泵和压缩机课件：绪论

1、CUPC 2020/8/29,1,泵 和 压 缩 机,泵和压缩机 Pumps and compressor,CUPC 2020/8/29,2,引 言,在建筑与环境工程、油气储运、化工工艺过程中使用各种流体输送机械，其目的在于增加流体能量，克服流动阻力，达到沿管路输送的目的。,泵：输送液体介质并提高其能头 压缩机：输送气体介质并提高其能头 （气体能头增高，体积变小 ）,泵和压缩机,流体机械,泵和压缩机 Pumps and compressor,泵与压缩机（风机）属通用机械的范畴：它们在国民经济的各个部门中应用十分广泛。,泵和压缩机 Pumps and compressor,引 言,CUPC 20

2、20/8/29,4,引 言,CUPC 2020/8/29,5,引 言,CUPC 2020/8/29,6,引 言,定量分析：据统计，泵与压缩机（风机）耗电约占全国总用电量的百分比逐步从原30%向40%过渡。,泵和压缩机 Pumps and compressor,人体比喻“心脏，呼吸、消化和排泄系统”,引 言,CUPC 2020/8/29,8,泵和压缩机分类,根据作用原理分：,CUPC 2020/8/29,9,泵和压缩机分类2,CUPC 2020/8/29,10,CUPC 2020/8/29,11,CUPC 2020/8/29,12,CUPC 2020/8/29,13,CUPC 2020/8/29

3、,14,活塞式压缩机,2.5.3,罗茨鼓风机,转子式压缩机,螺杆式压缩机,滑片式压缩机,隔膜式,活 塞 式,CUPC 2020/8/29,20,0,往复式压缩机,In-Line 4,V - Six,CUPC 2020/8/29,24,CUPC 2020/8/29,25,每种泵有一定的应用范围,CUPC 2020/8/29,26,CUPC 2020/8/29,27,课程简介,离 心 泵 离心压缩机 往复压缩机 其 他 机 泵,结构 原理 性能 应用,泵和压缩机 Pumps and compressor,CUPC 2020/8/29,28,课程概况,一、学时,总学时：48，讲课：44，实验：4。,

4、二、教材,泵和压缩机，钱锡俊 陈弘 主编，中国石油大学出 版社，2007.3,泵和压缩机 Pumps and compressor,学习本课程的目的与任务、学习方法,本课程是建筑与环境工程及其相近专业的一门重要的专业基础课程。泵与压缩机属于通用机械的范畴，在国民经济的各部门应用十分广泛。在建筑与环境工程中，泵与风机是实现动力循环的重要组成部分，是重要的辅机之一。,1、学习本课程的目的与任务,为了实现泵与风机的安全经济运行，首先，必须掌握泵与压缩机的基本原理、性能、结构、及运行调节等方面的必要知识，掌握泵与压缩机性能试验技术。同时，随着泵与压缩机设备的不断更新和高技术驱动装置的投入，还需不断地提

5、高运行操作技术和管理水平。为今后从事专业技术工作和科学研究打下必要的基础。,CUPC 2020/8/29,30,2、学习方法,及时复习有关知识：本课程以“流体力学”为其主要先修课程。学生应及时复习“流体力学”的基本理论（如动量矩方程、连续方程、能量方程、管路水力计算、翼型及叶栅原理、边界层的基本概念及其分离现象和相似原理等），以便更好地理解和掌握泵与风机的相关知识。,学习本课程的目的与任务、学习方法,培养良好的作题习惯： 列出已知和所求； 画出示意图（如有必要）； 对问题进行分析和简化处理； 列出数学描述（包括规范的书写格式）； 求解（要有代入数据的过程）； 对所得结果进行不同层次的讨论（如结

6、果的正误、涉及了哪些知识点、结果有否推广应用的价值等）。,2、学习方法,学习本课程的目的与任务、学习方法,树立工程概念：注重分析和解决问题的方法，不要过于追求细节的东西，对一些繁琐的公式不一定要求死记硬背。但是，应： 记住一些常用数据的取值或大致范围； 树立节能理念。,2、学习方法,学习本课程的目的与任务、学习方法,CUPC 2020/8/29,33,离心泵的优点:,转速高，流量大，效率比较高；,流量均匀，压力波动不大，并适于输送悬浮液 和不干净液体；,构造简单、紧凑，易于安装和检修，占地面积 小，基础小，可与电机直接相连,离 心 泵,CUPC 2020/8/29,34,流体力学基础1,绝对压

7、力： 以绝对真空为零点而计算的压力 相对压力： 以当地大气压为零点而计量的压力称为相对压力，也叫表压。 真空度： 真空度是指流体的绝对压力小于大气压产生真空的程度。,绝对压力、相对压力、真空压力、大气压力,绝压 表压 真空度 大气压,CUPC 2020/8/29,35,流体力学基础2：基本方程,CUPC 2020/8/29,36,第一章 离心泵,目前使用最多的是离心泵：结构简单、体积小、重量轻、操作平稳、流量稳定、性能参数范围广、易制造、便于维修。（重点讲授）,CUPC 2020/8/29,37,离 心 泵,1. 1 离心泵的基本结构和工作原理 1. 2 离心泵的基本方程式 1. 3 液体获得

8、能头分析 1. 4 离心泵的汽蚀 1. 5 离心泵的性能曲线 1. 6 离心泵的相似原理及其应用 1. 7 输送粘液时离心泵性能曲线的换算 1. 8 离心泵的装置特性与工况调节 1. 9 离心泵的系列及选用 1.10 离心泵的主要零部件 1.11 离心泵的节能,CUPC 2020/8/29,38,1.1 离心泵的基本结构和工作原理,一、离心泵的基本构成 二、离心泵的工作原理 三、离心泵的简单分类 四、离心泵的主要工作参数,CUPC 2020/8/29,39,1.1离心泵的基本构成,1. 主要部件：,2. 过流部件：, 吸入室：, 叶 轮：,叶轮、吸入室、蜗壳（压出室）或导叶、诱导轮、 轴封、口

9、环、轴承箱（支架）、平衡盘。,在叶轮进口前，作用是把液体从吸入管引到叶轮 要求：流动损失小、流入叶轮的流体速度分布均匀,离心泵中唯一的做功元件！,离心泵的关键部件；液体在叶轮中得到能量， 提高速度和压力，即能头。 要求：在最小流动损失的情况下使单位质量液体获得较高能头。, 蜗 壳：,位于叶轮出口之后，收集叶轮中流出的液体；并按一定要求送入下一级进口或排出口管；转换能量把叶轮中流出的高速液体的动能转化为压力能。 要求：流动损失越小越好。,基本结构图,CUPC 2020/8/29,40,图1-1 离心泵的基本结构图,1 轴 2 轴封箱 3 扩压管 4 叶轮 5 吸入室 6 口环 7 蜗壳,CUPC

10、 2020/8/29,41,1,2,3,4,5,图 离心泵装置简图,CUPC 2020/8/29,42,1.1 离心泵的工作原理：流体力学基础2,“等角速度旋转容器中液体相对平衡”,CUPC 2020/8/29,43,1.1离心泵的工作原理：流体力学基础2,从流体力学、流体静压分布规律,1. 盛满液体容器中心开口,“等角速度旋转容器中液体相对平衡”,r=0 z=0 p=p0,流体静压分布规律,?,CUPC 2020/8/29,44,1.1离心泵的工作原理：流体力学基础2,2. 灌满液体边缘开口,“等角速度旋转容器中液体相对平衡”,r=R z=0 p=p0,中间形成真空度,CUPC 2020/8

11、/29,45,1.1离心泵的工作原理,1. 启动前：灌泵。,2. 启动后：,一般离心泵转速970 rpm、1450 rpm、2950 rpm，转速大大超过重力，上述原理及计算公式可用。,装置示意图,CUPC 2020/8/29,46,1 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,图1-2 离心泵的一般装置示意图,CUPC 2020/8/29,47,1.1离心泵的工作原理,为什么要灌泵？,需要强调指出的是：若在离心泵启动前没向泵壳内灌满被液体，由于空气密度小，叶轮旋转后产生的离

12、心力小，不足以在叶轮中心区形成吸入贮槽内液体的低压，因而虽启动离心泵也不能输送液体。这表明离心泵无自吸力，此现象称为气缚。这就是启动泵前必须进行灌泵的缘故。 吸入管路安装单向底阀。,中间形成 真空度,?,CUPC 2020/8/29,48,1.1离心泵的简单分类,1. 按液体吸入叶轮方式, 单吸式泵 双吸式泵,2. 按叶轮级数, 单级泵：只有一个叶轮 多级泵：一轴上串有两个以上的叶轮,3. 按壳体剖分方式, 中开式泵：通过轴水平线水平分开（图1-3，p5），多为蜗壳 。 分段式泵：垂直于轴平面分开（图1-4，p6），导叶式。,CUPC 2020/8/29,49,1.1离心泵的简单分类,4. 按

13、泵体形式, 蜗壳式 双蜗壳式：平衡径向力，双蜗壳或双层蜗室 （图1-5，p6） 筒式泵：双层泵壳，外层承压，内筒起蜗室的作用。（图1-6，p7）,5. 按输送介质,清水、油泵、耐腐蚀泵、液态烃泵、医药泵 冷凝水泵、油浆泵、泥浆泵、污水泵、饮料泵。,CUPC 2020/8/29,50,CUPC 2020/8/29,51,CUPC 2020/8/29,52,1.1离心泵的主要工作参数,流量 Q 扬程 H 转速 n 功率 N 效率 其他（hr、Hs、ns）,CUPC 2020/8/29,53,1.1 离心泵的主要工作参数,1. 流量：单位时间内输送的液体量。,用的较多,2.扬程：单位质量的液体经过泵

14、压获得的有效能头，,指每公斤质量的液体从泵进口（进口法兰）到泵出口（出口法兰）的能头的增值。,?,即总扬程。常用H，单位 J/kg、m液柱。 （J=Nm）,CUPC 2020/8/29,54,1.1 离心泵的主要工作参数, 在已知管路中输送一定的流量时，计算泵所需要的扬程。,扬程的工程计算：两种情形,泵给出的扬程（能头）H = 输送液体消耗的能头。,（1-1 ）,pB,pA：进出口液面压力 pa；：液体密度 kg/m3 进出口相同 cA,cB：进出口罐液面平均流速 m/s；hf：阻力损失J/kg。（不计泵内损失）,各参数含义,?, 计算运转中的泵的实际扬程。泵出入口的能量方程：,J/kg （1

15、-2）,进出口直径相同或相差很少时cS=cD,J/kg （1-3）,pS,pD：进出口液面压力，pa；ZSD：进出口垂直距离m ；cS,cD：进出口罐液面平均流速 m/s；进出口直径相同或相差很少时cS=cD,CUPC 2020/8/29,55,1.1 离心泵的主要工作参数,pB,pA : pa。 : kg/m3 进出口相同 cA,cB: 进出口罐液面平均流速 m/s； hf : 阻力损失J/kg。(不计泵内损失),pS,pD ZSD：进出口垂直距离 cS,cD：进出口罐液面平均流速 m/s 进出口直径相同或相差很少时cS=cD,CUPC 2020/8/29,56,1.1 离心泵的主要工作参数

16、,pS,pD ；ZSD：进出口垂直距离 cS,cD：进出口罐液面平均流速 m/s 进出口直径相同或相差很少时cS=cD,CUPC 2020/8/29,57,1.1 离心泵的主要工作参数, 实际工程应用中，泵的扬程常用“米液柱”来表示。,米液柱 ：每公斤重量液体获得的能量。,即：, 国际单位制：泵的扬程用“J/kg ”来表示。,CUPC 2020/8/29,58,1.1 离心泵的主要工作参数,则以上（1-1）、（1-2）、（1-3）为：,扬程与压差关系 ：,m （1-3）,m （1-1）,m （1-2）,CUPC 2020/8/29,59,1.1 离心泵的主要工作参数, 提高位高； 克服阻力； 增加液体静压能和速度能,H是液体获得的能量，不是简单的排送高度！,H,由能量方程显然可以看出,m （1-1）,CUPC 2020/8/29,60,1.1 离心泵的主要工作参数,3. 转速n：每分钟旋转