第2章-流體輸送機械

流體輸送機械第一組演講：蔣胡林成員：蔣胡林黃登楊樹林唐浩程王旭平鄧杰焦橫王詩元肖紅永要求和重點：1.了解流體輸送設(shè)備的分類；2.掌握離心泵的工作原理、主要部件、基本方程式、性能參數(shù)和特性曲線、性能改變和換算、氣蝕現(xiàn)象和允許吸上高度、工作點與調(diào)節(jié)、類型與選擇；3.了解其他泵的工作原理與應(yīng)用；4.了解氣體輸送設(shè)備和壓縮設(shè)備的工作原理與應(yīng)用。一、化工生產(chǎn)中為什么要流體輸送機械？連續(xù)流動的各種物料或產(chǎn)品由低處送至高處由低壓送至高壓設(shè)備克服管道阻力流體輸送機械……

—為輸送流體而提供能量的機械二、為什么要用不同結(jié)構(gòu)和特性的輸送機械化工廠中輸送的流體種類繁多：1、有強腐蝕性、高粘度、含有固體懸浮物、易揮發(fā)、易燃易爆及有毒等等；2、溫度和壓強又有高低之分；3、不同生產(chǎn)過程所需提供的流量和壓頭又各異。概述操作原理目的：1.理解并掌握常用輸送機械的操作原理、結(jié)構(gòu)與性能。2.合理選型、定規(guī)格、計算功率、安排位置、日常管理。重點：

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(fēng)機、鼓風(fēng)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(fù)式、旋轉(zhuǎn)式其他類型：噴射式等

前已提及泵啟動后，葉輪中心產(chǎn)生負壓（吸入口在泵體一側(cè)），故會吸入外界的空氣；液體經(jīng)葉輪做功，獲得機械能經(jīng)泵殼匯集，能量轉(zhuǎn)換成靜壓能較高的流體進入排出管，對半開式、閉式葉輪，葉輪四周的高壓流體可能泄漏到蓋板與泵體間的空隙（葉輪可旋轉(zhuǎn)，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。

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。

軸封裝置離心泵的主要部件離心泵

離心泵的工作原理和主要部件離心泵的外觀導(dǎo)輪：液體經(jīng)葉輪做功后直接進入泵體，與泵體產(chǎn)生較大沖擊，并產(chǎn)生噪音。為減少沖擊損失，設(shè)置導(dǎo)輪，導(dǎo)輪是位于葉輪外周的固定的帶葉片的環(huán)。這此葉片的彎曲方向與葉輪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(yīng)，引導(dǎo)液體在泵殼通道內(nèi)平穩(wěn)地改變方向，使能量損耗最小，動壓能轉(zhuǎn)換為靜壓能的效率高。

底閥（單向閥）：當(dāng)泵體安裝位置高于貯槽液面時，常裝有底閥，它是一個單向閥，可防止灌泵后，泵內(nèi)液體倒流到貯槽中。若泵安裝于液面之下，底閥是否有必要？啟動前是否也要灌泵？

濾網(wǎng)：防止液體中雜質(zhì)進入泵體。

以上三個構(gòu)造是離心泵的基本構(gòu)造，為使泵更有效地工作，還需其它的輔助部件：離心泵裝置簡圖離心泵的結(jié)構(gòu)組成流體在泵內(nèi)都獲得了什么能量？其中那種能量占主導(dǎo)地位？思考：常壓流體被甩出高速流體機械旋轉(zhuǎn)的離心力逐漸擴大的泵殼通道高壓流體灌滿液體葉輪旋轉(zhuǎn)離心力甩出液體蝸殼內(nèi)進行能量的轉(zhuǎn)換流體被壓出葉輪中心形成真空在壓力差的作用下流體被壓入泵內(nèi)離心泵

離心泵的工作原理和主要部件離心泵的工作原理泵啟動前為什么要灌滿液體思考：液體未灌滿ρ氣<<ρ液離心力甩不出氣體葉輪中心的真空度不夠吸不上液體泵無法正常工作未灌滿底閥漏液其它地方泄漏啟動與停泵：

關(guān)閉出口閥后啟動泵，這時所需泵的軸功率最小，啟動電流較小，以保護電機。停泵前先關(guān)閉出口閥后再停機，這樣可避免水柱倒沖泵殼內(nèi)的葉輪葉片，以延長泵使用壽命。？離心泵的主要部件

葉輪葉輪（Impeller）:離心泵的心臟，是流體獲得機械能的主要部件，其轉(zhuǎn)速一般可達1200～3600轉(zhuǎn)/min，高速10700～20450轉(zhuǎn)/min。根據(jù)其結(jié)構(gòu)可分為：

離心泵的主要部件泵殼（蝸牛形，又稱蝸殼）

泵殼制成蝸牛形，使部分動能轉(zhuǎn)換成靜壓能。從而避免高速流體在泵體及管路內(nèi)巨大的流動阻力損失。因此泵殼不僅是液體的匯集器，而且還是一個能量轉(zhuǎn)換裝置。思考：三種葉輪中哪一種效率高？但敞式葉輪和半閉式葉輪不易發(fā)生堵塞現(xiàn)象閉式葉輪的內(nèi)漏較弱些，敞式葉輪的最大后蓋板與泵殼之間空腔液體的壓強較吸入口側(cè)高葉輪軸向力問題閉式或半閉式葉輪軸向推力磨損如何解決？平衡孔（后蓋板上鉆的小孔）離心泵的氣蝕現(xiàn)象氣泡與葉片間的液體一同拋向

葉輪外緣過程中氣泡受到壓力的作用迅速地凝結(jié)或破裂，氣泡的

消失產(chǎn)生局部的真空，其周圍的液體以極其高速涌向該空間造成達

幾萬kPa的極大沖擊壓力，沖擊頻率高達每秒幾萬次，沖擊使泵體產(chǎn)

生震動并發(fā)出噪音。

氣泡多發(fā)生在葉輪入口附近，氣泡凝結(jié)破裂時，液體象許多細

小的高頻沖擊“水錘”（600～25000Hz）那樣擊打著葉輪和殼體的

表面，使材料表面出現(xiàn)麻點以致穿孔，嚴重時金屬晶粒松動并剝落

沖蝕成蜂窩狀，甚至斷裂，以至葉輪或泵殼不能使用。這種現(xiàn)象

——氣蝕。

防護）離心泵的允許吸上高度（允許安裝高度，極限）

泵的餓允許吸上高度：泵的許入口與吸口側(cè)儲槽液面間允許達到的最大垂直距離，Hg，m。

設(shè)泵在允許的安裝高度操作，在0-1間列柏努利方程式

：

由圖示可見P1>P1,min,其差包括:安裝真空表處與壓強最小處之間

的壓強差和流動損失等。

表示泵吸上能力的指標：允許吸上真空度

Hs'=(Pa-P1)/ρg

(2-21)

Pa-P1——液面到泵入口間的真空度，P1>P1,min>Ps,Hs'用輸送

液體柱高度表示的真空度，[m液柱]。

（2-21）代入（2-1