第二章__流體輸送機械

1、2022-3-16主要內(nèi)容主要內(nèi)容概述概述離心泵離心泵其他類型化工用泵其他類型化工用泵氣體輸送機械氣體輸送機械第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述1、流體輸送機械、流體輸送機械：為流體提供機械能的機械設(shè)備。為流體提供機械能的機械設(shè)備。2、分類、分類： 按輸送的流體分類 輸送液體：泵（離心泵、往復泵、計量泵等） 輸送氣體：通風機、壓縮機、真空泵等 按工作原理分類 離心式、正位移式（容積式）及流體動力作用式。3、重點、重點： 流體輸送機械（離心泵）的作用原理、基本構(gòu)造與性能及有關(guān)計算，以達到能正確選擇和操作的目的。第二節(jié)第二節(jié) 離心泵離心泵特點特點：結(jié)構(gòu)簡單、流量大且均勻、操作方便、適應性強結(jié)構(gòu)簡單、流量大且

2、均勻、操作方便、適應性強一、一、 離心泵工作原理離心泵工作原理1 1、結(jié)構(gòu)（圖、結(jié)構(gòu)（圖2-12-1）泵軸泵軸葉輪葉輪(葉片葉片)泵殼泵殼吸入管吸入管排出管排出管底閥底閥2 2、工作原理、工作原理啟動前，泵殼內(nèi)灌滿液體啟動前，泵殼內(nèi)灌滿液體啟動后，泵軸帶動葉輪旋轉(zhuǎn)，葉片間的啟動后，泵軸帶動葉輪旋轉(zhuǎn)，葉片間的液體隨葉輪一起旋轉(zhuǎn)，液體從葉輪中心液體隨葉輪一起旋轉(zhuǎn)，液體從葉輪中心進口處被甩到葉輪外圍，蝸殼截面逐漸進口處被甩到葉輪外圍，蝸殼截面逐漸擴大，大部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，液體擴大，大部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，液體以較高的壓力輸送出去。以較高的壓力輸送出去。葉輪中心液體被甩出后，泵殼的吸入口葉輪中心液

3、體被甩出后，泵殼的吸入口形成一定的真空，利用大氣壓和真空度形成一定的真空，利用大氣壓和真空度之間的壓力差，把液體壓入。之間的壓力差，把液體壓入。3 3、注意、注意 防止氣縛現(xiàn)象 ：若離心泵在啟動前未充滿液體，泵殼內(nèi)存在空氣，由于空氣密度小，所產(chǎn)生的離心力很小，在吸入口不能形成低壓區(qū)以將液體吸入泵內(nèi)，雖啟動泵，不能輸送液體。 ：啟動前泵內(nèi)必須灌滿液體。啟動前泵內(nèi)必須灌滿液體。二、二、 離心泵的主要部件離心泵的主要部件（一）葉輪（葉片（一）葉輪（葉片+蓋板）：將原動蓋板）：將原動機的能量傳給液體的部件。機的能量傳給液體的部件。按結(jié)構(gòu)分類：開式葉輪：無蓋板，適于輸送含較多固體懸浮液 或帶有纖維的液體

4、半開式葉輪：無前蓋板有后蓋板，適于輸送易于沉淀或含較多固體顆粒的液體閉式葉輪 ：有前后蓋板，流道是封閉的，適用于輸送潔凈的液體（二）泵殼：收集和導出液體的通道，實（二）泵殼：收集和導出液體的通道，實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的裝置?，F(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的裝置。（三）軸封：泵軸與泵殼之間的密封，防（三）軸封：泵軸與泵殼之間的密封，防止高壓液體外泄，又要防止外界空氣反向止高壓液體外泄，又要防止外界空氣反向漏入低壓區(qū)。漏入低壓區(qū)。1、機械密封、機械密封2、填料密封、填料密封二、二、 離心泵的主要部件離心泵的主要部件 離心泵的結(jié)構(gòu)及工作原理離心泵的結(jié)構(gòu)及工作原理三、三、 離心泵的主要性能參數(shù)離心泵的主要性能參數(shù) ：用以描述一臺

5、離心泵性能的一組物理量：用以描述一臺離心泵性能的一組物理量 流量、揚程、功率、效率、轉(zhuǎn)速、汽蝕余量流量、揚程、功率、效率、轉(zhuǎn)速、汽蝕余量定義：單位時間內(nèi)泵輸送到管路系統(tǒng)的液體體積。 單位：m3/s、m3/min、m3/h影響因素：泵的結(jié)構(gòu)（如葉輪直徑的大小，葉片的彎曲情況等）、轉(zhuǎn)速及液體的粘度； 定義：單位重量液體流經(jīng)泵后所獲得的能量 單位：、m 影響因素：泵的結(jié)構(gòu)（如葉輪直徑的大小，葉片的彎曲情況等）、轉(zhuǎn)速、流量、液體粘度等壓頭的確定（實驗法）壓頭的確定（實驗法）fHgugphHgugp2202220211p1 壓力表讀數(shù)（表壓），N/m2； p2 真空表讀數(shù)，N/m2；u1、u2 吸入管、

6、壓出管中液體的流速，m/s；Hf 兩截面間的壓頭損失，m。 由于兩截面之間管路很短，壓頭損失Hf可忽略不計guugpphH22122120 有效功率有效功率Ne：單位時間內(nèi)流體經(jīng)離心泵中葉輪所獲得的有效機械能。J/s 軸功率軸功率N：單位時間內(nèi)電動機通過泵軸傳給泵軸的功率。J/s式中 Ne泵的有效功率，W； Q泵的流量，m3/s； H泵的壓頭，m ； 液體的密度，kg/m3； g重力加速度，m/s2HgQgHVWWNesese 反映液體在泵內(nèi)流動過程中的各種能量損失。反映液體在泵內(nèi)流動過程中的各種能量損失。 水力損失、容積損失、機械損失水力損失、容積損失、機械損失v水力損失：泵內(nèi)的流體流動摩擦

7、損失水力損失：泵內(nèi)的流體流動摩擦損失v容積損失：泵內(nèi)部分高壓液體泄漏到低壓區(qū)，使排出的液體容積損失：泵內(nèi)部分高壓液體泄漏到低壓區(qū)，使排出的液體流量小于流經(jīng)葉輪的流量，造成功率損失流量小于流經(jīng)葉輪的流量，造成功率損失v機械損失：泵軸與軸承之間的摩擦，泵軸密封處的摩擦等造機械損失：泵軸與軸承之間的摩擦，泵軸密封處的摩擦等造成的功率損失成的功率損失%100NNe四、四、 離心泵的特性曲線離心泵的特性曲線四、四、 離心泵的特性曲線離心泵的特性曲線1 1、特性曲線、特性曲線 H、N、與與Q之間的關(guān)之間的關(guān)系曲線系曲線; 通常在額定轉(zhuǎn)數(shù)額定轉(zhuǎn)數(shù)和標準狀標準狀態(tài)態(tài)（大氣壓101.325kPa，20清水）下，

8、由廠家測定，產(chǎn)品樣本中常附有，是指導正確選擇和操作離心泵的主要依據(jù)。020 40 60 80 100 120 14004812162024283236010203040506070809004812n= 2900r/m inIS 00-80-160B 離 心 泵 H mQ / m3/h % N kWhmQ/,3KwN,QN mH,QH ,%Q離心泵特性曲線四、四、 離心泵的特性曲線離心泵的特性曲線2 2、曲線說明、曲線說明maxvH Q曲線： Q ，H；vN Q曲線： Q，N；關(guān)閥出口閥啟動泵（關(guān)閥出口閥啟動泵（ Q =0），），啟動電流最小，以保護電機；啟動電流最小，以保護電機；v Q曲線：

9、小Q ， ；大Q ， 。存在效率最效率最高點高點，為泵的設(shè)計工作點；正常操作時泵的效率應不設(shè)計工作點；正常操作時泵的效率應不低于最高效率的低于最高效率的92%。v泵的銘牌：max(設(shè)計點)時對應的性能參數(shù)（流量，壓頭和軸功率）；2 2、曲線說明、曲線說明3 3、離心泵性能主要影響因素、離心泵性能主要影響因素（1 1）流體物性（粘度和密度）的影響）流體物性（粘度和密度）的影響v黏度的影響： u ,Q ， 流體的流動摩擦損失 ，H 葉輪的蓋板與流體間的摩擦損失 N v密度影響： Q與無關(guān) H與無關(guān) N (2)(2)、離心泵轉(zhuǎn)速對特性曲線的影響、離心泵轉(zhuǎn)速對特性曲線的影響當效率不變時轉(zhuǎn)速增加，離心泵

10、的Q、 H、 N增加31212212121212)()(nnNNnnHHnnQQ（泵的轉(zhuǎn)速小于20%時，效率基本不變）(3)(3)、葉輪直徑對特性曲線的影響、葉輪直徑對特性曲線的影響當轉(zhuǎn)速一定時，葉輪直徑變化不超過5%31212212121212)()(DDNNDDHHDDQQ葉輪直徑增加，離心泵的Q、 H、 N增加本節(jié)小結(jié)本節(jié)小結(jié)v1、了解流體輸送機械的作用及分類、了解流體輸送機械的作用及分類v2、正確認識和理解離心泵的主要部件及工作原理、正確認識和理解離心泵的主要部件及工作原理、啟動泵的注意事項；啟動泵的注意事項；v3、在正確理解離心泵的主要性能參數(shù)的基礎(chǔ)上，、在正確理解離心泵的主要性能參

11、數(shù)的基礎(chǔ)上，掌握離心泵的特性曲線及其影響因素。掌握離心泵的特性曲線及其影響因素。五、五、 離心泵的工作點與流量調(diào)節(jié)離心泵的工作點與流量調(diào)節(jié)1 1、管路特性曲線、管路特性曲線 1-1、2-2 截面間的伯努利方程fHgugpzH22與Q無關(guān)，令為AfHAHefHgugpzH2e2245222)(842)(QddllgHdQugudllHefef)(8452ddllgBe對于特定的管路系統(tǒng)，l、le、d為定值，湍流時摩擦系數(shù)的變化也很小令令2BQAHe2 2、工作點、工作點：流量Q與壓頭，既是管路系統(tǒng)所要求，又是離心泵所能提供的；若該點所對應效率在最高效率區(qū)，則該工作點是適宜的 。AQ=泵供流量=管

12、路的流量He=泵供壓頭=流體得到的壓頭工作點的（Q,H,N, ） 泵的實際工作狀態(tài) 3 3、流量調(diào)節(jié)、流量調(diào)節(jié) 通過改變管路特性曲線或泵的特性曲線，改變工作點，調(diào)節(jié)流量。改變管路特性曲線改變管路特性曲線調(diào)節(jié)閥門開度：特點：閥門調(diào)節(jié)方便，廣特點：閥門調(diào)節(jié)方便，廣泛被采用；關(guān)小閥門使阻泛被采用；關(guān)小閥門使阻力增加，消耗更多能量以力增加，消耗更多能量以克服阻力，不經(jīng)濟。并有克服阻力，不經(jīng)濟。并有可能使工作點移置低效區(qū)?？赡苁构ぷ鼽c移置低效區(qū)。AQ關(guān)小出口閥 le H ，Q 管特線變陡 工作點左上移開大出口閥 le H ，Q 管特線變緩 工作點右下移 改變泵的特性曲線改變泵的特性曲線改變泵的轉(zhuǎn)速改變泵

13、的轉(zhuǎn)速： 沒有節(jié)流引起的附加能量損失，比較經(jīng)濟； 需要變速裝置或價格昂貴的變速原動機，且難以實現(xiàn)流量連續(xù)調(diào)節(jié)，較少采用。Q切割葉輪直徑切割葉輪直徑 減少葉輪直徑，使泵的流量變小并降低能耗，但可調(diào)節(jié)范圍不大，難以做到流量的連續(xù)調(diào)節(jié)，且直徑減小不當還會降低泵的效率，實際生產(chǎn)中很少采用。Q六、六、 離心泵的汽蝕現(xiàn)象與安裝高度離心泵的汽蝕現(xiàn)象與安裝高度1 1、汽蝕現(xiàn)象、汽蝕現(xiàn)象 在0-0、1-1（泵入口）截面間列伯努利方程 20u2221010 0121112000fggfHguHgpgpHzzHgugpzgugpz2-14離心泵吸液示意圖0-01-1，B.E. fgHgugpHgp22110Hg，則

14、p1當p1pv，葉輪中心汽化汽泡 被拋向外圍凝結(jié)局部真空壓力升高周圍液體高速沖向汽泡中心 撞擊葉片(水錘)伴隨現(xiàn)象泵體振動并發(fā)出噪音H, Q , 嚴重時不送液；時間長久，水錘沖擊和化學腐蝕，損壞葉片汽蝕汽蝕 當葉輪入口最低壓力p1降到液體在該處溫度下的飽和蒸汽壓pv時，液體將有部分汽化，小汽泡隨液體流到葉輪內(nèi)壓力高于pv區(qū)域，小汽泡會突然破裂，其中的蒸氣會迅速凝結(jié)，周圍的液體將以高速沖向剛消失的汽泡中心，造成很高的局部沖擊壓力，沖擊葉輪，發(fā)生噪音，引起震動。金屬表面受到壓力大、頻率高的沖擊而剝蝕，使葉輪表面呈現(xiàn)海綿狀的破壞，這種現(xiàn)象稱為“”（Cavitation） 為避免汽蝕的發(fā)生，泵的安裝高

15、度不能太高。為避免汽蝕的發(fā)生，泵的安裝高度不能太高。2 2、汽蝕余量、汽蝕余量1）有效有效汽蝕余量NPSHa2）必需必需汽蝕余量NPSHr 液體從泵入口流到葉輪間最低壓力處的全部阻力損失，阻力越小，允許入口靜壓強越低，說明泵的抗汽蝕能力越好。 判別汽蝕的條件判別汽蝕的條件： NPSHa NPSHr，不汽蝕 NPSHa = NPSHr，開始發(fā)生汽蝕 NPSHa NPSH r，嚴重汽蝕gpgugpNPSHVa)2(211發(fā)生汽蝕時的(有效)汽蝕余量是泵的特性，與管路條件無關(guān)。只與管路條件有關(guān)，與泵的特性無關(guān)。3 3）允許允許汽蝕余量汽蝕余量 為保證泵的安全操作，在必需汽蝕余量NPSHr上加安全裕量

16、0.5m 操作中要求 NPSH a NPSHr+0.50.5mNPSHaNPSHr3 3、離心泵的允許安裝高度、離心泵的允許安裝高度安裝高度Hg：泵的入口處高于貯槽液面的垂直高度泵的入口處高于貯槽液面的垂直高度允許安裝高度Hg，r泵的實際安裝高度 Hg Hg，rfaVgHNPSHgpgpH0frVrgHNPSHgpgpH0,討論討論: :汽蝕現(xiàn)象產(chǎn)生的原因汽蝕現(xiàn)象產(chǎn)生的原因：安裝高度太高安裝高度太高；被輸送流體的溫度太高，液體蒸汽壓過高被輸送流體的溫度太高，液體蒸汽壓過高；吸入管路阻力或壓頭損失太高。吸入管路阻力或壓頭損失太高。v例2-5型號為IS65-40-200的離心泵，轉(zhuǎn)速是2900r/

17、min,流量為25m3/h,揚程是50m，必需汽蝕余量為2.0m，此泵將水池中50度的水送出，已知吸入管路的總阻力損失為2mH2O柱，當?shù)卮髿鈮簽?00Kpa。求離心泵的允許安裝高度。解：直接利用公式（2-13），首先查50度的水Pv=12.31Kpa，=998.1kg/M3則0,(0 1)33()100 1012.31 102.0 2.05.04998.1 9.81998.1 9.81vg rrfppHNPSHHggmv例2-6上例中當?shù)卮髿鈮航档蜑?0Kpa，水溫增加至80度，此時離心泵的允許安裝高度又為多少。？解：同樣直接利用公式（2-13），首先查得80度的水Pv=47.38Kpa，=

18、971.8kg/M3則0,(0 1)33()85 1047.38 102.02.00.05971.8 9.81971.8 9.81vg rrfppHNPSHHggm 說明什么問題：計算出的Hg，r0, 要低于貯槽液面安裝。1、離心泵的安裝安裝高度應小于允許安裝高度 盡量減少吸入管路阻力，短、直、粗、管件少； 七、離心泵的七、離心泵的安裝、運轉(zhuǎn)、安裝、運轉(zhuǎn)、類型與選用類型與選用2、離心泵的運轉(zhuǎn)啟動前應灌泵，并排氣。防止氣縛現(xiàn)象的發(fā)生。 應在出口閥關(guān)閉的情況下啟動泵 。停泵前先關(guān)閉出口閥，以免損壞葉輪。經(jīng)常檢查軸封情況 調(diào)節(jié)閥應裝于出口管路。 3、離心泵的類型： 按輸送液體的性質(zhì)不同（1）：輸送清

19、水或相近、無腐蝕性、雜質(zhì)較少的液體。結(jié)構(gòu)簡單，造價低。 IS （2）：輸送腐蝕性的液體，用耐腐蝕材料制成，要求密封可靠。 F（3）：輸送石油產(chǎn)品的泵，要求有良好的密封性。 Y（4）：輸送含固體顆粒的液體、稠厚的漿液，葉輪流道寬，葉片數(shù)少。 P單吸泵，雙吸泵單吸泵，雙吸泵按吸入方式不同：按吸入方式不同：按安裝方式不同：按安裝方式不同：臥式泵，立式泵，液下泵，臥式泵，立式泵，液下泵，管道泵等；管道泵等；按葉輪數(shù)目不同：按葉輪數(shù)目不同：單級泵和多級泵（高揚程）單級泵和多級泵（高揚程）例：例：IS-50-32-200IS-50-32-200國際標準單級單吸清水離心泵國際標準單級單吸清水離心泵泵吸入口的

20、直徑泵吸入口的直徑離心泵葉輪的直徑離心泵葉輪的直徑泵排出口直徑泵排出口直徑，mm4 4、離心泵的選擇、離心泵的選擇：收集各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（液體的物性、操作條件、管路特性等）根據(jù)液體類型確定離心泵的類型；根據(jù)管路系統(tǒng)的輸液量計算輸送系統(tǒng)的壓頭，有效功率、所需功率等（一般以生產(chǎn)上的最大流量為泵的計算流量） Q生產(chǎn)任務，H 管路的特性方程。 從泵樣本或產(chǎn)品目錄選出合適型號（查手冊，或附錄）；由汽蝕余量校核泵的安裝高度； 選定離心泵的型號，正常情況下的流量及揚程應處于泵的最高效率處；作經(jīng)濟權(quán)衡，最后確定泵的型號。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、 往復泵往復泵：利用活塞的往復運動，將能

21、量傳遞給液體，以 完成液體輸送任務。：輸送流體的流量只與活塞的位移有關(guān)，與管路無關(guān)；壓頭只與管路情況有關(guān)，具有這種特性的泵稱為正位移泵。：適于壓頭高、流量小、黏度大的液體輸送。1 1、往復泵的工作原理、往復泵的工作原理活塞運動活塞運動左右：泵內(nèi)形成低壓，排出閥受壓而關(guān)閉，吸入閥被泵外液體的壓力推開，將液體吸入；右左：泵內(nèi)液體壓力增大，吸入閥受壓而關(guān)閉，排出閥開啟，液體被排出。：兩死點之間的活塞行程（活塞運動的距離）2 2、往復泵的類型、往復泵的類型1）單動泵：間歇排液，流量不均勻2）雙動泵3）三動泵（三聯(lián)泵）3 3、流量與壓頭、流量與壓頭1）： 單動泵 qV理=A S n 雙動泵 qV理= （2A-a）S n A活塞面積，m2； D活塞直徑，m； S活塞的種程，m； n活塞往復的次數(shù)，1/min