化工原理课件 流动传输 221-2.ppt

1、2020/7/15,第二章,2.2.1离心泵的工作原理 2.2.2离心泵的特性曲线 2.2.3离心泵的流量调节和组合操作 2.2.4离心泵的安装高度 2.2.5离心泵的类型与选用,流体输送机械,2.2离心泵,2020/7/15,本章的目的： 结合化工生产的特点，讨论各种流体输送机械的操作原理、基本构造与性能，合理地选择其类型、决定规格、计算功率消耗、正确安排在管路系统中的位置等,2020/7/15,2020/7/15,1、基本部件和构造 1）叶轮 a)叶轮的作用 将电动机的机械能传给液体,使液体的动能有所提高。 b)叶轮的分类,闭式叶轮,开式叶轮,半闭式叶轮,叶片的内侧带有前后盖板，适于输送干

2、净流体，效率较高。,没有前后盖板，适合输送含有固体颗粒 的液体悬浮物。,只有后盖板，可用于输送浆料或含固体 悬浮物的液体，效率较低。,2020/7/15,平衡孔：闭式或半开式叶轮在运行时，离开叶轮的高压液体使叶轮后盖板所受压力高于吸入口侧，叶轮受到指向吸入侧的轴向推力。为了减小轴向推力，则在后盖板上相对于吸入口处开几个平衡孔，以减小两侧的压力差，但增加了内部泄漏，使泵的效率减低,2020/7/15,单吸式叶轮,双吸式叶轮,液体只能从叶轮一侧被吸入，结构简单。,相当于两个没有盖板的单吸式叶轮背靠背并在了一起，可以从两侧吸入液体，具有较大的吸液能力，而且可以较好的消除轴向推力。,2020/7/15

3、,2泵壳,思考3：泵壳的主要作用是什么？,汇集液体，并导出液体； 能量转换装置,导叶轮,为了减少液体直接进入蜗壳时的碰撞，在叶轮与泵壳之间有时还装有一个固定不动的带有叶片的圆盘，称为导叶轮。导叶轮上的叶片的弯曲方向与叶轮上叶片的弯曲方向相反，使能量损失减小， 使动能向静压能的转换更为有效。,2020/7/15,3）轴封装置 A 轴封的作用 为了防止高压液体从泵壳内沿轴的四周而漏出，或者外界空气漏入泵壳内。 B 轴封的分类,填料密封：,机械密封：,主要由填料函壳、软填料和填料压盖组成，普通离心泵采用这种密封。,主要由装在泵轴上随之转动的动环和固定于泵壳上的静环组成，两个环形端面由弹簧的弹力互相贴

4、紧而作相对运动，起到密封作用。,端面密封,2020/7/15,2020/7/15,2-2离心泵,2.2.1离心泵的操作原理 二、操作原理,由若干个弯曲的叶片组成的叶轮置于具有蜗壳通道的泵壳之内。,叶轮紧固于泵轴上 泵轴与电机相连， 可由电机带动旋转。,2020/7/15,吸入口位于泵壳中央与吸入管路相连，并在吸入管底部装 一止逆阀。 泵壳的侧边为排出口，与排出管路相连，装有调节阀。 离心泵的工作过程： 开泵前，先在泵内灌满要输送的液体。 开泵后，泵轴带动叶轮一起高速旋转产生离心力。液体在 此作用下，从叶轮中心被抛向叶轮外周，压力增高，并以 很高的速度（15-25 m/s）流入泵壳。,?,?,2

5、020/7/15,在蜗形泵壳中由于流道的不断扩大，液体的流速减慢，使 大部分动能转化为压力能。最后液体以较高的静压强从排 出口流入排出管道。 泵内的液体被抛出后，叶轮的中心形成了真空，在液面压 强（大气压）与泵内压力（负压）的压差作用下，液体便 经吸入管路进入泵内，填补了被排除液体的位置。,离心泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转叶轮所产生的离心力，因此称为离心泵。,问3： 是否所有的泵在启动前都 必须灌泵？,NO. 液下泵不必，可自吸,2020/7/15,气 缚 离心泵启动时，如果泵壳内存在空气，由于空气的密度远小于液体的密度，叶轮旋转所产生的离心力很小，叶轮中心处产生的低压不足以造成吸上

6、液体所需要的真空度，这样，离心泵就无法工作，这种现象称作“气缚”。,为了使启动前泵内充满液体，在吸入管道底部装一止逆阀。此外，在离心泵的出口管路上也装一调节阀，用于开停车和调节流量。,2020/7/15,压头：单位重量液体所获得的能量称为泵的压头，用 He表示，单位m。 理论压头：理想情况下单位重量液体所获得的能量称为理论压头，用HT表示。,三离心泵的理论压头和实际压头,2020/7/15,理论压头：理想情况下单位重量液体所获得的能量称为 理论压头，用HT表示。,2020/7/15,液体在高速旋转的叶轮中的运动分为2种:,1. 理论压头表达式的推导,周向运动:,2020/7/15,2020/7

7、/15,于是：,根据余弦定理可知：,2020/7/15,2020/7/15,2020/7/15,2、离心泵基本方程式的讨论 1）离心泵的理论压头与叶轮的转速和直径的关系 当叶片几何尺寸（b2，2）与理论流量一定时，离心泵的理论压头随叶轮的转速或直径的增加而加大。 2）离心泵的理论压头与叶片几何形状的关系 根据叶片出口端倾角2的大小,叶片形状可分为三种:,2020/7/15,a）径向叶片（2=90。，图a），ctg2=0 。泵的理论压头不随流量qv而变化。,2020/7/15,b）后弯叶片(20 。泵的理论压头随流量qv的增大而减小 c）前弯叶片(290。，图c)，ctg20 。泵的理论压头 随

8、理论流量qv的增大而增大。,前弯叶片产生的理论压头最高，这类叶片是最佳形式的叶片吗？ NO,2020/7/15,静压头的增加：,动压头的增加：,前弯叶片，动能的提高大于静压能的提高。 由于液体的流速过大，在动能转化为静压能的实际过程中，会有大量机械能损失，使泵的效率降低。 一般都采用后弯叶片,2020/7/15,2020/7/15,3. 离心泵的实际压头,实际压头比理论压头要小。具体原因如下：,（1）叶片间的环流运动,2020/7/15,（2）阻力损失,2020/7/15,（3）冲击损失,2020/7/15,2.2.2离心泵的主要性能参数和特性曲线,1离心泵的主要性能参数,2020/7/15,

9、He，又称扬程，泵对单位重量流体提供的有效能量，m。 可测量,qV，泵单位时间实际输出的液体量，m3/s或m3/h。 可测量,在泵进口b、泵出口c间列机械能衡算式：,转速,流量,压头,n,2020/7/15,离心泵的压头又称扬程。必须注意，扬程并不等于升举高度Z，升举高度只是扬程的一部分。,2020/7/15,与效率有关的各种能量损失：,2020/7/15,轴功率和效率,Pa，又称功率，单位W 或kW,2020/7/15,2、离心泵的特性曲线,离心泵的He、 、 Pa都与离心泵的qv有关，它们之间的关系由确定离心泵压头的实验来测定，实验测出的一组关系曲线： Heqv 、qv 、 Paqv 离心

10、泵的特性曲线 注意：特性曲线随转速而变。 各种型号的离心泵都有本身独自的特性曲线，但形状基本相似，具有共同的特点,2020/7/15,2020/7/15,包括 ：HeqV曲线 PaqV曲线 qV曲线,2. 离心泵特性曲线及其换算,用20C清水测定,2020/7/15,离心泵在一定转速下有一最高效率点，该点称为设计点，设计点对应的流量、压头和轴功率称为额定流量、额定压头和额定轴功率，标注在泵的铭牌上。一般将最高效率值的92%的范围称为泵的高效区，泵应尽量在该范围内操作。,设计点,2020/7/15,1）Heqv曲线：表示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（流量很小时可能有

11、例外） 2）Paqv曲线：表示泵的轴功率与流量的关系，离心泵的轴功率随流量的增加而上升，流量为零时轴功率最小。 离心泵启动时，应关闭出口阀，使启动电流最小，以保护电机。 3）qv曲线：表示泵的效率与流量的关系，随着流量的增大，泵的效率将上升并达到一个最大值，以后流量再增大，效率便下降。,2020/7/15,离心泵在一定转速下有一最高效率点。离心泵在与最高效率点相对应的流量及压头下工作最为经济。 与最高效率点所对应的qv、He、Pa值称为最佳工况参数。离心泵的铭牌上标明的就是指该泵在运行时最高效率点的状态参数。 注意：在选用离心泵时，应使离心泵在该点附近工作。一般要求操作时的效率应不低于最高效率的92%。,2020/7/15,一台离心泵安装在一定的管路系统中工作,就有一定的He和qv ,它是管路系统要求的,也是泵所能提供的。 对选定的离心泵，转速n一定，在特定的管路系统中运转，只能在该点工作，若该点在最高效率区，则该工作点是适宜的。,2020/7/15,3、离心泵性能的改变,1、液体性质的影响 1）液体密度的影响,离心泵的流量,与液体密度无关。,离心泵的压头,与液体的密度无关,Heqv曲线不因输送的液体的密度不同而变 。 泵的效率不随输送液体的密度而变。,离心泵的轴功率与输送液体密度有关 。,