第二章流體輸送機(jī)械

1、1第二章第二章 流體輸送機(jī)械流體輸送機(jī)械 2 本章學(xué)習(xí)本章學(xué)習(xí)重點(diǎn)重點(diǎn) 本章是流體力學(xué)原理的具體應(yīng)用。本章是流體力學(xué)原理的具體應(yīng)用。 本章應(yīng)掌握本章應(yīng)掌握離心泵的工作原理離心泵的工作原理、操作特性操作特性3流體輸送機(jī)械的分類流體輸送機(jī)械的分類流體輸送機(jī)械是指為流體提供機(jī)械能的機(jī)械設(shè)備流體輸送機(jī)械是指為流體提供機(jī)械能的機(jī)械設(shè)備（1 1）動(dòng)力式：借助于高速旋轉(zhuǎn)的葉輪使流體獲得能量。包）動(dòng)力式：借助于高速旋轉(zhuǎn)的葉輪使流體獲得能量。包括離心式、軸流式輸送機(jī)械括離心式、軸流式輸送機(jī)械（2 2）容積式：利用活塞或轉(zhuǎn)子的擠壓使流體升壓以獲得能）容積式：利用活塞或轉(zhuǎn)子的擠壓使流體升壓以獲得能量。包括往復(fù)式、旋

2、轉(zhuǎn)式輸送機(jī)械量。包括往復(fù)式、旋轉(zhuǎn)式輸送機(jī)械（3 3）流體作用式：依靠能量轉(zhuǎn)換原理以實(shí)現(xiàn)輸送流體任務(wù)。）流體作用式：依靠能量轉(zhuǎn)換原理以實(shí)現(xiàn)輸送流體任務(wù)。如噴射泵如噴射泵動(dòng)力式動(dòng)力式42.1 2.1 離心泵離心泵結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)與工作原理工作原理性能參數(shù)性能參數(shù)與與特性曲線特性曲線氣蝕現(xiàn)象與安裝高度氣蝕現(xiàn)象與安裝高度工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)5123456離心泵的工作原理和主要部件離心泵的工作原理和主要部件工作原理：工作原理： （1 1）液體隨葉輪旋轉(zhuǎn)，在慣性離心力的作用下）液體隨葉輪旋轉(zhuǎn)，在慣性離心力的作用下自葉輪中心被甩向外周并獲得了能量，使流向自葉輪中心被甩向外周并獲得了能量，使流向葉葉輪輪

3、外周的液體的靜壓強(qiáng)提高，流速增大。液體離外周的液體的靜壓強(qiáng)提高，流速增大。液體離開葉輪進(jìn)入蝸殼，因開葉輪進(jìn)入蝸殼，因蝸殼蝸殼內(nèi)流道逐漸擴(kuò)大而使流內(nèi)流道逐漸擴(kuò)大而使流體速度減慢，液體的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換成靜壓能。于體速度減慢，液體的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換成靜壓能。于是，具有較高壓強(qiáng)的液體從泵的排出口進(jìn)入排出是，具有較高壓強(qiáng)的液體從泵的排出口進(jìn)入排出管路，被輸送到所需的管路系統(tǒng)。管路，被輸送到所需的管路系統(tǒng)。 （2 2）由于離心力的作用，泵的進(jìn)出口出產(chǎn)生壓）由于離心力的作用，泵的進(jìn)出口出產(chǎn)生壓力差，從而使流體流動(dòng)。力差，從而使流體流動(dòng)。67離心泵的主要部件離心泵的主要部件（1 1）葉輪葉輪：核心部件，由葉片組成，

4、構(gòu)成了數(shù)目相：核心部件，由葉片組成，構(gòu)成了數(shù)目相同的液體通道。同的液體通道。（2 2）泵殼泵殼：包圍葉輪，在葉輪四周開成一個(gè)截面積：包圍葉輪，在葉輪四周開成一個(gè)截面積逐漸擴(kuò)大的蝸牛殼形通道。逐漸擴(kuò)大的蝸牛殼形通道。（3 3）泵軸泵軸：位于葉輪中心且與葉輪所在平面垂直的：位于葉輪中心且與葉輪所在平面垂直的一根軸。它由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，以帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)。一根軸。它由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，以帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)。8葉輪葉輪910平衡孔平衡孔111213軸封裝置：軸封裝置：保證離心泵正常、高效運(yùn)轉(zhuǎn)。保證離心泵正常、高效運(yùn)轉(zhuǎn)。軸封裝置的作用：離心泵在工作是泵軸旋轉(zhuǎn)而殼軸封裝置的作用：離心泵在工作是泵軸旋轉(zhuǎn)而殼不動(dòng)，其間的環(huán)隙

5、如果不加以密封或密封不好，不動(dòng)，其間的環(huán)隙如果不加以密封或密封不好，則外界的空氣會(huì)滲入葉輪中心的低壓區(qū)，使泵的則外界的空氣會(huì)滲入葉輪中心的低壓區(qū)，使泵的流量、效率下降。嚴(yán)重時(shí)流量為零流量、效率下降。嚴(yán)重時(shí)流量為零氣縛。氣縛。14123456 液體吸上原理液體吸上原理：依靠葉輪：依靠葉輪高速旋轉(zhuǎn)，迫使葉輪中心高速旋轉(zhuǎn)，迫使葉輪中心的液體以很高的速度被拋的液體以很高的速度被拋開，從而在葉輪中心形成開，從而在葉輪中心形成低壓，低位槽中的液體因低壓，低位槽中的液體因此被源源不斷地吸上。此被源源不斷地吸上。15 氣縛現(xiàn)象氣縛現(xiàn)象：如果離心泵在啟動(dòng)前殼內(nèi)充滿的是氣體，：如果離心泵在啟動(dòng)前殼內(nèi)充滿的是氣體，

6、則啟動(dòng)后葉輪中心氣體被拋時(shí)不能在該處形成足夠大則啟動(dòng)后葉輪中心氣體被拋時(shí)不能在該處形成足夠大的真空度，這樣槽內(nèi)液體便不能被吸上。這一現(xiàn)象稱的真空度，這樣槽內(nèi)液體便不能被吸上。這一現(xiàn)象稱為氣縛。為氣縛。 灌泵灌泵: :為防止氣縛現(xiàn)象的發(fā)生，離心泵啟動(dòng)前要用外為防止氣縛現(xiàn)象的發(fā)生，離心泵啟動(dòng)前要用外來的液體將泵殼內(nèi)空間灌滿。這一步操作稱為來的液體將泵殼內(nèi)空間灌滿。這一步操作稱為灌泵灌泵。 為防止灌入泵殼內(nèi)的液體因重力流入低位槽內(nèi)，在泵為防止灌入泵殼內(nèi)的液體因重力流入低位槽內(nèi)，在泵吸入管路的入口處裝有吸入管路的入口處裝有止逆閥止逆閥（底閥）；（底閥）；16離心泵的離心泵的伯努利方程伯努利方程以單位重

7、量流體為衡算基準(zhǔn)以單位重量流體為衡算基準(zhǔn)f2222e121122HgpguzHgpguz1718離心泵的基本方程式離心泵的基本方程式 離心泵的離心泵的理論壓頭理論壓頭：在理想情況下可能達(dá)到的最大的壓頭。：在理想情況下可能達(dá)到的最大的壓頭。 離心泵的理論壓頭與如下幾個(gè)假定條件相對(duì)應(yīng)：離心泵的理論壓頭與如下幾個(gè)假定條件相對(duì)應(yīng)： 葉輪內(nèi)葉片數(shù)目無限多，液體完全沿著葉片的彎曲表面葉輪內(nèi)葉片數(shù)目無限多，液體完全沿著葉片的彎曲表面流動(dòng)，無任何環(huán)流現(xiàn)象；流動(dòng)，無任何環(huán)流現(xiàn)象； 液體為粘度等于零的理想流體，液體在流動(dòng)中沒有阻力。液體為粘度等于零的理想流體，液體在流動(dòng)中沒有阻力。 在這兩個(gè)假定條件下，離心泵的理

8、論壓頭可以表示為：在這兩個(gè)假定條件下，離心泵的理論壓頭可以表示為：gccgppHHH2212212cpTf2222e121122HgpguzHgpguz0 019gcoscuH222TT222222T-QbDgcotuguH離心泵的基本方程式離心泵的基本方程式20離心泵的基本方程式的討論：離心泵的基本方程式的討論：流動(dòng)角是葉片的一個(gè)重要設(shè)計(jì)參數(shù)。當(dāng)其值小于流動(dòng)角是葉片的一個(gè)重要設(shè)計(jì)參數(shù)。當(dāng)其值小于90度度時(shí)稱為時(shí)稱為后彎葉片后彎葉片；等于；等于90度時(shí)稱為度時(shí)稱為徑向葉片徑向葉片；大于；大于90度時(shí)稱為前彎葉片。度時(shí)稱為前彎葉片。21理論流量與理論壓頭的關(guān)系理論流量與理論壓頭的關(guān)系T22222

9、2T-QbDgcotuguH前彎前彎后彎后彎22H202222T222T-cotbDgQuguHgccgppHHH2212212cpT對(duì)輸送液體而言，希望獲得的是靜壓頭對(duì)輸送液體而言，希望獲得的是靜壓頭后后彎葉片彎葉片23離心泵的基本方程式的討論：離心泵的基本方程式的討論： 理論壓頭與流體的性質(zhì)無關(guān)。理論壓頭與流體的性質(zhì)無關(guān)。理論壓頭與液體密度沒有關(guān)系理論壓頭與液體密度沒有關(guān)系離心泵出口壓強(qiáng)與密度成正比離心泵出口壓強(qiáng)與密度成正比24 實(shí)際壓頭與理論壓頭有差距：實(shí)際壓頭與理論壓頭有差距： （A A）葉片間環(huán)流；）葉片間環(huán)流； （B B）阻力損失；）阻力損失； （C C）沖擊損失。）沖擊損失。25

10、2.1.3 離心泵的主要性能參數(shù)與特性曲線離心泵的主要性能參數(shù)與特性曲線離心泵的性能參數(shù)離心泵的性能參數(shù) 1.流量（流量（Q）: 離心泵在單位時(shí)間送到管路系統(tǒng)的液體體積，離心泵在單位時(shí)間送到管路系統(tǒng)的液體體積，常用單位為常用單位為L(zhǎng)/s或或m3/h； 2.壓頭（壓頭（H）：離心泵對(duì)單位重量的液體所能提供的有效能）：離心泵對(duì)單位重量的液體所能提供的有效能量，其單位為量，其單位為m； 3.效率（效率（ ）：由原動(dòng)機(jī)提供給泵軸的能量不能全部為液體）：由原動(dòng)機(jī)提供給泵軸的能量不能全部為液體所獲得，通常用效率來反映所獲得，通常用效率來反映能量損失能量損失； 4.軸功率（軸功率（N）：指離心泵的泵軸所需的

11、功率，單位為）：指離心泵的泵軸所需的功率，單位為W或或kW26離心泵的能量損失（離心泵的能量損失（ 反映離心泵能量損失），包括：反映離心泵能量損失），包括：容積損失容積損失：由于泵的泄漏所造成的損失。一部份已獲得由于泵的泄漏所造成的損失。一部份已獲得能量的高壓液體由葉輪出口處通過葉輪與泵殼間的縫能量的高壓液體由葉輪出口處通過葉輪與泵殼間的縫隙或從平衡孔漏返回到葉輪入口處的低壓區(qū)造成的能隙或從平衡孔漏返回到葉輪入口處的低壓區(qū)造成的能量損失。量損失。水力損失水力損失：進(jìn)入離心泵的粘性液體產(chǎn)生的摩擦阻力以及進(jìn)入離心泵的粘性液體產(chǎn)生的摩擦阻力以及在泵的局部處因流速與方向改變引起的環(huán)流和沖擊而在泵的局部

12、處因流速與方向改變引起的環(huán)流和沖擊而產(chǎn)生的局部阻力。產(chǎn)生的局部阻力。機(jī)械損失機(jī)械損失：由泵軸與軸承之間、泵軸與填料函之間以及由泵軸與軸承之間、泵軸與填料函之間以及葉輪蓋板外表面與液體之間產(chǎn)生的機(jī)械摩擦引起的能葉輪蓋板外表面與液體之間產(chǎn)生的機(jī)械摩擦引起的能量損失。量損失。27功率：功率：（A A）有效功率：離心泵單位時(shí)間內(nèi)對(duì)流體做的功；）有效功率：離心泵單位時(shí)間內(nèi)對(duì)流體做的功；（B B）軸功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)由電機(jī)輸入離心泵的能）軸功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)由電機(jī)輸入離心泵的能量。量。28離心泵的特性曲線離心泵的特性曲線特性曲線：在固定的轉(zhuǎn)速下，離心泵的基本性能參特性曲線：在固定的轉(zhuǎn)速下，離心泵的基本性能參

13、數(shù)（流量、壓頭、功率和效率）之間的數(shù)（流量、壓頭、功率和效率）之間的 關(guān)系曲線。關(guān)系曲線。強(qiáng)調(diào)：特性曲線是在強(qiáng)調(diào)：特性曲線是在固定轉(zhuǎn)速固定轉(zhuǎn)速下測(cè)出的，只適用于下測(cè)出的，只適用于該轉(zhuǎn)速，故特性曲線圖上都注明轉(zhuǎn)速該轉(zhuǎn)速，故特性曲線圖上都注明轉(zhuǎn)速n的數(shù)值。的數(shù)值。2902040608010012014004812162024283236010203040506070809004812n=2900r/minIS00-80-160B離心泵H mQ/ m3/h% N kWIS100-80-160BT222222T-QbDgcotuguHQHN10230討論討論從從HQ特性曲線中可以看出，隨著流量的增加，

14、泵的壓特性曲線中可以看出，隨著流量的增加，泵的壓頭是下降的，即流量越大，泵向單位重量流體提供的機(jī)械頭是下降的，即流量越大，泵向單位重量流體提供的機(jī)械能越小。能越小。軸功率隨著流量的增加而上升，所以大流量輸送一定對(duì)應(yīng)軸功率隨著流量的增加而上升，所以大流量輸送一定對(duì)應(yīng)著大的配套電機(jī)。另外，這一規(guī)律還提示我們，離心泵應(yīng)著大的配套電機(jī)。另外，這一規(guī)律還提示我們，離心泵應(yīng)在關(guān)閉出口閥的情況下啟動(dòng)，這樣可以使電機(jī)的啟動(dòng)電流在關(guān)閉出口閥的情況下啟動(dòng)，這樣可以使電機(jī)的啟動(dòng)電流最小。最小。 離心泵性能的影響因素離心泵性能的影響因素 流體物性流體物性密度、黏度密度、黏度 離心泵轉(zhuǎn)速離心泵轉(zhuǎn)速 離心泵葉輪直徑離心泵

15、葉輪直徑3132水水油油流體的物性流體的物性離心泵的轉(zhuǎn)速離心泵的轉(zhuǎn)速331212nnQQ21212nnHH31212nnNN； 比例定律比例定律葉輪直徑葉輪直徑341212DDQQ21212DDHH31212DDNN； 切割定律切割定律35例例2-2Q = 15 L/sd1 = 0.1 md2 = 0.08 mp1 = -2.67 104 Pa （表壓）（表壓）p2 = 2.55 105 Pa（表壓）（表壓）z = 0.5 m求：該輸送條件下的壓頭？求：該輸送條件下的壓頭？36解：真空計(jì)和壓力表所在處的截面分別以解：真空計(jì)和壓力表所在處的截面分別以1-1和和2-2表示。表示。在兩截面間列以單位

16、重量液體為衡算基準(zhǔn)的伯努在兩截面間列以單位重量液體為衡算基準(zhǔn)的伯努利方程式，即利方程式，即37課堂練習(xí)課堂練習(xí) P138-1在用水測(cè)定離心泵性能的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)流量為在用水測(cè)定離心泵性能的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)流量為26 m/h時(shí)，泵出口處壓強(qiáng)表和入口處真空表的讀數(shù)分別為時(shí)，泵出口處壓強(qiáng)表和入口處真空表的讀數(shù)分別為152 kPa和和24.7 kPa，軸功率為，軸功率為2.45 kw，轉(zhuǎn)速為，轉(zhuǎn)速為2900 r/min，若真空表和壓強(qiáng)表兩測(cè)壓口間的垂直距離為，若真空表和壓強(qiáng)表兩測(cè)壓口間的垂直距離為0.4 m，泵的進(jìn)出口管徑相同，兩測(cè)壓口間管路流動(dòng)，泵的進(jìn)出口管徑相同，兩測(cè)壓口間管路流動(dòng)阻力可忽略不計(jì)，試求該泵的

17、效率，并列出該效率阻力可忽略不計(jì)，試求該泵的效率，并列出該效率下泵的性能。下泵的性能。38解：解：在泵在泵入入口和口和出出口處列伯努利方程口處列伯努利方程泵進(jìn)出口管徑相同，泵進(jìn)出口管徑相同，u1 = u2 不計(jì)兩測(cè)壓口間管路流動(dòng)阻力不計(jì)兩測(cè)壓口間管路流動(dòng)阻力 f = 0 = (p2- p1)/g + Z 392.1.4 離心泵的氣蝕現(xiàn)象和允許安裝高度離心泵的氣蝕現(xiàn)象和允許安裝高度在在0-0和和1-1間列伯努利方程間列伯努利方程1)f(0211g02HgugpHgp過高過高過大過大40氣蝕現(xiàn)象氣蝕現(xiàn)象：葉輪中心處的壓力下降到被輸送流體在操作溫度下的飽和蒸葉輪中心處的壓力下降到被輸送流體在操作溫度

18、下的飽和蒸氣氣壓時(shí)，則在泵內(nèi)會(huì)產(chǎn)生：壓時(shí)，則在泵內(nèi)會(huì)產(chǎn)生：被輸送流體在葉輪中心處發(fā)生汽化，產(chǎn)生大量被輸送流體在葉輪中心處發(fā)生汽化，產(chǎn)生大量氣氣泡；泡；氣氣泡在由葉中心向周邊運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于壓力增加而急劇凝泡在由葉中心向周邊運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于壓力增加而急劇凝結(jié)，產(chǎn)生局部真空，周圍液體以很高的流速?zèng)_向真空區(qū)域；結(jié)，產(chǎn)生局部真空，周圍液體以很高的流速?zèng)_向真空區(qū)域；當(dāng)當(dāng)氣氣泡的冷凝發(fā)生在葉片表面附近時(shí)，眾多液滴尤如細(xì)小泡的冷凝發(fā)生在葉片表面附近時(shí)，眾多液滴尤如細(xì)小的高頻水錘撞擊葉片；的高頻水錘撞擊葉片；41離心泵在氣蝕狀態(tài)下工作的危害：離心泵在氣蝕狀態(tài)下工作的危害：泵體振動(dòng)并發(fā)出噪音；泵體振動(dòng)并發(fā)出噪音；壓頭、

19、流量在幅度下降，嚴(yán)重時(shí)不能輸送液體；壓頭、流量在幅度下降，嚴(yán)重時(shí)不能輸送液體；時(shí)間長(zhǎng)久，在水錘沖擊和液體中微量溶解氧對(duì)金屬化時(shí)間長(zhǎng)久，在水錘沖擊和液體中微量溶解氧對(duì)金屬化學(xué)腐蝕的雙重作用下，葉片表面出現(xiàn)斑痕和裂縫，甚學(xué)腐蝕的雙重作用下，葉片表面出現(xiàn)斑痕和裂縫，甚至呈海綿狀逐漸脫落。至呈海綿狀逐漸脫落。42 氣蝕余量氣蝕余量NPSH：泵入口處的動(dòng)壓頭與靜壓頭之和與泵入口處的動(dòng)壓頭與靜壓頭之和與以液柱高度表示的被輸送液體在操作溫度下的飽和蒸氣壓以液柱高度表示的被輸送液體在操作溫度下的飽和蒸氣壓之差。之差。 為了避免發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，在離心泵的入口處液體的靜壓頭為了避免發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，在離心泵的入口處液體

20、的靜壓頭p1/g與動(dòng)壓頭與動(dòng)壓頭u12/2g之和必須大于操作溫度下的液體飽和之和必須大于操作溫度下的液體飽和蒸氣壓頭蒸氣壓頭pv/g某一數(shù)值，此數(shù)值即為離心泵的氣蝕余量某一數(shù)值，此數(shù)值即為離心泵的氣蝕余量（NPSH)，即，即gpgugpNPSH2v112臨界氣蝕余量臨界氣蝕余量(NPSH)c43kf,1kv1min1,22Hgugpgugp22gpmin1,gpvkf,1k1vmin1,c22HgugugppNPSH22必需氣蝕余量必需氣蝕余量(NPSH)r44mNPSHNPSHcr離心泵的允許安裝高度離心泵的允許安裝高度4546討論討論 (1) 事實(shí)上氣蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生可以有以下三方面的原因：事

21、實(shí)上氣蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生可以有以下三方面的原因：離心泵的安裝高度太高；離心泵的安裝高度太高；被輸送流體的溫度太高，液體蒸被輸送流體的溫度太高，液體蒸氣氣壓過高；壓過高；吸入管路的阻力或壓頭損失太高。吸入管路的阻力或壓頭損失太高。推論：推論：一個(gè)原先操作正常的泵也可能由于操作條件的變化而一個(gè)原先操作正常的泵也可能由于操作條件的變化而產(chǎn)生產(chǎn)生氣氣蝕，如被輸送物料的溫度升高，或吸入管線部分堵蝕，如被輸送物料的溫度升高，或吸入管線部分堵塞。塞。)f(00H2k2kggugpHgp47（2）有時(shí)，計(jì)算出的允許安裝高度為負(fù)值，這說）有時(shí)，計(jì)算出的允許安裝高度為負(fù)值，這說明該泵應(yīng)該安裝在液體貯槽液面以下。明該泵應(yīng)

22、該安裝在液體貯槽液面以下。常壓貯槽內(nèi)盛有石油產(chǎn)品，其密度為常壓貯槽內(nèi)盛有石油產(chǎn)品，其密度為760 kg/m，粘，粘度小于度小于20 cSt，在貯槽條件下飽和蒸汽壓為，在貯槽條件下飽和蒸汽壓為80 kPa，現(xiàn)擬用現(xiàn)擬用65AY-60型油泵將此油品以型油泵將此油品以15 m/h流量送往流量送往表壓強(qiáng)為表壓強(qiáng)為177 kPa的設(shè)備內(nèi)。貯槽液面恒定，設(shè)備的的設(shè)備內(nèi)。貯槽液面恒定，設(shè)備的油品入口比貯槽液面高油品入口比貯槽液面高5 m，吸入管路和排出管路，吸入管路和排出管路的全部壓頭損失為的全部壓頭損失為1 m 和和4 m 。試核算該泵是否合。試核算該泵是否合用。若油泵位于貯槽液面以下用。若油泵位于貯槽液

23、面以下1.2 m處，問此泵能否處，問此泵能否正常操作？當(dāng)?shù)卮髿鈮喊凑２僮鳎慨?dāng)?shù)卮髿鈮喊?01.33 kPa計(jì)計(jì).48課堂練習(xí)課堂練習(xí) P138-349解解: 查附錄二十查附錄二十65AY-60型泵的特性參數(shù)如下型泵的特性參數(shù)如下 流量流量 Q = 25 m3/h, 氣蝕余量氣蝕余量(NPSH)r = 3 m 揚(yáng)程揚(yáng)程H = 60 m根據(jù)題目中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分條核算根據(jù)題目中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分條核算流量流量 安裝高度安裝高度揚(yáng)程揚(yáng)程50油品流量油品流量Qs = 15 m3/s -1.2 管路所需要的壓頭管路所需要的壓頭He = 33.74 m 60-451復(fù)復(fù) 習(xí)習(xí) 伯伯努利方程努利方程 阻力平方區(qū)、阻

24、力系數(shù)、阻力損失計(jì)算阻力平方區(qū)、阻力系數(shù)、阻力損失計(jì)算 離心泵離心泵工作原理工作原理 特性曲線特性曲線522.1.5 離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)管路特性曲線管路特性曲線？1 12 2f2222e121122HgpguzHgpguzf2e2HgpguzHK53gudllHece22fgAQdlleece22當(dāng)流動(dòng)處于阻力平方區(qū)時(shí)，當(dāng)流動(dòng)處于阻力平方區(qū)時(shí)，與流量無關(guān)與流量無關(guān)2eeBQKH= B54 HeKBQe2說明說明 為管路特性曲線在為管路特性曲線在H軸上的截距，表示管路系統(tǒng)所需要軸上的截距，表示管路系統(tǒng)所需要的最小外加壓頭。的最小外加壓頭。高阻管路，其特性曲線較陡；低

25、高阻管路，其特性曲線較陡；低阻管路其特性曲線較平緩。阻管路其特性曲線較平緩。pKzg H 泵的特性曲線 Q M 工工 作作 點(diǎn)點(diǎn)55 泵的工作點(diǎn)由泵的特性和管路的特性共同決定，泵的工作點(diǎn)由泵的特性和管路的特性共同決定，可通過聯(lián)立求解泵的特性方程和管路的特性方程可通過聯(lián)立求解泵的特性方程和管路的特性方程得到；得到； 安裝在管路中的泵，其輸液量即為管路的流量；安裝在管路中的泵，其輸液量即為管路的流量；在該流量下泵提供的揚(yáng)程也就是管路所需要的外在該流量下泵提供的揚(yáng)程也就是管路所需要的外加壓頭。因此，泵的工作點(diǎn)對(duì)應(yīng)的泵壓頭既是泵加壓頭。因此，泵的工作點(diǎn)對(duì)應(yīng)的泵壓頭既是泵提供的，也是管路需要的；提供的，

26、也是管路需要的； 工作點(diǎn)對(duì)應(yīng)的各性能參數(shù)（工作點(diǎn)對(duì)應(yīng)的各性能參數(shù)（ ）反映了）反映了一臺(tái)泵的實(shí)際工作狀態(tài)。一臺(tái)泵的實(shí)際工作狀態(tài)。NHQ,56課堂練習(xí)課堂練習(xí) P139-6用離心泵從敞口貯槽向密閉高位槽輸送清水，兩用離心泵從敞口貯槽向密閉高位槽輸送清水，兩槽液面恒定。輸水量為槽液面恒定。輸水量為40 m3/h。兩槽液面間垂直距。兩槽液面間垂直距離為離為12 m，管徑為，管徑為1024 mm，管長(zhǎng)（包括所有，管長(zhǎng)（包括所有局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度）為局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度）為100 m，密閉高位槽內(nèi)表壓，密閉高位槽內(nèi)表壓力為力為9.81104 Pa，流動(dòng)在阻力平方區(qū)，摩擦系數(shù)為，流動(dòng)在阻力平方區(qū)，摩擦系數(shù)為

27、0.015。試求：管路特性方程；泵的壓頭。試求：管路特性方程；泵的壓頭。575859離心泵的流量調(diào)節(jié)離心泵的流量調(diào)節(jié) 改變泵的工作點(diǎn)改變泵的工作點(diǎn)改變閥門的開度改變閥門的開度改變泵轉(zhuǎn)速改變泵轉(zhuǎn)速靈活方便，耗能大靈活方便，耗能大節(jié)能，投資大節(jié)能，投資大變頻變頻60Q2Q離心泵并聯(lián)離心泵并聯(lián)流量流量增大增大Q并并61離心泵離心泵串串聯(lián)聯(lián)壓頭增大壓頭增大62離心泵組合方式的選擇：離心泵組合方式的選擇：（1）K大于單泵可提供最大壓頭的情況：必須采用串聯(lián)操作；大于單泵可提供最大壓頭的情況：必須采用串聯(lián)操作； （2）低阻管路：并聯(lián)）低阻管路：并聯(lián)（3）高阻管路：串聯(lián)）高阻管路：串聯(lián)P139 習(xí)題習(xí)題8用兩

28、臺(tái)離心泵從水池向高位槽送水，單臺(tái)離心泵的用兩臺(tái)離心泵從水池向高位槽送水，單臺(tái)離心泵的特性曲線方程為特性曲線方程為管路特性曲線方程可近似表示為管路特性曲線方程可近似表示為兩式中兩式中Q的單位為的單位為m3/s，H的單位為的單位為m。問：兩臺(tái)泵如何組合才能使輸液量大？問：兩臺(tái)泵如何組合才能使輸液量大？632610125QH2e5e10110QH64管路特性方程不變，泵特性方程改變管路特性方程不變，泵特性方程改變2e62e510125210110QQ/sm104.3633eQ串聯(lián)時(shí)串聯(lián)時(shí)單臺(tái)泵的送水量即為管路中的總量，單臺(tái)泵的送水量即為管路中的總量，泵的壓頭為單臺(tái)泵的兩倍泵的壓頭為單臺(tái)泵的兩倍65

29、2252e6e1011010125QQ/sm1083333e .Q并聯(lián)并聯(lián)泵的壓頭即為單臺(tái)泵的壓頭，單臺(tái)送水量泵的壓頭即為單臺(tái)泵的壓頭，單臺(tái)送水量為管路總送水量的一半為管路總送水量的一半/sm107.6533eQ662.1.6 2.1.6 離心泵的類型、選擇與使用離心泵的類型、選擇與使用按泵輸送的液體分：按泵輸送的液體分：清水泵（清水泵（IS：?jiǎn)渭?jí)單吸懸臂式；：?jiǎn)渭?jí)單吸懸臂式；D：多級(jí)泵；：多級(jí)泵；Sh：雙：雙吸泵）吸泵）耐腐蝕泵（耐腐蝕泵（F）油泵（油泵（Y）雜質(zhì)泵（雜質(zhì)泵（P）按葉輪吸入方式分：?jiǎn)挝?、雙吸泵按葉輪吸入方式分：?jiǎn)挝?、雙吸泵按葉輪數(shù)目分：?jiǎn)渭?jí)泵、多級(jí)泵按葉輪數(shù)目分：?jiǎn)渭?jí)泵、

30、多級(jí)泵大流量大流量大壓頭大壓頭67清水泵：用于輸送物理、化學(xué)性質(zhì)類似于水的清清水泵：用于輸送物理、化學(xué)性質(zhì)類似于水的清潔液體。最簡(jiǎn)單的清水泵為單級(jí)單吸式，系列代潔液體。最簡(jiǎn)單的清水泵為單級(jí)單吸式，系列代號(hào)為號(hào)為“IS”IS100-80-160單級(jí)單吸式單級(jí)單吸式水泵水泵葉輪直徑葉輪直徑吸入口內(nèi)徑吸入口內(nèi)徑排出口內(nèi)徑排出口內(nèi)徑68離心泵的選擇離心泵的選擇 1 1）確定輸送系統(tǒng)的流量和壓頭）確定輸送系統(tǒng)的流量和壓頭 選泵時(shí)按最大流量考慮，然后，根據(jù)輸送系選泵時(shí)按最大流量考慮，然后，根據(jù)輸送系統(tǒng)管路的安排，用統(tǒng)管路的安排，用伯伯努利方程計(jì)算出在最大流量努利方程計(jì)算出在最大流量下管路所需壓頭。下管路所

31、需壓頭。 692 2）選擇泵的類型與型號(hào)：選擇泵的類型與型號(hào)： H和和Q可稍大一點(diǎn)可稍大一點(diǎn)3)3)核算軸功率核算軸功率gQHN 70 1 1）泵的安裝高度）泵的安裝高度 安裝高度安裝高度必須低于必須低于理論上計(jì)算的最大安裝高度，理論上計(jì)算的最大安裝高度，同時(shí)，應(yīng)盡量同時(shí)，應(yīng)盡量降低吸入管路的阻力降低吸入管路的阻力。離心泵的安裝和使用離心泵的安裝和使用2 2）啟動(dòng)前先）啟動(dòng)前先“灌泵灌泵” 3 3）離心泵應(yīng)在出口閥門關(guān)閉時(shí)啟動(dòng)）離心泵應(yīng)在出口閥門關(guān)閉時(shí)啟動(dòng) 為了不致啟動(dòng)時(shí)電流過大而燒壞電機(jī)，為了不致啟動(dòng)時(shí)電流過大而燒壞電機(jī)，泵啟動(dòng)時(shí)泵啟動(dòng)時(shí)要將出口閥完全關(guān)閉，等電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，再逐要將出口閥完

32、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。漸打開出口閥，并調(diào)節(jié)到所需的流量。714 4）關(guān)泵的步驟）關(guān)泵的步驟 關(guān)泵時(shí)，一定要先關(guān)閉泵的出口閥，再停電機(jī)關(guān)泵時(shí)，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。成葉輪高速反轉(zhuǎn)，使葉輪被損壞。5 5）運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)定時(shí)檢查泵的響聲、振動(dòng)、滴露等）運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)定時(shí)檢查泵的響聲、振動(dòng)、滴露等情況，觀察泵出口壓力表的讀數(shù)，以及軸承是否情況，觀察泵出口壓力表的讀數(shù)，以及軸承是否過熱等。過熱等。 72例例 某離心泵的特性曲線方程表示為：某離心泵的特

33、性曲線方程表示為：H = 252.0Q2（式中式中H的單位為的單位為m，Q為為m3/min）。若用泵將。若用泵將20水從貯槽輸送到某設(shè)備，已知管路系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥全開時(shí)水從貯槽輸送到某設(shè)備，已知管路系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥全開時(shí)管路特性方程：管路特性方程：He = 20 + 1.86Q2e，試求，試求（1）離心泵運(yùn)行時(shí)的流量和壓頭）離心泵運(yùn)行時(shí)的流量和壓頭（2）關(guān)小閥門使工作點(diǎn)的流量變至）關(guān)小閥門使工作點(diǎn)的流量變至56 m3/h時(shí)需多時(shí)需多消耗的壓頭消耗的壓頭（3）關(guān)小閥門后的管路特性方程）關(guān)小閥門后的管路特性方程73解解：（：（1）離心泵運(yùn)行時(shí)的流量和壓頭）離心泵運(yùn)行時(shí)的流量和壓頭實(shí)際上是求泵在該管路上的工作點(diǎn)

34、，泵的工作點(diǎn)可實(shí)際上是求泵在該管路上的工作點(diǎn)，泵的工作點(diǎn)可由泵的特性方程和管路特性方程聯(lián)解求得，即：由泵的特性方程和管路特性方程聯(lián)解求得，即：2ee2 1.8620 2.025QHQH聯(lián)立求解得聯(lián)立求解得:Q = Qe = 1.138 m3/min H = He = 22.41 m74(2)關(guān)小閥門多消耗的壓頭關(guān)小閥門多消耗的壓頭由離心泵特性方程得工作點(diǎn)下的壓頭由離心泵特性方程得工作點(diǎn)下的壓頭m 23.36)60562.0(252.02522QH管路要求的壓頭管路要求的壓頭21.62)60561.86(201.86202eeQH故多消耗的壓頭故多消耗的壓頭1.6421.6223.36eHHH7

35、5(3)關(guān)小閥門后的管路特性方程關(guān)小閥門后的管路特性方程管路特性方程通式為管路特性方程通式為:2eeBQKHgpzKB值因關(guān)小閥門而值因關(guān)小閥門而變大變大，但關(guān)小閥門后泵的特性但關(guān)小閥門后泵的特性不變不變。前已求得流量為前已求得流量為56 m3/h時(shí)的泵的壓頭為時(shí)的泵的壓頭為23.26 m，將此將此Q，H，K值代入管路特性方程值代入管路特性方程關(guān)小閥門后關(guān)小閥門后K不發(fā)生變化仍為不發(fā)生變化仍為20763.742)6056B(2023.262B解得解得所以關(guān)小閥門后管路特性方程為所以關(guān)小閥門后管路特性方程為2ee3.74220QH2.2 2.2 其他類型液體輸送機(jī)械其他類型液體輸送機(jī)械77往復(fù)泵

36、的特點(diǎn)：往復(fù)泵的特點(diǎn)：靠活塞對(duì)靠活塞對(duì)流流體做功體做功, ,以靜壓能以靜壓能的形式直接傳給液體。的形式直接傳給液體。S SA A往復(fù)泵性能參數(shù)往復(fù)泵性能參數(shù) 流量流量 壓頭壓頭 78rTASnQ 單單動(dòng)動(dòng)rT)(2SnaAQ雙雙動(dòng)動(dòng)擠壓供液，擠壓供液，H任意高。任意高。泵力學(xué)強(qiáng)度泵力學(xué)強(qiáng)度，原動(dòng)機(jī)的功率原動(dòng)機(jī)的功率最終取決于管路特性最終取決于管路特性往復(fù)泵特性曲線與工作點(diǎn)往復(fù)泵特性曲線與工作點(diǎn)79TQQHQ往復(fù)泵操作要點(diǎn)和流量調(diào)節(jié)往復(fù)泵操作要點(diǎn)和流量調(diào)節(jié)80（1）適用場(chǎng)合與流體）適用場(chǎng)合與流體(Q不太大，不太大，H較高，較高， 非腐蝕和非懸浮物非腐蝕和非懸浮物)（2）安裝高度有一定的限制）安裝

37、高度有一定的限制（3）有自吸作用，啟動(dòng)前無需要灌泵）有自吸作用，啟動(dòng)前無需要灌泵 （4）一般不設(shè)出口閥，有也必須打開啟動(dòng)）一般不設(shè)出口閥，有也必須打開啟動(dòng) （5）往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)方法：）往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)方法： 用旁路閥調(diào)節(jié)流量用旁路閥調(diào)節(jié)流量 改變曲柄轉(zhuǎn)速改變曲柄轉(zhuǎn)速練練 習(xí)習(xí)現(xiàn)采用一臺(tái)三效單動(dòng)往復(fù)泵，將敞口貯罐中密度現(xiàn)采用一臺(tái)三效單動(dòng)往復(fù)泵，將敞口貯罐中密度為為1250 kg/m的液體輸送到表壓強(qiáng)為的液體輸送到表壓強(qiáng)為 1.28106 Pa的塔內(nèi)，貯罐液面比塔入口低的塔內(nèi)，貯罐液面比塔入口低10 m，管路系統(tǒng)的，管路系統(tǒng)的總壓頭損失為總壓頭損失為2 m，已知泵活塞直徑為，已知泵活塞直徑為70 mm，沖，沖程為程為225 mm，往復(fù)次數(shù)為，往復(fù)次數(shù)為200 min-1，泵的總效率，泵的總效率和容積效率為和容積效率為0.9和和0.95。試求泵的實(shí)際流量，壓。試求泵的實(shí)際流量，壓頭和軸功率。頭和軸功率。81三三個(gè)個(gè)單單動(dòng)動(dòng)泵泵82rT3ASnQ 理理論論