化工原理-流體輸送機械-離心泵

第二章流體輸送機械

----離心泵授課人：于艷化學(xué)與化學(xué)工程系內(nèi)容提綱1.1流體輸送機械概述1.2離心泵的主要部件1.3離心泵的工作原理1.4離心泵的性能參數(shù)1.5離心泵的特性曲線流體流動過程中總會有阻力損失，因此要增加流體的機械能。流體輸送機械就是向流體作功以提高流體機械能的裝置。§1.1概述化工生產(chǎn)中，經(jīng)常會存在流體的輸送問題，如：

流體從低處→高處；低壓處→高壓處；所在地→較遠處；流體輸送設(shè)備分類：輸送液體—泵輸送氣體—通風(fēng)機、鼓風(fēng)機、壓縮機等。

按流體類型按工作原理動力式(葉輪式)：借助于高速旋轉(zhuǎn)的葉輪使流體獲得動能并轉(zhuǎn)化為靜壓能。如離心泵，旋渦泵等；容積式：利用活塞或轉(zhuǎn)子的周期性擠壓使流體獲得靜壓能和動能；流體作用式：依靠流體高速噴射時動能與靜壓能轉(zhuǎn)換原理完成輸送流體任務(wù)，如噴射泵?！?.1概述離心泵是典型的高速旋轉(zhuǎn)葉輪式流體輸送機械，在泵類機械中很具有代表性，化工生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛。離心泵具有以下優(yōu)點：①結(jié)構(gòu)簡單，操作容易，便于調(diào)節(jié)和自控；②流量均勻，效率較高；③流量和壓頭的適用范圍較廣；④適用于輸送腐蝕性或含有懸浮物的液體?！?.1概述（1）葉輪：

§1.2

離心泵的主要部件A.葉輪按其機械結(jié)構(gòu)可分為開式、半閉式和閉式三種。（a）開式（b）半閉式（c）閉式主要有葉輪、泵殼、軸封裝置等。

組成：作用：分類：將原動機的機械能傳遞給液體，使通過離心泵的液體靜壓能和動能都有所提高。通常由6-12片后彎的葉片組成，安裝在泵軸上，并放在泵殼內(nèi)；是離心泵的關(guān)鍵部件。根據(jù)結(jié)構(gòu)分類閉式葉輪開式葉輪

半閉式葉輪

葉片的內(nèi)側(cè)帶有前后蓋板，適于輸送干凈流體。沒有前后蓋板，適合輸送含有固體顆粒的液體。只有后蓋板，可用于輸送漿料或含固體懸浮物的液體。§1.2

離心泵的主要部件

哪種形式的葉輪效率高？閉式葉輪效率最高，半開式葉輪效率次之，開式葉輪效率最低；原因在于葉片間的流體倒流（外緣壓力高，葉輪中心壓力低）回葉輪中心，做了無用功；增加了前后蓋板使倒流的可能性減小。B.按吸液方式：單吸式、雙吸式。單吸式：結(jié)構(gòu)簡單，液體從葉輪一側(cè)被吸入。雙吸式：同時從葉輪兩側(cè)對稱地吸入液體，吸液能力大，基本上消除軸向推動力。(a)單吸式后蓋板平衡孔(b)雙吸式單吸式與雙吸式葉輪§1.2

離心泵的主要部件（2）泵殼：泵體的外殼，包圍葉輪沿葉輪旋轉(zhuǎn)方向，泵殼與葉輪之間形成的截面逐漸擴大的通道。1.泵殼2.葉輪3.導(dǎo)葉輪作用

：匯集液體，導(dǎo)出液體；轉(zhuǎn)換能量，動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能。導(dǎo)葉輪

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(dǎo)葉輪。導(dǎo)葉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(yīng)，引導(dǎo)液體在泵殼的通道內(nèi)流動,減少能量損失,更為有效地將動能轉(zhuǎn)換為靜壓能。

§1.2

離心泵的主要部件軸封裝置作用

：防止泵內(nèi)高壓液體沿間隙漏出，或者外界空氣以反方向漏入泵內(nèi)。分類：

填料密封：

機械密封：

主要由填料函殼、軟填料和填料壓蓋組成，普通離心泵采用這種密封。

主要由裝在泵軸上隨之轉(zhuǎn)動的動環(huán)和固定于泵殼上的靜環(huán)組成兩個環(huán)形端面由彈簧的彈力互相貼緊而作相對運動,起到密封作用。

(端面密封)§1.2

離心泵的主要部件§1.3

離心泵的工作原理

離心泵結(jié)構(gòu)示意圖（一）、離心泵的裝置

為了使離心泵能正常工作，離心泵必須配備一定的管路和管件，這種配備有一定管路系統(tǒng)的離心泵稱為離心泵裝置。右圖為離心泵的結(jié)構(gòu)示意圖，主要有吸入管路、泵體、排出管路等。（二）離心泵的工作過程：(a)排出階段

葉輪旋轉(zhuǎn)(產(chǎn)生離心力，使液體獲得能量）→流入泵殼(動能→靜壓能)→流向排出管路。

(b)吸入階段

液體自葉輪中心甩向外緣→葉輪中心形成低壓區(qū)→貯槽液面與泵入口形成壓差→液體吸入泵內(nèi)。

離心泵之所以能輸送液體，主要是依靠高速旋轉(zhuǎn)葉輪所產(chǎn)生的離心力，因此稱為離心泵?！?.3

離心泵的工作原理說明：離心泵無自吸能力，啟動前必須將泵體內(nèi)充滿液體?！?.3

離心泵的工作原理（三）離心泵的使用過程中的注意事項：若在泵啟動前，泵內(nèi)沒有液體，而是被氣體填充，能否吸上液體呢？此時泵內(nèi)充滿氣體（其密度遠小于液體），葉輪轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的離心力小，貯槽液面與泵吸入口間的壓力差小，不足以克服流體在吸入管路中的阻力損失而吸上液體，這種現(xiàn)象稱為“氣縛”現(xiàn)象。因此在離心泵啟動之前,我們必須進行灌泵操作。（一）流量（Q）

離心泵在單位時間內(nèi)排出液體的體積稱為泵的流量。用符號Q表示，單位是m3/h或m3/s。（二）揚程（H）

揚程是指離心泵對單位重量的流體所提供的能量。用符號H表示，單位是m，也可以叫做壓頭。離心泵壓頭取決于泵的結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)速和流量，也與液體的密度有關(guān)。§1.4

離心泵的主要性能參數(shù)離心泵的流量取決于泵的結(jié)構(gòu)、尺寸（主要為葉輪的直徑與葉片寬度）和轉(zhuǎn)速等。應(yīng)予指出，離心泵總是和特定的管路相聯(lián)系，因此，離心泵的實際流量還與管路特性有關(guān)。壓力表真空表流量計離心泵實際揚程的測定通過調(diào)節(jié)出口閥改變流量，可得到不同壓力表和真空表的讀數(shù)。取真空表和壓力表的截面分別為1-1截面和2-2截面，在兩截面間列伯努利方程，即：1122§1.4

離心泵的主要性能參數(shù)1-1截面處：P1=P0-P真；2-2截面處：P2=P0+P表因為管路很短，阻力損失可以忽略不計;流速的平方差很小也可忽略。（三）功率軸功率：單位時間內(nèi)電機給予泵軸的功率，用N軸來表示。有效功率：單位時間內(nèi)液體從離心泵所獲得的實際功率。用N有表示?！?.4

離心泵的主要性能參數(shù)（四）效率效率反映泵在工作時能量損失。機械損失能量損失容積損失水力損失內(nèi)漏流體造成的環(huán)流損失、摩擦損失、沖擊損失泵軸與軸承、密封圈等機械部件之間的摩擦N軸N有（四）效率效率反映泵在工作時能量損失。1、計算不同流量Q下的揚程H，得到一組數(shù)據(jù)（H-Q），描點畫圖。2、根據(jù)不同流量Q下的揚程H，計算離心泵的功率N，得到一組數(shù)據(jù)（N-Q），描點畫圖。3、計算不同流量Q下的效率，得到一組數(shù)據(jù)（η-Q），描點畫圖。§1.5

離心泵的特性曲線離心泵的特性曲線由實驗測定

離心泵在一定轉(zhuǎn)速下性能參數(shù)之間的關(guān)系曲線，稱為離心泵的特性曲線。一般由H-Q、N-Q和η-Q三條曲線組成，可由實驗測得，實驗裝置如下圖所示?！?.5

離心泵的特性曲線離心泵特性曲線的分析

1、H～Q曲線：Q↑H↓。Q

=0，揚程最大。

2、N～Q曲線：Q↑，N↑。當(dāng)Q＝0時，N最小。這要求