《化工过程流体机械》网页课件第4章

化工过程流体机械教学课件第四章中国石油大学机电工程学院化工装备与控制工程系

2006.9§4泵4.1泵的分类及用途

4.1.1泵的分类4.1.2泵的用途4.2离心泵的典型结构与工作原理

4.2.1离心泵的典型结构、分类及命名方法4.2.2离心泵的工作原理及基本方程4.3离心泵的工作特性

4.3.1离心泵的汽蚀及预防措施4.3.2离心泵的性能及调节4.3.3离心泵的启动与运行4.3.4相似理论在泵中的应用4.4其它泵概述

4.4.1轴流泵4.4.2旋涡泵4.4.3杂质泵

4.4.4往复活塞泵4.4.5螺杆泵4.4.6滑片泵4.4.7齿轮泵4.5泵的选用

4.5.1泵的选用原则及分类4.5.2选用方法及步骤4.5.3泵的选用实例教学实验

离心泵性能实验离心泵汽蚀实验§4泵

§4.1泵的分类及用途4.1.1泵的分类原理

动力式：叶片泵（离心泵、轴流泵、混流泵、旋涡泵）喷射泵水锤泵

容积式：往复泵（活塞泵、柱塞泵、隔膜泵）

回转泵（齿轮泵、螺杆泵、滑片泵、液环真空泵）用途

通用（工业）泵：离心清水泵、往复泵、计量泵等

化工用泵：流程泵，石油、化工、制药等

水利用泵：大型轴流泵、混流泵、农用排灌、深井、污水等

动力用泵：发电厂、原子能电站，锅炉给水、冷却等

特殊用泵：航空航天、医学、科技等§4泵

§4.1泵的分类及用途4.1.2泵的用途

石化用泵（主要化工流程泵）用途：（传能、传质），增压、输送、工艺特点：参数（流量、扬程、压力、温度、汽蚀）

介质（燃、爆、毒、腐、漏）、安装（场地）、寿命等类型：进料、注入、补给、循环、回流、冲洗、排污、塔底、封液、产品、燃油泵等现状：第三代泵流程泵和化工泵AY型油泵；IH、CZ型泵；Z、SJA，GSJH，DVS，DSJH型流程泵等

特殊流程泵高压小流量泵、切线泵、屏蔽泵、磁力泵、低温泵、保温泵、自吸油泵化工轴流泵和混流泵、加氢泵、油浆泵、焦化炉进料泵、高压除焦泵高压甲胺泵、高压液氨泵；钛泵、塑料泵、陶瓷泵

新型石化泵

高速泵：（高杨程泵）H

＝

1000m，研制H

≥

3600m，n

≥

24000r/min

P

≥

1320kW，价格为进口1/2～1/3

无轴封泵：国内屏蔽泵P≤110kW，磁力泵P≤45kW，t≤450℃计量泵：腐蚀、易爆、易挥发和剧毒液体，机械隔膜、管式隔膜泵低流量泵：Q

＝0.2m3/h旋转喷射泵、内啮合齿轮泵（输送高粘度液体）等§4泵

§4.1泵的分类及用途4.1.2泵的用途

石化用泵（主要化工流程泵）种类（型谱）

叶片泵

140种，容积泵

40种石化离心流程泵

20种（Q

＜

2390m3/h，H

＜

650m，t

＜

450℃）问题

密封和轴承、型谱范围（覆盖面）泵用材料（国外40～50种，国内最多23种）、环保（密封）泵产品质量：API610标准美国石油协会API《石油、重化学和气体工业用离心泵》

新产品（国内生产困难）大型成套装置泵，高粘度泵、保温泵、含固体颗粒泵、高速泵强腐蚀泵、强溶剂介质泵、小流量泵、小流量高扬程泵低汽蚀余量泵、高入口压力泵、成品泵、自吸泵齿轮泵、特殊计量泵、大功率磁力传动泵等使用寿命。“八五”要求8000～13000小时API610规定连续运行3年，使用寿命20年等§4泵

§4.2离心泵的典型结构与工作原理

4.2.1离心泵的典型结构、分类及命名方法离心泵的典型结构（转子、静子）过流部件（吸入室、叶轮、蜗壳）

轴承

（轴封箱）密封

（口环、机械密封）§4泵

§4.2离心泵的典型结构与工作原理

4.2.1离心泵的典型结构、分类及命名方法离心泵的分类

单、双吸单、多级蜗壳、筒形立式卧式管道式等§4泵

§4.2离心泵的典型结构与工作原理

4.2.1离心泵的典型结构、分类及命名方法离心泵的分类

高速部分流泵（切线增速泵）

叶轮旋转→→部分流体扩压管流出→→其余流体继续旋转做功（多次增加能量）

转速

n↑（6000～25000r/min）扬程

H↑（800～1900m）效率η↓（比多级离心泵效果好）

自吸式离心泵泵内存液→叶轮旋转→→气液混排→气液分离→→气体排出→液体返回→循环至充液工作条件（少量存液、密封真空）§4泵

§4.2离心泵的典型结构与工作原理

4.2.1离心泵的典型结构、分类及命名方法离心泵的命名方式（例题4-1～4-4）§4泵

§4.2离心泵的典型结构与工作原理

4.2.2离心泵的工作原理及基本方程工作原理

离心泵一般装置

1——泵2——吸液罐3——底阀4——吸入管路5——吸入管调节阀6——真空表7——压力表8——排出管调节阀9——单向阀10——排出管路11——流量计12——排液罐§4泵

§4.2离心泵的典型结构与工作原理

4.2.2离心泵的工作原理及基本方程离心泵的性能参数☆思考题4.1

离心泵有哪些性能参数？其中扬程是如何定义的？它的单位是什么？性能参数体积流量m3/sm3/h质量流量kg/skg/h能量（压力）功率kW效率％转速r/min汽蚀余量m离心泵qVqm扬程H

m=N·m/N有效Ne

轴N

总η容积ηV

水力ηhyd机械ηmnNPSHr离心压缩机进口qVin能量头HpolkJ/kg压比ε压力p

级总Ntot总内Ni

轴N多变ηp绝热ηT

机械ηmק4泵

§4.2离心泵的典型结构与工作原理

4.2.2离心泵的工作原理及基本方程离心泵的工作原理及基本方程

扬程

m（4-4）

说明：压能＋动能＋位能，泵内主要压能（动能和位能→0）单位N

•

m/N＝m（单位重量液体能量增值）

有效功率

kW（4-5）效率

（4-10）

式中：η——总效率；Ne

——有效功率

qVt

——理论流量（无泄漏）；Ht——理论扬程（无损失）

ηV

——容积效率(泄漏损失)；ηhyd

——水力效率(流动损失)

ηm

——机械效率(摩擦损失)（表4-2参考值）

§4泵

§4.2离心泵的典型结构与工作原理

4.2.2离心泵的工作原理及基本方程离心泵的工作原理及基本方程

工作原理灌泵（叶轮存液）→叶轮旋转→→液体离心甩出（加速动能）→→叶轮中心真空→液体吸入补充→→循环输送液体

说明常规叶片泵可输送含少量气体混合流体但气体体积含量＞4％时,通常扬程、效率显著下降，进而丧失工作能力

原因叶轮中气液相分离，气相将液相排出叶轮叶轮中心进口处形成气相聚积死区，介质加速，气相死区扩展最终气相完全填充流道，泵失去工作能力

气液混输技术关键防止气液介质分离（连续输送），保持气液两相均质性（稳定流动）

结构：（轴向）叶轮＋整流器（混合、稳定）§4泵

§4.2离心泵的典型结构与工作原理

4.2.2离心泵的工作原理及基本方程基本方程☆思考题

4.2

试写出表达离心泵理论扬程的欧拉方程式和实际应用的半经验公式

基本方程离心泵离心压缩机连续方程

qm

＝ρqV

（4-1）qm

＝ρi

qVi

（3-1）欧拉方程m（4-11）、（4-12）kJ/kg（3-4）欧拉方程实用半经验Stodola

公式(有限叶片影响)(μ滑移系数)m（4-13）、（4-14）kJ/kg（3-10）热焓方程×（3-12）伯努利方程（无损失）m（4-4）kJ/kg（3-14）§4泵

§4.3离心泵的工作特性

4.3.1离心泵的汽蚀及预防措施汽蚀发生的机理及严重后果☆思考题4.3

简述汽蚀现象，并说明汽蚀的危害

汽蚀

Cavitation

：空化、空蚀，（来源）空洞、空泡、气泡

水力机械特有的在一定条件下因流体与气体相互转化引起的破坏现象

发生机理

最低压力

pK↓→叶片进口处局部

pK

＜pV

→液体汽化→气泡逸出体积增加↑→→叶轮做功

p↑→气泡凝结溃灭体积↓↓→→空穴形成，液体合围→撞击、冲击流道→（高压数百at、高温300℃、高频3000Hz）→剥蚀表面、扩展裂纹、电化学腐蚀→

汽蚀：液体汽化、凝结、冲击、破坏过程

气泡

§4泵

§4.3离心泵的工作特性

4.3.1离心泵的汽蚀及预防措施汽蚀发生的机理及严重后果☆思考题4.3

简述汽蚀现象，并说明汽蚀的危害

汽蚀危害部件损坏（过流表面剥蚀、麻点、蜂窝、裂纹、穿孔）

性能下降（流量

qV

、扬程H

、效率η下降↓）

噪声振动（气泡溃灭、液体撞击）

机器失效（抽空断流，气泡堵塞流道）

机器破坏（叶轮损坏、共振破坏）

易汽蚀泵高温泵（锅炉给水泵）轻油泵（夏季高温储运鹤管）

饱和蒸汽压pV

高↑§4泵

§4.3离心泵的工作特性

4.3.1离心泵的汽蚀及预防措施吸入装置参数下标：大气压

a、汽化

V、最低

K

吸入液面

A、泵入口

S压力：大气压

pa

、汽化

pV

、最低

pK

吸入液面

pA

、入口

pS负压：泵入口真空度

HS位置：泵入口

ZS

、吸入液面

ZA位差：泵安装高度

Hg＝ZS―ZA泵高＋；泵低―，即倒灌装置灌注头流速：泵入口

cS

、叶片入口绝对

c0

、叶片入口相对

w0流动损失：吸入管ΔHA-S介质：重度γ＝gρ系数：泵内流动λ1、λ2

汽蚀余量：

NPSH（净正吸入压头

NetPositiveSuctionHead）

（泵装置）有效汽蚀余量NPSHa

（泵本身）必需汽蚀余量NPSHr压力最低处§4泵

§4.3离心泵的工作特性

4.3.1离心泵的汽蚀及预防措施汽蚀判别参数（有效汽蚀余量）☆思考题4.4

何谓有效汽蚀余量？何谓泵必需的汽蚀余量？并写出它们的表达式①.泵内最低压力

pK（泵入口附近）②.（泵装置）有效汽蚀余量

NPSHa液流自吸液罐（池）经吸入管路到泵入口高出汽化压力pV

所富余能量头（4-15、17式等）

m③．吸上真空度

HS

，（4-21）、（4-23）式等

m④．泵安装高度

Hg

m§4泵

§4.3离心泵的工作特性

4.3.1离心泵的汽蚀及预防措施汽蚀条件参数（必需汽蚀余量）☆思考题4.4

何谓有效汽蚀余量？何谓泵必需的汽蚀余量？并写出它们的表达式①.汽化压力

pV

②.（泵本身）必需汽蚀余量

NPSHr液流自泵入口到泵叶轮内压力最低pK

处所消耗的能量头（静压能量头降低值）

m（4-18）

式中：λ1＝1.05～1.3（流速及流动损失），λ2＝0.2～0.4（流体绕流叶片压降）③.最大吸上真空度

HSmax

，（4-22式等）

m④.泵最大安装高度

Hgmax

m§4泵

§4.3离心泵的工作特性

4.3.1离心泵的汽蚀及预防措施

汽蚀安全条件

（保证泵不发生汽蚀，加安全裕量）①.压力

pK

＞

pV

（理论条件，无法测量）②.汽蚀余量

NPSHa

＞NPSHr

（4-20）

NPSHa

≥NPSHr

＋（0.3～0.5）m＝[

NPSHr

]（允许汽蚀余量）③.吸上真空度HS＜

HSmaxHS≤

HSmax

－（0.3～0.5）m＝[HS]（允许吸上真空度）④.泵安装高度Hg＜

HgmaxHg≤

Hgmax

－（0.3～0.5）m＝[

Hg]（允许安装高度）汽蚀安全区§4泵

§4.3离心泵的工作特性

4.3.1离心泵的汽蚀及预防措施☆思考题4.5

试写出泵汽蚀基本方程式如何根据该方程式判断泵是否发生汽蚀及严重汽蚀？

汽蚀判别条件（汽蚀判别式）泵开始发生“＝”，严重汽蚀“＜或＞”①.压力

pK

≤

pV

（理论条件，无法测量）②.汽蚀余量

NPSHa

≤

NPSHr

（4-20）

汽蚀基本方程式（汽蚀判别式）

NPSHa

＝

NPSHr

，即（4-19）式③.吸上真空度HS≥

HSmax④.泵安装高度Hg≥

Hgmax汽蚀发生区§4泵

§4.3离心泵的工作特性

4.3.1离心泵的汽蚀及预防措施汽蚀余量及汽蚀判别式

说明：

①.表示形式（理论）压力

p

、汽蚀余量

NPSH

吸上真空度

HS

、泵安装高度

Hg

②.判别形式

不发生（安全操作，有余量）

开始发生

严重汽蚀

③.汽蚀特性（两条，保证安全操作）

[

NPSHr

]

—

qV

和[

HS]

—

qV

④.实验测试

⑤.条件换算

NPSHr

特性：转速

n[

HS]特性：大气压

pa

，介质

pV

、γ

汽蚀特性§4泵

§4.3离心泵的工作特性

4.3.1离心泵的汽蚀及预防措施提高离心泵抗汽蚀性能的措施☆思考题4.6

提高离心泵抗汽蚀性能应采取哪些措施？试举例说明之根据汽蚀安全条件②及（4-17、18）式

抗汽蚀措施：①.

三方面措施：NPSHa↑、NPSHr↓、改进叶轮材料②.

pA↑：吸液罐增压↑、叶轮入口诱导轮（叶轮前增压）

③.

pV↓：降温

t↓（pV

＝

f(t

)

）、吸液罐冷却（夏季轻油品输送）

④.

ΔHA-S↓：改善吸入特性，阻力损失↓；流量

qV↓、转速

n↓、管径

d↑管长

l↓，阀门弯头管件数量↓、局部阻力损失↓，阀门开度↑

⑤.

Hg↓：

泵安装位置

ZS↓、吸液罐位置

ZA↑（灌注头）§4泵

§4.3离心泵的工作特性

4.3.1离心泵的汽蚀及预防措施提高离心泵抗汽蚀性能的措施☆思考题4.6

提高离心泵抗汽蚀性能应采取哪些措施？试举例说明之根据汽蚀安全条件②及（4-17、18）式

抗汽蚀措施：⑥.λ1、λ2↓：改进叶轮入口（阻力损失↓，流线型，缓慢绕流）微正冲角（i＝β1A―β1

）§4泵

§4.3离心泵的工作特性

4.3.1离心泵的汽蚀及预防措施提高离心泵抗汽蚀性能的措施☆思考题4.6

提高离心泵抗汽蚀性能应采取哪些措施？试举例说明之根据汽蚀安全条件②及（4-17、18）式

抗汽蚀措施：⑦.

c0、w0↓：叶轮入口

D0↑、轮毂直径dh↓、叶轮入口宽度

b1↑、双吸叶轮

⑧.叶轮材料：强度↑、硬度↑、韧性↑、化学稳定性↑、表面光洁度↑

抗腐蚀、抗疲劳、抗剥落；不锈钢

2Cr13、稀土合金铸铁高镍铬NiCr合金、铝铁AlFe青铜

9-4等§4泵

§4.3离心泵的工作特性

4.3.2离心泵的性能及调节离心泵的运行特性☆思考题4.7

示意画出离心泵的特性曲线并说明每种特性曲线各有什么用途？

泵的特性曲线

（四条）

1.扬程H―qV

流量

2.功率N―qV

流量

3.效率η―qV

流量

4.吸入特性（两种）

必须汽蚀余量

NPSHr―qV

流量

泵最大吸上真空度

Hsmax

―qV

流量§4泵

§4.3离心泵的工作特性

4.3.2离心泵的性能及调节离心泵的运行特性☆思考题4.7

示意画出离心泵的特性曲线，并说明每种特性曲线各有什么用途？

泵的特性曲线

特性曲线形状用途类型1扬程H―qV↘选型操作平缓、陡降、驼峰2功率N―qV↗启动运行选驱动机平缓、陡峭（离心泵关阀、轴流泵开阀）3效率η―qV↗↘工作范围经济性峰值ηmax（±7%

ηmax

高效工作范围）4吸入特性NPSHr―qV↗判断汽蚀工况缓升[

NPSHr

]

―

qVHsmax

―qV↘缓降[Hs]

―

qV§4泵

§4.3离心泵的工作特性

4.3.2离心泵的性能及调节离心泵的运行特性泵的特性曲线

说明①.实际特性

非理论特性（理论欧拉方程）②.定性分析

定量困难，损失难计算③.实验测试

理论计算困难研究“性能预测”④.特性换算

工作条件改变（转速

n

、粘度等）

相似定律、切割定律

粘度换算（苏美、大庆法）⑤.后弯叶片β2A＜

90º§4泵

§4.3离心泵的工作特性

4.3.2离心泵的性能及调节离心泵的运行特性泵在不稳定工况下工作☆思考题4.8

如何判别泵运行工况的稳定性？在什么条件下泵工作不稳定？是否绝不允许泵在不稳定工况下工作？

工况点稳定判别

（4-24）式

稳定

管网特性斜率＞泵特性斜率

不稳定

管网特性斜率＜泵特性斜率

条件泵驼峰型特性左段＋管路静扬程变化（液面、蓄能）

允许工作

特殊情况（石化应用较少，离心压缩机不允许喘振）防水击、振动和倒流现象可允许工作。应选泵非驼峰特性

不稳定工况点

稳定工况点

§4泵

§4.3离心泵的工作特性

4.3.2离心泵的性能及调节☆思考题4.9

改变泵的运行工况，可采取哪些调节措施？哪种调节措施比较好？离心泵运行工况的调节

①.变泵特性转速调节、切割外径调节、改变导叶片角度改变叶片端间隙、并联串连等

②.变装置（管路）特性闸阀调节、液位调节、旁路分流调节③.同时改变泵和管特性§4泵

§4.3离心泵的工作特性

4.3.2离心泵的性能及调节☆思考题4.9

改变泵的运行工况，可采取哪些调节措施？哪种调节措施比较好？离心泵运行调节方法①.变泵特性

②.变装置（管路）特性

③.同时改变泵和管特性

调节方法变特性原理主要特点主要问题经济性应用变转速泵特性平移泵特性节能调速驱动机最好常用切割叶轮外径切割定律系列产品切割范围较差变导叶片角度预旋调节节能机构复杂较好不常用变叶轮端间隙泄漏调节简便流量损失差泵串联并联设备联合满足工艺要求设计匹配并联较好,串联较差设计要求阀门节流管特性节流增阻简便能量损失差常用液位调节平移管特性节能装置复杂较好特殊情况旁路分流平缓管特性简便损失浪费差备用§4泵

§4.3离心泵的工作特性

4.3.3离心泵的启动与运行基本内容

检查：辅助系统（润滑、冷却、密封）、安装情况（设备、基础、螺栓等）

清理现场（联轴器、传动带附近）

启动前：盘车（人工，大型机盘车装置）→→试车（点动，转动方向）→→暖泵（高温泵）

启动程序：充液（自灌、抽气、人工，旧泵放气）→→关阀（离心泵出口阀，轴流泵开阀）→→冷却循环（开冷却泵、开冷却水阀）→→启动→空转（＜2～4min，观察出口压力）→→开阀工作（流量qV↑，压力

pout↓）运行注意事项

运行参数（qV

、pout

）、振动噪声（仪表或人工监测）

轴承温度（仪表或感触，如列车检查）

润滑油状况（油量、外观[渗水变质]、温度等）☆思考题4.10

启动离心泵应如何操作才是正确安全的？离心泵正确安全操作

执行操作规范、安全制度，岗位培训等，认为盘车、关阀等重要§4泵

§4.3离心泵的工作特性

4.3.4相似理论在泵中的应用

泵的流动相似条件☆思考题4.11

两泵流动相似，应具备哪些条件？

流体机械相似条件（四项）

几何相似

运动相似

动力相似

热力相似

泵流动相似条件（简化两项）

几何相似

进口速度三角形相似（运动相似）

相似工况满足相似条件

相似工况点运行应用相似定律§4泵

§4.3离心泵的工作特性

4.3.4相似理论在泵中的应用相似定律和比例定律☆思考题4.12

试写出泵的相似定律表达式和叶轮切割定律表达式，并说明它们的用途

相似定律（简化形式，液体相同，尺寸、转速不同）

（4-28，29，30）式中：λl

——

尺寸比例系数（模型缩放比）上标“′”——模型或原型参数比例定律（尺寸、液体相同，转速不同）（4-31，32，33）

§4泵

§4.3离心泵的工作特性

4.3.4相似理论在泵中的应用☆思考题4.13

何谓泵的比转数？比转数有何用途？

比转数

ns（4-35）

说明：①.相似判别数（几何相似泵工况相似），判别叶轮出口相似工况②.设计（额定）参数即最佳工况（ηmax）流量

qV*m3/s（双吸泵

qV

/

2）

扬程

H*m（多级泵

H

/

i

级数）、转速

n*r/min③.用途

分类（结构、性能）、模化设计、系列型谱、选择使用④.来源

水轮机，3.6515＝（1000[

kg/m3]／75[

kgf-m/s

/马力]）1/2

⑤.有因次（量纲）（m3/4s-1/2min-1，参数单位有关）⑥.唯一参数

比转数

ns为唯一设计参数，n↑→qV↑，H↑，ns不变⑦.性能关系比转数与叶轮形状和性能曲线的关系（表4-3）§4泵

§4.3离心泵的工作特性

4.3.4相似理论在泵中的应用

§4泵

§4.3离心泵的工作特性

4.3.4相似理论在泵中的应用

表4-3比转数与叶轮形状和性能曲线的关系（续表）

§4泵

§4.3离心泵的工作特性

4.3.4相似理论在泵中的应用

汽蚀比转数

c

（4-36）说明：①.相似准则数（有因次）判别泵（汽蚀）吸入特性，叶轮入口相似工况②.设计参数计算（与比转数ns计算参数相同）③.提高抗汽蚀性能→NPSHr↓→c↑④.清水泵

c

＝800～950高抗汽蚀性泵

c

＝1600～3000

特殊设计泵（诱导轮）c

＝6300§4泵

§4.3离心泵的工作特性

4.3.4相似理论在泵中的应用叶轮切割定律

问题：现场需要同类型泵系列流量范围（小范围）无变速条件，变尺寸（成套叶轮）成本高↑

简单方法：切割叶轮外径（同叶轮不同外径

D2）

切割定律：（4-37，38，39，表4-4）

说明：①.允许切割范围

（最大相对切割量，±5～8ηmax

）保证高效率，超范围效率η

过低②.ns↑（叶轮矮胖）→允许切割量范围↓→（轴流泵不允许切割）（表4-4，习题4-1）③.（切割前后）非相似工况（几何、速度三角形不相似）

对应工况（近似相似）§4泵

§4.3离心泵的工作特性

4.3.4相似理论在泵中的应用

泵的高效工作范围☆思考题4.14

何谓泵的高效工作区？并画出它的示意图

高效工作区（范围）

高效―切割（变速）范围组成的四边形H―qV

工作区（图4-16

ABCD

）

左右范围：（图4-16AD、BC

）

相似（等效率η）抛物线（相似工况点轨迹）

上下范围：（图4-16AB、DC

）允许切割（变速）特性曲线§4泵

§4.3离心泵的工作特性

4.3.4相似理论在泵中的应用

泵的系列型谱同类型不同规格系列泵（含多级泵）全部高效工作区组成的H―qV

坐标图教材图4-17：清水单级离心泵系列型谱图（国际标准ISO-2858）

特点：标明泵进出口

直径

d

和

叶轮外径

D2

用途：选型、设计、系列

来源：国家标准厂商样本设计资料等

要求：基本覆盖全部

H―qV

范围泵型谱区不要重叠§4泵

§4.3离心泵的工作特性

4.3.4相似理论在泵中的应用泵的系列型谱§4泵

§4.3离心泵的工作特性

4.3.4相似理论在泵中的应用泵的系列型谱§4泵

§4.3离心泵的工作特性

4.3.4相似理论在泵中的应用泵的系列型谱§4泵

§4.4其它泵概述

☆思考题4.15

有哪些其他类型的泵？试任例举一种类型泵的工作原理和用途4.4.1轴流泵☆思考题4.16

轴流泵有何特点？试述轴流泵的工作特性，并说明为何启动轴流泵前要使出口管道的阀门全开？结构轴流叶轮

（叶片固定、半调节、全调节）

导叶

吸入排出管（排出弯管）机壳等

立式、卧式、斜式（叶轮外径

D2

达3～4m）原理

动力型叶片式

欧拉方程（同轴流压缩机）

§4泵

§4.4其它泵概述

4.4.1轴流泵☆思考题4.16

轴流泵有何特点？试述轴流泵的工作特性，并说明为何启动轴流泵前要使出口管道的阀门全开？特性：H―qV

，马鞍形凹下工作区（叶片翼型表面脱流与二次回流损失大的qV

范围）

N―qV

，下降↘形（开阀启动，启动轴流泵前全开出口管道阀门）

η―qV

，高效工作范围小↓

应用：水利、化工、热电，循环水、给排水、喷水推进器（灌泵方式：叶轮浸没液下、真空泵抽气）

特点流量

qV

↑0.3，18，1080～65，3900，234000m3/s,min,h

扬程

H

↓（2～20m）

效率η

↑（＞90％）比转速

ns↑（500～1600）§4泵

§4.4其它泵概述

4.4.2旋涡泵结构

叶轮（多叶片双面半开式）

环形流道（叶轮―泵壳）

隔板（吸入―排出口）

泵体、泵盖等原理

三维旋涡流动（环道）

多次传能（流体多次进叶轮相互撞击）

扬程

H↑

损失↑（效率η↓）

§4泵

§4.4其它泵概述

4.4.2旋涡泵特性图4-24，扬程

H―qV

陡降（离心泵缓降）

功率

N―qV

陡降（离心泵缓升）

效率η↓（高效区↓）特点①.H↑、qV↓、η↓（20～40％＜50％）②.结构简单、体积小↓、重量轻↓叶轮比转数

ns小↓（＜40，叶轮瘦高）

铜质叶轮（防腐蚀）③.抗汽蚀性能差↓，特殊设计有自吸能力、可气液混输④.加工制造装配要求↑（径向轴向间隙↓0.07～0.3mm）应用

扬程

H高↑、流量

qV

小↓不适宜输送粘度低↑或含杂质液体（间隙↓）或化工、医药酸、碱、腐蚀、挥发等液体§4泵

§4.4其它泵概述

4.4.3杂质泵

液固两相输送：杂质泵（泥浆泵、砂泵、渣浆泵）

无堵塞泵（污水泵、开式离心泵、螺旋离心泵）结构：常用离心式叶轮（叶片、单叶片、半开式、螺旋式）其他螺旋离心泵、旋流泵等

§4泵

§4.4其它泵概述

4.4.3杂质泵

原理：防磨损（过流部件）

流道设计（瓦尔曼Warman

叶轮内旋涡防固体颗粒磨损流道叶轮前后盖板衬套）

材料（耐磨损）、结构强化、背叶片（防密封磨损）

防固体或气体堵塞（流道）

半开式、开式、单叶片（单流道）

双叶片（双流道）、流道面积大↑特点：适用含杂质、易堵塞介质，使用寿命长↓（磨损小）应用：污水（含颗粒、杂质、残渣）

渣浆（泥浆、矿浆、煤浆、砂浆、混凝土浆）

食品（鱼类、甜菜等）§4泵

§4.4其它泵概述

4.4.4往复活塞泵结构：同往复式压缩机（液缸，非气缸），活塞、曲轴、连杆、阀门、填料等

液力端和动力端；单双三多缸，单双作用形式，电动、手动、蒸汽驱动原理：容积型往复式特性：理论与管道无关，实际因泄漏略减；图4-30、图4-31（转置观察）

流量qV

―H

特性→↘（高H

略减）、功率

N―H

特性↗（激增）

效率η―H

特性↗→↘（低H

低η，高

H

略减）

调节（图4-31，平移特性；变容积、变速、变行程，回流）特点：①.流量

qV

与结构（缸径、行程、转速）有关与扬程

N无关（高

H

泄漏略减）②.流量（压力）脉动（不均匀），解决：多缸（qV

均匀，常用三缸）、缓冲罐③.任意扬程（功率、密封、强度），设置安全（溢流）阀（超压卸放回流）④.自吸性能⑤.开阀启动（管道截止阀，非泵进出口自动阀）应用：压力

p高↑（＞10MPa）、流量

qV

小↓（＜100m3/h）各种介质（可输粘液），计量泵（定量泵、比例泵）

柱塞式、隔膜式、波纹管式，可调行程（曲柄回转半径）输送易燃、易爆、腐蚀、磨蚀、浆料等，精度

±0.5～1.0％

三缸柱塞泵、油田注水泵（高压＞10MPa）、泥浆泵（磨损难题）§4泵

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