化工原理第二章流體輸送設(shè)備

1、第二章  流體輸送設(shè)備（Fluid-moving Machinery）第一節(jié)  概述如果要將流體從一個(gè)地方輸送到另一個(gè)地方或者將流體從低位能向高位能處輸送，就必須采用為流體提供能量的輸送設(shè)備。 泵用于液體輸送輸送設(shè)備  風(fēng)機(jī)用于氣體輸送本章主要介紹常用輸送設(shè)備的工作原理和特性，以便恰當(dāng)?shù)剡x擇和使用這些流體輸送設(shè)備。第二節(jié)  液體輸送設(shè)備泵（Pumps）泵離心泵生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛，著重介紹。往復(fù)泵旋轉(zhuǎn)泵漩渦泵§ 2.1.1  離心泵  （Centrifugal Pumps）一  離心泵的工作原理及

2、主要部件1工作原理如左圖所示，離心泵體內(nèi)的葉輪固定在泵軸上，葉輪上有若干彎曲的葉片，泵軸在外力帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，葉輪同時(shí)旋轉(zhuǎn)，泵殼中央的吸入口與吸入管相連接，側(cè)旁的排出口和排出管路9相連接。啟動(dòng)前，須灌液，即向殼體內(nèi)灌滿(mǎn)被輸送的液體。啟動(dòng)電機(jī)后，泵軸帶動(dòng)葉輪一起旋轉(zhuǎn)，充滿(mǎn)葉片之間的液體也隨著旋轉(zhuǎn)，在慣性離心力的作用下液體從葉輪中心被拋向外緣的過(guò)程中便獲得了能量，使葉輪外緣的液體靜壓強(qiáng)提高，同時(shí)也增大了流速，一般可達(dá)1525m/s。液體離開(kāi)葉輪進(jìn)入泵殼后，由于泵殼中流道逐漸加寬，液體的流速逐漸降低，又將一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，使泵出口處液體的壓強(qiáng)進(jìn)一步提高。液體以較高的壓強(qiáng)，從泵的排出口進(jìn)入排出管路，

3、輸送至所需的場(chǎng)所。 當(dāng)泵內(nèi)液體從葉輪中心被拋向外緣時(shí)，在中心處形成了低壓區(qū)，由于貯槽內(nèi)液面上方的壓強(qiáng)大于泵吸入口處的壓強(qiáng)，在此壓差的作用下，液體便經(jīng)吸入管路連續(xù)地被吸入泵內(nèi)，以補(bǔ)充被排出的液體，只要葉輪不停的轉(zhuǎn)動(dòng)，液體便不斷的被吸入和排出。由此可見(jiàn)，離心泵之所以能輸送液體，主要是依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉輪，液體在離心力的作用下獲得了能量以提高壓強(qiáng)。氣縛現(xiàn)象：不灌液，則泵體內(nèi)存有空氣，由于 空氣<<液，  所以產(chǎn)生的離心力很小，因而葉輪中心處所形成的低壓不足以將貯槽內(nèi)的液體吸入泵內(nèi)，達(dá)不到輸液目的。通常在吸入管路的進(jìn)口處裝有一單向底閥，以截留灌入泵體內(nèi)的液體。另外，在單向

4、閥下面裝有濾網(wǎng)，其作用是攔阻液體中的固體物質(zhì)被吸入而堵塞管道和泵殼。啟動(dòng)與停泵：灌液完畢后，此時(shí)應(yīng)關(guān)閉出口閥后啟動(dòng)泵，這時(shí)所需的泵的軸功率最小，啟動(dòng)電流較小，以保護(hù)電機(jī)。啟動(dòng)后漸漸開(kāi)啟出口閥。停泵前，要先關(guān)閉出口閥后再停機(jī)，這樣可避免排出管內(nèi)的水柱倒沖泵殼內(nèi)葉輪，葉片，以延長(zhǎng)泵的使用壽命。2  主要部件1）葉輪：作用是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能傳給液體，使液體的靜壓能和動(dòng)能均有所提高。葉輪按其結(jié)構(gòu)形狀分有三種： 閉式：葉輪內(nèi)612片彎曲的葉片，前后有蓋板，葉輪后蓋板上開(kāi)有若干個(gè)平衡小孔，以平衡一部分軸向推力。 半閉式：葉輪內(nèi)612片彎曲的葉片，前有蓋板，葉輪后蓋板上開(kāi)有若干個(gè)平衡小孔,以平衡一

5、部分軸向推力。敞式（開(kāi)式）：葉輪內(nèi)612片彎曲的葉片，前后無(wú)蓋板。閉式效率最高，適用于輸送潔凈的液體，不適于輸送漿料或含懸浮物的液體。半閉式和開(kāi)式效率較低，常用于輸送漿料或懸浮液。葉輪按吸液方式分有二種： 單吸：液體只有一側(cè)被吸入。 雙吸：液體可同時(shí)從兩側(cè)吸入，具有較大的吸液能力。而且基本上可以消除軸向推力。2）泵殼（蝸殼形）：作用是匯集由葉輪拋出的液體，同時(shí)將高速液體的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓能。原因是泵殼形狀為蝸殼形，流道截面逐漸增大，u，p。3）軸封裝置：泵軸與泵殼之間的密封稱(chēng)為軸封。作用是防止高壓液體從泵殼內(nèi)沿軸的四周面漏出，或者外界空氣以相反方向漏入泵殼內(nèi)。   二&#

6、160; 離心泵的主要性能參數(shù)1  流量Q（V）：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)泵輸送的液體體積,m3/s（或m3/h，l/s等）。Q取決于泵的結(jié)構(gòu)、尺寸（葉輪直徑與葉片的寬度）和轉(zhuǎn)速。Q的大小可通過(guò)安裝在排出管上的流量計(jì)測(cè)得。2  揚(yáng)程H（壓頭）：泵對(duì)單位重量的液體所提供的有效能量，m液柱。若在泵的吸入口和排出口分別裝上真空表和壓力表并取1-1'，2-2截面作計(jì)算，則3  軸功率及效率   軸功率Na原動(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)或蒸汽透平等）傳送給泵軸的功率，kW。   效率泵軸通過(guò)葉輪傳給液體能量的過(guò)程中的能量損失。  

7、60;         4  轉(zhuǎn)速n泵的葉輪每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，即“r.p.m.”： rings per minute其它性能參數(shù)以后再介紹。例2-2三  離心泵的基本方程式為簡(jiǎn)化液體在葉輪內(nèi)的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，作兩點(diǎn)假設(shè)：     葉輪內(nèi)葉片的數(shù)目為無(wú)窮多，即葉片的厚度為無(wú)限薄，從而可以認(rèn)為液體質(zhì)點(diǎn)完全沿著葉片的形狀而運(yùn)動(dòng)，亦即液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡與葉片的外形相重合。     輸送的是理想液體，由此在葉輪內(nèi)的流動(dòng)阻力可忽略。1&#

8、160; 液體質(zhì)點(diǎn)在葉輪內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況分析離心泵工作時(shí)，液體隨葉輪一起作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)又從葉輪的流道里向外流動(dòng)，因此液體在葉輪里的流動(dòng)是一種復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。液體質(zhì)點(diǎn)在葉輪內(nèi)的速度有三個(gè)：*圓周運(yùn)動(dòng)速度u：葉輪帶動(dòng)液體質(zhì)點(diǎn)作圓周運(yùn)動(dòng)的速度， 方向與液體質(zhì)點(diǎn)所在處的圓周切線(xiàn)方向一致。*相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度：它是以與液體一起作等角速度的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)為參照系，液體質(zhì)點(diǎn)沿葉片從葉輪中心流到外緣的運(yùn)動(dòng)速度，即相對(duì)于旋轉(zhuǎn)葉輪的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度。*絕對(duì)運(yùn)動(dòng)速度c：它是以固定于地面的靜止坐標(biāo)作為參照系的液質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)為絕對(duì)運(yùn)動(dòng)，絕對(duì)運(yùn)動(dòng)速度用c表示。三者關(guān)系： 速度三角形如圖所示：三個(gè)速度構(gòu)成了速度，表示c與u

9、之間的夾角，表示與u反方向延長(zhǎng)線(xiàn)之間的夾角，稱(chēng)為流動(dòng)角，其大小與葉輪的結(jié)構(gòu)有關(guān)。根據(jù)余弦定理，則：            若將c分解為徑向分量Cr和圓周分量Cu，則分別為  于是2  離心泵基本方程式的推導(dǎo)離心泵基本方程式可由離心力作功推導(dǎo)，但更普遍的是根據(jù)動(dòng)量理論推導(dǎo)得。首先介紹力學(xué)中動(dòng)量矩定理：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流體對(duì)某一中心的動(dòng)量矩的增量等于作用于流體的力矩的增量M，即: 現(xiàn)分析液體從葉片進(jìn)口“1”處流到出口“2”的過(guò)程中單位時(shí)間內(nèi)動(dòng)量矩的增量：?jiǎn)?/p>

10、位時(shí)間內(nèi)液體的動(dòng)量矩(WVR)=質(zhì)量流量×絕對(duì)速度×絕對(duì)速度對(duì)旋轉(zhuǎn)中心的垂直距離所以，葉片進(jìn)口“1”處液體在單位時(shí)間內(nèi)動(dòng)量矩(WVR)1為 葉片進(jìn)口“2”處液體的單位時(shí)間內(nèi)動(dòng)量矩(WVR)2為 下標(biāo)T表示理想液體，表示葉片數(shù)目無(wú)窮多。所以力矩增量為： 其中    又由流體力學(xué)知，單位時(shí)間內(nèi)葉輪對(duì)液體所作的功（即有效功率Ne）等于同一時(shí)間內(nèi)液體力矩增量與葉輪旋轉(zhuǎn)角速度的乘積，即：  表示具有無(wú)限多葉片的離心泵對(duì)理想液體所提供的理論壓頭。由，式得：   （離心

11、泵基本方程式）說(shuō)明：* 僅與u1，c1和u2，c2有關(guān)，而與流動(dòng)過(guò)程無(wú)關(guān)。 *與被輸送液體的種類(lèi)（密度）無(wú)關(guān)，只要葉片進(jìn)、出口處 的速度相同，都可以得到相同的。由葉片進(jìn)出口速度得：  所以式為：   Hp（靜壓頭）Hc(動(dòng)壓頭) （葉片進(jìn)出口處列B's eg得到）  慣性離心力的作用下葉輪旋轉(zhuǎn)所增加的靜壓頭因葉片間通道面積逐漸加大使液體的相對(duì)速度減少所增加的靜壓頭 液體流經(jīng)葉輪后所增加的動(dòng)壓頭，在泵的蝸殼中Hc中一部分將轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能。  在離心泵設(shè)計(jì)中，為防

12、止預(yù)旋提高理論壓頭，一般使 （液體徑向進(jìn)入葉片間通道），則所以，式為 '又葉片出口處速度關(guān)系為： cr2與葉片間通道截面相垂直。設(shè)葉輪的外徑為D2，葉輪出口處的寬度為b2，則   nrpm 基本方程式的又一表達(dá)式    葉片的幾何尺寸3  離心泵基本方程式的討論1）與n和D2的關(guān)系2）與葉片幾何形狀的關(guān)系其它條件不變時(shí)，與葉片的形狀（2）有關(guān)。葉片形狀有三種：）后彎葉片（葉片彎曲方向與葉輪旋轉(zhuǎn)方向相反）徑向葉片）前彎葉片由此可見(jiàn)，前彎葉片所產(chǎn)生的最大，似乎前彎葉片最為有利，但實(shí)

13、際并不如此，由式可知：對(duì)于離心泵，希望獲得的是HP，而不是Hc。雖有一部分Hc會(huì)在蝸殼中轉(zhuǎn)換為靜壓頭，但此過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致較大的能量損失，因液體質(zhì)點(diǎn)流速過(guò)大。現(xiàn)在來(lái)分析Hc項(xiàng):在泵設(shè)計(jì)中，除1=90°外常常會(huì)使葉片間通道的進(jìn)口截面與出口截面相等，以A代表截面積,則：                            

14、           后彎葉片cu2u2，所以Hc在中占較小比例，有利。前彎葉片cu2u2，所以Hc在中占較大比例，不利。3）  與的關(guān)系   其它參數(shù)不變時(shí)，令            ， 則直線(xiàn)關(guān)系，直線(xiàn)斜率與2有關(guān)。當(dāng)（電機(jī)功率增加）（電機(jī)功率不變）（電機(jī)功率變化不大，這是采用后彎葉片原因之二，電機(jī)容易匹配。）例2-1四  離心泵的性能曲線(xiàn)1&

15、#160; 實(shí)際的HQ線(xiàn)實(shí)際情況為:     葉輪上的葉片數(shù)目是有限的612片，葉片間的流道較寬，這樣葉片對(duì)液體流束的約束就減小了，使有所降低。     液體在葉片間流道內(nèi)流動(dòng)時(shí)存在軸向渦流，其直接影響速度，導(dǎo)致泵的壓頭降低。     液體具有粘性。     泵內(nèi)有各種泄漏現(xiàn)象，實(shí)際的Q小于。所以，實(shí)際的HQ線(xiàn)應(yīng)在線(xiàn)的下方，即實(shí)際的HQ曲線(xiàn)由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。2  離心泵的特性曲線(xiàn)當(dāng)泵轉(zhuǎn)速n一定時(shí)，由實(shí)驗(yàn)可測(cè)得HQ，NaQ，Q，這三條

16、曲線(xiàn)稱(chēng)為性能曲線(xiàn)，由泵制造廠提供。供泵用戶(hù)使用。泵廠以20清水作為工質(zhì)做實(shí)驗(yàn)測(cè)定性能曲線(xiàn)。）HQ，QH，呈拋物線(xiàn)H=ABQ2）NaQ，QNa，當(dāng)Q=0，Na最?。㏎，Q先后，存在一最高效率點(diǎn)，此點(diǎn)稱(chēng)為設(shè)計(jì)點(diǎn)。與max對(duì)應(yīng)的H，Q，Na值稱(chēng)為最佳工況參數(shù)，也是銘牌所標(biāo)值。泵的高效率區(qū)=92%max，這一區(qū)域定為泵的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍。五  離心泵性能的改變與換算泵的生產(chǎn)廠家所提供的離心泵特性曲線(xiàn)一般都是在一定轉(zhuǎn)速和常壓下以20的清水作為工質(zhì)做實(shí)驗(yàn)的。若被輸液的，不同，或改變泵的n，葉輪直徑，則性能要發(fā)生變化。1  密度的影響由可知H，Q與無(wú)關(guān)。泵的效率也不隨而改變，所以HQ與Q曲線(xiàn)保持

17、不變。但,（或）變Na也變，Na，電機(jī)功率要。2  粘度的影響   則H，Q，和Na。   例2-33  轉(zhuǎn)速的影響n(yōu)變化，導(dǎo)致速度發(fā)生變化，H，Q和Na也發(fā)生變化，但不變。         4  葉輪直徑的影響當(dāng)n一定時(shí)，H，Q與D2有關(guān)。若對(duì)同一型號(hào)的泵，換用直徑較小的葉輪，而其它幾何尺寸不變（僅是出口處葉片的寬度稍有改變），這種現(xiàn)象稱(chēng)為葉輪的“切割”。        &#

18、160;   六  離心泵的汽蝕現(xiàn)象與允許汲上高度（安裝高度）1  離心泵的汽蝕現(xiàn)象（Cavitation）離心泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，液體在泵內(nèi)壓強(qiáng)的變化如圖所示：液體壓強(qiáng)隨著泵吸入口向葉輪入口而下降，葉片入口附近KK面處的壓強(qiáng)pK為最低，此后由于葉輪對(duì)液體作功，壓強(qiáng)很快上升。假如：pKpv(t)，pv(t)被輸液溫度t時(shí)的飽和蒸汽壓，則液體發(fā)生汽化產(chǎn)生汽泡，汽泡隨同液體從低壓區(qū)流向高壓區(qū)，在高壓的作用下迅速凝聚或汽泡破裂，與此同時(shí)，汽泡周?chē)囊后w會(huì)以極高的速度沖向原汽泡所占據(jù)的空間，在沖 擊點(diǎn)處可形成高達(dá)幾萬(wàn)kpa的壓強(qiáng)，沖擊頻率可高達(dá)每秒幾萬(wàn)次之多，若

19、當(dāng)汽泡的凝聚發(fā)生在葉片表面附近時(shí)，眾多液體質(zhì)點(diǎn)猶如細(xì)小的高頻水錘撞擊葉片，侵蝕葉片和葉輪，這種不正?，F(xiàn)象稱(chēng)為汽蝕現(xiàn)象。汽蝕發(fā)生時(shí)，會(huì)產(chǎn)生噪音和震動(dòng)，葉輪局部地方在巨大沖擊力的反復(fù)作用下，材料表面疲勞，從點(diǎn)蝕到形成嚴(yán)重的蜂窩狀空洞，損壞葉片。泵的流量，壓頭和效率急劇下降，嚴(yán)重時(shí)甚至吸不上液體，所以為保證離心泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)避免汽蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生，即須使pKpv(t)。2  最大汲上真空高度與允許汲上最大真空高度Hs定義：最大汲上真空高度 定義：允許汲上真空高度由于pk位置不易確定，而泵入口處的壓強(qiáng)p1易測(cè)得（p1由真空表測(cè)得），當(dāng)pK=pv(t)時(shí)，則相應(yīng)的p1記作為p1min。為

20、防止汽蝕產(chǎn)生，p1/gp1min/g（一般提高0.3m或以上）由此p1來(lái)定義Hs，Hs是離心泵的另一性能參數(shù)，一般Hs與被輸送液體的物性，泵的結(jié)構(gòu)，流量及當(dāng)?shù)卮髿鈮旱扔嘘P(guān)，泵制造廠在泵出廠前要標(biāo)定，標(biāo)定時(shí)實(shí)驗(yàn)條件為大氣壓10.33mH2O，20清水，測(cè)得的Hs Q曲線(xiàn)列于泵樣本性能曲線(xiàn)中。若輸液的物性與水不同，且操作條件與標(biāo)定條件不符時(shí)，則需換算：3允許汽蝕余量h NPSH(Net Positive Suction Head) 一般h與泵的結(jié)構(gòu)和尺寸有關(guān)，由實(shí)驗(yàn)測(cè)定，并同標(biāo)繪于性能曲線(xiàn)圖上。4離心泵的允許吸上高度（允許安裝高度）HgHg泵的吸入口與貯槽液面間的允許到達(dá)的垂直距離，m液

21、柱。若對(duì)泵吸入管列Bs eg（在00'與11'面間）若貯槽為敞口，則p0=pa，則： 實(shí)際安裝高度應(yīng)小于等于Hg。由上兩式可見(jiàn)，在一定流量下Q=定值，則Hg就直接與Hf0-1有關(guān)，相應(yīng)地：Hf0-1值大，Hg值就小，反之亦然。所以，對(duì)泵的吸入管路而言，宜短而粗，盡量不裝閥門(mén)和少裝管件，這樣Hf0-1較小，以保證一定的Hg值。若Hg值為負(fù)，例如Hg= -2.0m，則意味著泵應(yīng)裝在液面下方2m以下處為宜，對(duì)于輸送飽和蒸汽壓高的液體往往屬于這種情況。例2-4 例2-5確定適宜的安裝高度對(duì)泵的用戶(hù)來(lái)說(shuō)是很重要的，目的是正確地使用泵，保證泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)，以防汽蝕產(chǎn)生。七 

22、 離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)1  管路特性曲線(xiàn)與工作點(diǎn)1）  管路特性曲線(xiàn)   2）  工作點(diǎn)所謂離心泵的工作點(diǎn)是指離心泵的性能曲線(xiàn)（HQ曲線(xiàn)）與管路特性曲線(xiàn)的交點(diǎn)，即在HQ坐標(biāo)上，分別描點(diǎn)作出兩曲線(xiàn)的交點(diǎn)M點(diǎn)。如果HQ曲線(xiàn)方程可近似表示為H=ABQ2管路特性曲線(xiàn)方程表示為H=KCQ2，則工作點(diǎn)對(duì)應(yīng)的流量和揚(yáng)程由這兩個(gè)方程聯(lián)立求解。   這就是說(shuō)，離心泵在特定的管路系統(tǒng)中運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所提供的揚(yáng)程和流量恰好等同于管路所需的揚(yáng)程和流量。例2-62  流量調(diào)節(jié)如果工作點(diǎn)的流量大于或小于所需的輸液量，則須進(jìn)行流量調(diào)節(jié)。&

23、#160; 流量調(diào)節(jié)實(shí)際上是改變泵的工作點(diǎn)。     改變出口閥的開(kāi)度實(shí)際改變管路特性曲線(xiàn)原來(lái)Q>所需Q'閥門(mén)關(guān)小，管路阻力增大，管路特性曲線(xiàn)上移，工作點(diǎn)由MM'點(diǎn)，流量減小。     改變泵的轉(zhuǎn)速或葉輪直徑   實(shí)際改變泵的HQ曲線(xiàn)nn'，MM'點(diǎn)，Qn''，MM''點(diǎn)，QDD'，MM'點(diǎn)，Q比較，兩種流量調(diào)節(jié)措施可知：）用閥門(mén)調(diào)節(jié)流量快速方便，且流量可以連續(xù)變化，化工生產(chǎn)中應(yīng)用最廣。其缺點(diǎn)是閥門(mén)關(guān)小時(shí)，流動(dòng)

24、阻力增加，要額外多消耗一部分功率，且使泵在低效率點(diǎn)工作，經(jīng)濟(jì)上不合理。）方法不額外增加流動(dòng)阻力，變化前后泵效率幾乎不變，能量利用經(jīng)濟(jì)。但調(diào)節(jié)不方便，且變速裝置或變速電動(dòng)機(jī)價(jià)格貴，一般只有在調(diào)節(jié)幅度大，時(shí)間又長(zhǎng)的季節(jié)性調(diào)節(jié)中才使用。八  離心泵的組合操作實(shí)際工作中，有時(shí)遇到這種情況，即倉(cāng)庫(kù)現(xiàn)有的離心泵不滿(mǎn)足輸送任務(wù)的要求，比如：要求的揚(yáng)程與流量分別為H=110m，Q=80m3/h。而庫(kù)存的泵性能為：1H=100m，Q=50 m3/h，若干臺(tái)。 2H=60m，Q=80 m3/h，若干臺(tái)。顯然，單臺(tái)泵工作時(shí)無(wú)法達(dá)到要求的流量和揚(yáng)程。為彌補(bǔ)單泵工作時(shí)這種不足，引出了泵的組合操作，即

25、泵的串，并聯(lián)。現(xiàn)以?xún)膳_(tái)特性相同的泵為例來(lái)介紹：1  泵的并聯(lián)1）  兩泵并聯(lián)的合成特性曲線(xiàn)設(shè)有兩臺(tái)型號(hào)相同的離心泵并聯(lián)工作，并且各自的吸入管路相同，則兩泵的流量和揚(yáng)程必相同。因此，在同樣的揚(yáng)程下，并聯(lián)泵的流量為單泵的兩倍。在HQ坐標(biāo)上將單泵特性曲線(xiàn)的橫坐標(biāo)加倍而縱坐標(biāo)不變，得到的這條曲線(xiàn)叫做兩泵并聯(lián)的合成特性曲線(xiàn)。2）  兩泵并聯(lián)系統(tǒng)的工作點(diǎn)對(duì)于兩泵并聯(lián)系統(tǒng)而言，管路特性曲線(xiàn)保持不變。兩泵并聯(lián)的合成特性曲線(xiàn)與管路特性曲線(xiàn)的交點(diǎn)M即為工作點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)值Q，H即為兩泵并聯(lián)工作時(shí)的Q并，H并。由圖可知：Q并Q單，但Q并2Q單，這是因?yàn)镼并增大導(dǎo)致管路阻力損失增加（H=

26、KCQ2，QH）的緣故。Q并=2Q單，兩泵并聯(lián)時(shí)單泵在b點(diǎn)狀態(tài)下工作。3）  并聯(lián)泵的總效率與每臺(tái)泵在b點(diǎn)工作所對(duì)應(yīng)的單泵效率相同。2  泵的串聯(lián)1）  兩泵串聯(lián)的合成特性曲線(xiàn)設(shè)有兩臺(tái)型號(hào)相同的離心泵串聯(lián)工作，每臺(tái)泵的流量和揚(yáng)程也必然相同。因此在同樣的流量下，串聯(lián)泵的壓頭為單臺(tái)泵的兩倍。在HQ標(biāo)繪出兩泵串聯(lián)的合成特性曲線(xiàn)，將單泵的特性曲線(xiàn)縱坐標(biāo)加倍，而橫坐標(biāo)不變。2）  兩泵串聯(lián)系統(tǒng)的工作點(diǎn)同理，管路特性曲線(xiàn)也是不變的。兩線(xiàn)交點(diǎn)為工作點(diǎn)，兩坐標(biāo)值為H串和H單。由此可見(jiàn)，H串H單，Q串Q單 ，但H串2H單。 3）  串聯(lián)泵的總效率與每臺(tái)泵在b點(diǎn)工

27、作所對(duì)應(yīng)的單泵效率相同3  組合方式的選擇1）  如果管路中（單泵提供的最大揚(yáng)程）則，必須采用串聯(lián)操作，增加壓頭。2）  實(shí)際情況多數(shù)屬于單泵可以輸液，只是流量達(dá)不到指定要求。因此，若以增大流量為目的，則泵的串，并聯(lián)的選擇取決于管路特性曲線(xiàn)。由圖可知：）對(duì)管路特性曲線(xiàn)而言，Q1并=Q1串，并、串聯(lián)相同。）對(duì)管路特性曲線(xiàn)而言，Q2并Q2串，采用并聯(lián)。（低阻管路）對(duì)管路特性曲線(xiàn)而言，Q3并Q3串，采用串聯(lián)。（高阻管路）例2-7上面介紹的是兩臺(tái)型號(hào)相同的離心泵的串、并聯(lián)操作?，F(xiàn)在提出兩個(gè)問(wèn)題：三臺(tái)或三臺(tái)以上離心泵的串或并聯(lián)操作時(shí)的流量、揚(yáng)程如何確定？如果兩臺(tái)型號(hào)不同的離

28、心泵能否串或并聯(lián)操作？和兩臺(tái)型號(hào)相同的串、并聯(lián)操作問(wèn)題是否有區(qū)別？解答接下來(lái)提出三個(gè)問(wèn)題供同學(xué)課后討論。在流量Q=0QA段，并聯(lián)系的合成曲線(xiàn)怎樣作？泵有無(wú)液體流出？在流量Q=0QA段，如泵無(wú)液體流出，那么，泵輸出的液體是否會(huì)反作用于泵的泵體，沖擊葉輪使泵反轉(zhuǎn)？如果上述使泵反轉(zhuǎn)有可能，不同型號(hào)泵并聯(lián)使用時(shí)，安裝與操作上應(yīng)采取什么措施？九  離心泵的類(lèi)型和選擇1  離心泵的類(lèi)型各種類(lèi)型的離心泵按照其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)各自成為一個(gè)系列，并以一個(gè)或幾個(gè)字母作為系列代號(hào)。各類(lèi)型系列泵可從泵標(biāo)本或機(jī)械產(chǎn)品目錄手冊(cè)查到?，F(xiàn)對(duì)常用的離心泵的類(lèi)型作簡(jiǎn)單介紹。1）  水泵（IS型，D型，S型）

29、IS型單級(jí)單吸離心泵，結(jié)構(gòu)如圖所示。該系列泵是我國(guó)第一個(gè)按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISO）設(shè)計(jì)，研制的新產(chǎn)品。全系列共有29個(gè)品種?；どa(chǎn)中廣泛應(yīng)用。泵輸液溫度80，吸入壓力0.3Mpa，口徑為40200mm。性能范圍：Q  6.3400m3/h H  5125m IS型系列可從泵樣本或機(jī)械產(chǎn)品目錄手冊(cè)中查到。D型多級(jí)離心泵，在同一根軸上串聯(lián)多個(gè)葉輪。性能范圍：Q  6.3580m3/h H  501800mS型雙吸泵，在同一泵殼內(nèi)有背靠背的兩個(gè)葉輪，從兩側(cè)同時(shí)吸液。由同一管道流出。雙吸泵可自動(dòng)消除軸向推力。見(jiàn)圖。性能范圍：Q 

30、; 5014000m3/h H  8.7250m2）  耐腐蝕泵（F型）輸送酸、堿及濃氨水等腐蝕性液體時(shí)，需用耐腐蝕泵。長(zhǎng)期以來(lái)F型泵是典型的耐腐蝕泵，現(xiàn)在又新開(kāi)發(fā)了IH型泵。IH泵是節(jié)能產(chǎn)品，比F型泵平均效率提高5%。IH泵的揚(yáng)程為5125m，流量為6.3400m3/h。我國(guó)耐腐蝕泵所用材料、代號(hào)及使用液體種類(lèi)簡(jiǎn)述于下：灰口鑄鐵“H”，用于濃硫酸。高硅鑄鐵“G”，用于硫酸。鉻鎳合金鋼“B”，用于常溫、低濃度硝酸、氧化性酸、堿液等。鉻鎳鉬鈦合金鋼“M”，用于常溫、高濃度硝酸。聚三氟氯乙烯塑料“S”，用于90以下的硫酸、硝酸、鹽酸及堿液。3）  油泵（Y型

31、）用以輸送不含固體顆粒、無(wú)腐蝕性的油類(lèi)及石油產(chǎn)品。該類(lèi)型泵要求密封好，可防止易燃液體外漏。典型的油泵為Y型泵，揚(yáng)程為51740m，流量為5.51270m3/h，輸送介質(zhì)溫度為-20400。4）  雜質(zhì)泵（P型）用于輸送懸浮液，一般采用敞式或半蔽式葉輪。雜質(zhì)泵中M型煤水泵用于混濁煤水的輸送，PW型污水泵用于80以下帶纖維的懸浮液輸送，WGF型污水泵是用于輸送含有酸、堿的腐蝕型污水或化學(xué)漿液。IFV型臥式無(wú)堵塞泵是1986年從日本引進(jìn)的，可輸送污水、泥水等，液體中所含最大顆粒不得大于出口口徑，輸送介質(zhì)溫度為080。IFZ型螺旋渦流無(wú)堵塞泵亦是1986年從日本引進(jìn)的用于輸送污水、污物、紙漿

32、及含纖維液體，最大顆粒粒徑為28150mm。2  離心泵的選型1）  確定輸液系統(tǒng)的流量與揚(yáng)程。Q一般為輸送任務(wù)，如Q變化，則取Qmax考慮。根據(jù)輸液管路的安排，用Bs eg確定He。2）  選擇泵的類(lèi)型與型號(hào)。   類(lèi)型確定：依據(jù)被輸液體的性質(zhì)及操作條件而定。   型號(hào)確定：依據(jù)Q，He從泵樣本中的性能特性曲線(xiàn)或性能表來(lái)確定合適的型號(hào)。3）  核算泵的軸功率例2-8§2.1.2 其它類(lèi)型泵一  往復(fù)泵1  工作原理（與離心泵的不同）如圖所示，往復(fù)泵不需灌液，具有自吸能力。2 

33、; 流量Q：Q=Q（活塞面積，沖程活塞左右移動(dòng)距離，往復(fù)頻率）單動(dòng)泵：理論流量QT=Asn/60  m3/s  （n l/min）實(shí)際流量會(huì)小于QT（吸入閥和排出閥啟閉不及時(shí)，液體漏損等）3  He與Q無(wú)關(guān)（這又與離心泵不同），He受管路的承壓能力限制。4  流量調(diào)節(jié)采用旁路調(diào)節(jié)，不能用出口閥來(lái)調(diào)節(jié)。（這也與離心泵不同）5  汲上真空高度也隨大氣壓（pa），密度（）和液溫變化而變化，所以往復(fù)泵的汲上真空高度也有一定限制。例2-9正位移性泵的排液能力只與泵的幾何尺寸，而與管路情況無(wú)關(guān)，又壓頭與流量無(wú)關(guān)，受管路的承壓能力所限制，這種特性稱(chēng)為正位移性

34、。這種泵稱(chēng)為正位移泵。往復(fù)泵是正位移泵之一。二  漩渦泵旋渦泵是一種特殊的離心泵。這種泵的葉輪有一金屬圓盤(pán)與四周銑出凹槽而成。余下未銑去的部分形成輻射狀的漿葉。泵殼內(nèi)壁亦是圓形。在葉輪與泵殼內(nèi)壁之間有一引水道。其汲入口與壓出口靠近，二者間以“擋壁”相隔。壓出管并非沿泵殼切向引出。擋壁與葉輪間的縫隙很小以期阻止壓出口壓強(qiáng)高的液體漏回汲入口壓強(qiáng)低的部位。在操作時(shí)，葉輪高速旋轉(zhuǎn)，葉輪各葉片間的液體在高速旋轉(zhuǎn)中受到離心慣性力，于是，葉片外緣的液體修正壓強(qiáng)高于葉片內(nèi)緣液體的修正壓強(qiáng)。這時(shí)，存在著三種流動(dòng)，即短促的葉片促使葉片間液體產(chǎn)生強(qiáng)烈的與葉輪轉(zhuǎn)向相反的回旋流動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪帶動(dòng)引水道液體順葉

35、輪轉(zhuǎn)向的流動(dòng)以及引水道的液體與葉片間液體的交流。后一種流動(dòng)藉液體旋渦把葉輪內(nèi)壓強(qiáng)高的液體送入引水道同時(shí)把引水道液體卷進(jìn)葉片內(nèi)緣。每經(jīng)過(guò)一次這樣的交換，引水道的液體壓強(qiáng)得到一次提高。液體從進(jìn)口沿引水道至出口，經(jīng)葉輪“拍打”次數(shù)愈多，壓強(qiáng)愈高。在流量小時(shí)，因液體經(jīng)“拍打”的次數(shù)多，揚(yáng)程高，軸功率大，故這種泵啟動(dòng)時(shí)應(yīng)開(kāi)大閥門(mén)，使啟動(dòng)功率低些。旋渦泵適用于流量小、壓頭高且粘度不大的液體的輸送。旋渦泵啟動(dòng)前同樣需要灌泵。這種泵雖屬離心式，但亦需用旁路閥調(diào)流量，因引水道窄，泵的壓頭較高，若關(guān)閉出口閥運(yùn)轉(zhuǎn)，高壓液體強(qiáng)行越過(guò)擋壁漏回低壓端時(shí)摩阻大，泵體震動(dòng)，葉片易受損。 第三節(jié)  離心式風(fēng)

36、機(jī) （通風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)，壓縮機(jī)）    離心式風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī)的工作原理和離心泵相似，依靠葉輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使氣體獲得能量，從而提高了氣體的壓強(qiáng)和速度。    通風(fēng)機(jī)都是單級(jí)，起輸送氣體之用，所產(chǎn)生的表壓強(qiáng)14.7×103Pa。    鼓風(fēng)機(jī)，壓縮機(jī)都是多級(jí)的，前者產(chǎn)生的表壓強(qiáng)294×103Pa，壓縮機(jī)的表壓強(qiáng)294×103Pa，兩者對(duì)氣體都有較顯著的壓縮作用。一離心通風(fēng)機(jī)按產(chǎn)生的風(fēng)壓可分為低壓通風(fēng)機(jī)    出口風(fēng)壓0.9807×103

37、Pa（表壓）中壓通風(fēng)機(jī)    出口風(fēng)壓（0.98072.942）×103Pa（表壓）高壓通風(fēng)機(jī)    出口風(fēng)壓（2.94214.7）×103Pa（表壓）1結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)與離心泵相似。機(jī)殼也是蝸殼形，殼斷面有兩種方形：低，中壓圓形：高壓葉片的數(shù)目較多且長(zhǎng)度較短，低壓的葉片是平直的，與軸心成輻射狀安裝，中、高壓的葉片是彎曲的。2離心通風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)與特性曲線(xiàn)1）性能參數(shù)：風(fēng)量Q  m3/s，風(fēng)壓HT，軸功率Na和效率。    風(fēng)量Q：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)從風(fēng)機(jī)出口排出的氣體體積，以風(fēng)機(jī)進(jìn)口狀態(tài)計(jì)

38、，m3/s。    風(fēng)壓HT：?jiǎn)挝惑w積的氣體流經(jīng)風(fēng)機(jī)時(shí)所獲得的能量，J/m3=Pa，習(xí)慣上以mmH2O表示。   HT=HT（結(jié)構(gòu)，葉輪尺寸，n及進(jìn)氣密度），由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。一般通過(guò)測(cè)量風(fēng)機(jī)進(jìn)出口處氣體的流速和壓強(qiáng)的數(shù)據(jù)，按Bs eg計(jì)算HT。   對(duì)于1m3氣體在進(jìn)出口處列Bs eg。   一般u2較大，故HK也較大。（這與離心泵不同）軸功率Na效率              &

39、#160;       2）特性曲線(xiàn)（標(biāo)定工質(zhì)20，760mmHg的空氣，air=1.2kg/m3）若實(shí)際操作條件與標(biāo)定條件不同時(shí)，則HT 與HT'需換算，即將工況的HT換算為標(biāo)況的HT。換算關(guān)系為：           3離心通風(fēng)機(jī)的選擇與離心泵的選擇相類(lèi)似，選擇步驟為：    根據(jù)B's eg，計(jì)算輸送系統(tǒng)所需的實(shí)際風(fēng)壓HT， 根據(jù)所輸送氣體的性質(zhì)（潔凈與否，易燃與否）與風(fēng)壓HT范圍，&

40、#160;確定風(fēng)機(jī)類(lèi)型與型號(hào)。如輸送的是清潔空氣或類(lèi)空氣的氣體， 則可選用4-72型，中低壓離心通風(fēng)機(jī) 8-18，9-19，9-26型，高壓離心通風(fēng)機(jī) 根據(jù)Q，HT，從風(fēng)機(jī)樣本中的性能曲線(xiàn)或性能表選擇合適的機(jī)號(hào)，選擇原則與泵相 同。例2-10二離心鼓風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī)1）離心鼓風(fēng)機(jī)（又稱(chēng)透平鼓風(fēng)機(jī)）工作原理與離心通風(fēng)機(jī)相同，結(jié)構(gòu)類(lèi)似于多級(jí)離心泵。特點(diǎn)：送氣量大，出口風(fēng)壓一般294×103Pa，不需冷卻裝置。2）離心壓縮機(jī)  主要結(jié)構(gòu)，工作原理與離心鼓風(fēng)機(jī)相似，只是離心壓縮機(jī)的葉輪級(jí)數(shù)比鼓風(fēng)機(jī)多。特點(diǎn)：轉(zhuǎn)速較高，能產(chǎn)生更高的壓強(qiáng)流量大，供氣均

41、勻離心壓縮機(jī)常分成幾段，每段包括若干級(jí)，段段間設(shè)置中間冷卻器，以免氣體溫度過(guò)高。 例2-1 已知某離心泵葉輪外徑為192mm，葉輪出口寬度為12.5mm，葉片出口流動(dòng)角為35°，若泵的轉(zhuǎn)速為1750r/min，試求該泵的基本方程式（即理論壓頭和理論流量的關(guān)系）。解：由下式知：因?yàn)閷?、及代入上二式得：即由上式可?jiàn)，離心泵的理論壓頭與理論流量呈現(xiàn)性關(guān)系，且隨流量的增加，該泵的壓頭隨之降低。例2-2 采用本題附圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)測(cè)定離心泵的性能。泵的吸入管內(nèi)徑為100mm，排出管內(nèi)徑為80mm，兩側(cè)壓口間垂直距離為0.5m。泵的轉(zhuǎn)速為2900r/min，以20清水為介質(zhì)測(cè)得以下數(shù)據(jù)：流量，

42、l/s15泵出口處表壓，Pa2.55×105泵入口處真空度，Pa2.67×104功率表測(cè)得電動(dòng)機(jī)所消耗的功率，kW6.2泵由電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的效率為93%。試求該泵在輸送條件下的壓頭，軸功率和效率。解：（1）泵的壓頭   真空計(jì)和壓強(qiáng)表所在處的截面分別以1-1和2-2表示，在兩截面間列以單位重量液體為衡算基準(zhǔn)的柏努利方程式，即：其中，（表壓），（表壓），兩側(cè)壓頭間的管路很短，其間流動(dòng)阻力可忽略不計(jì)，即。故泵的壓頭為：（2）泵的軸功率   功率表測(cè)得的功率為電動(dòng)機(jī)的輸入功率，由于泵為電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)，傳動(dòng)效率可視為100%，所以電動(dòng)

43、機(jī)的輸出功率等于泵的軸功率。因電動(dòng)機(jī)本身消耗部分功率，其功率為93%，于是電動(dòng)機(jī)輸出功率為：泵的軸功率為：（3）泵的效率   由式知：例2-3 某離心泵輸送水的特性曲線(xiàn)如本題附圖所示，最高效率下相應(yīng)的流量為2.84m3/min、壓頭為30.5m。若用此泵輸送密度為900kg/m3、粘度為220cSt的油品，試作出該泵輸送油品時(shí)的特性曲線(xiàn)。解：用下式計(jì)算該泵輸送油品時(shí)的性能，即：，  式中各換算系數(shù)可由圖查取。在圖中，壓頭換算系數(shù)有四條曲線(xiàn)，分別表示輸送清水時(shí)的額定流量QS的0.6、0.8、1.0及1.2倍時(shí)的壓頭換算系數(shù)。由題意知QS為2.84 m3/min，則可

44、從本題附圖的特性曲線(xiàn)中分別查出0.6QS、0.8QS、1.0QS及1.2QS下所對(duì)應(yīng)的H及值，并列于本題附表1中，以備下一步查CH值之用。例2-3 附表1項(xiàng)目0.6QS0.8QS1.0QS1.2QSQ，m3/min1.702.272.843.40H，m34.333.030.526.2，%72.5808279.5以為例，由圖查出各性能的換算系數(shù)，其查圖方法如圖中虛線(xiàn)所示。在橫坐標(biāo)上自的點(diǎn)向上作垂線(xiàn)與壓頭的斜線(xiàn)相交，由交點(diǎn)引水平線(xiàn)與粘度為220cSt的粘度線(xiàn)相交，從此交點(diǎn)再垂直向上作直線(xiàn)分別與、及所對(duì)應(yīng)的曲線(xiàn)相交，各交點(diǎn)的縱坐標(biāo)為相應(yīng)的粘度換算系數(shù)值，即：；。于是可計(jì)算出輸送油品時(shí)的性能為：輸送油

45、品時(shí)的軸功率可按下式計(jì)算，即：依照上述方法可查出不同流量下相對(duì)應(yīng)的各種性能換算系數(shù)，然后再由，和計(jì)算輸送油品的性能，并將計(jì)算結(jié)果列于本題附表2中。例2-3 附表2項(xiàng)目0.6QS0.8QS1.0QS1.2QS0.950.950.950.950.960.940.920.890.6350.6350.6350.635Q，m3/min1.622.162.73.23H，m32.931.028.123.3，%46.050.852.150.5N，kW17.019.421.421.9將本題附表2中相應(yīng)的Q、H、 及N值標(biāo)繪于本題附圖中，所得虛線(xiàn)即為輸送油品時(shí)離心泵的特性曲線(xiàn)。例2-4 用3B33型水泵從一敞口水

46、槽中將水送到它處，槽內(nèi)液面恒定。輸水量為4555m3/h，在最大流量下吸入管路的壓頭損失為1m，液體在吸入管路的動(dòng)壓頭可忽略。試計(jì)算：（1）輸送20水時(shí)泵的安裝高度。（2）輸送65水時(shí)泵的安裝高度。泵安裝地區(qū)的大氣壓為9.81×104Pa。解：由附錄二十五查得3B33型水泵的部分性能列于下表： 例2-4 附表流量，Q壓頭，H轉(zhuǎn)速，n允許吸上真空高度，HSm3/hmr/minm3035.6  7.04532.629005.05528.8  3.0（1）輸送20水時(shí)泵的安裝高度  根據(jù)下式計(jì)算泵的允許安裝高度，即：由題意知，。從該泵的性能表可看出，Hs隨流量

47、增加而下降，因此，在確定泵的安裝高度時(shí)，應(yīng)以最大輸送量所對(duì)應(yīng)的Hs值為依據(jù)，以便保證離心泵能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，而不發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，故取。故為安全起見(jiàn)，泵的實(shí)際安裝高度應(yīng)小于2m。（2）輸送65水時(shí)泵的安裝高度   此時(shí)不能直接采用泵性能表中的Hs值計(jì)算泵的允許安裝高度，需按式對(duì)Hs進(jìn)行計(jì)算，即：其中，由附錄六查出65水的飽和蒸汽壓及密度，則：將式中的Hs換以Hs，以計(jì)算泵的允許安裝高度，得：Hg為負(fù)值，表示泵應(yīng)安裝在水面以下，至少比貯槽水面低0.35m。例2-5 用離心油泵從貯罐向反應(yīng)器輸送液態(tài)異丁烷。貯罐內(nèi)異丁烷液面恒定。其上方絕對(duì)壓強(qiáng)為6.65kgf/cm2。在泵的性能表上查得，

48、輸送流量下泵的允許氣蝕余量為3.5m。試1確定該泵能否正常操作。解：根據(jù)已知條件考慮泵能否正常操作，就應(yīng)該核算泵的安裝高度是否合適，即能否避免氣蝕現(xiàn)象?？上扔檬接?jì)算允許安裝高度，以便和實(shí)際安裝高度進(jìn)行比較。式中，故已知泵的實(shí)際安裝高度為-1.5m，大于上面的計(jì)算結(jié)果，說(shuō)明泵的安裝位置太高，在輸送過(guò)程中會(huì)發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，使泵不能正常操作。由以上兩例可看出，當(dāng)液體的輸送溫度較高或沸點(diǎn)較低時(shí)，由于液體的飽和蒸氣壓較高，就要特別注意泵的安裝高度。若泵的允許安裝高度較低，可采用下列措施：（1）盡量減小吸入管路的壓頭損失，可采用較大的吸入管徑，縮短吸入管的長(zhǎng)度，減少拐彎，并省去不必要的管件和閥門(mén)等。（2）把

49、泵安裝在貯罐液面以下，使液體利用位差自冬灌入泵體內(nèi)。例2-6 采用例2-1中的離心泵，將20清水從貯水池輸送到指定位置，已知輸送管出口端與貯水池液面垂直距離為8.75m，輸水管內(nèi)徑為114mm的光滑管，管長(zhǎng)為60m（包括局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度），貯水池與輸水管出口端均與大氣相通，貯水池液面保持恒定。該離心泵的特性如下：Q，m3/s0.000.010.020.030.040.05H，m20.6319.9917.8014.4610.335.71，%0.0036.156.061.054.037.0試求該泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的流量、壓頭、軸功率、總效率和水力效率。水的物性：，解：求泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的流量、壓頭、軸功率和效

50、率，實(shí)質(zhì)上是要找出該泵在管路上的工作點(diǎn)。泵的工作點(diǎn)由泵的特性曲線(xiàn)和管路特性曲線(xiàn)所決定。根據(jù)該泵的特性，在本題附圖上繪出泵的H-Q和-Q曲線(xiàn)。管路特性曲線(xiàn)應(yīng)根據(jù)管路條件，先求出管路特性方程，再在本題附圖上標(biāo)繪出管路特性曲線(xiàn)。（1）管路特性方程  在貯水池液面和輸水管出口內(nèi)側(cè)列柏努利式，得：其中，即而，對(duì)光滑管所以（2）標(biāo)繪管路特性曲線(xiàn)   根據(jù)管路特性方程式，可算出管路系統(tǒng)在不同流量下所需壓頭的數(shù)值，現(xiàn)將計(jì)算結(jié)果列于本題附表中。由下表數(shù)據(jù)，即可在本題附圖上繪出管路特性曲線(xiàn)HcQc。例2-6 附表Qc，m3/s0.000.010.020.030.040.05Hc，m8

51、.759.2610.4912.3214.7117.63（3）泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的流量、壓頭、軸功率及效率   本題附圖中泵的特性曲線(xiàn)與管路特性曲線(xiàn)的交點(diǎn)就是泵的工作點(diǎn)，該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的各性能數(shù)值即為泵在運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的流量、壓頭和效率。由圖中工作點(diǎn)讀得：流量，壓頭，效率軸功率應(yīng)按下式計(jì)算求得，即：水力效率可由離心泵的理論壓頭求得。由例2-1知該泵基本方程式為：即：所以，水力效率例2-7某離心泵（其特性曲線(xiàn)為本題附圖中的曲線(xiàn)）所在管路的特性曲線(xiàn)方程式為，當(dāng)兩臺(tái)或三臺(tái)此型號(hào)的泵并聯(lián)操作時(shí)，試分別求管路中流量增加的百分?jǐn)?shù)。若管路特性曲線(xiàn)方程式變?yōu)闀r(shí)，試再求上述條件下流量增加的百分?jǐn)?shù)。上兩管路特性方

52、程式中Qc的單位為m3/s，Hc的單位為m。解：離心泵并聯(lián)工作時(shí)，管路中的輸水量可由相應(yīng)的泵的合成特性曲線(xiàn)與管路特性曲線(xiàn)的交點(diǎn)來(lái)決定。性能相同的兩臺(tái)或三臺(tái)離心泵并聯(lián)工作時(shí)合成特性曲線(xiàn)，可在單機(jī)特性曲線(xiàn)上取若干點(diǎn)，對(duì)應(yīng)各點(diǎn)的縱坐標(biāo)（H）保持不變，橫坐標(biāo)（Q） 分別增大兩倍或三倍，將所得的各點(diǎn)相連繪制而成，如本題附圖中的曲線(xiàn)和所示。由曲線(xiàn)可知，當(dāng)時(shí)，。在同一壓頭下，兩臺(tái)或三臺(tái)泵并聯(lián)時(shí)，相應(yīng)的及。按題給的管路特性方程式，計(jì)算出不同Qc下所對(duì)應(yīng)的Hc，計(jì)算結(jié)果列于本題附表中，然后在本題附圖中標(biāo)繪出管路特性曲線(xiàn)。例2-7 附表Qcl/s020040060080010001200m3/s00.20.40.

53、60.81.01.2，m4040.642.445.449.655.061.6，m4044.066.076.0      （1）管路特性曲線(xiàn)方程式為時(shí)，單臺(tái)泵和多臺(tái)泵并聯(lián)工作時(shí)情況為：一臺(tái)泵單獨(dú)工作時(shí)，工作點(diǎn)為M1，；兩臺(tái)泵并聯(lián)工作時(shí)，工作點(diǎn)為M2，；三臺(tái)泵并聯(lián)時(shí)，工作點(diǎn)為M3，。兩臺(tái)泵并聯(lián)工作時(shí)，流量增加的百分?jǐn)?shù)為： 三臺(tái)泵并聯(lián)工作時(shí)，流量增加的百分?jǐn)?shù)為：（2）管路特性曲線(xiàn)方程式為時(shí)，單獨(dú)使用一臺(tái)泵和并聯(lián)使用的情況為：一臺(tái)泵單獨(dú)工作時(shí)，工作點(diǎn)為M1，；兩臺(tái)泵并聯(lián)工作時(shí)，工作點(diǎn)為M2，；三臺(tái)泵并聯(lián)工作時(shí)，工作點(diǎn)為M3，。兩臺(tái)泵并聯(lián)工作時(shí)，流量增加的百分?jǐn)?shù)為： 三臺(tái)泵

54、并聯(lián)工作時(shí)，流量增加的百分?jǐn)?shù)為：從上述計(jì)算結(jié)果也可看出：（1）性能相同的泵并聯(lián)工作時(shí)，所獲得的流量并不等于每臺(tái)泵在同一管路中單獨(dú)使用時(shí)的倍數(shù)，且并聯(lián)的臺(tái)數(shù)愈多，流量的增加率愈小。（2）當(dāng)管路特性曲線(xiàn)較陡時(shí)， 流量增加的百分?jǐn)?shù)也較小。例2-8若某輸水管路系統(tǒng)要求流量為80m3/h，壓頭為18m，試選擇一臺(tái)適宜的離心泵，在求該泵實(shí)際運(yùn)行時(shí)所需軸功率及因用閥門(mén)調(diào)節(jié)流量而多消耗的軸功率。解：（1）泵的型號(hào)  由于輸送清水，故選用B型水泵。按、的要求，在B型水泵的系列特性曲線(xiàn)圖上標(biāo)出相應(yīng)的點(diǎn)，因該點(diǎn)靠近標(biāo)有4B20-2900字樣的扇形面的弧線(xiàn)下方，故可選用4B20型水泵，轉(zhuǎn)速為2900r/mi

55、n。由附錄二十五中查得4B20型水泵在最高效率點(diǎn)下的性能如下：，（2）該泵實(shí)際運(yùn)行時(shí)所需的軸功率  該泵運(yùn)行時(shí)所需的軸功率，實(shí)際上是泵工作點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的軸功率。由4B20型離心泵的特性曲線(xiàn)可查得：當(dāng)該泵在下運(yùn)行時(shí)，所需軸功率為：（3）用閥門(mén)調(diào)節(jié)流量而多消耗的功率  由圖查得：當(dāng)時(shí)及。而管路要求為、。為保證達(dá)到要求的輸水量，應(yīng)改變管路性能曲線(xiàn)，即用泵出口管線(xiàn)的閥門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)流量，關(guān)小出口閥門(mén)，增加管路的壓頭損失，使管路系統(tǒng)所需壓頭也為21.2m。由于用閥門(mén)調(diào)節(jié)流量而多消耗的壓頭為：故多消耗的軸功率為：例2-9單動(dòng)往復(fù)泵活塞的直徑為160mm、沖程為200mm，用以將密度為930kg/

56、m3的液體從敞口貯罐送至某設(shè)備中，液體輸送量為25.8m3/h，設(shè)備內(nèi)壓強(qiáng)為3.14×105Pa（表壓），貯槽液面比設(shè)備的液體入口管（中心截面）低19.5m。若管路的總壓頭損失為10.3m（包括管路進(jìn)出口損失），泵的總效率和容積效率分別為0.72和0.85，試求此泵的活塞每分鐘往復(fù)次數(shù)和軸功率。解：（1）往復(fù)泵活塞每分鐘的往復(fù)次數(shù)   往復(fù)泵的理論排液量為：依題意實(shí)際排液量為：所以（2）往復(fù)泵的軸功率  往復(fù)泵軸功率的求法與離心泵的相同，即上式中往復(fù)泵的壓頭，可由柏努利方程式求得。取主槽液面為上游截面1-1，輸送管路出口外側(cè)為截面2-2，并以截面1-1為

57、基準(zhǔn)水平面，則：式中  ，（表壓），（表壓），所以管路所需壓頭為泵所提供，所以泵的壓頭為：于是泵的軸功率為：例2-10 用風(fēng)機(jī)將20、38000kg/h的空氣送入加熱器加熱至100、然后經(jīng)管路而送到常壓設(shè)備內(nèi)，輸送系統(tǒng)所需全風(fēng)壓為1200Pa（按60、常壓計(jì)）。試選合適的風(fēng)機(jī)。若將已選的風(fēng)機(jī)（轉(zhuǎn)速相同）置于加熱器之后，是否仍能完成輸送任務(wù)？解：空氣在20、常壓下的密度為1.2kg/m3，則風(fēng)量為：輸送系統(tǒng)的風(fēng)壓HT按下式換算為實(shí)驗(yàn)條件下的風(fēng)壓，即：由附錄五查得60、常壓空氣密度為1.06kg/m3，故根據(jù)風(fēng)量，風(fēng)壓，于附錄廿八中查得4-72-11No.10c型離心通風(fēng)機(jī)可滿(mǎn)足要求。該

58、風(fēng)機(jī)性能見(jiàn)本題附表。若將已選風(fēng)機(jī)置于加熱器之后，則風(fēng)量發(fā)生明顯變化。由題知管路系統(tǒng)所需風(fēng)壓為1200Pa，此值較大氣壓強(qiáng)小得多，所以風(fēng)機(jī)入口處的壓強(qiáng)仍可按常壓計(jì)。由本教材附錄可查得常壓、100下空氣密度為0.946kg/m3，故風(fēng)量為：風(fēng)壓仍與前相同，若風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1000r/min，則此風(fēng)機(jī)不能完成輸送任務(wù)。實(shí)際上還應(yīng)考慮風(fēng)機(jī)是否可耐高溫。例2-10 附表轉(zhuǎn)速風(fēng)壓風(fēng)量效率功率r/minPam3/h%kW100014223270094.316.5離心泵的串并聯(lián)問(wèn)題解答：三臺(tái)或三臺(tái)以上泵的串、并聯(lián)操作問(wèn)題與兩臺(tái)的類(lèi)似。若為三臺(tái)并聯(lián)，則并聯(lián)泵的合成特性曲線(xiàn)的橫坐標(biāo)為單臺(tái)泵的三倍，而縱坐標(biāo)不變。若為三

59、臺(tái)串聯(lián)，則串聯(lián)泵的合成特性曲線(xiàn)的縱坐標(biāo)為單臺(tái)泵的三倍，而橫坐標(biāo)不變。兩臺(tái)型號(hào)不同的離心泵能夠串或并聯(lián)操作。以?xún)膳_(tái)型號(hào)不同的離心泵的并聯(lián)操作為例：按并聯(lián)泵特點(diǎn)，即同一揚(yáng)程下，并聯(lián)泵系的流量為單泵之和，作出合成特性曲線(xiàn)，在HQ圖上縱坐標(biāo)不變，橫坐標(biāo)相加。由圖可見(jiàn)，當(dāng)Q=0QA，與泵無(wú)同一揚(yáng)程，只有當(dāng)Q>QA后，兩泵才有相同的揚(yáng)程。圖中M為并聯(lián)系的工作點(diǎn)。第二章習(xí)題1）某盛有液體的圓筒容器，容器軸心線(xiàn)為鉛垂向，液面水平，如附圖中虛線(xiàn)所示。當(dāng)容器以等角速度繞容器軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)，液面呈曲面狀。試證明：液面為旋轉(zhuǎn)拋物面。液相內(nèi)某一點(diǎn)（r，z）的壓強(qiáng)。式中為液體密度。2）直徑0.2m、高0.4m的空心圓桶內(nèi)盛滿(mǎn)水，圓筒定該中心處開(kāi)有小孔通大氣，液面與頂蓋