食品工程原理第二章第一節(jié)

1、第一節(jié)第一節(jié) 液體輸送機械液體輸送機械一、離心泵一、離心泵1.離心泵的工作原理和主要部件離心泵的工作原理和主要部件-離心泵的工作原理離心泵的工作原理蝸牛形通道；葉輪偏心放；可減少能耗，有利于動能轉(zhuǎn)化為靜壓能。葉輪機殼機殼底閥(防止“氣縛”)濾網(wǎng)(阻攔固體雜質(zhì))正視側(cè)視敞開式半開式封閉式敞開式半開式封閉式b、泵殼、泵殼 離心泵的泵殼通常制成蝸牛離心泵的泵殼通常制成蝸牛形，故又稱蝸殼。葉輪在泵殼內(nèi)沿著形，故又稱蝸殼。葉輪在泵殼內(nèi)沿著蝸形通道逐漸擴大的方向旋轉(zhuǎn)，愈接蝸形通道逐漸擴大的方向旋轉(zhuǎn)，愈接近液體的出口，流道截面積愈大。液近液體的出口，流道截面積愈大。液體從葉輪外周高速流出后，流過泵殼體從葉輪

2、外周高速流出后，流過泵殼蝸形通道時流速將逐漸降低，因此減蝸形通道時流速將逐漸降低，因此減少了流動能量損失，且使部分動能轉(zhuǎn)少了流動能量損失，且使部分動能轉(zhuǎn)換為靜壓能。所以泵殼不僅是匯集由換為靜壓能。所以泵殼不僅是匯集由葉輪流出的液體的部件，又是一個轉(zhuǎn)葉輪流出的液體的部件，又是一個轉(zhuǎn)能裝置。能裝置。為了減少液體直接進入泵殼時因碰撞引起的為了減少液體直接進入泵殼時因碰撞引起的能量損失，在葉輪與泵殼之間有時還裝有一能量損失，在葉輪與泵殼之間有時還裝有一個固定不動而且?guī)в腥~片的導輪。個固定不動而且?guī)в腥~片的導輪。c、軸封裝置、軸封裝置 為防止泵內(nèi)高壓液體沿間隙漏為防止泵內(nèi)高壓液體沿間隙漏出，或外界空氣以

3、相反方向漏入泵內(nèi)，必須出，或外界空氣以相反方向漏入泵內(nèi)，必須設(shè)置軸封裝置。設(shè)置軸封裝置。2、離心泵的基本方程式、離心泵的基本方程式離心泵的理論壓頭是指在理想情況下離離心泵的理論壓頭是指在理想情況下離心泵可能達到的最大壓頭。所謂理想情心泵可能達到的最大壓頭。所謂理想情況是況是-葉輪為具有無限多葉片（葉片的厚度當葉輪為具有無限多葉片（葉片的厚度當然為無限?。┑睦硐肴~輪，因此液體質(zhì)然為無限?。┑睦硐肴~輪，因此液體質(zhì)點將完全沿著葉片表面流動，不發(fā)生任點將完全沿著葉片表面流動，不發(fā)生任何環(huán)流現(xiàn)象；何環(huán)流現(xiàn)象；-被輸送的液體是理想液體，因此無粘性被輸送的液體是理想液體，因此無粘性的液體在葉輪流動時不存在流

4、動阻力。的液體在葉輪流動時不存在流動阻力。1、液體通過葉輪的流動、液體通過葉輪的流動w2R2u1c1w122cr2c2u2R1cu2222222222111212121cos2cos2ucucwucucwgccgppHHHcpT2212212guuRRgdRgRdRgFRRRR2221222122222121gww22221方程式上二式為離心泵的基本則一般使為提高理論壓頭在離心泵的設(shè)計中g(shù)cuH，gcucuHgccgwwguuHgwwguuHTTTp2221111122221222221212222212122cos0cos,90coscos22222222bDcQrTmin/,6022222

5、22222222，rnnDuQbDgctguguHctgcucoscTTr為葉輪轉(zhuǎn)速guHctgguHctgguHctgTTT222222222222,0,90,0,90,0,90前彎葉片徑向葉片后彎葉片222后彎葉片徑向葉片前彎葉片w2w2w2u2u2u2c2c2c2222222,bDgctguBguABQAHTT290時，B0，關(guān)HT隨QT的增加而增大2=90時， B0， HT與T無關(guān)，290時，B0，HT隨QT的增加而減少 HT QT 關(guān)系曲線，稱為離心泵的理論特性曲線HT2HTQTHQabcQTHp290Hc00202QT或QHHT或HHT容積損失：機械損失：水力損失：)( ,102)

6、( ,)( ,kWHQNWgHQNWNNee200262422201816141210804060100120 140 160864208020706050403010NH4B20n=2900r/minN,kW,%H,mQ m3/h真空計真空計壓強表壓強表離心泵離心泵儲槽儲槽122122112212,1 2452112312122132222,1 2:(1)220.5 ,2.67 10()2.55 10()44 15 100.1 ,0.08 ,1.91 /3.14 0.144 15 102.98/3.14 0.0802.50.5fvvfpupuZHZHggggZZm pPapPaqdm dm

7、um sdqum sdHH 解泵的壓頭表表54225 102.67 102.981.9129.51000 9.812 9.81m(2)6.2 0.93 5.775.77(3)15 29.5 1000100%75.2%1021000 102 5.77vkWPkWq HP泵的軸功率電動機的輸出功率泵的軸功率泵的效率CHCHQCQHQ322222222222222222222222)(,)(nnHQQHNNnnuucoscucoscuHHnnuuccsincbDsincbDQQ比例定律32)()(nnNNnnHHnnQQ2222bDbD32222222)()(DDNN，DDHH，DDQQHgpa11

8、0010,211010,21102,2fagafgHgugppH，ppHgugppH上式可表示為則若貯槽上方與大氣相通10,2112,fsgasHguHHgppH1000)24. 01081. 9()10(3vaSspHHHgp1gu221afvgvp，pHhgpgpHgpgugph010,02112若貯槽為敞口gpv)02,1(22110,10,21gumHHguHHffsgmHg2133443432,0 11000 (10)(0.24)9.81 103 ,9.81 10102.554 10,980.5/2.554 1010003(10 10)(0.24)9.81 10980.50.65 H

9、 O0.65 10.35vsSaSavsgsfpHHHHm HPampPakg mHmHHHm 查表2211管路輸送系統(tǒng)示意圖H=HeQ=QeH或或HeHQQ或或QeHeQeM 管路特性曲線與泵的工作點.02222guKgpZHgugpZHfefeHKH222(/3600 )2()()efceeecefeeelluHdgllQAdgHf QHKf Q管路特性方程222)3600(21BQKHBQHBAgdlleefeceQM1 QM QM2QM2 QM QM1 Q或或 QeQ或或 QeH或或 HeH或或 HeHQHQM1 M M2M2 M M1 HeQen1 n n212He-He-QeQe0

10、 0H HH HH H并并Q QQ QQ Q并并0 0H HH HH H串串Q QQ QQ Q串串(2)(2)離心泵的選擇離心泵的選擇a確定輸送系統(tǒng)的流量與壓頭確定輸送系統(tǒng)的流量與壓頭b選擇泵的類型與型號選擇泵的類型與型號c核算泵的軸功率核算泵的軸功率例例 若某輸水管路系統(tǒng)要求流量為若某輸水管路系統(tǒng)要求流量為80m80m3/h h，壓頭為壓頭為18m18m，試選擇一臺適宜的離心泵，試選擇一臺適宜的離心泵，再求該泵實際運行時所需軸功率及因用再求該泵實際運行時所需軸功率及因用閥門調(diào)節(jié)流量而多消耗的軸功率。閥門調(diào)節(jié)流量而多消耗的軸功率。解解:(1)選泵的型號選泵的型號 由于輸送清水，選由于輸送清水，

11、選B型水泵型水泵按按Qe=80m3/h，He=18m查圖，可選查圖，可選4B-20型水泵，型水泵，轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速為2900r/min，其最高效率點為：，其最高效率點為：Q=90m3/h，H=20m，N=6.36kW，=78%，Hs=5m(2)該泵實際運行時所需的軸功率，即泵工作點所該泵實際運行時所需的軸功率，即泵工作點所對應(yīng)的軸功率對應(yīng)的軸功率由由4B-20型離心泵的特性曲線查得，型離心泵的特性曲線查得，當當Q=80m3/h， N=6kW (3)用閥門調(diào)節(jié)流量而多消耗的功率用閥門調(diào)節(jié)流量而多消耗的功率查得查得 Q=80m3/h時，時， H=21.2m 及及=77%。而。而管路要求為管路要求為 Qe

12、=80m3/h，He=18m。為達到。為達到要求的輸水量，應(yīng)改變管路系統(tǒng)所需壓頭也要求的輸水量，應(yīng)改變管路系統(tǒng)所需壓頭也21.2m 。由于閥門調(diào)節(jié)流量而多消耗的壓頭為由于閥門調(diào)節(jié)流量而多消耗的壓頭為21.2 183.23.2 80 10000.9051023600 102 0.77HmHQNkWvrTASnQ rTSnaAQ 2TQQv例：單動往復泵活塞的直徑為例：單動往復泵活塞的直徑為160 mm、沖、沖程為程為200 mm,用以將密度為用以將密度為930kg/m3的液體從敞口貯槽送至某設(shè)備中，液體輸?shù)囊后w從敞口貯槽送至某設(shè)備中，液體輸送量為送量為25 .8m3/h,設(shè)備內(nèi)壓強為設(shè)備內(nèi)壓強為3.14105Pa(表壓表壓)，貯槽液面比設(shè)備的液體入口管（中，貯槽液面比設(shè)備的液體入口管（中心截面）低心截面）低19 .5m 。若管路的總壓頭。若管路的總壓頭 損失為損失為 10.3m(包括管路進出口損失包括管路進出口損失)，泵，泵的總效率和容積效率分別為的總效率和容積效率分別為0 .72 和和0.85，試求此泵的活塞每分鐘往復次數(shù)和軸功率