第2章流体输送机械

1、第2章 流体输送机械 2.12.1概述概述 2.22.2离心泵离心泵 2.32.3其他类型化工用泵其他类型化工用泵 2.42.4气体输送机械气体输送机械流体输送机械：向流体作功以提高流体机械能的装置流体输送机械：向流体作功以提高流体机械能的装置2.1概述概述流体输送机械流体输送机械液液体体输输送送机机械械-泵泵通通风风机机鼓鼓风风机机气气体体输输送送机机械械压压缩缩机机真真空空泵泵对流体输送机械的基本要求对流体输送机械的基本要求 满足工艺上对流量和能量的要求满足工艺上对流量和能量的要求 结构简单，投资费用低结构简单，投资费用低 运行可靠，效率高，日常维护费用低运行可靠，效率高，日常维护费用低

2、能适应被输送流体的特性能适应被输送流体的特性本章的目的：本章的目的： 结合化工生产的特点，讨论各种流体输送机械的结合化工生产的特点，讨论各种流体输送机械的操作操作原理、基本构造与性能原理、基本构造与性能，合理地，合理地选择其类型、决定规格、选择其类型、决定规格、计算功率消耗、正确安排在管路系统中的位置等。计算功率消耗、正确安排在管路系统中的位置等。离心泵的外观离心泵的外观2.2 离心泵离心泵通常液体输送设备分两大类：通常液体输送设备分两大类： 离心泵离心泵(centrifugal pump) 正位移泵正位移泵 (positive-displacement pump) 往复泵和旋转泵往复泵和旋转

3、泵离心泵的优点离心泵的优点: 1结构简单，操作容易，便于控制和调节结构简单，操作容易，便于控制和调节 2流量均匀，效率较高流量均匀，效率较高 3流量和压头的适用范围较广流量和压头的适用范围较广 4适于输送腐蚀性或含有悬浮物的液体适于输送腐蚀性或含有悬浮物的液体 离心泵装置示意图离心泵装置示意图叶轮的作用：叶轮的作用：将电动机的机械能传给液体，将电动机的机械能传给液体，使液体使液体的动能有所提高。的动能有所提高。叶轮的分类：叶轮的分类：按叶轮样式：按叶轮样式： 闭式闭式 半闭式半闭式 开式开式吸液方式：吸液方式： 单吸式单吸式 双吸式双吸式离心泵的主要部件离心泵的主要部件- -叶轮叶轮开式开式半

4、闭式半闭式闭式闭式 泵壳的作用：不仅泵壳的作用：不仅在于汇集液体，作在于汇集液体，作导出液体的通道，导出液体的通道，而且又是一个能量而且又是一个能量转化装置。转化装置。离心泵的主要部件离心泵的主要部件- -泵壳泵壳蜗蜗壳壳型型泵泵壳壳思考：思考：泵壳的主要作泵壳的主要作用是什么？用是什么？轴封轴封的作用：为了防的作用：为了防止高压液体从泵壳内止高压液体从泵壳内沿轴的四周而漏出，沿轴的四周而漏出，或者外界空气漏入泵或者外界空气漏入泵壳内。壳内。离心泵的主要部件离心泵的主要部件- -轴的密封轴的密封思考：思考：轴封的主要作用是什么？轴封的主要作用是什么？关心关心离心泵离心泵什么？什么？ 主要性能指

5、标 扬程扬程(压头压头):输送机械提供的能量，以H 表示，单位为m液柱 流量流量Q 主要特性 QH关系关系 对管路中离心泵特性的理解，是本章的核心问题 输送机械特性与所在管路的特输送机械特性与所在管路的特性密切相关性密切相关(一一)离心泵的主要性能参数离心泵的主要性能参数 1流量流量 Q 离心泵的流量离心泵的流量Q是指离心泵在单位时间内排送到管是指离心泵在单位时间内排送到管路系统的液体体积，常用单位为路系统的液体体积，常用单位为 L/s 或或 m3/h； 离心泵的流量与泵的结构，尺寸离心泵的流量与泵的结构，尺寸(主要为叶轮直径主要为叶轮直径和宽度和宽度)及转速等有关。应予指出，离心泵总是和特及

6、转速等有关。应予指出，离心泵总是和特定的管路相连系的，因此离心泵的实际流量还与管路定的管路相连系的，因此离心泵的实际流量还与管路特性有关。特性有关。 离心泵的性能参数与特性曲线离心泵的性能参数与特性曲线 离心泵的主要性能参数有流量，压头，轴功率，离心泵的主要性能参数有流量，压头，轴功率，效率和气蚀余量等。离心泵性能参数间的关系通常效率和气蚀余量等。离心泵性能参数间的关系通常用特性曲线来表示。用特性曲线来表示。2压头压头 H(total head) 离心泵的压头离心泵的压头H又称扬程，它是指离心泵对单又称扬程，它是指离心泵对单位重量位重量(1N)的液体所能提供的有效能量，其单位的液体所能提供的有

7、效能量，其单位为为J/N=m压头与泵的结构压头与泵的结构(如叶片的弯曲情况，叶轮直径如叶片的弯曲情况，叶轮直径等等)、转速及流量等因素有关。对于一定的泵和、转速及流量等因素有关。对于一定的泵和转速，压头与流量有关，一般由实验测定。转速，压头与流量有关，一般由实验测定。3功率与效率功率与效率 功率分功率分轴功率轴功率和和有效功率有效功率； 轴功率轴功率N是指泵轴所需的功率，即电机传给泵轴是指泵轴所需的功率，即电机传给泵轴的功率，单位为的功率，单位为W或或kW。 离心泵的有效功率离心泵的有效功率Ne是指液体从叶轮获得的能是指液体从叶轮获得的能量，单位为量，单位为W或或kW。 N=HQ g= HQ

8、/102 KW式中：式中： Q一泵在输送条件下的流量，一泵在输送条件下的流量，m3s g重力加速度，重力加速度，ms2 H泵在输送条件下的压头，泵在输送条件下的压头，m p输送液体的密度，输送液体的密度，kg/m3轴功率大于有效功率，二者之比称为效率，用轴功率大于有效功率，二者之比称为效率，用表示，表示，即即 =(Ne/N) 100% (二二)离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线 离心泵的主要性能参数流量离心泵的主要性能参数流量Q、压头、压头H、轴功、轴功率率N及效率及效率 间的关系曲线称为间的关系曲线称为离心泵的特性曲离心泵的特性曲线线或或工作性能曲线工作性能曲线，此曲线由实验测定。，此曲线由实

9、验测定。 离心泵的效率与泵的类型、尺寸，制造精密程离心泵的效率与泵的类型、尺寸，制造精密程度、液体的流量和性质等有关。一般小型离心泵的度、液体的流量和性质等有关。一般小型离心泵的效率为效率为5070，大型泵可高达，大型泵可高达90。离心泵输送液体中的能量传递、变化过程：离心泵输送液体中的能量传递、变化过程： 图为4B20型离心水泵在2900rmin时的特性曲线，由H-Q，N-Q及 -Q三条曲线所组成。 特性曲线随转速而变，故特性曲线图上一定要标出实验时的转速。HQ曲线曲线：表示泵的压头与流量的关系，离心：表示泵的压头与流量的关系，离心泵的泵的压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

10、下降（流量很小（流量很小时可能有例外）。时可能有例外）。NQ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，离离心泵的轴功率随流量的增加而上升心泵的轴功率随流量的增加而上升，流量为零时，流量为零时轴功率最小。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，使使启动电流最小，以保护电机。启动电流最小，以保护电机。 Q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，随着流随着流量的增大，泵的效率将上升并达到一个最大值，以量的增大，泵的效率将上升并达到一个最大值，以后流量再增大，效率便下降。后流量再增大，效率便下降。 离心泵在一定转速下有一最高

11、效率点。离心泵在一定转速下有一最高效率点。离离心泵在与最高效率点相对应的流量及压头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。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Q、H、N值称为最值称为最佳工况参数佳工况参数。离心泵的铭牌上标明的就是。离心泵的铭牌上标明的就是指该泵在运行时最高效率点的状态参数。指该泵在运行时最高效率点的状态参数。 注意：注意：在选用离心泵时，应使离心泵在该在选用离心泵时，应使离心泵在该点附近工作。一般要求操作时的效率应不点附近工作。一般要求操作时的效率应不低于最高效率的低于最高效率的92%。 例题例题2-2泵的安装泵安装 离心泵的安装高度指液离心

12、泵的安装高度指液源液面与泵入口的垂定源液面与泵入口的垂定距离如图所示的距离如图所示的He，如果如果He设置不合适，将设置不合适，将会影响泵的运行及使用会影响泵的运行及使用寿命。寿命。 泵安装需关注：泵安装需关注： 为什么为什么He不能任意设不能任意设置置? 怎样正确确定怎样正确确定He? 离心泵的工作点与流量调节离心泵的工作点与流量调节 1 1、管路特性曲线与泵的工作点、管路特性曲线与泵的工作点 1 1）管路特性曲线）管路特性曲线 流体通过某特定管路时流体通过某特定管路时所需的压头与液体流量所需的压头与液体流量的的关系曲线。关系曲线。 在截面在截面1-1 与与 2-2 间列柏努利间列柏努利方程

13、式，并以方程式，并以1-1 截面为基准截面为基准水平面，则液体流过管路所需水平面，则液体流过管路所需的压头为：的压头为：feHgugpzH22Kgpz式中：022gu上式简化为 feHKH)21()4)(220gdQdllHcef而Bgddllce4201)(令2BQKHe管路的特性管路的特性方程方程2）离心泵的工作点）离心泵的工作点离心泵的特性曲线与管离心泵的特性曲线与管路的特性曲线的交点路的特性曲线的交点M，就是离心泵在管路中的就是离心泵在管路中的工作点。工作点。 M点所对应的流量点所对应的流量Qe和压头和压头He表示离心表示离心泵在该特定管路中泵在该特定管路中实际输送的流量和提供的压头实

14、际输送的流量和提供的压头。在特定管路中输送液体时，管路所需的压头随所输在特定管路中输送液体时，管路所需的压头随所输送液体流量送液体流量Q的平方而变的平方而变 2、离心泵的流量调节、离心泵的流量调节1）改变出口阀开度）改变出口阀开度 改变管路特性曲线改变管路特性曲线 当阀门关小时：当阀门关小时：管路局部阻力加大，管路局部阻力加大，管路特性曲线变陡，管路特性曲线变陡，工作点由原来的工作点由原来的M点点移到移到M1点，流量由点，流量由QM降到降到QM1； 当阀门开大时：当阀门开大时：管路局部阻力减小，管路特性曲线变得平坦一些，管路局部阻力减小，管路特性曲线变得平坦一些，工作点由工作点由M移到移到M2

15、流量加大到流量加大到QM2。优点：优点：调节迅速方便，流量可连续变化；调节迅速方便，流量可连续变化；缺点：缺点：流量阻力加大，要多消耗动力，不经济。流量阻力加大，要多消耗动力，不经济。 2）改变泵的转速）改变泵的转速改变泵的特性曲线改变泵的特性曲线若把泵的转速提高到若把泵的转速提高到n1：则则HQ线上移，工作线上移，工作点由点由M移至移至M1 ，流量由，流量由QM 加大到加大到QM1；优点：优点：流量随转速下降流量随转速下降而减小，动力消耗也相应降低；而减小，动力消耗也相应降低；缺点：缺点：需要变速装置或价格昂贵的变速电动机，难需要变速装置或价格昂贵的变速电动机，难以做到流量连续调节，化工生产中很少采用。以做到流量连续调节，化工生产中很少采用。 若把泵的转速降至若把泵的转速降至n2：则则HQ线下移，工线下移，工作点移至作点移至M2,流量减小流量减小到到QM2 2.3其他类型泵其他类型泵 1、往复泵的结构及工作原理、往复泵的结构及工作原理 往复泵是一种往复泵是一种容积式容积式泵泵，它依靠作往复运，它依靠作往复运动的活