化工原理第二章第一節(jié)模板

2023/2/15第二章

流體輸送機(jī)械

第一節(jié)

液體輸送機(jī)械

離心泵離心泵的操作原理、構(gòu)造與類型離心泵的基本方程式離心泵的主要性能參數(shù)與特性曲線離心泵性能的變更離心泵氣蝕現(xiàn)象與允許吸上高度離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)整離心泵的選用、安裝與操作2023/2/15流體輸送機(jī)械液體輸送機(jī)械

——泵氣體輸送機(jī)械離心泵正位移泵往復(fù)泵旋轉(zhuǎn)泵通風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī)壓縮機(jī)真空泵2023/2/15葉輪泵殼吸入管濾網(wǎng)底閥排出管一.離心泵的操作原理、構(gòu)造與類型2023/2/151．離心泵的操作原理灌泵葉輪旋轉(zhuǎn)離心力液體壓力、動(dòng)能增大泵殼動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能較高靜壓強(qiáng)進(jìn)入排出管路葉輪中心真空吸入管兩端壓差液體被吸入離心泵輸送液體葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力泵內(nèi)有空氣真空度小氣縛泵不能吸液2023/2/152．離心泵的主要部件1）葉輪作用將電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能傳給液體,使液體的靜壓能和動(dòng)能都有所提高分類按結(jié)構(gòu)開(kāi)式閉式半閉式按吸液方式單吸式雙吸式2023/2/152023/2/152023/2/152023/2/15單吸式雙吸式2023/2/152）泵殼

作用a.匯合液體，作導(dǎo)出液體的通道。b.使液體的能量發(fā)生轉(zhuǎn)換，一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能。導(dǎo)輪引導(dǎo)液體在泵殼的通道內(nèi)平緩的變更方向，使能量損失減小，使動(dòng)能向靜壓能的轉(zhuǎn)換更為有效。2023/2/153）軸封裝置作用

為了防止高壓液體從泵殼內(nèi)沿軸的四周而漏出，或者外界空氣漏入泵殼內(nèi)。分類軸封裝置填料密封機(jī)械密封（端面密封）2023/2/152023/2/152023/2/153．離心泵的分類按軸上葉輪數(shù)目的多少單級(jí)泵多級(jí)泵按葉輪上吸入口的數(shù)目單吸泵雙吸泵按輸送液體的性質(zhì)水泵（單級(jí)“B”雙級(jí)“Sh”多級(jí)“D”）耐腐蝕泵（F型）油泵（Y型）雜質(zhì)泵（P型）污水泵砂泵泥漿泵2023/2/15二、離心泵的基本方程式

1）離心泵基本方程式的導(dǎo)出假設(shè)：泵葉輪的葉片數(shù)目為無(wú)限多個(gè)，也就是說(shuō)葉片的厚度為無(wú)限薄，液體質(zhì)點(diǎn)沿葉片彎曲表面流淌，不發(fā)生任何環(huán)流現(xiàn)象。輸送的是志向液體，流淌中無(wú)流淌阻力。在這種志向條件下的壓頭稱為理論壓頭，是離心泵所能供應(yīng)的最大壓頭。液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)隨葉輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)沿葉輪向外的運(yùn)動(dòng)2023/2/15——離心泵的基本方程式

——離心泵的理論壓頭與理論流量、葉輪的轉(zhuǎn)速和直徑、葉輪的幾何形態(tài)間的關(guān)系。2023/2/152）實(shí)際壓頭流體在通過(guò)泵的過(guò)程中存在著壓頭損失葉片間的軸向渦流阻力損失沖擊損失2023/2/15三．離心泵的主要性能參數(shù)與特性曲線

1．離心泵的性能參數(shù)1）離心泵的流量

離心泵的流量（送液實(shí)力）Q——離心泵在單位時(shí)間里所輸送的液體體積，m3/h。與泵的結(jié)構(gòu)、尺寸及轉(zhuǎn)速等有關(guān)，還與其所在管路狀況有關(guān)。2）離心泵的壓頭離心泵的壓頭（揚(yáng)程）H——泵對(duì)單位重量的液體所供應(yīng)的有效能量，m。與泵的結(jié)構(gòu)、尺寸、轉(zhuǎn)速和流量等有關(guān)。2023/2/15abc2023/2/15離心泵的壓頭又稱揚(yáng)程。必需留意，揚(yáng)程并不等于升舉高度△Z，升舉高度只是揚(yáng)程的一部分。2023/2/153）效率η效率η——有效功率與泵軸功率之比。η大小取決于三方面的損失容積損失ηV：由于泵的泄漏造成的。機(jī)械損失ηm:泵軸與軸承之間、泵軸與填料函之間、葉輪蓋板外表面與液體之間產(chǎn)生摩擦引起的能量損失水力損失ηh：實(shí)際流體在葉片間和泵殼通道內(nèi)流淌時(shí)損失的機(jī)械能2023/2/154）軸功率及有效功率軸功率N：

電機(jī)輸入離心泵的功率,單位為J/s,W或kW。有效功率Ne：排送到管道的液體從葉輪獲得的功率軸功率和有效功率之間的關(guān)系為：有效功率可表達(dá)為

軸功率可干脆利用效率計(jì)算2023/2/152、離心泵的特性曲線

1）H～Q曲線：離心泵的壓頭普遍是隨流量的增大而下降（流量很小時(shí)可能有例外）2）N～Q曲線：離心泵的軸功率隨流量的增加而上升，流量為零時(shí)軸功率最小。3）η～Q曲線：隨著流量的增大，泵的效率將上升并達(dá)到一個(gè)最大值，以后流量再增大，效率便下降。2023/2/15n=2900r/minQN－Qη-QH－Q2023/2/15四、離心泵性能的變更1、液體性質(zhì)的影響

1）液體密度的影響

與液體密度無(wú)關(guān)。

與液體的密度無(wú)關(guān)

H～Q曲線不因輸送的液體的密度不同而變。泵的效率η不隨輸送液體的密度而變。離心泵的軸功率與輸送液體密度有關(guān)。2023/2/152）粘度的影響當(dāng)輸送的液體粘度大于常溫清水的粘度時(shí)，泵的壓頭減小泵的流量減小泵的效率下降泵的軸功率增大泵的特性曲線發(fā)生變更，選泵時(shí)應(yīng)依據(jù)原特性曲線進(jìn)行修正2023/2/152、轉(zhuǎn)速對(duì)離心泵特性的影響——比例定律

3、葉輪直徑的影響1）屬于同一系列而尺寸不同的泵，葉輪幾何形態(tài)完全相像，當(dāng)泵的效率不變時(shí)，2023/2/152）某一尺寸的葉輪外周經(jīng)過(guò)切削而使D2變小,此時(shí)有：

-----切割定律

留意：切割定律只是在葉輪直徑變更不大于5％時(shí)才適用。2023/2/15五、離心泵的氣蝕現(xiàn)象與允許吸上高度

1、氣蝕現(xiàn)象

汽化高壓區(qū)氣泡裂開(kāi)高速?zèng)_擊氣蝕現(xiàn)象:液體流量明顯下降壓頭、效率也大幅度降低避開(kāi)方法具體措施:安裝高度低于允許的最大值2023/2/152、離心泵的允許吸上高度

離心泵的允許吸上高度（允許安裝高度）

Hg

——泵的吸入口與貯槽液面間可允許達(dá)到的最大垂直距離。貯槽液面0-0’與入口處1-1’兩截面間列柏努利方程，2023/2/15若貯槽上方與大氣相通，則P0即為大氣壓強(qiáng)Pa

3、離心泵的允許吸上真空度

——離心泵的允許吸上真空度定義式——允許吸上高度的計(jì)算式2023/2/15HS’值越大，表示該泵在確定操作條件下抗氣蝕性能好，安裝高度Hg越高。HS’隨Q增大而減小確定離心泵安裝高度時(shí)應(yīng)運(yùn)用泵最大流量下的HS’進(jìn)行計(jì)算若輸送其它液體，且操作條件與上述試驗(yàn)條件不符時(shí)，需對(duì)HS’進(jìn)行校正。2023/2/154、氣蝕余量

——?dú)馕g余量定義式——允許吸上高度的計(jì)算式將

代入

2023/2/15△h隨Q增大而增大計(jì)算允許安裝高度時(shí)應(yīng)取高流量下的△h值。5、離心泵的實(shí)際安裝高度留意事項(xiàng):a.運(yùn)用最大額定流量值進(jìn)行計(jì)算b.盡量削減吸入管路的阻力,選用較大的吸入管路，削減吸入管路的彎頭、閥門等c.允許安裝高度為負(fù)值,應(yīng)將離心泵安裝于貯槽液面以下.2023/2/15六、離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)整1、管路特性曲線與泵的工作點(diǎn)

1）管路特性曲線

管路特性曲線：

流體通過(guò)某特定管路時(shí)所需的壓頭與液體流量的關(guān)系曲線。

2023/2/15式中：上式簡(jiǎn)化為

2023/2/15——管路的特性方程2）離心泵的工作點(diǎn)在特定管路中輸送液體時(shí)，管路所需的壓頭隨所輸送液體流量Q的平方而變

2023/2/152、離心泵的流量調(diào)整1）變更出口閥開(kāi)度——變更管路特性曲線2023/2/152）變更泵的轉(zhuǎn)速——變更泵的特性曲線2023/2/153、離心泵的并聯(lián)和串聯(lián)1）串聯(lián)組合泵的特性曲線

兩臺(tái)相同型號(hào)的離心泵串聯(lián)組合，在同樣的流量下，其供應(yīng)的壓頭是單臺(tái)泵的兩倍。2023/2/152）并聯(lián)組合泵的特性曲線

兩臺(tái)相同型號(hào)的離心泵并聯(lián)，若其各自有相同的吸入管路，則在相同的壓頭下，并聯(lián)泵的流量為單泵的兩倍。

2023/2/153）離心泵組合方式的選擇

低阻輸送管路----并聯(lián)優(yōu)于串聯(lián)；高阻輸送管路----串聯(lián)優(yōu)于并聯(lián)。2023/2/15例：假設(shè)某臺(tái)離心泵的特性曲線可近似用H=20-2Q2表示，式中H為泵的揚(yáng)程（m），Q為流量（m3/min）?，F(xiàn)將該泵用于兩敞口容器之間送液，已知單泵運(yùn)用時(shí)流量為1。欲使流量增加50％，試問(wèn)應(yīng)將兩泵串聯(lián)還是并聯(lián)運(yùn)用？?jī)扇萜鞯囊何徊顬?0m。解：設(shè)管路的特性曲線為He=A+BQ2，依據(jù)已知條件：Q＝0時(shí)，He＝10m；當(dāng)Q＝1時(shí)（單泵），H=20-2×12＝18m故管路的特性曲線方程為He=10+8Q22023/2/15由單泵的特性曲線H=20-2Q2得：兩臺(tái)相同泵串聯(lián)時(shí)的特性曲線H=40-4Q2，兩臺(tái)相同泵并聯(lián)時(shí)的特性曲線H=20-0.5Q2。因此，將串、并聯(lián)組合的特性曲線方程分別與管路的特性曲線聯(lián)立，可得：串聯(lián)時(shí)：Q＝1.58m3/min并聯(lián)時(shí)：Q＝1.08m3/min故：欲使流量增加50％，需接受兩泵的串聯(lián)組合。2023/2