化工原理讲义(2-2)

1、第二章流体输送机械第二章流体输送机械( (二二) )上节课学习了离心泵的上节课学习了离心泵的原理、主要部件、主要性能原理、主要部件、主要性能参数及特性曲线，对离心泵参数及特性曲线，对离心泵有了一定了解，就可以指导有了一定了解，就可以指导使用及安装。使用及安装。本节课学习本节课学习离心泵的安装使用离心泵的安装使用。.一.离心泵的管路特性与工作点离心泵的管路特性与工作点 离心泵总是安装在一定管路中工作的，因此离心泵总是安装在一定管路中工作的，因此应对管路特性有一个了解，才能掌握离心泵的应对管路特性有一个了解，才能掌握离心泵的工作状态。工作状态。1.管路特性管路特性指流体流经管路系统时需要的指流体流

2、经管路系统时需要的压头和压头和流量流量之间的关系，也是管路系统对提供能之间的关系，也是管路系统对提供能量泵的要求。量泵的要求。列出列出11、22两截两截面间的柏努利方程面间的柏努利方程 f2hg2ugPZH gPZH 0g2u 02 ，令令对于特定管路对于特定管路 HH0fh 那那么么， 2h 2gudllef 而而)d4Qu(g2udllh 22ef 而而Q流量流量d-管径管径摩擦系数摩擦系数u用用Q表示表示25222f8421 h QdllgdQgdllee 对于给定的管路系统，对于给定的管路系统，l, ,d d一定，阀门开度一定，即一定，阀门开度一定，即l le e一一定，且认为流体流动

3、处于阻力平方区，定，且认为流体流动处于阻力平方区，变化很小变化很小 5e2dllg8B 则则可可令令 将此方程关系标绘在将此方程关系标绘在H-QH-Q坐标图上，即得图所示坐标图上，即得图所示的的H-QH-Q曲线，称为管路特性曲线或管路阻力曲线。式曲线，称为管路特性曲线或管路阻力曲线。式中中B B为管路特性系数它与管路长度、管径、摩擦系数为管路特性系数它与管路长度、管径、摩擦系数及局部阻力系数等有关。及局部阻力系数等有关。 2BQAH 则前式可写为：则前式可写为：管路特性曲线管路特性曲线低阻低阻力力HQ中阻力中阻力高阻力高阻力2. 工作点工作点 离心泵的实际工作情况是由泵特性与管路特性共同决离心

4、泵的实际工作情况是由泵特性与管路特性共同决定的。定的。 2 1AQHHQ管路特性曲线管路特性曲线泵的特性泵的特性曲线曲线如图，如图，1 1、2 2线交点线交点A A所代表的流量，就是液体输送管路所代表的流量，就是液体输送管路所需的压头与泵对液体所提供的压头正好相等时的流所需的压头与泵对液体所提供的压头正好相等时的流量，量，A A点称管路上离心泵的工作点，也是其在管路中真点称管路上离心泵的工作点，也是其在管路中真实的工作状况。实的工作状况。 其阻力损失与流量有关，低阻力管路曲线平其阻力损失与流量有关，低阻力管路曲线平缓，高阻力管路曲线陡峭。缓，高阻力管路曲线陡峭。 流体从泵中获得的能量主要用于提

5、高流体本流体从泵中获得的能量主要用于提高流体本身的位能、静压能和克服沿途所遇到的阻力损身的位能、静压能和克服沿途所遇到的阻力损失。失。 管路曲线是生产的管路曲线是生产的具体要求，具体要求，离心泵在工作离心泵在工作中受管路特性的制约，离心泵所提供的压头、流中受管路特性的制约，离心泵所提供的压头、流量必须与管路所需的压头和流量一致，即离心泵量必须与管路所需的压头和流量一致，即离心泵的工作状态由泵特性与管路特性共同决定。的工作状态由泵特性与管路特性共同决定。 阀门关小：阀门关小：LeLe管路特性曲线陡管路特性曲线陡工作点工作点A A2 2QQA A2 2QQQA A . . 这种调节方法，如阀门关小

6、，不仅增加了管路的阻力，这种调节方法，如阀门关小，不仅增加了管路的阻力，且使泵在低效率点下工作，其经济上很不合理，但用阀门调且使泵在低效率点下工作，其经济上很不合理，但用阀门调节流量的方法操作简便节流量的方法操作简便、灵活，故灵活，故一般在流量小时一般在流量小时应用很广。应用很广。二二.离心泵流量的调节离心泵流量的调节(1)(1)改变阀门开度改变阀门开度HQAQHbaA2A1 注：注：改变转速时，不得改变转速时，不得超过泵的额定转速，以超过泵的额定转速，以免叶轮强度和电动机负免叶轮强度和电动机负荷超过允许值。荷超过允许值。anHQAQHnC(2)(2)改变改变泵的转速泵的转速 实质是改变泵的特

7、性曲线实质是改变泵的特性曲线。 这种变速调节流量的方法，没有节流引起的附加能量这种变速调节流量的方法，没有节流引起的附加能量损失，损失，流量从流量从A 变到变到C ，比较经济比较经济。但需要变速装置或价但需要变速装置或价格昂贵能变速的电动机（如调速电动机、变频器等）。格昂贵能变速的电动机（如调速电动机、变频器等）。(3) (3) 切割叶轮直径切割叶轮直径 由切割定律知，在允许范围内切割叶轮外由切割定律知，在允许范围内切割叶轮外径，径，Q Q与与H H分别随叶轮外径分别随叶轮外径D D近似呈一、二次幂变近似呈一、二次幂变化，从而使泵的流量减小化，从而使泵的流量减小。 但可调节的范围不大，且直径减

8、少不当还会降低但可调节的范围不大，且直径减少不当还会降低效率，故实际上很少采用这种方法。效率，故实际上很少采用这种方法。 并联后并联后Q Q和和H H由合成特性曲线与管路特性曲线的交点由合成特性曲线与管路特性曲线的交点A A决决定，并联后总效率与每台泵的效率相同。由此可见，由于定，并联后总效率与每台泵的效率相同。由此可见，由于管路阻力的增加，两台泵并联的总输送量管路阻力的增加，两台泵并联的总输送量Q Q并并小于原单泵流小于原单泵流量的两倍，即量的两倍，即Q Q并并22Q Q。工作点所需扬程也相应地有所增加工作点所需扬程也相应地有所增加。三三. 离心泵的并联与串联操作离心泵的并联与串联操作1.

9、并联操作并联操作2. 串联操作串联操作 串联后输送流量串联后输送流量Q Q与扬程与扬程H H由合成特性曲线与管路由合成特性曲线与管路特性曲线的交点特性曲线的交点A A决定，串联后总效率与每台泵的效决定，串联后总效率与每台泵的效率相同。由此可见，由于管路阻力的增加，两台泵串率相同。由此可见，由于管路阻力的增加，两台泵串联的总输送量联的总输送量Q Q串串与原单泵流量相近，但扬程与原单泵流量相近，但扬程H H大提高大提高但不成倍增加，即但不成倍增加，即H H并并2 Q Q串串； 对于高阻力输送管路对于高阻力输送管路b b，管路特性曲线较陡峭，有管路特性曲线较陡峭，有Q Q并并 hh hr r。(3)

10、(3)安装汽蚀余量要比允许汽蚀余量大一定的量安装汽蚀余量要比允许汽蚀余量大一定的量, ,即即h ha a h h饱和蒸汽压饱和蒸汽压最低压头损失最低压头损失0.3mh hr rh hh ha a2. 离心泵的最大安装高度离心泵的最大安装高度Hg HhgpgpH faV0g 我们知道了气蚀余量，查出液体的饱和蒸汽压，我们知道了气蚀余量，查出液体的饱和蒸汽压，就知道了吸入点的压头：就知道了吸入点的压头： H maxg则则表表示示最最大大允允许许安安装装高高度度以以 HhgpgpH fV0maxg 3. 离心泵的安装使用注意事项离心泵的安装使用注意事项安装注意：安装注意： 油泵的汽蚀余量是油泵的汽蚀

11、余量是20 度清水测得的，输送度清水测得的，输送油时，应当按油的密度、蒸汽压校正。油时，应当按油的密度、蒸汽压校正。 在输送温度较高及沸点较低的液体时，要特别注意在输送温度较高及沸点较低的液体时，要特别注意安装高度，安装时可采用一定措施。安装高度，安装时可采用一定措施。 减小吸入管压头损失，可采用吸入管管径大于排减小吸入管压头损失，可采用吸入管管径大于排出管，泵的安装位置尽量靠近液源，减少管件、阀门。出管，泵的安装位置尽量靠近液源，减少管件、阀门。把泵安装在流体位以下。把泵安装在流体位以下。 使用注意：使用注意： 首先灌泵，保证吸入管、泵内充满液体。首先灌泵，保证吸入管、泵内充满液体。 启动时

12、为减小负荷，应先关闭出口阀门，泵运转正启动时为减小负荷，应先关闭出口阀门，泵运转正常后再调节阀门流量。常后再调节阀门流量。 关闭时，应先关闭出口阀门，以免液体倒流使关闭时，应先关闭出口阀门，以免液体倒流使叶轮受损。叶轮受损。 停车时间较长时，应放出液体，以免腐蚀或冬季停车时间较长时，应放出液体，以免腐蚀或冬季结冻。结冻。使用时应注意噪音、压力表、轴承、轴封等。使用时应注意噪音、压力表、轴承、轴封等。离心泵的类型与选用离心泵的类型与选用1. 离心泵的类型离心泵的类型 按输送液体的性质分：清水泵、耐腐蚀泵、油泵、杂质泵等。按输送液体的性质分：清水泵、耐腐蚀泵、油泵、杂质泵等。按泵吸入液体方式分：单

13、吸泵和双吸。按泵吸入液体方式分：单吸泵和双吸。按叶轮数目分：单级泵和多级泵。按叶轮数目分：单级泵和多级泵。(1) 清水泵清水泵 一般一般用以输送工业用水以及物理、化学性质类似于用以输送工业用水以及物理、化学性质类似于水的其它液体或城市给排水和农业排灌等。水的其它液体或城市给排水和农业排灌等。 BB单级单吸式（单级单吸式（H=8H=898m,Q=4.598m,Q=4.5360m360m3 3/h/h） D D多级多级ShSh双吸双吸 如如3B33A型水泵，第一个数字型水泵，第一个数字“3”表示该泵的吸入口径为表示该泵的吸入口径为76.2mm“B”表示单吸悬臂式，表示单吸悬臂式，“33”表示扬程；

14、表示扬程；“A”表示叶轮经切削一表示叶轮经切削一次。次。(2) 耐腐蚀泵（耐腐蚀泵（F） 输送酸、碱、浓氨水等腐蚀性液体时，必须使用该输送酸、碱、浓氨水等腐蚀性液体时，必须使用该类型泵，泵中与腐蚀性液体接触的部件都用各种耐腐蚀类型泵，泵中与腐蚀性液体接触的部件都用各种耐腐蚀材料制造。如灰口铸铁、铬镍合金钢、高硅铸铁、聚四材料制造。如灰口铸铁、铬镍合金钢、高硅铸铁、聚四氟乙烯塑料等。氟乙烯塑料等。(3) 油泵油泵(Y，YS双吸式双吸式) 输送油品的泵称为油泵。因油品易燃易爆，要求输送油品的泵称为油泵。因油品易燃易爆，要求油泵密封性要好，输送高温油品油泵密封性要好，输送高温油品(200以上以上)的热油泵的热油泵还应有良好的冷却措施。其轴承和轴封装置都带有冷却还应有良好的冷却措施。其轴承和轴封装置都带有冷却水夹套，运转时通冷却水。水夹套，运转时通冷却水。(4) 杂质泵杂质泵(P) 输送含有固体颗粒的悬浮液、稠浆的泵。其中可分输送含有固体颗粒的悬浮液、稠浆的泵。其中可分为污水泵、砂泵、泥浆泵等。对其主要要求是不易堵塞为污水泵、砂泵、泥浆泵等。对其主要要求是不易堵塞、耐磨、易拆卸。、耐磨、易拆卸。离心泵的选用步骤：离心泵的选用步骤： (1) 根据被输送系统的性质和操作条件，初步确定泵的根据被输送系统的性质和操作条件，初