流體輸送機(jī)械課件

目錄第二章流體輸送機(jī)械第一節(jié)離心泵一、離心泵的構(gòu)造和工作原理二、離心泵主要構(gòu)件的結(jié)構(gòu)及功能三、離心泵的主要性能參數(shù)四、離心泵的特性曲線五、離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)習(xí)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1化工原理》電子教案/目錄目錄第二章流體輸送機(jī)械1化工原理》電子教案/目錄目錄第二節(jié)其它類型泵一、其它速度式泵二、容積式泵三、各類泵在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用2化工原理》電子教案/目錄目錄第二節(jié)其它類型泵2化工原理》電子教案/目錄第二章流體輸送機(jī)械流體輸送機(jī)械3第二章流體輸送機(jī)械流體輸送機(jī)械3第二章流體輸送機(jī)械按泵的工作原理分:特點(diǎn)：依靠旋轉(zhuǎn)的葉片向液體傳送機(jī)械能

特點(diǎn)：機(jī)械內(nèi)部的工作容積不斷發(fā)生變化。4第二章流體輸送機(jī)械按泵的工作原理分:特點(diǎn)：依靠旋轉(zhuǎn)的葉片第一節(jié)離心泵一、離心泵的構(gòu)造和工作原理1、離心泵的構(gòu)造：

思考：為什么葉片彎曲？泵殼呈蝸殼狀？請(qǐng)點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫答案見后面的內(nèi)容5第一節(jié)離心泵一、離心泵的構(gòu)造和工作原理1、離心泵的構(gòu)造：一、離心泵的構(gòu)造和工作原理2、離心泵的工作原理請(qǐng)點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫請(qǐng)點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫思考：流體在泵內(nèi)都獲得了哪幾種能量？其中哪種能量占主導(dǎo)地位？思考：泵啟動(dòng)前為什么要灌滿液體氣縛現(xiàn)象答案：動(dòng)能和靜壓能，其中靜壓能占主導(dǎo)6一、離心泵的構(gòu)造和工作原理2、離心泵的工作原理請(qǐng)點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫二．離心泵主要構(gòu)件的結(jié)構(gòu)及功能1．葉輪閉式葉輪的內(nèi)漏最小，故效率最高，敞式葉輪的內(nèi)漏最大。但敞式葉輪和半閉式葉輪不易發(fā)生堵塞現(xiàn)象請(qǐng)點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫思考：三種葉輪中哪一種效率高？葉輪是離心泵的心臟部件，有2至6片彎曲的葉片。

7二．離心泵主要構(gòu)件的結(jié)構(gòu)及功能1．葉輪閉式葉輪的內(nèi)漏最小，故二．離心泵主要構(gòu)件的結(jié)構(gòu)及功能思考：泵殼的主要作用是什么？2．泵殼①匯集液體，并導(dǎo)出液體；②能量轉(zhuǎn)換裝置（動(dòng)能變靜壓能）呈蝸牛殼狀

思考：為什么導(dǎo)輪的彎曲方向與葉片彎曲方向相反？3．導(dǎo)輪請(qǐng)點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫答案見后面的內(nèi)容固定不動(dòng)

8二．離心泵主要構(gòu)件的結(jié)構(gòu)及功能思考：泵殼的主要作用是什么？2二．離心泵主要構(gòu)件的結(jié)構(gòu)及功能4.軸封裝置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(qǐng)點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫----減少泵內(nèi)高壓液體外流，或防止空氣侵入泵內(nèi)。由兩個(gè)光滑而密切貼合的金屬環(huán)形面構(gòu)成，動(dòng)環(huán)隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，靜環(huán)裝在泵殼上固定不動(dòng)，二者在泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)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(yīng)以壓蓋調(diào)節(jié)到有液體成滴狀向外滲透。請(qǐng)點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫對(duì)于輸送酸、堿的離心泵，密封要求比較嚴(yán)，多用機(jī)械密封。9二．離心泵主要構(gòu)件的結(jié)構(gòu)及功能4.軸封裝置填料如浸油或滲涂三．離心泵的主要性能參數(shù)離心泵的主要性能參數(shù)銘牌10三．離心泵的主要性能參數(shù)離心泵的主要性能參數(shù)銘牌10三．離心泵的主要性能參數(shù)轉(zhuǎn)速H，又稱揚(yáng)程，泵對(duì)單位重量流體提供的有效能量，m?？捎萌鐖D裝置測(cè)量。Q，泵單位時(shí)間實(shí)際輸出的液體量，m3/s或m3/h?？蓽y(cè)量。n，單位r.p.s或r.p.m在泵進(jìn)口b、泵出口c間列機(jī)械能衡算式：流量壓頭11三．離心泵的主要性能參數(shù)轉(zhuǎn)速H，又稱揚(yáng)程，泵對(duì)單位重量流體提三．離心泵的主要性能參數(shù)理論壓頭----理想情況下單位重量液體所獲得的能量稱為理論壓頭，用H

表示。泵的壓頭H與影響因素的關(guān)系式只能由實(shí)驗(yàn)測(cè)定，但理想情況下的關(guān)系式則可理論推導(dǎo)得到。

思考：由（1）、（2）可以得出什么結(jié)果？12三．離心泵的主要性能參數(shù)理論壓頭----理想情況下單位重量液實(shí)際壓頭H實(shí)際壓頭比理論壓頭要小。具體原因如下：此損失只與葉片數(shù)、液體黏度等有關(guān)，與流量幾乎無關(guān)。（1）葉片間的環(huán)流運(yùn)動(dòng)請(qǐng)點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫考慮這一因素后，圖中理論壓頭線a變?yōu)橹本€b。

b13實(shí)際壓頭H實(shí)際壓頭比理論壓頭要小。具體原因如下：此損失只實(shí)際壓頭H（2）阻力損失考慮到這項(xiàng)損失后，壓頭線變?yōu)榍€c

。

此損失可近似視為與流速的平方呈正比。bc14實(shí)際壓頭H（2）阻力損失考慮到這項(xiàng)損失后，壓頭線變?yōu)榍鷮?shí)際壓頭H（3）沖擊損失在設(shè)計(jì)流量下，此項(xiàng)損失最小。流量若偏離設(shè)計(jì)量越遠(yuǎn)，則沖擊損失越大。設(shè)計(jì)流量bcd考慮到這項(xiàng)損失后，壓頭線應(yīng)為曲線d。

15實(shí)際壓頭H（3）沖擊損失在設(shè)計(jì)流量下，此項(xiàng)損失最三．離心泵的主要性能參數(shù)軸功率和效率軸功率，用N表示，單位W或kW效率，無量綱有效功率Ne=mswe＝Q

gH，單位W或kW

三者關(guān)系（如圖）：16三．離心泵的主要性能參數(shù)軸功率和效率軸功率，用N表示，單位三．離心泵的主要性能參數(shù)軸功率和效率NNe機(jī)械損失容積損失水力損失小型水泵：

一般為5070%

大型泵：可達(dá)90%以上（1）容積損失

（2）水力損失（3）機(jī)械損失內(nèi)漏與效率

有關(guān)的各種能量損失：環(huán)流損失、阻力損失和沖擊損失

泵軸與軸承、密封圈等機(jī)械部件之間的摩擦17三．離心泵的主要性能參數(shù)軸功率和效率NNe機(jī)械損失容積損失水三．離心泵的主要性能參數(shù)允許汽蝕余量將在后面介紹。18三．離心泵的主要性能參數(shù)允許汽蝕余量將在后面介紹。18四．離心泵的特性曲線N~Q曲線

~Q曲線測(cè)定條件：固定轉(zhuǎn)速，

20C清水上述這些主要性能參數(shù)間的關(guān)系無法理論推得，一般由廠家測(cè)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。H~Q曲線19四．離心泵的特性曲線N~Q曲線測(cè)定條件：上述這些主要四．離心泵的特性曲線設(shè)計(jì)點(diǎn)最高效率

5％～8％區(qū)域?yàn)楸酶咝^(qū)由圖可見：Q

，H

，N

，有最大值（設(shè)計(jì)點(diǎn)）。思考：離心泵啟動(dòng)時(shí)出口閥門應(yīng)關(guān)閉還是打開，why？為什么Q＝0時(shí)，N0？20四．離心泵的特性曲線設(shè)計(jì)點(diǎn)最高效率5％～8％區(qū)域?yàn)楸酶咝^(qū)離心泵特性曲線的影響因素液體性質(zhì)

密度:黏度:Why？當(dāng)

比20℃清水的大時(shí)，H

，N

，

實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)

<20倍清水的黏度（20℃

）時(shí)，

對(duì)特性曲線的影響很小，可忽略不計(jì)。

對(duì)H~Q曲線、~Q曲線無影響，但故

，N~Q曲線上移。21離心泵特性曲線的影響因素液體性質(zhì)黏度:Why？當(dāng)比20℃清離心泵特性曲線的影響因素葉輪轉(zhuǎn)速

當(dāng)轉(zhuǎn)速變化不大時(shí)（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，則比例定律思考：若泵在原轉(zhuǎn)速n下的特性曲線方程為H=A+BQ2，則新轉(zhuǎn)速n

下泵的特性曲線方程表達(dá)式？22離心泵特性曲線的影響因素葉輪轉(zhuǎn)速當(dāng)轉(zhuǎn)速變化不大離心泵特性曲線的影響因素泵在原轉(zhuǎn)速n下的特性曲線方程轉(zhuǎn)速增大23離心泵特性曲線的影響因素泵在原轉(zhuǎn)速n下的特性曲線方程轉(zhuǎn)速增大離心泵特性曲線的影響因素葉輪直徑當(dāng)葉輪直徑因切割而變小時(shí)，若變化程度小于20%，則若

不變，則思考：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(dá)式？注意：教材式（2-15）、（2-16c）有誤24離心泵特性曲線的影響因素葉輪直徑當(dāng)葉輪直徑因切割而變小時(shí)，五、離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)泵----供方管路--需方匹配：1、管路特性曲線泵提供的流量=管路所需的流量泵提供的壓頭H=管路所需的壓頭he---管路所需壓頭he與流量關(guān)系曲線對(duì)如圖所示的管路列機(jī)械能衡算式：25五、離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)泵----供方匹配：1、管路特性五、離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)管路特性方程完全湍流時(shí)，與流量無關(guān)與流量有關(guān)26五、離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)管路特性方程完全湍流時(shí)，與流量無五、離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)2、流量調(diào)節(jié)

——調(diào)節(jié)閥門（改變曲線中的B）——改變n、切割葉輪閥門開大閥門關(guān)小

工作點(diǎn)兩種方法缺點(diǎn)：多耗動(dòng)力，并可能使泵低效率區(qū)工作優(yōu)點(diǎn)：迅速、方便，可在某一最大流量與零之間隨意變動(dòng)。

不經(jīng)常改變流量時(shí)用，大中型泵的流量調(diào)節(jié)傾向于首先考慮采用這一技術(shù)27五、離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)2、流量調(diào)節(jié)——調(diào)節(jié)閥門（改變習(xí)題課----根據(jù)流量、壓頭選泵將流量、壓頭裕量控制在10%左右。28習(xí)題課----根據(jù)流量、壓頭選泵28設(shè)計(jì)型問題計(jì)算舉例【例】要用泵將水送到15m高之處，最大流量為80m3

h-1。此流量下管路的壓頭損失為3m。試在IS型泵中，選定合用的一個(gè)?！窘狻款}中已給出最大流量為：Q=80m3

h-1取he的1.05～1.1倍則為18.9~19.8m。查圖2-18得：IS100-80-125，n＝2900r

min-1另：IS125-100-250，n＝1450rmin-1泵雖同樣合用，但泵體較大，一般情況下都選前者。

29設(shè)計(jì)型問題計(jì)算舉例【例】要用泵將水送到15m高之處，最操作型問題計(jì)算舉例【例】某離心泵工作轉(zhuǎn)速為n=2900r.p.m.（轉(zhuǎn)/min），其特性曲線方程為H=30－0.01V2。當(dāng)泵的出口閥全開時(shí)，管路特性曲線方程為he=10＋0.04V2，式中V的單位為m3/h，H及he的單位均為m。求：（1）閥全開時(shí)，泵的輸水量為多少？（2）要求所需供水量為上述供水量的75%時(shí)：

a．若采用出口閥調(diào)節(jié)，則多損失的壓頭為多少m水柱？

b．若采用變速調(diào)節(jié)，則泵的轉(zhuǎn)速應(yīng)為多少r.p.m.？

【解】（1）30操作型問題計(jì)算舉例【例】某離心泵工作轉(zhuǎn)速為n=2900r.p2015H

he

(2)多損失的壓頭為多少m水柱？a.采用調(diào)節(jié)出口閥門的方法多損失的泵特性曲線方程管路特性曲線方程312015Hhe(2)多損失的壓頭為多少m水柱？多損失的泵泵特性曲線方程管路特性曲線方程b.采用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方法，則泵的轉(zhuǎn)速應(yīng)為多少r.p.m.？

2015注意：以下解法錯(cuò)誤!!!新轉(zhuǎn)速下泵的特性曲線方程為：

因?yàn)楸壤芍贿m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(diǎn)（管路特性曲線過坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí)除外）。he

32泵特性曲線方程管路特性曲線方程b.采用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方法，則六、離心泵的安裝高度ZS1、什么是安裝高度？

泵軸與吸液方液面間的垂直高度，稱為安裝高度，用ZS表示?？烧韶?fù)。思考：安裝高度為什么受限制？

33六、離心泵的安裝高度ZS1、什么是安裝高度？六、離心泵的安裝高度ZS思考：安裝高度為什么受限制？

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ZS,max。汽蝕現(xiàn)象：

葉片背面

當(dāng)pk＝pv時(shí)，K處發(fā)生部分汽化現(xiàn)象。葉片表面產(chǎn)生蜂窩狀腐蝕；泵體震動(dòng)，并發(fā)出噪音；流量、壓頭、效率都明顯下降；嚴(yán)重時(shí)甚至吸不上液體。34六、離心泵的安裝高度ZS思考：安裝高度為什么受限制？六、離心泵的安裝高度ZS2、最大安裝高度ZS,max和允許汽蝕余量

h允許剛好發(fā)生汽蝕時(shí)，pk＝pv，pe達(dá)到最小值pe,min。在s-s面、e-e面間列機(jī)械能衡算：最小汽蝕余量又稱最小凈正吸上高度（NPSH，NetPositiveSuctionHead）35六、離心泵的安裝高度ZS2、最大安裝高度ZS,max和允許汽六、離心泵的安裝高度ZS一般規(guī)定，允許汽蝕余量

h允許是泵的特性參數(shù)之一，由廠家測(cè)定。

hmin的實(shí)驗(yàn)測(cè)定：用20℃清水測(cè)定。以泵的揚(yáng)程較正常值下降3%作為發(fā)生汽蝕的標(biāo)志，測(cè)定泵剛好發(fā)生汽蝕時(shí)的pe即可。----最小汽蝕余量實(shí)際的安裝高度還應(yīng)比允許值低0.5～1m。36六、離心泵的安裝高度ZS一般規(guī)定，允許汽蝕余量h允許是泵的六、離心泵的安裝高度ZS當(dāng)輸送條件與測(cè)定條件不同時(shí)，則要對(duì)Δh允許值進(jìn)行校正。求校正系數(shù)的曲線載于泵的說明書中。校正系數(shù)常小于1，故為簡(jiǎn)便計(jì)，也可不校正，而將其視為外加的安全因數(shù)。

h允許的校正：37六、離心泵的安裝高度ZS當(dāng)輸送條件與測(cè)定條件不同時(shí)，則要對(duì)Δ七、離心泵的類型、選用、安裝與操作類型：不下百種

請(qǐng)點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫38七、離心泵的類型、選用、安裝與操作類型：不下百種請(qǐng)點(diǎn)擊觀看七、離心泵的類型、選用、安裝與操作高效區(qū)選用原則：定類型-----根據(jù)流體性質(zhì)及操作條件

定規(guī)格-----根據(jù)流量、壓頭大小，高效返回目錄39七、離心泵的類型、選用、安裝與操作高效區(qū)選用原則：返回目錄3第二節(jié)其它類型泵一、其它速度式泵40第二節(jié)其它類型泵一、其它速度式泵40第二節(jié)其它類型泵二、容積式泵1、往復(fù)泵工作原理：與離心泵比較：結(jié)構(gòu)：泵缸、活塞、閥門、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

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

-----具有自吸能力，不必灌液

----安裝高度也受限制，但無汽蝕現(xiàn)象啟動(dòng)前是否需要灌液？安裝高度是否有限制？流量Q與壓頭H關(guān)系？-----流量與壓頭幾乎無關(guān)

由于受泵的部件機(jī)械強(qiáng)度和原動(dòng)機(jī)功率的限制，泵的揚(yáng)程不可能無限增大。壓頭越大，漏損越大.請(qǐng)點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫41第二節(jié)其它類型泵二、容積式泵1、往復(fù)泵工作原理：與離心1、往復(fù)泵與離心泵比較：旁路輸液量均勻性？連續(xù)性？流量調(diào)節(jié)方法？----輸液量不均勻、不連續(xù)

----流量調(diào)節(jié)不可用出口閥門調(diào)節(jié)方法。

適用于小流量、高壓頭的情況下輸送高粘度的液體。效率高，通常為72

93%。請(qǐng)點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫421、往復(fù)泵與離心泵比較：旁路輸液量均勻性？連續(xù)性？流量調(diào)節(jié)方2、其他容積式泵：432、其他容積式泵：43三、各類泵在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用請(qǐng)點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫離心泵應(yīng)用范圍最廣。特別適用于化工生產(chǎn)的原因是它的流量均勻而易于調(diào)節(jié)，又能輸送有腐蝕性、含懸浮物的液體。往復(fù)泵只宜在壓頭高、流量也較大的情況下使用。返回目錄44三、各類泵在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用請(qǐng)點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫離心泵第二章小結(jié)設(shè)計(jì)型、操作性問題計(jì)算45第二章小結(jié)設(shè)計(jì)型、操作性問題計(jì)算45第二章小結(jié)46第二章小結(jié)464747【例】在圖示實(shí)驗(yàn)裝置上，采用20℃的清水于常壓條件下對(duì)離心泵進(jìn)行測(cè)定，試驗(yàn)中的一組測(cè)試結(jié)果如下：泵入口處真空表度數(shù)為540mmHg，泵出口處壓力表讀數(shù)為258kPa，兩測(cè)壓表之間的垂直距離為0.4m，泵的吸入管內(nèi)徑80mm；排出管內(nèi)徑50mm，流量采用孔口直徑40mm的孔板流量計(jì)測(cè)量，差壓計(jì)讀數(shù)100mmHg，實(shí)驗(yàn)條件下的孔流系數(shù)為0.85，泵由電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)，電動(dòng)機(jī)功率為2.3kw，傳動(dòng)效率為93%,泵的轉(zhuǎn)速為2900r/min。試求該泵在操作條件下的各項(xiàng)性能參數(shù)。P1P2R48【例】在圖示實(shí)驗(yàn)裝置上，采用20℃的清水于常壓條件下對(duì)離心泵變壓頭流量計(jì)測(cè)速管孔板流量計(jì)文丘里流量計(jì)孔板流量計(jì)結(jié)構(gòu)：如圖所示。測(cè)量原理：孔板測(cè)出孔板上、下游兩個(gè)固定位置之間的壓差，便可計(jì)量出流量的大小。取壓方法：采用角接法（取壓口在法蘭上）

49變壓