化工原理第二章流体输送机械

化工原理第二章流体输送机械2024/3/26化工原理第二章流体输送机械一、离心泵的工作原理叶轮泵壳吸入管路排出管路泵轴底阀第一节离心泵1-叶轮；2-泵壳，3-泵轴；4-吸入管；5-底阀；6-压出管离心泵装置简图2024/3/262化工原理第二章流体输送机械

由于泵内存有空气，空气的密度远小于液体的密度，叶轮旋转产生的离心力小，因而叶轮中心处所形成的低压不足以将贮槽内的液体吸入泵内，此时虽启动离心泵，也不能输送液体，这种现象称为气缚现象。

——表明离心泵无自吸能力充液（灌泵）排液:出口切线方向吸液：叶轮中心2024/3/263化工原理第二章流体输送机械二、离心泵的主要部件（1）叶轮作用：将原动机的能量传给液体，使液体静压能及动能都有所提高——给能装置半开（闭）式闭式开式按结构分为：2024/3/264化工原理第二章流体输送机械（2）

泵壳作用：汇集叶轮甩出的液体；实现动能到静压能的转换——转能装置；减少能量损失。（3）轴封装置作用：防止高压液体沿轴漏出；防止外界气体进入泵壳内。2024/3/265化工原理第二章流体输送机械三、离心泵的主要性能参数①

流量qV单位时间内泵所输送液体的体积，m3/s或m3/h。②

压头或扬程H单位重量的液体经泵后所获得的能量，J/N或m液柱。③

效率

容积损失；水力损失；机械损失一般，小型泵，效率为60~85%，大型泵效率可达90%。2024/3/266化工原理第二章流体输送机械④轴功率P轴功率P，有效功率Pe

2024/3/267化工原理第二章流体输送机械四、离心泵的特性曲线H~qV

、P~qV

、

~qV：厂家实验测定一定转速、常压、20℃清水（一）离心泵的特性曲线2024/3/268化工原理第二章流体输送机械离心泵特性曲线n一定2024/3/269化工原理第二章流体输送机械①H~qV曲线：较大范围内，qV

H②P~qV曲线：qVPqV=0时，PPmin离心泵启动时，应关闭出口阀门2024/3/2610化工原理第二章流体输送机械③

~qV曲线：离心泵在一定转速下有一最高效率点

——离心泵的设计点离心泵铭牌上标注的性能参数均为最高效率点下之值。离心泵的高效工作区：2024/3/2611化工原理第二章流体输送机械（二）离心泵性能的改变与换算（1）

密度的影响qV不变，H不变，基本不变，P随变化。（2）粘度的影响H，qV，而P2024/3/2612化工原理第二章流体输送机械（3）

离心泵转速的影响当液体的粘度不大，转速变化小于20%时，认为效率不变，有：——比例定律2024/3/2613化工原理第二章流体输送机械（一）管路特性曲线五、离心泵的工作点与流量调节

在截面1-1´与2-2´间列柏努利方程，有：特定的管路系统：

一定操作条件一定：其中：2024/3/2614化工原理第二章流体输送机械而认为流体流动进入阻力平方区，

变化较小。为一常数亦为一常数2024/3/2615化工原理第二章流体输送机械则——管路特性方程管路特性曲线HqV管路特性曲线反映了被输送液体对输送机械的能量要求泵特性曲线工作点2024/3/2616化工原理第二章流体输送机械（二）工作点解析法：管路特性方程泵特性方程工作点：管路特性曲线与泵特性曲线交点。

（三）流量调节改变管路特性：调出口阀门；改变泵特性：调转速。2024/3/2617化工原理第二章流体输送机械(1)改变出口阀门开度适用：调节幅度不大，而经常需要改变的场合。关小出口阀

le

qV,H

管特线变陡工作点左上移特点：方便、快捷，流量连续变化；阀门消耗阻力，不经济。2024/3/2618化工原理第二章流体输送机械(2)改变泵的转速适用：调节幅度大，时间又长的季节性调节。n

泵H～qV曲线上移

工作点右上移，

H

，qV

特点：泵在高效率下工作，能量利用经济;

需变速装置或切削叶轮。2024/3/2619化工原理第二章流体输送机械（3）离心泵的组合操作①

并联操作qV并<2qV单

H并>H单

2024/3/2620化工原理第二章流体输送机械②

串联操作qV串>qV单

H串

<2H单

2024/3/2621化工原理第二章流体输送机械③组合方式的选择低阻时，并联优于串联；高阻时，串联优于并联。，则只能采用串联操作；如果单台泵所提供的最大压头小于管路两端的2024/3/2622化工原理第二章流体输送机械六、离心泵的汽蚀现象与安装高度（一）汽蚀现象11’00’离心泵的安装高度Hg叶轮入口处最低压力，液体汽化，产生汽泡，受压缩后破灭，周围液体以高速涌向汽泡中心。叶轮受冲击而出现剥落，泵体振动并发出噪音。2024/3/2623化工原理第二章流体输送机械（二）有效汽蚀余量与必需汽蚀余量有效汽蚀余量必需汽蚀余量允许汽蚀余量泵入口处压头叶轮压力最低处压头饱和蒸汽压头必需汽蚀余量

hr有效汽蚀余量

ha2024/3/2624化工原理第二章流体输送机械判别汽蚀条件：

ha>

hr,pk>pv时，不汽蚀

ha＝

hr,pk＝pv时，开始发生汽蚀

ha<

hr,pk<pv时，严重汽蚀2024/3/2625化工原理第二章流体输送机械（三）离心泵的安装高度在0-0’和1-1’间列柏努利方程：11’00’离心泵的安装高度Hg最大安装高度允许汽蚀余量2024/3/2626化工原理第二章流体输送机械11’00’离心泵的安装高度Hg最大允许安装高度2024/3/2627化工原理第二章流体输送机械七、离心泵的类型与选用（一）离心泵的类型（1）清水泵（IS型、D型、Sh型）（2）耐腐蚀泵（F型）（3）油泵（Y型）2024/3/2628化工原理第二章流体输送机械（二）离心泵的选用（1）确定泵的类型；（2）确定输送系统的流量和压头；（3）选择泵的型号；

qV泵

>qV需,H泵

>H需

（4）核算泵的功率。2024/3/2629化工原理第二章流体输送机械第二节其他类型化工用泵一、往复泵（一）构造与工作原理主要部件：泵缸、活塞和单向活门。2024/3/2630化工原理第二章流体输送机械工作原理：——活塞对流体直接做功，提供静压能单动往复泵——流量不均匀2024/3/2631化工原理第二章流体输送机械双动往复泵：2024/3/2632化工原理第二章流体输送机械（二）往复泵的性能参数①流量单动泵：理论流量实际流量

V——泵的容积效率，在0.9~0.97之间。——流量由泵特性决定，而与管路特性无关。2024/3/2633化工原理第二章流体输送机械流量调节方法：1.改变活塞的往复次数或冲程；2.

旁路调节。2024/3/2634化工原理第二章流体输送机械②压头（扬程）在电机功率范围内，由管路特性决定。管路特性2H2管路特性1H1泵特性HqV——正位移特性流量只与泵特性有关，而压头只与管路特性有关qVqV理2024/3/2635化工原理第二章流体输送机械③功率与效率

——往复泵的总效率，一般为0.65~0.85。适用压头高、流量小的液体，但不能输送腐蚀性大及有固体的悬浮液。2024/3/2636化工原理第二章流体输送机械二、齿轮泵具有正位移特性。2024/3/2637化工原理第二章流体输送机械三、旋涡泵（一）结构一种特殊的离心泵。2024/3/2638化工原理第二章流体输送机械（二）特点1.启动泵时，要打开出口阀门，改变流量时，旁路调节比安装调节阀更经济；2.能量损失大，效率低（20%~40%），不适合输送高粘度液体；3.压头比离心泵高2~4倍，适用于高压头、小流量、低粘度清洁液体。2024/3/2639化工原理第二章流体输送机械分类：按出口压力或压缩比分为：通风机p出(表)<15kPaγ=1～1.15

鼓风机p出(表)=15~300kPaγ<4

压缩机p出(表）>300kPaγ>4

真空泵p出(表）=0压缩比由真空度决定第三节气体输送机械2024/3/2640化工原理第二章流体输送机械（一）工作原理与结构一、离心式通风机2024/3/2641化工原理第二章流体输送机械（二）性能参数与特性曲线1.性能参数（1）风量qV单位时间从风机出口排出的气体体积，m3/h或m3/s。注意：qV应以风机进口状态计。2024/3/2642化工原理第二章流体输送机械（2）全风压pt与静风压ps全风压：单位体积的气体经风机后所获得的能量，Pa或mmH2O以单位质量的气体为基准

以单位体积的气体为基准

2024/3/2643化工原理第二章流体输送机械动风压静风压全风压2024/3/2644化工原理第二章流体输送机械（3）轴功率与效率2.特性曲线

用20℃、101.3kPa的空气（

=1.2kg/m3）测定。风机的全风压与气体的密度成正比。

~qVP~qVqVpt~qVpS~qVn一定2024/3/2645化工原理第二章流体输送机械(三)离心通风机的选用

1.计算输送系统所需的全风压，再换算成标定状态下的全风压；3.根据qV、pt0

选风机的型号。

qV

>

qV需，pt0>pt0需2.根据气体的性质及风压范围，确定风机的类型；2024/3/2646化工原理第二章流体输送机械二、鼓风机（一）离心鼓风机特点：外形离心泵外壳直径与厚度之比较大叶片数目较多转速较高单级出口表压多在30kPa以内；多级可达0.3MPa2024/3/2647化工原理第二章流体输送机械（二）罗茨鼓风机2024/3/2648化工原理第二章流体输送机械流量调节——旁路调节或调转速；开机时打开出口阀门；操作温度<

85℃

，以免转子受热卡住。——正位移特性2024/3/2649化工原理第二章流体输送机械三、压缩机（一）离心压缩机特点：多级（10级以上）；大叶轮；高转速（n>5000rpm）2024/3/2650化工原理第二章流体输送机械（二）往复式压缩机2024/3/2651化工原理第二章流体输送机械1.工作过程假设理想气体；气体流经吸气、排气阀时流动阻力忽略不计；压缩机无泄漏。

2024/3/2652化工原理第二章流体输送机械（1）理想压缩循环压缩过程（12）恒压排气过程（23）恒压吸气过程（41）理想压缩循环功：等温绝热2024/3/2653化工原理第二章流体输送机械等温压缩绝热压缩2024/3/2654化工原理第二章流体输送机械（2）实际压缩循环