流體輸送機械講義(離心泵)

1、第二章流體輸送機械第一節(jié)概述（略）第二節(jié)離心泵一、離心泵的基本結(jié)構(gòu)和工作原理1、離心泵的基本結(jié)構(gòu)2、離心泵的工作原理例：一杯熱水為使之冷卻，用筷子在水中旋轉(zhuǎn)，水也產(chǎn)生速度，跟著筷子一塊轉(zhuǎn)動（本質(zhì)上是 筷子的附著力大于水之間的聚力，摩擦力使水旋轉(zhuǎn)）靠近筷子的水轉(zhuǎn)的快而遠(yuǎn)離筷子的水轉(zhuǎn)的慢。 另外中心凹，四周水沿壁上升高于中間。為什么呢？離心力22F m R mR22n 弧度/秒角速度R半徑（葉輪半徑） m質(zhì)量（流體質(zhì)量kg）T22 rn = r1線速度,T 周期,n-轉(zhuǎn)速，T -（周期是物體做圓周運動Tn旋轉(zhuǎn)一周所需要的時間，單位是秒；轉(zhuǎn)速n是物體單位時間所轉(zhuǎn)的周數(shù) ，單位是1/秒）。R /或 /

2、則F /手轉(zhuǎn)動筷子，水產(chǎn)生動能，水旋轉(zhuǎn)碰到管壁動能轉(zhuǎn)化為靜壓能，靜壓能又轉(zhuǎn)化為位能使水沿壁 面上升。邊上水上升后，中心能減少，形成空隙，產(chǎn)生真空度，故在同一個大氣壓下，中心凹下去。（1）泵軸帶動葉輪旋轉(zhuǎn)，充滿葉片之間的液體也跟在旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下，液體從葉輪中心 被拋向葉輪邊緣，使液體靜壓能、動能均提高。（類似我們旋轉(zhuǎn)雨傘，傘上面的雨滴飛出去）（2）液體從葉輪外緣進(jìn)入泵殼后，由于泵殼中流道逐步加寬，液體流速變慢，又將部分動能轉(zhuǎn) 化為靜壓能，使泵出口處液體的壓強進(jìn)一步提高，于是液體以較高的壓強從泵的排出口進(jìn)入排出管 路輸送到所需場所。（3）當(dāng)泵液體從葉輪中心被拋向外緣時，在中心出形成低壓區(qū)，由

3、于貯槽液面上方的壓強（一 般為1 atm）大于吸入口處的壓強，在壓強差的作用下，液體便經(jīng)吸入管路，連續(xù)地被吸入泵， 以補充被排出的液體。離心泵之所以能夠輸送液體，主要依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉輪，產(chǎn)生離心力，在慣性作用下，獲得了 能量以提高壓強。3、離心泵使用注意點：離心泵啟動時，必須灌滿水否則產(chǎn)生氣縛。何為氣縛？離心泵啟動時， 如果泵殼與吸入管路沒有充滿液體，則泵殼存有空氣，由于空氣的密度遠(yuǎn)小于液體的密度，產(chǎn)生的離心力小，（離心力F m、m F ）從葉輪中心甩出的液體少，因而葉輪中心處所形成的低 壓（真空度）不足以將貯槽的液體吸入泵（打不上水），此時雖啟動離心泵也不能輸送液體，此種現(xiàn)象稱為氣縛。4 、

4、離心泵的主要部件：（1）葉輪（泵的心臟） 如講義離心泵的結(jié)構(gòu)圖，每個葉輪有612片彎曲的葉片。閉式有無前后蓋板A、按有無蓋板分半閉式無前蓋板開式無前后蓋板雙吸C、平衡孔：在葉輪后蓋板上鉆一些小孔，它的作用是使蓋板與泵殼之間的空腔中一部分高壓 液體漏到低壓區(qū)（吸入口處）以減少葉輪兩側(cè)的壓力差。從而起到平衡一部分軸向推力的作用。（2）泵殼又稱為蝸殼，因殼有一個截面逐漸擴(kuò)大的蝸牛式通道，泵殼不僅作為一個匯集由葉輪拋 出液體部件，而且使部分動能有效地轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能。在葉輪與泵殼之間有時還裝一個固定不動而帶有葉片的圓盤，這個圓盤稱為導(dǎo)輪，由于導(dǎo)輪具 有很多逐漸轉(zhuǎn)向的流道，使高速液體流過時，均勻而緩和地將動

5、能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，減少能量損失。填料密封軸封（3）軸圭寸裝置：泵軸與泵殼之間的密圭寸稱為軸圭寸。其作用是防止高壓液體從泵殼沿軸而漏出，或 者空氣以相反方向漏入泵殼。機械密封二、離心泵的主要性能參數(shù)與特性曲線1、離心泵的主要性能參數(shù)（1）流量：離心泵的流量又稱送液能力，是指泵在單位時間里排到管路系統(tǒng)的液體體積Q 乂 或壓頭：離心泵的壓頭又稱為泵的揚程，是指泵對單位重量的流體所提供的有效能 量,H N.m n m。升揚高度：離心泵將液體從低處送到高處的垂直距離 m容積損失水力損失(3)效率：反應(yīng)能量損失機械損失高壓液體通過葉輪與泵 高壓液體從填料函處漏 高壓液體從平衡孔漏回 粘性液體流過葉輪與泵 產(chǎn)

6、生流動阻力而引起能 輸送流量與設(shè)計流量不 擊而損失能量，即粘性 泵運轉(zhuǎn)時，泵軸與軸承 葉輪外表面與液體之間 能量損失。殼間縫隙漏回吸入口 ； 至泵殼外；低壓區(qū)殼流速與方向的改變， 量損失;一致,在泵體內(nèi)產(chǎn)生沖 流體摩擦阻力。之間，泵軸與填料函， 均產(chǎn)生摩擦引起的軸功率：離心泵的軸功率是泵軸所需的功率功率 N, J/s 或w或kw。當(dāng)泵直接由電機帶動時,也就是電動機傳給泵軸的Ne：有效功率，是輸送到管道的液體從葉輪所獲得的功率由于有容積損失，水力損失與機械損失，所以泵的軸功率大于有效功率QH gQ泵的流量m3泵的壓頭被送液體的密度kg m3g 重力加速度 m s2如Ne用kw計算Ne QH gQ

7、H10009.81QH102N 警kw1021W - J kg2、離心泵的特性曲線表示流量Q與H N變化的關(guān)系曲線，它由泵的制造廠通過實驗測定后提供的。離心泵的特性曲線只與葉輪的直徑、轉(zhuǎn)速和測試時的工作介質(zhì)有關(guān)，它是在泵的制造廠通過實驗作出來的。HQ曲線 QN Q曲線 QQ 0 N 最小故離心泵啟動時，應(yīng)關(guān)閉出口閥,使啟動電流減少以保護(hù)電機。 Q曲線上升到最大值Q26z J-：-；N=2900 r/minn"J*20Xj" JxT J $n丁g3D11f_ _ -"r237 N廣111I2 15 21111弓 31Q14B20型離心泵的特性曲線1?r .離心泵在一

8、定轉(zhuǎn)速下有一最咼效率點,稱為設(shè)計點。離心泵的工作圍稱為泵的高效率區(qū)。通常為最高效率的92%左右，離心泵最好在此圍工作。A 最高效率點，稱為設(shè)計點。泵在最高效率相對應(yīng)的流量及壓頭下工作最為經(jīng)濟(jì)，所以與最 高效率點對應(yīng)的 稱為最佳工況參數(shù)。離心泵的銘牌上標(biāo)出的性能參數(shù)就是指該泵在運行時效率最高點的狀況參數(shù)，根據(jù)輸送條件的要求，離心泵往往不可能正好在最佳狀況點上運轉(zhuǎn)，因此一 般只能規(guī)定一個工作圍，稱為泵的高效率區(qū)，通常為最高效率的92%左右，如圖中波折線所示的圍。究竟離心泵的特性曲線是如何作出來的請看例題：當(dāng)轉(zhuǎn)速為2900控制閥門Q1 0HiNiQ2H2 N2Q3H3 N3聯(lián)接以上各點，即得該泵在固

9、定轉(zhuǎn)速之下的特性曲線。三、離心泵性能的改變和換算泵的生產(chǎn)部門所提供的離心泵特性曲線一般都是在一定轉(zhuǎn)速和常壓下，以常溫的清水為例作實 驗測得的。若輸送的液體物理性質(zhì)（密度和粘度）或泵的轉(zhuǎn)速或葉輪直徑改變，泵的性能參數(shù)及生產(chǎn)部門 所提供的泵的特性曲線應(yīng)當(dāng)重新?lián)Q算。1、密度的影響對H的影響 離心力F m 2R mV.m .F p（出口靜壓強 ）則又衛(wèi) H對H無影響2vF m對Q的影響 p R Cm CV gA AH 衛(wèi) CV CVg g離心泵的流量取決于離心泵葉輪直徑和離心泵的轉(zhuǎn)速與流體密度無關(guān)。對的影響Ne QH g N QH g密度對效率無影響。對N的影響n QH102.N2、粘度的影響 被輸送

10、的液體粘度若大于常溫下清水的粘度,則泵體部的能量損失增大、泵的壓頭、流量要減少,（H與Q 一致H .Q ），效率下降;軸功率增大，即泵的特性曲線發(fā)生改變。Q gHNN業(yè)N102當(dāng)輸送液體的運動粘度()<20cst無須換算。當(dāng) >20cst時，離心泵的性能需按下式進(jìn)行換算，即：Q' CqQH' CH H'C 式中：Q、H、離心泵輸送水時的流量、壓頭、效率；Q'、H'、'離心泵輸送其它粘性液體的流量、壓頭、效率；Cq、Ch、C 流量、壓頭、效率的換算系數(shù)。3、離心泵的轉(zhuǎn)速影響（其推導(dǎo)參考化學(xué)工業(yè)學(xué)校，省工業(yè)技術(shù)學(xué)校合編1966年版泵和壓縮

11、機P132利用相似定律推導(dǎo)出來的）。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)系為泵的轉(zhuǎn)速變化小于 20%寸，用離心泵比例定律換算偏差不大。2h 1mH 2n2比例定律：Q1片Q2n 2N1N2n1n2式中：Q1、H1、N1 轉(zhuǎn)速為 山時的泵的性能參數(shù);Q2、H2、N2轉(zhuǎn)速為 匕時的泵的性能參數(shù)。4、葉輪直徑的影響當(dāng)葉輪直徑變化不大、葉輪外徑的減小變化不大于20%的情況下，轉(zhuǎn)速不變時，葉輪直徑和流量、壓頭、軸功率之間的近似關(guān)系為：Q'D'22H'D'2N'3D'2稱為切割定律，此式只有在葉輪直徑的QD2HD2ND2變化

12、不大于20%時才適用。Q'、H'、N'葉輪直徑為D'2時泵的性能；Q、H、N 葉輪直徑為 D2時泵的性能;某離心泵輸送水的特性曲線已由泵的生產(chǎn)廠家標(biāo)出來了，現(xiàn)在是用輸送水的泵輸送900 kg. m3，粘度為 220 cst 的油。液體的性質(zhì)發(fā)生了改變，由前分析可知：離心泵的壓頭、流量、效率均與密度無關(guān)，只是軸功率隨密度的增加而增加。代入Nkw中計算。102粘度的影響當(dāng)> 20 cst離心泵的性能必須按下式Q' CqQH' CH Hc進(jìn)行計算。查本講義,清水200C998.2 kg m35100.50 10 Pa.s100.5010 5998

13、.21.00710m2. s又因為 1 st 100 cst 104 m2. s1 ml s106 cstD 1.007 10 61061.007 cst油 220 cst油 水 2201.007218.993 cst當(dāng) >20 cst時，離心泵性能就須校正即>2 水（ 2°0c）必須校正。Qs，查有關(guān)圖以求取Cq、Ch、cc CV gC'V c'常數(shù)g3V 輸液體積m必須用200C的清水最高效率點對應(yīng)的流量一一額定流量 四、離心泵的氣蝕現(xiàn)象與允許吸上高度1、離心泵的壓強變化F m 2R m常數(shù) RF離p H泵的工作原理：通過葉輪帶動液體勻速旋轉(zhuǎn)將離心力轉(zhuǎn)

14、變?yōu)殪o壓頭的過程，當(dāng)然流體由靜即動也產(chǎn)2生部分動壓頭，二者之和為總壓頭。即p u_g 2g葉輪出口處即泵殼由于流道面積變大，u變小、速度頭變小，所以部分動壓頭轉(zhuǎn)化為靜壓頭，使泵排出口的總壓頭高于葉輪輸出口靜壓頭。而泵殼面積大，流體突然擴(kuò)大等局部阻力造成的能量 損失又使泵排出口的總壓頭低于葉輪出口的總壓頭。2、離心泵的氣蝕現(xiàn)象：（1）未飽和氣：將一種液體引入裝同種液體的空間中，還能夠繼續(xù)蒸發(fā)。飽和氣：如果氣跟產(chǎn)生它的液體處于動態(tài)平衡，這種氣體叫飽和氣，它所具有的氣壓稱飽和蒸氣壓。飽和蒸氣壓是在真空中測量的與外界大氣壓無關(guān)是溫度的單值函數(shù)。飽和飽和蒸汽壓蒸氣壓隨溫度升高而變大，隨溫度降 低而變小。

15、（2）汽化液體變?yōu)闅怏w的過程。液體氣化時需要熱量，在任何溫度下，液 體表面都在蒸發(fā)。（蒸發(fā)是液體表面發(fā)生 的汽化現(xiàn)象。）即在同一時間從液面逸出 的分子數(shù)多于氣體進(jìn)入液體的分子數(shù)，在任何溫度下都能進(jìn)行，溫度越高蒸發(fā)越 快。（當(dāng)溫度升高至沸點時液體開始沸騰， 這時汽化不僅發(fā)生在液體表面，而且發(fā)生 在液體部，在液體部生成許多氣泡，升騰于液面。）沸騰是液體表面和部同時進(jìn)行的汽化現(xiàn)象。沸騰時，它的飽和蒸汽壓與外部壓強相等。（3）離心泵的氣蝕現(xiàn)象當(dāng)葉片入口附近的最低壓強等于或小于輸送溫度下液體的飽和蒸氣時，該處發(fā)生氣化并產(chǎn)生氣 泡，為什么會產(chǎn)生氣泡呢？水里溶解大量空氣，這些空氣正常情況下一般會被壁面吸附，

16、固體分子 對氣體分子的吸引力大于液體分子對氣體分子的吸引力，若溫度升高時，這些空氣受熱膨脹為氣泡,周圍的液體也向該氣泡蒸發(fā)，所以氣泡水蒸氣很快達(dá)到飽和，氣泡密度小，所以上升。當(dāng)葉片附近 的最低壓強等于或小于輸送溫度下液體的飽和蒸汽時，說明液體還可以繼續(xù)汽化并產(chǎn)生大量氣泡。 氣泡隨同液體從低壓區(qū)到高壓區(qū)時，在高壓的作用下，氣泡迅速凝結(jié)或破裂，瞬間周圍的液體以極高的速度沖向原氣泡所占據(jù)的空間，在沖擊點處形成高達(dá)幾萬kPa的壓強，沖擊頻率可高達(dá)每秒幾萬次之多。這種現(xiàn)象稱為氣蝕現(xiàn)象。氣蝕發(fā)生時，產(chǎn)生噪音和震動，葉輪局部地方在巨大的沖擊力 的反復(fù)作用下，材料表面被侵蝕成為蜂窩狀空洞，使葉片受到損壞。此外

17、，氣蝕嚴(yán)重時，由于產(chǎn)生 大量的氣泡，占據(jù)液體流動的一部分空間，導(dǎo)致泵的流量、壓頭與效率顯著下降。為保證離心泵能正常運轉(zhuǎn)，應(yīng)避免發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。一般使最低壓強大于輸送溫度下液體的飽和 蒸氣壓。但實際操作中不易測出最低壓強的位置，而往往是測泵入口處的壓強，然后考慮一個安全量即為泵入口處 允許的最低絕對壓強以 pi表示，單位Pa，習(xí)慣上常把pi為真空度，并以被輸送 液體的液柱高度為計量單位，稱為 允許吸上真空度，以HS表示。HS是指壓強為p1 （參看講義有關(guān)圖）處可允許的達(dá)到的 最高真空度，其表達(dá)式為：HSPaPipa p1 真空度PaH s離心泵的允許吸上真空度，米液柱Pa 大氣壓強Pa 被輸送液體

18、的密度 kg m3 3、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，是指泵的吸入口與吸入貯槽液面間可允許達(dá)到的hf ,o iHgPoPiZ2H g最大垂直距離，以符號 Hg表示。2UiZi0PoPigPoPa2g2Uo02g2Ui2gHgPa2Pi Ui2gh f,0 1將H SPjP1代入g得HgHs2蟲H2gf,0 1為何H S隨Q增大而減小?Q大，在泵入口瞬間甩出去的液體多,造成真空度大,液體容易氣化,液體的飽和蒸氣壓 pv大,而PiPv 則 Pi 大H s_PaPgHs。而制造泵的工廠是在大氣因為HS f （液體物理性質(zhì)，當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?，泵的結(jié)構(gòu)，流量）則將米液柱變成米水

19、柱1000 kg . m3操作條件PiPv H SmH2O柱表示，則變?yōu)镠s g1000 gHs1000Pa Pv1000gHaPv9.81103，水在200C與大氣壓為10 mH2O (實驗條件)，則土-1000PaPvPaPv1000 9.811000 9.811000 9.81100.24 。0 '200C水 pv 2.3341kPa2.33411000 9.81型 0.24 m米水柱，由-得:壓強10 mH 2。( 9.81 104Pa )下，以200C為工質(zhì)進(jìn)行的，相應(yīng)的允許吸上真空度為Hs表示,而輸送其它液體，且操作條件與上述的實驗條件不符，必須按講義有關(guān)公式校正。泵葉片入

20、口附近Pv，如果操作條件與實驗條件不同,的最低壓強pi必須大于或等于輸送溫度下液體的飽和蒸氣壓Pvh表示。要點：以水柱表示允許吸上高度，由p1pv當(dāng)P1pv時得出式，導(dǎo)出允許吸上真空度的概念，并用允許吸上真空度來表示離心泵的允許吸上高度。當(dāng)P1pv時,導(dǎo)出允許氣蝕余量的Hs Hs (Ha 10) ( v 3 0.24) 1000，又因為式使用不太方便，因此對9.81 10輸送某些沸點較低液體的油泵，又引入一個表示氣蝕性能的參數(shù)，叫允許氣蝕余量，以概念，并用允許氣蝕余量來表示離心泵的允許吸上高度。為防止離心泵發(fā)生氣蝕， 離心泵入口處：衛(wèi)丄g2U12gPvP12U12gPvPv操作溫度下的飽和蒸氣

21、壓Pa ；h離心泵允許氣蝕余量當(dāng)貯槽為敞口p0 paatm，將代入得:HgPoPvf ,0 1Hsf ,0 1注意性能表 h也是按200C的清水測出來的，當(dāng)測其它液體時,h應(yīng)校正為h'h'輸送其它液體的允許氣蝕余量m ；h 輸送200C水允許氣蝕余量m ；相對于水允許氣蝕余量校正系數(shù)。離心泵實際安裝高度應(yīng)比允許吸上高度小（0.51） m1盡量減少吸收管路的壓Hg（實）H g五、離心泵的工作點與流量調(diào)節(jié)i、管路特性曲線與泵的工作點頭損失；下；3.用最大流量計算ui或h,Hs管路輸送示意圖及特性曲線與泵工作點4HH-QH一11'（基準(zhǔn)面）2 2'ZiZ2PigP2g

22、2U12g2U22g若貯罐與受液槽的截面都很大，則2u2gHe所以H e2u2gK 常數(shù)He KHfLe）2gK （丄Le僥）2 K BQe2g結(jié)論：2.把泵安裝在貯罐液面以B是常數(shù)、Qe 管路系統(tǒng)的輸送量 m'：hA 管路截面積 m2上面He Qe曲線，稱為管路特性曲線。管路特性曲線H e Qe是整個管路系統(tǒng)在不同流量下 ，需要離心泵提供實際壓頭的大小， 離心泵M點（工作點）所對應(yīng)的流量的H Q特性曲線僅是顯示它本身在不同流量下所能提供的實際揚程。和揚程就是泵在此管路運輸?shù)膶嶋H流量與揚程，所以此點稱為工作點。（與設(shè)計點比較）2、離心泵的流量調(diào)節(jié)（1）改變閥門開度。（2）改變泵的轉(zhuǎn)速。

23、（3）減小葉輪直徑，實際很少用。H 或 工i。二H 7 m 廠、M一一 一-2MH或工ni>n-必HMM ninn2Q或QeQ或Qe改變閥門開度調(diào)節(jié)流量改變泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量Qi ni Q2 n223H1niNiniH2 n2N2n2例題：求工作點時的Q, Ne,。為什么作圖找到工作點 M呢？因為泵的特性曲線是在泵的制造廠通過現(xiàn)場實驗作出的，它取決于葉輪的直徑與轉(zhuǎn)速以及測試時的工作介質(zhì)。至于泵被賣給使用廠家后，如何使用那是使用者的事。管路特性曲線是使用泵的工廠，在買泵以前就已經(jīng)把輸送系統(tǒng)的全部管路、閥門安裝就緒了。于是在起點與終點截面上用柏努利方程找出HeQe的關(guān)系，即He K BQ；,這就

24、是管路特性曲線，它取決于操作狀況下的管路，與泵無關(guān)。供如何滿足于需？供需如何平衡于管路中？那就將兩條曲線畫在同一個圖上找出交點即為所求此即工作點M。M時的Q,Ne，即為所求。3、離心泵的并聯(lián)和串聯(lián)、離心泵的類型與選擇1、離心泵的類型水泵（2）按葉輪吸入方式分單吸泵雙吸泵耐腐蝕泵（1）按流體性質(zhì)分油泵雜質(zhì)泵（3）按葉輪數(shù)目分多級泵2、各類泵的表示法（1）水泵IS（ B型）（單級單吸懸臂式）；D型（多級）；SH型（雙吸式）。凡是輸送清水以及物理、 化學(xué)性質(zhì)類似于水的清潔液體都可以用水泵。（2）耐腐蝕泵（F）型。輸送酸堿等腐蝕性液體應(yīng)采用耐腐蝕泵，其主要特點是和液體接觸的部 件用耐腐蝕材料制成。其另

25、一個特點是密封要求高，由于填料本身被腐蝕的問題也難于徹底 解決，所以F型泵根據(jù)需要采用機械密封。（3） 油泵（Y）型輸送石油產(chǎn)品的泵稱為油泵。油泵的一個重要要密封完善，當(dāng)輸送200°C以上 的熱油時，還要求對軸封裝置和軸承等進(jìn)行完善的冷卻。（4） 雜質(zhì)泵（P型）這類泵的要：不易被雜質(zhì)堵塞、耐磨、容易拆洗。所以，其特點是葉輪流道寬， 葉片數(shù)目少，常采用半閉式或開式葉輪。有些泵殼襯為耐磨的鑄鋼護(hù)板。3、泵型號舉例：IS100-80-125 其中：IS 單級單吸離心水泵；100泵吸入口直徑mm80泵的排出管徑 mm 125泵的葉輪直徑 mm為選用方便，泵的生產(chǎn)部門有時還對同一類型的泵系列畫

26、特性曲線圖。把同一類型的各型號泵方弧線代表葉輪直徑比基本型號小一級的 表葉輪直徑比基本型號再小一級的 B。4、離心泵的選擇（1） 確定輸送系統(tǒng)的流量與壓頭。與較高效率圍相對應(yīng)的一段HQ曲線繪在一個總圖上，圖中扇形面的上方弧線代表基本型號，下A。若扇形面有三條弧線，則中間弧線代表A;下方弧線代根據(jù)輸送系統(tǒng)管路，用柏努利方程計算在最大流量下管路所需的壓頭即所選的泵可以稍大點，同時在該條件（2）根據(jù)被輸送液體的性質(zhì)和操作條件確定泵的類型,下泵的效率應(yīng)比較高。即 （Qe，H e）坐標(biāo)位置應(yīng)該在泵的高效率圍對應(yīng)的H Q曲線下方，選好型號后應(yīng)列出該泵的各種性能參數(shù)。（3）核算泵的軸功率。若輸送液體的密度大

27、于水的密度時，可按此式N 仝丄kW核算102泵的軸功率。管路特性曲線隨著閥門的關(guān)閉開啟而變化H e K BQ；。第三節(jié)其它類型液體輸送機械往復(fù)泵一、往復(fù)泵：是一種容積式泵，它依靠做往復(fù)運動的活塞依次開啟吸入閥和排出閥，從而吸入并排 出液體。吸入閥和排出閥都是排氣閥 泵缸單向閥?；钊ぷ魇椅鼩忾y1、工作原理：當(dāng)活塞從左向右移動時， 工作時容積增大，形成低壓， 吸入閥開，排出閥關(guān)（排出管 液體壓力作用而關(guān)閉）。當(dāng)活 塞移動到右邊時，工作室的容 積增大，吸入的液體量也最 大。當(dāng)活塞從右向左移動時， 泵缸液體受擠壓，壓強增大使 吸入閥關(guān)閉而推開排出閥將液體排出，活塞移到右端，排液完畢，完成了一個工作循

28、環(huán)。 往復(fù)泵的特點：靠活塞對液體做功，以靜壓能的形式直接傳給液體。2、一些基本名詞（1） 行程或沖程：活塞從左端點到右端點的距離。（泵左右兩個端點稱為死點。）（2） 單動泵吸入閥和排出閥裝在活塞的一側(cè)，只有在活塞的這一側(cè)才有吸液和排液作用，即每當(dāng)軸轉(zhuǎn)一周時只有一次吸入過程和一次排出過程?；钊谕鶑?fù)一次中，只吸進(jìn)一次和排出一次的泵叫單動泵。前述往復(fù)機的活塞，是由電動機通過曲柄將圓周運動變?yōu)橹本€運動，曲軸每轉(zhuǎn)一周活塞往復(fù)一 次，即運動兩個沖程，在每一個沖程之間的運動速度不等，故流量也是個變數(shù)，即液體排出量在活 塞未動或初動（上死點）時其值為零，活塞動至沖程的一半時其值最小，但至沖程終點（下死點）

29、時其值又變?yōu)榱悖瑔蝿颖门懦隽恳黄鹨宦涑烧仪€的形狀，流量極不穩(wěn)定?；钊诿總€行程的始 點至終點作加速運動，速度從零至最大；終點以后，活塞作減速運動，速度又從最大變?yōu)榱?。在?個排出行程，泵的流量必經(jīng)歷同樣的變化。（參閱下圖）。（3）雙動泵：活塞的兩側(cè)各裝有吸入閥和排出閥，活塞兩側(cè)都有吸液和排液作用。即軸每轉(zhuǎn) 一周時有兩次吸入過程和兩次排出過程。（4）三動泵：它是由三個單動泵并聯(lián)而成，泵軸的曲柄角互成1200，每當(dāng)軸轉(zhuǎn)一周時有三次流量取決于泵本身的幾何尺寸和活塞往復(fù)次數(shù)而與泵的壓頭無關(guān)，故稱容積式泵或正位移泵（揚程和流量無關(guān)的泵）。單動泵Qt As nrHqt 往復(fù)泵的理論流量m /min ；

30、2A活塞的截面積m ；n r 活塞的每分鐘往復(fù)次數(shù)往復(fù)泵的流量與壓頭吸入和三次排出過程1 min ；雙動泵 Qt (2A a)snra活塞桿截面積ms 活塞的沖程 m。 往復(fù)泵的特性曲線和工作點：往復(fù)泵的特性方程可表示為；qt 常數(shù)。 往復(fù)泵的工作點原則上仍是往復(fù)泵的 特性曲線與管路特性曲線的交點如M點所示。 往復(fù)泵的軸功率和效率H ,M往復(fù)泵的特性曲線與工作點2HQ g往復(fù)泵總效率 0.65 0.85 。60 往復(fù)泵壓頭取決于泵的機械強度及原動機的功率。 開動前泵無法充滿液體，往復(fù)泵有自吸作用。其吸上真空度f（p.T 液體性質(zhì)）Hg也有一定的限制。 復(fù)泵不能用排出管路閥門來調(diào)節(jié)流量，一般采取

31、回流支路調(diào)節(jié)裝置。由Qt Asnr知：改變活塞沖程和往復(fù)次數(shù)都可以改變往復(fù)泵的流量。這種調(diào)節(jié)方法經(jīng)濟(jì)性好但操作不便，很少采用。往復(fù)泵用于小流量、高壓強的場合，不能輸送腐蝕性流體和有固 體顆粒的流體。、旋轉(zhuǎn)泵：正位移泵（1）齒輪泵，容積形成低壓 單螺桿泵區(qū)將液體吸入（2）螺桿泵雙螺桿泵 三螺桿泵往復(fù)泵、計量泵、旋轉(zhuǎn)泵（齒輪 泵、螺桿泵）均稱正位移泵，（流 量與揚程無關(guān)）。、計量泵（比例泵）是一種小型往復(fù)泵，適用于要求輸液量十分準(zhǔn)確又便于調(diào)整的場合。五螺桿泵注意：排液量一定，操作中不能關(guān)閉出口閥流量調(diào)節(jié)用回流支路閥門。（旋渦泵參閱泵和壓縮機化學(xué)工業(yè)學(xué)校，省工業(yè)技術(shù)學(xué)校主編p37 ）。 結(jié)構(gòu)如講義。

32、 原理：旋渦泵最初出現(xiàn)于 1920年，曾有人作以下假說。葉輪和引水道充滿了液體，葉輪轉(zhuǎn)動，引水道中液體也在轉(zhuǎn)動，在每一液體質(zhì)點上作用著離心力，因為引水道中液體的圓周速度小于 葉輪液體周圍速度，（如同筷子在杯中攪水，遠(yuǎn)離筷子的水轉(zhuǎn)的較慢），故在葉輪液體所受的離心力較引水道液體所受離心力大，由于離心力的大小不同，引起液體做圓環(huán)形運動（稱為縱向旋渦），因為縱向旋渦作用，從離軸中心近的地方吸入液體和在半徑大的地方壓出液體。這樣液 體依靠縱向旋渦在引水道流經(jīng)葉輪凹槽（沿圓盤周圍跣有葉片的凹槽）多次，每經(jīng)過一次，它 的壓頭就增加一次，所以在旋渦泵的單個葉輪中發(fā)生了類似多級離心泵的工作，在這種泵液體 是以旋

33、渦運動的方式經(jīng)葉輪凹槽多次，所以稱為旋渦泵。 其特點：壓頭高，流量小。 注意事項：a, 啟動前灌滿液體；b, Qmin （流量最?。rNmax（功率最大）,啟動時出口閥必須全開；c, 避免此類泵在太小的流 量或出口閥全關(guān)的情況 下長時間運轉(zhuǎn)以保證電 機的安全;d, 用回流支路調(diào)節(jié)流量。第四節(jié)氣體輸送機械輸送一、用途制高壓制真空、種類通風(fēng)機】輸送鼓風(fēng)機/1、按用途分壓縮機制高壓真空泵制真空離心式往復(fù)式2、 按結(jié)構(gòu)與工作原理分一旋轉(zhuǎn)式（羅茲鼓風(fēng)機）內(nèi)有兩個轉(zhuǎn)子流體作用式流體作用式是利用一種流體的作用，產(chǎn)生壓力或制造成真空而達(dá)到輸送另一流體的目的，俗稱酸蛋,利用壓縮產(chǎn)生的壓力輸送液體。離心通風(fēng)機、鼓

34、風(fēng)機和壓縮機、離心通風(fēng)機1、結(jié)構(gòu)：與單級離心泵相似2、性能參數(shù)與特性曲線（1）風(fēng)量：單位時間從風(fēng)機出口排出的氣體體積，并以風(fēng)機進(jìn)口處氣體的狀態(tài)計算，以Q表示，單位為。氣體通過風(fēng)機的壓強變化較小，在風(fēng)機運動的氣體可視為壓強不變。（2） 風(fēng)壓：單位體積的氣體流過風(fēng)機時所獲得的能量，以Ht表示，單位為J m3Pa有時用mmH2O來表示。常以1m3氣體作基準(zhǔn)，設(shè)風(fēng)機進(jìn)口截面1'，出口截面22'得離心通風(fēng)機的風(fēng)壓為:HtWe(Z2 Z1) g (P2 P1)hf,1 2式中及（Z1 Z2）很小,可忽略; 風(fēng)機出口管段很短hf,1 2也可忽略（風(fēng)機本身阻力不考慮 ，同泵一樣放在效率中了）；

35、 當(dāng)風(fēng)機入口處與大氣直接相連時，截面1 1'位于風(fēng)機進(jìn)口外側(cè)，則 u1 0因此上式簡化為:Ht (P2 Pl)2U22U2（p2 p1）靜風(fēng)壓以H st表示；2動風(fēng)壓風(fēng)機性能表上所示風(fēng)壓 （全風(fēng)壓），一般都是在200C和760 mmHg （1.0133 105Pa）條件下用空氣測定的。該條件下空氣密度1.2 kg m3，如果實際條件與實驗條件不同必須校正。將操作條件下的風(fēng)壓 Ht換算為實驗條件下的風(fēng)壓 Ht，然后以HT的數(shù)值來選擇風(fēng)機。HtHt-Ht1.2推導(dǎo)： pV nRT GRT MG pMV RTp1M1RT1|p1T22P2Mp2T1RT2（通風(fēng)機增壓不大）此處Ht、Ht相當(dāng)于

36、pp2T11即PlT22推導(dǎo)2: V （體積）受p的影響大于溫度，故溫度可忽略，（T=273+t C ）,即上式Q p22即 Ht Ht1推導(dǎo)3:又因為風(fēng)壓可用mmH2O表示h g則操作條件下的hThT （實驗條件下），即丄 衛(wèi)g g（離心通風(fēng)機的壓頭和流量只取決于該離心機的幾何尺寸和轉(zhuǎn)速,如風(fēng)壓用 mmH2O表示,則不管是實驗條件或操作條件，此值應(yīng)為定值）。數(shù)學(xué)上證明：F離心A面積2m RCVAhCV C V而通風(fēng)機增壓為g g0.145atm,由pVnRTnRTV,因為T=273+t C ,所以V受p的影響遠(yuǎn)大于T,又因為p變p化不大，所以v1 v2V 常數(shù)，則h C V 常數(shù)，即hThT

37、 （C與C均為常數(shù)）。(參閱譚天恩等三人編的化工原理冊Pl03)。u2u2Ht (P2 Pl)-(因為氣體密度小 可忽略)本處Ht p Ht p22Ht Ht(3 )、軸功率與效率、N = HtQ-N2 mis = N ms = J s =W1000mN -軸功率 kWQ-風(fēng)量m據(jù)輸送氣體的性質(zhì)，確定輸送設(shè)備類型。 根據(jù)實際風(fēng)量 Q(風(fēng)機進(jìn)口狀態(tài)) 與實驗條件下的風(fēng)壓在風(fēng)機的特性曲線或性能表中選擇合適 的型號。選擇的原則與離心泵相同。3 若輸送氣體密度1.2 kg/m 時，需按有關(guān)公式校正。、離心鼓風(fēng)機和壓縮機。1、 離心鼓風(fēng)機工作原理同離心通風(fēng)機。結(jié)構(gòu)類似多級離心泵，各級葉輪的直徑也大體上相

38、等，無冷卻裝置。2、 離心壓縮機主要結(jié)構(gòu)，工作原理都與離心鼓風(fēng)機的相似。但是離心壓縮機葉輪級數(shù)多可在10 級以上，轉(zhuǎn)數(shù)較高壓強大，離心壓縮機常分成幾段，每段包括若干級，葉輪直徑與寬度逐段縮小，段 與段間設(shè)置冷卻器。 jsH T -風(fēng)壓Pa軸功率的換算推導(dǎo)：HT Q HT1 Q1 2N N或?qū)懗蒒 N 1.2如輸送氣體密度不同，找下式換算。IN' N -N '-氣體密度為 時的軸功率kW1.2kWN -氣體密度為1.2 kg m3的軸功率3. 離心通風(fēng)機的選擇1 2(1) 根據(jù)柏式計算系統(tǒng)所需的實際風(fēng)壓Ht，并按Ht H T 換算成實驗條件下的風(fēng)壓 HT 。設(shè)汽缸中的氣體在壓縮終

39、 丄了時被全部排干凈I丨恒壓排氣P2P14恒壓吸氣242往復(fù)式壓縮機往復(fù)壓縮機的構(gòu)造、工作原理與往復(fù)泵相同。主要部件有：汽缸、活塞、吸氣閥和排氣閥。 靠活塞的往復(fù)運動而將氣體吸入和壓縮。因為往復(fù)壓縮機所處理的是可壓縮的氣體，壓縮后壓強增大，體積縮小，溫度升高，因此其工 作過程與往復(fù)泵就有所不同，而壓縮機的排氣量，排氣溫度與軸功率相等，則應(yīng)用熱力學(xué)基礎(chǔ)知識 去解決。一、往復(fù)壓縮機的工作過程。若以單動往復(fù)壓縮機為例，做三點假設(shè)被壓縮氣體為理想氣體。氣體流經(jīng)吸氣和排氣閥門時，流動阻力可以忽略不計，故恒壓吸氣，恒壓排氣。 壓縮機無泄露。1、理想壓縮循環(huán)（理想工作循環(huán)）理想壓縮的P-V圖2、理想壓縮循環(huán)

40、功吸氣、壓縮、排氣、三個過程的組成：活塞對氣體的作功的代數(shù)和。吸氣、排氣、是氣體的流動功。排氣：活塞對壓強為 卩2的氣體所做的流動功 為正值。吸氣：壓強為pi的氣體對活塞所做的流動功、為負(fù)值。 壓縮：熱力學(xué)規(guī)定體系膨脹功為正、體系被壓縮功為負(fù)。吸氣：W1力距離 p1 A|V1p1V1Ai壓縮：W2: pdV排氣：Wa P2V2W f 外 dLAdL dVp外dVW W1 W2V2P1V1VVjpdV p2V2P2V2PM(pV)2P2V21d(pV)pVdp V1 PdVPiP2P1 Vdp相當(dāng)于圖上1 2 34 1所圍成的面積,即壓縮機理想壓縮循環(huán)所消耗的理論功。（1） 等溫壓縮循環(huán)pV n

41、RTT=常數(shù)p1V1 p2V2PV常數(shù)V代入pP2P1VdPP1V1 In 上P1W 等溫壓縮循環(huán)功,Pi、P2 分別為吸入、排出氣體的壓強,Pa3V1 吸入氣體體積，m（2）絕熱壓縮循環(huán)1 k物化中絕熱：p1T11P2常數(shù)1k-j-P1T11 kP2(1P2k)P11 (k 1 kT11(k 1) kP1V1kP2V2kpVk常數(shù)CpCvpMp1代入wkP2P1P2P1k絕熱指數(shù)為常數(shù)，實驗確定。P2P1VdP1W p"1P2p kdppi1pN1 -P2Ak11PW P2kPM占 P1V1物化絕熱壓縮常數(shù)T21 k kP1 T11 kP2T11P2P1Pi1P1k kT11kT1T11 k-T IP2 T2k 1P2P1