化工原理第二章

1、化工原理第二章1第1页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二第二章 流体输送机械本章学习要求 1熟练掌握的内容 离心泵的基本结构和工作原理、主要性能参数、特性曲线及其应用；离心泵的工作点调节、安装高度、选型以及操作要点；离心通风机的性能参数、特性曲线及其选用。 2理解的内容影响离心泵性能的主要因素；往复泵的基本结构、工作原理与性能参数 3了解的内容 其它化工用泵的工作原理与特性；鼓风机、真空泵的工作原理。第2页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二概 述一、流体输送机械的作用 将流体从一个设备送至另一个设备， 从一个位置输送到另一个位置。 设备布置时，应尽可

2、能利用流体的压差和液面的位差来克服流动阻力，使流体从高压区流向低压区，从高液位流向低液位，即实现流体的“自流”。3第3页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二二、流体输送机械的分类 液体输送机械(如各种输送液体的泵)和气体输送机械(如通风机、压缩机、真空泵等)两大类。按工作原理不同又可分为离心式、往复式、旋转式和流体动力作用式四类。 以离心式输送机械为重点。4第4页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二第一节 离 心 泵 离心泵是应用最广泛的液体输送机械，其特点是结构简单、流量均匀、适应性强、易于调节。211 离心泵的工作原理 图21是从池内吸入液体的离心泵

3、装置系统的示意图。叶轮安装在泵壳内，紧固于泵轴上，泵轴一般由电机直接带动。吸入口位于泵壳中央，并与吸入管连接，由于直接从池内吸入，故液体自滤网、底阀由吸入管进入泵内，由泵出口流至排出管。5第5页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二 一、工作原理： 离心泵启动前，必需将所送液体灌满吸入管路、叶轮和泵壳，这种操作称为灌泵。电机启动泵轴带动叶轮高速旋转，转速一般为10003000转分，在离心力作用下，液体由叶轮中心被甩向边缘并获得机械能，以1525ms的线速度离开叶轮进入蜗形泵壳，在壳内由于流道不断扩大流体流速渐减而压强渐增，最终以较高的压强沿着泵壳的切向流至排出管。第6页，共1

4、05页，2022年，5月20日，17点6分，星期二液体由旋转叶轮中心向外缘运动时在叶轮中心形成了低压区(真空)，在吸入侧液面压强与泵吸入口及叶轮中心区之间的压强差的作用下，液体流向叶轮。只要叶轮不断转动，液体就会连续地吸入和排出，完成一定的送液任务。工作原理演示7第7页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二8第8页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二 二、气 缚 在泵启动前，如果吸入管路、叶轮和泵壳内没有完全充满液体而存在部分空气时，由于空气的密度远小于液体，叶轮旋转时对气体产生的离心力很小，不足以在叶轮中心处形成使液体吸入所必需的低压，于是，液体就不能正

5、常地被吸入和排出，这种现象称为气缚。因此，在离心泵启动前必须进行灌泵。为了便于启动，可在吸入管端部安装一个单向底阀防止液体漏回池内，单向阀下部装有滤网，滤网的作用是可以阻拦液体中的固体杂质吸入而引起堵塞和磨损。若将泵的吸入口置于吸入侧的液位之下，液体就会自动流入泵中，启动前就不需人工灌泵了。9第9页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二 三、主要部件的结构 离心泵的部件很多，其中叶轮、泵壳和轴封装置是对完成泵的基本功能，提高泵的工作效率有重要影响。10第10页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二 1叶轮 叶轮是将泵的机械能传给液体，使液体获得静压能和动能的

6、部件。叶轮的类型如图所示，分为开式、半开式和闭式三种。叶轮上一般有612片后弯叶片，即叶片的弯曲方向与叶轮的旋转方向相反。开式叶轮在叶片两侧无盖板。半开式叶轮在吸入口一侧无盖板(只有一块后盖板)。闭式叶轮在叶片两侧有前后盖板。一般离心泵大多采用闭式叶轮。11第11页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二 按吸液方式不同，叶轮还可分为单吸式和双吸式。12第12页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二 2泵 壳多为蜗壳形能量损失尽量减少。13第13页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二 3轴封装置 泵轴与泵壳之间的密封称为轴封（离心泵密封）。

7、其作用是防止高压液体沿轴外漏，又要防止外界空气反向漏入泵的低压区内。常用的轴封装置有填料密封和机械密封两种。14第14页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二 (1)填料密封 如图所示，它主要由填料函壳、软填料和填料压盖组成。软填料可选用浸油及涂石墨的方形石棉绳，缠绕在泵轴上，然后将压盖均匀上紧，使填料紧压在填料函壳和转轴之间，以达到密封的目的。它的结构简单，加工方便，但功率消耗较大，且沿轴仍会有一定量的泄漏。15第15页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二 (2)机械密封 对于输送易燃、易爆或有毒、有腐蚀性液体时，轴封要求严格，一般采用机械密封装置，主要

8、的密封元件是装在轴上随轴转动的动环和固定在泵体上的静环组成的密封对。一般动环用硬质耐蚀金属材料、静环用浸渍石墨或耐蚀塑料制作以便更换)，两个环的环形端面由弹簧使之平行贴紧，当泵运转时，两个环端面发生相对运动但保持贴紧而起到密封作用，因此机械密封又称为端面密封。 与填料密封相比，机械密封的密封性能好，结构紧凑，使用寿命长，功率消耗少，现已较广泛地应用于各种类型的离心泵中，但其加工精度要求高，安装技术要求严，价格较高，维修也较麻烦。16第16页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二17第17页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二 4、吸入室泵的吸入室的作用在于

9、使液体进入泵体的流动阻力损失最小。吸入室通常采用锥体管和圆环式18第18页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二 5、密封环为了减少泵壳内高压区泄漏到低压区的液体量，通常在泵体和叶轮上分别安设密封环（又称减漏装置）。圆柱形迷宫形锯齿形19第19页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二动画20第20页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二 212 离心泵的基本方程式w液体沿叶轮表面运动的速度，u液体和叶轮一起旋转的速度，c液体的绝对速度 b1、b2 叶轮进出口的宽度，不计叶轮厚度，则离心泵流量为：V第21页，共105页，2022年，5月20日

10、，17点6分，星期二离心场中的机械能守恒假设叶片无限多、无限薄，流体为理想流体取与流体一起作等角速度运动的旋转坐标为参照系。第22页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二23第23页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二注：Const=常数24第24页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二第25页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二流量对理论压头的影响VVVV第26页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二液体密度对理论压头的影响 所以泵的理论压头与流体密度无关虽然理论压头为定值，但泵进出口的压差p和流体

11、密度成正比。如果泵内是空气，而输送的是液体，因空气密度太小，造成的压差太小或泵吸入口的真空度太小，泵将无法吸入液体，这种现象称为“气缚”现象。27第27页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二 213 离心泵的主要性能参数 离心泵的主要性能参数包括流量、扬程、轴功率、有效功率、效率、转速以及汽蚀余量等。 (一)离心泵的流量V 流量（又称送液能力） 是指单位时间内泵所输送的液体体积。其单位为m3/s或m3h。 (二)离心泵的扬程(又称压头)H 离心泵对单位重量(重力)液体提供的有效机械能量，也就是液体从泵实际获得的净机械能量，即柏努利方程中的输入压头He，其单位为JN即m(指m

12、液柱)。第28页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二 对于一定的离心泵，在一定转速下，H与V的关系目前尚不能从理论上作出精确计算，一般均用实验方法测定，实验装置如图。在泵的入、出口截面的中心水平位置上分别装有真空表和压强表，在此两截面l、2间列柏努利方程，H=he=(z2z1)+(u22u12)/2g+(PMPV)/g+hfz2z1=h0 泵出、入口截面间的垂直距离，m：u2、u1 泵出、入管中的液体流速，ms；PM , PV泵出、入口截面上的绝对压强，Pa。29第29页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二hf 两截面间管路中的压头损失，m。 hf中不包

13、括泵内部的各种机械能损失。由于两表所在截面间的管路很短,因而hf值很小,此外动能差项(u22u12)/2g也很小，均可忽略不计，故上式可简化为 H=h0+(PMPV )/gPMPV可视为压强表读数(Pa)与真空表上真空度读数(Pa)的加和。 要注意的是，如果压强表和真空表安装位置同测压截面中心有较大的高差，则读出的表压强和真空度的数值并不代表测压截面上的实际值，试根据静力学方程考虑其原因。第30页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二 例21 某离心泵用20清水测定扬程H。测得流量为720m3h ，泵吸入口处真空表上的读数为-0.028 MPa（表），泵出口压强表上的读数为0

14、.4MPa（表）。已知出入管截面间垂直距离为0.41m。解：查得20 水的密度998.2kg/m3PM=0.4MPa（表）, PV= -0.028MPa（表）, h0=0.41m代入H=h0+(PMPV )/g第31页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二(三) 离心泵的功率与效率 1泵的有效功率Ne 是指单位时间内液体经离心泵所获得的实际机械能量，也就是离心泵对液体作的净功率，由于单位时间流过的流体质量为V ，故其表达式为 NeVg H (23)Ne泵的有效功率，W；V泵的流量，m3s；H泵的扬程，m；液体的密度，kgm3 2泵的轴功率N 是指单位时间内通过泵轴传入泵的机械

15、能量，用来提供泵的有效功率并克服单位时间在泵内发生的各种机械能损失，其单位同Ne。 第32页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二 3离心泵的效率 其表示式为= Ne/N 值反映了离心泵运转时机械能损失的相对大小。一般大泵可达0.90左右，小泵约为0.60.85。泵轴转动所作的功不能全部为液体所获得，与泵的构造、大小、制造精度及被送液体性质、流量均有关。泵内造成功率损失的原因 容积损失：由于泵内有部分高压液体泄露到低压区； 水力损失：由于液体在泵壳和叶轮内流向、流速的不断改变和产生冲击和摩擦； 机械损失：由于泵轴与轴承、泵轴与填料之间或机械密封的动、静环之间的摩擦损失，液体与

16、叶轮的盖板之间的摩擦损失而引起。33第33页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二例22 若例21中同时测得该泵的轴功率为150kw，试求该次实验时泵的有效功率Ne和泵的效率解：泵的有效功率为泵的效率为34第34页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二2 1 4、 离心泵的特性曲线（一）离心泵的特性曲线及其测定 离心泵出厂前，在规定条件下实验测得的H、N、与V之间的相互曲线称为离心泵的特性曲线。下图表示某离心泵在转速n为2900 rmin，用20清水测得的特性曲线，它包括：1HV曲线 2NV曲线 3V曲线 35第35页，共105页，2022年，5月20日，1

17、7点6分，星期二36第36页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二 1HV曲线 表示离心泵的压头与流量的关系。离心泵的压头普遍是随流量的增大而下降(在流量极小时可能有例外)。37第37页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二 2NV曲线 表示泵的轴功率N随流量V的关系。N总随V的增大而增加。当流量V为零时，轴功率N为最小，而常用电机的起动电流是正常运转时的45倍以上，因此，在离心泵启动时，应当关闭泵的出口阀，使电机的启动电流减至最小，待电机达到规定转速时，再开启出口阀调节到所需流量。38第38页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二 3V曲

18、线 表示泵的效率与流量的关系。从图所示的特性曲线看出，当V=0时，=0；随着流量的增大，泵的效率随之而上升并达到一最大值，以后流量再增效率便下降，说明离心泵在一定转速下有一最高效率点，称为泵的设计点，泵在该点下运行时最为经济，与最高效率点对应的V、H、N值称为最佳工况参数。离心泵铭牌上标明的性能参数就是该泵在这一最佳工况下的参数。39第39页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二 测定离心泵特性曲线时(1)应先关闭离心泵的出口阀，(2)灌泵后启动离心泵，在恒定转速下测出零流量下的泵的入口真空表和出口压强表的读数，用功率仪测出轴功率；(3)然后逐渐开启出口阀，逐一测出各流量V下

19、的对应的H和N值，再计算出相应的Ne和值；绘出 H V、N V、 V曲线。40第40页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二 (二)影响离心泵性能的主要因素 1液体物性对特性曲线的影响 前已述及，离心泵生产厂提供的特性曲线是在一定转速下用20清水测得的，当被送液体的物性与水有较大差异时，必须对特性曲线加以校正。 (1)粘度的影响 当液体粘度增大时，液体通过叶轮与泵壳的能量损失将随之增大，从而使扬程、流量减小，效率下降，轴功率增大，于是特性曲线将随之发生变化，对小型泵尤为显著。通常，当液体的运动粘度pV。一般离心泵在出厂前都需通过实验，确定泵在一定流量与一定大气压强下汽蚀发生的

20、条件，并规定一个反映泵的抗汽蚀能力的特性参数允许汽蚀余量。产生汽蚀的原因：泵的安装位置距液面高差过大；泵安装的地区大气压较低，如高海拔地区；泵输送液体温度较高。第45页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二2、吸上真空度Hs : 真空表的读数。二、离心泵的安装高度1、安装高度是指被吸水面到泵入口的垂直距离，以Hg表示。泵的几何安装高度不可能达到10米。3、极限吸上真空度Hsmax极限吸上真空度是离心泵产生汽蚀的临界值。46第46页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二5、允许安装高度Hg 4、允许吸上真空度Hs，以实验所得Hsmax值减去0.3米来保证该泵不

21、发生汽蚀的条件。47第47页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二 6、允许吸上真空度的校正Hs是101.325kPa和20的清水条件下实验得出的，应用于实际情况应加以修正。水温汽化压力米水柱水温汽化压力米水柱50.07602.02100.12703.17200.24804.82300.43907.14400.7510010.33501.2548第48页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二 三、汽蚀余量1、汽蚀余量h49第49页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二2、允许汽蚀余量h为了保证泵的安全操作，在最小汽蚀余量hmin上加一安全裕

22、量0.3m，作为允许汽蚀余量h。操作中要求 hh= hmin+0.33、安装高度第50页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二例 型号为IS6540200的离心泵，转速为 2900rmin，流量为25m3h，扬程为50m，允许汽蚀余量为2.0m。此泵用来将敞口水池中50的水送出。已知吸入管路的总阻力损失为2m水柱，当地大气压为100kPa，求泵的允许安装高度。解： 50的水的饱和蒸汽压为12.31kPa，水的密度为998.1kg/m3，已知p0=100kPa,故泵的实际安装高度不应超过液面5.04m 。第51页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二四、离心泵

23、的安装与运转 避免泵运转时发生汽蚀现象，泵的实际安装高度应低于计算得到的允许安装高度值；同时应当尽量缩短吸入管路的长度和减少其中的管件，泵吸入管的直径通常均大于或等于泵入口直径，以减小吸入管路的阻力。往高位或高压区输送液体的泵，在泵出口应设置止逆阀，以防止突然停泵时大量液体从高压区倒冲回泵造成水锤而破坏泵体。 泵启动前要灌泵避免气缚现象， 启动时应关闭出口阀，待电机运转正常后，再逐渐打开出口阀调节所需流量，停泵前应先关闭出口阀。第52页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二1、相似定律离心泵的设计和制造通常是按系列进行的。 215、 离心泵的相似定律NeVg HV解释说明第5

24、3页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二2离心泵的比例定律 当两台离心泵的直径相等，且输送同一种液体，即上式称为比例定律。当转速变化小于20%时，可由一种转速下的V、H、N计算出不同转速下的相应值。因而：第54页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二3叶轮直径改变时各参数的变化关系 （1）当转速n一定时，对同一系列的离心泵，几何尺寸完全相似，输送同种流体。55第55页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二 （2）叶轮切削定律 当转速n一定时，对某一型号的离心泵，将其原叶轮的外周进行切削，如果外径变化不超过5%，且叶轮车削前后出口宽度基本不

25、变时，泵的V、H、N与叶轮直径D之间有如下近似关系（切割定律）V解释说明NeVg H第56页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二217 离心泵的工作点与流量调节 当离心泵安装在一定的管路系统中以一定转速定常运转时，其输液量即为管路中的液体流量。 在此流量下，离心泵所提供的扬程H应当正好等于单位重量液体在此管路中流动并完成规定的流动任务所需获得的机械能量he。 因此，离心泵的实际工作情况是由泵的特性和管路本身的特性共同决定的。 应当注意，离心泵的特性曲线只是泵本身的特性，与管路情况无关。第57页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二 一、管路特性曲线如图所示

26、简化为由得管路特性方程58第58页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二 二、离心泵的工作点 若把(1)离心泵的特性曲线HV与(2)管路特性曲线heV标绘于同一坐标图中即得下图。由图可见，两曲线的交点 P 即为离心泵在管路中的工作点。也就是说，泵所提供的压头与流量必须与管路所需的压头与流量相一致。第59页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二因此，当输送任务已定时，应当选择工作点 P 处于高效率区的离心泵。 对于某特定的管路系统和一定的离心泵只能有一个工作点，它是需要和可能的结合。60第60页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二 218

27、离心泵运行工况调节 在实际生产的管路系统中，离心泵的流量调节实际上就是设法改变泵的工作点。其方法不外乎是改变管路特性和改变泵的特性两大类： 1改变管路特性 在离心泵的出口管路上通常都装有流量调节阀门，改变阀门的开度就可改变管路中的局部阻力。原阀门开度下工作点为A，若关小阀门，相当于局部阻力大大增加，使 f 值增加，于是管路特性曲线变得更为陡峭，工作点则移至B点；反之，开大阀门，管路特性曲线改变，工作点移至C点。 第61页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二62第62页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二 用调节出口阀门的开度改变管路特性来调节流量是十分简

28、便灵活的方法，在生产中广为应用。 对于流量调节幅度不大，且需要经常调节的系统是较为适宜的。 其缺点是用关小阀门开度减小流量时，增加了管路中的机械能损失，并有可能使工作点移至低效率区，也会使电机的效率降低。 第63页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二2改变泵的特性（1）改变泵的转速 V2/V1n2/n1 H2/H1(n2/n1)2 N2/N1(n2/n1)3 由上式可知，对同一个离心泵改变其转速，可使泵的特性曲线发生变化，从而使其与管路特性曲线的交点移动。这种方法不会额外增加管路阻力，并在一定范围内仍可使泵处在高效率区工作。所以常用改变转速来调节流量，利用变频无级调速装置，

29、改变输入电机的电流频率来改变转速, 其价格较贵。 第64页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二（2）切割叶轮外径 V2/V1D2/D1 H2/H1(D2/D1 )2 N2/N1(D2/D1 ) 3 由上式可知，对同一个离心泵改变其叶轮直径，可使泵的特性曲线发生变化，从而使其与管路特性曲线的交点移动。这种方法不会额外增加管路阻力，并在一定范围内仍可使泵处在高效率区工作。改变叶轮直径显然不如改变转速简便，且当叶轮直径变小时，泵和电机的效率也会降低，可调节幅度也有限。第65页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二 （3）离心泵的并联操作 在同一管路上用两台型号相

30、同的离心泵并联代替原来的单泵，其情况如下图所示，其中1为单泵的特性曲线，2为两台泵并联后的特性曲线(按相同H时，并联的流量为单泵的两倍，即H并H/单，V并2V/单 绘制而得)，3为实际管路的特性曲线，故单泵时的工作点为A，并联时的工作点为B。由图可知：V并H单。并联以后，管路中的流量与扬程均可增加，但流量达不到单泵时的两倍。第66页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二两台型号相同的离心泵串联操作时，如图所示，其中1为单泵的特性曲线，2为串联泵的特性曲线(在V相同时，两串联泵的压头为单泵的两倍，即按V串V/单 H串2H/单 绘制而得)。（4）离心泵的串联67第67页，共105

31、页，2022年，5月20日，17点6分，星期二同样，串联泵的实际工作点由A移至B点。由图知： H串V单 串联以后，管路中流量和扬程也都增加，但扬程不到单泵的两倍。多台泵串联使用，可用一台多级泵 。总结：离心泵流量调节和工作点改变的常用方法有： 改变阀门的开度 改变泵的转速 切割叶轮外径 离心泵的并联操作 离心泵的串联操作第68页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二一、离心泵的类型 按被送液体性质不同可分为清水泵、油泵、耐腐蚀泵、屏蔽泵、杂质泵等； 按安装方式可分为卧式泵、立式泵、液下泵、管道泵等； 按吸液方式不同可分为单吸泵(中、小流量)和双吸泵(大流量)； 按叶轮数目不同

32、可分为单级泵和多级泵(高扬程)等。 上述各类泵已经系列化和标准化。219、离心泵的类型与选用第69页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二1清水泵 (1)IS型单级单吸式离心泵(轴向吸入) 供输送不含固体颗粒的水或物理、化学性质类似于水的液体，适用于工业和城市给、排水和农业排灌。该系列泵是我国第一个按国际标准(1SO)设计、研制的，全系列共有29个品种，结构可靠、振动小、噪音低，效率高，输送介质温度不超过80，吸入压强不大于0.3MPa，全系列流量范围6. 3 400m3L，扬程范围5125m。 现以IS5032200 为例说明型号意义：其中， IS-国际标准单级单吸清水离心

33、泵 50-泵吸入口直径，mm， 32-泵排出口直径，mm； 200-叶轮的名义直径，mm。 在泵的性能表或样本上列出了该泵的流量、扬程、转速、允许汽蚀余量、效率、功率（轴功率与电机功率)、叶轮直径等参数(每个规格列出三点，参见附录)。第70页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二当输送液体的扬程要求不高而流量较大时，可以选用单级双式离心泵，其叶轮厚度较大，有两个吸入口，如图所示。系列代号为s，它可提供较大的液量，其具体规格参见附录。以100S90A为例，其中，100为泵入口直径，mm；S表单级双吸式；90为设计点扬程值，m； A表示叶轮经第一次切削。(2) S型单级双吸离心泵

34、71第71页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二当要求扬程较高时，可采用多级离心泵，一根轴上串联多个叶轮，被送液体在串联的叶轮中多次接受能量，最后达到较高的扬程，参附录。以D155673为例，D为多级泵代号，155为设计点流量，m3h；67为设计点单级扬程值m；3表示泵的级数即叶轮数。(3) D、DG型多级离心泵72第72页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二2F型耐腐蚀泵 耐腐蚀泵有好几种类型，并根据腐蚀介质不同采用不同材质，其中F型泵为单级单吸悬臂式耐腐蚀离心泵。用于输送不含固体颗粒，有腐蚀性的液体，输送介质温度为20105，适合于化工、石油、冶金、

35、合成纤维、医药等部门。全系列流量为3.6360m3h，扬程为6103m。以150F35为例，150为泵入口直径，mm；F为悬臂式耐腐蚀离心泵；35为设计点扬程，m。可参见附录。近来已推出IH系列耐腐蚀泵，平均效率比F型泵提高5，其型号规格与IS泵类似。第73页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二 3油泵 Y型离心油泵用于输送不含固体颗粒、无腐蚀性的油类及石油产品，输送介质温度为 -20400，流量范围6.25500m3h，扬程60600m。以80Y100和80Y1002A为例，80为泵入口直径，mm；Y表示单吸离心油泵；100为设计点扬程，m；2表示该泵为2级；A表示叶轮经

36、第一次切削。若为双吸式油泵，则泵代号用YS代替。第74页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二 4 、液下泵 垂直安装于液体贮槽内浸没在液体中的液下泵，因为不存在泄漏问题，故常用于腐蚀性液体或油品的输送； 5 、 管道泵叶轮与电机连为一体密封在同一壳体内无轴封装置的屏蔽泵，用于输送易燃易爆或有剧毒的液体； 6、杂质泵采用宽流道、少叶片的敞式或半闭式叶轮的杂质泵，用来输送悬浮液和稠厚浆状液体。第75页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二二、离心泵的选用 任务不是去设计一台泵，而是要根据输送液体的物理化学性质、操作条件、输送要求和设备布置方案等实际情况，选择适

37、用的泵的型号和规格。泵选择的总原则是：安全、经济 1收集各种基础数据包括输送液体的物性(输送条件下的密度、粘度、蒸汽压、腐蚀性、毒性、固体颗粒的含量及大小等)、操作条件(温度、压强、输液量及其可能的变化范围)、管路系统的情况与管路特性、泵的安装条件和安装方式。第76页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二 2根据管路系统的输液量计算管路要求的扬程、有效功率和轴功率。一般以最大流量为泵的计算流量。 V=(1.051.10)Vmax H=(1.101.15)Hmax 3选定离心泵的类型、材料以及规格正常情况下的流量和扬程应处于泵最高效率处。根据安装高度核算汽蚀余量或由h确定Hg并

38、进行必要的调整，选定配套电机或其它原动机的规格。 4、校核泵的特性参数第77页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二第二节 其它类型的化工用泵 221 往复泵 1 . 单动泵： 往复泵是由泵缸、活塞(或活柱)、活塞杆、吸入和排出单向阀(活门)构成的一种正位移式泵。 活塞由曲柄连杆机构带动作往复运动。 活塞在两端点间移动的距离称为冲程。图为单动泵，即活塞往复运动一次只吸入和排出液体各一次，其输液作用是间歇的、周期性的。第78页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二79第79页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二80第80页，共105页，20

39、22年，5月20日，17点6分，星期二 2 双动泵： 为改善单动泵排液量的不均匀性，可采用双动泵或三动泵。图为双动往复泵的示意图,这样排液可以连续，但单位时间的排液量仍不均匀。 往复泵启动时不需灌泵(即有自吸能力)。 安装高度同样受到泵的吸入口压强应高于液体的饱和蒸汽压的限制。3 多级泵： 依靠泵内运动部件的位移，引起泵内操作容积的变化吸入并排出液体，运动部件直接通过位移挤压液体作功，这类泵称为正位移泵(或称容积式泵)。第81页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二4往复泵的流量调节 由于往复泵的流量V随H变化很小，而H则随出口管内的阻力和压强同步上升，故流量调节不能采取调节

40、出口阀门开度的方法(当阀门开度减小时，泵缸内液体的压强将急剧上升)，泵在工作时更不能关闭出口阀门。一般可采取如下的调节手段： (1) 旁路调节 如图所示，泵出口的一部分液体经旁路分流，来调节主管中的液体流量，这样会浪费一部分功率，但调节比较简便。(2) 改变原动机转速，从而改变活塞的往复次数。(3) 改变活塞的冲程。 第82页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二222、计量泵 (也称比例泵) 1、计量泵 在化工生产中用来准确地定量输送某种液体，以保证液体的配比。如图所示为计量泵的一种。它有一套可以准确调节流量的机构，即通过偏心轮把电机的旋转运动变成柱塞的往复运动，在一定转速

41、下，调节偏心轮的偏心距可以改变柱塞的冲程，从而控制输液量。常可用一台电机带动几台计量泵，使各股液流按一定比例输出。 第83页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二 2、隔膜泵 图所示的隔膜泵实际上是一种活柱往复泵。84第84页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二3、旋 转 泵 它是依靠泵内一个或多个转子的旋转改变操作容积并吸入和排出液体的，故旋转泵又称转子泵。常用的有齿轮泵和螺杆泵，它们也都属于正位移泵。 (1) 齿轮泵 它可以产生较高的压头，流量比较均匀，适合于输送小流量、高粘度的液体，但不能输送含有固体颗粒的悬浮液。第85页，共105页，2022年，5

42、月20日，17点6分，星期二 (2) 螺杆泵 螺杆泵分为单螺杆泵、双螺杆泵、三螺杆泵等。如图(a)所示为单螺杆泵，螺杆在具有内螺旋的泵壳中偏心转动，使液体沿轴向推进，最后挤压到排出口而排出。螺杆愈长，转速愈高，出口液体压强愈高。图(b)为双螺杆泵，其工作原理与齿轮泵相类似，用两根相互啮合的螺杆来输送液体。螺杆泵的压头高、效率高、无噪音、流量均匀，适于在高压下输送高粘度液体。第86页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二223、旋 涡 泵 它是一种特殊类型的离心泵，其结构如图所示，它由叶轮和泵体构成，泵壳呈圆形，叶轮是一个圆盘，四周有许多径向叶片，叶片间形成凹槽，泵壳与叶轮间有

43、同心的流道，泵的吸入口与排出口由间壁隔开。 其工作原理也是依靠离心力对液体作功，液体不仅随高速叶轮旋转，且在叶片与流道间反复作旋转运动。也就是说，液体经过一个叶片相当于受到一次离心力的作用，所以液体在旋涡泵内流动与在多级离心泵中流动效果相类似，在液体出口时可达到较高的扬程。它在启动前也需灌泵。第87页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二第三节 气体输送机械 气体输送机械有其自己的特点。 (1)由于气体密度很小，对输送一定质量流量的气体时，其体积流量大，因而气体输送机械的体积大，进出口管中的流速也大。 (2)由于气体有可压缩性，当气体压强发生变化时，其体积和温度也将随之变化，

44、这对气体输送机械的结构和形状有较大的影响。第88页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二 气体输送机械一般以其出口表压强或压缩比(指出口与进口压强之比)的大小分类： (1)通风机：出口表压强不大于15kPa，压缩比为11.15 (2)鼓风机：出口表压强不大于300kPa，压缩比小于4； (3)压缩机：出口表压强大于300kPa，压缩比大于4； (4)真空泵：在容器或设备内造成真空(将其中气体抽出), 出口压强为大气压或略高于大气压强。第89页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二 一、离心式通风机 通风机有轴流式和离心式两种。 轴流式通风机的风量大，但产生的

45、压头小， 一般只用于通风换气； 离心式通风机则多用于输送气体。 (一)离心式通风机的结构和工作原理 它由蜗壳形机壳和叶轮组成，叶轮上叶片较多但较短，叶片可采用平直叶片、后弯叶片或前弯叶片，叶轮由电机直接带动进行高速旋转，蜗壳的气体流道一般为矩形截面。第90页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二 (二)离心通风机的主要性能参数和特性曲线 1离心通风机的主要性能参数 (1)风量 是指单位时间通过进风口的体积流量，用V表示，单位为m3s； (2)风压 是指单位体积气体所获得的机械能量，用pt表示，其单位为Jm3Nm2Pa，与压强单位相同，故称风压，通常均由实验测定。第91页，共1

46、05页，2022年，5月20日，17点6分，星期二(3)轴功率与效率离心通风机的轴功率为 N=ptV/1000式中 N离心通风机的轴功率，kW V离心通风机的风量，m3s； pt离心通风机的全风压，Pa 全压效率。 注意在计算功率时，pt与V应为同一状态下的值。第92页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二 2离心通风机的特性曲线 下图是在一定转速下离心通风机的特性曲线示意图。一般离心通风机在出厂前均按温度为20、压强为101，3kPa、密度为1.2kgm3的空气，由实测数据换算得到上述标准条件下的pt V、(p2p1)V、NV及V曲线，并在产品样本中标明。 第93页，共105页，2022年，5月20日，17点6分，星期二二、鼓 风 机 (一)离心式鼓风机 其工作原理与离心式通风机相同，结构与离心泵相似，外壳也为蜗壳形，只是外壳直径和宽度都较大，叶轮的叶片数目较多，转速较高。单级离心鼓风机的出口表压强一般小于30kPa，所以当要求风压较高时，均采用多级离心鼓风机，因各级压缩比不大，各级叶轮直径大致相同