第二章 流体输送机械

1、2022-6-21 了解及掌握流体输送设备类型了解及掌握流体输送设备类型离心离心泵泵、离心式通风机、鼓风机、压缩机、离心式通风机、鼓风机、压缩机、真空泵、喷射泵等的基本结构、特性和真空泵、喷射泵等的基本结构、特性和应用范围及有关计算，以达到能正确选应用范围及有关计算，以达到能正确选择和使用的目的。择和使用的目的。 教学目的教学目的 第二章第二章 流体输送机械流体输送机械2022-6-22v在化工生产中，常常需要将流体从低处输送到高处；从低压设备输送到高压设备；沿管道输送到较远的地方。 v要克服位能、静压能之差及摩擦阻力引起的能量损失。 v为此，必须借助一定的输送设备，对流体作功，以补充足够的能

2、量，这种为输送流体而提供能量的机械-流体输送机械。v流体输送机械的目的:给流体加入机械能以实现非自动过程。 2022-6-23流体输送机械 液体输送：泵 离心泵：以高速旋转的叶轮产生的离心力为依据，送液能力大，流量均匀，但压头不大。 旋涡泵：小流量大压头。 往复泵：活塞的往复作用为依据，压头高，但流量不均匀。包括计量泵 旋转泵：以转子的相互挤压为依据。流量均匀、压头高，但送液量小。包括齿轮泵、螺杆泵 气体输送： 压缩机 鼓风机 通风机 真空泵离心式：通风机、鼓风机、压缩机旋转式：罗茨鼓风机、液环压缩机 真空泵往复式：压缩机、真空泵2022-6-24工作介质：液体工作介质：液体泵泵 气体气体风机

3、或压缩机风机或压缩机工作原理：工作原理：动力式动力式( (叶轮式叶轮式) )：离心式、轴流式等；：离心式、轴流式等；容积式（正位移式）：往复式、旋转式等；容积式（正位移式）：往复式、旋转式等；流体作用式：喷射式。流体作用式：喷射式。分类：分类： 2022-6-25叶片式泵：有高速旋转的叶轮。叶片式泵：有高速旋转的叶轮。 如离心泵、轴流泵、涡流泵。如离心泵、轴流泵、涡流泵。n离心泵离心泵：靠高速旋转的叶轮，液体在离心力作用下获得能量，：靠高速旋转的叶轮，液体在离心力作用下获得能量，以提高压力。以提高压力。n往复泵：利用活塞的往复运动，将能量传给液体，以完成输往复泵：利用活塞的往复运动，将能量传给

4、液体，以完成输送任务。送任务。如活塞泵、柱塞泵等。如活塞泵、柱塞泵等。n旋转泵：靠泵内一个或一个以上的转子旋转来吸入和排出液旋转泵：靠泵内一个或一个以上的转子旋转来吸入和排出液体。体。如齿轮泵、螺杆泵等。如齿轮泵、螺杆泵等。旋涡泵：一种特殊类型的离心泵。旋涡泵：一种特殊类型的离心泵。 液体输送机械液体输送机械：统称为泵。：统称为泵。2022-6-26单级单吸离心泵2022-6-272022-6-28清水泵清水泵 适用于粘度与水相近的、无腐蚀性、不含杂质的流体，适用于粘度与水相近的、无腐蚀性、不含杂质的流体，如离心泵。如离心泵。油泵油泵 适用于高粘度的流体。如齿轮泵、旋转泵等。适用于高粘度的流体

5、。如齿轮泵、旋转泵等。耐腐蚀泵耐腐蚀泵杂质泵杂质泵 按用途分按用途分2022-6-29一、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1-1-叶轮；叶轮；2-2-泵壳，泵壳，3-3-泵轴；泵轴；4-4-吸入管；吸入管；5-5-底阀；底阀；6-6-压出管压出管离心泵装置简图离心泵装置简图2022-6-210叶叶 轮轮泵泵壳壳泵泵轴轴吸吸入入导导管管压压出出导导管管底阀底阀问问 1 1： 流体在泵内都获得了什么能量？流体在泵内都获得了什么能量？ 其中那种能量占主导地位？其中那种能量占主导地位？ 问问2：泵为什么可以

6、从贮槽吸入液泵为什么可以从贮槽吸入液体？体？问问3：何为何为气缚现象气缚现象？2022-6-211 由于泵内存有空气，空气的密度远小于液体由于泵内存有空气，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充液（灌泵）充液（灌泵）排液排液: 出口切线方向出口切线方向吸液：叶轮中心吸液：叶轮中心2022

7、-6-212 工作过程工作过程 v启动后，叶轮旋转，并带动液体旋转。启动后，叶轮旋转，并带动液体旋转。v液体在液体在离心力的作用离心力的作用下，沿叶片向边缘抛出，获得能量，液体下，沿叶片向边缘抛出，获得能量，液体以较高的静压能及流速流入泵壳以较高的静压能及流速流入泵壳( 沿叶片方向，沿叶片方向，u , P静静 )。由于由于涡流通道的截面逐渐增大涡流通道的截面逐渐增大， P动动 P静静 。液体以较高的压力。液体以较高的压力排出排出泵体泵体，流到所需的场地。，流到所需的场地。v叶片不断转动，液体不断被吸入、排出，形成叶片不断转动，液体不断被吸入、排出，形成连续流动连续流动。 v由于液体被抛出，在泵

8、的吸扣处形成一定的真空度，泵外流体的由于液体被抛出，在泵的吸扣处形成一定的真空度，泵外流体的压力较高，压力较高，在压力差的作用下被吸入泵口在压力差的作用下被吸入泵口，填补抛出液体的空间。，填补抛出液体的空间。v启动前，前段泵壳须启动前，前段泵壳须灌满被输送的液体灌满被输送的液体，以防止气缚。，以防止气缚。2022-6-213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，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力很小，叶轮中心

9、处所形成的低压不足以形成吸上液体所需要的真空度，要的真空度，形成叶轮空转，形成叶轮空转，泵就无法工作。泵就无法工作。 ( (叶轮旋转时叶轮旋转时不能输送液体的现象。）不能输送液体的现象。）工作原理工作原理：甩出、真空、吸入。甩出、真空、吸入。 叶轮旋转时，叶片之间的液体随叶轮一起旋转，在离心力叶轮旋转时，叶片之间的液体随叶轮一起旋转，在离心力的作用下，液体沿叶片间的通道从叶轮中心被甩到叶轮外围，的作用下，液体沿叶片间的通道从叶轮中心被甩到叶轮外围，具有很高的能量，从而液体可流到所需场所。具有很高的能量，从而液体可流到所需场所。 当液体被甩出当液体被甩出后，在叶轮中心就会形成一定的后，在叶轮中心

10、就会形成一定的真空真空，外界压力与该真空的压外界压力与该真空的压差差就使液体经底阀，吸入管道流入叶轮中心。这样，只要叶轮就使液体经底阀，吸入管道流入叶轮中心。这样，只要叶轮不停地旋转，液体就源源不断地被吸入和排出。不停地旋转，液体就源源不断地被吸入和排出。2022-6-214离心泵在开车前要预先在泵壳和吸入管路中充满所输离心泵在开车前要预先在泵壳和吸入管路中充满所输送的液体，运转过程中也需防止空气漏入。送的液体，运转过程中也需防止空气漏入。 ？！？！（防止气缚现象。防止气缚现象。）离心泵在启动前要预先关闭出口阀。离心泵在启动前要预先关闭出口阀。 ？离心泵在关闭前要预先关闭调节阀。离心泵在关闭前

11、要预先关闭调节阀。 ？ 见离心泵的特性曲线！见离心泵的特性曲线！离心泵启动与关闭应注意的事项：离心泵启动与关闭应注意的事项：2022-6-2152022-6-216 结构结构工作原理工作原理 叶轮叶轮泵壳等。泵壳等。蜗牛形通道；蜗牛形通道；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。叶轮叶轮泵壳泵壳底阀底阀(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。2022-6-217底阀底阀 ：、：、：、泵轴及轴封装置泵轴及

12、轴封装置泵壳泵壳叶轮叶轮321泵泵轴轴叶叶轮轮泵泵壳壳吸吸入入导导管管压压出出导导管管轴封（装置）：旋轴封（装置）：旋转的泵轴与固定的转的泵轴与固定的泵体之间的密封。泵体之间的密封。二、离心泵的主要部件二、离心泵的主要部件2022-6-218（1） 叶轮叶轮 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 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：2022-6-219 敞式叶轮和半闭式叶敞式叶轮和半闭式叶轮不易发生堵塞现象。轮不易发生堵塞现象。2022-6-220叶叶轮轮轴轴向向力力

13、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。 2022-6-221（2）泵壳）泵壳思考：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。 泵壳一般制成蜗牛壳形，以泵壳一般制成蜗牛壳形，以便动能有效地转化为静压能，有便动能有效地转化为静压能，有利于减少能耗，为了进一步提高利于减少能耗，为了进一步提高转化率，有时在叶轮与泵壳之间转化率，有时在叶轮与泵壳之间装有一个导轮。装有一个导轮。2022-6-22

14、2（2） 泵壳泵壳作用：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。2022-6-223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离心泵的构造 离心泵的特点离心泵的特点： 结构简单，有较大的输出结构简单，有较大的输出量，流量易于调节，并适于输量，流量易于调节，并适于输送有腐蚀性、含悬浮物等化工送有腐蚀性、含悬浮物等化工生产中性质特殊的液体；但输生产中性质特殊的液体；

15、但输出液体的压头不高。出液体的压头不高。 离心泵之所以能输送液离心泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转的体，主要是依靠高速旋转的叶轮所产生的离心力。叶轮所产生的离心力。2022-6-224三、离心泵的主要性能参数三、离心泵的主要性能参数1 1、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。2 2、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或或m液柱。液柱。2022-6-225压头压头： 泵提供给单位重量泵提供给单位重量液体的能量称为液体的能量称为泵的压泵的压头头，用，用H表示，单位表

16、示，单位J/N或或m液柱。液柱。离心泵的理论压头和实际压头离心泵的理论压头和实际压头2022-6-226穷多且叶片厚度不计。叶轮的叶片数目为无流体为理想流体；理论压头理论压头：理想情况下单位重量液体所获得的能量称为理想情况下单位重量液体所获得的能量称为 理论压头，用理论压头，用H 表示。表示。2022-6-227 讨论： 理论压头与流量理论压头与流量qV、叶轮转速、叶轮转速n、叶轮的尺、叶轮的尺寸和构寸和构造有关；造有关； 2022-6-228 离心泵的实际压头离心泵的实际压头实际压头比理论压头要小。具体原因如下：叶片间的环流叶片间的环流 并非严格沿叶片表面流动而产生涡流。并非严格沿叶片表面流

17、动而产生涡流。 主要取决于叶片数目、装置角2、叶轮大小、液体粘度等因素，而几乎与流量大小无关。c2 c22022-6-229水力损失水力损失可近似视为与流速的平方呈正比摩擦损失摩擦损失 从泵入口到出口存在摩擦损失。从泵入口到出口存在摩擦损失。2022-6-230冲击损失冲击损失液体以绝对速度c2冲入沿泵壳流动的液体中，产生涡流。在设计流量下，此项损失最小。流量若偏离设计量越远，冲击损失越大。设计设计流量流量2022-6-2313 3、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%。20

18、22-6-232与效率与效率 有关的各种能量损失有关的各种能量损失：环环流流损损失失、摩摩擦擦损损失失、冲冲击击损损失失泵轴与轴承、密封圈等机械部件之间的摩擦泵轴与轴承、密封圈等机械部件之间的摩擦平衡孔，内漏平衡孔，内漏 2022-6-233 容积损失是由于泵的泄漏造成的。离心泵在容积损失是由于泵的泄漏造成的。离心泵在运转过程中，有一部分获得能量的高压液体，通运转过程中，有一部分获得能量的高压液体，通过叶轮与泵壳之间的间隙流回吸入口。过叶轮与泵壳之间的间隙流回吸入口。 从泵排出的实际流量要比理论排出流量为从泵排出的实际流量要比理论排出流量为低，其比值称为容积效率低，其比值称为容积效率1 1。p

19、容积损失容积损失2022-6-234 原因：水力损失是由于流体流过叶轮、原因：水力损失是由于流体流过叶轮、泵壳时，由于流速大小和方向要改变，且发泵壳时，由于流速大小和方向要改变，且发生冲击，而产生的能量损失。生冲击，而产生的能量损失。 泵的实际压头要比泵理论上所能提供的泵的实际压头要比泵理论上所能提供的压头为低，其比值称为水力效率压头为低，其比值称为水力效率2 2。p水力损失水力损失2022-6-235 原因：机械损失是泵在运转时，在轴承、原因：机械损失是泵在运转时，在轴承、轴封装置等机械部件接触处由于机械磨擦而消轴封装置等机械部件接触处由于机械磨擦而消耗部分能量。耗部分能量。 泵的轴功率大于

20、泵的理论功率（即理论压泵的轴功率大于泵的理论功率（即理论压头与理论流量所对应的功率）。理论功率与轴头与理论流量所对应的功率）。理论功率与轴功率之比称为机械效率功率之比称为机械效率3 3。p机械损失机械损失2022-6-2364 4、轴功率轴功率P轴功率轴功率P，有效功率有效功率Pe WeVPq Hg 而而%100 PPe 9.81kW1000102VVeq Hq HP 或或kW102Vq HP 2022-6-237离心泵的离心泵的主要性能参数主要性能参数HPqnaV轴功率效率扬程压头流量转速)(汽蚀余量汽蚀余量2022-6-238H，又称扬程，泵对单位重量流体提供的有效能量，又称扬程，泵对单位

21、重量流体提供的有效能量，m。可测量。可测量qV，又称送液能力，是指单位时间内泵实际输出的液，又称送液能力，是指单位时间内泵实际输出的液体量，体量，m3/s或或m3/h。可测量。可测量 流 量 计 真 空 表 c 压 力 表 h0 b在泵进口b、泵出口c间列机械能衡算式： Hgugpbb22 fcchhgugp 022 gppHbc gppbc )()(真真表表 转速转速流量流量压头压头n，单位，单位r.p.s或或r.p.m2022-6-239轴功率轴功率Pa，又称实际功率，单位，又称实际功率，单位W 或或kWaePPaVPgHq 电电机机 泵泵 电功率电P电出 传传电出 PPa，无量纲 Pe

22、电电出电功率PaePP效率效率Pe=HqV g 2022-6-240四、离心泵的特性曲线四、离心泵的特性曲线HqV 、PqV 、 qV：厂家实验测定厂家实验测定一定转速、常压、一定转速、常压、20清水清水（一）离心泵的特性曲线（一）离心泵的特性曲线2022-6-241离心泵特性曲线VqH Vq VPqn一定一定HP Vq2022-6-242离心泵的离心泵的特性曲线特性曲线2022-6-243HqV曲线：较大范围内，曲线：较大范围内，qV H PqV曲线：曲线：qVPqV=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2022-6-244 qV曲线：曲线：离心泵在一

23、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 离心泵的设计点离心泵的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 2022-6-245离心泵的离心泵的特性曲线特性曲线H-qV曲线：压头（扬程）随流量的增大而下降。曲线：压头（扬程）随流量的增大而下降。Pa-qV曲线：功率随流量的增大而增大。曲线：功率随流量的增大而增大。故离心泵在启动前故离心泵在启动前应关闭出口阀，使其在所需功率最小的条件下启动，以减小应关闭出口阀，使其在所需功率最小的条件下启动，以减小电动机的启动电流，避免烧

24、毁电机；同时也电动机的启动电流，避免烧毁电机；同时也避免出口管线的避免出口管线的水力冲击水力冲击。（此点对停泵前应先关闭调节阀尤其重要。）。（此点对停泵前应先关闭调节阀尤其重要。）-qV曲线：效率先随流量的增大而增大，达到一最大值之后曲线：效率先随流量的增大而增大，达到一最大值之后再减小。根据生产任务选用离心泵时，因使泵在再减小。根据生产任务选用离心泵时，因使泵在最高效率点最高效率点（离心泵的设计点）（离心泵的设计点）附近操作。附近操作。 它们是在固定的转速下测出的，仅适用于该转速，故它们是在固定的转速下测出的，仅适用于该转速，故特特性曲线图上一定要标明转速性曲线图上一定要标明转速n的值的值（

25、图左上角或右上角）。（图左上角或右上角）。2022-6-246包括包括 ：HqV曲线曲线(平坦型、陡降型、平坦型、陡降型、 驼峰型驼峰型) PaqV曲线曲线 qV曲线曲线离心泵特性曲线及其换算离心泵特性曲线及其换算 用20C清水测定avPgHq设计点设计点2高高效效区区与最高效率相比，与最高效率相比，效率下降效率下降7。由图可见： qV ，H ， Pa ，有最大值。 2022-6-247（二）（二）离心泵性能的改变与换算离心泵性能的改变与换算（1） 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。（2） 粘度的影响粘度的影响H，qV,，而，而 P202

26、2-6-248密度的影响：粘度的影响：当比 20清水的大时，故，PaqV曲线上移,需要按上式校正。 2022-6-249（3） 离心泵转速的影响离心泵转速的影响 当液体的粘度不大，转速变化小于当液体的粘度不大，转速变化小于20%时，认时，认为效率不变，有：为效率不变，有：23222222111111()()VVqnHnPnqnHnPn 比例定律比例定律2022-6-250 叶轮转速的影响叶轮转速的影响 当转速n变化不大时（小于20%），利用出口速度三角形相似的近似假定，可推知：2222222sin2sin22cbrcbrqqvv2222coscos22ucucHH2222sin2cbrqv22

27、DnDn22cc22uugucH222cos2nn2222ucuc2222uunn2022-6-251若不变，则gHqgHqPPVV轴轴 以上称为离心泵的比例定律以上称为离心泵的比例定律 。适用于转。适用于转速速n变化不大时（小于变化不大时（小于20%20%），否则将有很大），否则将有很大误差，此时将由实验测定。误差，此时将由实验测定。gHqPVa3nnHqHqVV2022-6-252当叶轮直径因切割而变小时，若变化程度小于 20%，则若不变，则切割定律22222DDHHDDqqVV322DDPP轴轴（4） 离心泵叶轮直径的影响离心泵叶轮直径的影响2022-6-253（一）管路特性曲线（一）管

28、路特性曲线五、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 间列间列柏努利方程，有：柏努利方程，有：22fpuHzHgg 特定的管路系统：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： （大截面）（大截面）2022-6-254258ellkgd 令令0pHzg 令令22222512248eeVfeVllllquHdgdgdllqgd 而而q qv v管路中液体流量，单位管路中液体流量，单位m m3 3/s/s。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

29、为一常数亦为一常数，管路特性系数。亦为一常数，管路特性系数。2022-6-255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 管路特性曲线反映了被输送液体对输送机械的管路特性曲线反映了被输送液体对输送机械的能量要求。能量要求。泵特性曲线泵特性曲线工作点工作点2022-6-256（二）工作点（二）工作点解析法：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。 （三）（三） 流量调节流量调节改变管路特性：调出口阀门；改变管路特性：调出口阀门；改变泵特性：改变

30、泵特性： 调转速。调转速。2022-6-257qVqVM2qVMqVM1M1M2MH(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。一般只在较小流量的离心泵管路系统中使用。一般只在较小流量的离心泵管路系统中使用。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，流量连续变化； 阀门消耗阻力，不经济。阀门消耗阻力，不经济。2022-6-258(2) 改变泵的转速改变泵的转速qVM1qVMqVqVM2(D1DD2)n1nn2n2(D2

31、)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。注意：转速不得超过泵的额定转速，以免叶轮强注意：转速不得超过泵的额定转速，以免叶轮强度和电动机负荷超过允许值。度和电动机负荷超过允许值。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。2022-6-259采用什么方法来调节流量，关系到能耗问题。采用什么方法来调节流量，关系到能耗问题。改变阀门开度调节流量改变阀门开度调节流量改变转速调

32、节流量改变转速调节流量流量的流量的调节方法调节方法2022-6-260改变叶轮直径改变叶轮直径 在输送流体量不大的管路中，一般都用阀门来在输送流体量不大的管路中，一般都用阀门来调节流量，只有在输液量很大的管路才考虑使用调调节流量，只有在输液量很大的管路才考虑使用调节转速的方法来调节流量。节转速的方法来调节流量。2022-6-261（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 2022-6-262 串联操作串联操作H单H串HqV单qV串qVBAqV串串 qV单单 H串串 hr , pk pv时，时， 不汽蚀不汽蚀 ha hr , pk p

33、v时，开始发生汽蚀时，开始发生汽蚀 ha hr , pk qV需需, H泵泵 H需需 （4） 核算泵的功率。核算泵的功率。2022-6-283习习题题课课 定性分析、定量计算定性分析、定量计算操作型操作型设计型设计型设计型：设计型： 选泵时，将流量、压头裕量控制在选泵时，将流量、压头裕量控制在10%左右。左右。maxmax,)15. 11 . 1 () 1 . 105. 1 (HHqqvv2022-6-284离心泵的选用离心泵的选用 根据被输送液体的性质确定泵的类型。根据被输送液体的性质确定泵的类型。 确定输送系统的流量和所需压头。流量由生产任务来确定输送系统的流量和所需压头。流量由生产任务来

34、定，所需压头由管路的特性方程来定。定，所需压头由管路的特性方程来定。 根据所需流量和压头确定泵的型号。根据所需流量和压头确定泵的型号。 A A、查性能表或特性曲线，要求流量和压头与管路所需、查性能表或特性曲线，要求流量和压头与管路所需相适应。相适应。 B B、若生产中流量有变动，以最大流量为准来查找，、若生产中流量有变动，以最大流量为准来查找，H H也应以最大流量对应值查找。也应以最大流量对应值查找。 C C、若、若H H和和q qV V与所需要不符，则应在邻近型号中找与所需要不符，则应在邻近型号中找H H和和q qV V都稍大一点的都稍大一点的。2022-6-285离心泵的选用离心泵的选用

35、D D、若几个型号都满足，应选一个在操作条件下、若几个型号都满足，应选一个在操作条件下效率最好的。效率最好的。 E E、为保险，所选泵可以稍大；但若太大，工作、为保险，所选泵可以稍大；但若太大，工作点离最高效率点太远，则能量利用程度低。点离最高效率点太远，则能量利用程度低。 F F、若被输送液体的性质与标准流体相差较大，、若被输送液体的性质与标准流体相差较大，则应对所选泵的特性曲线和参数进行校正，看是则应对所选泵的特性曲线和参数进行校正，看是否能满足要求。否能满足要求。2022-6-286 设计点 Q高效区 b）抗汽蚀性能好 c）经济性好：泵的操作点应处于高效区内。离心泵的选用原则离心泵的选用

36、原则2022-6-287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）（一） 构造与工作原理构造与工作原理主要部件：泵缸、活塞、主要部件：泵缸、活塞、 活塞杆和单向活塞杆和单向 阀门（吸入阀阀门（吸入阀 与排出阀）。与排出阀）。2022-6-288 往复泵往复泵是利用活塞的往复运动将能量传递给液体，以是利用活塞的往复运动将能量传递给液体，以完成液体输送任务的转置。完成液体输送任务的转置。 活塞在泵缸内两端间移动的距离称为活塞在泵缸内两端间移动的距离称为行程行程。 往复泵启动前不用灌泵，能自动吸入液体，即有自吸往复泵启动前不用灌泵，能自动吸入液体，即有自吸能力。但实际

37、操作中，仍希望在启动时泵缸内有液体，这能力。但实际操作中，仍希望在启动时泵缸内有液体，这样不仅可以立即吸、排液体，而且可避免活塞在泵缸内干样不仅可以立即吸、排液体，而且可避免活塞在泵缸内干摩擦，以减少磨损。摩擦，以减少磨损。 往复泵转速往复泵转速n不能太高。因转速太大，液体流动阻力不能太高。因转速太大，液体流动阻力增大，当泵缸内压力低于液体饱和蒸汽压时，会造成泵的增大，当泵缸内压力低于液体饱和蒸汽压时，会造成泵的抽空而失去吸液能力。抽空而失去吸液能力。2022-6-289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。单动泵单动泵流量不均匀、排液是周期性间断

38、进行的流量不均匀、排液是周期性间断进行的活塞往复一次，只吸入和排出液体各一次，称为活塞往复一次，只吸入和排出液体各一次，称为单动泵单动泵。2022-6-290双动往复泵：虽然能不间断排液，但流量仍不均匀双动往复泵：虽然能不间断排液，但流量仍不均匀 改善流量的均匀程度，可用三联泵；另一方法改善流量的均匀程度，可用三联泵；另一方法是在泵的进、出口处装有空气室（它是利用气体的是在泵的进、出口处装有空气室（它是利用气体的压缩与膨胀来贮存或放出部分液体，以减小管路中压缩与膨胀来贮存或放出部分液体，以减小管路中流量的不均匀性。）。流量的不均匀性。）。2022-6-291（二）（二）往复泵的性能参数往复泵的

39、性能参数 流量流量单动泵：理论流量单动泵：理论流量VqASn 理理实际流量实际流量VVVqq 理理 V泵的容积效率，在泵的容积效率，在0.90.97之间之间。流量由泵特性决定，而与管路特性无关流量由泵特性决定，而与管路特性无关。 即改变泵的出口阀门开度是不能调节流量的。即改变泵的出口阀门开度是不能调节流量的。2022-6-292流量调节方法：流量调节方法：1. 改变活塞的往复次数或冲程；改变活塞的往复次数或冲程；2. 旁路旁路调节。（简便，但增加功率消耗。）调节。（简便，但增加功率消耗。）2022-6-293 压头（压头（ 扬程）扬程）在电机功率范围内，由管路特性决定。在电机功率范围内，由管路

40、特性决定。管路特性2H2管路特性1H1泵特性HqV正位移特性正位移特性 流量只与泵特性有关，而与管路特性无关；流量只与泵特性有关，而与管路特性无关； 而泵对流体提供的压头只由管路特性决定。而泵对流体提供的压头只由管路特性决定。qVqV理理2022-6-294 往复泵的最大允许扬程（或最大允许往复泵的最大允许扬程（或最大允许排出压力）由泵的机械强度、密封性能及排出压力）由泵的机械强度、密封性能及电动机的功率等决定，工作点的扬程不应电动机的功率等决定，工作点的扬程不应超过最大允许扬程。超过最大允许扬程。 把液体吸入泵腔内，再用减小容积的把液体吸入泵腔内，再用减小容积的方式，使液体受推挤以高压排出，

41、这类泵方式，使液体受推挤以高压排出，这类泵称为称为容积式泵或正位移泵容积式泵或正位移泵。2022-6-295 功率与效率功率与效率Vq HgP 往复泵的总效率，一般为往复泵的总效率，一般为0.650.85。 适用压头高、流量小、黏度大的液体以及适用压头高、流量小、黏度大的液体以及要求精确计量和流量随压力变化不大的场合，但要求精确计量和流量随压力变化不大的场合，但不能输送腐蚀性大及有固体的悬浮液。（由于其不能输送腐蚀性大及有固体的悬浮液。（由于其结构复杂、流量脉动等原因，通常较少使用。）结构复杂、流量脉动等原因，通常较少使用。）2022-6-296二、二、 齿轮泵齿轮泵具有正位移特性。具有正位移

42、特性。2022-6-297 齿轮泵主要是由椭圆形泵壳和两个齿轮（一齿轮泵主要是由椭圆形泵壳和两个齿轮（一个为主动齿轮，另一个为从动齿轮）组成。个为主动齿轮，另一个为从动齿轮）组成。 齿轮泵能产生较高扬程，流量较均匀。适用齿轮泵能产生较高扬程，流量较均匀。适用于流量小、无固体颗粒的各种油类等黏性液体的于流量小、无固体颗粒的各种油类等黏性液体的输送。具有构造简单、维修方便、价格低廉、运输送。具有构造简单、维修方便、价格低廉、运转可靠等优点。转可靠等优点。2022-6-298三、旋涡泵三、旋涡泵（一）结构（一）结构一种特殊的离心泵。一种特殊的离心泵。2022-6-299（二）特点（二）特点1. 启动

43、泵时，要打开出口阀门（因流量小时功率启动泵时，要打开出口阀门（因流量小时功率大。）；改变流量时，旁路调节比安装调节阀更大。）；改变流量时，旁路调节比安装调节阀更经济（应采用旁路回流调节法）；经济（应采用旁路回流调节法）；2. 能量损失大，效率低能量损失大，效率低（20%40%），不适合输，不适合输送高粘度液体；（由于泵内流体的旋涡流作用，送高粘度液体；（由于泵内流体的旋涡流作用，流动摩擦损失增大。）流动摩擦损失增大。）3. 压头比离心泵高压头比离心泵高24倍，适用于高压头、小流量、倍，适用于高压头、小流量、低粘度清洁液体。低粘度清洁液体。4. 构造简单，制造方便，扬程较高，广泛应用。构造简单，

44、制造方便，扬程较高，广泛应用。2022-6-2100分类：分类：按出口压力或压缩比分为按出口压力或压缩比分为： 通风机通风机 p出出(表表) 15kPa =1=11.15 1.15 压缩性可忽略压缩性可忽略 鼓风机鼓风机 p出出(表表)=10300kPa 1.1 4 1.1 300kPa 2 2 不可忽略不可忽略 真空泵真空泵 p出出(表）表）=0 压缩比由真空度决定压缩比由真空度决定压缩比压缩比为气体排出与吸入压力（绝压）的比值。为气体排出与吸入压力（绝压）的比值。第三节第三节 气体输送机械气体输送机械2022-6-2101（1）、用途）、用途输送气体输送气体产生高压气体产生高压气体产生真空

45、产生真空 （2）、分类）、分类 通风机通风机 终压终压 15kPa (15kPa (表表) )，压缩比，压缩比 1.151.15 鼓风机鼓风机 终压终压=10=10300kPa(300kPa(表表) )，压缩比，压缩比 4 4按出口的气体的压强分按出口的气体的压强分 压缩机压缩机 终压终压 300300kPa (kPa (表表) )，压缩比，压缩比 2 2 真空泵真空泵 终压终压=Pa (=Pa (大气压大气压) )，初压为负压，初压为负压 气体输送设备与液体设备在结构和原理上类似。气体输送设备与液体设备在结构和原理上类似。2022-6-2102（一）工作原理与结构（一）工作原理与结构一、离心

46、式通风机一、离心式通风机2022-6-2103（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）风量）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。 离心式通风机性能表上的风量是指空气在标定离心式通风机性能表上的风量是指空气在标定条件（条件（20，101325Pa）下的数值，以）下的数值，以qV0 表示。表示。2022-6-2104（2）全风压）全风压pt与静风压与静风压ps全风压全风压：单位体积的气体经风机后所获得的能量，：单位体积的气体经风机后所获得的

47、能量，Pa或或mmH2O221211221122efppz guWz guh 22212121()()()2tefpWzzgppuuh 以单位质量的气体为基准以单位质量的气体为基准 以单位体积的气体为基准以单位体积的气体为基准 2022-6-210522122)(upppt 动风压动风压 222dpu 静风压静风压 12ppps全风压全风压tsdppp 0)(12 gzz 0fh 01 u2022-6-2106（3）轴功率与效率轴功率与效率W WVtq pP 2. 特性曲线特性曲线 用用20、101.3kPa的空气的空气（ =1.2kg/m3）测定。测定。 风机的全风压与风机的全风压与气体的密

48、度成正比气体的密度成正比。qVPqVqVptqVpSqVn一定一定2022-6-2107( (三三) ) 离心通风机的选用离心通风机的选用 1. 计算输送系统所需的全风压，再换算成标定状计算输送系统所需的全风压，再换算成标定状态下的全风压；态下的全风压；tttppp 2 . 100 3. 根据根据qV、pt0 选风机的型号。选风机的型号。 qV qV需需 ， pt0 pt0需需2. 根据气体的性质及风压范围，确定风机的类型；根据气体的性质及风压范围，确定风机的类型；2022-6-2108二、鼓风机二、鼓风机（一）离心式鼓风机（涡轮鼓风机）（一）离心式鼓风机（涡轮鼓风机）特点：特点：外形外形 离

49、心泵离心泵外壳直径与厚度之比较大外壳直径与厚度之比较大叶片数目较多叶片数目较多转速较高转速较高 单级出口表压多在单级出口表压多在30kPa30kPa以以内；多级可达内；多级可达0.3MPa 0.3MPa 。无。无需冷却装置。需冷却装置。主要由蜗形壳与叶轮组成。主要由蜗形壳与叶轮组成。 2022-6-2109（二）罗茨鼓风机（二）罗茨鼓风机（旋转式鼓风机）（旋转式鼓风机）其工作原理与齿轮泵相似。其工作原理与齿轮泵相似。2022-6-2110 流量调节流量调节旁路调节或调转速；旁路调节或调转速； 开机时打开出口阀门；开机时打开出口阀门； 操作温度操作温度 5000rpm）需要冷却装置（使其接需要冷

50、却装置（使其接近等温压缩）近等温压缩）2022-6-2112 离心式鼓风机和压缩机的特点：离心式鼓风机和压缩机的特点： 气体流量大而均匀；气体流量大而均匀； 效率高；效率高； 运转平稳可靠；运转平稳可靠； 结构紧凑，尺寸小；结构紧凑，尺寸小； 气体不与润滑系统接触，不会被油污染；气体不与润滑系统接触，不会被油污染； 广泛应用于化工、石油化工生产中。广泛应用于化工、石油化工生产中。2022-6-2113（二）往复式压缩机（二）往复式压缩机与往复泵类似与往复泵类似2022-6-21141.工作过程工作过程假设假设 理想气体；理想气体； 气体流经吸气、排气阀时流动阻力忽略不计；气体流经吸气、排气阀时

51、流动阻力忽略不计； 压缩机无泄漏。压缩机无泄漏。 2022-6-2115（1）理想压缩循环）理想压缩循环压缩过程（压缩过程（1 2）恒压排气过程（恒压排气过程（2 3）恒压吸气过程（恒压吸气过程（4 1）理想压缩循环功：理想压缩循环功：123421SVdpWpp等温等温绝热绝热2022-6-211611221221112111.11kkkkkkkp Vp VpVConstpTTppkWp Vkp 等温压缩等温压缩122212112211lnln.ppVpppVpWConstpVVpVp 绝热压缩绝热压缩2022-6-2117（2）实际压缩循环）实际压缩循环余隙：排气终了时，活塞与气缸之间的空隙。余隙：排气终了时，活塞与气缸之间的空隙。1 2 压缩过程压缩过程2 3 排气过程排气过程4 1 吸气过程吸气过程3 4 膨胀过程膨胀过程余隙气体膨胀余隙气体膨胀吸气吸气压缩压缩排气排气2022-6-2118（3）余隙系数与容积系数）余隙系数与容积系数 .余隙系数（余隙比）余隙系数（余隙比）低压气缸：低压气缸： 8%，高压气缸：，高压气缸：可达可达12%。.容积系数容积系数313VVV 活塞推进一次扫过体积活塞推进一次扫过体积余隙体积余隙体积余隙系数余隙系数 31410VVVV 活塞推进一次扫过体积活塞推进一次扫过体积实际吸气体积