級(jí)。 若輸送的液體量大，則采用雙吸泵。雙吸策的葉輪有兩個(gè)吸入口，好象兩個(gè)沒(méi)有前蓋板的葉輪背靠背地并在一起，其軸向推力可得到完全于衡。由于葉輪的厚度與直徑之比成倍地加大，又有兩個(gè)吸入口，故用于輸送量很大的情況。3. 化工生產(chǎn)中常用的幾種離心泵(1)水泵 凡是輸送清水和物性與水相近、無(wú)腐蝕性且雜質(zhì)很少的液體的泵都稱水泵。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)

8、簡(jiǎn)單，操作容易。 圖2-4有導(dǎo)輪的離心泵 (2)耐腐蝕泵 耐腐蝕泵的主要特點(diǎn)是接觸液體的部件用耐腐蝕材料制造，因而要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零件容易更換，維修方便密封可靠。用于耐腐蝕泵的材料有：鑄鐵、高硅鐵、各種合金鋼、塑料、玻璃等。 (3)油泵 輸送石油產(chǎn)品的泵稱為油泵。油品的一個(gè)重要特點(diǎn)是易燃，因而對(duì)油泵的重要要求是密封完善。采用填料函進(jìn)行密封時(shí)，要從泵外邊連續(xù)地向填料函的密封圈注入冷的封油，封油的壓力稍高于填料函內(nèi)側(cè)的壓力，以防泵內(nèi)的油從填料函溢出。封油從密封圈的另一個(gè)孔引出。油泵亦可按需要而采用機(jī)械密封。 (4)雜質(zhì)泵 輸送含有固體顆粒的懸浮液、漿液等的泵稱為雜質(zhì)泵，包括污水泵、砂泵、泥漿泵等等。

9、對(duì)這類泵的要求是不易堵塞、易拆卸、耐磨。二離心泵的基本方程式1. 離心泵的壓頭離心泵的壓頭是表征離心泵作功能力的的一個(gè)重要性能參數(shù)，其值與泵的構(gòu)造、尺寸、葉輪轉(zhuǎn)速、所輸送的液體流量等有關(guān)。離心泵的壓頭應(yīng)當(dāng)與完成一定輸送任務(wù)的管路系統(tǒng)所要求提供的機(jī)械能相適應(yīng)，下面討論通過(guò)理論分析推導(dǎo)出表示離心泵理論壓頭的離心泵基本方程，并闡述實(shí)際壓頭和理論壓頭的關(guān)系。 2. 液體通過(guò)葉輪的流動(dòng) 圖2-5 液體在葉輪中的流動(dòng)離心泵工作時(shí)，液體一方面隨葉輪作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)又經(jīng)葉輪流道向外流動(dòng)，因此液體在葉輪內(nèi)的流動(dòng)狀況十分復(fù)雜。如圖2-5所示，液體質(zhì)點(diǎn)沿著軸向以絕對(duì)速度c0進(jìn)入葉輪，在葉片入口處轉(zhuǎn)為徑向運(yùn)動(dòng)，此時(shí)液

10、體一方面以圓周速度u1隨葉輪旋轉(zhuǎn)，其運(yùn)動(dòng)方向與流體質(zhì)點(diǎn)所在處的圓周切線方向一致，大小與所在處的半徑及轉(zhuǎn)速有關(guān)；另一方面以相對(duì)速度w1在葉片間作相對(duì)于旋轉(zhuǎn)葉輪的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)方向是液體質(zhì)點(diǎn)所在處的葉片切線方向，大小與液體流量及流動(dòng)的形狀有關(guān)。兩者的合速度為絕對(duì)速度c1，此即為液體質(zhì)點(diǎn)相對(duì)于泵殼(固定于地面)的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)速度。同樣，在葉片出口處，圓周速度為u2，相對(duì)速度為w2，兩者的合速度即為液體在葉輪出口處的絕對(duì)速度c2。由上述三個(gè)速度所組成的矢量圖，稱為速度三角形。如圖2-5所示，表示絕對(duì)速度與圓周速度兩矢量之間的夾角，表示相對(duì)速度與圓周速度反方向延線的夾角，一般稱為流動(dòng)角。 3. 離心泵基本

11、方程式 離心泵基本方程式從理論上表達(dá)了泵的壓頭與其結(jié)構(gòu)尺寸，轉(zhuǎn)速及流量等因素之間的關(guān)系。它是用于計(jì)算離心泵理論壓頭的基本公式 離心泵的理論壓頭是指在理想情況下離心泵可能達(dá)到的最大壓頭。所謂理想情況就是：（1）葉輪為具有無(wú)限多葉片（葉片厚度為無(wú)限厚）的理論葉輪，因此液體質(zhì)點(diǎn)將完全沿著葉片表面而流動(dòng)，無(wú)任何側(cè)流現(xiàn)象；（2）被輸送的液體為理想液體，粘度為零，故無(wú)阻力損失。 參見(jiàn)圖2-5，在葉輪進(jìn)口和出口處針對(duì)某一葉片的流動(dòng)截面列柏努利方程，得 （2-2-1） ( 提問(wèn)：（1）為什么上式中沒(méi)有阻力損失項(xiàng)；（2）式中c用w或u代替能否成立。 指明表示理論壓頭和不考慮位壓頭的理由) 整理式（2-1-1），

12、得 + （2-2-1a）式中靜壓頭的增加由兩個(gè)部分組成，一部分為離心力對(duì)流體做功所得，其值為，另一部分為流體自葉輪進(jìn)口流向出口時(shí)，因流道擴(kuò)大，流體質(zhì)點(diǎn)與葉片相對(duì)速度（相當(dāng)于管內(nèi)流動(dòng)的流速）變?。ㄏ喈?dāng)于管徑擴(kuò)大流速減少），減少的動(dòng)壓頭轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓頭，其減小的量為。 (注意w1>w2，而c1<c2，要明確區(qū)分幾種速度)故有=+ （2-2-2）代入（2-1-1）式，得： =+ （2-2-3）據(jù)余弦定律，有： （2-2-4） （2-2-5）將上二式代入式（2-1-3）并化簡(jiǎn)，得H=（）/ （2-2-6）離心泵設(shè)計(jì)中，一般使設(shè)計(jì)流量下=/2，=0，則H= （2-2-7）上式即離心泵理論壓頭表達(dá)

13、式，稱為離心泵基本方程。下面推導(dǎo)H與理論流量QT的關(guān)系。QT的計(jì)算式為QT=2= （2-2-8）解釋各參數(shù)含義和計(jì)算依據(jù)。式（2-2-7）可改寫(xiě)為H= （2-2-9）將式（2-2-8）代入上式并整理，得 （2-2-10）上式中2r2b2為葉輪周邊流道面積。將代入上式，得 H= (2-2-11)上式表明了H與理論流量，轉(zhuǎn)速w ，葉輪構(gòu)造及尺寸之間的關(guān)系。H的影響因素討論：1. 葉輪的轉(zhuǎn)速和直徑由式（2-1-11）可看出，當(dāng)和一定時(shí)，H隨和r2的增大（或的增大）而增大； 圖2-6 葉片形狀2. 葉片的幾何形狀 葉片按<而分別稱為后彎葉片、徑向葉片、前彎葉片，如圖2-6所示。由式(2-1-11

14、)知，不同，不同，分別為：后彎葉片 ；徑向葉片 ；前彎葉片 。HH2>90ºC2<90ºC2=90ºCQ圖2-7 離心泵HQ關(guān)系據(jù)式(2-1-11)可得到H與 Q 的關(guān)系如圖2-7所示。 由圖2-7可見(jiàn)，前彎葉片所產(chǎn)生的最大，似應(yīng)采用之，但實(shí)際上離心泵多采用后彎葉片，原因是：H包括壓頭和靜壓頭，即，我們希望獲得的是靜壓頭，因?yàn)閯?dòng)壓頭的增大伴隨有較大的能量損失（由于液體為實(shí)際流體，有阻力，故在泵內(nèi)產(chǎn)生較劇烈的渦流、沖擊等）。 三. 離心泵的性能參數(shù)與特性曲線 （一）離心泵的性能參數(shù) 1 流量 離心泵的流量是指離心泵在單位時(shí)間內(nèi)排送到管路系統(tǒng)的液體體積，其

15、值與泵的結(jié)構(gòu)、尺寸（主要為葉輪直徑和寬度）及轉(zhuǎn)速等有關(guān)，理論流量QT由式（2-1-8）計(jì)算，由于泄漏損失，實(shí)際流量Q小于QT。應(yīng)予指出，離心泵總是和特定的管路相聯(lián)系，因此Q還和管路特性有關(guān)。這個(gè)問(wèn)題后面再討論。 2 壓頭離心泵的壓頭又稱揚(yáng)程，它是指離心泵對(duì)單位重量（1N）的液體所提供的有效能量。前面推導(dǎo)了離心泵的理論壓頭H，此是在理想情況下離心泵所能提供的最大壓頭，而實(shí)際壓頭H小于理論壓頭H，兩者的差別稱為壓頭損失（其實(shí)質(zhì)為能量損失）。造成壓頭損失的原因有三方面：（1）葉片間的環(huán)流（或稱渦流） 由于葉片數(shù)目并非無(wú)限多，流體沿著葉片間形成的流體通道往前流動(dòng)時(shí)，因?yàn)椴粩嘟邮茈x心力做功而靜壓力不斷增

16、大，在此情況下，流體的流動(dòng)方向與壓力增大的方向相反(這與流體在管道中流動(dòng)的情況相反)，在逆壓力梯度作用下，液體不是全部嚴(yán)格順葉片間的流體通道往前流動(dòng)，有些流體會(huì)倒流回來(lái)一定距離然后再往前流動(dòng)，造成環(huán)流現(xiàn)象，導(dǎo)致能量損失，這種損失占總能量損失的主要部分，如圖2-8所示。環(huán)流壓頭損失只與葉片數(shù)，流體粘度等有關(guān)，與流量幾乎無(wú)關(guān)在圖2-8中表現(xiàn)為環(huán)流能量損失帶寬度在不同流量下幾乎相等。（2）阻力損失對(duì)于實(shí)際流體，粘度不為零，因而流動(dòng)過(guò)程中必有阻力存在，造成一部分壓頭損失。阻力損失隨著流量的增大而增大，如圖2-8所示。 圖2-8 離心泵的理論壓頭與實(shí)際壓頭（3）沖擊損失液體的絕對(duì)速度c2離開(kāi)葉輪周邊沖入

17、蝸殼四周流動(dòng)的液流中，其沖擊作用產(chǎn)生渦流造成壓頭損失，實(shí)際流量偏離設(shè)計(jì)流量越大，造成損失也越大。如圖2-8 所示，當(dāng)流量在設(shè)備流量附近時(shí)，其沖擊損失較小，流量大于和小于設(shè)備流量都使沖擊損失增大。由于液體在泵內(nèi)的流動(dòng)狀況較復(fù)雜，目前還不能從理論上計(jì)算泵的實(shí)際壓頭，一般由實(shí)驗(yàn)測(cè)定之。3. 效率離心泵在輸送液體過(guò)程中對(duì)液體作功是通過(guò)泵軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，由葉輪施加給液體實(shí)現(xiàn)的，而泵軸轉(zhuǎn)動(dòng)所需的能量由電動(dòng)機(jī)提供。由于各種能量損失存在，電動(dòng)機(jī)提供給泵軸的能量不能全部被所輸送的液體獲得，通常用效率來(lái)反映能量損失的大小。換句話說(shuō)，用效率來(lái)反映液體所實(shí)際接受的能量占電動(dòng)機(jī)所提供的能量的比例。離心泵的能量損失包

18、括下述三項(xiàng)：(1) 容積損失容積損失是指泵的液體泄露所造成的損失。由于液體泄露，一部分已獲得能量的高壓液體被流失，造成了能量損失。容積損失主要與泵的結(jié)構(gòu)及液體在進(jìn)出口處的壓強(qiáng)差有關(guān)。(2) 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)生摩檫而引起的能量損失稱為機(jī)械損失。(3) 水力損失即前述的H與H的差別的環(huán)流損失、阻力損失、沖擊損失三種損失。離心泵的效率與泵的類型、尺寸、制造精密程度、液體的流量和性質(zhì)等有關(guān)。一般小型離心泵的效率為5070%，大型泵可高達(dá)90%。4有效功率和軸功率有效功率指離心泵實(shí)際傳給液體的功率，換句話說(shuō)即液體獲得的實(shí)際壓頭H所需的功率，其值由下

19、式計(jì)算 （2-2-12）軸功率指電機(jī)提供給泵軸的功率，它包括了多種能量損失所消耗的功率，軸功率與有效功率相差一個(gè)效率，即 （2-2-13）上式寫(xiě)成，其含義為：由于多種能量損失的存在，電機(jī)提供給泵軸的功率N被打了一個(gè)效率的折扣。 （二）離心泵的特性曲線 離心泵的H、N、均與Q有關(guān)，H-Q、N-Q、-Q 三者之間的關(guān)系均由實(shí)驗(yàn)測(cè)得，稱為離心泵的特性曲線或工作性能曲線。這些曲線由泵的制造廠提供，并附于泵樣本或說(shuō)明書(shū)中，供使用部門(mén)選泵和操作時(shí)參考。圖2-9 為4B-2D型離心泵的一組特性曲線， 圖2-9 離心泵的特性曲線各曲線的特點(diǎn)為：1) 壓頭隨流量的增大而下降；2) 功率隨流量的增大而上升，故離心

20、泵在啟動(dòng)前應(yīng)關(guān)閉出口閥，使在功率最小的條件下啟動(dòng)，以減小電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流，同時(shí)也避免出口管線的水力沖擊；3) 效率先隨流量的增大而上升，達(dá)到一最大值后便下降，其最大值即為泵的設(shè)計(jì)流量，根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)選用離心泵時(shí)，應(yīng)使泵在最高效率點(diǎn)附近操作。(提問(wèn)：性能曲線中當(dāng)Q=0時(shí)，是什么意義？) 四 離心泵性能的影響因素 （一）液體物性的影響 1密度的影響 由離心泵基本方程可知：H，Q與所輸送的無(wú)關(guān)，但N與成正比。 2粘度的影響 若被輸送的液體粘度大于常溫下清水的粘度，則泵體內(nèi)部液體的能量損失增大。H、N、均下降，而N上升。當(dāng)運(yùn)動(dòng)粘度大于常溫下水的運(yùn)動(dòng)粘度的20倍時(shí)須用下列式子進(jìn)行校正： （2-2-14）

21、上式校正式中的cQ、cH、c分別為H、N、的校正系數(shù)，它們的值均小于1。它們與運(yùn)動(dòng)粘度的關(guān)系可從化工手冊(cè)上查得。 （二）轉(zhuǎn)速的影響 當(dāng)轉(zhuǎn)速的變化小于，效率可視為不變時(shí)，Q、H、N隨n的改變可近似用下列表示： （2-2-15） 上述關(guān)系稱為比例定律。 （三）葉輪尺寸的影響 葉輪尺寸的影響有兩種情況，第一種情況是葉輪直徑和寬度等比例變化，即幾何形狀相似。此時(shí)，Q、H、N隨D的變化關(guān)系式為： （2-2-16）第二種情況是對(duì)葉輪直徑進(jìn)行切割使其變小，而葉輪寬度基本不變，若直徑的減小幅度在20%以內(nèi)，則Q、H、N 與D的關(guān)系遵循 （2-2-17）此稱為切割定律。 五. 離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié) 1離心泵

22、的工作點(diǎn) 當(dāng)離心泵安裝在特定的管路系統(tǒng)中工作時(shí)，實(shí)際的工作壓頭和流量不僅與泵本身的性能有關(guān)，還與管路的特性有關(guān)，由兩者共同決定。 以圖2-10的管路系統(tǒng)為例，在截面1和2之間列柏努利方程，得： （2-2-18） 上式中的he的意義為要使液體在該管路中流動(dòng)，由管路所要求的外界（即泵）對(duì)單位重量液體施加的能量。上式中為定植，用K表示，。 圖2-10 管路特性方程 設(shè)該管路所有的管徑相同，均為d，則 （2-2-19） 對(duì)于某一特定管路，上式除和Q外，其它各量均定值。而為f（Re，e/d)的函數(shù)，對(duì)一定管路，除u外其它各量也為常數(shù)，故也僅取決于Q，故(2-2-18)式可表為： he=K+f(Q) (2

23、-2-20) 當(dāng)流動(dòng)進(jìn)阻力平方區(qū)時(shí)，為常數(shù)，式（2-2-18）可表為 (2-2-21) 式中 為常數(shù)。 式（2-2-21）和式（2-2-22）稱為管路特性方程，表示在特定管路系統(tǒng)中，在固定的操作條件下，流體流經(jīng)該管路時(shí)所需的壓頭與流量之間的關(guān)系。在he-Q坐標(biāo)圖為一條單調(diào)上升的曲線，稱為管路特性曲線。 管路特性曲線表示液體輸送時(shí)由管路所需求的壓頭與流量的關(guān)系，相當(dāng)于需求方面的情況。而離心泵H-Q性能曲線表示離心泵能提供的H與Q的關(guān)系，相當(dāng)于供給方面的情況。兩曲線的交點(diǎn)稱為離心泵在管路上的工作點(diǎn)，在此點(diǎn)供需雙方達(dá)成了平衡。該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的流量和壓頭既能滿足管路系統(tǒng)的要求，又為離心泵所能提供。2離心泵

24、的流量調(diào)節(jié) （1）改變閥門(mén)開(kāi)度 為改變流量，最簡(jiǎn)單的措施是利用閥門(mén)調(diào)節(jié)。管路在離心泵出口處都裝有調(diào)節(jié)流量用的閥門(mén)。IIIIQH1=he1Q1Q2H2=he2圖2-12 泵轉(zhuǎn)速變化時(shí)的工作點(diǎn)的變化A1A2IVn1n2 IIIIIIIQH1=he1,IQ1Q2H2=he2,IIIhe2,I圖2-11 離心泵的工作點(diǎn)A1A2管路特性曲線所表示的是閥門(mén)在某一開(kāi)啟程度(例如全開(kāi))下的H-Q關(guān)系。這是因?yàn)閔f的表達(dá)式(2-2-19)中的le與閥門(mén)的開(kāi)啟程度有關(guān)。閥門(mén)開(kāi)大或關(guān)小，hf和液體通過(guò)管路所需的壓頭，因而管路特性曲線的位置也就隨著改變。設(shè)圖2-11上的曲線I為管路在調(diào)節(jié)閥全開(kāi)時(shí)的特性曲線，將調(diào)節(jié)閥門(mén)

25、關(guān)小到某一程度，新的管路特性曲線應(yīng)移到線I上方，如圖中的線III所示。于是工作點(diǎn)便由A1移至A2，表明流量由Ql降到Q2。這是由于管路阻力增大了(he2,III-he2,I)，所需的壓頭由he2,I增至he2,III，和泵能提供的正好相等。 關(guān)小閥門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)流量，實(shí)質(zhì)上是人為地增大管路阻力來(lái)適應(yīng)離心泵的特性，以減小流量，其結(jié)果是比實(shí)際需要多耗動(dòng)力，并可能使泵在低效率區(qū)工作。其優(yōu)點(diǎn)是迅速、方便，并可在某一最大流量與零之間隨意變動(dòng)。此法適合化工生產(chǎn)的特點(diǎn)而廣泛采用。（2）改變泵的轉(zhuǎn)速改變離心泵的轉(zhuǎn)速以改變泵的特性曲線，也是調(diào)節(jié)流量的一種方法。如圖2-12所示， I為管路特性曲線，II為離心泵的轉(zhuǎn)速等

26、于nl時(shí)的特性曲線，兩線的交點(diǎn)A1為工作點(diǎn)。若將泵的轉(zhuǎn)速降低到n2，則此泵的特性曲線便變?yōu)榍€，它與管路特性曲線的交點(diǎn)A2成為新的工作點(diǎn)。此時(shí)流量由Q1降到Q2，壓頭亦由H1降到H2。顯然，所耗動(dòng)力也相應(yīng)下降。此種調(diào)節(jié)方法從經(jīng)濟(jì)上看比較合理，但用電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)不便，故目前使用不多，常用于大型水泵站。六.離心泵的并聯(lián)和串聯(lián)在實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)單臺(tái)離心泵不能滿足輸送任務(wù)要求時(shí)，可采用離心泵的并聯(lián)或串聯(lián)操作。設(shè)將兩臺(tái)型號(hào)相同的離心泵并聯(lián)操作，且各自的吸入管路相同，則兩泵的流量和壓頭必各自相同，即具有相同的管路性能曲線和單臺(tái)泵的性能曲線。在同一壓頭下，兩臺(tái)并聯(lián)泵的流量等于單臺(tái)泵的兩倍。于是，依據(jù)

27、單臺(tái)泵性能曲線I上的一系列坐標(biāo)點(diǎn)，保持其縱坐標(biāo)H不變，使橫坐標(biāo)加倍，由此得到一系列對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)即可繪得兩臺(tái)泵并聯(lián)操作的坐標(biāo)點(diǎn)，保持其縱坐標(biāo)不變，使橫坐標(biāo)加倍，就可以得到并聯(lián)泵的特性曲線II，如圖2-13所示。并聯(lián)泵的操作流量和壓頭可由合成特性曲線與管路曲線的工作點(diǎn)來(lái)決定。由圖可見(jiàn)，由于流量增大使管路的阻力增大。因此，兩臺(tái)泵并聯(lián)后的總流量必低于原單臺(tái)泵流量的兩倍，即Q并<2Q單 圖2-14 離心泵的串聯(lián)HH串H單Q串Q單QIIII圖2-13 離心泵的并聯(lián)HH并H單Q并Q單QIII圖2-15 不同管路的串、并聯(lián)比較HH并1H串1Q并1Q串1Q12Q串2Q并2H串2H并2IIIII 假如將兩臺(tái)

28、型號(hào)相同的泵串聯(lián)操作，則每臺(tái)泵的流量和壓頭也是各自相同的，因此在同一流量下，兩臺(tái)串聯(lián)泵的壓頭為單臺(tái)泵的兩倍。于是，據(jù)單臺(tái)泵特性曲線I上一系列坐標(biāo)點(diǎn)，保持其橫坐標(biāo)Q不變。使縱坐標(biāo)H加倍，由此得到一系列對(duì)應(yīng)點(diǎn)即可繪得出兩臺(tái)串聯(lián)泵的合成特性曲線III，如圖2-14所示。同樣，串聯(lián)泵的工作點(diǎn)也由管路特性曲線與泵的合成特性曲線的交點(diǎn)來(lái)決定。由圖可見(jiàn)，兩泵串聯(lián)操作的總壓頭低于單臺(tái)泵壓頭的兩倍。 Q串<2Q單生產(chǎn)中究竟采用何種組合方式比較經(jīng)濟(jì)合理，決定于管路特性曲線的形狀。對(duì)于管路特性曲線較平坦的低阻力管路。采用并聯(lián)組合，可獲得較串聯(lián)組合為高的流量和壓頭；相反，對(duì)于管路特性曲線較陡的高阻力管路，采用串

29、聯(lián)組合，可獲得較并聯(lián)組合為高流量和壓頭，如圖2-15所示。七離心泵的安裝高度1汽蝕現(xiàn)象由離心泵的工作原理知，由于葉輪將液體從入口處的葉輪中心甩向外周，而在葉輪進(jìn)口處形成低壓，依賴這個(gè)比大氣壓低的低壓，離心泵才能將液面較低處的液體吸入泵的入口。離心泵葉輪入口附近形成的低壓低于大氣壓的程度與泵的安裝高度有關(guān)，此安裝高度即葉輪軸心與被吸液體液面的高差，用zS表示。增大zS，將導(dǎo)致葉輪入口附近 K處壓力降低，此處壓力用pK表示，參見(jiàn)圖2-16，當(dāng)zS增大到使pK等于被輸送液體在輸送溫度下的飽和蒸汽壓pV時(shí)，液體將發(fā)生沸騰，所生成的汽泡在隨液體從入口處向外周流動(dòng)過(guò)程中，因壓力迅速增大而急劇冷凝，使液體以

30、很大的速度從周圍沖向汽泡中心以填補(bǔ)因冷凝縮小的空間，產(chǎn)生頻率很高，瞬間壓力很大的沖擊，這種現(xiàn)象稱為汽蝕現(xiàn)象。汽蝕時(shí)傳遞到葉輪及泵殼的沖擊波加上液體中微量溶解的氧對(duì)金屬化學(xué)腐蝕的共同作用，在一定時(shí)間后，可使其表面出現(xiàn)斑痕及裂縫，甚至呈海綿狀逐步脫落。發(fā)生汽蝕時(shí)，還會(huì)發(fā)出噪音，進(jìn)而使泵體震動(dòng)，同時(shí)由于蒸汽的生成使得液體的表觀密度減小，于是液體實(shí)際流量、出口壓力和效率都下降，嚴(yán)重時(shí)可至完全不能輸出液體。為避免發(fā)生汽蝕，要求泵的安裝高度不超過(guò)某一定值。我國(guó)的離心泵樣本中，采用兩種性能參數(shù)來(lái)表示泵的吸上性能，由這兩種性能參數(shù)中的任何一項(xiàng)均可計(jì)算泵的安裝高度，下面加以討論。2汽蝕余量和允許安裝高度在正常運(yùn)

31、轉(zhuǎn)時(shí)，泵入口處e的壓力pe和葉輪入口附近K處的壓力pK密切相關(guān)，在兩處所在截面列柏努利方程 (2-2-22) 圖2-16 離心泵的安裝高度由上式可知，在一定流量下，pe下降，pK必然相應(yīng)地下降。當(dāng)pK下降到等于輸送流體操作溫度下的飽和蒸汽壓pV時(shí)（汽蝕現(xiàn)象發(fā)生），pe即下降到確定的最小值，用pe,min表示，此時(shí)式（2-2-22）成為 =+ （2-2-23） 上式改寫(xiě)為 -= （2-2-23a）習(xí)慣上，將靜壓頭與動(dòng)壓頭之和稱為全壓頭。上式表明，在泵內(nèi)剛發(fā)生汽蝕的臨界條件下，泵入口處的全壓比被輸送液體操作溫度下的飽和蒸汽壓頭超出一個(gè)定量（），將此量稱為離心泵的最小汽蝕余量，用hmin表示，即 h

32、min =-= （2-2-24） 為使泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)，泵入口處的壓力pe必然高于pe,min，實(shí)際汽蝕余量h必然要大于最小汽蝕余量，即h=->hmin （2-2-25）當(dāng)流量一定且流動(dòng)已進(jìn)入阻力平方區(qū)（在通常情況下此條件可基本得到滿足）時(shí)，hmin只與泵的結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)，是泵的一個(gè)抗汽蝕性能參數(shù)，該參數(shù)由泵制造廠通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定。式（2-2-24）是實(shí)驗(yàn)測(cè)定hmin的基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)測(cè)定中以泵的壓頭（即揚(yáng)程）較正常值下降3%為準(zhǔn)來(lái)確定hmin。 為確保泵正常工作，根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，將所測(cè)定的hmin加上0.3 m的安全量作為實(shí)際允許的汽蝕余量，記為h允許 h允許=hmin+0.3 h允許是表示泵的吸上性能的

33、兩個(gè)參數(shù)之一，該參數(shù)由泵制造廠通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定后附于產(chǎn)品樣本中，于是泵的允許安裝高度可根據(jù)h允許按下式計(jì)算 （2-2-26） 3允許吸上真空度 允許吸上真空度是表示泵的吸上性能的另一個(gè)參數(shù)，用HS表示。將大氣壓頭與汽蝕時(shí)泵入口處?kù)o壓頭之差稱為最大吸上真空度，用HS,max表示，即HS,max=同樣地，實(shí)際允許的吸上真空度應(yīng)比最大吸上真空度小，通常規(guī)定兩者的差為0.3m，即HS=HS,max-0.3HS的數(shù)值也由泵制造廠家附于產(chǎn)品樣本中，于是根據(jù)HS可由下式計(jì)算泵的允許安裝高度 （2-2-27） h允許與HS兩者之間存在一定聯(lián)系，比較式（2-2-26）和式（2-2-27）即可得出兩者的關(guān)系 （2-2

34、-28） 由式（2-2-26）或式（2-2-27）均可求得zS，允許，為確保正常操作，泵的實(shí)際安裝高度zS應(yīng)比zS，允許小0.51m。4. 實(shí)際操作條件下HS的校正應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)指出：離心泵的h允許和HS是在規(guī)定條件下測(cè)得的數(shù)值，這些條件為：實(shí)驗(yàn)介質(zhì)為水，水溫20ºC，壓力為1.013×105。當(dāng)實(shí)際操作條件偏離規(guī)定條件時(shí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行校正，校正式如下 （2-2-29）式中pS為實(shí)際操作條件下吸入口液面上的實(shí)際壓力，如敞口液面，pS為當(dāng)?shù)卮髿鈮?，如為封口貯槽，則為液面上貯槽壓力；pV為被輸送的液體在操作溫度下的飽和蒸汽壓。解釋式(2-2-29)的由來(lái)和含義：式中中括號(hào)內(nèi)第二項(xiàng)為對(duì)液面

35、壓力的修正；第三項(xiàng)為對(duì)液體飽和蒸汽壓力的修正；中括號(hào)外為對(duì)密度的修正，1000為規(guī)定條件下20ºC水的密度，為被輸送的實(shí)際液體的密度；HS為泵樣本上按規(guī)定條件測(cè)得的允許吸上真空度；HS為修正后的允許吸上真空度。八離心泵的選擇，安裝和操作1.選擇（1）確定輸送系統(tǒng)的流量和壓頭流量按生產(chǎn)條件確定，有變化時(shí)按最大流量計(jì)算，根據(jù)實(shí)際的輸送管路計(jì)算在最大流量下管路所需的壓頭（利用管路特性方程）。 （2）選擇泵的類型與型號(hào)類型：根據(jù)操作條件確定。型號(hào)：按實(shí)際需要選與之接近的略大的型號(hào)。 （3）核算泵的軸功率2.安裝與操作：各種類型的泵，都有生產(chǎn)部門(mén)提供的安裝與便用說(shuō)明書(shū)可供參考。此處僅指出若干應(yīng)

36、注意之點(diǎn)，并加以解釋。 泵的安裝高度必須低于允許值，以免出現(xiàn)汽蝕現(xiàn)象或吸不上液體。為了盡量降低吸入管的阻力，吸入管路應(yīng)短而直，其直徑不應(yīng)小于泵入口的直徑。采用大于入口的管徑對(duì)降低阻力有利，但要注意不能因泵入口處變徑引起氣體積存而形成氣囊，否則大量氣體一旦吸入泵內(nèi)，便導(dǎo)致吸不上液體，即產(chǎn)生氣縛現(xiàn)象。 離心泵啟動(dòng)前，必須于泵內(nèi)灌滿液體，至泵殼頂部的小排氣旋塞開(kāi)啟時(shí)有液體冒出為止，以保證泵內(nèi)吸入管內(nèi)無(wú)空氣積存。離心泵應(yīng)在出口閥關(guān)閉即流量為零的條件下啟動(dòng)，此點(diǎn)對(duì)大型的泵尤其重要。電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，再逐漸開(kāi)啟調(diào)節(jié)閥，至達(dá)到所需流量。停泵前亦應(yīng)先關(guān)閉調(diào)節(jié)閥，以免壓出管路內(nèi)的液體倒流入泵內(nèi)使葉輪受沖擊而損壞。

37、 運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中要定時(shí)檢查軸承發(fā)熱情況，注意潤(rùn)滑。若采用填料函密封，應(yīng)注意其泄漏和發(fā)熱情況，填料的松緊程度要適當(dāng)。 離心泵在運(yùn)轉(zhuǎn)中的故障，形式多樣，原因各異，不同類型的泵容易發(fā)生的故障也不盡相同。比較常遇到的故障之一是吸不上液，如在啟動(dòng)時(shí)發(fā)生，可能是由于注入的液體量不足或液體從底閥漏掉，亦可能是吸入管或底閥、葉輪堵塞。在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中停止吸液，常是由于泵內(nèi)吸入空氣，造成“氣縛”現(xiàn)象，應(yīng)檢查吸入管路的連接處及填料函等處漏氣情況。至于具體問(wèn)題如何具體解決，則可參閱各類型泵的安裝使用說(shuō)明書(shū)。2-3 其它類型泵一往復(fù)泵1作用原理以單缸單動(dòng)泵為例說(shuō)明之，如圖2-17所示。解釋單向閥，沖程（從一端到另一端的運(yùn)行距

38、離）概念。2 類型：按動(dòng)力來(lái)源分：電動(dòng)往復(fù)泵，汽動(dòng)往復(fù)泵（用于輸送油等易燃易炸的液體）；按作用方式分：?jiǎn)蝿?dòng)往復(fù)泵，雙動(dòng)往復(fù)泵；按泵缸數(shù)目分：?jiǎn)胃淄鶑?fù)泵，多缸往復(fù)泵。3 特點(diǎn)（1）流量不均勻以單缸單動(dòng)泵為例，其流量曲線如圖2-18(a)所示。 圖2-17 往復(fù)泵提高流量均勻性的措施：a采用雙動(dòng)或多缸往復(fù)泵，如圖為三臺(tái)單動(dòng)泵并聯(lián)而成的三聯(lián)泵，其流量比單動(dòng)泵均勻得多，如圖2-18(b)(c)所示。b設(shè)置空氣室參見(jiàn)教材P98圖2-17，空氣室起著緩沖作用，類似于緩沖罐。（2）往復(fù)泵的流量只與泵的幾何尺寸和活塞的往復(fù)次數(shù)有關(guān)，與泵的壓頭及管路情況無(wú)關(guān)。如單缸單動(dòng)泵的理論流量如下式所示 (2-3-1) 圖

39、2-18 往復(fù)泵的流量曲線式中QT為泵的理論流量；A為活塞截面積；S為沖程；nT為活塞往復(fù)頻率。實(shí)際上由于泄露，實(shí)際流量Q比QT低，通常用容積效率Q來(lái)表示實(shí)際流量Q與理論流量QT的差別，如下式所示 （2-3-2） Q的數(shù)值范圍為 小型泵（Q=0.130） Q=0.850.9 中型泵（Q=30300） Q=0.90.95 大型泵（Q>300） Q=0.950.99（3）往復(fù)泵的壓頭與泵的幾何尺寸無(wú)關(guān)，理論上只要泵的機(jī)械強(qiáng)度及原動(dòng)機(jī)的功率允許，輸出液體的壓頭可任意大。（4）往復(fù)泵有自吸作用 往復(fù)泵的低壓是靠工作室（泵缸室）的擴(kuò)張?jiān)斐傻?，所以啟?dòng)前無(wú)需先向泵內(nèi)灌滿液體，依靠往復(fù)泵的自吸作用即可

40、運(yùn)轉(zhuǎn)，但是，往復(fù)泵的吸上高度仍有一定限制，其值與所在地區(qū)的大氣壓，輸送液體的性質(zhì)和溫度有關(guān)。（5）流量調(diào)節(jié)往復(fù)泵不能簡(jiǎn)單地用排出管路上閥門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)流量，一般采用回路調(diào)節(jié)裝置，參見(jiàn)教材P101圖2-22。往復(fù)泵主要適用于小流量，高壓頭的場(chǎng)合，輸送高粘度液體時(shí)效果也比離心泵好，但它不宜輸送腐蝕性液體和含有固體粒子的懸浮液。二其它類型泵5旋渦泵6軸流泵7屏蔽泵三. 各類主要化工用泵比較類 型離心泵往復(fù)泵旋渦泵旋轉(zhuǎn)泵隔膜泵效 率較 低高低較 高高適用范圍流量和壓頭適用范圍廣，尤其適合于較低壓頭，大流量，除高粘度物體不太適用外，可輸送各種物料適用于流量不大的高壓頭輸送任務(wù)高壓頭，小流量的清潔液體適用于小流

41、量，高粘度，較高壓頭的液體輸送適用于輸送懸浮液或腐蝕性液體 第二節(jié) 氣體輸送與壓縮機(jī)械使用場(chǎng)合：（1）氣體輸送；（2）產(chǎn)生高壓氣體；（3）產(chǎn)生真空分類：根據(jù)終壓大小將壓送機(jī)械分為： （1）通風(fēng)機(jī) 終壓<15kPa（表壓） （2）鼓風(fēng)機(jī) 終壓=15300 kPa（表壓），壓縮比小于4 （3）壓縮機(jī) 終壓>300 kPa（表壓），壓縮比大于4 （4）真空泵用于抽真空減壓，終壓為大氣壓特點(diǎn)：氣體密度小，故機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度常較高，氣體可壓縮，壓力變化較大時(shí)體積和溫度變化較大，需設(shè)置冷卻器，粘度較小，易泄露，密封要求較高。2-4 離心式風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)一離心通風(fēng)機(jī) 低壓： 出口風(fēng)壓<1 kPa

42、（表壓） 中壓： 出口風(fēng)壓為13 kPa（表壓） 高壓： 出口風(fēng)壓為315 kPa（表壓）1.結(jié)構(gòu)與單純離心泵相似，機(jī)殼渦形，氣道截面中低壓多為方形，高壓為圓形，葉片數(shù)目較多且較短，低壓葉片是平直的，中高壓則是彎曲的。2.性能參數(shù)和特性曲線低壓可視為不可壓縮氣體，前述離心泵基本方程式可用來(lái)分析其性能。（1）風(fēng)量 習(xí)慣上用m3/h表示，按進(jìn)口狀況計(jì)算。（2）風(fēng)壓 為單位體積的氣體流過(guò)風(fēng)機(jī)時(shí)所獲得的能量，不能和壓力的概念相混淆。 以風(fēng)機(jī)進(jìn)口外側(cè)為截面1，出口為截面2列柏努利方程并整理，得 上式中p1=pa，u1=0。因二截面距離很近，阻力項(xiàng)可忽略。因氣體密度小，位能項(xiàng)也可忽略，則上式簡(jiǎn)化為 上式中

43、we為單位體積氣體往風(fēng)機(jī)后從風(fēng)機(jī)獲得的能量，用pt表示，其單位為N/m2，pt由兩部分組成，一部分為從風(fēng)機(jī)獲得的靜壓頭(p2-pa)（表），用pc表示；另一部分為從風(fēng)機(jī)獲得的動(dòng)能，于是上式可寫(xiě)成 （2-4-1） 因pt的單位與壓力相同，故稱為風(fēng)壓。 上式各項(xiàng)除以g，則壓頭單位分別用Ht、Hst、Hdy表示，分別稱為總壓頭、靜壓頭、動(dòng)壓頭 （2-4-2） 和離心泵一樣，風(fēng)機(jī)在出廠前，有試驗(yàn)測(cè)定其特性曲線，試驗(yàn)介質(zhì)為20ºC、1.013×105Pa下的空氣，其密度為1.2kg/m3。當(dāng)輸送條件下的密度與之不同時(shí)，應(yīng)將實(shí)際的全壓pt換算成標(biāo)準(zhǔn)條件下的全壓pt0 pt0=pt （2

44、-4-3） 根據(jù)pt0選用風(fēng)機(jī)（3）功率和效率 （2-4-4） Q 實(shí)際風(fēng)量； pt 實(shí)際全壓 ； 全壓效率。（4）特性曲線 與離心泵相似，參見(jiàn)教材P104圖2-26。3.選用（1）根據(jù)輸送管路系統(tǒng)求算所需實(shí)際風(fēng)壓pt，自換算為標(biāo)準(zhǔn)條件下的pt0；（2）根據(jù)所輸送氣體的性質(zhì)確定風(fēng)機(jī)類型；（3）根據(jù)實(shí)際風(fēng)量與標(biāo)準(zhǔn)條件下的pt0選用適當(dāng)風(fēng)機(jī)型號(hào)；（4）根據(jù)實(shí)際風(fēng)量與實(shí)際pt計(jì)算所需功率； 應(yīng)用實(shí)例參見(jiàn)教材P105例2-7，作解釋說(shuō)明。二離心鼓風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)（教材P106，自學(xué)） 2-5旋轉(zhuǎn)鼓風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)一羅茨鼓風(fēng)機(jī)（教材P107，自學(xué)）。二液環(huán)壓縮機(jī)（教材P107-108，自學(xué)）。2-6往復(fù)壓縮機(jī)

45、往復(fù)壓縮機(jī)的構(gòu)造，工作原理與往復(fù)泵相似，通過(guò)活塞在汽缸中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使汽缸通過(guò)吸氣閥和排氣閥的控制，循環(huán)地進(jìn)行吸氣壓縮排氣膨脹過(guò)程，以達(dá)到提高氣體壓力的目的。但由于往復(fù)壓縮機(jī)處理的是壓縮氣體，在壓縮后氣體的壓力增高，體積縮小，溫度升高，因此往復(fù)壓縮機(jī)的工作過(guò)程與往復(fù)泵又有所不同，其排氣量，排氣溫度和軸功率等參數(shù)需運(yùn)用熱力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)解決。一往復(fù)壓縮機(jī)的工作過(guò)程 以單動(dòng)往復(fù)壓縮機(jī)為例說(shuō)明其工作過(guò)程，如圖2-19所示，為便于分析，假定（1）被壓縮氣體為理想氣體； 圖2-19 理想壓縮循環(huán)（2）氣體流經(jīng)吸氣閥S和排氣閥的流動(dòng)阻力忽略不計(jì)，故吸氣過(guò)程中缸內(nèi)氣體壓力等于出口處p2；（3）無(wú)泄露。（一）理想

46、壓縮循環(huán) 設(shè)汽缸中的氣體在排氣終了被全部排凈，即活塞與汽缸端蓋沒(méi)有空隙，或者說(shuō)沒(méi)有余隙，則理想壓縮循環(huán)由吸氣、壓縮、排氣三過(guò)程組成，如圖2-19所示（據(jù)圖進(jìn)行闡述）。 設(shè)氣體（系統(tǒng)）對(duì)活塞（環(huán)境）做功為負(fù)，活塞對(duì)氣體做功為正，則各過(guò)程所做的功為 吸氣過(guò)程 <0 (2-6-1) 壓縮過(guò)程 >0 (2-6-2) 排氣過(guò)程 >0 (2-6-3)于是整個(gè)理想壓縮循環(huán)功，即活塞對(duì)氣體所做的凈功為 （2-6-4） 由于 代入上式并整理得 （2-6-5） 由上式可知，在一定的吸入和排出壓強(qiáng)下，理想壓縮循環(huán)功僅與氣體的壓縮過(guò)程有關(guān)，根據(jù)理想氣體不同壓縮過(guò)程的PV變化關(guān)系，結(jié)合上式進(jìn)行積分，即可求得相應(yīng)的理想壓縮循環(huán)功，下面據(jù)不同的壓縮過(guò)程分別討論。 （1）等溫壓縮過(guò)程 對(duì)于等溫壓縮過(guò)程，有（常數(shù)）代入上式積分，得 （2-6-6）（2）絕熱壓縮過(guò)程 絕熱壓縮時(shí)氣體與環(huán)境沒(méi)有熱交換，因此從p1壓縮到p2的過(guò)程中，溫度不斷升