流体的流动6节

1、主讲：赵晓华主讲：赵晓华第第2 2章章 流体的流动过程和输送机械流体的流动过程和输送机械第第2章章 流体的流动过程和输送机械流体的流动过程和输送机械 流体静力学基本方程式流体静力学基本方程式1流体流动基本规律流体流动基本规律2流体流动阻力流体流动阻力3管路计算管路计算4流速和流量的测量流速和流量的测量5流体输送机械流体输送机械6第第六六节节 流体流体输送机械输送机械（第（第2章）章） 概述概述1 流体输送设备作用流体输送设备作用对流体作功以完成输送任务对流体作功以完成输送任务二二.分类分类泵泵根据输送流根据输送流体的不同体的不同通风机通风机鼓风机鼓风机压缩机压缩机真空泵真空泵离心式离心式往复式

2、往复式旋转式旋转式根据工根据工作原理作原理第第六六节节 流体流体输送机械输送机械（第（第2章）章） 一一.离心泵离心泵 二二.往复压缩机往复压缩机 第第六六节节 流体流体输送机械输送机械（第（第2章）章）离心泵优点离心泵优点:结构简单，操作容易，便于调节和自控；结构简单，操作容易，便于调节和自控；流量均匀，效率较高；流量均匀，效率较高；流量和压头适用范围广；流量和压头适用范围广；适用于输送腐蚀性或含有悬浮物的液体。适用于输送腐蚀性或含有悬浮物的液体。一一.离心泵离心泵第第六六节节 流体流体输送机械输送机械（第（第2章）章）1.离心泵的工作原理和主要部件离心泵的工作原理和主要部件离心泵的结构简介

3、离心泵的结构简介第第六六节节 流体流体输送机械输送机械（第（第2章）章）组装组装第第六六节节 流体流体输送机械输送机械（第（第2章）章）离心泵的工作原理离心泵的工作原理 利用利用高速旋转的叶轮，使液体在离心力的作用下高速旋转的叶轮，使液体在离心力的作用下自叶轮中心被抛向外周并获得能量，最终体现在液自叶轮中心被抛向外周并获得能量，最终体现在液体静压能的增加，从而使液体克服流动时的摩擦阻体静压能的增加，从而使液体克服流动时的摩擦阻力及外压而被输送。力及外压而被输送。讨论：讨论：|为什么离心泵启动前需要为什么离心泵启动前需要“灌泵灌泵”？ 因泵壳内存在气体而导致吸不上液的现象称为因泵壳内存在气体而导

4、致吸不上液的现象称为气缚现象。气缚现象。第第六六节节 流体流体输送机械输送机械（第（第2章）章）|安装底阀及滤网的作用？安装底阀及滤网的作用？底阀的作用：底阀的作用：为了避免每次启动离心泵时都需要为了避免每次启动离心泵时都需要灌液，防止启动前灌入的液体从泵灌液，防止启动前灌入的液体从泵内流出，一般会在吸入管路的端部内流出，一般会在吸入管路的端部安装一个单向底阀。安装一个单向底阀。滤网的作用：滤网的作用：阻挡液体中的固体颗粒被吸入堵塞阻挡液体中的固体颗粒被吸入堵塞管道和泵壳。管道和泵壳。第第六六节节 流体流体输送机械输送机械（第（第2章）章）离心泵的主要部件离心泵的主要部件旋转：旋转：叶轮、泵轴

5、叶轮、泵轴静止：静止：泵壳、填料函和轴承泵壳、填料函和轴承最主要：最主要：叶轮、泵壳和轴封装置。叶轮、泵壳和轴封装置。叶轮叶轮v作用：作用：离心泵的核心部件。高速旋转的叶轮将机离心泵的核心部件。高速旋转的叶轮将机 械能传给液体，使液体的静压能和动能均械能传给液体，使液体的静压能和动能均 有所提高。有所提高。第第六六节节 流体流体输送机械输送机械（第（第2章）章）v结构：结构：通常由通常由612片的后弯叶片组成。片的后弯叶片组成。开式：开式：没有前后盖板没有前后盖板, ,由叶片和轮毂组成由叶片和轮毂组成半闭式：半闭式：只有后盖板只有后盖板闭式：闭式：叶片两侧带有前后盖板叶片两侧带有前后盖板机械结

6、构机械结构第第六六节节 流体流体输送机械输送机械（第（第2章）章）第第六六节节 流体流体输送机械输送机械（第（第2章）章）v轴向推动力轴向推动力 闭式或半闭式叶轮运转时，闭式或半闭式叶轮运转时，部分高压液体漏入部分高压液体漏入叶轮后侧叶轮后侧，导致后盖板与泵壳之间空腔液体的压，导致后盖板与泵壳之间空腔液体的压强较吸入口侧高，产生了指向叶轮吸入口侧的强较吸入口侧高，产生了指向叶轮吸入口侧的轴轴向推动力向推动力，该力使叶轮向吸入口处窜动，引起叶，该力使叶轮向吸入口处窜动，引起叶轮与泵壳接触处的磨损。轮与泵壳接触处的磨损。消除方法：消除方法：叶轮后盖板上钻一些小孔叶轮后盖板上钻一些小孔-平衡孔平衡孔

7、。这样会降低泵的效率。这样会降低泵的效率。第第六六节节 流体流体输送机械输送机械（第（第2章）章）泵壳（蜗壳）泵壳（蜗壳）v作用：作用：汇集由叶轮抛出的液体，且使部分动能汇集由叶轮抛出的液体，且使部分动能 转化为静压能。转化为静压能。导轮导轮第第六六节节 流体流体输送机械输送机械（第（第2章）章）轴封装置（泵轴与泵壳间的密封）轴封装置（泵轴与泵壳间的密封）v作用：作用：防止泵内高压液体沿间隙（泵壳与轴之间防止泵内高压液体沿间隙（泵壳与轴之间 的空隙）漏出，或因叶轮中心处的负压而的空隙）漏出，或因叶轮中心处的负压而 使外界空气沿相反方向漏入泵内。使外界空气沿相反方向漏入泵内。v常用：常用：填料密

8、封：填料密封：普通离心泵采用，由填料函壳、软普通离心泵采用，由填料函壳、软 填料和填料压盖构成。填料和填料压盖构成。机械密封：机械密封：输送酸、碱及易燃易爆等特殊液体，输送酸、碱及易燃易爆等特殊液体， 由装在泵轴上的动环和固定在泵壳上由装在泵轴上的动环和固定在泵壳上 的静环组成。的静环组成。第第六六节节 流体流体输送机械输送机械（第（第2章）章）2.离心泵的主要性能参数离心泵的主要性能参数流量流量qv：离心泵在单位时间内排送到管路系统中离心泵在单位时间内排送到管路系统中的液体体积。的液体体积。l/s, m3/h 与与泵的结构、尺寸和转速，管路特性有关泵的结构、尺寸和转速，管路特性有关压头压头H

9、( (扬程扬程) )：离心泵对单位重量的液体所提供离心泵对单位重量的液体所提供的有效能量。的有效能量。m 与与泵的结构、转速及流量有关；泵的结构、转速及流量有关； 一般由实验测定。一般由实验测定。扬程并不等于泵的升举高度扬程并不等于泵的升举高度, ,在实际工作中应加以区分在实际工作中应加以区分第第六六节节 流体流体输送机械输送机械（第（第2章）章）效率效率：反映能量损失。反映能量损失。能量损失主要包括以下几项：能量损失主要包括以下几项：容积损失容积损失 V，由泵的泄漏造成的；，由泵的泄漏造成的；机械损失机械损失 m，由机械摩擦造成的；由机械摩擦造成的；水力损失水力损失 h，由黏性引起的摩擦阻力

10、及局部阻由黏性引起的摩擦阻力及局部阻 力等造成的。力等造成的。vmh 与泵的类型、尺寸、制造精密程度、液体的流量与泵的类型、尺寸、制造精密程度、液体的流量和性质等有关和性质等有关第第六六节节 流体流体输送机械输送机械（第（第2章）章）轴功率轴功率N：泵轴所需要的功率泵轴所需要的功率。W或或kW有效功率有效功率Ne指液体从叶轮获得的能量。指液体从叶轮获得的能量。evNHqgNN: WQ: m3/s或或102vq HNN: kWQ: m3/s第第六六节节 流体流体输送机械输送机械（第（第2章）章）3.离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线 (一定转速下一定转速下,常压常压20清水为工质测定的清水为工质测

11、定的)H qv曲线曲线: : qv ,H , qv很小时可能例外很小时可能例外启动离心泵时启动离心泵时, ,应关闭出口阀门应关闭出口阀门N qv曲线曲线: : qv , N qv曲线曲线: :qv , max ， qv , 泵的铭牌泵的铭牌与与 max对应的对应的性能参数性能参数( (最佳工况参数最佳工况参数) )选型时选型时 maxHqvqvNqvH,N,qv第第六六节节 流体流体输送机械输送机械（第（第2章）章）4.离心泵的安装高度离心泵的安装高度离心泵的气蚀现象离心泵的气蚀现象泵的安装高度受两方面因素的影响：泵的安装高度受两方面因素的影响：当地大气压当地大气压输送温度下液体的饱和蒸气压输

12、送温度下液体的饱和蒸气压当当p1pv，液体在叶轮中心气化液体在叶轮中心气化气泡气泡流向高压区流向高压区 在高压作用下在高压作用下气泡凝结或破裂气泡凝结或破裂局部真空局部真空 周围液体高速冲向原气泡中心周围液体高速冲向原气泡中心 产生很大的冲击力撞击叶片或泵壳产生很大的冲击力撞击叶片或泵壳随液体随液体第第六六节节 流体流体输送机械输送机械（第（第2章）章） 叶轮局部在冲击力的反复作用下，材料表面会产生叶轮局部在冲击力的反复作用下，材料表面会产生疲劳甚至出现蚀点和裂缝，从而使叶轮或泵壳受到疲劳甚至出现蚀点和裂缝，从而使叶轮或泵壳受到破坏，这种现象称为破坏，这种现象称为气蚀现象气蚀现象。气蚀现象的不

13、良影响：气蚀现象的不良影响：|泵的流量、压头、效率均会下降；泵的流量、压头、效率均会下降；|产生噪音影响周围环境，严重时泵不能正常操作；产生噪音影响周围环境，严重时泵不能正常操作；|泵壳和叶轮材料遭受损坏，降低泵的使用寿命。泵壳和叶轮材料遭受损坏，降低泵的使用寿命。 所以为了避免气蚀现象的发生所以为了避免气蚀现象的发生, ,泵的安装高度应适当。泵的安装高度应适当。而适当的安装高度是根据而适当的安装高度是根据泵的抗气蚀性能泵的抗气蚀性能确定的。确定的。第第六六节节 流体流体输送机械输送机械（第（第2章）章）离心泵的抗气蚀性能离心泵的抗气蚀性能泵的允许吸上真空度泵的允许吸上真空度离心泵入口处可允许

14、达到的最大真空度。离心泵入口处可允许达到的最大真空度。m( (液柱液柱) )如图所示，允许吸上真空度如图所示，允许吸上真空度Hs为为：1asppHgm液柱液柱H Hs s值越大值越大, ,泵的抗气蚀性能越泵的抗气蚀性能越好好实验测定，条件：实验测定，条件： 10m水柱大气压下水柱大气压下20清清水为介质测定。水为介质测定。第第六六节节 流体流体输送机械输送机械（第（第2章）章）当输送条件与实验条件不同时，需要转换公式：当输送条件与实验条件不同时，需要转换公式：31000(10) (0.24)9.81 10vssapHHHHa：泵安装地区的大气压泵安装地区的大气压，mH2O10：实验条件下的大气

15、压强。实验条件下的大气压强。mH2Opv：操作温度下液体的饱和蒸汽压操作温度下液体的饱和蒸汽压，pa0.24：20下水的饱和蒸汽压下水的饱和蒸汽压，mH2O第第六六节节 流体流体输送机械输送机械（第（第2章）章）泵的气蚀余量泵的气蚀余量允许气蚀余量允许气蚀余量NPSH (net positive suction head) 离心泵入口处的静压头与动压头之和超过输送离心泵入口处的静压头与动压头之和超过输送液体在操作温度下的饱和蒸气压头的最小允许值液体在操作温度下的饱和蒸气压头的最小允许值即：即：2112vppuNPSHgggm临界气蚀余量临界气蚀余量(NPSH)c21,min1()2vcppuN

16、PSHgg必需气蚀余量必需气蚀余量(NPSH)r即临界气蚀余量即临界气蚀余量(NPSH)c上加一定的安全量。上加一定的安全量。第第六六节节 流体流体输送机械输送机械（第（第2章）章）离心泵的允许安装高度（允许吸上高度）离心泵的允许安装高度（允许吸上高度）泵吸入口与贮槽液面间允许达到的最大垂直距离泵吸入口与贮槽液面间允许达到的最大垂直距离(Hg)在在0-00-0与与1-11-1间列柏努利方程式：间列柏努利方程式：22001101,0 122fpupuzzHgggg2011,0 12gfppuHHgg若贮槽上方与大气相通若贮槽上方与大气相通(p0=pa)211,0 12agfppuHHgg则：则：

17、第第六六节节 流体流体输送机械输送机械（第（第2章）章） 若已知泵的允许吸上真空度若已知泵的允许吸上真空度Hs( )，1asppHg21,0 12gsfuHHHg则则: :211,0 12agfppuHHgg 一般为安全起见，离心泵的实际吸上高度应比允一般为安全起见，离心泵的实际吸上高度应比允许的安装高度低许的安装高度低0.51m。第第六六节节 流体流体输送机械输送机械（第（第2章）章）5.离心泵的类型离心泵的类型按输送液体性质的不同按输送液体性质的不同清水泵清水泵耐腐蚀泵耐腐蚀泵油泵油泵杂质泵杂质泵液下泵液下泵按吸入方式按吸入方式 的不同的不同按叶轮数目按叶轮数目 不同不同单级泵单级泵多级泵

18、多级泵单吸泵单吸泵双吸泵双吸泵第第六六节节 流体流体输送机械输送机械（第（第2章）章）清水泵：清水泵：输送的液体是水或物理化学性质类似于输送的液体是水或物理化学性质类似于 水的清洁液体。水的清洁液体。z单级单吸悬臂式离心泵单级单吸悬臂式离心泵 IS (B)典型规格：典型规格：z多级离心泵多级离心泵 Dz双吸泵双吸泵 sh耐腐蚀泵耐腐蚀泵( (F) )：输送酸、碱等腐蚀性液体。输送酸、碱等腐蚀性液体。 与液体的接触部件是由耐腐蚀材料制造。与液体的接触部件是由耐腐蚀材料制造。 多采用机械密封。多采用机械密封。 第第六六节节 流体流体输送机械输送机械（第（第2章）章）油泵油泵( (Y) )：输送石油

19、产品。输送石油产品。 要求有良好的密封性能，以防易燃、易爆物要求有良好的密封性能，以防易燃、易爆物的泄漏。的泄漏。杂质泵杂质泵(P)：输送悬浮液和稠的浆液。输送悬浮液和稠的浆液。 要求不易被杂质堵塞、耐磨、容易拆洗。要求不易被杂质堵塞、耐磨、容易拆洗。细分为：细分为：污水泵污水泵PW 砂泵砂泵PS 泥浆泵泥浆泵PN液下泵液下泵(FY)：泵体安装于液体贮槽内，其轴封要泵体安装于液体贮槽内，其轴封要求不高，可用于输送化工过程中各求不高，可用于输送化工过程中各种腐蚀性液体。种腐蚀性液体。第第六六节节 流体流体输送机械输送机械（第（第2章）章）6.离心泵的选用离心泵的选用确定输送系统所需的流量和外加压

20、头。确定输送系统所需的流量和外加压头。 流量流量生产任务生产任务，外加压头外加压头 管路安排管路安排。 选用泵的类型、型号。选用泵的类型、型号。 根据输送液体的性质和操作条件确定泵的类型；根据输送液体的性质和操作条件确定泵的类型；按照已确定的流量和压头从泵的样本或产品目录按照已确定的流量和压头从泵的样本或产品目录 中找出合适的型号；中找出合适的型号；所选泵提供的流量、压头与所选泵提供的流量、压头与管路要求的管路要求的流量、流量、压头压头不完全相符时，所选泵的不完全相符时，所选泵的流量和压头流量和压头可稍可稍大些，但此条件下泵的效率应较高；大些，但此条件下泵的效率应较高；泵型号选好后，列出泵的各

21、性能指标；泵型号选好后，列出泵的各性能指标；第第六六节节 流体流体输送机械输送机械（第（第2章）章）核算泵的轴功率。若输送液体的密度大于水的核算泵的轴功率。若输送液体的密度大于水的密度时，可按密度时，可按 核算泵的轴功率核算泵的轴功率。102vq HN第第六六节节 流体流体输送机械输送机械（第（第2章）章）离心泵的安装和使用应注意的一般问题：离心泵的安装和使用应注意的一般问题：z泵的安装高度必须低于允许吸上高度泵的安装高度必须低于允许吸上高度 ；z离心泵启动前必须使泵内灌满所输送液体；离心泵启动前必须使泵内灌满所输送液体；z离心泵应在出口阀门关闭时启动，使其启动功率离心泵应在出口阀门关闭时启动，使其启动功率最小；最小；z停泵前应先关闭出口阀门，或在泵出口管线上装停泵前应先关闭出口阀门，或在泵出口管线上装单向阀，以免压出管路的液体倒流入泵内使叶轮单向阀，以免压出管路的液体倒流入泵内使叶轮受冲击损坏；受冲击损坏；z运行过程中应定时检查、保养和润滑等。运行过程中应定时检查、保养和润滑等。第第六六节节 流体流体输送机械输送机械