第二章 流体输送机械

1、2022-3-41工作介质：工作介质： 工作原理：工作原理：分类：分类： 第二章第二章 流体输送机械流体输送机械 离心式离心式、轴流式等；、轴流式等； 往复式、旋转式等；往复式、旋转式等；喷射式。喷射式。 液体液体泵泵 气体气体风机或压缩机风机或压缩机动力式动力式( (叶轮式叶轮式) )：容积式（正位移式）：容积式（正位移式）：流体作用式：流体作用式：2022-3-42一、一、 离心泵的工作原理离心泵的工作原理叶轮叶轮泵壳泵壳吸入管路吸入管路排出管路排出管路泵轴泵轴底阀底阀第一节第一节 离心泵离心泵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

2、入泵壳高速离开叶轮，进入泵壳液体离开叶轮，液体离开叶轮，叶轮中心叶轮中心及泵壳吸入口处形成低压及泵壳吸入口处形成低压抽吸低位液体进入叶轮抽吸低位液体进入叶轮2022-3-43 如果泵内存有空气，空气的密度远小于液体如果泵内存有空气，空气的密度远小于液体的密度，叶轮旋转产生的离心力小，因而叶轮中的密度，叶轮旋转产生的离心力小，因而叶轮中心处所形成的低压不足以将贮槽内的液体吸入泵心处所形成的低压不足以将贮槽内的液体吸入泵内，此时虽启动离心泵，也不能输送液体，这种内，此时虽启动离心泵，也不能输送液体，这种现象称为现象称为气缚现象气缚现象。 表明离心泵无自吸能力表明离心泵无自吸能力离心泵启动前必须离心

3、泵启动前必须灌泵。灌泵。2022-3-44二、离心泵的主要部件二、离心泵的主要部件（1） 叶轮叶轮 半开（闭）式半开（闭）式闭式闭式开式开式按结构分为：按结构分为：作用作用 ：将原动机的能量传给液体，使液体静压能：将原动机的能量传给液体，使液体静压能 及动能都有所提高及动能都有所提高给能装置给能装置2022-3-45按吸液方式分：按吸液方式分：（1 1）单级单吸式离心泵）单级单吸式离心泵（2 2）单级双吸式离心泵）单级双吸式离心泵平衡孔平衡孔2022-3-46（2） 泵壳（蜗壳）泵壳（蜗壳）作用：汇集叶轮甩出的液体；作用：汇集叶轮甩出的液体； 实现动能到静压能的转换实现动能到静压能的转换 转能

4、装置转能装置； 减少能量损失。减少能量损失。（3） 轴封装置轴封装置作用作用：防止高压液体沿轴漏出；防止高压液体沿轴漏出； 防止外界气体进入泵壳内。防止外界气体进入泵壳内。2022-3-47三、离心泵的主要性能参数三、离心泵的主要性能参数 流量流量 qV单位时间内泵所输送液体的体积，单位时间内泵所输送液体的体积，m3/s或或 m3/h。 效率效率 容积损失；水力损失；机械损失容积损失；水力损失；机械损失 一般，小型泵，效率为一般，小型泵，效率为6085%，大型泵效率可，大型泵效率可达达90%。 压头或扬程压头或扬程 H 单位重量单位重量的液体经泵后所的液体经泵后所获得获得的能量，的能量，J/N

5、或或m液柱。液柱。2022-3-48 轴功率轴功率P ，有效功率有效功率Pe %100 PPe 9.81kW1000102VVeq Hq HP 或或WeVPq Hg 而而kW102Vq HP 2022-3-49四、离心泵的特性曲线四、离心泵的特性曲线一定转速、常压、一定转速、常压、20清水清水厂家实验测定厂家实验测定（一）离心泵的特性曲线（一）离心泵的特性曲线2022-3-410H/mP PPqv/m3/h2022-3-411HqV曲线：曲线：表示泵的压头与流量的关系表示泵的压头与流量的关系HqVH/mP PPqv/m3/h较大范围内，较大范围内，2022-3-412 PqV曲线：曲线：表示泵

6、的轴功率与流量的关系表示泵的轴功率与流量的关系PqV=0时时，PPmin 离心泵启动时，应离心泵启动时，应关闭出口阀门关闭出口阀门。qVH/mP PPqv/m3/h2022-3-413 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离心泵在一定转速下有一最高效率点离心泵在一定转速下有一最高效率点 设计点。设计点。离心泵离心泵铭牌铭牌上标注的性能参数均为上标注的性能参数均为最高效率点下之值。最高效率点下之值。离心泵的高效工作区：离心泵的高效工作区：max%92 H/mP PPqv/m3/h2022-3-414（二）（二） 离心泵转速的影响离心泵转速的影响 转速变化小于转速变化小

7、于20%时，认为效率不变，有：时，认为效率不变，有：23222222111111()()VVqnHnPnqnHnPn 比例定律比例定律2022-3-415（三）（三）液体粘度和密度的影响液体粘度和密度的影响（2） 密度的影响密度的影响qV不变，不变， H不变，不变，基本不变，基本不变，P随随 变化。变化。（1） 粘度的影响粘度的影响H，qV,，而，而 P2022-3-416（一）管路特性方程及特性曲线（一）管路特性方程及特性曲线五、离心泵的工作点与流量调节五、离心泵的工作点与流量调节 在截面在截面1-1 与与2-2 间列柏间列柏努利方程，有：努利方程，有：22fpuHzHgg 特定的管路系统：

8、特定的管路系统： 一一定定p 、z 、 dlle 一定一定操作条件一定：操作条件一定：022 gu其中其中：2022-3-417258ellkgd 令令0pHzg 令令22222512248eeVfeVllllquHdgdgdllqgd 而而认为流体流动进入阻力平方区，认为流体流动进入阻力平方区， 变化较小变化较小 。为一常数为一常数亦为一常数亦为一常数2022-3-418则则20VHHkq管路特性方程管路特性方程管路特性曲线管路特性曲线HqVgpz 22fpuHzHgg 2022-3-419管路特性曲线管路特性曲线HqVgpz 泵特性曲线泵特性曲线工作点工作点（二）工作点（二）工作点解析法：

9、解析法：管路特性方程管路特性方程泵特性方程泵特性方程()VHf q ()VHq 工作点：工作点：管路特性曲线与泵特性曲线交点。管路特性曲线与泵特性曲线交点。 2022-3-420（三）（三） 流量调节流量调节改变管路特性：改变出口阀门开度；改变管路特性：改变出口阀门开度；改变泵特性：改变泵特性： 调转速。调转速。2022-3-421(1) 改变出口阀门开度改变出口阀门开度适用：调节幅度不大，而经常需要改变的场合。适用：调节幅度不大，而经常需要改变的场合。关小出口阀关小出口阀 le qV , ,H 管特线变陡管特线变陡 工作点左上移工作点左上移特点：方便、快捷，流量连续变化；特点：方便、快捷，流

10、量连续变化； 阀门消耗阻力，不经济。阀门消耗阻力，不经济。20VHHkq258ellkgd 令令DD2)n1nn2n2(D2)n ( D )n1(D1)M2MM1H适用：调节幅度大，时间又长的季节性调节。适用：调节幅度大，时间又长的季节性调节。n泵泵HqV曲线上移曲线上移工作点右上移，工作点右上移， H ， qV 特点：泵在高效率下工作，特点：泵在高效率下工作， 能量利用经济能量利用经济; 需变速装置或切削叶轮。需变速装置或切削叶轮。2022-3-423（3）离心泵的组合操作离心泵的组合操作 并联操作并联操作H并H单HqV单qV并qVBAqV并并 H单单 2022-3-424 串联操作串联操作

11、H单H串HqV单qV串qVBAqV串串 qV单单 H串串 h hr r时，时，p pk k p pv v， 不汽蚀不汽蚀 h ha a h hr r时，时，p pk kp pv v，开始发生汽蚀，开始发生汽蚀 h ha a h hr r时，时，p pk k q qV V需需, , H H泵泵 H H需需 （4 4） 核算泵的功率。核算泵的功率。2022-3-439第二节第二节 其他类型化工用泵其他类型化工用泵一、一、 往复泵往复泵（一）、主要部件及工作原理（一）、主要部件及工作原理主要部件主要部件：泵缸、活塞、活塞：泵缸、活塞、活塞杆、吸入阀、排出阀杆、吸入阀、排出阀 往复泵装置简图1泵缸;

12、2活塞; 3活塞杆;4吸入阀; 5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，吸入杆打开排出阀门关阀，吸入杆打开 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开，吸入杆关闭排出阀门打开，吸入杆关闭 液体排出液体排出 2022-3-440工作原理：工作原理：活塞对流体直接做功，提供静压能。活塞对流体直接做功，提供静压能。单动往复泵单动往复泵流量不均匀流量不均匀单动泵由于吸入阀和排出阀均在活塞一侧，吸液时不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，所以泵排液不连续，不均能

13、排液，排液时不能吸液，所以泵排液不连续，不均匀。匀。有自吸能力，启动泵前无需灌泵。有自吸能力，启动泵前无需灌泵。2022-3-441双动往复泵：双动往复泵：双动泵即活塞两侧都装有吸入阀和排出阀，使吸液双动泵即活塞两侧都装有吸入阀和排出阀，使吸液、排液同时进行。、排液同时进行。2022-3-442 往复泵的流量往复泵的流量 流量与泵本身的尺寸及活塞的往复次数有关。流量与泵本身的尺寸及活塞的往复次数有关。（容积式泵）（容积式泵） 单：单：Q QT T=ASn=ASn双：双： Q QT T=(2A-a)Sn=(2A-a)Sn Q Q实际实际= =Q QT T2022-3-443（三）往复泵的扬程与流

14、量调节（三）往复泵的扬程与流量调节 1 1、往复泵的扬程、往复泵的扬程 因为是靠挤压作用压出液体，往复泵的扬程理论上可因为是靠挤压作用压出液体，往复泵的扬程理论上可以任意高，而以任意高，而与流量无关与流量无关。 在泵机械强度、电机功率等范围内，往复泵的扬程由在泵机械强度、电机功率等范围内，往复泵的扬程由管路特性决定管路特性决定。2022-3-444 流量只与泵特性有关流量只与泵特性有关 压头只与管路特性有关压头只与管路特性有关管路特性2H2管路特性1H1泵特性HqVqVqV理理正位移特性正位移特性2022-3-4452 2、流量调节方法：、流量调节方法：（1 1）旁路旁路调节。调节。（2 2）

15、改变活塞的往复次数或冲程。）改变活塞的往复次数或冲程。2022-3-446二、二、 齿轮泵齿轮泵工作原理与往复泵相似。工作原理与往复泵相似。 在泵吸入口，由于两齿轮在泵吸入口，由于两齿轮分开，空间增大形成低压分开，空间增大形成低压区而将液体吸入。区而将液体吸入。 被吸入液体在齿轮和泵体被吸入液体在齿轮和泵体之间被分成两路由齿轮推之间被分成两路由齿轮推着前进。着前进。 在压出口，由于两齿轮互相合拢，空间缩小而将液在压出口，由于两齿轮互相合拢，空间缩小而将液体压出泵。体压出泵。2022-3-447三、旋涡泵三、旋涡泵（一）结构（一）结构 图图2-26 2-26 旋涡泵旋涡泵 1- 1-叶轮叶轮 ；

16、2-2-叶片；叶片；3-3-泵壳；泵壳；4-4-流体通道；流体通道；5-5-间壁间壁 2022-3-448（二）特点（二）特点1. 1. 启动泵时，要打开出口阀门，改变流量时，旁启动泵时，要打开出口阀门，改变流量时，旁路调节比安装调节阀更经济；路调节比安装调节阀更经济；2. 2. 能量损失大，效率低（能量损失大，效率低（20%20%40%40%），不适合输），不适合输送高粘度液体；送高粘度液体；3. 3. 压头比离心泵高压头比离心泵高2 24 4倍，适用于高压头、小流倍，适用于高压头、小流量、低粘度清洁液体。量、低粘度清洁液体。2022-3-449分类：分类：按出口压力或压缩比分为：按出口压力

17、或压缩比分为： 通风机通风机 p p出出( (表表)15kPa =1)300kPa 2300kPa 2 真空泵真空泵 p p出出( (表）表）0 0 用于减压，使设备内产生真空用于减压，使设备内产生真空第三节第三节 气体输送机械气体输送机械2022-3-450（一）结构与工作原理（一）结构与工作原理一、离心式通风机一、离心式通风机 构造构造: :与离心泵相似，机与离心泵相似，机壳、叶轮、吸入口、排出口壳、叶轮、吸入口、排出口内流道时，流速逐渐减慢而转变为静压，进一步提高内流道时，流速逐渐减慢而转变为静压，进一步提高了静压，因此气体流经通风机提高了机械能。了静压，因此气体流经通风机提高了机械能。

18、 原理：与离心泵类似，原理：与离心泵类似，气体被吸人通风机后，流经气体被吸人通风机后，流经旋转的叶轮过程中，在离心旋转的叶轮过程中，在离心力的作用下，其静压和动压力的作用下，其静压和动压都有提高，当气体进入机壳都有提高，当气体进入机壳2022-3-451（二）性能参数与特性曲线（二）性能参数与特性曲线1. 性能参数性能参数（1）流量（风量）流量（风量）qV单位时间从风机出口排出的气体体积，单位时间从风机出口排出的气体体积， m3/h或或 m3/s。注意：注意： qV应以风机进口状态计。应以风机进口状态计。2022-3-452（2）风压）风压全风压全风压pt ：单位体积的气体经风机后所获得的：单位体积的气体经风机后所获得的能量，能量，J/m3或或Pa 。以单位质量的气体为基准以单位质量的气体为基准 fssHuggpzHuggpz2222211121210)(12zz0fHguugppHss2212212