第二章流体输送机械21

1、返回西南交通大学化工原理电子课件西南交通大学化工原理电子课件2021-11-291第二章第二章 流体输送机械流体输送机械Fluid-moving Machinery返回西南交通大学化工原理电子课件西南交通大学化工原理电子课件2021-11-292本章学习指导本章学习指导v1 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最常用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，以便根据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机械，以实现生产工艺的要求，合理

2、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。高效、可靠、安全的运行。v2 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、操作特性及计算题。本章应重点掌握离心泵的工作原理、操作特性及计算题。v3 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，并从工程应用的在学习过程中，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。角度出发，达到经济、高效、安全地实现流体输送。返回西南交通大学化工原理电子课件西南交通大学化工原理电子课件2021-11-293若将某池子热水送至高的凉水塔，倘若外

3、界不提供机械能，水能自动由低处向高处流吗？ 返回西南交通大学化工原理电子课件西南交通大学化工原理电子课件2021-11-294我们在池面与凉水塔液面列柏努利方程此计算说明，泵不开动，水就不可能流向凉水架，就需要外界提供机械能量。22000010012elludg2211221222efpupuzHzHgggg2210 21egulld返回西南交通大学化工原理电子课件西南交通大学化工原理电子课件2021-11-295第一节 概述供料点-需料点：fHgugpzH22输送机械的作用： 流体的动能， 或位能，静压能， 克服沿程阻力，或兼而有之。 对流体做功，使流体E，结果：返回西南交通大学化工原理电子

4、课件西南交通大学化工原理电子课件2021-11-296为流体提供能量的机械称为流体输送机械。为流体提供能量的机械称为流体输送机械。 在化工生产中，常常需要将流体在化工生产中，常常需要将流体q从低处输送到高处；从低处输送到高处；q从低压送至高压；从低压送至高压；q沿管道送至较远的地方。沿管道送至较远的地方。 为达到此目的，必须对流体加入外功，以克服流体阻力为达到此目的，必须对流体加入外功，以克服流体阻力及补充输送流体时所不足的能量。及补充输送流体时所不足的能量。返回西南交通大学化工原理电子课件西南交通大学化工原理电子课件2021-11-297流体输送机械分类依据流体输送机械分类依据 液体 泵 气

5、体风机、压缩机、真空泵介质工作原理 1按按介质分分返回西南交通大学化工原理电子课件西南交通大学化工原理电子课件2021-11-298离心式（叶轮式）离心式（叶轮式）：利用高速旋转的叶利用高速旋转的叶轮使流体获得动能并转变轮使流体获得动能并转变 为为 静压能。静压能。正位移式或容积式（往复式、旋转式）正位移式或容积式（往复式、旋转式）：利用活塞或转子的周期性挤压使流体获利用活塞或转子的周期性挤压使流体获得静压能与动能。得静压能与动能。流体动力式流体动力式：利用流体高速喷射时动利用流体高速喷射时动能与静压能相互转换的原理吸引输能与静压能相互转换的原理吸引输送另一种流体。送另一种流体。 2按按工作原

6、理工作原理分分返回西南交通大学化工原理电子课件西南交通大学化工原理电子课件2021-11-299清水泵清水泵适用于粘度与水相近的、无腐蚀性、不含杂质的流体，如适用于粘度与水相近的、无腐蚀性、不含杂质的流体，如离心泵。离心泵。油泵油泵 适用于高粘度的流体。如齿轮泵、旋转泵等。适用于高粘度的流体。如齿轮泵、旋转泵等。耐腐蚀泵耐腐蚀泵杂质泵杂质泵：3 按用途分按用途分返回西南交通大学化工原理电子课件西南交通大学化工原理电子课件2021-11-2910第二节第二节 离心泵离心泵离心泵的外观离心泵的外观吸入口电动机排出口轴封装置返回西南交通大学化工原理电子课件西南交通大学化工原理电子课件2021-11-

7、29111 1. .叶轮叶轮 敞式叶轮敞式叶轮 敝式叶轮敝式叶轮 半敝式叶轮半敝式叶轮作用：将原动机的机械能传给液体，使液体的静压能和动能均有所提高。一一 离心泵的基本部件与构造离心泵的基本部件与构造返回西南交通大学化工原理电子课件西南交通大学化工原理电子课件2021-11-2912叶轮 叶片（+盖板）4-8个叶片（前弯、后弯，径向）前盖板、后盖板，无盖板闭式叶轮半开式开式返回西南交通大学化工原理电子课件西南交通大学化工原理电子课件2021-11-2913 叶轮（叶轮（Impeller）:离心泵的心脏，是流体获得机械能的主离心泵的心脏，是流体获得机械能的主要部件，其转速一般可达要部件，其转速一

8、般可达1200120036003600转转/min/min，高速，高速10700107002045020450转转/min/min。根据其结构可分为：。根据其结构可分为： 开式开式半开式半开式闭式闭式图离心泵叶轮图离心泵叶轮返回西南交通大学化工原理电子课件西南交通大学化工原理电子课件2021-11-2914 哪种形式的叶轮做功效率高？哪种形式的叶轮做功效率高？ 闭式叶轮效率最高，半开式叶轮效率次之，开式叶轮效闭式叶轮效率最高，半开式叶轮效率次之，开式叶轮效率最低；原因在于叶片间的流体倒流（外缘压力高，叶轮中率最低；原因在于叶片间的流体倒流（外缘压力高，叶轮中心压力低）回叶轮中心，做了无用功；增

9、加了前后盖板使倒心压力低）回叶轮中心，做了无用功；增加了前后盖板使倒流的可能性减小。流的可能性减小。泵壳泵壳 从叶轮中抛出的流体汇集到泵壳从叶轮中抛出的流体汇集到泵壳中，泵壳是蜗壳形的故其流道不断地扩中，泵壳是蜗壳形的故其流道不断地扩大，高速的液体在泵壳中将大部份的动大，高速的液体在泵壳中将大部份的动能转化为静压能，从而避免高速流体在能转化为静压能，从而避免高速流体在泵体及管路内巨大的流动阻力损失。因泵体及管路内巨大的流动阻力损失。因此泵壳不仅是液体的此泵壳不仅是液体的汇集器汇集器，而且还是，而且还是一个一个能量转换装置能量转换装置。 返回西南交通大学化工原理电子课件西南交通大学化工原理电子课

10、件2021-11-2915v闭式或半闭式叶轮在工作时，部分高压闭式或半闭式叶轮在工作时，部分高压液体可由叶轮与泵壳间的缝隙漏入两侧，液体可由叶轮与泵壳间的缝隙漏入两侧，除影响效率外也使叶轮受到指向液体吸入除影响效率外也使叶轮受到指向液体吸入口的轴向推力，导致叶轮向吸入口移动，口的轴向推力，导致叶轮向吸入口移动，严重时造成与泵壳的接触摩擦直至损坏。严重时造成与泵壳的接触摩擦直至损坏。为平衡轴向推力，可在叶轮后侧板上钻一为平衡轴向推力，可在叶轮后侧板上钻一些平衡孔，使漏入后侧的部分高压液体由些平衡孔，使漏入后侧的部分高压液体由平衡孔向低压区泄漏，减小两侧的压强差，平衡孔向低压区泄漏，减小两侧的压强

11、差，但同时也使泵的效率有所下降。但同时也使泵的效率有所下降。返回西南交通大学化工原理电子课件西南交通大学化工原理电子课件2021-11-2916v叶轮按其吸液方式的不同分为单吸式和双吸式两种，叶轮按其吸液方式的不同分为单吸式和双吸式两种，如图。双吸式叶轮可从两侧同时吸液，吸液能力大，如图。双吸式叶轮可从两侧同时吸液，吸液能力大，而且可基本上消除轴向推力。而且可基本上消除轴向推力。 返回西南交通大学化工原理电子课件西南交通大学化工原理电子课件2021-11-2917返回返回返回西南交通大学化工原理电子课件西南交通大学化工原理电子课件2021-11-29182.泵壳泵壳：蜗形：蜗形v作用：作用：（

12、1） 作作 为为 泵的外壳汇集液体泵的外壳汇集液体v （2） 本身又是个能量转换装置本身又是个能量转换装置 v （动能（动能 静压能）静压能）3.3.轴封装置：密封涵轴封装置：密封涵 机械密封机械密封4.4.平衡孔的作用平衡孔的作用消除轴向推力消除轴向推力5 5导轮的作用导轮的作用减少能量损失减少能量损失返回西南交通大学化工原理电子课件西南交通大学化工原理电子课件2021-11-2919 以上三个构造是离心泵的基本构造，为使泵更有效地工以上三个构造是离心泵的基本构造，为使泵更有效地工作，还需其它的辅助部件：作，还需其它的辅助部件： 导轮导轮：液体经叶轮做功后直接进入泵体，与泵体产生较：液体经叶

13、轮做功后直接进入泵体，与泵体产生较大冲击，并产生噪音。为减少冲击损失，设置导轮，导轮是大冲击，并产生噪音。为减少冲击损失，设置导轮，导轮是位于叶轮外周的固定的带叶片的环。这此叶片的弯曲方向与位于叶轮外周的固定的带叶片的环。这此叶片的弯曲方向与叶轮叶片的弯曲方向相反，其弯曲角度正好与液体从叶轮流叶轮叶片的弯曲方向相反，其弯曲角度正好与液体从叶轮流出的方向相适应，引导液体在泵壳通道内平稳地改变方向，出的方向相适应，引导液体在泵壳通道内平稳地改变方向，使能量损耗最小，动压能转换为静压能的效率高。使能量损耗最小，动压能转换为静压能的效率高。 底阀（单向阀）底阀（单向阀）：当泵体安装位置高于贮槽液面时，

14、常：当泵体安装位置高于贮槽液面时，常装有底阀，它是一个单向阀，可防止灌泵后，泵内液体倒流装有底阀，它是一个单向阀，可防止灌泵后，泵内液体倒流到贮槽中。到贮槽中。若泵安装于液面之下，底阀是否有必要？启动前若泵安装于液面之下，底阀是否有必要？启动前是否也要灌泵？是否也要灌泵？ 滤网滤网：防止液体中杂质进入泵体。：防止液体中杂质进入泵体。 返回西南交通大学化工原理电子课件西南交通大学化工原理电子课件2021-11-29202.泵壳泵壳v泵壳亦称为蜗壳、泵体，构造为蜗牛壳形，其泵壳亦称为蜗壳、泵体，构造为蜗牛壳形，其作用是将叶轮封闭在一定空间内，作用是将叶轮封闭在一定空间内，汇集引导液体汇集引导液体的

15、运动的运动，并将液体的大部分动能转化为静压能。，并将液体的大部分动能转化为静压能。这是因为随叶轮旋转方向，叶轮与泵壳间的通道这是因为随叶轮旋转方向，叶轮与泵壳间的通道截面逐渐扩大至出口时达到最大，使能量损失减截面逐渐扩大至出口时达到最大，使能量损失减少的同时实现了能量的转化。为了减少由叶轮外少的同时实现了能量的转化。为了减少由叶轮外缘抛出的液体与泵壳的碰撞而引起能量损失，有缘抛出的液体与泵壳的碰撞而引起能量损失，有时在叶轮与泵壳间还安装一固定不动而带有叶片时在叶轮与泵壳间还安装一固定不动而带有叶片的导轮，以引导液体的流动方向的导轮，以引导液体的流动方向(见图见图)。返回西南交通大学化工原理电子

16、课件西南交通大学化工原理电子课件2021-11-2921返回西南交通大学化工原理电子课件西南交通大学化工原理电子课件2021-11-29223.轴封装置轴封装置v在泵轴伸出泵壳处，转轴和泵在泵轴伸出泵壳处，转轴和泵壳间存有间隙，在旋转的泵轴与壳间存有间隙，在旋转的泵轴与泵壳之间的密封，称为轴封装置。泵壳之间的密封，称为轴封装置。其作用是防止高压液体沿轴泄漏，其作用是防止高压液体沿轴泄漏，或者外界空气以相反方向漏入。或者外界空气以相反方向漏入。常用的有填料密封和机械密封。常用的有填料密封和机械密封。v填料密封装置：由填料函壳、填料密封装置：由填料函壳、软填料和填料压盖构成，软填料软填料和填料压盖

17、构成，软填料为浸油或涂石墨的石棉绳，将其为浸油或涂石墨的石棉绳，将其放入填料函与泵轴之间，将压盖放入填料函与泵轴之间，将压盖压紧迫使它产生变形达到密封。压紧迫使它产生变形达到密封。返回西南交通大学化工原理电子课件西南交通大学化工原理电子课件2021-11-29233.轴封装置轴封装置(续续)v机械密封装置：由装在泵机械密封装置：由装在泵轴上随之转动的动环和固定轴上随之转动的动环和固定在泵壳上的静环组成，两环在泵壳上的静环组成，两环形端面由弹簧力使之紧贴在形端面由弹簧力使之紧贴在一起达到密封目的。动环用一起达到密封目的。动环用硬质金属材料制成，静环一硬质金属材料制成，静环一般用浸渍石墨或酚醛塑料

18、等般用浸渍石墨或酚醛塑料等制成。制成。v机械密封的性能优良，使机械密封的性能优良，使用寿命长。当部件的加工精用寿命长。当部件的加工精度要求高，安装技术要求比度要求高，安装技术要求比较严格，价格较高。用于输较严格，价格较高。用于输送酸、碱、盐、油等密封要送酸、碱、盐、油等密封要求高的场合。求高的场合。 返回西南交通大学化工原理电子课件西南交通大学化工原理电子课件2021-11-2924 轴封的作用：作用是防止高压液体从泵壳内沿轴的四周面漏出，或者外界空气以相反方向漏入泵壳内。返回返回返回西南交通大学化工原理电子课件西南交通大学化工原理电子课件2021-11-2925返回西南交通大学化工原理电子课

19、件西南交通大学化工原理电子课件2021-11-2926结构结构叶轮叶轮 轴轴 612片叶片片叶片机壳等。机壳等。蜗牛形通道；蜗牛形通道；叶轮偏心放；叶轮偏心放；可减少能耗，有利于动可减少能耗，有利于动能转化为静压能。能转化为静压能。叶轮叶轮机壳机壳底阀底阀(防止防止“气缚气缚”)滤网滤网(阻拦阻拦固体杂质固体杂质)返回西南交通大学化工原理电子课件西南交通大学化工原理电子课件2021-11-2927返回返回返回西南交通大学化工原理电子课件西南交通大学化工原理电子课件2021-11-2928返回西南交通大学化工原理电子课件西南交通大学化工原理电子课件2021-11-2929结构作用泵壳转能装置，汇

20、集叶轮抛出液体的部件叶轮关键部件，电动机的能量通过叶轮传递给液体；电能-动能-静压能，产生离心力密封环减少液体从叶轮出口漏入的液量轴封装置防止高压液体沿轴向四周漏出轴向力的平衡装置 平衡孔和采用双吸式叶轮来消除轴向力导轮引导流体逐渐改变流向吸入管路单向阀防停车时泵内液体倒流回贮槽滤网防杂物进入管道和泵壳离心泵的主要部件离心泵的主要部件=保证过程如何实现保证过程如何实现返回西南交通大学化工原理电子课件西南交通大学化工原理电子课件2021-11-2930离心泵装置简图返回西南交通大学化工原理电子课件西南交通大学化工原理电子课件2021-11-29312离心泵的工作原理离心泵的工作原理p 获能（叶轮

21、）获能（叶轮）p转能排液（泵壳）转能排液（泵壳）p吸液（入口）吸液（入口） 可见，离心泵之所以能输送液体，主要是依靠可见，离心泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转的叶轮，将动能和静压给予液体，在泵高速旋转的叶轮，将动能和静压给予液体，在泵壳内液体的部分动能转变成静压能，使液体获得壳内液体的部分动能转变成静压能，使液体获得较高的压力，压出泵体外。较高的压力，压出泵体外。 返回西南交通大学化工原理电子课件西南交通大学化工原理电子课件2021-11-2932离心泵的工作原理示意: 原动机轴叶轮液体离心力液体能量转换高压液体返回西南交通大学化工原理电子课件西南交通大学化工原理电子课件2021-11-

22、2933 1 1 、液体吸入、液体吸入 当泵内液体从叶轮中心被抛向外缘时，离心力（大小与流体密度成正比）在中心处形成了低压区，在势能差的作用下，液体便经吸入管路连续地被吸入泵内，以补充被排出的液体。讨论：启动前必须向泵壳内灌满液体（防止启动前必须向泵壳内灌满液体（防止气缚现象）气缚现象）返回西南交通大学化工原理电子课件西南交通大学化工原理电子课件2021-11-29342 2 叶轮向液体提供能量叶轮向液体提供能量 启动电机后，泵轴带动叶轮一起旋转，充满叶片之间的液体也随着旋转，在惯性离心力的作用下液体从叶轮中心被抛向外缘的过程中便获得了能量，使叶轮外缘的液体静压强提高，同时也增大了流速，一般可

23、达1525m/s。返回西南交通大学化工原理电子课件西南交通大学化工原理电子课件2021-11-2935目的：减少能量损失目的：减少能量损失 液体离开叶轮进入泵壳后，由于泵壳中流道逐渐加宽，液体的流速逐渐降低，又将一部分动能转变为静压能，使泵出口处液体的压强进一步提高。液体以较高的压强，从泵的排出口进入排出管路，输送至所需的场所。 3 蜗壳内液体的动能转换为静压能蜗壳内液体的动能转换为静压能返回西南交通大学化工原理电子课件西南交通大学化工原理电子课件2021-11-2936工作过程工作过程 v启动后，叶轮旋转，并带动液体旋转。启动后，叶轮旋转，并带动液体旋转。v液体在液体在离心力的作用离心力的作用下，沿叶片向边缘抛出，获得能量，液体下，沿叶片向边缘抛出，获得能量，液体以较高的静压能及流速流入机壳以较高的静压能及流速流入机壳( 沿叶片方向，沿叶片方向，u , P静静 )。由于。由于涡流通道的截面逐渐增大，涡流通道的截面逐渐增大， P动动 P静静 。液体以较高的压力。液体以较高的压力排出排出泵体泵体，流到所需的场地。，流到所需的场地。v叶片不断