化工原理第二章课件

目录第二章流体输送机械第一节离心泵一、离心泵的构造和工作原理二、离心泵主要构件的结构及功能三、离心泵的主要性能参数四、离心泵的特性曲线五、离心泵的工作点与流量调节六、离心泵的安装高度七、离心泵的类型、选用、安装与操作目录第二节其它类型泵一、其它速度式泵二、容积式泵三、各类泵在化工生产中的应用第三版第18次印刷的教材更正第二章流体输送机械流体输送机械3第一节离心泵一、离心泵的构造和工作原理1、离心泵的构造：

思考：为什么叶片弯曲？泵壳呈蜗壳状？请点击观看动画答案见后面的内容5一、离心泵的构造和工作原理2、离心泵的工作原理请点击观看动画请点击观看动画思考：流体在泵内都获得了哪几种能量？其中哪种能量占主导地位？思考：泵启动前为什么要灌满液体气缚现象答案：动能和静压能，其中静压能占主导6二．离心泵主要构件的结构及功能1．叶轮闭式叶轮的内漏最小，故效率最高，敞式叶轮的内漏最大。但敞式叶轮和半闭式叶轮不易发生堵塞现象请点击观看动画思考：三种叶轮中哪一种效率高？叶轮是离心泵的心脏部件，有2至6片弯曲的叶片。

7二．离心泵主要构件的结构及功能4.轴封装置填料如浸油或渗涂石墨的石棉带、碳纤维、氟纤维和膨胀石墨等，请点击观看动画----减少泵内高压液体外流，或防止空气侵入泵内。由两个光滑而密切贴合的金属环形面构成，动环随轴转动，静环装在泵壳上固定不动，二者在泵运转时保持紧贴状态以防止渗漏。填料不能压得过紧，也不能压得过松，应以压盖调节到有液体成滴状向外渗透。请点击观看动画对于输送酸、碱的离心泵，密封要求比较严，多用机械密封。9三．离心泵的主要性能参数离心泵的主要性能参数铭牌10三．离心泵的主要性能参数转速H，又称扬程，泵对单位重量流体提供的有效能量，m。可用如图装置测量。Q，泵单位时间实际输出的液体量，m3/s或m3/h。可测量。n，单位r.p.s或r.p.m在泵进口b、泵出口c间列机械能衡算式：流量压头11实际压头H实际压头比理论压头要小。具体原因如下：此损失只与叶片数、液体黏度等有关，与流量几乎无关。（1）叶片间的环流运动请点击观看动画考虑这一因素后，图中理论压头线a变为直线b。

b13实际压头H（2）阻力损失考虑到这项损失后，压头线变为曲线c

。

此损失可近似视为与流速的平方呈正比。bc14实际压头H（3）冲击损失在设计流量下，此项损失最小。流量若偏离设计量越远，则冲击损失越大。设计流量bcd考虑到这项损失后，压头线应为曲线d。

15三．离心泵的主要性能参数轴功率和效率NNe机械损失容积损失水力损失小型水泵：一般为5070%

大型泵：可达90%以上（1）容积损失

（2）水力损失（3）机械损失内漏与效率有关的各种能量损失：环流损失、阻力损失和冲击损失

泵轴与轴承、密封圈等机械部件之间的摩擦17三．离心泵的主要性能参数允许汽蚀余量将在后面介绍。18四．离心泵的特性曲线N~Q曲线~Q曲线测定条件：固定转速，

20C清水上述这些主要性能参数间的关系无法理论推得，一般由厂家测定，并用曲线表示出来，称为离心泵特性曲线。常用的共有三条线，如图。H~Q曲线19离心泵特性曲线的影响因素液体性质

密度:黏度:Why？当比20℃清水的大时，H，N，实验表明，当<20倍清水的黏度（20℃

）时，对特性曲线的影响很小，可忽略不计。对H~Q曲线、~Q曲线无影响，但故，N~Q曲线上移。21离心泵特性曲线的影响因素叶轮转速

当转速变化不大时（小于20%），利用出口速度三角形相似的近似假定，可推知：若不变，则比例定律思考：若泵在原转速n下的特性曲线方程为H=A+BQ2，则新转速n下泵的特性曲线方程表达式？22离心泵特性曲线的影响因素泵在原转速n下的特性曲线方程转速增大23五、离心泵的工作点与流量调节泵----供方管路--需方匹配：1、管路特性曲线泵提供的流量=管路所需的流量泵提供的压头H=管路所需的压头he---管路所需压头he与流量关系曲线对如图所示的管路列机械能衡算式：25五、离心泵的工作点与流量调节管路特性方程完全湍流时，与流量无关与流量有关26设计型问题计算举例【例1】要用泵将水送到15m高之处，最大流量为80m3h-1。此流量下管路的压头损失为3m。试在IS型泵中，选定合用的一个。【解】题中已给出最大流量为：Q=80m3h-1取he的1.05～1.1倍则为18.9~19.8m。查图2-18得：IS100-80-125，n＝2900rmin-1另：IS125-100-250，n＝1450rmin-1泵虽同样合用，但泵体较大，一般情况下都选前者。

29操作型问题计算举例【例2】某离心泵工作转速为n=2900r.p.m.（转/min），其特性曲线方程为H=30－0.01V2。当泵的出口阀全开时，管路特性曲线方程为he=10＋0.04V2，式中V的单位为m3/h，H及he的单位均为m。求：（1）阀全开时，泵的输水量为多少？（2）要求所需供水量为上述供水量的75%时：

a．若采用出口阀调节，则多损失的压头为多少m水柱？

b．若采用变速调节，则泵的转速应为多少r.p.m.？

【解】（1）302015Hhe(2)多损失的压头为多少m水柱？a.采用调节出口阀门的方法多损失的泵特性曲线方程管路特性曲线方程31泵特性曲线方程管路特性曲线方程b.采用调节转速的方法，则泵的转速应为多少r.p.m.？

2015注意：以下解法错误!!!新转速下泵的特性曲线方程为：

因为比例定律只适用于泵，而不能用于由泵和管路特性曲线共同决定的工作点（管路特性曲线过坐标原点时除外）。he32六、离心泵的安装高度ZS1、什么是安装高度？

泵轴与吸液方液面间的垂直高度，称为安装高度，用ZS表示。可正可负。思考：安装高度为什么受限制？

33六、离心泵的安装高度ZS思考：安装高度为什么受限制？

为避免汽蚀现象，安装高度必须加以限制，即存在最大安装高度ZS,max。汽蚀现象：

叶片背面

当pk＝pv时，K处发生部分汽化现象。叶片表面产生蜂窝状腐蚀；泵体震动，并发出噪音；流量、压头、效率都明显下降；严重时甚至吸不上液体。34六、离心泵的安装高度ZS2、最大安装高度ZS,max和允许汽蚀余量h允许刚好发生汽蚀时，pk＝pv，pe达到最小值pe,min。在s-s面、e-e面间列机械能衡算：最小汽蚀余量又称最小净正吸上高度（NPSH，NetPositiveSuctionHead）35六、离心泵的安装高度ZS一般规定，允许汽蚀余量h允许是泵的特性参数之一，由厂家测定。hmin的实验测定：用20℃清水测定。以泵的扬程较正常值下降3%作为发生汽蚀的标志，测定泵刚好发生汽蚀时的pe即可。----最小汽蚀余量实际的安装高度还应比允许值低0.5～1m。36六、离心泵的安装高度ZS当输送条件与测定条件不同时，则要对Δh允许值进行校正。求校正系数的曲线载于泵的说明书中。校正系数常小于1，故为简便计，也可不校正，而将其视为外加的安全因数。h允许的校正：37七、离心泵的类型、选用、安装与操作类型：不下百种

请点击观看动画38七、离心泵的类型、选用、安装与操作高效区选用原则：定类型-----根据流体性质及操作条件

定规格-----根据流量、压头大小，高效返回目录39第二节其它类型泵一、其它速度式泵40第二节其它类型泵二、容积式泵1、往复泵工作原理：与离心泵比较：结构：泵缸、活塞、阀门、传动机构

利用容积的变化给流体加静压能工作循环：一次吸液，一次排液

-----具有自吸能力，不必灌液

----安装高度也受限制，但无汽蚀现象启动前是否需要灌液？安装高度是否有限制？流量Q与压头H关系？-----流量与压头几乎无关

由于受泵的部件机械强度和原动机功率的限制，泵的扬程不可能无限增大。压头越大，漏损越大.请点击观看动画411、往复泵与离心泵比较：旁路输液量均匀性？连续性？流量调节方法？----输液量不均匀、不连续

----流量调节不可用出口阀门调节方法。

适用于小流量、高压头的情况下输送高粘度的液体。效率高，通常为7293%。请点击观看动画422、其他容积式泵：43三、各类泵在化工生产中的应用请点击观看动画离心泵应用范围最广。特别适用于化工生产的原因是它的流量均匀而易于调节，又能输送有腐蚀性、含悬浮物的液体。往复泵只宜在压头高、流量也较大的情况下使用。返回目录44第二章小结设计型、操作性问题计算45第二章小结4647【例3】在图示实验装置上，采用20℃的清水于常压条件下对离心泵进行测定，试验中的一组测试结果如下：泵入口处真空表度数为540mmHg，泵出口处压力表读数为258kPa，两测压表之间的垂直距离为0.4m，泵的吸入管内径80mm；排出管内径50mm，流量采用孔口直径40mm的孔板流量计测量，差压计读数100mmHg，实验条件下的孔流系数为0.85，泵由电动机直接带动，电动机功率为2.3kw，传动效率为93%,泵的转速为2900r/min。试求该泵在操作条件下的各项性能参数。P1P2R48【例4】某离心泵性能实验中，当泵入口处真空表读数为56KPa时，恰好出现气蚀现象，求在操作条件下的气蚀余量NPSH。当地大气压为100KPa，20℃时水的饱和蒸气压为2.238KPa。动压头可忽略。49【例5】某输水管路系统，要求水流量Qe＝10m3/h，管路特性方程为：（式中Qe：m3/h，he：m），现有三种型号离心泵列于附表中，求：（1）计算后从附表中选择一台合适的离心水泵。（2）若该管路吸入管直径为50mm，吸入管路压头损失为1.5m，操作温度为20℃，当地大气压为9.81×10