第二章 流体输送机械10

1、第二章 流体输送机械 Fluid-moving Machinery 本章学习指导 1 1 本章学习的目的本章学习的目的 本章是流体力学原理的具体应用。通过学习掌握工业上本章是流体力学原理的具体应用。通过学习掌握工业上 最常用的流体输送机械的基本结构、工作原理及操作特性，最常用的流体输送机械的基本结构、工作原理及操作特性， 以便根据生产工艺的要求，合理地选择和正确地使用输送以便根据生产工艺的要求，合理地选择和正确地使用输送 机械，以实现高效、可靠、安全的运行。机械，以实现高效、可靠、安全的运行。 2 2 本章应掌握的内容本章应掌握的内容 本章应重点掌握离心泵的工作原理、操作特性及其选型本章应重点

2、掌握离心泵的工作原理、操作特性及其选型。 3 3 本章学习中应注意的问题本章学习中应注意的问题 在学习过程中，加深对流体力学原理的理解，并从工程在学习过程中，加深对流体力学原理的理解，并从工程 应用的角度出发，达到经济、高效、安全地实现流体输送。应用的角度出发，达到经济、高效、安全地实现流体输送。 概述 1、 定义：流体输送机械是指为流体提供机械能的机械设定义：流体输送机械是指为流体提供机械能的机械设 备备 。 泵、压缩机等泵、压缩机等 2 2、流体输送机械分类、流体输送机械分类 ： 介质：液体介质：液体泵泵 气体气体风机、压缩机风机、压缩机 工作原理：工作原理： 动力式（叶片式）：动力式（叶

3、片式）：借助于高速旋转的叶轮使流体获得能借助于高速旋转的叶轮使流体获得能 量。包括量。包括离心式离心式、轴流式、旋涡泵输送机械、轴流式、旋涡泵输送机械 正位移式（容积式）：正位移式（容积式）：利用工作室容积周期性的变化，把利用工作室容积周期性的变化，把 能量传递给液体、使液体的压力增加。包括能量传递给液体、使液体的压力增加。包括往复式往复式、旋转、旋转 式输送机械式输送机械 流体作用式：流体作用式：依靠能量转换原理以实现输送流体任务。如依靠能量转换原理以实现输送流体任务。如 喷射泵、酸蛋等。喷射泵、酸蛋等。 一、离心泵的构造和工作原理离心泵的构造和工作原理 包括叶轮和泵轴的括叶轮和泵轴的旋转部

4、件旋转部件 由泵壳、填料函和轴承组成的由泵壳、填料函和轴承组成的静止部件静止部件 离心泵由两个主要部分构成：离心泵由两个主要部分构成： （一）离心泵主要部件（一）离心泵主要部件 第一节第一节 离离 心心 泵泵 离心泵的外观 1、泵壳泵壳 通常制成如同蜗壳状的渐开线形，越接近液体的出口，通常制成如同蜗壳状的渐开线形，越接近液体的出口， 流道截面积越大流道截面积越大 。不仅是汇集流出液体的部件，而且是。不仅是汇集流出液体的部件，而且是 一个转能装置。一个转能装置。液体入口中心 出口切线 导轮：导轮叶片的弯曲方向与叶轮上叶片的弯曲方向相导轮：导轮叶片的弯曲方向与叶轮上叶片的弯曲方向相 反，引导液体在

5、泵壳的通道内平缓地改变流动方向，使反，引导液体在泵壳的通道内平缓地改变流动方向，使 机械能损耗减少机械能损耗减少。 2、叶轮、叶轮 离心泵的心脏部件，一般有离心泵的心脏部件，一般有26片后弯叶片（叶片的弯曲方片后弯叶片（叶片的弯曲方 向与叶轮的旋转方向相反）。叶片后弯便于液体进入泵体与向与叶轮的旋转方向相反）。叶片后弯便于液体进入泵体与 叶轮外缘间的流道。叶轮外缘间的流道。 叶轮结构分类：闭式、开式、半开式三种。叶轮结构分类：闭式、开式、半开式三种。 开式、半开式不易堵塞，用于输送含固体颗粒的悬开式、半开式不易堵塞，用于输送含固体颗粒的悬 浮液、料浆等，但易产生倒流，效率低。浮液、料浆等，但易

6、产生倒流，效率低。 闭式一般设有平衡孔闭式一般设有平衡孔 平衡孔：叶轮的后盖板上钻有小孔，把后盖板前后的平衡孔：叶轮的后盖板上钻有小孔，把后盖板前后的 空间连通起来，称平衡孔。空间连通起来，称平衡孔。 吸液方式分类：单吸式、双吸式。吸液方式分类：单吸式、双吸式。 叶轮数目分类：单级式、多级式叶轮数目分类：单级式、多级式 一般一般2-92-9级，多可达级，多可达1212级级 叶轮 叶片（+盖板） 泵轴：垂直叶轮面，泵轴：垂直叶轮面，叶轮中心叶轮中心 3 3、轴封装置、轴封装置 为确保泵轴带动叶轮自由旋转，泵轴与泵为确保泵轴带动叶轮自由旋转，泵轴与泵 体之间具有一定的间隙，为防止高压液体沿轴外体之

7、间具有一定的间隙，为防止高压液体沿轴外 泻，或防止外部空气渗入泵内，必须设置密封装泻，或防止外部空气渗入泵内，必须设置密封装 置，称轴封装置。置，称轴封装置。 填料密封装置填料密封装置 机械密封装置机械密封装置 离心泵装置简图离心泵装置简图 底底阀阀 泵泵轴轴 叶叶轮轮 压压出出导导管管 泵泵壳壳 吸吸入入导导管管 (二)、离心泵的工作原理 原动机原动机轴轴叶轮，旋转叶轮，旋转 （1）排液过程：排液过程： 离心力离心力 叶片间液体叶片间液体 中心中心外围外围 液体被做功液体被做功动能动能 高速离开叶轮，进入高速离开叶轮，进入 排出管路排出管路 泵体：液体的汇集与能量的转换泵体：液体的汇集与能量

8、的转换 （2 2） 吸液过程：吸液过程： 叶轮中心处形成真空叶轮中心处形成真空 泵入口内外形成压差泵入口内外形成压差 液体进吸入管路进入泵内液体进吸入管路进入泵内 叶轮不停转动，叶轮不停转动， 泵不断的吸液泵不断的吸液 和排液和排液 离心泵：依靠高速旋转的叶轮所产生的离心力 来输送液体。 （3 3）“气缚气缚”现象：现象： 泵壳内存在气体而导致吸不上液的现象。泵壳内存在气体而导致吸不上液的现象。 由于空气密度小，叶轮旋转后产生的离心力小，在叶轮中心由于空气密度小，叶轮旋转后产生的离心力小，在叶轮中心 区形成的低压不足以将液体吸入泵内。虽然离心泵在运转但区形成的低压不足以将液体吸入泵内。虽然离心

9、泵在运转但 不能输送液体。不能输送液体。 离心泵启动前，必须使泵内充满液体。离心泵启动前，必须使泵内充满液体。 离心泵停机前，须先关闭出口阀放可停机，离心泵停机前，须先关闭出口阀放可停机， 防止出口高压流体倒灌。防止出口高压流体倒灌。 二、离心泵的理论压头与实际压头二、离心泵的理论压头与实际压头 （一）、压头的意义 泵向单位重量液体提供的机械能，称为压头或扬程。泵向单位重量液体提供的机械能，称为压头或扬程。 用用“H”“H”表示表示 fe h g u g p zh 2 2 泵的压头主要用于使液体升高、静压头增大以泵的压头主要用于使液体升高、静压头增大以 及克服流动过程中的压头损失。及克服流动过

10、程中的压头损失。 （二）离心泵的理论压头（二）离心泵的理论压头 假设：叶片的数目无限多，叶片的厚度无限薄，从而可以叶片的数目无限多，叶片的厚度无限薄，从而可以 认为液体完全沿着叶片的弯曲表面流动，无任何环流现象；认为液体完全沿着叶片的弯曲表面流动，无任何环流现象； 液体是理想流体，无摩擦阻力损失。在叶轮的进、液体是理想流体，无摩擦阻力损失。在叶轮的进、 出口截面例机械能衡算式。出口截面例机械能衡算式。 离心泵的压头与构造、尺寸、叶轮的转速、流量有关。离心泵的压头与构造、尺寸、叶轮的转速、流量有关。 理论压头：离心泵可能达到的最大压头。理论压头：离心泵可能达到的最大压头。 H 表示表示 叶轮进口

11、与出口之间伯努利方程叶轮进口与出口之间伯努利方程： g cc g pp H 2 2 1 2 212 静压头增加原因：静压头增加原因： （1）液体在叶轮内受到离心力的作用，接受了外功）液体在叶轮内受到离心力的作用，接受了外功。 1kg液体接受的外功为：液体接受的外功为： 22 )( 2 1 2 2 2 1 2 2 2 2 2 1 2 1 uurr rdrdrF r r r r c 液体进入与离开叶轮时的速度液体进入与离开叶轮时的速度 1、理论压头基本方程推导： (2) 液体通过通道时，速度逐渐变小，一部分动能转变为静压能液体通过通道时，速度逐渐变小，一部分动能转变为静压能 。 每千克液体静压能增

12、加的量等于其动能减少的量。每千克液体静压能增加的量等于其动能减少的量。 2 2 2 2 1 即为：即为： 所以：所以： gg uupp 22 2 2 2 1 2 1 2 212 g cc gg uu H 222 2 1 2 2 2 2 2 1 2 1 2 2 222 2 2 2 2 2 2 111 2 1 2 1 2 1 cos2 cos2 ucuc ucuc 化简后：化简后： g ucuc H 111222 coscos 在离心泵设计中，为提高理论压头，一般使在离心泵设计中，为提高理论压头，一般使 0 1 90 （液体径向进入叶片间通道）（液体径向进入叶片间通道） g uc g uc H u

13、 22222 cos 1 22 1 22 smc r c smc u c 在径向上的分速度。绝对速度 。在周边方向上的分速度绝对速度 2 cos 22 c u c g cuu g uc H ru )cot( 222222 2 cot 1 2 2 2 2 b Q r g H 离心泵基本方程离心泵基本方程 r叶轮半径叶轮半径；叶轮旋转角速度叶轮旋转角速度；Q泵的体积流泵的体积流 量量；b2叶片周边宽度叶片周边宽度； 叶片装置角。叶片装置角。 2 理论压头和流量关系：理论压头和流量关系： r cbrcbrQ 2222222 2sin2 表示离心泵的表示离心泵的理论压头与理论流量，叶轮的转速和直径、叶

14、轮理论压头与理论流量，叶轮的转速和直径、叶轮 的几何形状的几何形状间的关系间的关系。 2、离心泵基本方程式的讨论 （1 1）装置角）装置角： 当装置角当装置角9090，叶片前弯，压头随流量的增大而提高。，叶片前弯，压头随流量的增大而提高。 当装置角当装置角=90=90，叶片径向，压头不随流量而变化。，叶片径向，压头不随流量而变化。 当装置角当装置角 90 20 20 1010-5 -5 m m2 2/s /s 时，离心泵的性能则需时，离心泵的性能则需 进行换算。一般查取修正系数。进行换算。一般查取修正系数。 转速变化特性曲线变化，转速变化特性曲线变化， 在转速变化小于在转速变化小于20%20%

15、范围内范围内 1 1、转速的影响、转速的影响比例定律比例定律 2 1 2 1 n n Q Q 2 2 1 2 1 )( n n H H 3 2 1 2 1 )( n n N N （三）转速与叶轮尺寸对离心泵特性的影响（三）转速与叶轮尺寸对离心泵特性的影响 泵的扬程、流量、效率和轴功率会随转速而变。取近似关系泵的扬程、流量、效率和轴功率会随转速而变。取近似关系 功率；时泵的流量、扬程、轴转速为、 1111 nNHQ 功率；时泵的流量、扬程、轴转速为、 2222 nNHQ 2 2、叶轮直径的影响、叶轮直径的影响切割定律切割定律 2 2 D D Q Q 2 2 2 )( D D H H 3 2 2

16、)( D D N N 在叶轮直径变 化小于20% 当泵的叶轮直 径和其他尺寸 均发生变化 2 2 2 )( D D H H 3 2 2 )( D D Q Q 5 2 2 )( D D N N 叶轮直径变化，有两种情况：叶轮直径变化，有两种情况： 1 1）某一尺寸的叶轮外周经过切削而使）某一尺寸的叶轮外周经过切削而使D D2 2变小，变小，b b2 2/D/D2 2变大。变大。 2 2）同一系列两种尺寸不同的泵，其几何形状完全相似，即）同一系列两种尺寸不同的泵，其几何形状完全相似，即 b b2 2/D/D2 2保持不变。保持不变。 例：用清水测定某离心泵的特性曲线，实验装置如附图所示。当用清水测

17、定某离心泵的特性曲线，实验装置如附图所示。当 调节出口阀使管路流量为调节出口阀使管路流量为25m25m3 3/h/h时，泵出口处压力表读数为时，泵出口处压力表读数为 0.28MPa0.28MPa（表压），泵入口处真空表读数为（表压），泵入口处真空表读数为0.025MPa0.025MPa，测得泵的轴，测得泵的轴 功率为功率为3.35kW3.35kW，电机转速为，电机转速为29002900转转/ /分，真空表与压力表测压截面分，真空表与压力表测压截面 的垂直距离为的垂直距离为0.5m0.5m。试由该组实验测定数据确定出与泵的特性曲线。试由该组实验测定数据确定出与泵的特性曲线 相关的其它性能参数。相

18、关的其它性能参数。 1z 2z 真 空 表 压 力 表 解：与泵的特性曲线相关的性能参 数有泵的转速n、流量Q、压头H、轴 功率N和效率。其中流量和轴功率已 由实验直接测出，压头和效率则需进 行计算。 以真空表和压力表两测点为1，2截 面，对单位重量流体列柏努力方程 22 21 21 21 1 2 2 f pp uu H Hzz gg 6 21 21 2 0.28 0.02510 0.531.6mH O 1000 9.81 pp H zz g %2 .64 35. 3 15. 2 N Ne kW15. 2W2150 3600 81. 91000256 .31 HQgN e 把数据代入，得 在工

19、作流量下泵的有效功率为 泵轴功率为 五、离心泵的气蚀现象与安装高度 （一）（一） 离心泵的吸上高度（安装高度离心泵的吸上高度（安装高度） 指液面至泵吸入口中心处的垂直距离，以指液面至泵吸入口中心处的垂直距离，以Zs表示。表示。 esf ees s h g u g pp z , 2 2 若若P Ps s为大气压强为大气压强PaPa，则表示为：，则表示为： esf eea s h g u g pp z , 2 2 可知：可知： zs越大，将液体压入离心泵内，泵入口处的压强越大，将液体压入离心泵内，泵入口处的压强Pe越小。越小。 若若Pe=0，离心泵的吸上高度为极限高度，离心泵的吸上高度为极限高度。

20、 g p z a s max, 可知： 当液面压强为当液面压强为1标准大气压、输送液体为水时，离心泵的极限标准大气压、输送液体为水时，离心泵的极限 吸上高度为吸上高度为10.33米。由此可见，泵的吸上高度必须控制在一米。由此可见，泵的吸上高度必须控制在一 定范围内。定范围内。 ( (二二) ) 气蚀现象和安装高度气蚀现象和安装高度 离心泵运转时，液体在泵内压强的变化如图所示：离心泵运转时，液体在泵内压强的变化如图所示： pKpv(t)，pv(t)被输液温度被输液温度t时的饱和蒸汽压，则液体发时的饱和蒸汽压，则液体发 生汽化产生汽泡，汽泡随同液体从低压区流向高压区，在生汽化产生汽泡，汽泡随同液体

21、从低压区流向高压区，在 高压的作用下迅速凝聚或汽泡破裂，与此同时，汽泡周围高压的作用下迅速凝聚或汽泡破裂，与此同时，汽泡周围 的液体会以极高的速度冲向原汽泡所占据的空间，在冲击的液体会以极高的速度冲向原汽泡所占据的空间，在冲击 点处可形成高达几万点处可形成高达几万kpa的压强，冲击频率可高达每秒几万的压强，冲击频率可高达每秒几万 次之多，若当汽泡的凝聚发生在叶片表面附近时，众多液次之多，若当汽泡的凝聚发生在叶片表面附近时，众多液 体质点犹如细小的高频水锤撞击叶片，侵蚀叶片和叶轮，体质点犹如细小的高频水锤撞击叶片，侵蚀叶片和叶轮， 这种现象称为汽蚀现象。这种现象称为汽蚀现象。 现象：汽蚀现象发生

22、时，泵体振动，发出噪音，泵的流量、现象：汽蚀现象发生时，泵体振动，发出噪音，泵的流量、 扬程、效率急剧下降扬程、效率急剧下降 ，严重时甚至吸不上液体，严重时甚至吸不上液体 防止措施：把离心泵安装在恰当的高度位置上，确保泵内防止措施：把离心泵安装在恰当的高度位置上，确保泵内 压强最低点处的静压超过工作温度下被输送液体的饱和蒸压强最低点处的静压超过工作温度下被输送液体的饱和蒸 汽压。汽压。 1、汽蚀余量汽蚀余量 g p g u g p h vee 2 2 h 愈大，愈能防止出现汽蚀愈大，愈能防止出现汽蚀。 2、最小最小汽蚀余量汽蚀余量 g p g u g p h ve e 2 2 min, min

23、 发生汽蚀时的(有效)汽蚀余量 用实验测定用实验测定 3 3、允许汽蚀余量（必需汽蚀余量）允许汽蚀余量（必需汽蚀余量） 比最小汽蚀余量大比最小汽蚀余量大0.30.3米米 3 . 0 min hh 允允许许 允许安装高度允许安装高度 允允许许允允许许 heshf g p g p z vs s )( , 讨论讨论: : （1 1）汽蚀现象产生的原因：）汽蚀现象产生的原因： 安装高度太高；安装高度太高； 被输送流体的温度太高，液体蒸汽压过高；被输送流体的温度太高，液体蒸汽压过高； 吸入管路阻力或压头损失太高。吸入管路阻力或压头损失太高。 实际安装高度应低于上述值实际安装高度应低于上述值,一般减去一般

24、减去(0.5-1)米米 泵的吸入管路而言，宜短而粗，尽量不装阀门和泵的吸入管路而言，宜短而粗，尽量不装阀门和 少装管件少装管件,少拐弯少拐弯,调节阀门应安装在排出管路上。调节阀门应安装在排出管路上。 (2) 吸入管路的压头损失吸入管路的压头损失 , ZS值值 ，反之亦然。，反之亦然。 （3）若）若ZS值为负，泵应装在液面下方。值为负，泵应装在液面下方。 输送饱和蒸汽压高的液体往往属于这种情况输送饱和蒸汽压高的液体往往属于这种情况 （4 4） ZS大小与大小与Q Q有关。有关。 Q Q ，则，则ZS ，保险保险 。 用可能的最大用可能的最大Q Q计算计算Z ZS S 五、离心泵的工作点与流量调节

25、 （一）管路特性曲线（一）管路特性曲线 通过某一特定管路的流量与所需压头之间的关系，称管路通过某一特定管路的流量与所需压头之间的关系，称管路 特性方程。特性方程。 fe h g u g p zh 2 2 2 52 2 )( 8 () 2 )(Q d lel g g u d lel h f 令： g P ZA f h g u B 2 2 2 BQAhe -管路特性曲线方程管路特性曲线方程 （二）（二） 工作点与流量调节工作点与流量调节 所谓离心泵的工作点是指离心泵的性能曲所谓离心泵的工作点是指离心泵的性能曲 线（线（HQ曲线）与管路特性曲线的交点，曲线）与管路特性曲线的交点， 即在即在HeQ坐标

26、上，分别描点作出两曲线坐标上，分别描点作出两曲线 的交点的交点M点。点。 1、工作点、工作点 离心泵在特定的管路系统中运转时离心泵在特定的管路系统中运转时 所提供的扬程和流量恰好等同于管路所提供的扬程和流量恰好等同于管路 所需的扬程和流量。所需的扬程和流量。 2 流量调节 调节方法：调节方法：1、改变管路特性曲线、改变管路特性曲线 2、改变泵的特性曲线、改变泵的特性曲线 （1）调节阀门）调节阀门 阀门调节实质：阀门调节实质：改变管路特性曲线。关小阀门，改变管路特性曲线。关小阀门， 认为增大管路阻力，认为增大管路阻力，B增大，曲线变陡，流量减小。增大，曲线变陡，流量减小。 优点：优点：操作简便、

27、灵活。操作简便、灵活。 缺点：缺点：阀门关小时，管路中阻力增大，能量损失增加，并可阀门关小时，管路中阻力增大，能量损失增加，并可 能时泵不在最高效率区域中工作。故此种调节方法多用于流能时泵不在最高效率区域中工作。故此种调节方法多用于流 量调节幅度不大，而经常需要调节的场合。量调节幅度不大，而经常需要调节的场合。 （2）改变泵的转速或切割叶轮）改变泵的转速或切割叶轮 用这种方法调节流量在用这种方法调节流量在 一定范围内可保持泵在一定范围内可保持泵在 高效率区域中工作，能高效率区域中工作，能 量利用较经济。但不方量利用较经济。但不方 便，需用变速装置，故便，需用变速装置，故 应用不广。应用不广。

28、大中型泵应优先考虑大中型泵应优先考虑 六、离心泵的类型与选择 （一）离心泵的类型（一）离心泵的类型 水泵 耐腐蚀泵 油泵 杂质泵 双吸式 单吸式 单级泵 多级泵 按输送液体的性质按输送液体的性质 按叶轮吸入方式按叶轮吸入方式 按叶轮数目按叶轮数目 （1 1）清水泵）清水泵 单级单吸式，系列代号为单级单吸式，系列代号为“IS”IS”。 需要的扬程较高，则可选需要的扬程较高，则可选D D系列多级离心泵。系列多级离心泵。 双吸式离心泵，其系列代号为双吸式离心泵，其系列代号为“Sh” Sh” 。 IS50-32-200IS50-32-200 叶轮外径叶轮外径 排出口直径排出口直径 吸入口直径吸入口直径

29、 型号型号 （2 2）耐腐蚀泵）耐腐蚀泵 当输送酸、碱等腐蚀性液体时应采用耐腐蚀当输送酸、碱等腐蚀性液体时应采用耐腐蚀 泵。耐腐蚀泵所有与液体介质接触的部件都采用泵。耐腐蚀泵所有与液体介质接触的部件都采用 耐腐蚀材料制作。耐腐蚀材料制作。“F F”表示表示 25FB-16A 吸入口直径吸入口直径 型号型号 所用材料所用材料 扬程扬程 叶轮切割序号叶轮切割序号 灰口铸铁“H”， 高硅铸铁“G”， 铬镍合金钢“B”， （3 3）油泵）油泵 输送石油产品等低沸点料液的泵。代号输送石油产品等低沸点料液的泵。代号“Y Y” ” 。 因易燃易爆，要求是密封完善。热油需水夹套。因易燃易爆，要求是密封完善。热

30、油需水夹套。 （4 4）杂质泵）杂质泵 输送含有固体颗粒的悬浮液、稠厚的浆液的泵。输送含有固体颗粒的悬浮液、稠厚的浆液的泵。 代号代号“P P”，污水泵（，污水泵（PWPW）、砂泵（）、砂泵（PSPS）、泥浆泵）、泥浆泵 （PNPN） 要求：不易堵塞、耐磨、易拆洗要求：不易堵塞、耐磨、易拆洗 特点：叶轮流道宽，叶片数目少。特点：叶轮流道宽，叶片数目少。 （1 1）确定输送系统的流量与压头）确定输送系统的流量与压头 液体的输送量一般为生产任务所规定，如果流量在一定液体的输送量一般为生产任务所规定，如果流量在一定 范围内波动，范围内波动，选泵时应按最大流量考虑。选泵时应按最大流量考虑。根据输送系根

31、据输送系 统管路的安排，用柏努力方程计算在统管路的安排，用柏努力方程计算在最大流量下管路最大流量下管路 所需的压头所需的压头(1.05-1.1)(1.05-1.1)倍。倍。 （2 2）选择泵的类型与型号）选择泵的类型与型号 首先应根据输送液体的性质和操作条件确定泵的类型，首先应根据输送液体的性质和操作条件确定泵的类型， 然后按已确定的流量然后按已确定的流量Q Qe e和压头和压头HeHe从泵的样本或产品目从泵的样本或产品目 录中选出合适的型号。录中选出合适的型号。 （3 3）核算泵的轴功率）核算泵的轴功率 , 102 QH NkW （二）离心泵的选择（二）离心泵的选择 若输送液体的密度大于水的

32、密度时，可按若输送液体的密度大于水的密度时，可按 核算泵的轴功率。核算泵的轴功率。 （三）离心泵的安装与运转（三）离心泵的安装与运转 1、安装高度必须低于允许值，防止发生汽蚀现象。同时，、安装高度必须低于允许值，防止发生汽蚀现象。同时， 应尽量降低吸入管路的阻力。应尽量降低吸入管路的阻力。 2、泵出口处要设置止逆阀，防止突然停泵时、泵出口处要设置止逆阀，防止突然停泵时 流体倒流，破坏流体倒流，破坏 泵体。泵体。 3、启动前泵内要充满液体，防止气缚现象发生。、启动前泵内要充满液体，防止气缚现象发生。 4、启动时应关闭出口阀，电极运转正常后，再打开出口阀调节、启动时应关闭出口阀，电极运转正常后，再

33、打开出口阀调节 流量，停泵时先关出口阀。流量，停泵时先关出口阀。 5、关泵的步骤关泵的步骤 关泵时，一定要先关闭泵的出口阀，再停电机。 6、运转时注意有无不正常噪音，观察真空表是否正常，定、运转时注意有无不正常噪音，观察真空表是否正常，定 期检查轴是否发热、泄露等。期检查轴是否发热、泄露等。 第二节第二节 其它类型的泵其它类型的泵 （一）、往复泵（一）、往复泵 往复泵是一种容积式 泵，它依靠作往复运 动的活塞依次开启吸 入阀和排出阀从而吸 入和排出液体。 一、容积式泵（正位移泵）一、容积式泵（正位移泵） 1、作用原理及主要部件作用原理及主要部件 主要部件：主要部件：泵缸、活塞、活塞杆、吸入阀、

34、排出阀泵缸、活塞、活塞杆、吸入阀、排出阀 工作原理工作原理 ：活塞向右移动活塞向右移动泵缸容积泵缸容积 泵体压力泵体压力 排出阀门关阀，吸入阀打开排出阀门关阀，吸入阀打开液体吸入液体吸入 活塞向左移动活塞向左移动泵缸容积泵缸容积泵体压力泵体压力排出阀门打排出阀门打 开，吸入阀关闭开，吸入阀关闭液体排出液体排出 2 2、流量不均匀性、流量不均匀性 单动泵由于吸入阀和排出阀均在活塞一侧，吸液时不能排单动泵由于吸入阀和排出阀均在活塞一侧，吸液时不能排 液，排液时不能吸液，液，排液时不能吸液，所以泵排液不连续，不均匀。所以泵排液不连续，不均匀。 为了改善往复泵的排液情况，可采用为了改善往复泵的排液情况

35、，可采用双动泵或三双动泵或三 联泵。联泵。 设置设置空气室空气室, ,对液流的波动可以起缓冲作用。对液流的波动可以起缓冲作用。 3 3、往复泵的特点、往复泵的特点 （1 1）流量仅与泵本身的尺寸及活塞的往复次数有关，而与泵）流量仅与泵本身的尺寸及活塞的往复次数有关，而与泵 的扬程无关。的扬程无关。 （2 2）压头与泵本身的尺寸无关，只要泵的机械强度及电动机）压头与泵本身的尺寸无关，只要泵的机械强度及电动机 功率允许，要多大压头，往复泵可供多大压头。功率允许，要多大压头，往复泵可供多大压头。 （与离心泵 不同） （3 3）安装高度有一定限制。有自吸能力，启动泵前无需灌泵。）安装高度有一定限制。有

36、自吸能力，启动泵前无需灌泵。 （与离心泵不同） （4 4）启动前，必须先将出口阀打开，否则，因液体排不出去）启动前，必须先将出口阀打开，否则，因液体排不出去 而急剧升高，造成事故。（而急剧升高，造成事故。（容积式泵特点容积式泵特点） （5 5）采用支路调节流量。）采用支路调节流量。（与离心泵不同）（与离心泵不同）改变转速、改变改变转速、改变 活塞行程。活塞行程。 4 4、往复泵的应用、往复泵的应用 （1 1）所需压头较高的流量不大的管路。）所需压头较高的流量不大的管路。 （2 2）可用于输送黏度很大的液体。）可用于输送黏度很大的液体。 （3 3）不宜输送腐蚀性液体和固体颗粒的悬浮液。）不宜输送

37、腐蚀性液体和固体颗粒的悬浮液。 ( (二二) ) 隔膜泵隔膜泵 1 1、 工作原理工作原理: : 往复泵的一种往复泵的一种, ,用弹性薄膜将泵分成用弹性薄膜将泵分成 不连通的两个部分。吸入活门、压出不连通的两个部分。吸入活门、压出 活门、活柱、隔膜。活门、活柱、隔膜。 2 2、流量调节：、流量调节： 调整活柱往复频率或旁路调整活柱往复频率或旁路 3 3、应用场合、应用场合: :腐蚀性的液体、固体悬浮液腐蚀性的液体、固体悬浮液 （三）计量泵（比例泵）（三）计量泵（比例泵） （1 1） 工作原理工作原理: : 往复泵的一种往复泵的一种 （2 2） 流量调节流量调节: : 调整偏心度调整偏心度柱塞冲

38、程变化柱塞冲程变化 流量调节和转速调节。流量调节和转速调节。 （3 3） 应用场合应用场合: :输送量或配比要求非常精确输送量或配比要求非常精确 场合。场合。 原动机原动机偏心轮转动偏心轮转动柱塞的往柱塞的往 复运动复运动 （四）齿轮泵（四）齿轮泵 1 1、工作原理、工作原理: : 2 2、流量调节、流量调节: : 3 3、应用场合、应用场合: : 旋转泵的一种，有两个相互啮旋转泵的一种，有两个相互啮 合的齿轮，相反旋转，形成高合的齿轮，相反旋转，形成高 压和低压区排液和吸液压和低压区排液和吸液 转速或旁路转速或旁路 高压头、小流量。粘稠以至膏状物。高压头、小流量。粘稠以至膏状物。 不宜输送含

39、有固体颗粒的悬浮液。不宜输送含有固体颗粒的悬浮液。 （五）螺杆泵（五）螺杆泵 1 1、工作原理、工作原理: : 齿轮泵相似，由泵壳和一根或两齿轮泵相似，由泵壳和一根或两 根以上的螺杆构成。利用两根相根以上的螺杆构成。利用两根相 互啮合的螺杆来排送液体。互啮合的螺杆来排送液体。 2 2、流量调节：、流量调节：转速或旁路转速或旁路 3、应用场合应用场合: : 高扬程下粘稠性液体，含有颗粒高扬程下粘稠性液体，含有颗粒 的悬浮液。的悬浮液。 二、其他叶片式泵（非正位移泵）二、其他叶片式泵（非正位移泵） （一）旋涡泵（一）旋涡泵 1、结构 2 2、工作原理：、工作原理： 是一种特殊类型的离心泵，叶轮是一

40、个圆盘，四周铣是一种特殊类型的离心泵，叶轮是一个圆盘，四周铣 有凹槽，成辐射状排列。叶轮在泵壳内转动，其间有引有凹槽，成辐射状排列。叶轮在泵壳内转动，其间有引 水道。吸入管接头和排出管接头之间为间壁，间壁与叶水道。吸入管接头和排出管接头之间为间壁，间壁与叶 轮只有很小的缝隙，用来分隔吸腔和排出腔。泵内液体轮只有很小的缝隙，用来分隔吸腔和排出腔。泵内液体 在随叶轮旋转的同时，又在引水道与各叶片间作漩涡形在随叶轮旋转的同时，又在引水道与各叶片间作漩涡形 运动。因而，被叶片拍击多次，获得较多的能量。运动。因而，被叶片拍击多次，获得较多的能量。 （1 1）启动前要灌液。）启动前要灌液。 （2 2）压头

41、和功率随流量增加下降较快。因此启动时应打）压头和功率随流量增加下降较快。因此启动时应打 开出口阀，改变流量时，旁路调节比安装调节阀经济。开出口阀，改变流量时，旁路调节比安装调节阀经济。 （离心泵不同）（离心泵不同） （3 3）在叶轮直径和转速相同的条件下，旋涡泵的压头比）在叶轮直径和转速相同的条件下，旋涡泵的压头比 离心泵高出离心泵高出2 2- -4 4倍，适用于高压头、小流量、低黏度的的倍，适用于高压头、小流量、低黏度的的 场合。场合。 （4 4）结构简单、加工容易，且可采用各种耐腐蚀的材料）结构简单、加工容易，且可采用各种耐腐蚀的材料 制造。制造。 （5 5）输送液体的粘度不宜过大，否则泵

42、的压头和效率都）输送液体的粘度不宜过大，否则泵的压头和效率都 将大幅度下降。输送液体不能含有固体颗粒将大幅度下降。输送液体不能含有固体颗粒。 3 3、特点：、特点： （二）、轴流泵（二）、轴流泵 1 1、工作原理、工作原理: : 叶片和转动轴头与泵壳组成。使叶片和转动轴头与泵壳组成。使 液体的旋转运动变为周向运动，液体的旋转运动变为周向运动， 把动能转变为压力能。把动能转变为压力能。 2 2、流量调节、流量调节：一般不设出口阀，改变转速或改变一般不设出口阀，改变转速或改变 叶片安装角度或旁路。叶片安装角度或旁路。 3、应用场合应用场合: : 大流量、低扬程的液体输送。流大流量、低扬程的液体输送

43、。流 量越小，所需功率越大。量越小，所需功率越大。 三、各类泵在化工生产中的应用三、各类泵在化工生产中的应用 2 2、往复泵的优点：压头高，送液量固定，有自吸能力，效率、往复泵的优点：压头高，送液量固定，有自吸能力，效率 较高。匀易于调节，能输送腐蚀性、喊悬浮物的液体。缺点较高。匀易于调节，能输送腐蚀性、喊悬浮物的液体。缺点 是结构复杂，需传动装置，一般不能输送腐蚀性和含固体颗是结构复杂，需传动装置，一般不能输送腐蚀性和含固体颗 粒的液体，只适宜高压头、中等流量的场合。粒的液体，只适宜高压头、中等流量的场合。 1 1、离心泵应用最广。结构简单，紧凑，能与电机直接相连，、离心泵应用最广。结构简单

44、，紧凑，能与电机直接相连， 对地基的要求不高，流量均匀易于调节，能输送腐蚀性、喊对地基的要求不高，流量均匀易于调节，能输送腐蚀性、喊 悬浮物的液体。缺点是压头较低效率较低、没有自吸能力。悬浮物的液体。缺点是压头较低效率较低、没有自吸能力。 3 3、旋转泵用于小流量、高压头的场合。特别适用于高粘度流、旋转泵用于小流量、高压头的场合。特别适用于高粘度流 体。体。 第三节第三节 气体输送机械气体输送机械 按终压或压缩比分类：按终压或压缩比分类： 1 1、通风机：、通风机： 排气压力不大于排气压力不大于15KPa15KPa，压缩比，压缩比1-1.151-1.15 2 2、鼓风机：、鼓风机： 排气压力不

45、大于排气压力不大于15-300KPa15-300KPa，压缩比小于，压缩比小于4 4 3 3、压缩机：、压缩机： 排气压力大于排气压力大于300KPa300KPa，压缩比大于，压缩比大于4 4 4 4、真空泵：、真空泵： 排气压力为大气压，压缩比很大，根据排气压力为大气压，压缩比很大，根据 真空度而定。真空度而定。 应用：应用： 1、气体输送、气体输送2 2、产生高压气体、产生高压气体3 3、产生真空、产生真空 按结构与工作原理按结构与工作原理 离心式、往复式、旋转式和流体作用式 一、离心式风机一、离心式风机 （一）离心式通风机（一）离心式通风机 1 1结构结构 结构与离心泵相似。机壳也是蜗壳

46、形，壳断面有两种结构与离心泵相似。机壳也是蜗壳形，壳断面有两种 方形：低，中压方形：低，中压 圆形：高压圆形：高压 叶片的数目较多且长度较短，低压的叶片是平直的，与轴叶片的数目较多且长度较短，低压的叶片是平直的，与轴 心成辐射状安装，中、高压的叶片是弯曲的。心成辐射状安装，中、高压的叶片是弯曲的。 离心通风机及叶轮 1机壳; 2叶轮; 3吸入口; 4排出口 2 2离心通风机的性能参数与特性曲线离心通风机的性能参数与特性曲线 1 1）性能参数：）性能参数：风量风量Q Q m m3 3/s/s，风压，风压P Pt t，轴功率，轴功率N N和效率和效率 (1)(1) 风量风量Q Q：单位时间内气体通

47、过进风口的体积流量。以：单位时间内气体通过进风口的体积流量。以 风机风机进口状态计，进口状态计，m m3 3/s/s。 (2)(2) 风压风压P Pt t ：单位体积气体通过风机时所获得的能量， ：单位体积气体通过风机时所获得的能量， J/mJ/m3 3=Pa=Pa，习惯上以，习惯上以mmHmmH2 2O O表示。表示。 与结构，叶轮尺寸，与结构，叶轮尺寸，n n及进气密度及进气密度有关，由实验测定。有关，由实验测定。 f bcbc bct h g uu g pp zzH 2 )( )( 22 在风机进、出口之间写柏努利方程：在风机进、出口之间写柏努利方程： gHp tt f bc bcbct

48、 h uu ppzzgp 2 )( )()( 22 简化上式简化上式 gzz bc )( 忽略忽略 损失忽略损失忽略 截面截面B在进口外侧在进口外侧 0, 0 bb pu dyst c ct pp u pp 2 2 选择风机，需将全风压换成标定风压。选择风机，需将全风压换成标定风压。 2 . 1 to t p p 静分压静分压 动分压动分压 全风压全风压 （3 3）、轴功率和效率）、轴功率和效率 kw pQ N t 注意单位 2) 特性曲线：（标定工质特性曲线：（标定工质2020，760mmHg760mmHg的空气，的空气， air air=1.2kg/m =1.2kg/m3 3） 3 3、离

49、心式通风机的选型、离心式通风机的选型 a a、根据气体种类和风压范围，确定风机的类型、根据气体种类和风压范围，确定风机的类型 b b、确定所求的风量和全风压。风量根据生产任务来定；全风、确定所求的风量和全风压。风量根据生产任务来定；全风 压按柏努利方程来求，但要按标准状况校正。压按柏努利方程来求，但要按标准状况校正。 根据按入口状态计的风量和校正后的全风压在产品系列表中查根据按入口状态计的风量和校正后的全风压在产品系列表中查 找合适的型号。找合适的型号。 （二）离心鼓风机和压缩机（二）离心鼓风机和压缩机 1 1、离心鼓风机（又称透平鼓风机）、离心鼓风机（又称透平鼓风机） 送气量大，单级出口表压

50、在送气量大，单级出口表压在30KPa30KPa，多级出口风压可达，多级出口风压可达 300KPa300KPa，不需冷却装置。，不需冷却装置。 选型方法与离心通风相同选型方法与离心通风相同 结构特点：离心式鼓风机的外形与离心泵相似，内部结构特点：离心式鼓风机的外形与离心泵相似，内部 结构也有许多相同之处。蜗壳形通道亦为圆形；外壳结构也有许多相同之处。蜗壳形通道亦为圆形；外壳 直径与宽度之比较大；叶轮上叶片数目较多；转速较直径与宽度之比较大；叶轮上叶片数目较多；转速较 高；叶轮外周都装有导轮。高；叶轮外周都装有导轮。 79 转子转子：主轴、多级叶轮、轴套及平衡元件主轴、多级叶轮、轴套及平衡元件 定

51、子：气缸和隔板定子：气缸和隔板 2 2、离心式压缩机、离心式压缩机 2 2工作原理工作原理 气体气体叶轮中心叶轮中心 离心力做功离心力做功高速到达外围高速到达外围 扩压器降速、增压扩压器降速、增压下一级叶轮中心下一级叶轮中心 增压多次，高压离开增压多次，高压离开 弯道，回流器弯道，回流器 3 3、离心压缩机的特点：、离心压缩机的特点： 是叶轮级数多，通常在是叶轮级数多，通常在1010级以上，叶轮转速高。由于级以上，叶轮转速高。由于 压缩比高，气体体积缩小很多，温度升高大。因此压压缩比高，气体体积缩小很多，温度升高大。因此压 缩机都分成几段，在各段之间设有中间冷却器。缩机都分成几段，在各段之间设

52、有中间冷却器。 优点：流量大而均匀，体积小，运转平稳，容易调优点：流量大而均匀，体积小，运转平稳，容易调 节，维护方便。节，维护方便。 二、旋转鼓风机和压缩机二、旋转鼓风机和压缩机 （一）罗茨鼓风机（定容式鼓风机）（一）罗茨鼓风机（定容式鼓风机） 两个渐开摆线形的转两个渐开摆线形的转 子、机壳子、机壳 两转子的旋转方向相反，两转子的旋转方向相反， 可使气体从机壳一侧吸，可使气体从机壳一侧吸， 从另一侧排出。从另一侧排出。 风量与转速成正比，与出口压力无关。风机的风量与转速成正比，与出口压力无关。风机的 风量范围可自风量范围可自2-500m2-500m3 3/min/min，出口表压可达，出口表

53、压可达 80kPa80kPa，在，在40kPa40kPa左右效率最高。左右效率最高。 特点：出口应装稳压罐，并设安全阀。特点：出口应装稳压罐，并设安全阀。 流量调节采用旁路，出流量调节采用旁路，出 口阀不可完全关闭。口阀不可完全关闭。 操作时，气体温度不能超过操作时，气体温度不能超过8585，否则转子会因受，否则转子会因受 热臌胀而卡住。热臌胀而卡住。 （二）液环压缩机（纳氏泵）（二）液环压缩机（纳氏泵） 椭圆外壳和旋转叶轮组成，椭圆外壳和旋转叶轮组成， 壳中盛有适量的液体。壳中盛有适量的液体。 液体在离心力作用下抛向壳体液体在离心力作用下抛向壳体 周边形成椭圆形液环。椭圆形周边形成椭圆形液环

54、。椭圆形 长轴处则形成两个月牙形空隙，长轴处则形成两个月牙形空隙， 供气体吸入和排出。当叶轮旋供气体吸入和排出。当叶轮旋 转一周时，在液环和叶片间所转一周时，在液环和叶片间所 形成的密闭空间逐渐变大和变形成的密闭空间逐渐变大和变 小各两次，气体从两个吸气口小各两次，气体从两个吸气口 进入机内，从两个排气口排出。进入机内，从两个排气口排出。 工作原理：工作原理： 优点：优点：液环压缩机，被压缩的气液环压缩机，被压缩的气 体只与叶轮而不与外壳接触，因体只与叶轮而不与外壳接触，因 此，在输送腐蚀件气体时，只有此，在输送腐蚀件气体时，只有 叶轮需要用耐腐蚀材料制造。叶轮需要用耐腐蚀材料制造。 三、往复

55、式压缩机往复式压缩机 （一）结构（一）结构 气缸、活塞、吸气阀、排气阀气缸、活塞、吸气阀、排气阀 特点：特点： （1 1）有除热装置，以降低气体温度。）有除热装置，以降低气体温度。 （2 2）必须控制活塞与气缸端盖之间的间隙，余隙容积不能过大。）必须控制活塞与气缸端盖之间的间隙，余隙容积不能过大。 （3 3）气缸必有润滑装置。）气缸必有润滑装置。 （4 4）对吸入、排出阀要求更高。）对吸入、排出阀要求更高。 （二）操作原理与工作循环（二）操作原理与工作循环 1-2 压缩阶段压缩阶段 P1 P2 V1 V 2 2-3 排气阶段排气阶段 P2不变，不变， 3-4 余隙气体膨胀阶段余隙气体膨胀阶段

56、4-1 吸气阶段吸气阶段 P2不变 P2 P1 V3 V 4 V 3V2 V 1 V4 压缩阶段、排气阶段、余隙气体膨胀阶段、吸气压缩阶段、排气阶段、余隙气体膨胀阶段、吸气 过程组成过程组成 1-2-3-4-11-2-3-4-1 余隙系数：余隙系数： 余隙容积占活塞推进一次所扫过容积的百分数。余隙容积占活塞推进一次所扫过容积的百分数。 31 3 VV V 压缩类型压缩类型 等温压缩；绝热压缩；多变压缩。等温压缩；绝热压缩；多变压缩。 压缩功：压缩功： 1、等温压缩、等温压缩 1 2 11 ln p p VpWs 2、绝热压缩、绝热压缩 1 1 2 12 )( p p TT nTT 21 1)(

57、 1 1 1 2 11 p p VpW S ( (三三) ) 多级压缩多级压缩 压缩比大于8时,应采用多级压缩. 1 1、多级压缩、多级压缩 在一个气缸里压缩了一次的气体进入中间冷却器冷却之在一个气缸里压缩了一次的气体进入中间冷却器冷却之 后再送入次一气缸进行压缩，经几次压缩才达到所需要后再送入次一气缸进行压缩，经几次压缩才达到所需要 的终压。的终压。 2 2、采用多级压缩的原因：、采用多级压缩的原因： 若所需要的压缩比很大，实际送气量就会很小；若所需要的压缩比很大，实际送气量就会很小； 压缩终了气体温度过高，会引起气缸内润滑油碳化或油雾压缩终了气体温度过高，会引起气缸内润滑油碳化或油雾 爆炸等问题；爆炸等问题； 机械结构亦不合理：为了承受很高的终压，气缸要很厚，机械结构亦不合理：为了承受很高的终压，气缸要很厚， 为了吸入初压很低的气体气缸体积又必须很大。为了吸入初压很低的气体气缸体积又必须很大。 （1 1）降低能耗。）降低能耗。 级数越多，总压缩功越接近于等温压缩功，即最小值。级数越多，总压缩功越接近于等温压缩功，即最小值。 常用的级数为常用