流體輸送設備概論

第二章流體輸送設備

第一節(jié)離心泵

第二節(jié)其它化工生產(chǎn)用泵

第三節(jié)氣體輸送設備第二章流體輸送設備知識目標1．掌握離心泵的工作原理、性能參數(shù)、特性曲線及其應用，能夠根據(jù)特性曲線確定泵的工作點及流量調節(jié)；2.熟悉往復泵的工作原理及正位移特性；熟悉離心通風機的性能參數(shù)、特性曲線；3.了解其他化工用泵的工作原理及特性；了解往復壓縮機的工作原理。能力目標1．掌握離心泵的選型、安裝高度的確定原則；2.掌握離心泵的操作與簡單維護方法；3.學會離心泵性能的測定及計算方法；4.了解往復泵、風機的基本工作原理及常見故障判斷。流體輸送機械：流體輸送機械離心泵往復泵旋轉泵旋渦泵通風機鼓風機壓縮機真空泵向流體作功以提高流體機械能的裝置。第二章流體輸送設備

流體分為液體和氣體。通常，將輸送液體的機械稱為泵；將輸送氣體的機械按所產(chǎn)生壓強的高低分為通風機、鼓風機、壓縮機和真空泵。流體輸送機械按工作原理分為：動力式（葉輪式）：離心式、軸流式容積式（正位移式）：往復式、旋轉式其他類型：噴射式等第二章流體輸送設備

離心式往復式旋轉式流體作用式液體輸送機械離心泵、旋渦泵往復泵、隔膜泵計量泵、柱塞泵齒輪泵、螺桿泵軸流泵噴射泵、酸蛋空氣升液器氣體輸送機械離心通風機、離心鼓風機、離心壓縮機往復壓縮機、往復真空泵、隔膜壓縮機羅茨通風機、液環(huán)壓縮機、水環(huán)真空泵蒸汽噴射泵、水噴射泵第二章流體輸送設備

一、離心泵的結構組成與工作原理二、離心泵的主要性能參數(shù)與特性曲線三、離心泵的工作點與流量調節(jié)四、離心泵的安裝高度與汽蝕現(xiàn)象五、離心泵的類型及選用方法六、離心泵的常見故障及處理方法第一節(jié)離心泵（一）離心泵的結構組成離心泵的外觀一、離心泵的結構組成和工作原理（一）離心泵的結構組成圖2-1離心泵裝置簡圖1－葉輪；2－泵殼；3－泵軸；4－吸入口;5－吸入管；6－底閥；7－濾網(wǎng)；8－排出口；9－排出管；10－調節(jié)閥1.葉輪2.泵殼3.軸封裝置一、離心泵的結構組成和工作原理（一）離心泵的結構組成一、離心泵的結構組成和工作原理1.葉輪(1)葉輪的作用：將電動機的機械能傳給液體(2)葉輪的分類：開式葉輪

半閉式葉輪

閉式葉輪

效率依次升高，易阻塞程度依次升高①按結構：一、離心泵的結構組成和工作原理一、離心泵的結構組成和工作原理②按吸液方式：

單吸式葉輪雙吸式葉輪液體只能從葉輪一側被吸入可以從兩側吸入液體(a)后蓋板平衡孔(b)一、離心泵的結構組成和工作原理

（1）泵殼的作用

匯集液體，作導出液體的通道；使液體的能量發(fā)生轉換，一部分動能轉變?yōu)殪o壓能

（2）導輪為了減少液體直接進入蝸殼時的碰撞，在葉輪與泵殼之間有時還裝有一個固定不動的帶有葉片的圓盤，稱為導輪。導輪上的葉片的彎曲方向與葉輪上葉片的彎曲方向相反，其彎曲角度正好與液體從葉輪流出的方向相適應，引導液體在泵殼的通道內(nèi)平緩的改變方向，使能量損失減小，使動能向靜壓能的轉換更為有效。

2.泵殼一、離心泵的結構組成和工作原理一、離心泵的結構組成和工作原理

3.軸封裝置葉輪可旋轉，泵體相對固定，葉輪軸與泵體間必有間隙，故其會向外界漏液。所以需要對軸進行密封。軸封的主要作用為：（1）防止泵內(nèi)高壓液體向泵外泄漏；（2）防止泵外氣體向泵內(nèi)泄漏；密封方式有：填料密封與機械密封，填料密封適用于一般液體，而機械密封適用于有腐蝕性易燃、易爆、有毒、有害液體。

填料密封：簡單易行，維修工作量大，有一定的泄漏，對燃、易爆、有毒流體不適用；機械密封：液體泄漏量小，壽命長，功率小密封性能好，加工要求高。

一、離心泵的結構組成和工作原理離心泵軸封裝置圖2-5填料密封裝置圖2-6機械密封裝置1-填料函殼；2-軟填料；3-液封圈；1-螺釘；2-傳動座；3-彈簧；4-推4-填料壓蓋；5-內(nèi)襯套環(huán);

5-動環(huán)密封圈；6-動環(huán)；7-靜環(huán)；8-靜環(huán)密封圈；9-防轉銷一、離心泵的結構組成和工作原理一、離心泵的結構組成和工作原理一、離心泵的結構組成和工作原理(二)離心泵的工作原理1.原理：甩出、真空、吸入開泵前，先在泵內(nèi)灌滿要輸送的液體。一、離心泵的結構組成和工作原理（1）泵軸帶動葉輪一起高速旋轉產(chǎn)生離心力，液體從葉輪中心被拋向葉輪外周，壓力增高，并以很高的速度（15-25m/s）流入泵殼。

（2）在蝸形泵殼中液體的流速減慢，大部分動能轉化為壓力能。最后液體以較高的靜壓強流入排出管道。（3）泵內(nèi)的液體被拋出后，葉輪的中心形成了真空，開泵后液體經(jīng)吸入管路進入泵內(nèi)。一、離心泵的結構組成和工作原理2.氣縛離心泵啟動時，如果泵殼內(nèi)存在空氣，由于空氣的密度遠小于液體的密度，葉輪旋轉所產(chǎn)生的離心力很小，葉輪中心處產(chǎn)生的低壓不足以造成吸上液體所需要的真空度，這樣，離心泵就無法工作，這種現(xiàn)象稱作“氣縛”。為了使啟動前泵內(nèi)充滿液體，在吸入管道底部裝一止逆閥。此外，在離心泵的出口管路上也裝一調節(jié)閥，用于開停車和調節(jié)流量。一、離心泵的結構組成和工作原理（一）離心泵的性能參數(shù)1.流量（送液能力）指單位時間內(nèi)從泵內(nèi)出的液體體積，用Vs表示，工程上通常以單位m3/h。離心泵的流量與離心泵的結構、尺寸和轉速有關。離心泵的流量在操作中可以變化，其大小可以由實驗測定。離心泵銘牌上的流量是離心泵在最高效率下的流量，稱為設計流量或額定流量。

二、離心泵的主要性能參數(shù)及特性曲線2.揚程

是離心泵對1N流體所做的有效功，它是1N流體在通過離心泵時所獲得的能量，用H表示，單位m，也叫壓頭。離心泵的揚程與離心泵的結構、轉速和流量有關。離心泵銘牌上的揚程是離心泵在額定流量下的揚程。(最高效率下）

思考：離心泵的揚程與柏努利方程中的外加壓頭有何區(qū)別？二、離心泵的主要性能參數(shù)及特性曲線

3.效率

是反映離心泵利用能量情況的參數(shù)。由于機械摩擦、流體阻力和泄漏等原因，離心泵的軸功率總是大于其有效功率的，兩者的差別用效率來表示，用η表示。離心泵效率的高低既與泵的類型、尺寸及加工精度有關，又與流量及流體的性質有關，一般地，小型泵的效率為50％～70％，大型泵的效率要高些，有的可達90％。二、離心泵的主要性能參數(shù)及特性曲線容積損失水力損失（2）水力損失（3）機械損失泵軸與軸承、密封圈等機械部件之間的摩擦與效率有關的各種能量損失：（1）容積損失：

N機械損失Ne總效率二、離心泵的主要性能參數(shù)及特性曲線4.軸功率

離心泵從原動機械那里所獲得的能量，用N表示。單位W，由實驗測定，是選取電動機的依據(jù)。有效功率離心泵在單位時間內(nèi)對流體所做的功（提供給流體的實際能量），用Ne表示，單位W。有效功率由下式計算，即

Ne＝HVsρg離心泵銘牌上的軸功率是離心泵在額定狀態(tài)下的軸功率。（最高效率下）

二、離心泵的主要性能參數(shù)及特性曲線

離心泵的性能參數(shù)總結如下：小型泵效率，50~70%；大型泵效率，90%左右。③功率：

有效功率Ne：軸功率N：

④效率η：①流量Vs：

②揚程H：

二、離心泵的主要性能參數(shù)及特性曲線(二）離心泵的特性曲線

1.離心泵的特性曲線

說明：（a）由廠家提供

標準測定條件：常壓、20℃清水為工質；（b）曲線與葉輪轉數(shù)有關，故圖中應標明轉數(shù)。離心泵的特性曲線二、離心泵的主要性能參數(shù)及特性曲線封閉啟動(關出口閥啟動）目的：防止電機過載，燒壞。（e）η-Vs曲線設計點：最高效率點，對應的參數(shù)值稱為最佳工況參數(shù)

高效區(qū)范圍：

（c）H-Vs曲線選泵時常用，V↑，H↓；（d）P-V曲線選用離心泵，盡可能在高效區(qū)內(nèi)工作。二、離心泵的主要性能參數(shù)及特性曲線離心泵在一定轉速下有一最高效率點。離心泵在與最高效率點相對應的流量及壓頭下工作最為經(jīng)濟。

與最高效率點所對應的Vs、H、N值稱為最佳工況參數(shù)。離心泵的銘牌上標明的就是指該泵在運行時最高效率點的狀態(tài)參數(shù)。

注意：在選用離心泵時，應使離心泵在該點附近工作。一般要求操作時的效率應不低于最高效率的92%。二、離心泵的主要性能參數(shù)及特性曲線FI-03FI-01FI-02離心泵性能曲線測定裝置圖離心泵性能曲線實驗測定二、離心泵的主要性能參數(shù)及特性曲線（三）液體物性對離心泵特性曲線的影響1.密度對泵特性曲線的影響說明：流體密度變化時，應校正P-qV曲線。二、離心泵的主要性能參數(shù)及特性曲線2.黏度對泵特性曲線的影響

定量計算：經(jīng)驗公式由實驗確定。定性分析：二、離心泵的主要性能參數(shù)及特性曲線當輸送的液體粘度大于常溫（20℃）清水的粘度時，泵的壓頭減小，H；泵的流量減??；泵的效率下降，；泵的軸功率增大，N。泵的特性曲線發(fā)生改變，選泵時應根據(jù)原特性曲線進行修正

實驗表明，當液體的運動粘度小于20cst（厘斯）時，對特性曲線的影響很小，如汽油、柴油、煤油等粘度的影響可忽略不計，可不進行修正。20℃清水的粘度=1厘斯1厘斯=10-6m2/s2.黏度對泵特性曲線的影響

二、離心泵的主要性能參數(shù)及特性曲線3.轉速對泵特性曲線的影響

當液體的粘度不大且轉速變化不大時（小于20%），利用出口速度三角形相似的近似假定，可推知：若不變，則轉速增大二、離心泵的主要性能參數(shù)及特性曲線4.葉輪直徑對泵特性曲線的影響當葉輪直徑因切割而變小時，若變化程度小于20%，則若不變，則二、離心泵的主要性能參數(shù)及特性曲線（一）管路特性曲線三、離心泵的工作點與流量調節(jié)管路特性方程（一）管路特性曲線三、離心泵的工作點與流量調節(jié)管路特性曲線——表示在特定管路系統(tǒng)中，流體流經(jīng)該管路時所需的壓頭與流量的關系，由管路布局和操作條件確定，與泵的性能無關（一）管路特性曲線三、離心泵的工作點與流量調節(jié)（二）離心泵的工作點：泵特性曲線和管路特性曲線的交點。OVeVHH1管路He～Ve離心泵的工作點泵H～Vs泵～VsA將泵的H～Vs線和管路的He～Ve線畫在一張圖上，得到交點A，該點稱為泵在管路上的工作點，此時H=He。在工作點處泵的輸液量即為管路的流量Ve，泵提供的壓頭（揚程）H必恰等于管路所要求的壓頭He。當工作點是在高效區(qū)（η不低于92％ηmax），則該工作點是適宜工作點，說明泵選擇的較好。三、離心泵的工作點與流量調節(jié)

①管路特性曲線He=A+BV2為開口向上的拋物線，縱軸截距反映了管路上下游總勢能差；B反映了管路阻力的大??；B↑，同樣流量下管路的阻力越大，B較大的管路稱為高阻管路，反之則稱為低阻管路；

討論：OVeVHH1管路He～Ve離心泵的工作點泵H～Vs泵～VsA（二）離心泵的工作點：三、離心泵的工作點與流量調節(jié)②泵特性曲線中流量的單位可能是m3/s或m3/h；求工作點時，管路特性曲線的整理應注意保持單位一致；OVeVHH1管路He～Ve離心泵的工作點泵H～Vs泵～VsA討論：（二）離心泵的工作點：三、離心泵的工作點與流量調節(jié)③離心泵工作點的求法：解析法即將泵的特性曲線與管路特性曲線聯(lián)立求工作點；圖解法即將管路特性曲線畫在泵特性曲線圖上，兩線的交點即為工作點。OVeVHH1管路He～Ve離心泵的工作點泵H～Vs泵～VsA討論：（二）離心泵的工作點：三、離心泵的工作點與流量調節(jié)

(三）離心泵的流量調節(jié)

對一臺泵而言，其特性曲線H-Vs是不會變的，而管路特性曲線可變。當原工作點所提供的流量不滿足新條件下所需要的送液量時，即應設法改變原工作點的位置，即需要進行流量調節(jié)。調節(jié)方法有：（1）調節(jié)閥門開度；（2）改變泵的轉速；（3）切割葉輪直徑；（4）離心泵串聯(lián)和并聯(lián)。三、離心泵的工作點與流量調節(jié)①改變管路特性曲線在離心泵出口處的管路上安裝調節(jié)閥。改變出口閥門的開度即改變管路阻力系數(shù)（B亦變）可改變管路特性曲線的位置，達到調節(jié)流量的目的。OV2V1Vhe2H221低阻高阻H1

優(yōu)點：操作簡便、靈活，應用范圍廣。對調節(jié)幅度不大而經(jīng)常需要改變流量的場合，此法尤為適用。

缺點：不僅增加了管路阻力損失（在閥門關小時），且使泵在低效率點工作，在經(jīng)濟上很不合理。因閥門關小多消耗的功率為

流量調節(jié)就是設法改變工作點的位置，有以下兩種方法：三、離心泵的工作點與流量調節(jié)(三)離心泵的流量調節(jié)——改變兩種特性曲線之一①改變管路特性曲線---改變閥門的開度VM1VMVM2V閥門關小閥門開大H-V由前述比例定律、切削定律可知，改變泵的轉速、切削葉輪都可改變泵的特性曲線。如圖所示，泵的轉速由n1減小至n2時，泵的H～V線下移，工作點由點A1移至點A2，流量由V1減小至V2。

優(yōu)點：不額外增加管路阻力，在一定范圍內(nèi)可保持泵在高效率區(qū)工作（n改變<20％時，可基本保持效率η不變，如圖中兩種轉速下的效率曲線所示），能量利用較為經(jīng)濟，這對大功率泵是重要的。

缺點：調節(jié)不方便，一般只有在調節(jié)幅度大、時間又長的季節(jié)性調節(jié)中才使用。②改變泵的特性曲線OV1H1A1n2n1H2n1>n2圖改變泵的特性曲線A2V2-改變泵的轉數(shù)轉數(shù)提高轉數(shù)降低VM1VMVM2VH-VHe-Ve②改變泵的特性曲線

特點：將泵的葉輪切削來改變泵的流量大小實際上是改變泵的特性曲線的調節(jié)方法。但這種方法調節(jié)范圍不大，生產(chǎn)中很少使用。②改變泵的特性曲線---切割葉輪直徑VHaCbV并V1H并AB①并聯(lián)將兩臺型號相同的泵并聯(lián)，各自吸入管路相同，則兩泵的流量和壓頭必相同。因此，在同樣壓頭下，并聯(lián)泵的流量為單臺泵的兩倍。--離心泵的并聯(lián)與串聯(lián)(三)離心泵的流量調節(jié)

并聯(lián)泵流量V并和壓頭H并由合成特性曲線與管路特性曲線的交點a決定，由于并聯(lián)兩臺泵的壓頭相等且均等于H并，而H并為單泵在b點的壓頭，故并聯(lián)泵的總效率與每臺泵的效率（圖中b點的單泵效率）相同。由圖可知：V并<2V，H并>H--離心泵的并聯(lián)與串聯(lián)(三)離心泵的流量調節(jié)VHaCbV并V1H并AB工作點由12三、離心泵的工作點與流量調節(jié)12HCAVabV串BH串H1HVO②串聯(lián)實際操作中，串聯(lián)所提供的揚程并非是單泵的兩倍，而是H串<2H單，H串=2H1（b點，串聯(lián)時的一臺泵）流量則有所提高

V串<2V單，單臺泵的工作點為A，串聯(lián)后兩臺泵的工作點為a，其中一臺泵的工作點為b。H串>H單。串聯(lián)曲線管路特性曲線ⅠⅡ工作點由12p葉片入口≤pV，液體汽化生成大量汽泡，在高壓的作用下迅速凝聚或破裂；汽泡周圍的液體會以極高的速度沖向原汽泡占據(jù)的空間，在沖擊點處可形成高達幾萬kPa的壓強。若當汽泡的凝聚發(fā)生在葉片表面附近時，眾多液體質點猶如細小的高頻水錘撞擊葉片，侵蝕葉片葉輪（一）汽蝕現(xiàn)象1.定義

四、離心泵的安裝高度與汽蝕現(xiàn)象①泵的性能下降，流量、壓頭、效率均降低，最終變成氣縛。②產(chǎn)生振動和噪音，影響離心泵的正常運行和工作環(huán)境。③泵殼和葉輪的材料遭受損壞，降低泵的使用壽命（一）汽蝕現(xiàn)象2.汽蝕的危害四、離心泵的安裝高度與汽蝕現(xiàn)象幾點說明汽蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生可以有以下三方面的原因：③吸入管路的阻力或壓頭損失太高。

①離心泵的安裝高度太高②被輸送流體的溫度太高，液體蒸氣壓過高四、離心泵的安裝高度與汽蝕現(xiàn)象

3.預防措施

工程上從根本上避免汽蝕現(xiàn)象的方法是限制泵的安裝高度。所以離心泵的安裝高度就是衡量泵抗汽蝕能力的參數(shù)。此外減小吸入管路阻力也可以有效地防止汽蝕現(xiàn)象發(fā)生，因此，離心泵流量不采用入口閥門調節(jié)。（一）汽蝕現(xiàn)象四、離心泵的安裝高度與汽蝕現(xiàn)象（二）離心泵的安裝高度1.允許汽蝕余量臨界汽蝕余量p葉輪入口處壓強（最低）＝p液體的飽和蒸汽壓指泵入口處單位重量水所具有的、超過當時溫度下汽化壓力的富裕能量，△h，m液柱四、離心泵的安裝高度與汽蝕現(xiàn)象2.離心泵的安裝高度(1)允許安裝高度（二）離心泵的安裝高度四、離心泵的安裝高度與汽蝕現(xiàn)象用允許氣蝕余量表示的允許安裝高度（2）離心泵實際的安裝高度比允許安裝高度低0.5~1m(1)允許安裝高度（二）離心泵的安裝高度四、離心泵的安裝高度與汽蝕現(xiàn)象（一）類型：五、離心泵的類型與選用方法五、離心泵的類型與選用方法五、離心泵的類型與選用方法1.清水泵（IS型、D型、Sh型）（1）單級單吸（IS或B型），全系列揚程：8～98m，流量：4.5～360m3/h。（2）要求壓頭較高、流量不太大，采用多級泵－D型，全系列揚程：14～351m，流量：10.8～850m3/h；（3）要求流量較大、壓頭不太高，采用雙吸泵－Sh型，全系列揚程：9～140m，流量：120～12500m3/h。（一）類型：五、離心泵的類型與選用方法2.耐腐蝕泵（F型）（鑄鐵、高硅鐵、合金鋼、玻璃、塑料等）全系列揚程：15～195m，流量：2～400m3/h更換容易，密封可靠。

型號：50F-10350F-103A50F-103B意義：50為吸入口直徑，mm；F為泵類型；103為基本型號在最高效率下的揚程，m。（一）類型：五、離心泵的類型與選用方法3.油泵（Y型）全系列揚程：60～603m，流量：6.25～500m3/h。用于輸送石油產(chǎn)品，由于油品易燃易爆，密封要求高。適用溫度-45℃~400℃。型號：50Y-6050Y-60A50Y-60×250Y-60A×2意義：50為吸入口直徑，mm；Y為泵類型；60為基本型號在最高效率下的揚程，m；×2為葉輪級數(shù)。（一）類型：五、離心泵的類型與選用方法4.雜質泵（P型）輸送液體中含有固體顆粒雜質，粘度大的液體如泥漿等；雜質泵不易堵塞，耐磨。5.液下泵

安裝于貯槽液面下，適用于輸送各種腐蝕性流體，密封要求不高（泵內(nèi)外均為輸送的流體，無泄漏問題）。6.屏蔽泵葉輪與軸相連固定，密封性能高，根本上消除了泄漏，適用于輸送易燃易爆、有毒、具有放射性或貴重的液體。揚程16~95m，流量0.65~200m3/h，溫度-35℃~400℃。（一）類型：五、離心泵的類型與選用方法離心泵基本類型代號型號泵的名稱型號泵的名稱ISB或BAD或DADLYYGFPISO3國際標準型單級單吸離心水泵單級單吸懸臂式離心清水泵多級分段式離心泵多級立式管形離心泵離心式油泵離心式管道油泵耐腐蝕泵屏蔽式離心泵S或shDSKDKDSZFYWWX單級雙吸式離心水泵多級分段式首級為雙吸葉輪多級中開式離心泵多級中開式首級為雙吸葉輪自吸式離心泵耐腐蝕液下式離心泵一般旋渦泵旋渦離心泵（一）類型：五、離心泵的類型與選用方法A按葉輪數(shù)目

多級泵

單級泵B按吸液方式

雙吸式

單吸式C按所產(chǎn)生的壓頭大小中壓泵＝20～50mH2O低壓泵<20mH2O高壓泵>50mH2OD按泵軸的位置

立式泵

臥式泵（一）類型：五、離心泵的類型與選用方法（二）離心泵的選用方法1.確定離心泵的類型（根據(jù)被輸送液體的性質和操作條件確定）2.確定輸送系統(tǒng)的流量和揚程（應以生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的最大流量計算）；3.確定泵的型號（所選泵的流量與揚程應比工藝要求略高，有一定的余量（但余量又不宜太大，否則會遠離高效區(qū)，效率低）；五、離心泵的類型與選用方法（二）離心泵的選用方法3.確定泵的型號對多臺泵都合適的情況下選擇操作條件下效率最高的）；4.校核軸功率

當液體密度大于水的密度時

，確定是否更換電機。

5.列出泵在設計點處的性能HVnNη另外，要會利用泵的系列特性曲線。五、離心泵的類型與選用方法六、離心泵的安裝、操作和維護1.離心泵的安裝高度必須低于允許吸上高度，以免出現(xiàn)氣蝕和吸不上液體的現(xiàn)象。因此在管路布置時應盡可能減小吸入管路的流動阻力。2.離心泵在啟動前必須向泵內(nèi)充滿待輸送的液體，保證泵內(nèi)和吸入管路內(nèi)無空氣積存。六、離心泵的安裝、操作和維護3.離心泵應在出口閥關閉的條件下啟動，這樣啟動功率最小。停泵前也應先關閉出口閥，以免排出管路內(nèi)液體倒流，使葉輪受沖擊而被損壞。4.離心泵在運轉中應定時檢查和維修，注意泵軸液體泄漏、發(fā)熱等情況，保持泵的正常操作。見教材表2-1七、離心泵的常見故障及處理方法一、往復泵二、旋轉泵三、旋渦泵第二節(jié)其它化工生產(chǎn)用泵

除離心泵外，為適應工業(yè)不同工藝要求，還需其他類型的泵。輸送液體的機械（泵）主要分兩大類：正位移泵和非正位移泵。

正位移泵連續(xù)或間歇改變工作室容積來壓送液體，此類泵吸入的液體不能倒流，只能從排出口流出，故稱為正位移泵；其中往復泵為典型的正位移泵。

一、往復泵（容積泵）

往復泵裝置簡圖1—泵缸;2—活塞;3—活塞桿;4—吸入閥;5—排出閥（一）結構和工作原理1.往復泵的結構吸入閥和排出閥均為單向閥。活塞與閥間的空間稱為工作室。一、往復泵（容積泵）

2.工作原理圖為曲柄連杠機構帶動的往復泵，依靠活塞往復運動改變泵缸內(nèi)容積壓強，從而吸入和排出液體。因此，往復泵直接以壓強能的形式向液體提供能量的。

往復泵裝置簡圖1—泵缸;2—活塞;3—活塞桿;4—吸入閥;5—排出閥（一）結構和工作原理一、往復泵（容積泵）(二)往復泵的分類1.按往復泵的動力來源可分類如下：電動往復泵：由電動機驅動，電動機通過減速箱和曲柄連桿機構與泵相連，把旋轉運動轉變?yōu)橥鶑瓦\動。汽動往復泵：直接由蒸氣機驅動，泵的活塞和蒸氣機的活塞共同連在一根活塞桿上，構成一個總的機構。按照作用方式可分：單動往復泵：活柱往復一次只吸液和排液一次。雙動往復泵：活柱兩邊都在工作，每個行程均在吸液和排液。一、往復泵（容積泵）2.說明：①沖程：活塞在兩端點間的移動距離。②單動泵：活塞往復運動（不等速），吸液、排液交替進行，輸送液體不連續(xù)，瞬間流量不均勻，形成的流量曲線：Qθ流量曲線(二)往復泵的分類一、往復泵（容積泵）2.說明：

④活塞自左向右移動時，工作室左側吸入液體，右側排出液體，反之亦然?；钊恳淮涡谐潭荚谖汉团乓?，供液流量連續(xù)，但仍有起伏。Qθ流量曲線(二)往復泵的分類③雙動泵：活塞左右兩側都有閥門，吸液和排液同時進行。一、往復泵（容積泵）3.特點單缸單動往復泵，管路上流量間歇，造成慣性損失嚴重。另外，活塞自始點至中點作加速運動，速度從零增到最大。過了中點速度又從最大降為零。其流量變化服從正弦曲線規(guī)律。單缸單動往復泵的流量曲線

流量不均勻是往復泵的嚴重缺點。管路內(nèi)的液體處于變速狀態(tài)，不但增加了能量損失，且易產(chǎn)生沖擊，造成水錘現(xiàn)象。并會降低泵的吸入性能。那么如何提高流量的均勻性呢？(二)往復泵的分類一、往復泵（容積泵）雙動往復泵單缸雙動往復泵的流量曲線三缸單動往復泵三缸單動往復泵是由三臺單動泵連在一根曲拐上，互成120o（三臺單動泵并聯(lián)）泵流量較均勻。Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

三缸單動往復泵的流量曲線(二)往復泵的分類

3.特點

一、往復泵（容積泵）

單動泵（三）往復泵的流量及其調節(jié)1.往復泵的理論流量

僅與活塞每次掃過的體積及活塞往復次數(shù)n有關，而與管路特性無關。雙動泵一、往復泵（容積泵）（三）往復泵的流量及其調節(jié)2.往復泵的流量調節(jié)

往復泵不能采用出口閥門調節(jié)流量！原因？

因為往復泵是正位移泵，流量與管路特性無關，安裝調節(jié)閥非但不能改變流量，而且還會造成危險，一旦出口閥門完全關閉，泵缸內(nèi)壓強將急劇上升，導致機件破損或電機燒毀。

注意：往復泵啟動時一定要打開出口閥（與離心泵相反）。一、往復泵（容積泵）①支路調節(jié)：在排出管上安裝支路。支路作用：使排出液體部分流回吸入管路，即使主管中流量發(fā)生變化，泵送流量不變。支路還設安全閥，當泵出口壓力超過規(guī)定值，安全閥被頂開，使出口減壓。②改變曲柄轉速：通過改變曲柄轉速或沖程，即改變泵的特性曲線，達到調節(jié)流量的目的。這種調節(jié)方法能量損失小，比較經(jīng)濟。（三）往復泵的流量及其調節(jié)一、往復泵（容積泵）①流量：實際流量為常數(shù)，壓頭高時會變小。瞬時流量不均勻。②壓頭：只與管路情況有關，與泵的幾何尺寸、流量無關。③具有自吸能力，安裝高度（吸上高度）也有一定限制。④流量調節(jié)：回路調節(jié)。3.特性參數(shù)與操作調節(jié)的特點：（三）往復泵的流量及其調節(jié)一、往復泵（容積泵）⑤啟動和停車時須開出口閥門（與離心泵相反）。流量調節(jié)不能用排出管路上的閥門。⑥排液能力只與活塞位移有關，與管路無關，故稱正位移泵。適用場合小流量，高壓強，不宜輸送腐蝕性液體和含固體粒子的懸浮液。3.特性參數(shù)與操作調節(jié)的特點：（三）往復泵的流量及其調節(jié)一、往復泵（容積泵）齒輪泵：靠齒輪的旋轉實現(xiàn)流體輸送。

適用場合：壓頭高、流量小，介質為粘稠液體或膏狀物，但不能輸送含顆粒的懸浮液。（一）齒輪泵泵殼內(nèi)有兩個齒輪。一個用電機帶動旋轉，另一個被嚙合著向相反方向旋轉，吸入腔內(nèi)兩輪的齒互相撥開，形成低壓而吸入液體，被吸入的液體被齒嵌住，隨齒輪轉動達到排出腔，排出腔內(nèi)兩輪的齒互相合攏，形成高壓而排出液體。

二、旋轉泵

二、旋轉泵（二）螺桿泵螺桿泵：靠螺桿的旋轉實現(xiàn)流體輸送。適用場合：壓頭高，效率高，無噪音，高壓粘稠液體。螺桿泵分為單螺桿泵、雙螺桿泵、三螺桿泵、五螺桿泵等

圖（a）為單螺桿泵，螺桿在具有內(nèi)羅紋的泵殼中偏心轉動，將液體沿軸向推進，最終沿排出口排出。（b）為雙螺桿泵，工作原理與齒輪泵十分相似，利用兩根相互嚙合的螺桿來輸送液體。ab

二、旋轉泵

一種特殊離心泵。葉輪是一個圓盤，四周由凹槽狀葉片成輻射狀排列。吸入管接頭和排出管接頭之間為間壁（用來分隔吸入腔和排出腔）。泵內(nèi)液體隨葉輪旋轉的同時，又在引水道與各葉片間作漩渦形運動（靠離心力作用反復迂回）。因而，被葉片拍擊多次，獲得較多的能量。

三、旋渦泵漩渦泵葉輪

三、旋渦泵

三、旋渦泵

三、旋渦泵

旋渦泵效率較低，一般為20%～50%。但與多級離心泵、往復泵相比，體積較小，結構簡單，加工方便，產(chǎn)生的壓頭較相同葉輪直徑和轉速的離心泵高2～4倍。適用場合：小流量、高壓頭、粘度不大、不含固體顆粒的液體。操作調節(jié)特點：灌泵、啟動時出口閥全開、回路調節(jié)。螺桿泵、往復泵、旋轉泵均屬于正位移泵。

三、旋渦泵1.離心泵靠高速旋轉的葉輪完成輸送任務，故易于達到大流量，較難產(chǎn)生高壓頭。離心泵適用性廣，價格低廉，得到廣泛應用。

2.往復泵靠往復運動的柱塞擠壓排送液體，因而易于獲得高壓頭而難以獲得大流量。流量較大的往復泵設備龐大，造價昂貴。3.旋轉泵（齒輪泵、螺桿泵等）靠擠壓作用產(chǎn)生壓頭，輸液腔一般很小，故只適用于流量小而壓頭較高的場合，對高粘度料液尤其適用。歸納各類泵在化工生產(chǎn)中的應用第三節(jié)氣體輸送設備

一、概述二、離心式氣體輸送設備1.氣體輸送：輸送量大，動力消耗大,選用通風機和鼓風機。2.產(chǎn)生高壓氣體：有些化學反應過程或分離過程需要在高壓下進行，如合成氨反應。3.產(chǎn)生真空：真空泵從設備中抽出氣體以產(chǎn)生真空。（一）氣體輸送機械在工業(yè)生產(chǎn)中的應用一、概述1.動力消耗大：氣體輸送流速大（15-25m/s），阻力損失大。2.體積龐大：出口壓力越高，體積越龐大。3.氣體壓縮機需設冷凝器：輸送機械內(nèi)部氣體壓力變化的同時，體積和溫度也將隨之變化。（二）氣體輸送機械的特點一、概述

氣體輸送機械與液體輸送機械相比：多采用前彎葉片或徑向葉片，葉輪轉速高、葉片數(shù)目多、設備體積大，對高壓縮比氣體輸送機械具有中間冷卻裝置。（二）氣體輸送機械的特點一、概述（三）氣體輸送機械分類：

按工作原理分：

離心式、旋轉式、往復式及噴射式等；

一、概述按工作原理分類：

往復壓縮機：如三柱塞式旋轉壓縮機：如螺桿式離心壓縮機：流體作用壓縮機一、概述（三）氣體輸送機械分類：

按出口壓力和壓縮比不同分：1.通風機：出口壓力<15kPa（表壓），壓縮比1～1.152.鼓風機：出口壓力15kPa～3atm（表壓），壓縮比<43.壓縮機：出口壓力>3atm（表壓），壓縮比>4；4.真空泵：出口壓力約為常壓，壓縮比由真空度決定。

氣體輸送機械的結構和原理與液體輸送機械大體相同，液體輸送機械能否用于輸送氣體呢？不能。為什么？一、概述按終壓P2或壓縮比P2/P1分壓縮機P2/P1>4 P2>3×105Pa(表)鼓風機P2/P1=1.15~4通風機P2/P1=1~1.15 P2<1.5mH2O(表)真空泵用于減壓一、概述(一）離心式通風機二、離心式氣體輸送設備1.離心通風機的結構與類型通風機主要有軸流式和離心式，軸流式排風量大、壓力小，一般只用于通風換氣，不用于氣體輸送，如冷卻塔的通風。根據(jù)出口壓力分為：

低壓通風機：出口壓力（風壓）<1kPa（表壓）

中壓通風機：出口壓力1kPa—3kPa（表壓）

高壓通風機：出口壓力3kPa—15kPa（表壓）其中低、中壓通風機風壓較低主要用于通風換氣，高壓通風機可用于氣體輸送。(一）離心式通風機二、離心式氣體輸送設備2

葉片有：①平直（徑向），低壓通風機葉片通常是平直的，與軸心成輻射狀。②后彎，靜風壓大，效率高。高效風機都是后彎葉片。③前彎，動風壓大，效率低。通風機主要要求是送風量大，因此在不追求高效率時常用前彎葉片。(一）離心式通風機1.離心通風機的結構與類型二、離心式氣體輸送設備①風量（流量）Q（m3/s）②風壓（全風壓）pT（Pa）2.離心式通風機的性能參數(shù)(1)性能參數(shù)全風壓靜風壓動風壓則即:全風壓=靜風壓+動風壓

③軸功率N與全壓效率有效功率：Ne=HQρg=mswe=QpT

軸功率：N=Ne/η

離心通風機在設計流量下的效率約為70%-90%。全壓效率(一）離心式通風機二、離心式氣體輸送設備

3.離心通風機的選型離心通風機的選用步驟與離心泵類似，不再詳述。但應注意：若使用條件與實驗條件（1atm、20℃的空氣，）不同，應將實際所需全風壓pt換算成實驗條件下的全風壓pt0，然后根據(jù)pt0與Q去選型。注意：不能用靜風壓或動風壓去選型。

(一）離心式通風機二、離心式氣體輸送設備（二）離心鼓風機

離心鼓風機又稱透平鼓風機，其工作原理與離心通風機相同。單級鼓風機的出口壓強（表壓）一般不超過50kPa，多級的的出口壓強（表壓）一般不超過0.3MPa故壓頭較高的離心鼓風機都是多級的，其結構和多級離心泵類似。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，轉速較高，并且有一固定的導輪。二、離心式氣體輸送設備

氣體由吸入口進入后，經(jīng)過第一級的葉輪和導輪，然后轉入第二級葉輪入口，再依次逐級通過以后的葉輪和導輪，最后由排氣口排出。由于在離心鼓風機中，氣體的壓縮比不高，所以無需設置冷卻裝置，各級葉輪的直徑也大致上相等。離心鼓風機的選用方法與離心通風機相同。（二）離心鼓風機二、離心式氣體輸送設備離心壓縮機：均為多級，各級葉輪直徑遞減（為什么？）；具有體積和重量小、流量大、供氣均勻、運轉平穩(wěn)、維護方便等特點。除非壓力要求非常高，離心式壓縮機已有取代往復式壓縮機的趨勢。而且，離心式壓縮機已發(fā)展成非常大型的設備，流量可達幾十萬m3/h，出口壓力達幾十MPa。（三）離心式壓縮機1．結構—定子與轉子轉子：主軸、多級葉輪、軸套及平衡元件定子：氣缸和隔板（自學）二、離心式氣體輸送設備離心壓縮機離心壓縮機葉輪（三）離心式壓縮機二、離心式氣體輸送設備（三）離心式壓縮機二、離心式氣體輸送設備2.4.3壓縮機（Compressors）2．工作原理：氣體沿軸向進入各級葉輪中心，被旋轉的葉輪做功，以很高的速度離開葉輪，進入擴壓器減速、增壓后進入彎道，使流向反轉180度后進入回流器，后又進入下一級葉輪。顯然，彎道和回流器是溝通前一級葉輪和后一級葉輪的通道。如此，氣體壓力在多個葉輪中被增加數(shù)次，能以很高的壓力能離開。（三）離心式壓縮機二、離心式氣體輸送設備（四）羅茨鼓風機

羅茨鼓風機的結構如圖所示，其工作原理與齒輪泵極為相似。羅茨鼓風機屬于正位移型，其風量與轉速成正比，而與出口壓強無關。羅茨鼓風機的風量為2-500m3/min，出口壓強不超過80kPa。羅茨鼓風機的出口應安裝穩(wěn)壓氣柜（安全緩沖罐）與安全閥，流量用旁路調節(jié)，出口閥不可完全關閉；操作溫度不能過高（轉子受熱膨脹）。二、離心式氣體輸送設備（四）羅茨鼓風機

二、離心式氣體輸送設備（四）羅茨鼓風機

二、離心式氣體輸送設備（一）往復式壓縮機的構造和工作原理

1.主要構造 氣缸，活塞，吸入閥和排氣閥。但因氣體密度小、可壓縮的特性，決定了壓縮機的閥門更加輕巧、靈活。2.工作原理：類似往復泵

壓縮過程、排氣過程、余隙氣體膨脹過程、吸氣過程

注意：余隙體積，余隙比（余隙系數(shù)）概念余隙系數(shù)：0.03~0.1三、往復壓縮機

與往復泵相似工作循環(huán)：壓縮排氣膨脹吸氣三、往復壓縮機

。

工作循環(huán)：壓縮排氣膨脹吸氣

絕熱壓縮等溫壓縮吸氣排氣壓縮膨脹pV1V4V3（一）往復式壓縮機的構造和工作原理

三、往復壓縮機

（二）多級壓縮

型號

三、往復壓縮機

實際的多級壓縮機一般不超過6級。多級壓縮優(yōu)點：降低排氣的溫度節(jié)省壓縮功提高了氣缸的容積利用率壓縮機的結構更合理（二）多級壓縮

三、往復壓縮機

（三）往復壓縮機的類型和選用1.往復壓縮機的分類①按壓縮機在活塞一側吸、排氣體還是在兩側都吸、排氣體分為單動和雙動壓縮機；②按氣體受壓縮的次數(shù)，分為單級、雙級和多級壓縮機；③按壓縮機產(chǎn)生的終壓的高低，分為低壓、中壓、高壓和超高壓壓縮機；三、往復壓縮機

（三）往復壓縮機的類型和選用④按壓縮機生產(chǎn)能力的大小，分為小型、中型和大型壓縮機；⑤按所壓縮的氣體種類，分為空氣壓縮機、氧氣壓縮機、氫氣壓縮機、氮氣壓縮機、氨氣壓縮機等。⑥按氣缸在空間布置的不同分為立式、臥式、角式和對稱平衡式。三、往復壓縮機

（三）往復壓縮機的類型和選用2.往復壓縮機的選用選擇壓縮機時，首先應根據(jù)所處理的氣體選定壓縮機的種類；壓縮