第二章 流體輸送機械(譚)

1、化工原理化工原理電子教案電子教案/目錄目錄1目錄目錄第二章第二章 流體輸送機械流體輸送機械第一節(jié)第一節(jié) 離心泵離心泵一、離心泵的構造和工作原理二、離心泵主要構件的結構及功能三、離心泵的主要性能參數四、離心泵的特性曲線五、離心泵的工作點與流量調節(jié)習題課六、離心泵的安裝高度七、離心泵的類型、選用、安裝與操作化工原理化工原理電子教案電子教案/目錄目錄2目錄目錄第二節(jié)第二節(jié) 其它類型泵其它類型泵 一、其它葉片式泵二、容積式泵三、各類泵在化工生產中的應用第三節(jié)第三節(jié) 通風機、鼓風機、壓縮機和真空泵通風機、鼓風機、壓縮機和真空泵一、離心通風機二、往復壓縮機化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章

2、3/67第二章第二章 流體輸送機械流體輸送機械流體輸送機械流體輸送機械 真空泵真空泵壓縮機壓縮機鼓風機鼓風機通風機通風機氣體壓送機械氣體壓送機械泵泵液體輸送機械液體輸送機械化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章4/67第二章第二章 流體輸送機械流體輸送機械按泵的工作原理分按泵的工作原理分:特點：特點：依靠旋轉的葉片向液體傳送機械能依靠旋轉的葉片向液體傳送機械能 特點：機械內部的工作容積不斷發(fā)生變化。特點：機械內部的工作容積不斷發(fā)生變化。 泵泵等等。其其它它式式：射射流流式式、旋旋渦渦、回回轉轉式式等等往往復復式式容容積積式式：如如軸軸流流式式、混混流流式式等等、離離心心式式葉葉片片

3、式式：如如泵泵特點：工作原理無法歸到上述兩者的泵特點：工作原理無法歸到上述兩者的泵化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章5/67第一節(jié)第一節(jié) 離心泵離心泵一、離心泵的構造和工作原理一、離心泵的構造和工作原理 ：、：、：、泵軸及軸封裝置泵軸及軸封裝置泵殼泵殼葉輪葉輪321底底閥閥泵泵 軸軸葉葉輪輪壓壓出出導導管管泵泵殼殼吸入導管吸入導管1 1、離心泵的構造：、離心泵的構造： 思考：思考：u為什么葉片彎曲？為什么葉片彎曲？u泵殼呈蝸殼狀？泵殼呈蝸殼狀？請點擊觀看動畫請點擊觀看動畫答案見后面的內容答案見后面的內容化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章6/67一、離心泵的構造和

4、工作原理一、離心泵的構造和工作原理2 2、離心泵的工作原理、離心泵的工作原理請點擊觀看動畫請點擊觀看動畫請點擊觀看動畫請點擊觀看動畫思考：思考： 流體在泵內都獲得了哪幾種能量？流體在泵內都獲得了哪幾種能量？ 其中哪種能量占主導地位？其中哪種能量占主導地位？思考：思考：泵啟動前為什么要灌滿液體泵啟動前為什么要灌滿液體氣縛現(xiàn)象氣縛現(xiàn)象答案：動能和靜壓能，其中靜壓能占主導答案：動能和靜壓能，其中靜壓能占主導化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章7/67二離心泵主要構件的結構及功能二離心泵主要構件的結構及功能1葉輪葉輪 半閉式葉輪半閉式葉輪敞式葉輪敞式葉輪閉式葉輪閉式葉輪閉式葉輪的內漏最小

5、，故效率最高，敞式葉輪閉式葉輪的內漏最小，故效率最高，敞式葉輪的內漏最大。的內漏最大。但敞式葉輪和半閉式葉輪不易發(fā)生堵塞現(xiàn)象但敞式葉輪和半閉式葉輪不易發(fā)生堵塞現(xiàn)象請點擊觀看動畫請點擊觀看動畫思考：思考：三種葉輪中哪一種效率高？三種葉輪中哪一種效率高？葉輪是離心泵的心臟部件，有葉輪是離心泵的心臟部件，有2 至至6 片彎曲的葉片。片彎曲的葉片。 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章8/67二離心泵主要構件的結構及功能二離心泵主要構件的結構及功能思考：思考：泵殼的主要作用是什么？泵殼的主要作用是什么？2泵殼泵殼匯集液體，并導出液體；匯集液體，并導出液體；能量轉換裝置（動能變靜壓能）能量

6、轉換裝置（動能變靜壓能）呈蝸牛殼狀呈蝸牛殼狀 思考：思考：為什么導輪的彎曲方向與葉片為什么導輪的彎曲方向與葉片彎曲方向相反？彎曲方向相反？3導輪導輪請點擊觀看動畫請點擊觀看動畫答案見后面的內容答案見后面的內容固定不動固定不動 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章9/67二離心泵主要構件的結構及功能二離心泵主要構件的結構及功能4. 軸封裝置軸封裝置 機機械械密密封封填填料料密密封封填料如浸油或滲涂石墨的石棉帶、碳纖維、氟纖維和膨脹石墨等，填料如浸油或滲涂石墨的石棉帶、碳纖維、氟纖維和膨脹石墨等，請點擊觀看動畫請點擊觀看動畫-減少泵內高壓液體外流，或防止空氣侵入泵內。減少泵內高壓液體

7、外流，或防止空氣侵入泵內。由兩個光滑而密切貼合的金屬環(huán)形面構成，動環(huán)隨軸轉動，靜環(huán)由兩個光滑而密切貼合的金屬環(huán)形面構成，動環(huán)隨軸轉動，靜環(huán)裝在泵殼上固定不動，二者在泵運轉時保持緊貼狀態(tài)以防止?jié)B漏。裝在泵殼上固定不動，二者在泵運轉時保持緊貼狀態(tài)以防止?jié)B漏。填料不能壓得過緊，也不能壓得過松，應以壓蓋調節(jié)到有液體成滴填料不能壓得過緊，也不能壓得過松，應以壓蓋調節(jié)到有液體成滴狀向外滲透。狀向外滲透。請點擊觀看動畫請點擊觀看動畫 對于輸送酸、堿的離心泵，密封要求比較嚴，多對于輸送酸、堿的離心泵，密封要求比較嚴，多用機械密封。用機械密封。化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章10/67三離心泵

8、的主要性能參數三離心泵的主要性能參數離心泵的主要性能參數離心泵的主要性能參數 允許汽蝕余量允許汽蝕余量軸功率和效率軸功率和效率壓頭壓頭流量流量轉速轉速銘銘牌牌化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章11/67三離心泵的主要性能參數三離心泵的主要性能參數v轉速轉速H，又稱揚程，泵對單位重量流體提供的有效能，又稱揚程，泵對單位重量流體提供的有效能量，量，m。可用如圖裝置測量。可用如圖裝置測量。Q，泵單位時間實際輸出的液體量，泵單位時間實際輸出的液體量，m3/s或或m3/h?？蓽y量?？蓽y量。 流量計 真空表 壓力表 h0 c b Hgugpbb22 fcchhgugp 022 gppHbc

9、 gppbc )()(真真表表 n，單位，單位r.p.s或或r.p.m在泵進口在泵進口b 、泵出口、泵出口 c 間列機械能衡算式：間列機械能衡算式： 允許汽蝕余量允許汽蝕余量軸功率和效率軸功率和效率壓頭壓頭流量流量轉速轉速v流量流量v壓頭壓頭化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章12/67三離心泵的主要性能參數三離心泵的主要性能參數 多多，且且葉葉片片厚厚度度不不計計。葉葉輪輪的的葉葉片片數數目目為為無無窮窮流流體體為為理理想想流流體體)2()1(理論壓頭理論壓頭-理想情況下單位重量液體所獲得的能量稱為理想情況下單位重量液體所獲得的能量稱為 理論壓頭，用理論壓頭，用H H 表示。表

10、示。由由(1) 液液體體在在泵泵內內無無摩摩擦擦阻阻力力損損失失由由( (2 2) ) 流流體體與與葉葉片片的的相相對對運運動動的的運運動動軌軌跡跡 可可視視為為與與葉葉片片形形狀狀相相同同。 泵的壓頭泵的壓頭H與影響因素的關系式只能由實驗測定，但與影響因素的關系式只能由實驗測定，但理想情況下的關系式則可理論推導得到。理想情況下的關系式則可理論推導得到。 思考：思考：由（由（1 1）、（）、（2 2）可以得出什么結果？）可以得出什么結果？化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章13/67理論壓頭理論壓頭H c2 2 c1 1 r液體在高速旋轉的葉輪中的運動分為液體在高速旋轉的葉輪中的

11、運動分為2種種:u周向運動：周向運動：沿葉片表面的運動：沿葉片表面的運動：處處與葉片相切，速度處處與葉片相切，速度wu2u1w1w2思考：思考：u1、u2孰大？孰大？ w1 、w2孰大？孰大？化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章14/67理論壓頭理論壓頭H c2 2 c1 1 H gpp 12gcc22122 在在1與與2之間列伯努利方程式，得：之間列伯努利方程式，得：理論壓頭理論壓頭H 22121222122221122121uurrdrrppdrFrrrrc gpp 12 產生的原因：產生的原因：原因一原因一：離心力作功：離心力作功1 kg液體受到的離心力為：液體受到的離心力

12、為： rFc2 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章15/67理論壓頭理論壓頭H c2 2 c1 1 H gpp 12gcc22122 理論壓頭理論壓頭H 22122112uupp gwwgpp22221212 原因二：原因二：液體由液體由1流到流到2時，由于流動通道逐漸擴大，時，由于流動通道逐漸擴大， w逐漸變小，這部分能量將轉化為靜壓能。逐漸變小，這部分能量將轉化為靜壓能。原因一原因一：離心力作功離心力作功化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章16/67理論壓頭理論壓頭H gccgwwuuH22212222212122 c2 2 c1 1 u2u1w1w2根據余弦

13、定理可知：根據余弦定理可知：111212121cos2 ucucw 222222222cos2 ucucw gucucH111222coscos 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章17/67理論壓頭理論壓頭H c2 2 c1 1 1 2u2 2 2u1w1w2理論壓頭理論壓頭H Q又又rcbr2222 22222cot2 brQucu 2222cot ruccugucgucHu22222cos 離心泵設計中，一般都使設計流量下的離心泵設計中，一般都使設計流量下的 1=90 則則coscos 1 1=0=0。于是。于是 r2b2c2uc2c2rc2uc2rgucucH111222

14、coscos 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章18/67理論壓頭理論壓頭H c2 2 c1 1 1 2u2 2 2u1w1w2理論壓頭理論壓頭H r2b2c2uc2c2rc2uc2r 2222222222cot21cot21 bQrgbrQuugH思考：思考：與與H 有關的因素有哪些？分別是怎樣有關的因素有哪些？分別是怎樣的關系？的關系？ 討論：討論： （1） H 與流量與流量Q、葉輪轉速、葉輪轉速 、葉、葉輪的尺寸和構輪的尺寸和構造（造（r2、b2、 2）有關；）有關；（2）葉輪直徑越大、轉速越大，）葉輪直徑越大、轉速越大，則則H 越大；越大；化工原理化工原理電子教案電子教

15、案/ /第二章第二章19/67葉片后彎葉片后彎， 20， 即即H 隨流量增大而減?。浑S流量增大而減?。蝗~片徑向葉片徑向， 2=90 ，cot 2=0， 即即H 不隨流量而變化不隨流量而變化；葉片前彎葉片前彎， 290 ，cot 290 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章20/67理論壓頭理論壓頭H 似乎似乎泵泵設計時應取前彎葉片，因其設計時應取前彎葉片，因其H 為最高。但實際為最高。但實際上上泵的設計都采用后彎葉片。泵的設計都采用后彎葉片。Why？c2w2u2后彎葉片后彎葉片c2w2u2徑向葉片徑向葉片c2w2u2前彎葉片前彎葉片c2小，泵內流動阻力損失小小，泵內流動阻力損失小

16、回憶：回憶：思考：思考： 為什么葉片彎曲？為什么葉片彎曲？ 泵殼呈蝸殼狀？泵殼呈蝸殼狀？思考：思考： 為什么導輪的彎曲為什么導輪的彎曲方向與葉片彎曲方向方向與葉片彎曲方向相反？相反？化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章21/67理論壓頭理論壓頭H 22222222222222211cotcot221 =ctg2QuQHugrgr bgbQuugA（4）理論壓頭）理論壓頭H 與液體密度無關。與液體密度無關。 這就是說，同一臺泵無論輸送何種密度的液這就是說，同一臺泵無論輸送何種密度的液體，對單位重量流體所能提供的能量是相同的。體，對單位重量流體所能提供的能量是相同的?；ぴ砘ぴ?/p>

17、電子教案電子教案/ /第二章第二章22/67實際壓頭實際壓頭H實際壓頭比理論壓頭要小。具體原因如下：實際壓頭比理論壓頭要小。具體原因如下： 此損失只與葉片數、液此損失只與葉片數、液體黏度等有關，與流量幾體黏度等有關，與流量幾乎無關。乎無關。（1）葉片間的環(huán)流運動）葉片間的環(huán)流運動請點擊請點擊觀觀看動畫看動畫 考慮這一因素后，圖中考慮這一因素后，圖中理論壓頭線理論壓頭線a a變?yōu)橹本€變?yōu)橹本€b b 。 b b化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章23/67實際壓頭實際壓頭H（2）阻力損失）阻力損失 考慮到這項損失后，考慮到這項損失后，壓頭線變?yōu)榍€壓頭線變?yōu)榍€c c 。 此損失可近

18、似視為與流此損失可近似視為與流速的平方呈正比。速的平方呈正比。b bc c化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章24/67實際壓頭實際壓頭H（3）沖擊損失）沖擊損失 在設計流量下，此項損在設計流量下，此項損失最小。流量若偏離設計量失最小。流量若偏離設計量越遠，則沖擊損失越大。越遠，則沖擊損失越大。設計設計流量流量 w2 c2 2 2 2 u2 w1 c1 1 1 u1b bc cd d 考慮到這項損失后，壓考慮到這項損失后，壓頭線應為曲線頭線應為曲線d d。 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章25/67三離心泵的主要性能參數三離心泵的主要性能參數v軸功率和效率軸功率

19、和效率 允許汽蝕余量允許汽蝕余量軸功率和效率軸功率和效率壓頭壓頭流量流量轉速轉速軸功率，軸功率， 用用N表示，單位表示，單位W 或或kW NNe NgHQ 電電機機 泵泵 電功率電N電 出 傳傳傳電電出出 NNNNe電電電電出出電電功功率率 N NNe效率效率 ，無量綱，無量綱有效功率有效功率Ne=msweQ gH，單位單位W 或或kW 三者關系（如圖）：三者關系（如圖）：化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章26/67三離心泵的主要性能參數三離心泵的主要性能參數v軸功率和效率軸功率和效率 允許汽蝕余量允許汽蝕余量軸功率和效率軸功率和效率壓頭壓頭流量流量轉速轉速NNe機械損失容積損

20、失水力損失小型水泵：小型水泵： 一般為一般為5050 70%70% 大型泵：大型泵： 可達可達90%90%以上以上（1 1）容積損失：）容積損失： （2）水力損失）水力損失（3）機械損失）機械損失內漏內漏與效率與效率 有關的各種能量損失：有關的各種能量損失：環(huán)流損失、阻力損失和沖擊損失環(huán)流損失、阻力損失和沖擊損失 泵軸與軸承、密封圈等機械部件之間的摩擦泵軸與軸承、密封圈等機械部件之間的摩擦化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章27/67三離心泵的主要性能參數三離心泵的主要性能參數 允許汽蝕余量允許汽蝕余量軸功率和效率軸功率和效率壓頭壓頭流量流量轉速轉速允許汽蝕余量將在后面介紹。允許

21、汽蝕余量將在后面介紹?；ぴ砘ぴ黼娮咏贪鸽娮咏贪? /第二章第二章28/67四離心泵的特性曲線四離心泵的特性曲線NQ曲線曲線 Q曲線曲線 測定條件：測定條件： 固定轉速，固定轉速， 20 C清水清水 上述這些主要性能參數間的關系無法理論推得，一般由上述這些主要性能參數間的關系無法理論推得，一般由廠家測定，并用曲線表示出來，稱為離心泵特性曲線。常廠家測定，并用曲線表示出來，稱為離心泵特性曲線。常用的共有三條線，如圖。用的共有三條線，如圖。HQ曲線曲線化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章29/67四離心泵的特性曲線四離心泵的特性曲線設計點設計點2高高效效區(qū)區(qū)最高效率最高效率 5

22、8區(qū)域為泵高效區(qū)區(qū)域為泵高效區(qū)由圖可見：由圖可見： Q ，H ，N ， 有最大值（設計點）。有最大值（設計點）。思考：思考：離心泵啟動時出離心泵啟動時出口閥門應關閉還口閥門應關閉還是打開，是打開，why？為什么為什么Q0時時，N 0？化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章30/67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液體性質液體性質 密度密度: :黏度黏度: :Why？當當 比比20清水的大時，清水的大時，H ，N ， 實驗表明，當實驗表明，當 20倍清水的黏度（倍清水的黏度（ 20 ）時，）時， 對特對特性曲線的影響很小，可忽略不計。性曲線的影響很小，可忽略不計。

23、對對HQ曲線、曲線、 Q曲線無影響，但曲線無影響，但 gHQN 故故，NQ曲線上移。曲線上移?；ぴ砘ぴ黼娮咏贪鸽娮咏贪? /第二章第二章31/67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 葉輪轉速葉輪轉速 當轉速當轉速 變化不大時（小于變化不大時（小于20%），利用出口速度三角形），利用出口速度三角形相似的近似假定，可推知：相似的近似假定，可推知：2 nnHHnnQQ3 nnNN若若 不變，則不變，則 NNe NgHQ 比例定律比例定律化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章32/67離心泵特性曲線的影響因素離心泵特性曲線的影響因素HnnHQnnQ 2222QnnB

24、AHnn 22QBnnAH H n 0 Qn 2BQAH 泵在原轉速泵在原轉速n n下的特性曲線方程下的特性曲線方程轉速增大轉速增大化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章33/67離心泵特性曲線的影響因素離心泵特性曲線的影響因素22222 DDHHDDQQ322 DDNN切割定律v 葉輪直徑葉輪直徑當葉輪直徑因切割而變小時，若變化程度小于當葉輪直徑因切割而變小時，若變化程度小于20%，則，則若若 不變，則不變，則思考：思考：若泵在原葉輪直徑下的特性曲線方程為若泵在原葉輪直徑下的特性曲線方程為H=A+BQ2，則葉輪切割后泵的特性曲線方程表達式？則葉輪切割后泵的特性曲線方程表達式？化工

25、原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章34/67五、離心泵的工作點與流量調節(jié)五、離心泵的工作點與流量調節(jié)泵泵-供方供方管路管路-需方需方 H泵的特性曲線 Q 工工作作點點匹配：匹配：1、管路特性曲線、管路特性曲線泵提供的流量泵提供的流量 = 管路所需的流量管路所需的流量泵提供的壓頭泵提供的壓頭H = 管路所需的壓頭管路所需的壓頭he-管路所需壓頭管路所需壓頭h he e與流量關系曲線與流量關系曲線對如圖所示的管路列機械能衡算式：對如圖所示的管路列機械能衡算式：化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章35/67五、離心泵的工作點與流量調節(jié)五、離心泵的工作點與流量調節(jié)H泵的特性曲

26、線 Qfehgugpzh 22 252282Qgdlelgudlelhf QfA 2BQAhe A 工工作作點點管路特性方程管路特性方程完全湍流時，完全湍流時，與流量無關與流量無關與流量有關與流量有關化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章36/67五、離心泵的工作點與流量調節(jié)五、離心泵的工作點與流量調節(jié)H泵的特性曲線 Q 改改變變泵泵的的特特性性曲曲線線改改變變管管路路特特性性曲曲線線2、流量調節(jié)流量調節(jié) 調節(jié)閥門（改變曲線中的調節(jié)閥門（改變曲線中的B）改變改變n、切割葉輪、切割葉輪 2252282BQAQgdlelgugpzhe 閥門開大閥門開大閥門關小閥門關小工作點工作點兩種方

27、法兩種方法缺點：多耗動力，并可能使泵低效率區(qū)工作缺點：多耗動力，并可能使泵低效率區(qū)工作優(yōu)點：迅速、方便，可在某一最大流量與零之間隨意變動。優(yōu)點：迅速、方便，可在某一最大流量與零之間隨意變動。 不經常改變流量時用，大中型泵的流量不經常改變流量時用，大中型泵的流量調節(jié)傾向于首先考慮采用這一技術調節(jié)傾向于首先考慮采用這一技術 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章37/67習題課習題課 操作型操作型設計型設計型-根據流量、壓頭選泵根據流量、壓頭選泵 將流量、壓頭裕量控制在將流量、壓頭裕量控制在10%左右。左右。maxmax)15. 11 . 1()1 . 105. 1(HHQQ 化工原理

28、化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章38/67設計型問題計算舉例設計型問題計算舉例【解解】 題中已給出最大流量為：題中已給出最大流量為： Q=80 m3 h-1mhgpuzhfe18301522 取取he的的1.051.1倍則為倍則為18.919.8m。查圖查圖2-18得：得：IS100-80-125，n2900 r min-1另：另：IS125-100-250，n1450 r min-1泵雖同樣合用，泵雖同樣合用，但泵體較大，一般情況下都選前者。但泵體較大，一般情況下都選前者。 【例例1】要用泵將水送到要用泵將水送到15 m高之處，最大流量為高之處，最大流量為80 m3 h-1。此流量

29、下管路的壓頭損失為。此流量下管路的壓頭損失為3 m。試在。試在IS 型泵中，選定合型泵中，選定合用的一個。用的一個。作業(yè)：作業(yè)：化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章39/67習題課習題課 操作型操作型設計型設計型-泵已經在運行，但操作中某些操作條件變了，泵已經在運行，但操作中某些操作條件變了，如電機轉速、液面高度等，從而引起流量、揚程、如電機轉速、液面高度等，從而引起流量、揚程、壓力等的變化。這類問題稱為。壓力等的變化。這類問題稱為?；ぴ砘ぴ黼娮咏贪鸽娮咏贪? /第二章第二章40/67操作型問題分析舉例操作型問題分析舉例H 0 Q pa 【例例2】用離心泵將江水送至高位槽

30、。若用離心泵將江水送至高位槽。若管路條件不變，則下列參數隨著管路條件不變，則下列參數隨著江面的江面的下降下降有何變化？（設泵仍能正常工作）有何變化？（設泵仍能正常工作） 流量、壓頭，流量、壓頭， 管路總阻力損失管路總阻力損失hf， 泵出口處壓力表讀數，泵出口處壓力表讀數， 泵入口處真空表讀數。泵入口處真空表讀數。管路特性曲線管路特性曲線 平行上移平行上移222BQAhgugpzhef 不變江面下降，泵特性曲線不變江面下降，泵特性曲線不變 工作點左移工作點左移方法：畫圖找新工作點方法：畫圖找新工作點【解解】化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章41/67操作型問題分析舉例操作型問題分

31、析舉例 pa H 0 Q2332fwEtEt 2 211 2pgppH )(12真真 （真）（真）1p3 3不含動能不含動能 流量、壓頭，流量、壓頭， 管路總阻力損失管路總阻力損失h hf f， 泵出口處壓力表讀數，泵出口處壓力表讀數， 泵入口處真空表讀數。泵入口處真空表讀數?；ぴ砘ぴ黼娮咏贪鸽娮咏贪? /第二章第二章42/67 P2 P1 0 0練習練習 圖示為離心泵性能測定裝置。若水槽液面上升，則圖示為離心泵性能測定裝置。若水槽液面上升，則Q、H、N、hf 、p1和和p2（均為讀數）如何變化？（均為讀數）如何變化？ （真真）1p 2p答：答：Q不變，不變，H不變，不變，N不變，不變

32、，hf不變不變 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章43/67 如圖所示，高位槽上方的真空表如圖所示，高位槽上方的真空表讀數為讀數為p，現(xiàn)，現(xiàn)p增大，其它管路條件增大，其它管路條件不變，則管路總阻力損失不變，則管路總阻力損失。（寫出分析過程）（寫出分析過程）A增大增大B減小減小C不變不變D不確定不確定 p pa 補充作業(yè)：補充作業(yè)：化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章44/67操作型問題計算舉例操作型問題計算舉例 201. 030VH 204. 010Vhe ehH mhhmVe26203 （20，26）【例例】某離心泵工作轉速為某離心泵工作轉速為n=2900r.p

33、.m.（轉（轉/min），其特性），其特性曲線方程為曲線方程為H=300.01V2 。當泵的出口閥全開時，管路特性。當泵的出口閥全開時，管路特性曲線方程為曲線方程為he=100.04V2，式中，式中V的單位為的單位為m3/h，H及及he的單的單位均為位均為m。求：。求：（1）閥全開時，泵的輸水量為多少？）閥全開時，泵的輸水量為多少？（2）要求所需供水量為上述供水量的）要求所需供水量為上述供水量的75%時：時： a若采用出口閥調節(jié)，則多損失的壓頭為多少若采用出口閥調節(jié)，則多損失的壓頭為多少m水柱？水柱？ b若采用變速調節(jié)，則泵的轉速應為多少若采用變速調節(jié)，則泵的轉速應為多少r.p.m.？ 【解解

34、】 （1）化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章45/67hmV315%7520 mVH75.271501. 03001. 03022 mhe191504. 0102 m75. 81975.27 多多損損失失（20，26）（15，19）（15， 27.75） 2015H he (2)多損失的壓頭為多少多損失的壓頭為多少m水柱？水柱？ a. 采用調節(jié)出口閥門的方法采用調節(jié)出口閥門的方法多損失的201. 030VH 204. 010Vhe 泵特性曲線方程管路特性曲線方程化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章46/67201. 030VH 204. 010Vhe 泵特性曲線方

35、程管路特性曲線方程hmV315%7520 mhe191504. 0102 （20，26）（15，19）22201. 030VnnHnn 221501. 029003019 n.2441mprn b. 采用調節(jié)轉速的方法，采用調節(jié)轉速的方法，則泵的轉速應為多少則泵的轉速應為多少r.p.m.？ 2015注意：以下解法錯誤注意：以下解法錯誤!mprnVVn.2175290075. 0 新轉速下泵的特性曲線方程為：新轉速下泵的特性曲線方程為： 因為比例定律只適用于泵，而不能用于由泵和因為比例定律只適用于泵，而不能用于由泵和管路特性曲線共同決定的工作點（管路特性曲線過管路特性曲線共同決定的工作點（管路特

36、性曲線過坐標原點時除外）。坐標原點時除外）。he 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章47/67作業(yè)：作業(yè)：化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章48/67六、離心泵的安裝高度六、離心泵的安裝高度ZS1 1、什么是安裝高度？、什么是安裝高度？ 泵軸與吸液方液泵軸與吸液方液面間的垂直高度，稱面間的垂直高度，稱為安裝高度，用為安裝高度，用ZS表表示?？烧韶摗Ｊ??？烧韶?。思考：思考：安裝高度為什么受限制？安裝高度為什么受限制？ 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章49/67六、離心泵的安裝高度六、離心泵的安裝高度ZS思考：思考：安裝高度為什么受限制？安裝高

37、度為什么受限制？ 為避免汽蝕現(xiàn)象，安裝高度必須加以為避免汽蝕現(xiàn)象，安裝高度必須加以限制，即存在最大安裝高度限制，即存在最大安裝高度ZS,max。汽蝕現(xiàn)象：汽蝕現(xiàn)象： 葉片背面葉片背面 當當pkpv 時，時，K處發(fā)生部分汽化現(xiàn)象。處發(fā)生部分汽化現(xiàn)象。 葉片表面產生蜂窩狀腐蝕葉片表面產生蜂窩狀腐蝕 ；泵體震動，并發(fā)出噪音；泵體震動，并發(fā)出噪音；流量、壓頭、效率都明顯下降；流量、壓頭、效率都明顯下降；嚴重時甚至吸不上液體。嚴重時甚至吸不上液體。化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章50/67六、離心泵的安裝高度六、離心泵的安裝高度ZS2、最大安裝高度、最大安裝高度ZS,max和允許汽蝕余

38、量和允許汽蝕余量 h允許允許esfeesshgugpzgp 22 min,max,esfeesshgugpgpz 22 min,max, 剛好發(fā)生汽蝕時剛好發(fā)生汽蝕時， pkpv， pe達到最小值達到最小值pe,min。在在s-s面、面、e-e面間列機械能衡算：面間列機械能衡算：esfeeshgpgugpgpp 22min,最小汽蝕余量最小汽蝕余量又稱最小凈正吸上高度又稱最小凈正吸上高度（NPSH，Net Positive Suction Head） 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章51/67六、離心泵的安裝高度六、離心泵的安裝高度ZSgpgugphee 22min,min令

39、令esfsshhgppz minmax, 于于是是3 . 0min hh允允許許一般規(guī)定，允許汽蝕余量一般規(guī)定，允許汽蝕余量 h允許允許是泵的特性參數之一，由廠家測定。是泵的特性參數之一，由廠家測定。 esfsshhgppz 允允許許允允許許相相應應地地，允允許許安安裝裝高高度度 hmin的實驗測定的實驗測定：用用20清水測定。以清水測定。以泵的揚程較正常值下泵的揚程較正常值下降降3%作為發(fā)生汽蝕作為發(fā)生汽蝕的標志，測定泵剛好的標志，測定泵剛好發(fā)生汽蝕時的發(fā)生汽蝕時的pe即可即可。-最小汽蝕余量最小汽蝕余量實際的安裝高度還應比允許值低實際的安裝高度還應比允許值低0.51m?；ぴ砘ぴ黼娮?/p>

40、教案電子教案/ /第二章第二章52/67六、離心泵的安裝高度六、離心泵的安裝高度ZS當輸送條件與測定條件不同時，則要對當輸送條件與測定條件不同時，則要對h允許允許值進行校正。求校正系數的曲線載于泵的說明書值進行校正。求校正系數的曲線載于泵的說明書中。校正系數常小于中。校正系數常小于1，故為簡便計，也可不校，故為簡便計，也可不校正，而將其視為外加的安全因數。正，而將其視為外加的安全因數。 h允許允許的校正的校正：化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章53/67七、離心泵的類型、選用、安裝與操作七、離心泵的類型、選用、安裝與操作 冷凝水泵冷凝水泵鍋爐給水泵鍋爐給水泵雜質泵雜質泵耐腐蝕泵

41、耐腐蝕泵油泵油泵清水泵清水泵按用途分按用途分 雙吸泵雙吸泵單吸泵單吸泵按吸入方式分按吸入方式分 多級泵多級泵單級泵單級泵按葉輪級數分按葉輪級數分 立式立式臥式臥式按轉軸的位置分按轉軸的位置分類型類型：不下百種不下百種 請點擊觀看動畫請點擊觀看動畫D D化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章（1 1）清水泵：清水泵：輸送清水或相近、無腐蝕性、雜質較少輸送清水或相近、無腐蝕性、雜質較少的液體。結構簡單，造價低。的液體。結構簡單，造價低。 IS IS （2 2）耐腐蝕泵：耐腐蝕泵：輸送腐蝕性的液體，用耐腐蝕材料輸送腐蝕性的液體，用耐腐蝕材料制成，要求密封可靠。制成，要求密封可靠。 F F

42、（3 3）油泵：油泵：輸送石油產品的泵，要求有良好的密封性輸送石油產品的泵，要求有良好的密封性。 Y Y化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章55/67七、離心泵的類型、選用、安裝與操作七、離心泵的類型、選用、安裝與操作 設計點 Q高效區(qū)選用原則：選用原則： 定類型定類型-根據流體性質及操作條件根據流體性質及操作條件 定規(guī)格定規(guī)格-根據流量、壓頭大小，高效根據流量、壓頭大小，高效返回目錄返回目錄化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章( (二二) )離心泵的選擇與校核離心泵的選擇與校核3.3.校核功率校核功率 如果輸送流體與水的性質相差較大，需校正泵的各如果輸送流體與水的

43、性質相差較大，需校正泵的各項特性參數項特性參數選泵的步驟：選泵的步驟： 即即 離心泵的流量離心泵的流量生產要求的流量生產要求的流量1.1.根據生產要求的流量及外加壓頭根據生產要求的流量及外加壓頭HeHe，確定泵的流量和，確定泵的流量和 揚程揚程H H 2.2.根據被輸送液體的性質確定離心泵的類型與型號根據被輸送液體的性質確定離心泵的類型與型號 泵的揚程泵的揚程 生產所需的生產所需的外加壓頭外加壓頭化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章例例2 2系統(tǒng)要求的流量系統(tǒng)要求的流量 q qv v = = 45m45m3 3/h 20/h 20的水，管路的水，管路 15m15m， 試選擇合適的

44、離心泵，并確定安裝高度。試選擇合適的離心泵，并確定安裝高度。 Z Z1 1= = 0 0 Z Z2 2= =10m10mu u1 10 0 u u2 20 0p p1 1= = 0 0( (表表) ) p p2 2= = 0 0( (表表) )H H= =? ? H Hf f = =? ?fHZH 2 2fHgpguZHgpguZ 2 22 22 22 21 12 21 11 12 22 2gudlZHe 2 22 22 2 l ？管路局部障礙管路局部障礙 數量數量 l le e/ /d d 帶濾水器底閥帶濾水器底閥 1 4201 42090900 0標準彎頭標準彎頭 2 35 2 352 2

45、 全開截止閥全開截止閥 1 3001 300管口入容器管口入容器 1 =11 =110m 10m 1 1 1 1 2 22 2化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章解解:(1):(1)選水在管內的流速選水在管內的流速 u u = =2.5m/s 2.5m/s 估算管內徑估算管內徑 選用選用 88.588.544mmmm 的有縫鋼管的有縫鋼管（水煤氣管）（水煤氣管）管內徑管內徑 d d = =88.588.5- -2 24 4= =80.5m80.5m 水的實際流速水的實際流速鋼管的絕對粗糙度取鋼管的絕對粗糙度取 = =0.30.3 mmmm外加壓頭外加壓頭一般液體的流速一般液體的流

46、速0.50.53m3m/ /s s0 0. .0 07 79 98 8 m m 2 2. .5 50 0. .7 78 85 54 45 5/ /3 36 60 00 00 0. .7 78 85 5/ /3 36 60 00 0uqdv2 2. .4 46 6 m m/ /s s 0 0. .0 08 80 05 50 0. .7 78 85 54 45 5/ /3 36 60 00 00 0. .7 78 85 5/ /3 36 60 00 02 22 2dquvudRe5 53 3- -1 10 01 1. .9 97 71 10 01 1. .0 00 05 59 99 98 8. .

47、2 22 2. .4 45 50 0. .0 08 80 05 5相對粗糙度取相對粗糙度取 / /d =d =0.30.3/80.5=/80.5=0.003730.00373 = =0.0280.028gudlZHe 2 22 22 2 l 1 18 8. .7 74 4 m m 9 9. .8 81 12 22 2. .4 46 67 70 0. .0 08 80 05 51 15 50 0. .0 02 28 81 10 02 2 190 鋼管絕對粗糙度鋼管絕對粗糙度0.20.2 0.30.3化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章泵效率泵效率 = =646475%75%泵軸功率

48、泵軸功率 N=N=2.872.873.93kw3.93kw配電機功率配電機功率N=N=5.5kw5.5kw汽蝕余量汽蝕余量h =h =3 33.5m3.5m解解:(2):(2)根據系統(tǒng)要求的流量根據系統(tǒng)要求的流量 q qv v = = 45m45m3 3/h/h 外加壓頭外加壓頭 H = H = 18.74m18.74m選選IS80-65-125IS80-65-125型水泵型水泵 流量流量 q qv v = =303060m60m3 3/h/h（n =n =2900r/min2900r/min）取泵吸入直管長取泵吸入直管長l =l =5m5m，2020水水 p pv v = = 2.3382.

49、33810103 3 Pa Pa = = 998.2kg/m998.2kg/m3 3 gudHef2 22 2ll則泵吸入管壓頭損失為：則泵吸入管壓頭損失為：泵的最大允許安裝高度為泵的最大允許安裝高度為: : m m 2 2. .1 14 44 4. .4 47 7- -3 3. .5 5- -9 9. .8 81 19 99 98 8. .2 21 10 02 2. .3 33 38 8) )- -( (1 10 01 1. .3 33 3fHh gvppHmaxg 0泵的實際安裝高度泵的實際安裝高度H Hg g= =H Hg max g max - -（0.50.5）H Hg g= =（1

50、.141.141.641.64） m m 一般一般吸入直管長吸入直管長l H Hg. max g. max 一般一般吸入直管長吸入直管長l H Hg. max g. max 揚程揚程 H =H =181822.5m22.5m4 4. .4 47 7 m m 9 9. .8 81 12 22 2. .4 46 63 35 54 42 20 00 0. .0 08 80 05 55 50 0. .0 02 28 82 2化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章60/67第二節(jié)第二節(jié) 其它類型泵其它類型泵速度式：如離心式 、軸流式、混流式等泵 容積式：如往復式 、隔膜泵、計量泵、齒輪泵、螺

51、桿泵等其他形式：射流泵、旋渦泵等一、其它速度式泵一、其它速度式泵化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章61/67第二節(jié)第二節(jié) 其它類型泵其它類型泵二、容積式泵二、容積式泵1、往復泵、往復泵工作原理：工作原理：與離心泵比較：與離心泵比較：結構：結構：泵缸、活塞、閥門、傳動機構泵缸、活塞、閥門、傳動機構 利用容積的變化給流體加靜壓能利用容積的變化給流體加靜壓能 工作循環(huán)：一次吸液，一次排液工作循環(huán)：一次吸液，一次排液 單缸單動泵 H 0 Q-具有自吸能力，不必灌液具有自吸能力，不必灌液 -安裝高度也受限制，安裝高度也受限制， v啟動前是否需要灌液？啟動前是否需要灌液？v安裝高度是否有限

52、制？安裝高度是否有限制？v流量流量Q與壓頭與壓頭H關系？關系？-流量與壓頭幾乎無關流量與壓頭幾乎無關 由于受泵的部件由于受泵的部件機械強度和原動機功機械強度和原動機功率的限制，泵的揚程率的限制，泵的揚程不可能無限增大。不可能無限增大。 壓頭越大，漏損壓頭越大，漏損越大越大.請點擊觀看動畫請點擊觀看動畫化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章62/671 1、往復泵、往復泵與離心泵比較：與離心泵比較： 數數改改變變活活塞塞行行程程或或往往復復次次旁旁路路調調節(jié)節(jié)流流量量調調節(jié)節(jié)方方法法旁旁路路 H 0 Q 單缸單動泵v輸液量均勻性？連續(xù)性？輸液量均勻性？連續(xù)性？v流量調節(jié)方法？流量調節(jié)

53、方法？-輸液量不均勻、不連續(xù)輸液量不均勻、不連續(xù) -流量調節(jié)不可用出口閥門調節(jié)方法。流量調節(jié)不可用出口閥門調節(jié)方法。 v適用于小流量、高壓頭的情況下輸送高粘度的液體。適用于小流量、高壓頭的情況下輸送高粘度的液體。v效率高，通常為效率高，通常為7272 93%93%。 請點擊觀看動畫請點擊觀看動畫化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章第二節(jié)第二節(jié) 其他類型化工用泵其他類型化工用泵一、一、 往復泵（正位移泵、容積泵）往復泵（正位移泵、容積泵） ( (一一) )往復泵的工作原理往復泵的工作原理( (二二) )往復泵的類型與流量往復泵的類型與流量 ( (三三) )往復泵的揚程與流量調節(jié)往復

54、泵的揚程與流量調節(jié) Q Q0 0 2 2 3 3 1.1.往復泵的揚程：往復泵的揚程： 與與 流量流量 無關無關 由泵的機械強度、密封性、帶動電機功率等決由泵的機械強度、密封性、帶動電機功率等決定定2.2.往復泵的流量調節(jié)往復泵的流量調節(jié)（1 1）旁路調節(jié)）旁路調節(jié)（2 2）改變轉速）改變轉速（3 3）改變活塞行程（偏心輪）改變活塞行程（偏心輪）適用：流量小適用：流量小 揚程高揚程高 效率高效率高7090%7090%化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章64/672、其他容積式泵：、其他容積式泵：容積式：如往復式 、隔膜泵、計量泵、齒輪泵、螺桿泵等化工原理化工原理電子教案電子教案/

55、 /第二章第二章( (二二) ) 齒輪泵齒輪泵適用：流量小，不含固體顆粒、無腐蝕性、適用：流量小，不含固體顆粒、無腐蝕性、 粘度范圍較大的液體。粘度范圍較大的液體。 特點：簡單緊湊特點：簡單緊湊, ,制造容易制造容易, ,維護方便，維護方便， 但流量、壓力有脈動且噪聲大但流量、壓力有脈動且噪聲大 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章( (三三) ) 旋渦泵旋渦泵 旋渦泵的特點如下：旋渦泵的特點如下： 1.1.壓頭和功率隨流量增加下降較快。因此啟動時應打開出口閥，采用旁路壓頭和功率隨流量增加下降較快。因此啟動時應打開出口閥，采用旁路調節(jié)。調節(jié)。 2.2.在葉輪直徑和轉速相同的條件下

56、，旋渦泵的壓頭比離心泵高出在葉輪直徑和轉速相同的條件下，旋渦泵的壓頭比離心泵高出2424倍，倍，適用于高壓頭、小流量的場合。適用于高壓頭、小流量的場合。 3. 3.結構簡單、輕巧、加工容易，且可采用各種耐腐蝕的材料制造。結構簡單、輕巧、加工容易，且可采用各種耐腐蝕的材料制造。 4.4.輸送液體的粘度不宜過大，否則泵的壓頭和效率都將大幅度下降。輸送液體的粘度不宜過大，否則泵的壓頭和效率都將大幅度下降。 5.5.輸送液體不能含有固體顆粒。輸送液體不能含有固體顆粒。 6.6.效率低效率低 3040%3040%化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章67/67三、各類泵在化工生產中的應用三、

57、各類泵在化工生產中的應用請點擊觀看動畫請點擊觀看動畫 離心泵應用范圍最廣。特別適用于化工生產的原因是它的流離心泵應用范圍最廣。特別適用于化工生產的原因是它的流量均勻而易于調節(jié)，又能輸送有腐蝕性、含懸浮物的液體。量均勻而易于調節(jié)，又能輸送有腐蝕性、含懸浮物的液體。 往復泵往復泵只宜在壓頭高、流量也較大的情況下使用。往復泵往復泵只宜在壓頭高、流量也較大的情況下使用。返回目錄返回目錄化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第二章第二章68/67第三節(jié)第三節(jié) 通風機、鼓風機、壓縮機和真空泵通風機、鼓風機、壓縮機和真空泵 容積式容積式速度式速度式按工作原理分按工作原理分 真空泵真空泵壓縮機壓縮機鼓風機鼓風機通風機通風機按用途分按用途分 p2 p1終壓終壓p21.15atm，壓縮比，壓縮比15. 1112 pp終壓終壓p2