各種泵的結(jié)構(gòu)原理

1、各種泵的結(jié)構(gòu)原理,第 二章 流體輸送機(jī)械,第 一 節(jié) 液體輸送機(jī)械,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,2-1-1 離心泵 離心泵的操作原理、構(gòu)造與類型 離心泵的基本方程式 離心泵的主要性能參數(shù)與特性曲線 離心泵性能的改變 離心泵的氣蝕現(xiàn)象與允許吸上高度 離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié) 2-1-2 其他類型的泵,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,流體輸送機(jī)械：向流體作功以提高流體機(jī)械能的裝置。 輸送液體的機(jī)械通稱為泵； 例如：離心泵、往復(fù)泵、旋轉(zhuǎn)泵和漩渦泵。 輸送氣體的機(jī)械按不同的工況分別稱為: 通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和真空泵。,本章的目的： 結(jié)合化工生產(chǎn)的特點(diǎn)，討論各種流體輸送機(jī)械的操作原理、基本構(gòu)造與性能，合理地選擇其類型、決定

2、規(guī)格、計(jì)算功率消耗、正確安排在管路系統(tǒng)中的位置等,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,2-1-1離心泵,一離心泵的操作原理、構(gòu)造與類型 1、操作原理,由若干個彎曲的葉片組成的葉輪置于具有蝸殼通道的泵殼之內(nèi)。,葉輪緊固于泵軸上 泵軸與電機(jī)相連， 可由電機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)。,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,吸入口位于泵殼中央與吸入管路相連，并在吸入管底部裝 一止逆閥。 泵殼的側(cè)邊為排出口，與排出管路相連，裝有調(diào)節(jié)閥。 離心泵的工作過程： 開泵前，先在泵內(nèi)灌滿要輸送的液體。 開泵后，泵軸帶動葉輪一起高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力。液體在 此作用下，從葉輪中心被拋向葉輪外周，壓力增高，并以 很高的速度（15-25 m/s）流入泵殼。,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,

3、在蝸形泵殼中由于流道的不斷擴(kuò)大，液體的流速減慢，使 大部分動能轉(zhuǎn)化為壓力能。最后液體以較高的靜壓強(qiáng)從排 出口流入排出管道。 泵內(nèi)的液體被拋出后，葉輪的中心形成了真空，在液面壓 強(qiáng)（大氣壓）與泵內(nèi)壓力（負(fù)壓）的壓差作用下，液體便 經(jīng)吸入管路進(jìn)入泵內(nèi)，填補(bǔ)了被排除液體的位置。,離心泵之所以能輸送液體，主要是依靠高速旋轉(zhuǎn)葉輪所產(chǎn)生的離心力，因此稱為離心泵。,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,氣 縛 離心泵啟動時，如果泵殼內(nèi)存在空氣，由于空氣的密度遠(yuǎn)小于液體的密度，葉輪旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力很小，葉輪中心處產(chǎn)生的低壓不足以造成吸上液體所需要的真空度，這樣，離心泵就無法工作，這種現(xiàn)象稱作“氣縛”。,為了使

4、啟動前泵內(nèi)充滿液體，在吸入管道底部裝一止逆閥。此外，在離心泵的出口管路上也裝一調(diào)節(jié)閥，用于開停車和調(diào)節(jié)流量。,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,2、基本部件和構(gòu)造 1）葉輪 a)葉輪的作用 將電動機(jī)的機(jī)械能傳給液體,使液體的動能有所提高。 b)葉輪的分類,閉式葉輪,開式葉輪,半閉式葉輪,葉片的內(nèi)側(cè)帶有前后蓋板，適于輸送干凈流體，效率較高。,沒有前后蓋板，適合輸送含有固體顆粒 的液體懸浮物。,只有后蓋板，可用于輸送漿料或含固體 懸浮物的液體，效率較低。,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,單吸式葉輪,雙吸式葉輪,液體只能從葉輪一側(cè)被吸入，結(jié)構(gòu)簡單。,相當(dāng)于兩個沒有蓋板的單吸式葉輪背靠背并在了一

5、起，可以從兩側(cè)吸入液體，具有較大的吸液能力，而且可以較好的消除軸向推力。,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,2）泵殼 泵殼的作用 匯集液體，作導(dǎo)出液體的通道； 使液體的能量發(fā)生轉(zhuǎn)換，一部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能。,導(dǎo)葉輪 為了減少液體直接進(jìn)入蝸殼時的碰撞，在葉輪與泵殼之間有時還裝有一個固定不動的帶有葉片的圓盤，稱為導(dǎo)葉輪。導(dǎo)葉輪上的葉片的彎曲方向與葉輪上葉片的彎曲方向相反，其彎曲角度正好與液體從葉輪流出的方向相適應(yīng)，引導(dǎo)液體在泵殼的通道內(nèi)平緩的改變方向，使能量損失減小，使動能向靜壓能的轉(zhuǎn)換更為有效。,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,3）軸封裝置 A 軸封的作用 為了防止高壓液體從泵殼內(nèi)沿軸的四

6、周而漏出，或者外界空氣漏入泵殼內(nèi)。 B 軸封的分類,填料密封：,機(jī)械密封：,主要由填料函殼、軟填料和填料壓蓋組成，普通離心泵采用這種密封。,主要由裝在泵軸上隨之轉(zhuǎn)動的動環(huán)和固定于泵殼上的靜環(huán)組成，兩個環(huán)形端面由彈簧的彈力互相貼緊而作相對運(yùn)動，起到密封作用。,端面密封,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,3、離心泵的分類 1）按照軸上葉輪數(shù)目的多少,單級泵,多級泵,軸上只有一個葉輪的離心泵，適用于出口壓力不太大的情況；,軸上不止一個葉輪的離心泵 ，可以達(dá)到較高的壓頭。離心泵的級數(shù)就是指軸上的葉輪數(shù)，我國生產(chǎn)的多級離心泵一般為29級。,2）按葉

7、輪上吸入口的數(shù)目,單吸泵,雙吸泵,葉輪上只有一個吸入口，適用于輸送量不大的情況。,葉輪上有兩個吸入口，適用于輸送量很大的情況。,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,3）按離心泵的不同用途,水泵,輸送清水和物性與水相近、無腐蝕性且雜質(zhì)很少的液體的泵, （B型）,耐腐蝕泵,接觸液體的部件（葉輪、泵體）用耐腐蝕材料制成。要求：結(jié)構(gòu)簡單、零件容易更換、維修方便、密封可靠、用于耐腐蝕泵的材料有：鑄鐵、高硅鐵、各種合金鋼、塑料、玻璃等。（F型）,油泵,輸送石油產(chǎn)品的泵 ，要求密封完善。（Y 型）,雜質(zhì)泵,輸送含有固體顆粒的懸浮液、稠厚的漿液等的泵 ，又細(xì)分為污水泵、砂泵、泥漿泵等 。要求

8、不易堵塞、易拆卸、耐磨、在構(gòu)造上是葉輪流道寬、葉片數(shù)目少。,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,二、離心泵的基本方程式,1、離心泵基本方程式的導(dǎo)出 假設(shè)如下理想情況： 1）泵葉輪的葉片數(shù)目為無限多個，也就是說葉片的厚度 為無限薄，液體質(zhì)點(diǎn)沿葉片彎曲表面流動，不發(fā)生任 何環(huán)流現(xiàn)象。 2）輸送的是理想液體，流動中無流動阻力。,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,在高速旋轉(zhuǎn)的葉輪當(dāng)中，液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動包括：,液體隨葉輪旋轉(zhuǎn) ；,經(jīng)葉輪流道向外流動。,液體與葉輪一起旋轉(zhuǎn)的速度u1或u2方向與所處圓周的切線方向一致，大小為：,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,液體沿葉片表面運(yùn)動的速度1、2，方向?yàn)橐后w質(zhì)點(diǎn)所處葉片的切線方向，大小與液體的流

9、量、流道的形狀等有關(guān),單位重量液體由點(diǎn)1到點(diǎn)2獲得的機(jī)械能為:,單位重量理想液體，通過無數(shù)葉片的旋轉(zhuǎn)，獲得的能量稱作理論壓頭，用H表示。,兩個速度的合成速度就是液體質(zhì)點(diǎn)在點(diǎn)1或點(diǎn)2處相對于靜止的殼體的速度，稱為絕對速度，用c1、c2來表示。,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,HC: 液體經(jīng)葉輪后動能的增加 HP: 液體經(jīng)葉輪后靜壓能的增加； 靜壓能增加項(xiàng)HP主要由于兩方面的因素促成： 1）液體在葉輪內(nèi)接受離心力所作的外功，單位質(zhì)量液體所 接受的外功可以表示為：,2）葉輪中相鄰的兩葉片構(gòu)成自中心向外沿逐漸擴(kuò)大的液體 流道，液體通過時部分動能轉(zhuǎn)化為靜壓能，這部分靜 壓能的增加可表示為：,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,單位重量

10、流體經(jīng)葉輪后的靜壓能增加為:,（a）,根據(jù)余弦定理，上述速度之間的關(guān)系可表示為：,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,代入（a）式，并整理可得到：,(b),一般離心泵的設(shè)計(jì)中，為提高理論壓頭，使1=90，即cos1=0,離心泵的基本方程式 離心泵理論壓頭的表達(dá)式,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,理論壓頭與理論流量QT關(guān)系 流量可表示為葉輪出口處的徑向速度與出口截面積的乘積,從點(diǎn)2處的速度三角形可以得出,代入 H=u2c2cos2/g,離心泵基本方程式,表示離心泵的理論壓頭與理論流量，葉輪的轉(zhuǎn)速和直徑、葉輪的幾何形狀間的關(guān)系。,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,對于某個離心泵（即其2、2、b2固定），當(dāng)轉(zhuǎn)速一定時，理論壓頭與理論流量之間呈線形

11、關(guān)系，可表示為：,2、離心泵基本方程式的討論 1）離心泵的理論壓頭與葉輪的轉(zhuǎn)速和直徑的關(guān)系 當(dāng)葉片幾何尺寸（b2，2）與理論流量一定時，離心泵的理論壓頭隨葉輪的轉(zhuǎn)速或直徑的增加而加大。 2）離心泵的理論壓頭與葉片幾何形狀的關(guān)系 根據(jù)葉片出口端傾角2的大小,葉片形狀可分為三種:,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,a）后彎葉片(20 。泵的理論壓頭隨流量Q的增大而減小,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,b）徑向葉片（2=90。，圖a），ctg2=0 。泵的理論壓頭不隨流量QT而變化。 c）前彎葉片(290。，圖c)，ctg20 。泵的理論壓頭 隨理論流量QT的增大而增大。,前彎葉片產(chǎn)生的理論壓頭最高，這類葉片是最佳形式的葉片嗎？

12、 NO,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,靜壓頭的增加：,動壓頭的增加：,前彎葉片，動能的提高大于靜壓能的提高。 由于液體的流速過大，在動能轉(zhuǎn)化為靜壓能的實(shí)際過程中，會有大量機(jī)械能損失，使泵的效率降低。 一般都采用后彎葉片,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,3、實(shí)際壓頭 離心泵的實(shí)際壓頭與理論壓頭有較大的差異，原因在于流體在通過泵的過程中存在著壓頭損失，它主要包括： 1）葉片間的環(huán)流 2）流體的阻力損失 3）沖擊損失 理論壓頭、實(shí)際壓頭及各種壓頭損失與流量的關(guān)系為,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,三離心泵的主要性能參數(shù)與特性曲線,1、離心泵的性能參數(shù) 1）離心泵的流量 指離心泵在單位時間里排到管路系統(tǒng)的液體體積，一般用Q表示，單位為m3/

13、h。又稱為泵的送液能力 。 2）離心泵的壓頭 泵對單位重量的液體所提供的有效能量，以H表示，單位為m。又稱為泵的揚(yáng)程。,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,離心泵的壓頭取決于： 泵的結(jié)構(gòu)（葉輪的直徑、葉片的彎曲情況等） 轉(zhuǎn)速 n 流量 Q，,如何確定轉(zhuǎn)速一定時， 泵的壓頭與流量之間 的關(guān)系呢？ 實(shí)驗(yàn)測定,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,H的計(jì)算可根據(jù)b、c兩截面間的柏努利方程：,離心泵的壓頭又稱揚(yáng)程。必須注意，揚(yáng)程并不等于升舉高度Z，升舉高度只是揚(yáng)程的一部分。,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,3）離心泵的效率 離心泵輸送液體時，通過電機(jī)的葉輪將電機(jī)的能量傳給液體。在這個過程中，不可避免的會有能量損失，也就是說泵軸轉(zhuǎn)動所做的功不能全部都為液

14、體所獲得，通常用效率來反映能量損失。這些能量損失包括： 容積損失 水力損失 機(jī)械損失 泵的效率反應(yīng)了這三項(xiàng)能量損失的總和，又稱為總效率。 與泵的大小、類型、制造精密程度和所輸送液體的性質(zhì)有關(guān),各種泵的結(jié)構(gòu)原理,4）軸功率及有效功率 軸功率：,電機(jī)輸入離心泵的功率,用N表示，單位為J/S,W或kW,有效功率：,排送到管道的液體從葉輪獲得的功率，用Ne表示,軸功率和有效功率之間的關(guān)系為 ：,有效功率可表達(dá)為,軸功率可直接利用效率計(jì)算,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,2、離心泵的特性曲線,離心泵的H、 、 N都與離心泵的Q有關(guān)，它們之間的關(guān)系由確定離心泵壓頭的實(shí)驗(yàn)來測定，實(shí)驗(yàn)測出的一組關(guān)系曲線： HQ 、Q 、

15、NQ 離心泵的特性曲線 注意：特性曲線隨轉(zhuǎn)速而變。 各種型號的離心泵都有本身獨(dú)自的特性曲線，但形狀基本相似，具有共同的特點(diǎn),各種泵的結(jié)構(gòu)原理,1）HQ曲線：表示泵的壓頭與流量的關(guān)系，離心泵的壓頭普遍是隨流量的增大而下降（流量很小時可能有例外） 2）NQ曲線：表示泵的軸功率與流量的關(guān)系，離心泵的軸功率隨流量的增加而上升，流量為零時軸功率最小。 離心泵啟動時，應(yīng)關(guān)閉出口閥，使啟動電流最小，以保護(hù)電機(jī)。 3）Q曲線：表示泵的效率與流量的關(guān)系，隨著流量的增大，泵的效率將上升并達(dá)到一個最大值，以后流量再增大，效率便下降。,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,離心泵在一定轉(zhuǎn)速下有一最高效率點(diǎn)。離心泵在與最高效率點(diǎn)相對應(yīng)的流

16、量及壓頭下工作最為經(jīng)濟(jì)。 與最高效率點(diǎn)所對應(yīng)的Q、H、N值稱為最佳工況參數(shù)。離心泵的銘牌上標(biāo)明的就是指該泵在運(yùn)行時最高效率點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)。 注意：在選用離心泵時，應(yīng)使離心泵在該點(diǎn)附近工作。一般要求操作時的效率應(yīng)不低于最高效率的92%。,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,四、離心泵性能的改變,1、液體性質(zhì)的影響 1）液體密度的影響,離心泵的流量,與液體密度無關(guān)。,離心泵的壓頭,與液體的密度無關(guān),HQ曲線不因輸送的液體的密度不同而變 。 泵的效率不隨輸送液體的密度而變。,離心泵的軸功率與輸送液體密度有關(guān) 。,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,2）粘度的影響 當(dāng)輸送的液體粘度大于常溫清水的粘度時， 泵的壓頭減小 泵的流量減小 泵的效

17、率下降 泵的軸功率增大 泵的特性曲線發(fā)生改變，選泵時應(yīng)根據(jù)原特性曲線進(jìn)行修正 當(dāng)液體的運(yùn)動粘度小于20cst（厘池）時，如汽油、柴油、煤油等粘度的影響可不進(jìn)行修正。,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,2、轉(zhuǎn)速對離心泵特性的影響 當(dāng)液體的粘度不大且泵的效率不變時，泵的流量、壓頭、軸功率與轉(zhuǎn)速的近似關(guān)系可表示為：,比例定律,3、葉輪直徑的影響 1）屬于同一系列而尺寸不同的泵，葉輪幾何形狀完全相似，b2/D2保持不變，當(dāng)泵的效率不變時，,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,2）某一尺寸的葉輪外周經(jīng)過切削而使D2變小，b2/D2變大 若切削使直徑D2減小的幅度在20%以內(nèi)，效率可視為不變，并且切削前、后葉輪出口的截面積也可認(rèn)為大致相等

18、, 此時有：,-切割定律,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,五、離心泵的氣蝕現(xiàn)象與允許吸上高度,1、氣蝕現(xiàn)象,氣蝕產(chǎn)生的條件 葉片入口附近K處的壓強(qiáng)PK等于或小于輸送溫度下液體的飽和蒸氣壓,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,氣蝕產(chǎn)生的后果：,氣蝕發(fā)生時產(chǎn)生噪音和震動，葉輪局部在巨大沖擊的反復(fù)作用下，表面出現(xiàn)斑痕及裂紋，甚至呈海棉狀逐漸脫落 液體流量明顯下降，同時壓頭、效率也大幅度降低，嚴(yán)重時會輸不出液體。 2、離心泵的允許吸上高度 離心泵的允許吸上高度又稱為允許安裝高度，指泵的吸入口與吸入貯槽液面間可允許達(dá)到的最大垂直距離，以Hg表示。,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,貯槽液面0-0與入口處1-1兩截面間列柏努利方程,若貯槽上方與大氣相通

19、，則P0即為大氣壓強(qiáng)Pa,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,2、離心泵的允許吸上真空度,注意：HS 單位是壓強(qiáng)的單位，通常以m液柱來表示。在水泵的性能表里一般把它的單位寫成m（實(shí)際上應(yīng)為mH2O）。,離心泵的允許吸上真空度 定義式,允許吸上高度的計(jì)算式,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,HS值越大，表示該泵在一定操作條件下抗氣蝕性能好，安裝高度Hg越高。 HS與泵的結(jié)構(gòu)、流量、被輸送液體的物理性質(zhì)及當(dāng)?shù)卮髿鈮旱纫蛩赜嘘P(guān)。 通常由泵的制造工廠 試驗(yàn)測定，實(shí)驗(yàn)在大 氣壓為10mH2O（9.81Pa） 下,以20清水為介質(zhì) 進(jìn)行的。,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,HS隨Q增大而減小 確定離心泵安裝高度時應(yīng)使用泵最大流量下的HS進(jìn)行計(jì)算 若輸送

20、其它液體，且操作條件與上述實(shí)驗(yàn)條件不符時，需對HS進(jìn)行校正。,3、氣蝕余量,為防止氣蝕現(xiàn)象發(fā)生，在離心泵入口處液柱的靜壓頭,的一個最小值。,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,氣蝕余量定義式,h 與Hg 的關(guān)系,當(dāng)葉輪入口附近(k-k)最小壓強(qiáng)等于液體的飽和蒸汽壓pv 時，泵入口處壓強(qiáng)(1-1)必等于某確定的最小值p1。 在1-1和k-k間列柏努利方程：,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,當(dāng)流量一定且流體流動為阻力平方區(qū)時，氣蝕余量僅與泵的結(jié)構(gòu)和尺寸有關(guān)，是泵抗氣蝕性能參數(shù)。,允許吸上高度的計(jì)算式,h隨Q增大而增大 計(jì)算允許安裝高度時應(yīng)取高流量下的h值。,圖,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,泵性能表上所列的h值也是按輸送20的清水測定的，當(dāng)

21、輸送其它液體時應(yīng)乘以校正系數(shù)予以校正，但因一般校正系數(shù)小于1，故把它作為外加的安全系數(shù)，不再校正。,4、離心泵的實(shí)際安裝高度 離心泵的實(shí)際安裝高度應(yīng)小于允許安裝高度，一般比允許值小0.51m。,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,注意： 1）離心泵的允許吸上真空度和允許氣蝕余量值是與其流量有關(guān)的，大流量下h較大而HS較小，因此，必須注意使用最大額定流量值進(jìn)行計(jì)算。 2）離心泵安裝時，應(yīng)注意選用較大的吸入管路，減少吸入管路的彎頭、閥門等管件，以減少吸入管路的阻力。 3）當(dāng)液體輸送溫度較高或液體沸點(diǎn)較低時，可能出現(xiàn)允許安裝高度為負(fù)值的情況，此時，應(yīng)將離心泵安裝于貯槽液面以下，使液體利用位差自流入泵內(nèi)。,各種泵的結(jié)構(gòu)

22、原理,六、離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié),1、管路特性曲線與泵的工作點(diǎn) 1）管路特性曲線,管路特性曲線,流體通過某特定管路時所需的壓頭與液體流量的關(guān)系曲線。,在截面1-1與 2-2 間列柏努利方程式，并以1-1截面為基準(zhǔn)水平面，則液體流過管路所需的壓頭為：,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,式中：,上式簡化為,而,令,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,管路的特性 方程,2）離心泵的工作點(diǎn) 離心泵的特性曲線與管路的特性曲線的交點(diǎn)M，就是離心泵在管路中的工作點(diǎn)。,在特定管路中輸送液體時，管路所需的壓頭隨所輸送液體流量Q的平方而變,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,M點(diǎn)所對應(yīng)的流量Qe和壓頭He表示離心泵在該特定管路中實(shí)際輸送的流量和提供的壓頭。 2、

23、離心泵的流量調(diào)節(jié) 1）改變出口閥開度 改變管路特性曲線,閥門關(guān)小時： 管路局部阻力加大，管路特性曲線變陡，工作點(diǎn)由原來的M點(diǎn)移到M1點(diǎn)，流量由QM降到QM1；,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,當(dāng)閥門開大時： 管路局部阻力減小，管路特性曲線變得平坦一些，工作點(diǎn)由M移到M2流量加大到QM2。,優(yōu)點(diǎn)：調(diào)節(jié)迅速方便，流量可連續(xù)變化；,缺點(diǎn)：流量阻力加大，要多消耗動力，不經(jīng)濟(jì)。,2）改變泵的轉(zhuǎn)速改變泵的特性曲線,若把泵的轉(zhuǎn)速提高到n1：則HQ線上移，工作點(diǎn)由M移至M1 ，流量由QM 加大到QM1；,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,若把泵的轉(zhuǎn)速降至n2：則HQ線下移，工作點(diǎn)移至M2,流量減小到QM2,優(yōu)點(diǎn)：流量隨轉(zhuǎn)速下降而減小，動力

24、消耗也相應(yīng)降低；,缺點(diǎn)：需要變速裝置或價格昂貴的變速電動機(jī)，難以做到流量連續(xù)調(diào)節(jié)，化工生產(chǎn)中很少采用。,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,3、離心泵的并聯(lián)和串聯(lián) 1）串聯(lián)組合泵的特性曲線,兩臺相同型號的離心泵串聯(lián)組合，在同樣的流量下，其提供的壓頭是單臺泵的兩倍 。,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,2）并聯(lián)組合泵的特性曲線 兩臺相同型號的離心泵并聯(lián)，若其各自有相同的吸入管路，則在相同的壓頭下，并聯(lián)泵的流量為單泵的兩倍。,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,3）離心泵組合方式的選擇,對于低阻輸送管路a，并聯(lián)組合泵流量的增大幅度大于串聯(lián)組合泵； 對于高阻輸送管路b，串聯(lián)組合泵的流量增大幅度大于并聯(lián)組合泵。,低阻輸送管路-并聯(lián)優(yōu)于串聯(lián)； 高阻輸送管

25、路-串聯(lián)優(yōu)于并聯(lián)。,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,七、離心泵的選用、安裝與操作,1、離心泵的選擇,1）確定輸送系統(tǒng)的流量和壓頭：一般情況下液體的輸送量是生產(chǎn)任務(wù)所規(guī)定的，如果流量在一定范圍內(nèi)波動，選泵時按最大流量考慮，然后，根據(jù)輸送系統(tǒng)管路的安排，用柏努利方程計(jì)算出在最大流量下管路所需壓頭。 2）選擇泵的類型與型號：首先根據(jù)被輸送液體的性質(zhì)和操作條件確定泵的類型，按已確定的流量和壓頭從泵樣本或產(chǎn)品目錄中選出適合的型號。,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,若是沒有一個型號的H、Q與所要求的剛好相符，則在鄰近型號中選用H和Q都稍大的一個；若有幾個型號的H和Q都能滿足要求，那么除了考慮那一個型號的H和Q外，還應(yīng)考慮效率在此條件

26、下是否比較大。 3)核算軸功率:若輸送液體的密度大于水的密度時，按,來計(jì)算泵的軸功率。,2、離心泵的安裝和使用 1）泵的安裝高度 為了保證不發(fā)生氣蝕現(xiàn)象或泵吸不上液體，泵的實(shí)際安裝,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,高度必須低于理論上計(jì)算的最大安裝高度，同時，應(yīng)盡量降低吸入管路的阻力。 2）啟動前先“灌泵” 這主要是為了防止“氣傅”現(xiàn)象的發(fā)生，在泵啟動前，向泵內(nèi)灌注液體直至泵殼頂部排氣嘴處在打開狀態(tài)下有液體冒出時為止。 3）離心泵應(yīng)在出口閥門關(guān)閉時啟動 為了不致啟動時電流過大而燒壞電機(jī)，泵啟動時要將出口閥完全關(guān)閉，等電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，再逐漸打開出口閥，并調(diào)節(jié)到所需的流量。,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,4）關(guān)泵的步驟 關(guān)泵

27、時，一定要先關(guān)閉泵的出口閥，再停電機(jī)。否則，壓出管中的高壓液體可能反沖入泵內(nèi)，造成葉輪高速反轉(zhuǎn)，使葉輪被損壞。 5）運(yùn)轉(zhuǎn)時應(yīng)定時檢查泵的響聲、振動、滴露等情況，觀察泵出口壓力表的讀數(shù)，以及軸承是否過熱等。,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,2-1-2其他類型泵,一、往復(fù)泵 1、往復(fù)泵的結(jié)構(gòu) 及工作原理,往復(fù)泵是一種容積式泵，它依靠作往復(fù)運(yùn)動的活塞依次開啟吸入閥和排出閥從而吸入和排出液體。,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,泵的主要部件有泵缸、活塞、活塞桿、吸入單向閥和排出單向閥?；钊?jīng)傳動和機(jī)械在外力作用下在泵缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動?；钊c單向閥之間的空隙稱為工作室。 工作原理： 當(dāng)活塞自左向右移動時，工作室的容積增大，形成低壓，貯

28、池內(nèi)的液體經(jīng)吸入閥被吸入泵缸內(nèi)，排出閥受排出管內(nèi)液體壓力作用而關(guān)閉。當(dāng)活塞移到右端時，工作室的容積最大。 活塞由右向左移動時，泵缸內(nèi)液體受擠壓，壓強(qiáng)增大，使吸入閥關(guān)閉而推開排出閥將液體排出，活塞移到左端時，排液完畢，完成了一個工作循環(huán)，此后開始另一個循環(huán)。,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,活塞從左端點(diǎn)到右端點(diǎn)的距離叫行程或沖程。 活塞在往復(fù)一次中，只吸入和排出液體各一次的泵，稱為單動泵。 由于單動泵的吸入閥和排出閥均裝在活塞的一側(cè)，吸液時不能排液，因此排液不是連續(xù)的。 為了改善單動泵流量的不均勻性，多采用雙動泵或三聯(lián)泵 往復(fù)泵的工作原理與離心泵不同，具有以下特點(diǎn)： 1）往復(fù)泵的流量只與泵本

29、身的幾何形狀和活塞的往復(fù)次數(shù)有關(guān)，而與泵的壓頭無關(guān)。無論在什么壓頭下工作，只要往復(fù)一次，泵就排出一定的液體。,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,其理論流量： 對單動泵,對雙動泵,2）往復(fù)泵的壓頭與泵的幾何尺寸無關(guān)，只要泵的機(jī)械強(qiáng)度 及原動機(jī)的功率允許，輸送系統(tǒng)要求多高的壓頭，往復(fù)泵就 能提供多大的壓頭。 3）往復(fù)泵的吸上真空度也隨泵安裝地區(qū)的大氣壓強(qiáng)、輸送 液體的性質(zhì)和溫度而變，所以往復(fù)泵的吸上高度也有一定的 限制。但往復(fù)泵的低壓是靠工作室的擴(kuò)張來造成的，所以在 開動之前，泵內(nèi)無須充滿液體，往復(fù)泵有自吸作用。,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,4）往復(fù)泵不能簡單地用排出管路閥門來調(diào)節(jié)流量，

30、一般采用回路調(diào)節(jié)。 往復(fù)泵適用于小流量、高壓強(qiáng)的場合，輸送高粘度液體時的效果也比離心泵好，但不能輸送腐濁性液體和固體粒子的懸浮液。 二、計(jì)量泵 計(jì)量泵就是往復(fù)泵的一種。通過偏心輪把電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變成柱塞的往復(fù)運(yùn)動。偏心輪的偏心距離可以調(diào)整，使柱塞的沖程隨之改變。這樣就達(dá)到控制和調(diào)節(jié)流量的目的,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,三、旋轉(zhuǎn)泵 旋轉(zhuǎn)泵靠泵內(nèi)一個或多個轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)來吸入或排出液體， 又稱轉(zhuǎn)子泵 1、齒輪泵 泵殼內(nèi)有兩個齒輪。一個用電機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)，另一個被嚙合著向相反方向旋轉(zhuǎn)，吸入腔內(nèi)兩輪的齒互相撥開，形成低壓而吸入液體，被吸入的液體被齒嵌住，隨齒輪轉(zhuǎn)動而達(dá)到排出腔 ，排出腔內(nèi)兩輪的齒互相

31、合攏，形成高壓而排出液體。,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,齒輪泵可以產(chǎn)生較高的壓頭，但流量較小，用于輸送粘稠的液體，但不能輸送含顆粒的懸浮液。 2、螺桿泵 螺桿泵分為單螺桿泵、雙螺桿泵、三螺桿泵、五螺桿泵等 圖（a）為單螺桿泵，螺桿在具有內(nèi)羅紋的泵殼中偏心轉(zhuǎn)動，將液體沿軸向推進(jìn)，最終沿排出口排出。（b）為雙螺桿泵，工作原理與齒輪泵十分相似，利用兩根相互嚙合的螺桿來輸送液體。 螺桿泵的壓頭高，效率高，無噪音，適用于高粘度液體的輸送。 往復(fù)泵、旋轉(zhuǎn)泵均屬于正位移泵。,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,3、旋渦泵 旋渦泵是一種特殊類型的離心泵，它是由葉輪和

32、泵體組成。葉輪是一個圓盤，四周由凹槽構(gòu)成的葉片成輻射狀排列。葉輪在泵殼內(nèi)轉(zhuǎn)動，其間有引水道，吸入管接頭和排出管接頭之間為間壁，間壁與葉輪只有很小的縫隙，用來分隔吸腔和排出腔。泵內(nèi)液體在隨葉輪旋轉(zhuǎn)的同時，又在引水道與 各葉片間作漩渦形運(yùn)動。因而，被葉片拍擊多次，獲得較多的能量。液體在葉片與引水道之間的反復(fù)迂回是靠離心力的作用。因此，旋渦泵在開動前也要灌滿液體。旋渦泵適用于要求輸送量小，壓頭高而粘度不大的液體。,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,第二章 流體輸送機(jī)械,一、離心通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī) 二、旋轉(zhuǎn)鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)與真空泵,第二節(jié) 氣體輸送和壓縮設(shè)備,各

33、種泵的結(jié)構(gòu)原理,按照終壓與壓縮比 通風(fēng)機(jī)： 鼓風(fēng)機(jī)： 壓縮機(jī)： 真空泵：,終壓不大于14.7103Pa (表壓),終壓為14.7103294103Pa ，壓縮比小于4。,終壓在294103Pa以上，壓縮比大于4。,將低于大氣壓強(qiáng)的氣體從容器或設(shè)備內(nèi)抽至大氣中。,按結(jié)構(gòu)與工作原理 離心式、往復(fù)式、旋轉(zhuǎn)式和流體作用式,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,一、離心式通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī),1、離心式通風(fēng)機(jī) 離心式通風(fēng)機(jī)按所產(chǎn)生的風(fēng)壓不同，分為： 低壓離心通風(fēng)機(jī)： 中壓離心通風(fēng)機(jī)： 高壓離心通風(fēng)機(jī) ：,出口風(fēng)壓低于0.9807103Pa (表壓)；,出口風(fēng)壓為：0.9807103Pa2.942103Pa,出口風(fēng)壓為：2

34、.942103Pa14.7103Pa,1）離心式通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu),各種泵的結(jié)構(gòu)原理,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,2）離心通風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)與特性曲線 （1）風(fēng)量：,指氣體通過進(jìn)風(fēng)口的體積流率，以Q表示，單位為m3/h或m3/s。氣體的體積按進(jìn)口狀態(tài)計(jì)。,（2）風(fēng)壓：,指單位體積的氣體通過通風(fēng)機(jī)時所獲得的能量，單位為N/m2，與壓強(qiáng)單位相同，以Ht表示。取決于風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，葉輪尺寸，轉(zhuǎn)速與進(jìn)入風(fēng)機(jī)的氣體的密度。,目前，還不能用理論方法精確計(jì)算離心通風(fēng)機(jī)的風(fēng) 壓，而是由試驗(yàn)測定。,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,在通風(fēng)機(jī)的進(jìn)口截面1-1和出口截面2-2間列柏努力方程：,簡化為,（P2P1）稱為靜風(fēng)壓，以HSt表

35、示,稱為動風(fēng)壓。,離心通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓為靜風(fēng)壓和動風(fēng)壓之和，稱為全風(fēng)壓。,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,風(fēng)壓與被輸送氣體的密度成正比，風(fēng)機(jī)性能表上列出風(fēng)壓是按“標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)”下(20，1.01105Pa)的空氣密度測定的。若實(shí)際操作條件與上述試驗(yàn)條件不同，應(yīng)將操作條件下的風(fēng)壓HT換算為試驗(yàn)條件下的風(fēng)壓HT，然后按HT的數(shù)值來選擇風(fēng)機(jī)。,（3）功率和效率 離心通風(fēng)機(jī)的軸功率為：,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,（4）特性曲線,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,3）離心通風(fēng)機(jī)的選用 選擇離心通風(fēng)機(jī)的主要步驟為： （1）根據(jù)氣體的種類（清潔空氣、易燃?xì)怏w、腐蝕性氣體、含塵氣體、高溫氣體等）與風(fēng)壓范圍，確定風(fēng)機(jī)的類型 （2）據(jù)所要求的風(fēng)量與全壓，從產(chǎn)

36、品樣本或規(guī)格目錄中的特性曲線或性能表格中查得適宜的類型與機(jī)號。 2、離心鼓風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī) 1）離心鼓風(fēng)機(jī) 離心鼓風(fēng)機(jī)外形與離心泵相象。蝸殼形的通道為圓形，但其外殼直徑與寬度之比較大，葉輪上數(shù)目較多，轉(zhuǎn)速較高，,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,并且有一固定的導(dǎo)輪。圖為一臺五級離心鼓風(fēng)機(jī)的示意圖。 氣體由吸入口進(jìn)入后，經(jīng)過第一級的葉輪和導(dǎo)輪，然后轉(zhuǎn)入第二級葉輪入口，再依次逐級通過以后的葉輪和導(dǎo)輪，最后由排氣口排出。 離心通風(fēng)機(jī)的送氣量大，但所產(chǎn)生的風(fēng)壓仍不太高，出口表壓強(qiáng)一般不超過294103Pa。由于在離心鼓風(fēng)機(jī)中，氣體的壓縮比不高，所以無需設(shè)置冷卻裝置，各級葉輪的直徑也大致上相等。,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,2）離心壓縮機(jī) 離心壓縮機(jī)又稱透平壓縮機(jī)。它的主要結(jié)構(gòu)和工作原理與離心鼓風(fēng)機(jī)相似。離心壓縮機(jī)的特點(diǎn)是葉輪級數(shù)多，通常在10級以上，葉輪轉(zhuǎn)速高，一般為5000r/min以上。這樣可以產(chǎn)生很多的出口壓強(qiáng)，且由于壓縮比高，氣體體積縮小很多，溫度升高大。因此壓縮機(jī)都分成幾段，每段包括若干級。葉輪的直徑逐級縮小。葉輪寬度也逐級略有縮小，在各段之間設(shè)有中間冷卻器。 優(yōu)點(diǎn)：流量大而均勻，體積小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，容易調(diào)節(jié)，維護(hù)方便。,各種泵的結(jié)構(gòu)原理,二、旋