第二章 流體輸送機(jī)械

1、2022-3-41工作介質(zhì)：工作介質(zhì)： 工作原理：工作原理：分類：分類： 第二章第二章 流體輸送機(jī)械流體輸送機(jī)械 離心式離心式、軸流式等；、軸流式等； 往復(fù)式、旋轉(zhuǎn)式等；往復(fù)式、旋轉(zhuǎn)式等；噴射式。噴射式。 液體液體泵泵 氣體氣體風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)動(dòng)力式動(dòng)力式( (葉輪式葉輪式) )：容積式（正位移式）：容積式（正位移式）：流體作用式：流體作用式：2022-3-42一、一、 離心泵的工作原理離心泵的工作原理葉輪葉輪泵殼泵殼吸入管路吸入管路排出管路排出管路泵軸泵軸底閥底閥第一節(jié)第一節(jié) 離心泵離心泵離心力離心力葉片間液體葉片間液體中心中心外圍外圍液體被做功液體被做功 動(dòng)能動(dòng)能 高速離開(kāi)葉輪，進(jìn)

2、入泵殼高速離開(kāi)葉輪，進(jìn)入泵殼液體離開(kāi)葉輪，液體離開(kāi)葉輪，葉輪中心葉輪中心及泵殼吸入口處形成低壓及泵殼吸入口處形成低壓抽吸低位液體進(jìn)入葉輪抽吸低位液體進(jìn)入葉輪2022-3-43 如果泵內(nèi)存有空氣，空氣的密度遠(yuǎn)小于液體如果泵內(nèi)存有空氣，空氣的密度遠(yuǎn)小于液體的密度，葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力小，因而葉輪中的密度，葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力小，因而葉輪中心處所形成的低壓不足以將貯槽內(nèi)的液體吸入泵心處所形成的低壓不足以將貯槽內(nèi)的液體吸入泵內(nèi)，此時(shí)雖啟動(dòng)離心泵，也不能輸送液體，這種內(nèi)，此時(shí)雖啟動(dòng)離心泵，也不能輸送液體，這種現(xiàn)象稱為現(xiàn)象稱為氣縛現(xiàn)象氣縛現(xiàn)象。 表明離心泵無(wú)自吸能力表明離心泵無(wú)自吸能力離心泵啟動(dòng)前必須離心

3、泵啟動(dòng)前必須灌泵。灌泵。2022-3-44二、離心泵的主要部件二、離心泵的主要部件（1） 葉輪葉輪 半開(kāi)（閉）式半開(kāi)（閉）式閉式閉式開(kāi)式開(kāi)式按結(jié)構(gòu)分為：按結(jié)構(gòu)分為：作用作用 ：將原動(dòng)機(jī)的能量傳給液體，使液體靜壓能：將原動(dòng)機(jī)的能量傳給液體，使液體靜壓能 及動(dòng)能都有所提高及動(dòng)能都有所提高給能裝置給能裝置2022-3-45按吸液方式分：按吸液方式分：（1 1）單級(jí)單吸式離心泵）單級(jí)單吸式離心泵（2 2）單級(jí)雙吸式離心泵）單級(jí)雙吸式離心泵平衡孔平衡孔2022-3-46（2） 泵殼（蝸殼）泵殼（蝸殼）作用：匯集葉輪甩出的液體；作用：匯集葉輪甩出的液體； 實(shí)現(xiàn)動(dòng)能到靜壓能的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)動(dòng)能到靜壓能的轉(zhuǎn)換 轉(zhuǎn)能

4、裝置轉(zhuǎn)能裝置； 減少能量損失。減少能量損失。（3） 軸封裝置軸封裝置作用作用：防止高壓液體沿軸漏出；防止高壓液體沿軸漏出； 防止外界氣體進(jìn)入泵殼內(nèi)。防止外界氣體進(jìn)入泵殼內(nèi)。2022-3-47三、離心泵的主要性能參數(shù)三、離心泵的主要性能參數(shù) 流量流量 qV單位時(shí)間內(nèi)泵所輸送液體的體積，單位時(shí)間內(nèi)泵所輸送液體的體積，m3/s或或 m3/h。 效率效率 容積損失；水力損失；機(jī)械損失容積損失；水力損失；機(jī)械損失 一般，小型泵，效率為一般，小型泵，效率為6085%，大型泵效率可，大型泵效率可達(dá)達(dá)90%。 壓頭或揚(yáng)程壓頭或揚(yáng)程 H 單位重量單位重量的液體經(jīng)泵后所的液體經(jīng)泵后所獲得獲得的能量，的能量，J/N

5、或或m液柱。液柱。2022-3-48 軸功率軸功率P ，有效功率有效功率Pe %100 PPe 9.81kW1000102VVeq Hq HP 或或WeVPq Hg 而而kW102Vq HP 2022-3-49四、離心泵的特性曲線四、離心泵的特性曲線一定轉(zhuǎn)速、常壓、一定轉(zhuǎn)速、常壓、20清水清水廠家實(shí)驗(yàn)測(cè)定廠家實(shí)驗(yàn)測(cè)定（一）離心泵的特性曲線（一）離心泵的特性曲線2022-3-410H/mP PPqv/m3/h2022-3-411HqV曲線：曲線：表示泵的壓頭與流量的關(guān)系表示泵的壓頭與流量的關(guān)系HqVH/mP PPqv/m3/h較大范圍內(nèi)，較大范圍內(nèi)，2022-3-412 PqV曲線：曲線：表示泵

6、的軸功率與流量的關(guān)系表示泵的軸功率與流量的關(guān)系PqV=0時(shí)時(shí)，PPmin 離心泵啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)離心泵啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)關(guān)閉出口閥門(mén)關(guān)閉出口閥門(mén)。qVH/mP PPqv/m3/h2022-3-413 qV曲線：曲線：表示泵的效率與流量的關(guān)系表示泵的效率與流量的關(guān)系離心泵在一定轉(zhuǎn)速下有一最高效率點(diǎn)離心泵在一定轉(zhuǎn)速下有一最高效率點(diǎn) 設(shè)計(jì)點(diǎn)。設(shè)計(jì)點(diǎn)。離心泵離心泵銘牌銘牌上標(biāo)注的性能參數(shù)均為上標(biāo)注的性能參數(shù)均為最高效率點(diǎn)下之值。最高效率點(diǎn)下之值。離心泵的高效工作區(qū)：離心泵的高效工作區(qū)：max%92 H/mP PPqv/m3/h2022-3-414（二）（二） 離心泵轉(zhuǎn)速的影響離心泵轉(zhuǎn)速的影響 轉(zhuǎn)速變化小于轉(zhuǎn)速變化小

7、于20%時(shí)，認(rèn)為效率不變，有：時(shí)，認(rèn)為效率不變，有：23222222111111()()VVqnHnPnqnHnPn 比例定律比例定律2022-3-415（三）（三）液體粘度和密度的影響液體粘度和密度的影響（2） 密度的影響密度的影響qV不變，不變， H不變，不變，基本不變，基本不變，P隨隨 變化。變化。（1） 粘度的影響粘度的影響H，qV,，而，而 P2022-3-416（一）管路特性方程及特性曲線（一）管路特性方程及特性曲線五、離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)五、離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié) 在截面在截面1-1 與與2-2 間列柏間列柏努利方程，有：努利方程，有：22fpuHzHgg 特定的管路系統(tǒng)：

8、特定的管路系統(tǒng)： 一一定定p 、z 、 dlle 一定一定操作條件一定：操作條件一定：022 gu其中其中：2022-3-417258ellkgd 令令0pHzg 令令22222512248eeVfeVllllquHdgdgdllqgd 而而認(rèn)為流體流動(dòng)進(jìn)入阻力平方區(qū)，認(rèn)為流體流動(dòng)進(jìn)入阻力平方區(qū)， 變化較小變化較小 。為一常數(shù)為一常數(shù)亦為一常數(shù)亦為一常數(shù)2022-3-418則則20VHHkq管路特性方程管路特性方程管路特性曲線管路特性曲線HqVgpz 22fpuHzHgg 2022-3-419管路特性曲線管路特性曲線HqVgpz 泵特性曲線泵特性曲線工作點(diǎn)工作點(diǎn)（二）工作點(diǎn)（二）工作點(diǎn)解析法：

9、解析法：管路特性方程管路特性方程泵特性方程泵特性方程()VHf q ()VHq 工作點(diǎn)：工作點(diǎn)：管路特性曲線與泵特性曲線交點(diǎn)。管路特性曲線與泵特性曲線交點(diǎn)。 2022-3-420（三）（三） 流量調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)改變管路特性：改變出口閥門(mén)開(kāi)度；改變管路特性：改變出口閥門(mén)開(kāi)度；改變泵特性：改變泵特性： 調(diào)轉(zhuǎn)速。調(diào)轉(zhuǎn)速。2022-3-421(1) 改變出口閥門(mén)開(kāi)度改變出口閥門(mén)開(kāi)度適用：調(diào)節(jié)幅度不大，而經(jīng)常需要改變的場(chǎng)合。適用：調(diào)節(jié)幅度不大，而經(jīng)常需要改變的場(chǎng)合。關(guān)小出口閥關(guān)小出口閥 le qV , ,H 管特線變陡管特線變陡 工作點(diǎn)左上移工作點(diǎn)左上移特點(diǎn)：方便、快捷，流量連續(xù)變化；特點(diǎn)：方便、快捷，流

10、量連續(xù)變化； 閥門(mén)消耗阻力，不經(jīng)濟(jì)。閥門(mén)消耗阻力，不經(jīng)濟(jì)。20VHHkq258ellkgd 令令DD2)n1nn2n2(D2)n ( D )n1(D1)M2MM1H適用：調(diào)節(jié)幅度大，時(shí)間又長(zhǎng)的季節(jié)性調(diào)節(jié)。適用：調(diào)節(jié)幅度大，時(shí)間又長(zhǎng)的季節(jié)性調(diào)節(jié)。n泵泵HqV曲線上移曲線上移工作點(diǎn)右上移，工作點(diǎn)右上移， H ， qV 特點(diǎn)：泵在高效率下工作，特點(diǎn)：泵在高效率下工作， 能量利用經(jīng)濟(jì)能量利用經(jīng)濟(jì); 需變速裝置或切削葉輪。需變速裝置或切削葉輪。2022-3-423（3）離心泵的組合操作離心泵的組合操作 并聯(lián)操作并聯(lián)操作H并H單HqV單qV并qVBAqV并并 H單單 2022-3-424 串聯(lián)操作串聯(lián)操作

11、H單H串HqV單qV串qVBAqV串串 qV單單 H串串 h hr r時(shí)，時(shí)，p pk k p pv v， 不汽蝕不汽蝕 h ha a h hr r時(shí)，時(shí)，p pk kp pv v，開(kāi)始發(fā)生汽蝕，開(kāi)始發(fā)生汽蝕 h ha a h hr r時(shí)，時(shí)，p pk k q qV V需需, , H H泵泵 H H需需 （4 4） 核算泵的功率。核算泵的功率。2022-3-439第二節(jié)第二節(jié) 其他類型化工用泵其他類型化工用泵一、一、 往復(fù)泵往復(fù)泵（一）、主要部件及工作原理（一）、主要部件及工作原理主要部件主要部件：泵缸、活塞、活塞：泵缸、活塞、活塞桿、吸入閥、排出閥桿、吸入閥、排出閥 往復(fù)泵裝置簡(jiǎn)圖1泵缸;

12、2活塞; 3活塞桿;4吸入閥; 5排出閥工作原理工作原理：活塞向右移動(dòng)：活塞向右移動(dòng) 泵缸容積泵缸容積 泵體壓力泵體壓力 排出閥門(mén)關(guān)閥，吸入桿打開(kāi)排出閥門(mén)關(guān)閥，吸入桿打開(kāi) 液體吸入液體吸入 活塞向左移動(dòng)活塞向左移動(dòng)泵缸容積泵缸容積 泵體壓力泵體壓力排出閥門(mén)打開(kāi)，吸入桿關(guān)閉排出閥門(mén)打開(kāi)，吸入桿關(guān)閉 液體排出液體排出 2022-3-440工作原理：工作原理：活塞對(duì)流體直接做功，提供靜壓能。活塞對(duì)流體直接做功，提供靜壓能。單動(dòng)往復(fù)泵單動(dòng)往復(fù)泵流量不均勻流量不均勻單動(dòng)泵由于吸入閥和排出閥均在活塞一側(cè)，吸液時(shí)不單動(dòng)泵由于吸入閥和排出閥均在活塞一側(cè)，吸液時(shí)不能排液，排液時(shí)不能吸液，所以泵排液不連續(xù)，不均能

13、排液，排液時(shí)不能吸液，所以泵排液不連續(xù)，不均勻。勻。有自吸能力，啟動(dòng)泵前無(wú)需灌泵。有自吸能力，啟動(dòng)泵前無(wú)需灌泵。2022-3-441雙動(dòng)往復(fù)泵：雙動(dòng)往復(fù)泵：雙動(dòng)泵即活塞兩側(cè)都裝有吸入閥和排出閥，使吸液雙動(dòng)泵即活塞兩側(cè)都裝有吸入閥和排出閥，使吸液、排液同時(shí)進(jìn)行。、排液同時(shí)進(jìn)行。2022-3-442 往復(fù)泵的流量往復(fù)泵的流量 流量與泵本身的尺寸及活塞的往復(fù)次數(shù)有關(guān)。流量與泵本身的尺寸及活塞的往復(fù)次數(shù)有關(guān)。（容積式泵）（容積式泵） 單：?jiǎn)危篞 QT T=ASn=ASn雙：雙： Q QT T=(2A-a)Sn=(2A-a)Sn Q Q實(shí)際實(shí)際= =Q QT T2022-3-443（三）往復(fù)泵的揚(yáng)程與流

14、量調(diào)節(jié)（三）往復(fù)泵的揚(yáng)程與流量調(diào)節(jié) 1 1、往復(fù)泵的揚(yáng)程、往復(fù)泵的揚(yáng)程 因?yàn)槭强繑D壓作用壓出液體，往復(fù)泵的揚(yáng)程理論上可因?yàn)槭强繑D壓作用壓出液體，往復(fù)泵的揚(yáng)程理論上可以任意高，而以任意高，而與流量無(wú)關(guān)與流量無(wú)關(guān)。 在泵機(jī)械強(qiáng)度、電機(jī)功率等范圍內(nèi)，往復(fù)泵的揚(yáng)程由在泵機(jī)械強(qiáng)度、電機(jī)功率等范圍內(nèi)，往復(fù)泵的揚(yáng)程由管路特性決定管路特性決定。2022-3-444 流量只與泵特性有關(guān)流量只與泵特性有關(guān) 壓頭只與管路特性有關(guān)壓頭只與管路特性有關(guān)管路特性2H2管路特性1H1泵特性HqVqVqV理理正位移特性正位移特性2022-3-4452 2、流量調(diào)節(jié)方法：、流量調(diào)節(jié)方法：（1 1）旁路旁路調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)。（2 2）

15、改變活塞的往復(fù)次數(shù)或沖程。）改變活塞的往復(fù)次數(shù)或沖程。2022-3-446二、二、 齒輪泵齒輪泵工作原理與往復(fù)泵相似。工作原理與往復(fù)泵相似。 在泵吸入口，由于兩齒輪在泵吸入口，由于兩齒輪分開(kāi)，空間增大形成低壓分開(kāi)，空間增大形成低壓區(qū)而將液體吸入。區(qū)而將液體吸入。 被吸入液體在齒輪和泵體被吸入液體在齒輪和泵體之間被分成兩路由齒輪推之間被分成兩路由齒輪推著前進(jìn)。著前進(jìn)。 在壓出口，由于兩齒輪互相合攏，空間縮小而將液在壓出口，由于兩齒輪互相合攏，空間縮小而將液體壓出泵。體壓出泵。2022-3-447三、旋渦泵三、旋渦泵（一）結(jié)構(gòu)（一）結(jié)構(gòu) 圖圖2-26 2-26 旋渦泵旋渦泵 1- 1-葉輪葉輪 ；

16、2-2-葉片；葉片；3-3-泵殼；泵殼；4-4-流體通道；流體通道；5-5-間壁間壁 2022-3-448（二）特點(diǎn)（二）特點(diǎn)1. 1. 啟動(dòng)泵時(shí)，要打開(kāi)出口閥門(mén)，改變流量時(shí)，旁啟動(dòng)泵時(shí)，要打開(kāi)出口閥門(mén)，改變流量時(shí)，旁路調(diào)節(jié)比安裝調(diào)節(jié)閥更經(jīng)濟(jì)；路調(diào)節(jié)比安裝調(diào)節(jié)閥更經(jīng)濟(jì)；2. 2. 能量損失大，效率低（能量損失大，效率低（20%20%40%40%），不適合輸），不適合輸送高粘度液體；送高粘度液體；3. 3. 壓頭比離心泵高壓頭比離心泵高2 24 4倍，適用于高壓頭、小流倍，適用于高壓頭、小流量、低粘度清潔液體。量、低粘度清潔液體。2022-3-449分類：分類：按出口壓力或壓縮比分為：按出口壓力

17、或壓縮比分為： 通風(fēng)機(jī)通風(fēng)機(jī) p p出出( (表表)15kPa =1)300kPa 2300kPa 2 真空泵真空泵 p p出出( (表）表）0 0 用于減壓，使設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生真空用于減壓，使設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生真空第三節(jié)第三節(jié) 氣體輸送機(jī)械氣體輸送機(jī)械2022-3-450（一）結(jié)構(gòu)與工作原理（一）結(jié)構(gòu)與工作原理一、離心式通風(fēng)機(jī)一、離心式通風(fēng)機(jī) 構(gòu)造構(gòu)造: :與離心泵相似，機(jī)與離心泵相似，機(jī)殼、葉輪、吸入口、排出口殼、葉輪、吸入口、排出口內(nèi)流道時(shí)，流速逐漸減慢而轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓，進(jìn)一步提高內(nèi)流道時(shí)，流速逐漸減慢而轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓，進(jìn)一步提高了靜壓，因此氣體流經(jīng)通風(fēng)機(jī)提高了機(jī)械能。了靜壓，因此氣體流經(jīng)通風(fēng)機(jī)提高了機(jī)械能。

18、 原理：與離心泵類似，原理：與離心泵類似，氣體被吸人通風(fēng)機(jī)后，流經(jīng)氣體被吸人通風(fēng)機(jī)后，流經(jīng)旋轉(zhuǎn)的葉輪過(guò)程中，在離心旋轉(zhuǎn)的葉輪過(guò)程中，在離心力的作用下，其靜壓和動(dòng)壓力的作用下，其靜壓和動(dòng)壓都有提高，當(dāng)氣體進(jìn)入機(jī)殼都有提高，當(dāng)氣體進(jìn)入機(jī)殼2022-3-451（二）性能參數(shù)與特性曲線（二）性能參數(shù)與特性曲線1. 性能參數(shù)性能參數(shù)（1）流量（風(fēng)量）流量（風(fēng)量）qV單位時(shí)間從風(fēng)機(jī)出口排出的氣體體積，單位時(shí)間從風(fēng)機(jī)出口排出的氣體體積， m3/h或或 m3/s。注意：注意： qV應(yīng)以風(fēng)機(jī)進(jìn)口狀態(tài)計(jì)。應(yīng)以風(fēng)機(jī)進(jìn)口狀態(tài)計(jì)。2022-3-452（2）風(fēng)壓）風(fēng)壓全風(fēng)壓全風(fēng)壓pt ：?jiǎn)挝惑w積的氣體經(jīng)風(fēng)機(jī)后所獲得的：?jiǎn)挝惑w積的氣體經(jīng)風(fēng)機(jī)后所獲得的能量，能量，J/m3或或Pa 。以單位質(zhì)量的氣體為基準(zhǔn)以單位質(zhì)量的氣體為基準(zhǔn) fssHuggpzHuggpz2222211121210)(12zz0fHguugppHss2212212