第二章第六节流体输送设备

1、2021-11-291 1 1 1 1 1 流体流动和输送流体流动和输送流体流动和输送流体流动和输送流体流动和输送流体流动和输送1.6 1.6 1.6 流体输送设备流体输送设备流体输送设备流体输送设备流体输送设备流体输送设备一、离心泵一、离心泵 二、往复压缩机二、往复压缩机2021-11-29第六节第六节第六节第六节第六节第六节 流体输送设备流体输送设备流体输送设备流体输送设备流体输送设备流体输送设备 输送液体的机械通称为泵； 例如：离心泵离心泵、往复泵、旋转泵和漩涡泵。 输送气体的机械按不同的工况分别称为: 通风机、鼓风机、压缩机和真空泵。 本节以离心泵和往复压缩机为例，简单介绍它们的基本节

2、以离心泵和往复压缩机为例，简单介绍它们的基本构造、原理及其相关特性。本构造、原理及其相关特性。2021-11-291.6 .11.6 .11.6 .1 离心泵离心泵离心泵离心泵离心泵离心泵一离心泵的构造与工作原理一离心泵的构造与工作原理1、构造构造 离心泵离心泵是化工是化工生产上广泛应用的生产上广泛应用的一种一种液体输送设备液体输送设备。 它的主要构造它的主要构造如图所示。泵的主如图所示。泵的主要部件有：要部件有：底阀、底阀、吸入管、叶轮、泵吸入管、叶轮、泵轴、蜗状泵壳、压轴、蜗状泵壳、压出管等。出管等。2021-11-292、离心泵的工作原理、离心泵的工作原理 开泵前，开泵前，先在泵内先在泵

3、内灌满要输送的液体灌满要输送的液体。 开泵后，泵轴带动叶轮一起高速旋转产生离心力。液体在开泵后，泵轴带动叶轮一起高速旋转产生离心力。液体在 此作用下，从叶轮中心被抛向叶轮边沿，此作用下，从叶轮中心被抛向叶轮边沿，获得动能获得动能，并，并以很以很高的速度流入泵壳。高的速度流入泵壳。 在蜗形泵壳中由于流道的不断扩大，在蜗形泵壳中由于流道的不断扩大，液体的流速减慢液体的流速减慢，使，使大部分动能转化为静压能。最后液体大部分动能转化为静压能。最后液体以较高的静压强从排出以较高的静压强从排出口流入排出管道。口流入排出管道。 泵内的液体被抛出后，叶轮的中心形成了真空，泵内的液体被抛出后，叶轮的中心形成了真

4、空，在液面压在液面压 强（大气压）与泵内压力（负压）的压差作用下强（大气压）与泵内压力（负压）的压差作用下，液体便，液体便 经吸入管路进入泵内，填补了被排除液体的位置。经吸入管路进入泵内，填补了被排除液体的位置。 2021-11-29 离心泵之所以能输送液体，主要是离心泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转叶轮依靠高速旋转叶轮所产生的离心力，所产生的离心力，因此称为因此称为离心泵离心泵。 3 3、气缚、气缚 离心泵离心泵启动启动时，如果时，如果泵壳内存在空气泵壳内存在空气，由于空气的密度，由于空气的密度远小于液体的密度，叶轮旋转所产生的远小于液体的密度，叶轮旋转所产生的离心力很小离心力很小，叶

5、轮中，叶轮中心处产生的低压心处产生的低压不足以造成吸上液体所需要的真空度不足以造成吸上液体所需要的真空度，这样，这样，离心泵就无法工作，这种现象称作，离心泵就无法工作，这种现象称作“气缚气缚”。 为了使启动前泵内充满液体，在吸入管道底部装一为了使启动前泵内充满液体，在吸入管道底部装一止止逆阀。逆阀。此外，在离心泵的出口管路上也装一此外，在离心泵的出口管路上也装一调节阀调节阀，用于，用于开停车和调节流量。开停车和调节流量。2021-11-29二、离心泵的主要性能参数与特性曲线二、离心泵的主要性能参数与特性曲线二、离心泵的主要性能参数与特性曲线二、离心泵的主要性能参数与特性曲线二、离心泵的主要性能

6、参数与特性曲线二、离心泵的主要性能参数与特性曲线 1 1、离心泵的性能参数、离心泵的性能参数 1 1）离心泵的流量）离心泵的流量 指离心泵在单位时间里排到管路系统的液体体积，指离心泵在单位时间里排到管路系统的液体体积，一般一般用用qv表示表示，单位为，单位为m3/s。又称为泵的送液能力又称为泵的送液能力 。2 2）离心泵的扬程）离心泵的扬程 泵对单位重量的液体所提供的有效能量，亦即液体泵对单位重量的液体所提供的有效能量，亦即液体进出泵前后的压头差进出泵前后的压头差, ,以以HeHe表示，单位为米液柱表示，单位为米液柱。离心泵的主要性能参数有扬程、流量、轴功率和效率。离心泵的主要性能参数有扬程、

7、流量、轴功率和效率。 2021-11-293 3）轴功率）轴功率轴功率：轴功率： 电机输入离心泵的功率电机输入离心泵的功率,用用Na表示。表示。化学工程基础化学工程基础采用采用 P 表示。表示。有效功率：有效功率：排送到管道的液体从叶轮获得的功率，用排送到管道的液体从叶轮获得的功率，用NeNe表示表示 /eaNN 4）效率）效率 由于泵输送流体时对流体所作的功不能全部被流体所由于泵输送流体时对流体所作的功不能全部被流体所获得，故泵的轴功率大于其有效功率，它们的关系为：获得，故泵的轴功率大于其有效功率，它们的关系为：2021-11-292 2、离心泵的特性曲线、离心泵的特性曲线 离心泵的离心泵的

8、HeHe、 、 NaNa都与离心泵的都与离心泵的qv 有关，它们之有关，它们之间的关系由实验来测定，实验测出的一组关系曲线：间的关系由实验来测定，实验测出的一组关系曲线： HeHe qv 、 qv 、 Na Na qv 离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线 注意：它是在常温、常压下用水作实验测定的。注意：它是在常温、常压下用水作实验测定的。 各种型号的离心泵都有本身独自的特性曲线，但形状各种型号的离心泵都有本身独自的特性曲线，但形状基本相似，具有共同的特点。基本相似，具有共同的特点。 2021-11-291）Heqv曲线曲线：表示泵的压头与流量的关系，离心泵的：表示泵的压头与流量的关系，离心泵的压

9、头普遍是随流量的增大而下降。压头普遍是随流量的增大而下降。2 2）NaNaqv曲线：曲线：表示泵的轴功率与流量的关系，表示泵的轴功率与流量的关系，离心泵的离心泵的轴功率随流量的增加而上升轴功率随流量的增加而上升，流量为零时轴功率最小。，流量为零时轴功率最小。 离心泵启动时，应关闭出口阀，离心泵启动时，应关闭出口阀，使启动电流最小，以免使启动电流最小，以免电动机超载。电动机超载。3 3）qv曲线：曲线：表示泵的效率与流量的关系，表示泵的效率与流量的关系，随着流量的随着流量的增大，泵的效率将上升并达到一个最大值，以后流量再增增大，泵的效率将上升并达到一个最大值，以后流量再增大，效率便下降。大，效率

10、便下降。2021-11-29 离心泵在一定转速下有一离心泵在一定转速下有一最高效率点最高效率点。离心泵在与最离心泵在与最高效率点相对应的流量及压头下工作最为经济。高效率点相对应的流量及压头下工作最为经济。 与最高效率点所对应的与最高效率点所对应的qv 、He、Na值称为最佳工况值称为最佳工况参数。参数。离心泵的铭牌上标明的各种性能参数均为最高效率离心泵的铭牌上标明的各种性能参数均为最高效率点下相对应的参数值点下相对应的参数值。 在实际工作中，由于输送条件的限制，往往不能保证在实际工作中，由于输送条件的限制，往往不能保证在最高效率点下操作，于是将在最高效率点下操作，于是将最高效率的最高效率的92

11、%区域区域规定为规定为泵的高效区泵的高效区。在选用离心泵时，应尽量选用其特性处于这。在选用离心泵时，应尽量选用其特性处于这一区域之内的泵。一区域之内的泵。 2021-11-29离心泵的转速与离心泵的转速与q qV V,He,He及及NaNa的关系式如下：的关系式如下：212,1 ,nnqqVV2212,1 ,)(nnHHee3212,1 ,)(nnNNaa 因此，特性曲线随转速而变，选用离心泵时，要特因此，特性曲线随转速而变，选用离心泵时，要特别注意。别注意。2021-11-293 3、离心泵的安装高度和离心泵的安装高度和气蚀现象气蚀现象 1)1)离心泵的安装高度离心泵的安装高度 如图所示，以

12、贮槽液面为截面如图所示，以贮槽液面为截面0-0，泵的吸入口为截面，泵的吸入口为截面1-1。 离心泵的离心泵的允许安装允许安装高度高度，指泵的吸入口与，指泵的吸入口与贮槽液面间可允许达到贮槽液面间可允许达到的最大垂直距离，以的最大垂直距离，以Hg表示。表示。2021-11-29贮槽液面贮槽液面0-0与入口处与入口处1-1两截面间列柏努利方两截面间列柏努利方程程1021102fhgugPPHg若贮槽上方与大气相通，则若贮槽上方与大气相通，则P0即为大气压强即为大气压强Pa 102112fahgugPPHg用用Hs表示表示2021-11-292 2) )离心泵的吸上真空度离心泵的吸上真空度Hs gp

13、pHaS/ )(1 H HS S 表示泵吸入口处压力表示泵吸入口处压力 p1 可达到的真空度。可达到的真空度。P1越小越小，Hs越大，越大，Hg便越大。便越大。但当但当P1等于或小于在当时温度下的等于或小于在当时温度下的饱和蒸气压时，液体将生成大量气泡，气泡随液体流到叶饱和蒸气压时，液体将生成大量气泡，气泡随液体流到叶轮压力较高的区域后，被压缩、破裂又突然凝结，产生很轮压力较高的区域后，被压缩、破裂又突然凝结，产生很大的冲击力冲击叶轮和泵壳内表面，使叶轮和泵壳内表面大的冲击力冲击叶轮和泵壳内表面，使叶轮和泵壳内表面造成严重的剥蚀现象，这种现象称为造成严重的剥蚀现象，这种现象称为“气蚀气蚀”。离

14、心泵的吸上真空高度离心泵的吸上真空高度 定义式定义式2021-11-29 气蚀发生时产生噪音和震动，叶轮局部在巨大冲击的反气蚀发生时产生噪音和震动，叶轮局部在巨大冲击的反复作用下，表面出现斑痕及裂纹，甚至呈海棉状逐渐脱落复作用下，表面出现斑痕及裂纹，甚至呈海棉状逐渐脱落 液体流量明显下降，同时压头、效率也大幅度降低，严液体流量明显下降，同时压头、效率也大幅度降低，严重时会输不出液体。重时会输不出液体。气蚀产生的后果：气蚀产生的后果： 泵的气蚀现象刚发生时，所对应的吸上真空高度称为泵的气蚀现象刚发生时，所对应的吸上真空高度称为最大吸上真空高度最大吸上真空高度( (H Hs,maxs,max) )

15、。为了保证泵在运转中不发生。为了保证泵在运转中不发生气蚀现象，规定留有气蚀现象，规定留有0.30.3米的安全量，称为米的安全量，称为允许吸上真空允许吸上真空高度高度( (H Hs s) )2021-11-29若输送其它液体，且操作条件与上述实验条件若输送其它液体，且操作条件与上述实验条件( (泵的泵的HsHs值是以清水在值是以清水在2020和和10米水柱下测定的米水柱下测定的) )不符时，需对不符时，需对H HS S进行校正。进行校正。 )24. 0()10(vaSHHHsH泵的允许安装高度与允许吸上真空高度的关系泵的允许安装高度与允许吸上真空高度的关系: :10212fhguHsHg液81.

16、 9vvpH其中其中:2021-11-293)3)离心泵的实际安装高度离心泵的实际安装高度 离心泵的实际安装高度应小于允许安装高度，一般比允许离心泵的实际安装高度应小于允许安装高度，一般比允许值值小小0.50.51 1m m 。 mHHgg) 15 . 0(实4)4)注意事项注意事项离心泵的允许吸上真空度与流量有关，大流量下离心泵的允许吸上真空度与流量有关，大流量下HS较较小，因此，必须注意小，因此，必须注意使用最大额定流量值使用最大额定流量值进行计算。进行计算。当液体输送温度较高或液体沸点较低时，可能出现当液体输送温度较高或液体沸点较低时，可能出现允许安允许安装高度为负值装高度为负值的情况，

17、此时，应的情况，此时，应将离心泵安装于贮槽液面以将离心泵安装于贮槽液面以下下，使液体利用位差自流入泵内。，使液体利用位差自流入泵内。2021-11-294、离心泵的使用、离心泵的使用1 1）启动前先）启动前先“灌泵灌泵” 这主要是为了防止这主要是为了防止“气缚气缚”现象的发生，在泵启动前，向泵现象的发生，在泵启动前，向泵内灌注液体直至泵壳顶部排气嘴处在打开状态下有液体冒出内灌注液体直至泵壳顶部排气嘴处在打开状态下有液体冒出时为止。时为止。2 2）离心泵应在出口阀门关闭时启动）离心泵应在出口阀门关闭时启动 为了不致启动时电流过大而烧坏电机，为了不致启动时电流过大而烧坏电机，泵启动时要将出口阀泵启

18、动时要将出口阀完全关闭，等电机运转正常后，再逐渐打开出口阀，并调节完全关闭，等电机运转正常后，再逐渐打开出口阀，并调节到所需的流量。到所需的流量。2021-11-293 3）关泵的步骤）关泵的步骤 关泵时，一定要先关闭泵的出口阀，再停电机关泵时，一定要先关闭泵的出口阀，再停电机。否则，压出。否则，压出管中的高压液体可能反冲入泵内，造成叶轮高速反转，使叶管中的高压液体可能反冲入泵内，造成叶轮高速反转，使叶轮被损坏。轮被损坏。4）运转时应定时检查泵的响声、振动、滴露等情况，观察运转时应定时检查泵的响声、振动、滴露等情况，观察泵出口压力表的读数，以及轴承是否过热等。泵出口压力表的读数，以及轴承是否过

19、热等。 2021-11-295、泵的类型与选用、泵的类型与选用 水泵：水泵：B型为单级单吸悬臂式离心水泵型为单级单吸悬臂式离心水泵 4B91A: 吸入口径吸入口径4英寸约英寸约100mm，扬程，扬程91m水柱，水柱，A表示该泵叶轮直径比表示该泵叶轮直径比4B91小一级。小一级。 耐腐蚀泵：耐腐蚀泵：用用F表示表示 40FH-26：40mm吸入口径，扬程吸入口径，扬程26m水柱水柱，H表示材料为灰口铸铁，用于输送硫酸、表示材料为灰口铸铁，用于输送硫酸、 油泵：油泵：用用Y表示表示 80Y-100*2： 单吸离心油泵，单吸离心油泵，80mm吸入口吸入口径，扬程径，扬程200m水柱，水柱，2表示叶轮

20、级数。表示叶轮级数。 泥浆泵：泥浆泵：用用P表示，输送悬浮液和稠浆液表示，输送悬浮液和稠浆液2021-11-29离心泵的选用离心泵的选用 （1）根据输送液体性质和操作条件，选定泵的类）根据输送液体性质和操作条件，选定泵的类型；型； （2）根据输送任务的最大流量和管路系统情况，）根据输送任务的最大流量和管路系统情况，计算所需压头；计算所需压头； （3）根据流量和压头，选用泵的合适型号。）根据流量和压头，选用泵的合适型号。 所选泵的流量和压头均应大于所需的流量和压头所选泵的流量和压头均应大于所需的流量和压头，并保证泵的操作范围在高效区。，并保证泵的操作范围在高效区。 （4）根据所选泵的特性参数，核算泵的轴功率。）根据所选泵的特性参数，核算泵的轴功率。2021-11-29按照出口压力与压缩比，气体输送设备可分为：按照出口压力与压缩比，气体输送设备可分为： 压缩机压缩机：鼓风机鼓风机： 通风机通风机： 真空泵：真空泵： 终压不大于终压不大于14.7kPa (表压表压) ，压缩比在，压缩比在11.5之间之间终压为终压为14.7300kPa (表压表压