装控-第二章流体输送设备

1、制作者：黄德春1第二章第二章 流体输送设备流体输送设备化工原理化工原理课件课件第二章第二章 流体输送设备流体输送设备1. 1. 本章学习的目的本章学习的目的 通过学习，了解化工中常用的流体输送机通过学习，了解化工中常用的流体输送机 械械的基本结构、工作原理及操作特性，以便根据生产的基本结构、工作原理及操作特性，以便根据生产工艺要求，合理地选择和正确使用输送机械，并使工艺要求，合理地选择和正确使用输送机械，并使之在高效率下可靠运行。之在高效率下可靠运行。2. 2. 本章重点掌握的内容本章重点掌握的内容 离心泵的基本结构、工作原理、操作特性、安离心泵的基本结构、工作原理、操作特性、安装及选型。装及

2、选型。制作者：黄德春2主要内容主要内容l l 概概 述述 l l 液体输送机械液体输送机械l l 气体输送机械气体输送机械第二章第二章 流体输送设备流体输送设备制作者：黄德春3概概 述述化工原理化工原理课件课件第二章第二章 流体输送设备流体输送设备低压 高压低处 高处近处 远处流体物性不同操作条件各异 对于这些情况，都必须通过向流体提供机械能的方法来实现。向流体提供机械能的设备称为流体输送机械。生产过程中的流体输送一般有以下几种情况： 制作者：黄德春4概概 述述化工原理化工原理课件课件第二章第二章 流体输送设备流体输送设备流体输送设备分类：流体输送设备分类： 输送液体泵(pumps) 输送气体

3、通风机、鼓风机、压缩机 及真空泵 按流体类型按工作原理 动力式：借助于高速旋转的叶轮使流体获得能量。包括离心式、轴流式输送机械 容积式：利用活塞或转子的挤压使流体升压以获得能量。包括往复式、旋转式输送机械 流体作用式：依靠能量转换原理以实现输送流体任务。如喷射泵制作者：黄德春5第一节第一节 离心泵离心泵一、一、基本结构及工作原理基本结构及工作原理知识点：知识点：离心泵的主要部件、工作原理、特性参数离心泵的主要部件、工作原理、特性参数制作者：黄德春6第一节第一节 离心泵离心泵一、一、基本结构及工作原理基本结构及工作原理化工原理化工原理课件课件第二章第二章 流体输送设备流体输送设备离心泵离心泵(c

4、entrifugal pump)制作者：黄德春7第一节第一节 离心泵离心泵一、一、基本结构及工作原理基本结构及工作原理化工原理化工原理课件课件第二章第二章 流体输送设备流体输送设备1.1.基本结构基本结构固定的泵壳固定的泵壳（VoluteVolute）旋转的叶轮旋转的叶轮(impeller(impeller)制作者：黄德春8第一节第一节 离心泵离心泵一、一、基本结构及工作原理基本结构及工作原理化工原理化工原理课件课件第二章第二章 流体输送设备流体输送设备2 2、离心泵的工作原理离心泵的工作原理制作者：黄德春9第一节第一节 离心泵离心泵一、一、基本结构及工作原理基本结构及工作原理化工原理化工原理

5、课件课件第二章第二章 流体输送设备流体输送设备3.3.离心泵的工作过程离心泵的工作过程叶轮中部低压叶轮中部低压液体吸入液体吸入灌泵灌泵 叶轮高叶轮高速旋转速旋转 离心作用离心作用 静压能和动能静压能和动能 叶轮叶轮外缘外缘 流道扩大流道扩大 动能动能 静压能静压能 液体排出液体排出 排液过程排液过程 吸液过程吸液过程 泵壳泵壳 制作者：黄德春10化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动化工原理化工原理课件课件第二章第二章 流体输送设备流体输送设备第一节第一节 离心泵离心泵一、一、基本结构及工作原理基本结构及工作原理4.4.气缚现象：气缚现象：启启动动时时泵泵内内需需灌灌满满液液体

6、体气气缚缚现现象象不不能能启启动动无无自自吸吸液液能能力力离离心心作作用用小小若若泵泵内内存存留留空空气气 装设底阀装设底阀( (单向阀单向阀)()(止逆阀止逆阀) )制作者：黄德春11化工原理化工原理课件课件第二章第二章 流体输送设备流体输送设备第一节第一节 离心泵离心泵二、主要部件二、主要部件制作者：黄德春12化工原理化工原理课件课件第二章第二章 流体输送设备流体输送设备第一节第一节 离心泵离心泵二、主要部件二、主要部件1.1.叶轮叶轮作用作用结构结构 前弯叶片、前弯叶片、后弯叶片后弯叶片、径向叶片、径向叶片类型类型 开式、半闭式和闭式开式、半闭式和闭式单吸式和双吸式单吸式和双吸式吸入方式

7、吸入方式 传递能量传递能量制作者：黄德春13返回返回制作者：黄德春14化工原理化工原理课件课件第二章第二章 流体输送设备流体输送设备第一节第一节 离心泵离心泵二、主要部件二、主要部件双吸式：双吸式： 吸液量大吸液量大无轴向推力无轴向推力双吸双吸单吸单吸制作者：黄德春152 2、泵壳、泵壳 汇集液体，转能装置汇集液体，转能装置化工原理化工原理课件课件第二章第二章 流体输送设备流体输送设备4 4、轴封：、轴封：作用作用防止漏液防止漏液类型类型软填料或机械软填料或机械(高高)密封密封3 3、导轮：、导轮：未装导轮未装导轮装导轮装导轮第一节第一节 离心泵离心泵二、主要部件二、主要部件制作者：黄德春16

8、制作者：黄德春17制作者：黄德春18化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动化工原理化工原理课件课件第二章第二章 流体输送设备流体输送设备1.1.性能参数性能参数第一节第一节 离心泵离心泵三、性能参数及特性曲线三、性能参数及特性曲线2B31型离心泵铭牌上标注的参数型离心泵铭牌上标注的参数型号型号2B31流量流量20m3/h扬程扬程30.8m气蚀余量气蚀余量4.2m转速转速2900r/min效率效率64轴功率轴功率2.6kW重量重量363N(1)(1)流量流量( (Q):):单位时间由泵排到管路的液体体积，单位时间由泵排到管路的液体体积， m3/s 。常用单位为。常用单位为L/s或

9、或m m3 3/h /h Q与泵的结构、尺寸、转速等有关与泵的结构、尺寸、转速等有关 ，实际流量还与实际流量还与管路特性有关。管路特性有关。 制作者：黄德春19化工原理化工原理课件课件第二章第二章 流体输送设备流体输送设备(2)(2)扬程或压头扬程或压头( (H):):供给供给1N1N液体的有效机械能，液体的有效机械能，m m 第一节第一节 离心泵离心泵三、性能参数及特性曲线三、性能参数及特性曲线H与泵的结构、转速和流量有关与泵的结构、转速和流量有关 扬程扬程与与升扬高度升扬高度的区别：的区别：212222211122 fHgugPZHgugPZ 21212212122 fHguugPPZZH

10、 升扬高度升扬高度制作者：黄德春20化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动化工原理化工原理课件课件第二章第二章 流体输送设备流体输送设备(4)(4)轴功率轴功率( (P):):泵轴所需的功率，泵轴所需的功率，W W (3)(3)有效功率有效功率( (Pe e):):液体由泵获得的能量，液体由泵获得的能量，W W 第一节第一节 离心泵离心泵三、性能参数及特性曲线三、性能参数及特性曲线NNeeVPqgH ePP 制作者：黄德春21化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流流体流能量损失：能量损失：化工原理化工原理课件课件第二章第二章 流体输送设备流体输送设备容积损失容积损失 漏液

11、；漏液；机械损失机械损失 机械摩擦；机械摩擦；水力损失水力损失 液体摩擦及局部阻力；液体摩擦及局部阻力；(5)(5)效率效率( ():):无因次无因次, ,% %100100 P PP Pe e WPPe 第一节第一节 离心泵离心泵三、性能参数及特性曲线三、性能参数及特性曲线小型泵的效率一般为小型泵的效率一般为50-7050-70，大型泵的效率可达，大型泵的效率可达9090左右左右 制作者：黄德春22化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动化工原理化工原理课件课件第二章第二章 流体输送设备流体输送设备2.2.特性曲线特性曲线 实验测定实验测定第一节第一节 离心泵离心泵三、性能参数

12、及特性曲线三、性能参数及特性曲线泵性能实验装置示意图制作者：黄德春23化工原理化工原理课件课件第二章第二章 流体输送设备流体输送设备第一节第一节 离心泵离心泵三、性能参数及特性曲线三、性能参数及特性曲线l流量流量qV 流量计流量计l扬程扬程H212222211122 fHgugpZHgugpZ 制作者：黄德春24化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动化工原理化工原理课件课件第二章第二章 流体输送设备流体输送设备第一节第一节 离心泵离心泵三、性能参数及特性曲线三、性能参数及特性曲线l轴功率轴功率N 马达天平马达天平l效率效率( ():):无因次无因次, ,% %100100 Pg

13、HqPPve 制作者：黄德春25化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动化工原理化工原理课件课件第二章第二章 流体输送设备流体输送设备 (1)HqV线线: qV,H讨论：讨论：(3)qV线线: qV,先先后后(2)PqV线线: qV, P qV=0P=Pmin qV=0H定值定值最高点最高点 设计点设计点第一节第一节 离心泵离心泵三、性能参数及特性曲线三、性能参数及特性曲线制作者：黄德春26化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动例：吸入管内径例：吸入管内径100mm,排出管内径排出管内径80mm,两测压口两测压口间垂直距离为间垂直距离为0.5m。转速。转速2900

14、r/min,以以20oC清水为清水为介质测得流量为介质测得流量为15L/s;泵出口泵出口表压为表压为2.55 105Pa,入口真空度入口真空度为为2.67 104Pa;电动机输入功率电动机输入功率6.2kW,泵由电动机直接带动泵由电动机直接带动,电动机效率电动机效率93%。求泵的压头。求泵的压头,轴功率和效率。轴功率和效率。化工原理化工原理课件课件第二章第二章 流体输送设备流体输送设备第一节第一节 离心泵离心泵三、性能参数及特性曲线三、性能参数及特性曲线解：解：21 ,2222211122 fHgugpZHgugpZ (1)(1)求求H制作者：黄德春27化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流

15、体流动流体流动化工原理化工原理课件课件第二章第二章 流体输送设备流体输送设备021 , fH第一节第一节 离心泵离心泵三、性能参数及特性曲线三、性能参数及特性曲线2114dquv m/sm/s9898. .2 24 42 22 22 2 dquvZ2-Z1=0.5m,d1=0.1m，d2=0.08m，21212212122 fHguugppZZH p2=2.55 105Pa(表表),m/sm/s9191. .1 11 1. .0 01414. .3 3101015154 42 23 3 p1=-2.67 104Pa(表表)，制作者：黄德春28化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流

16、动化工原理化工原理课件课件第二章第二章 流体输送设备流体输送设备(2)求求PP= P输入输入电机电机(3)求求PgHqV 第一节第一节 离心泵离心泵三、性能参数及特性曲线三、性能参数及特性曲线m5 .29 81. 9291. 198. 281. 910001067. 21055. 25 . 02245 H=6.2 0.93=5.77kW% %2 2. .7575100010007777. .5 58181. .9 9100010005 5. .2929101015153 3 制作者：黄德春29化工原理化工原理课件课件第二章第二章 流体输送设备流体输送设备影响因素影响因素流量流量(Q) 扬程扬程

17、(H)效率效率() 轴功率轴功率(N) 21nnqq V V2 2V V1 12 21 12 21 1 PP22121)(nnHH 3 32 21 12 21 1 nnPP2 21 1V V2 2V V1 1DDqq 22121 DDHH3 32 21 12 21 1 DDPP第一节第一节 离心泵离心泵四、四、特性曲线的改变和换算特性曲线的改变和换算物物性性密度密度粘度粘度泵泵转速转速20%叶轮直径叶轮直径20%制作者：黄德春30第一节第一节 离心泵离心泵五、离心泵的工作点及流量调节五、离心泵的工作点及流量调节知识点：知识点：工作点、流量调节工作点、流量调节制作者：黄德春31化工原理化工原理课

18、件课件第二章第二章 流体输送设备流体输送设备1.1.管路特性曲线管路特性曲线第一节第一节 离心泵离心泵五、离心泵的工作点及流量调节五、离心泵的工作点及流量调节 fHgugpZH22 feHugpZHugpZ2222222111 oH0 foHHH1122制作者：黄德春32化工原理化工原理课件课件第二章第二章 流体输送设备流体输送设备第一节第一节 离心泵离心泵五、离心泵的工作点及流量调节五、离心泵的工作点及流量调节2VokqHH (管路特性方程)gudllHef22 2421 2 2dgdllke 11222 22 24 42 21 1 dqgdllVe 制作者：黄德春33化工原理化工原理课件课

19、件第二章第二章 流体输送设备流体输送设备第一节第一节 离心泵离心泵五、离心泵的工作点及流量调节五、离心泵的工作点及流量调节HqV与管路布局有关与管路布局有关, , 与泵性能无关与泵性能无关说明说明: : 管路的特性曲线管路的特性曲线 H (m) He Qe Q (m3/h) HqV泵特性曲线泵特性曲线管路布置不同，管路布置不同， HqV曲线不同曲线不同Ho制作者：黄德春34化工原理化工原理课件课件第二章第二章 流体输送设备流体输送设备例例: :将将2020的清水从敞口水池输送到高位槽，两的清水从敞口水池输送到高位槽，两液面间的垂直距离为液面间的垂直距离为15m15m，吸入管和排出管的管，吸入管

20、和排出管的管径均为径均为140 140 4.5mm4.5mm，管总长，管总长200m(200m(包括所有阻包括所有阻力的当量长度力的当量长度) )。摩擦系数。摩擦系数0.020.02。若高位槽。若高位槽液面上方的压强分别为常压和液面上方的压强分别为常压和4.5 4.5 10104 4Pa(Pa(表压表压) )时，分别写出两种情况下的管路特性方程。时，分别写出两种情况下的管路特性方程。（图图） fHguugppZZH220210101 解解: :VVVqqdqu2 .74131.04422 制作者：黄德春35gudllHef22 23221057.881.922 .74131.020002.0V

21、Vqq 常压常压:1501 ZZ001 gpp 231057. 815VqH p1=4.5 104Pa6 . 481. 91000105 . 4401 gpp 231057. 86 .19VqH 制作者：黄德春36化工原理化工原理课件课件第二章第二章 流体输送设备流体输送设备工作点工作点2.2.泵的工作点泵的工作点He-泵所提供的压头泵所提供的压头H-泵所在管路所要求压头泵所在管路所要求压头qV -泵所提供的流量泵所提供的流量qe -泵所在管路所要求流量泵所在管路所要求流量qV=qe, H=He工作点：工作点：说明说明供求供求一致一致第一节第一节 离心泵离心泵六、离心泵的工作点及流量调节六、离

22、心泵的工作点及流量调节 H (m) He Qe Q (m3/h) HqVHeqe工作点工作点 需要与可能的结合需要与可能的结合制作者：黄德春37化工原理化工原理课件课件第二章第二章 流体输送设备流体输送设备第一节第一节 离心泵离心泵五、离心泵的工作点及流量调节五、离心泵的工作点及流量调节3.离心泵的流量调节：离心泵流量的调节就是改变泵的工作点。方法有二： 改变管路特性曲线即改变离心泵出口管路上调节阀门开度改变管路特性曲线，灵活方便，耗能大； 改变泵的特性曲线改变泵转速或叶轮直径实质上是改变泵特性曲线，节能，投资大。 H (m) He Qe Q (m3/h) HqVHeqe制作者：黄德春38化工

23、原理化工原理课件课件第二章第二章 流体输送设备流体输送设备第一节第一节 离心泵离心泵五、离心泵的工作点及流量调节五、离心泵的工作点及流量调节(1)调节阀门调节阀门改变管路特性曲线改变管路特性曲线HqV阀门关小：M M1开大：M M2可连续调节流量；阀门关小,流阻增大， 操作费高。当改变管路特性曲线时，当改变管路特性曲线时，工作点沿泵的特性曲线移动。工作点沿泵的特性曲线移动。2VokqHH 2VfkqH H或HeqV或qeHeqeqM2qMqM1制作者：黄德春39化工原理化工原理课件课件第二章第二章 流体输送设备流体输送设备第一节第一节 离心泵离心泵五、离心泵的工作点及流量调节五、离心泵的工作点

24、及流量调节 转速增大：M M1减小：M M2 改变叶轮直径(2)调节泵的特性曲线调节泵的特性曲线Heqe 改变转速当改变泵的特性曲线时，当改变泵的特性曲线时，工作点沿管路特性曲线移动。工作点沿管路特性曲线移动。qMqM2qM1HeqeH或HeqV或qeHqV制作者：黄德春40化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动化工原理化工原理课件课件第二章第二章 流体输送设备流体输送设备例：例：n=2900r/min,离心泵特性曲线为离心泵特性曲线为H=25-5qV2，qV: m3/min，H:m,管路特性曲线为管路特性曲线为H=10+kqV2，求，求k=2.5时，工作点时，工作点qV及及H

25、； k=5时，工作点时，工作点qV及及H； 阀门调节后多消耗的能量阀门调节后多消耗的能量第一节第一节 离心泵离心泵五、离心泵的工作点及流量调节五、离心泵的工作点及流量调节解：解：qe=qV , He=HqV1.41 m3/min ，H15m225 . 210525VVqq 制作者：黄德春41化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动化工原理化工原理课件课件第二章第二章 流体输送设备流体输送设备第一节第一节 离心泵离心泵五、离心泵的工作点及流量调节五、离心泵的工作点及流量调节qV 1.22 m3/min ，H17.5m22510525VVqq mH7 .1322. 15 . 2102

26、 mH8 . 37 .135 .17 Hqe=qV , He=H制作者：黄德春42化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动化工原理化工原理课件课件第二章第二章 流体输送设备流体输送设备1.1.并联：并联：第一节第一节 离心泵离心泵五五、泵的并联与串联、泵的并联与串联l相同的管路特性曲线相同的管路特性曲线l单台泵的特性曲线相同单台泵的特性曲线相同合成特性曲线合成特性曲线l合成特性曲线合成特性曲线l并联后的实际工作点并联后的实际工作点a a点点aVVVqqq2 并并l管路曲线越陡，流量管路曲线越陡，流量 增加得越小增加得越小制作者：黄德春43化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体

27、流动流体流动化工原理化工原理课件课件第二章第二章 流体输送设备流体输送设备(2)(2)串联：串联：HHH2 串串合成特性曲线合成特性曲线第一节第一节 离心泵离心泵五五、泵的并联与串联、泵的并联与串联l合成特性曲线合成特性曲线l串联后的实际工作点串联后的实际工作点a a点点l管路曲线越坡，扬程管路曲线越坡，扬程 增加得越大，流量增加得增加得越大，流量增加得越小越小a制作者：黄德春44化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动化工原理化工原理课件课件第二章第二章 流体输送设备流体输送设备(3)(3)串并联的选择：串并联的选择：须用须用串联串联l若若0 0单单泵泵， VqHgPZHo 第

28、一节第一节 离心泵离心泵五五、泵的并联与串联、泵的并联与串联HqVHeQeHo制作者：黄德春45化工原理化工原理课件课件第二章第二章 流体输送设备流体输送设备低阻管路低阻管路 宜用宜用并联并联高阻管路高阻管路 宜用宜用串联串联第一节第一节 离心泵离心泵五五、泵的并联与串联、泵的并联与串联ABAB制作者：黄德春46第一节第一节 离心泵离心泵六、气蚀现象与允许吸上高度六、气蚀现象与允许吸上高度知识点：知识点：安装高度安装高度制作者：黄德春47化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动化工原理化工原理课件课件第二章第二章 流体输送设备流体输送设备第一节第一节 离心泵离心泵六、气蚀现象与允

29、许吸上高度六、气蚀现象与允许吸上高度操作温度下操作温度下, ,液液体的饱和蒸汽压体的饱和蒸汽压vkpp 当当气化气化气泡气泡叶轮中部叶轮中部( (低压区低压区) )叶轮外缘叶轮外缘( (高压区高压区) )气泡气泡破裂破裂冲击冲击叶轮叶轮泵损害泵损害1.1.离心泵的气蚀现象离心泵的气蚀现象制作者：黄德春481100离心泵的安装高度离心泵的安装高度Hg对对0-0与泵入口与泵入口1-1截面列伯努利方程截面列伯努利方程2112ogfppuHHgg 为避免气蚀，规定液体在入为避免气蚀，规定液体在入口处压头：口处压头：2112vppuggg故有效气蚀余量故有效气蚀余量2112vappuhggg 2112o

30、vvgfppppuHHgggg ovgafppHhHgg 制作者：黄德春492 2、气蚀余量、气蚀余量是指离心泵入口处的静压头与动压头之和超过输送液体操作是指离心泵入口处的静压头与动压头之和超过输送液体操作温度下的饱和蒸汽压的最小允许值（温度下的饱和蒸汽压的最小允许值（hh）。）。 gpgugphvo22110, fvOgHhgpgpH3 3、离心泵的安装高度、离心泵的安装高度H Hg ghh也是按也是按2020水规定的，当输送其它液体时需校正。水规定的，当输送其它液体时需校正。 上述两种方法求出的安装高度为允许值，只要已知上述两种方法求出的安装高度为允许值，只要已知 、gHhh中的一个，就可

31、确定泵的安装高度。一般为了安全起中的一个，就可确定泵的安装高度。一般为了安全起见，离心泵的实际吸上高度或实际安装高度应见，离心泵的实际吸上高度或实际安装高度应一般比允许一般比允许值小值小0.50.51 1。制作者：黄德春50化工原理化工原理课件课件第二章第二章 流体输送设备流体输送设备例：用离心油泵从贮罐向反应器输送液态异丁烷。例：用离心油泵从贮罐向反应器输送液态异丁烷。贮罐内液面恒定贮罐内液面恒定,其上方绝压为其上方绝压为6.65kgf/cm2。泵在。泵在贮罐液面下贮罐液面下1.5m处处,吸入管路的压头损失为吸入管路的压头损失为l.6m。异丁烷在输送条件下密度为异丁烷在输送条件下密度为530kg/m3,饱和蒸气压饱和蒸气压为为6.5kgf/cm2。已知输送流量下泵的允许气蚀余。已知输送流量下泵的允许气蚀余量为量为3.5m。试确定该泵能否正常操作。试确定该泵能否正常操作。