流体输送机械2015

1、 重重 点：离心泵的特性和选用。点：离心泵的特性和选用。 覆盖内容：离心泵的结构（主要部件及其作用）；工覆盖内容：离心泵的结构（主要部件及其作用）；工作原理；类型；气缚现象产生的原因及消除措施；离作原理；类型；气缚现象产生的原因及消除措施；离心泵的理论流量与理论扬程、离心泵的基本方程式及心泵的理论流量与理论扬程、离心泵的基本方程式及影响扬程、流量的主要因素；离心泵的主要性能参数影响扬程、流量的主要因素；离心泵的主要性能参数（流量、扬程、轴功率、效率）；特性曲线的测定、（流量、扬程、轴功率、效率）；特性曲线的测定、换算和应用；离心泵的工作点及其调节；气蚀现象（换算和应用；离心泵的工作点及其调节；

2、气蚀现象（避免措施）、最小气蚀余量、允许气蚀余量、最大吸避免措施）、最小气蚀余量、允许气蚀余量、最大吸上真空高度；允许吸上真空高度等概念及测定；泵的上真空高度；允许吸上真空高度等概念及测定；泵的安装高度的确定；泵的主要型号及选择原则；正位移安装高度的确定；泵的主要型号及选择原则；正位移式输送设备的特点及操作要点。式输送设备的特点及操作要点。1 12 2流体输送机械按工作原理分类： 离心式（叶轮式） 往复式 旋转式 流体动力作用式根据流体性质的不同分成： 输送液体用的泵 输送气体用的压缩机（或风机） 离心泵的操作原理和主要部件离心泵的操作原理和主要部件 离心泵的主要性能参数和特性曲线离心泵的主要

3、性能参数和特性曲线 影响离心泵特性的因素影响离心泵特性的因素 其它类型的泵其它类型的泵 1 1、定义：液体输送机械就是将能量加给液体、定义：液体输送机械就是将能量加给液体 的机械，通称泵。的机械，通称泵。2 2、分类：、分类： 离心泵：离心泵： 往复泵：往复泵： 旋转泵：旋转泵： 流体作用泵：流体作用泵：一、离心泵的操作原理和主要部件：一、离心泵的操作原理和主要部件： 叶轮泵壳泵轴吸入口底阀滤网调节阀排出口吸入管排出管 1、操作原理： A 获能（叶轮） B 转能排液（泵壳） C 吸液（入口）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，在泵壳内液体的部分动能转变

4、成静压能，使液体获得较高的压力，压出泵体外。 叶叶轮轮轴轴向向力力问问题题 轴向力轴向力闭式或半闭式叶轮后盖板与泵壳之间空腔液体的压强较吸入口侧高，这使叶轮遭受指向吸入口方向的轴向推力，这使叶轮向吸入口侧位移，引起叶轮与泵壳接触处的磨损。解决办法：a.叶轮后盖板上钻一些小孔-平衡孔;b.双吸式泵。 思考：泵壳的主要作用是什么？汇集液体，并导出液体；能量转换装置 思考： 为什么导轮的弯曲方向与叶片弯曲方向相反？2、气缚现象气缚现象 气缚现象气缚现象：泵壳和吸入管路内没有充满液体，泵内有空气，由于空气密度远小于液体的密度，叶轮旋转对其产生的离心力很小，叶轮中心处所形成的低压不足以形成吸上液体所需要

5、的真空度，泵就无法工作。3、主要部件、主要部件A 叶轮：612片后弯叶片 平衡孔：平衡轴向推力B 泵壳（蜗壳） 导轮C 轴封装置A 按叶轮数目按叶轮数目 多级泵多级泵 单级泵单级泵B 按吸液方式按吸液方式 双吸式双吸式 单吸式单吸式C C 按所产生的压头大小按所产生的压头大小 中压泵中压泵2050mH2O低压泵低压泵50mH2OD 按泵轴的位置按泵轴的位置 立式泵立式泵 卧式泵卧式泵4 4、离心泵分类：、离心泵分类：轴NNe1 1、流量（送液能力、流量（送液能力Q ）单位）单位:m:m3 3/s/s2 2、扬程（、扬程（H，He）单位）单位:m:m3 3、轴功率（、轴功率（N轴轴）4 4、效率

6、（、效率（ ） 泵轴泵轴 叶轮叶轮 液体液体1 22122f -2121hppuuzzg2geeWppHggg 能量能量eeseNW WH gQ表表24 电动机安全系数电动机安全系数 1 1、离心泵的特性曲线、离心泵的特性曲线： H-QH-Q曲线：曲线： N N轴轴-Q-Q曲线：曲线： -Q-Q曲线：曲线：2 、影响离心泵性能的因素有：密度 N轴轴=Ne/ = Q Hg / 粘度转速 Q1/q2=n1/n2 H1/H2=(n1/n2)2 N1/N2=(n1/n2)3叶轮直径 Q/Q=D2/D2 H/H=(D2/D2)2 N/N=(D2/D2)3 1、离心泵的气蚀现象 离心泵运转时液体在泵内的压

7、强变化离心泵运转时液体在泵内的压强变化 a）泵入口）泵入口叶轮入口叶轮入口 静压头静压头 动压头基本不变动压头基本不变,总压头总压头 b）叶轮入口）叶轮入口叶轮入口转弯点（压强最低点）叶轮入口转弯点（压强最低点） 流体流到叶轮转弯点，消耗能量，静压头流体流到叶轮转弯点，消耗能量，静压头 ，动压头基不变，总压头，动压头基不变，总压头 c）叶轮转弯点）叶轮转弯点叶轮出口叶轮出口 叶轮对流体做功，静压头叶轮对流体做功，静压头 动压头动压头 总压头总压头 d）叶轮出口）叶轮出口泵出口泵出口 泵壳流道渐大，动压头一部分转换为静压头，静压头泵壳流道渐大，动压头一部分转换为静压头，静压头 流动又消耗流动又消

8、耗 能量能量,动压头动压头 总压头总压头 v 从上述分析可以看出，在叶轮入口转弯处存在一个压强最低点。如果此处附近的从上述分析可以看出，在叶轮入口转弯处存在一个压强最低点。如果此处附近的最低压力等于或小于输送温度下液体的饱和蒸汽压，液体就会在该处发生汽化并最低压力等于或小于输送温度下液体的饱和蒸汽压，液体就会在该处发生汽化并产生气泡，气泡随同液体从低压区流向高压区，气泡在高压作用下迅速凝结或破产生气泡，气泡随同液体从低压区流向高压区，气泡在高压作用下迅速凝结或破裂，此时周围的液体以极高的速度冲向原气泡所占据的空间，在冲击点处产生几裂，此时周围的液体以极高的速度冲向原气泡所占据的空间，在冲击点处

9、产生几万万KPa的压强，冲击频率可高达几万次之多，由于冲击作用使泵体震动并产生噪的压强，冲击频率可高达几万次之多，由于冲击作用使泵体震动并产生噪音，且叶轮局部处在巨大冲击力的反复作用下，使材料表面疲劳，从开始点蚀到音，且叶轮局部处在巨大冲击力的反复作用下，使材料表面疲劳，从开始点蚀到形成裂缝，使叶轮或泵壳受到破坏，这种现象称为形成裂缝，使叶轮或泵壳受到破坏，这种现象称为“汽蚀现象汽蚀现象”。v 离心泵的吸液作用是由于吸入液面与泵入口处的压力差造成，当吸入液面压力离心泵的吸液作用是由于吸入液面与泵入口处的压力差造成，当吸入液面压力一定，而泵入口处的压力必须大于输送温度下液体的饱和蒸汽压，即压力差

10、是有一定，而泵入口处的压力必须大于输送温度下液体的饱和蒸汽压，即压力差是有限的，由于液体流动的推动力有限，因此泵的吸上高度也有一个最大限度，称为限的，由于液体流动的推动力有限，因此泵的吸上高度也有一个最大限度，称为最大吸上高度。泵的安装位置不允许超过这一高度。最大吸上高度。泵的安装位置不允许超过这一高度。 1 什么是安装高度？什么是安装高度？ 泵的吸口与吸液方贮液槽液面间的垂直高度，称为安装高度，用H表示。 H可正可负。 其中，泵的吸口与吸液方贮液槽液面允许达到的最允许达到的最大大垂直高度称为允许安装高允许安装高度，用度，用Hg表示。表示。离心泵的安装高度离心泵的安装高度指泵的吸入口与吸入液面

11、间可允许达到的最大垂直距离Hg。设泵在最大吸上高度上操作，液面压力P0，泵入口处压力P1，泵入口处流体流速u，密度，吸入管损失压头 Hf 。从吸液面0-0至泵入口1-1列柏氏方程P0/g+u02/2g+z0=P1/g+u12/2g+z1+Hf可以看出，当z1上升，Hf0-1上升，则P1下降一直下降到气蚀允许的最小绝压，就不能再下降，否则就产生气蚀，则此时 z1-z0=Hg (u0=0) Hg=(P0-P1)/g - u12/2g - Hf,0-1对于敞口的贮槽P0=PaHg=(Pa-P1)/g-u12/2g-Hf,0-11)1)离心泵的允许吸上真空度离心泵的允许吸上真空度 2)2)气蚀余量气蚀

12、余量 1)1)离心泵的允许吸上真空度离心泵的允许吸上真空度 为了避免气蚀现象，泵入口处压强应为允许的最低绝对压强，则Pa-P1为泵人口处的最高真空度。令Hs=(Pa-P1)/gHs离心泵的允许吸上真空度离心泵的允许吸上真空度，是指在泵人口处可允许达到的最高真空度，m液柱。Hg=Hs- u12/2g - Hf0-1Hs=Hs+(Ha-10)-(PV/9.81103 - 0.24)1000/ (a)、当输送与实验条件不同的清水时，可化简为： Hs1=Hs+(Ha-10)-(HV-0.24)(b)、当输送与实验条件不同的其他液体时 Hs=HsH2O/ 2)2)气蚀余量气蚀余量 为了防止气蚀现象发生，

13、在离心泵人口处液体的静压头P1/g与动压头u12/2g之和必须大于液体在操作温度下的饱和蒸汽压头PV/g某一最小值，即h=P1/g - u12/2g - Pv/gP1/g - u12/2g =h+Pv/g Hg=P0/g - h - Pv/g - Hf,0-1Hg=Hs - u12/2g - Hf,0-1=(Pa-P1)/g - u12/2g - Hf,0-1h= h 为了保证泵在运转时不发生气蚀Hg实际=Hg计算-(10.5)m当离心泵发生气蚀时，我们可以通过以下几个方面进行考虑：当离心泵发生气蚀时，我们可以通过以下几个方面进行考虑：v 当地大气压Pa,Hs,Hg,易气蚀v Hg,易气蚀v

14、吸入管Hf,0-1,易气蚀(故一般离心泵的吸入管比排出管粗)v 密度,Hs,易气蚀v 液体温度T,饱和蒸汽压,易气蚀 2、最大允许安装高度、最大允许安装高度Hg刚好发生汽蚀时，在 0-0 面、1-1 面间列机械能衡算： 10 ,21102fgHgugppH离心泵的安装高度离心泵的安装高度app 0若贮槽通大气，则10 ,2112 fagHgugppH故吸上真空度吸上真空度gppHasmin, 1max,10 ,212 fsgHguHH 刚好发生汽蚀时 ，p1降至最小值p1,min，其时真空度达最大，称为最大允许吸上最大允许吸上真空度真空度，用Hs,max表示： 由于流体有能量损失，为安全起见，

15、常将其留一定裕量，取Hs= Hs,max -0.3m,称为允许吸上允许吸上真空度真空度，则：3、允许汽蚀余量、允许汽蚀余量 h，m gpgugph221min, 1min令-最小汽蚀余量当泵入口处压强降至p1,min时，泵内首先在叶轮入口处出现气蚀，该处压强等于液体饱和蒸气压，在泵入口处截面1-1和叶轮入口处截面e-e间列伯努利方程得：efeHgugpgugp1 ,221min, 122叶轮入口处截面叶轮入口处截面ee10 , fsaHhgppHg于是实际安装高度比Hg还要低0.51m，作为安全余量。 一般规定，为保证泵的正常运行，应在最小汽蚀余量的基础上加一个安全余量0.3m，得到允许汽蚀余

16、允许汽蚀余量量hs： 3 . 0minhhs-是泵的特性参数之一， 由厂家测定。hhs s的实验测定的实验测定：用：用20清水清水测定。测定。hhs s的校正的校正：只要粘度变化不：只要粘度变化不大，无需校正。大，无需校正。 h影响允许汽蚀余量的因素：影响允许汽蚀余量的因素：当流体流动进入阻力平方区时， hhs s仅与泵的尺寸结构有关，仅与泵的尺寸结构有关，是泵的抗气蚀参数。是泵的抗气蚀参数。 一、管路特性曲线一、管路特性曲线 对确定的管路系统，对确定的管路系统，补充的机械能？补充的机械能？ 如图所示，取如图所示，取1-1、2-2截面，基准面：截面，基准面：1-11 12 2对单位重量的流体列

17、柏努利方程：对单位重量的流体列柏努利方程：2211221222efupupZHZHgggg只要管路系统的布置确定，则只要管路系统的布置确定，则Z1、Z2、p1、p2为定值，即上式可变形为：为定值，即上式可变形为：222121212221()22efefppuuHZZHgguuHAHg动压头差可动压头差可忽略不计忽略不计2112()24NMiifiijijieiiluHdgQudi:第第i直管段，由于摩擦系数直管段，由于摩擦系数随流量的变化幅度不随流量的变化幅度不大，可以被作为常数处理。大，可以被作为常数处理。 对确定的管路系统，当流体从低能位向高能对确定的管路系统，当流体从低能位向高能位流动时

18、，随着管路中被输送的流体流量增加，位流动时，随着管路中被输送的流体流量增加，则单位重量流体需要从输送机械获得的机械能增则单位重量流体需要从输送机械获得的机械能增加。将各管段的流速与流量、管径的关系代入流加。将各管段的流速与流量、管径的关系代入流体阻力方程，则：体阻力方程，则：22411228()NMfiijeijifeeeHQd gHBQHABQ影响管路特性的因素：阻力影响管路特性的因素：阻力部分（包括管径、管长、管部分（包括管径、管长、管件数量、相对粗糙度）、势件数量、相对粗糙度）、势能增加（位能差能增加（位能差ZZ、p p、(p(p2 2-p-p1 1)/)/g g。五、离心泵的工作点及流

19、量调节离心泵的工作点及流量调节1、 管路的特性曲线管路的特性曲线 管路的特性曲线是表示一定的管路系统所必需的有效压管路的特性曲线是表示一定的管路系统所必需的有效压头头He与流量与流量Qe的关系。的关系。 在一稳定流动系统中，在在一稳定流动系统中，在1-1、2-2列柏努利方程式得：列柏努利方程式得： He= Z+ P/ g+ u2/2g+Hf 当管路系统一定时，当管路系统一定时， Z与与 P/ g均为定值，上式可整理成均为定值，上式可整理成如下形式：如下形式： He=K+BQe2 此式表示在特定的管路中，送液量此式表示在特定的管路中，送液量Qe与所需压头与所需压头He的关系的关系称此式为管路特性

20、曲线方程。将此关系标绘在图上，即可称此式为管路特性曲线方程。将此关系标绘在图上，即可 得得HeQe曲线。曲线。当离心泵安装在一管路中，泵所提供的流量与当离心泵安装在一管路中，泵所提供的流量与压头（压头（H-Q）,应与管路所要的流量与压头应与管路所要的流量与压头(He-Qe)相一致。若将相一致。若将(H-Q)与与(He-Qe)绘于同一图中，绘于同一图中，则两曲线的交点即为工作点则两曲线的交点即为工作点。 对一台泵而言，其特性曲线H-Q是不会变的，而管路特性曲线可变。当原工作点所提供的流量不满足新条件下所需要的送液量时，即应设法改变原工作点的位置，即需要进行流量调节。流量调节方法有： 优点：操作简

21、便、灵活。缺点：阀门关小时，管路中阻力增大，能量损失增加，并可能时泵不在最高效率区域中工作。故此种调节方法多用于流量调节幅度不大，而经常需要调节的场合。 1、 串联串联假若将两台型号相同的泵串联操作，则每台泵的压头和流量也是各自相同的因此在同一流量下，两台串联泵的压头为每台泵的两倍。H串串=2H单单两台泵串联操作的总压头必低于单台泵压头的两倍。H串2H2、 并联并联将两台型号相同的泵并联操作，且各自的吸入管路相同，则两泵的流量和压头必各自相同，在同一压头下，两台并联泵的流量等于单台泵的两倍。Q并并=2Q单单两台泵并联操作的总流量必低于原单泵流量的两倍。Q并并4 P 23105Pa(表) 鼓风机 P2/P1=1.154 通风机 P2/P1=11.15 P21.5mH2O(表) 真空泵 用于减压 构造和原理:与离心泵相似：机壳、叶轮、吸入口、排出口 性能参数和特性曲线 :风量、全风压、静风压、轴功率、效率 离心通风机的特