2.1-流体输送机械ppt课件

1、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，常常需要将流体从低处输送到高处；从低处输送到高处； 从低压送至高压；从低压送至高压；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。流体阻力及补充输送流体时所不足的能量。泵泵 输送液体输送液体风机风机压缩机压缩机真空泵真空泵输送气体输送气体常用的流体输送机械常用的流体输送机械泵的分类泵的分类1 按工作原理分按工作原理分离心式泵离心式泵 有高速旋转的叶轮。有高速旋

2、转的叶轮。 如离心泵、轴流泵、涡流泵。如离心泵、轴流泵、涡流泵。往往 复复 泵泵 靠往复运动的活塞排挤液体。如活塞泵、柱塞泵。靠往复运动的活塞排挤液体。如活塞泵、柱塞泵。旋转式泵旋转式泵 靠旋转运动的部件推挤液体。如齿轮泵、螺杆泵等。靠旋转运动的部件推挤液体。如齿轮泵、螺杆泵等。流体作用动力式流体作用动力式清水泵清水泵油泵油泵杂质泵杂质泵2 按用途分按用途分离心泵离心泵centrifugal pump的特点：的特点： 结构简单；结构简单； 流量大而且均匀；流量大而且均匀； 操作方便。操作方便。 1 构造构造2 工作原理工作原理 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

3、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) 由于离心力的作用，泵的进出口处产生压力差，由于离心力的作用，泵的进出口处产生压力差，从而使流体流动。从而使流体流动。u启动前，将泵灌满水启动前，将泵灌满水( (叶片间充满水叶片间充满水) )。u启动时，电动机的转动，使得泵轴带动叶轮旋转，充启动时，电动机的转动，使得泵轴带动叶轮旋转，充满叶轮的液体在离心力下，沿着叶片间的通道从叶轮满叶轮的液体在离心力下，沿着叶片间的通道从叶轮中心向叶轮四周抛出，以很高的速度

4、中心向叶轮四周抛出，以很高的速度(15(1525m/s)25m/s)流流入泵壳，获得了较大的动能。入泵壳，获得了较大的动能。u流体进入蜗形通道后：流体进入蜗形通道后： 叶片间流道随叶片间流道随而渐宽，而渐宽，大部分动能大部分动能静压能。于是液体以较高的压力从压静压能。于是液体以较高的压力从压出口进入排出管路。出口进入排出管路。u同时，随着叶轮中心液体被甩出以后，吸入口处就形同时，随着叶轮中心液体被甩出以后，吸入口处就形成负压区，贮槽的液体在压差作用下被压入泵内。成负压区，贮槽的液体在压差作用下被压入泵内。u叶片不断转动，液体不断被吸入、排出，形成连续流叶片不断转动，液体不断被吸入、排出，形成连

5、续流动。动。l离心泵借助离心力的作用输送液体。离心泵借助离心力的作用输送液体。液大液大离心力大；若启动前有空气存在，离心力大；若启动前有空气存在， 气小气小离心力很小离心力很小负压不足，虽然叶轮高速旋转，负压不足，虽然叶轮高速旋转，但形成的但形成的“压强差不足以使液体进入叶轮压强差不足以使液体进入叶轮气缚现象气缚现象( (对泵无伤害对泵无伤害) )。l 启动前注满液体；吸入管底部装启动前注满液体；吸入管底部装带吸滤网底阀止逆阀）。带吸滤网底阀止逆阀）。离心泵实际安装示意图离心泵实际安装示意图 泵壳：蜗牛壳形通道。泵壳：蜗牛壳形通道。有利于将叶轮抛出液体的有利于将叶轮抛出液体的动能转变成静压能；

6、动能转变成静压能；有利于减少能耗。有利于减少能耗。叶轮：叶轮： 开式开式 半开式半开式 闭式闭式 离心泵压头的大小取决于泵的结构如叶轮直径离心泵压头的大小取决于泵的结构如叶轮直径的大小，叶片的弯曲情况等）、转速及流量。的大小，叶片的弯曲情况等）、转速及流量。三、三、 离心泵的主要性能参数离心泵的主要性能参数 如右图所示，在泵的进出口处如右图所示，在泵的进出口处分别安装真空表和压力表，在真分别安装真空表和压力表，在真空表与压力表之间列柏努利方程空表与压力表之间列柏努利方程式，即式，即实验：泵压头的测定实验：泵压头的测定真空计真空计压强表压强表离心泵离心泵储槽储槽式中：式中：pM 压力表读出压力表

7、压），压力表读出压力表压），N/m2； pV真空表读出的真空度，真空表读出的真空度，N/m2； u1、u2吸入管、压出管中液体的流速，吸入管、压出管中液体的流速，m/s； Hf两截面间的压头损失，两截面间的压头损失，m。流量计流量计fMvHgpguhHgpgu 22022021两截面之间管路很短，其压头损失两截面之间管路很短，其压头损失Hf可忽略不计可忽略不计guuvMHHhH202122 (2-2)(2-2)简化上式，得简化上式，得若以若以HM及及HV分别表示压力表真空表上的读数，分别表示压力表真空表上的读数，以米液柱表压计。以米液柱表压计。 fguugppHhHv202122M （2-12

8、-1）233smmkgsmmsJw 泵的有效功率泵的有效功率Ne Ne ：单位时间内，液体流经泵后：单位时间内，液体流经泵后 实际得到实际得到的功率。的功率。 已知已知g=9.81m/s2，则式，则式2-4可用可用kW单位表示，即单位表示，即)(1021000kWgHqNHqgHqvevv (2-4a)gHqNVe (2-4)选配电动机时，要根据泵的轴功率进行；选配电动机时，要根据泵的轴功率进行；但要考虑机械联结方式和泵可能发生的超负荷运转但要考虑机械联结方式和泵可能发生的超负荷运转即要考虑传动效率即要考虑传动效率t ，电动机效率，电动机效率m和安全系数和安全系数，因而，泵所配的电动机的功率要

9、比其轴功率大。，因而，泵所配的电动机的功率要比其轴功率大。在机电产品样本中所列出的泵的轴功率，除非特殊在机电产品样本中所列出的泵的轴功率，除非特殊说明以外，均系指输送清水时的数值。说明以外，均系指输送清水时的数值。 轴功率指泵轴所获得的功率。若电机与泵轴间无轴功率指泵轴所获得的功率。若电机与泵轴间无传动损失，电机的输出功率也为泵的轴功率传动损失，电机的输出功率也为泵的轴功率N N 。注意：注意： 反映泵对液体提供的有效能量与原动反映泵对液体提供的有效能量与原动机提供给泵的能量机提供给泵的能量( (轴功率轴功率N)N)之比。之比。离心泵的总效率离心泵的总效率一般为一般为0.60.85左右。左右。

10、NNe (2-5)l容积损失：泵内液体泄漏造成，高压容积损失：泵内液体泄漏造成，高压低压区低压区l水力损失：液体流经叶轮、泵壳时，因水力损失：液体流经叶轮、泵壳时，因流速大小和方向的改变，且发生冲击而流速大小和方向的改变，且发生冲击而产生的。产生的。l机械损失：泵轴与轴承之间的机械摩擦机械损失：泵轴与轴承之间的机械摩擦而引起的等。而引起的等。例例- 某离心泵以某离心泵以20水进行性能实验，测得体积水进行性能实验，测得体积流量为流量为720m3/h，泵出口压力表读数为，泵出口压力表读数为3.82kgf/cm2，吸入口真空表读数为吸入口真空表读数为210mmHg，压力表和真空表间垂，压力表和真空表

11、间垂直距离为直距离为410mm，吸入管和压出管内径分别为，吸入管和压出管内径分别为350mm及及300mm。试求泵的压头。试求泵的压头。解：根据泵压头的计算公式，则有解：根据泵压头的计算公式，则有guuvMHHhH202122smu/83. 2230. 0785. 03600/7202smu/28.02352.0785.03600/7201查得水在查得水在20时密度为时密度为998 kg/m3，那么，那么 HM=3.8210.0=38.2 mH2O HV=0.21013.6=2.86 H2OOmHH281. 9208. 283. 27 .4186. 22 .3841. 022计算进出口的平均流

12、速计算进出口的平均流速将已知数据代入，那么将已知数据代入，那么 特性曲线特性曲线characteristic curves）：在固定的）：在固定的转速下，离心泵的基本性能参数流量、压头转速下，离心泵的基本性能参数流量、压头、功率和效率之间的关系曲线。、功率和效率之间的关系曲线。强调：特性曲线是在固定转速下测出的，只适用于该转速，强调：特性曲线是在固定转速下测出的，只适用于该转速，故特性曲线图上都注明转速故特性曲线图上都注明转速n n的数值。的数值。图上绘有三种曲线图上绘有三种曲线qvqv曲线曲线qvqv曲线曲线qvqv曲线曲线020406080 100120101214161820222426

13、02468010203040506070804B20n=2900r/minNH离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线m3/h 变化趋势：离心泵的压头在较大流量变化趋势：离心泵的压头在较大流量范围内是随流量增大而减小的。不同型范围内是随流量增大而减小的。不同型号的离心泵，号的离心泵，qv曲线的形状有所不曲线的形状有所不同。同。较平坦的曲线，适用于压头变化不大而流量变较平坦的曲线，适用于压头变化不大而流量变化较大的场合；化较大的场合；较陡峭的曲线，适用于压头变化范围大而不允较陡峭的曲线，适用于压头变化范围大而不允许流量变化太大的场合。许流量变化太大的场合。N qv qvH qvqvN qv qvH qv

14、qv 变化趋势：变化趋势： qv曲线表示泵的流量曲线表示泵的流量qv和和轴功率的关系，随轴功率的关系，随qv的增大而增大。显然的增大而增大。显然，当，当qv时，泵轴消耗的功率最小。启动离心泵时，泵轴消耗的功率最小。启动离心泵时，为了减小启动功率，应将出口阀关闭。时，为了减小启动功率，应将出口阀关闭。N qv qvH qvqv 变化趋势：开始变化趋势：开始随随qv的增大的增大而增大，达到最大值后，又随而增大，达到最大值后，又随qv的增大而下降。的增大而下降。 qv曲线最大值相当于效率最高点。泵在曲线最大值相当于效率最高点。泵在该点所对应的压头和流量下操作，其效率最该点所对应的压头和流量下操作，其

15、效率最高，故该点为离心泵的设计点。高，故该点为离心泵的设计点。 泵在最高效率点条件下操作最为经济合泵在最高效率点条件下操作最为经济合理，但实际上泵往往不可能正好在该条件理，但实际上泵往往不可能正好在该条件下运转，一般只能规定一个工作范围，称下运转，一般只能规定一个工作范围，称为泵的高效率区。为泵的高效率区。强调：泵在铭牌上所标明的都是最高效率点下强调：泵在铭牌上所标明的都是最高效率点下的流量，压头和功率。离心泵产品目录和说明的流量，压头和功率。离心泵产品目录和说明书上还常常注明最高效率区的流量、压头和功书上还常常注明最高效率区的流量、压头和功率的范围等。率的范围等。泵的高效率区泵的高效率区Nq

16、v qvHqvqv高效率区的效率应不低于最高效率的高效率区的效率应不低于最高效率的92%左右。左右。 式式2-6称为比例定律，当转速变化小于称为比例定律，当转速变化小于20%时，可认为效率不变，用上式进行计算误时，可认为效率不变，用上式进行计算误差不大。差不大。 当转速由当转速由n1 改变为改变为n2 时，其流量、压头及功率的时，其流量、压头及功率的近似关系为：近似关系为： 2121nnqqvv22121 nnHH(2-6)32121 nnNN式式2-7称为切割定律。称为切割定律。 当叶轮直径变化不大，转速不变时，叶轮直当叶轮直径变化不大，转速不变时，叶轮直径、流量、压头及功率之间的近似关系为

17、：径、流量、压头及功率之间的近似关系为： 2121DDqqvv22121 DDHH32121 DDNN(2-7) 泵生产部门所提供的特性曲线是用清水作泵生产部门所提供的特性曲线是用清水作实验求得的。当所输送的液体性质与水相差较实验求得的。当所输送的液体性质与水相差较大时，要考虑粘度及密度对特性曲线的影响。大时，要考虑粘度及密度对特性曲线的影响。叶轮前、后盖板与液体之间的摩擦引起的叶轮前、后盖板与液体之间的摩擦引起的能量损失能量损失使所需要的轴功率使所需要的轴功率N。所以特性曲线改变。所以特性曲线改变。Hhqufv摩擦阻力损失叶轮内液体离心泵的压头与密度无关。离心泵的压头与密度无关。 注：当被输

18、送液体的密度与水不同时，注：当被输送液体的密度与水不同时，不能使用该泵所提供的不能使用该泵所提供的qv曲线，而曲线，而应按应按2-4a及及2-5重新计算。重新计算。泵的轴功率随液体密度而改变。泵的轴功率随液体密度而改变。)(1021000kWgHqNHqgHqvevv NNe Hgpa1100p1pa , p1 有一定真空度，有一定真空度，真空度越高，吸力越大真空度越高，吸力越大, Hg 越大。越大。 当当p1 小于一定值后小于一定值后(p1pv, pv 为环境温度下液体的饱和为环境温度下液体的饱和蒸汽压蒸汽压)，将发生气蚀现象。，将发生气蚀现象。 pv100 =760mmHg, pv 40=

19、55.32mmHg10,2112fgaHguHgpgp 当当p1 p1 输送液体温度下的饱和蒸气压输送液体温度下的饱和蒸气压 pv. pv.为避免发生气蚀现象，应限制为避免发生气蚀现象，应限制p1p1不能太低，不能太低，或或HgHg不能太大，即泵的安装高度不能太高。不能太大，即泵的安装高度不能太高。安装高度安装高度Hg的计算方法一般有两种：的计算方法一般有两种：允许吸上真空高度法；允许吸上真空高度法；气蚀余量法。气蚀余量法。（1 1允许吸上真空高度允许吸上真空高度HsHs泵入口处压力泵入口处压力p1所允许的最大真空度。所允许的最大真空度。 mH2OOmHHgpsa233.10Hs与泵的结构、液

20、体的物化特性、当地大气压强与泵的结构、液体的物化特性、当地大气压强等因素有关。一般，等因素有关。一般， Hs 57 mH2O.gppsaH1（2-82-8）式中式中 pa pa大气压，大气压，N/m2N/m2 被输送液体密度，被输送液体密度，kg/m3kg/m3Hgp01100如何用允许吸上真空高度确定泵的安装高度？如何用允许吸上真空高度确定泵的安装高度？可得离心泵允许吸上高度的计算式：10,2112 fagHgugppH gppHas110,212fSgHguHH可根据管路具体情况计算可根据管路具体情况计算提高提高Hg的方法的方法 泵制造厂只能给出泵制造厂只能给出Hs值，而不能直接给出值，而

21、不能直接给出Hg值。值。因为每台泵使用条件不同，吸入管路的布置情况也因为每台泵使用条件不同，吸入管路的布置情况也各异，有不同的各异，有不同的u2/2g 和和Hf 值，所以，只能由使用值，所以，只能由使用单位根据吸入管路具体的布置情况，由计算确定单位根据吸入管路具体的布置情况，由计算确定Hg。问题：泵制造厂能直接给出泵的安装高度问题：泵制造厂能直接给出泵的安装高度吗？吗？Hs=Hs(Ha10)(Hv0.24) (2-11)式中式中 Hs操作条件下输送水时允许吸上真空高度，操作条件下输送水时允许吸上真空高度，mH2O；Hs泵样本中给出的允许吸上真空高度，泵样本中给出的允许吸上真空高度，mH2O；

22、Ha泵工作处的大气压，泵工作处的大气压，mH2O； Hv泵工作温度下水的饱和蒸汽压，泵工作温度下水的饱和蒸汽压，mH2O； 0.24实验条件下水的饱和蒸汽压，实验条件下水的饱和蒸汽压，mH2O。 原因：在泵的说明书中所给出的原因：在泵的说明书中所给出的Hs是大气压为是大气压为10mH2O，水温为，水温为20状态下的数值。如果泵的使用状态下的数值。如果泵的使用条件与该状态不同时，则应把样本上所给出的条件与该状态不同时，则应把样本上所给出的Hs值，值，按下式换算成操作条件下的按下式换算成操作条件下的Hs值。值。 泵允许吸上真空高度的换算泵允许吸上真空高度的换算泵安装地点的海拔越高，大气压力就越低，允许吸上泵安装地点的海拔越高，大气压力就越低，允许吸上真空高度就越小。真空高度就越小。输送液体的温度越高，所对应的饱和蒸汽压就越高，输送液体的温度越高，所对应的饱和蒸汽压就越高，这时，泵的允许吸上真空高度也就越小。这时，泵的允许吸上真空高度也就越小。海拔高度海拔高度，液体温度，液体温度Hg不同海拔高度时大气压力值可查表。不同海拔高度时大气压力值可查表。为防止气蚀现象发生，离心泵入口附近的液体静gp 1gu 21压头压头 与动压头与动压头 之和必须大于操作温度下液之和必须大于操作温度下液体的饱和蒸气压头