食工原理第二章流體輸送機械

1、為流體提供能量的機械稱為流體輸送機械。為流體提供能量的機械稱為流體輸送機械。 在食品的生產(chǎn)加工中，常常需要將流體在食品的生產(chǎn)加工中，常常需要將流體q從低處輸送到高處；從低處輸送到高處；q從低壓送至高壓；從低壓送至高壓；q沿管道送至較遠的地方。沿管道送至較遠的地方。 為達到此目的，必須對流體加入外功，以克服流體阻力為達到此目的，必須對流體加入外功，以克服流體阻力及補充輸送流體時所不足的能量。及補充輸送流體時所不足的能量。第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述 泵；泵； 輸送液體輸送液體風機風機;壓縮機；壓縮機；真空泵。真空泵。輸送氣體輸送氣體常用的流體輸送機械常用的流體輸送機械泵的分類泵的分類1 按工作原理分

2、按工作原理分葉片式泵葉片式泵 有高速旋轉(zhuǎn)的葉輪。有高速旋轉(zhuǎn)的葉輪。 如離心泵、軸流泵、渦流泵。如離心泵、軸流泵、渦流泵。往往 復復 泵泵 靠往復運動的活塞排擠液體。如活塞泵、柱塞泵等?？客鶑瓦\動的活塞排擠液體。如活塞泵、柱塞泵等。旋轉(zhuǎn)式泵旋轉(zhuǎn)式泵 靠旋轉(zhuǎn)運動的部件推擠液體。如齒輪泵、螺桿泵等。靠旋轉(zhuǎn)運動的部件推擠液體。如齒輪泵、螺桿泵等。清水泵清水泵適用于粘度與水相近的、無腐蝕性、不含雜質(zhì)的流體，如適用于粘度與水相近的、無腐蝕性、不含雜質(zhì)的流體，如離心泵。離心泵。油泵油泵 適用于高粘度的流體。如齒輪泵、旋轉(zhuǎn)泵等。適用于高粘度的流體。如齒輪泵、旋轉(zhuǎn)泵等。耐腐蝕泵耐腐蝕泵雜質(zhì)泵雜質(zhì)泵：2 按用途分

3、按用途分離心泵離心泵（centrifugal pumpcentrifugal pump）的特點：的特點：v 結(jié)構(gòu)簡單；結(jié)構(gòu)簡單；v 流量大而且均勻；流量大而且均勻；v 操作方便。操作方便。 第二節(jié)第二節(jié) 離心泵離心泵 1 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)2 工作原理工作原理 葉輪葉輪 軸軸 612片葉片片葉片機殼等。機殼等。蝸牛形通道；蝸牛形通道；葉輪偏心放；葉輪偏心放；可減少能耗，有利于動可減少能耗，有利于動能轉(zhuǎn)化為靜壓能。能轉(zhuǎn)化為靜壓能。葉輪葉輪機殼機殼底閥底閥(防止防止“氣縛氣縛”)濾網(wǎng)濾網(wǎng)(阻攔阻攔固體雜質(zhì)固體雜質(zhì)) 由于離心力的作用，泵的進出口出產(chǎn)生壓力差，由于離心力的作用，泵的進出口出產(chǎn)生壓力差，從而使流

4、體流動。從而使流體流動。一、一、 離心泵的工作原理離心泵的工作原理3 工作過程工作過程 v啟動后，葉輪旋轉(zhuǎn)，并帶動液體旋轉(zhuǎn)。啟動后，葉輪旋轉(zhuǎn)，并帶動液體旋轉(zhuǎn)。v液體在液體在離心力的作用離心力的作用下，沿葉片向邊緣拋出，獲得能量，液體下，沿葉片向邊緣拋出，獲得能量，液體以較高的靜壓能及流速流入機殼以較高的靜壓能及流速流入機殼( 沿葉片方向，沿葉片方向，u , P靜靜 )。由于。由于渦流通道的截面逐漸增大，渦流通道的截面逐漸增大， P動動 P靜靜 。液體以較高的壓力。液體以較高的壓力排出排出泵體泵體，流到所需的場地。，流到所需的場地。v葉片不斷轉(zhuǎn)動，液體不斷被吸入、排出，形成葉片不斷轉(zhuǎn)動，液體不斷

5、被吸入、排出，形成連續(xù)流動連續(xù)流動。 v由于液體被拋出，在泵的吸扣處形成一定的真空度，泵外流體的由于液體被拋出，在泵的吸扣處形成一定的真空度，泵外流體的壓力較高，壓力較高，在壓力差的作用下被吸入泵口在壓力差的作用下被吸入泵口，填補拋出液體的空間。，填補拋出液體的空間。v啟動前，前段機殼須啟動前，前段機殼須灌滿被輸送的液體灌滿被輸送的液體，以防止，以防止氣縛氣縛。離心泵實際安裝示意圖離心泵實際安裝示意圖敞開式半開式封閉式敞開式半開式封閉式泵殼：泵殼：蝸牛殼形通道。蝸牛殼形通道。有利于將葉輪拋出液體的動能轉(zhuǎn)變成靜壓能；有利于將葉輪拋出液體的動能轉(zhuǎn)變成靜壓能；有利于減少能耗。有利于減少能耗。葉輪：葉

6、輪：二、二、 離心泵的主要工作部件離心泵的主要工作部件 離心泵壓頭的大小取決于泵的結(jié)構(gòu)（如葉輪直徑離心泵壓頭的大小取決于泵的結(jié)構(gòu)（如葉輪直徑的大小，葉片的彎曲情況等）、轉(zhuǎn)速及流量。的大小，葉片的彎曲情況等）、轉(zhuǎn)速及流量。三、三、 離心泵的主要性能參數(shù)離心泵的主要性能參數(shù) 離心泵的主要性能參數(shù)有離心泵的主要性能參數(shù)有流量、揚程、功率和效率流量、揚程、功率和效率。 流量流量 Q Q ，/或或m m3 3/ /泵的流量（又稱送液能力）是指單位時間內(nèi)泵所輸送泵的流量（又稱送液能力）是指單位時間內(nèi)泵所輸送的液體體積。的液體體積。 揚程，米液柱揚程，米液柱 泵的揚程（又稱泵的壓頭）是指單位重量液體流經(jīng)泵泵

7、的揚程（又稱泵的壓頭）是指單位重量液體流經(jīng)泵后所獲得的能量。后所獲得的能量。 如右圖所示，在泵的進出口處如右圖所示，在泵的進出口處分別安裝真空表和壓力表，在真分別安裝真空表和壓力表，在真空表與壓力表之間列柏努得方程空表與壓力表之間列柏努得方程式，即式，即實驗：泵壓頭的測定實驗：泵壓頭的測定真空計真空計壓強表壓強表離心泵離心泵儲槽儲槽式中：式中：pM 壓力表讀出壓力（表壓），壓力表讀出壓力（表壓），N/m2； pV真空表讀出的真空度，真空表讀出的真空度，N/m2； u1、u2吸入管、壓出管中液體的流速，吸入管、壓出管中液體的流速，m/s； Hf兩截面間的壓頭損失，兩截面間的壓頭損失，m。fguu

8、gppHhHvm202122（2-12-1）兩截面之間管路很短，其壓頭損失兩截面之間管路很短，其壓頭損失H Hf f可忽略不計可忽略不計guuvMHHhH202122(2-2)(2-2)簡化式（簡化式（2-12-1）若以若以H HM M及及H HV V分別表示壓力表真空表上的讀數(shù)，以米分別表示壓力表真空表上的讀數(shù)，以米液柱（表壓）計。液柱（表壓）計。fguugppHhHvm202122（2-12-1）例例- - 某離心泵以某離心泵以2020水進行性能實驗，測得體水進行性能實驗，測得體積流量為積流量為720m720m3 3/h/h，泵出口壓力表讀數(shù)為，泵出口壓力表讀數(shù)為3.3.82kgf/cm8

9、2kgf/cm2 2，吸入口真空表讀數(shù)為吸入口真空表讀數(shù)為210210mmHgmmHg，壓力表和真空表間垂直，壓力表和真空表間垂直距離為距離為410mm410mm，吸入管和壓出管內(nèi)徑分別為，吸入管和壓出管內(nèi)徑分別為350mm350mm及及300mm300mm。試求泵的壓頭。試求泵的壓頭。解：根據(jù)泵壓頭的計算公式，則有解：根據(jù)泵壓頭的計算公式，則有guuvMHHhH202122smu/83. 2230. 0785. 03600/7202smu/28.02352.0785.03600/7201查得水在查得水在20時密度為時密度為998 kg/m3，則，則 HM=3.8210.0=38.2 mH2O

10、 HV=0.21013.6=2.86 H2OOmHH281. 9208. 283. 27 .4186. 22 .3841. 022計算進出口的平均流速計算進出口的平均流速將已知數(shù)據(jù)代入，則將已知數(shù)據(jù)代入，則 泵內(nèi)部損失主要有三種：泵內(nèi)部損失主要有三種：容積損失容積損失水力損失水力損失機械損失機械損失3 效率效率 容積損失是由于泵的泄漏造成的。離心泵在容積損失是由于泵的泄漏造成的。離心泵在運轉(zhuǎn)過程中，有一部分獲得能量的高壓液體，通運轉(zhuǎn)過程中，有一部分獲得能量的高壓液體，通過葉輪與泵殼之間的間隙流回吸入口。過葉輪與泵殼之間的間隙流回吸入口。 從泵排出的實際流量要比理論排出流量為從泵排出的實際流量要

11、比理論排出流量為低，其比值稱為容積效率低，其比值稱為容積效率1 1。p容積損失容積損失 原因：水力損失是由于流體流過葉輪、泵原因：水力損失是由于流體流過葉輪、泵殼時，由于流速大小和方向要改變，且發(fā)生殼時，由于流速大小和方向要改變，且發(fā)生沖擊，而產(chǎn)生的能量損失。沖擊，而產(chǎn)生的能量損失。 泵的實際壓頭要比泵理論上所能提供的壓泵的實際壓頭要比泵理論上所能提供的壓頭為低，其比值稱為水力效率頭為低，其比值稱為水力效率2 2。p水力損失水力損失 原因：機械損失是泵在運轉(zhuǎn)時，在軸承、原因：機械損失是泵在運轉(zhuǎn)時，在軸承、軸封裝置等機械部件接觸處由于機械磨擦而消軸封裝置等機械部件接觸處由于機械磨擦而消耗部分能量

12、。耗部分能量。 泵的軸功率大于泵的理論功率（即理論壓頭泵的軸功率大于泵的理論功率（即理論壓頭與理論流量所對應的功率）。理論功率與軸功與理論流量所對應的功率）。理論功率與軸功率之比稱為機械效率率之比稱為機械效率3 3。p機械損機械損失失泵的有效功率泵的有效功率N Ne e ：流體所獲得的功率。：流體所獲得的功率。 式中式中 Ne 泵的有效功率，泵的有效功率，W； Q 泵的流量，泵的流量，m3/s； H 泵的壓頭，泵的壓頭，m ； 液體的密度，液體的密度，kg/m3； g 重力加速度，重力加速度，m/s2。NeQH g (2-4) 已知已知g=9.81m/s2；1kW=1000W，則式（，則式（2

13、-4）可用）可用kW單位單位表示，即表示，即)(1021000kWgQHNQHgQHe (2-4a)4 功率功率泵在運轉(zhuǎn)時可能發(fā)生超負荷，所配電動機的功率應泵在運轉(zhuǎn)時可能發(fā)生超負荷，所配電動機的功率應比泵的軸功率大。比泵的軸功率大。在機電產(chǎn)品樣本中所列出的泵的軸功率，除非特殊在機電產(chǎn)品樣本中所列出的泵的軸功率，除非特殊說明以外，均系指輸送清水時的數(shù)值。說明以外，均系指輸送清水時的數(shù)值。 (2-5)eNN 軸功率指泵軸所獲得的功率。軸功率指泵軸所獲得的功率。 由于有容積損失、由于有容積損失、水力損失與機械損失，故泵的軸功率要大于液體實際水力損失與機械損失，故泵的軸功率要大于液體實際得到的有效功率

14、，即得到的有效功率，即 注意：注意：5 軸功率軸功率N特性曲線特性曲線（characteristic curves）：在固定的轉(zhuǎn)速下，離：在固定的轉(zhuǎn)速下，離心泵的基本性能參數(shù)（流量、壓頭、功率和效率）之間的關系心泵的基本性能參數(shù)（流量、壓頭、功率和效率）之間的關系曲線。曲線。強調(diào)：特性曲線是在固定轉(zhuǎn)速下測出的，只適用于該轉(zhuǎn)速，強調(diào)：特性曲線是在固定轉(zhuǎn)速下測出的，只適用于該轉(zhuǎn)速，故特性曲線圖上都注明轉(zhuǎn)速故特性曲線圖上都注明轉(zhuǎn)速n n的數(shù)值。的數(shù)值。圖上繪有三種曲線圖上繪有三種曲線Q Q曲線曲線Q Q曲線曲線Q Q曲線曲線四、四、 離心泵的特性曲線離心泵的特性曲線04812 16 20 24 28

15、 320204060 80100 12010121416182022242602468010203040506070804B20n=2900r/minNH,l/sm3/s離心泵的特性曲線離心泵的特性曲線 變化趨勢變化趨勢：離心泵的壓頭在較大流量范圍內(nèi)是離心泵的壓頭在較大流量范圍內(nèi)是隨流量增大而減小的。不同型號的離心泵，隨流量增大而減小的。不同型號的離心泵，Q Q曲線的形狀有所不同。曲線的形狀有所不同。較平坦的曲線，適用于壓頭變化不大而流量變化較平坦的曲線，適用于壓頭變化不大而流量變化較大的場合；較大的場合；較陡峭的曲線，適用于壓頭變化范圍大而不允許較陡峭的曲線，適用于壓頭變化范圍大而不允許流量

16、變化太大的場合。流量變化太大的場合。1 Q曲線曲線 變化趨勢變化趨勢：Q Q曲線表示泵的流量曲線表示泵的流量Q Q和軸功率和軸功率的關系，隨的關系，隨Q Q的增大而增大。顯然，當?shù)脑龃蠖龃?。顯然，當Q=0Q=0時，泵時，泵軸消耗的功率最小。軸消耗的功率最小。啟動離心泵時，為了減小啟動功啟動離心泵時，為了減小啟動功率，應將出口閥關閉率，應將出口閥關閉。2 Q曲線曲線 變化趨勢變化趨勢：開始：開始隨隨Q Q的增大而增大，達到最的增大而增大，達到最大值后，又隨大值后，又隨Q Q的增大而下降。的增大而下降。 QQ曲線最大值相當于效率最高點。泵在該點所曲線最大值相當于效率最高點。泵在該點所對應的壓頭和

17、流量下操作，其效率最高，故該點為對應的壓頭和流量下操作，其效率最高，故該點為離心泵的設計點離心泵的設計點。3 Q曲線曲線 泵在最高效率點條件下操作最為經(jīng)濟合理，但實泵在最高效率點條件下操作最為經(jīng)濟合理，但實際上泵往往不可能正好在該條件下運轉(zhuǎn)，一般只能規(guī)際上泵往往不可能正好在該條件下運轉(zhuǎn)，一般只能規(guī)定一個工作范圍，稱為定一個工作范圍，稱為泵的高效率區(qū)泵的高效率區(qū)。高效率區(qū)的效高效率區(qū)的效率應不低于最高效率的率應不低于最高效率的92%92%左右。左右。 強調(diào)強調(diào)：泵在銘牌上所標明的都是最高效率點下的流泵在銘牌上所標明的都是最高效率點下的流量，壓頭和功率。離心泵產(chǎn)品目錄和說明書上還常常量，壓頭和功率

18、。離心泵產(chǎn)品目錄和說明書上還常常注明最高效率區(qū)的流量、壓頭和功率的范圍等。注明最高效率區(qū)的流量、壓頭和功率的范圍等。泵的高效率區(qū)泵的高效率區(qū) 式（式（2-6）稱為比例定律，當轉(zhuǎn)速變化小于）稱為比例定律，當轉(zhuǎn)速變化小于20%時，時，可認為效率不變，用上式進行計算誤差不大?？烧J為效率不變，用上式進行計算誤差不大。(2-6)2121nnQQ2)(2121nnHH3)(2121nnNN 當轉(zhuǎn)速由當轉(zhuǎn)速由n1 改變?yōu)楦淖優(yōu)閚2 時，其流量、壓頭及功率的時，其流量、壓頭及功率的近似關系為：近似關系為： 4 離心泵的轉(zhuǎn)數(shù)對特性曲線的影響離心泵的轉(zhuǎn)數(shù)對特性曲線的影響式（式（2-7）稱為）稱為切割定律切割定律。

19、(2-7)2121DDQQ2)(2121DDHH3)(2121DDNN 當葉輪直徑變化不大，轉(zhuǎn)速不變時，葉輪直徑、當葉輪直徑變化不大，轉(zhuǎn)速不變時，葉輪直徑、流量、壓頭及功率之間的近似關系為：流量、壓頭及功率之間的近似關系為： 5 葉輪直徑對特性曲線的影響葉輪直徑對特性曲線的影響 泵生產(chǎn)部門所提供的特性曲線是用清水作實驗求泵生產(chǎn)部門所提供的特性曲線是用清水作實驗求得的。當所輸送的液體性質(zhì)與水相差較大時，要考慮得的。當所輸送的液體性質(zhì)與水相差較大時，要考慮粘度及密度對特性曲線的影響。粘度及密度對特性曲線的影響。6 物理性質(zhì)對特性曲線的影響物理性質(zhì)對特性曲線的影響 所輸送的液體粘度愈大，泵體內(nèi)能量損

20、失愈多。所輸送的液體粘度愈大，泵體內(nèi)能量損失愈多。結(jié)果泵的壓頭、流量都要減小，效率下降，而軸功率則結(jié)果泵的壓頭、流量都要減小，效率下降，而軸功率則要增大，所以特性曲線改變。要增大，所以特性曲線改變。6.1 粘度的影響粘度的影響離心泵的壓頭與密度無關。（離心泵的壓頭與密度無關。（定性分析定性分析） 注：注：當被輸送液體的密度與水不同時，不能使當被輸送液體的密度與水不同時，不能使用該泵所提供的曲線，而應按（用該泵所提供的曲線，而應按（2-4a）及（）及（2-5）重新計算。）重新計算。泵的軸功率隨液體密度而改變。泵的軸功率隨液體密度而改變。6.2 密度的影響密度的影響 如果輸送的液體是水溶液，濃度的

21、改變必然影響如果輸送的液體是水溶液，濃度的改變必然影響液體的粘度和密度。濃度越高，與清水差別越大。濃液體的粘度和密度。濃度越高，與清水差別越大。濃度對離心泵特性曲線的影響，同樣反映在粘度和密度度對離心泵特性曲線的影響，同樣反映在粘度和密度上。上。 6.3 溶質(zhì)的影響溶質(zhì)的影響Hgpa1100p1pa , p1 有一定真空度，有一定真空度，真空度越高，吸力越大真空度越高，吸力越大, Hg 越大。越大。 當當p1 小于一定值后小于一定值后(p1pv, pv 為環(huán)境溫度下液體的飽和為環(huán)境溫度下液體的飽和蒸汽壓蒸汽壓)，將發(fā)生，將發(fā)生氣蝕現(xiàn)象氣蝕現(xiàn)象。 pv100 =760mmHg, p pv v 4

22、0=55.32mmHg=55.32mmHg五、五、 離心泵的安裝高度和氣蝕現(xiàn)象離心泵的安裝高度和氣蝕現(xiàn)象1 氣蝕現(xiàn)象氣蝕現(xiàn)象為避免發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，應限制為避免發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，應限制p p1 1不能太低，不能太低，或或H Hg g不能太大，即泵的安裝高度不能太高。不能太大，即泵的安裝高度不能太高。安裝高度安裝高度Hg的計算方法一般有兩種：的計算方法一般有兩種：v允許吸上真空高度法；允許吸上真空高度法；v氣蝕余量法。氣蝕余量法。2 2 安裝高度安裝高度允許吸上真空高度允許吸上真空高度H Hs s泵入口處壓力泵入口處壓力p1所允許的最大真空度。所允許的最大真空度。 mH2OOmHHgpsa233.10H

23、s與泵的結(jié)構(gòu)、液體的物化特性等因素有關。與泵的結(jié)構(gòu)、液體的物化特性等因素有關。一般，一般， Hs 57 mH2O.gppsaH1（2-82-8）式中式中 p pa a大氣壓，大氣壓，N/mN/m2 2 被輸送液體密度，被輸送液體密度，kg/mkg/m3 3Hgp01100如何用允許吸上真空高度確定泵的安裝高度？如何用允許吸上真空高度確定泵的安裝高度？H Hg g 泵的安裝高度；泵的安裝高度；u u2 2/2g/2g 進口管動能；進口管動能；H Hf f 進口管阻力進口管阻力; ;H Hs s 允許吸上真空高度，由泵的生產(chǎn)廠家給出。允許吸上真空高度，由泵的生產(chǎn)廠家給出。提高提高Hg的方法的方法

24、取截面取截面0-0，1-1，并以截面，并以截面0-0為基準面，在兩截為基準面，在兩截面間柏努利方程，可得面間柏努利方程，可得fgusgHHH221若貯槽為敞口，則若貯槽為敞口，則p p0 0為大氣壓為大氣壓p pa a，則有，則有fgugHgppH21021（2-92-9）（2-102-10） 泵制造廠只能給出泵制造廠只能給出H Hs s值，而不能直接給出值，而不能直接給出H Hg g值。值。因為每臺泵使用條件不同，吸入管路的布置情況也因為每臺泵使用條件不同，吸入管路的布置情況也各異，有不同的各異，有不同的u u2 2/2g/2g 和和H Hf f 值，所以，只能由使值，所以，只能由使用單位根

25、據(jù)吸入管路具體的布置情況，由計算確定用單位根據(jù)吸入管路具體的布置情況，由計算確定H Hg g。問題問題：泵制造廠能直接給出泵的安裝高度嗎？：泵制造廠能直接給出泵的安裝高度嗎？Hs=Hs(Ha10)(Hv0.24) (2-11)式中式中 Hs操作條件下輸送水時允許吸上真空高度，操作條件下輸送水時允許吸上真空高度，mH2O；Hs泵樣本中給出的允許吸上真空高度，泵樣本中給出的允許吸上真空高度，mH2O； Ha泵工作處的大氣壓，泵工作處的大氣壓，mH2O； Hv泵工作溫度下水的飽和蒸汽壓，泵工作溫度下水的飽和蒸汽壓，mH2O； 0.24實驗條件下水的飽和蒸汽壓，實驗條件下水的飽和蒸汽壓，mH2O。 原

26、因原因：在泵的說明書中所給出的：在泵的說明書中所給出的Hs是大氣壓為是大氣壓為10mH2O，水溫，水溫為為20狀態(tài)下的數(shù)值。如果泵的使用條件與該狀態(tài)不同時，則狀態(tài)下的數(shù)值。如果泵的使用條件與該狀態(tài)不同時，則應把樣本上所給出的應把樣本上所給出的Hs值，按下式換算成操作條件下的值，按下式換算成操作條件下的Hs值。值。 泵允許吸上真空高度的換算泵允許吸上真空高度的換算泵安裝地點的海拔越高，大氣壓力就越低，允許吸上泵安裝地點的海拔越高，大氣壓力就越低，允許吸上真空高度就越小。真空高度就越小。輸送液體的溫度越高，所對應的飽和蒸汽壓就越高，輸送液體的溫度越高，所對應的飽和蒸汽壓就越高，這時，泵的允許吸上真

27、空高度也就越小。這時，泵的允許吸上真空高度也就越小。海拔高度海拔高度，液體溫度，液體溫度Hg不同海拔高度時大氣壓力值可查表。不同海拔高度時大氣壓力值可查表。例例2-2 2-2 某臺離心泵從樣本上查得允許吸上真空高度某臺離心泵從樣本上查得允許吸上真空高度H Hs s=6m=6m，現(xiàn)將該泵安裝在海拔高度為，現(xiàn)將該泵安裝在海拔高度為500m500m處，若夏季平處，若夏季平均水溫為均水溫為4040。問修正后的。問修正后的H Hs s應為多少？若吸入管應為多少？若吸入管路的壓頭損失為路的壓頭損失為1mH1mH2 2O O，泵入口處動壓頭為，泵入口處動壓頭為0.2mH0.2mH2 2O O。問該泵安裝在離

28、水面問該泵安裝在離水面5m5m高度處是否合適？高度處是否合適？解解: 當水溫為當水溫為40時，時，Hv=0.75m。查表得。查表得Ha=9.74m。 Hs=Hs(Ha10)(Hv0.24) =6(9.7410)(0.750.24) =5.23m泵的安裝高度為泵的安裝高度為: H=Hs u12/2g Hf =5.230.21 =4.03m5m故泵安裝在離水面故泵安裝在離水面5m高度處不合適。高度處不合適。fgugpHzH22 離心泵在特定管路系統(tǒng)中工作時，液體要求泵供離心泵在特定管路系統(tǒng)中工作時，液體要求泵供給的壓頭給的壓頭可由柏努利方程式求得，即可由柏努利方程式求得，即 六、六、 離心泵的工作

29、點離心泵的工作點 當離心泵安裝在一定的管路系統(tǒng)中工作時，當離心泵安裝在一定的管路系統(tǒng)中工作時，其壓頭和流量不僅與離心泵本身的特性有關，而其壓頭和流量不僅與離心泵本身的特性有關，而且還取決于管路的工作特性。且還取決于管路的工作特性。1 管路特性曲線管路特性曲線 gpz022gu上式可簡化為上式可簡化為 Hf (2-14)與管路中液體流量無關，在輸液高度與管路中液體流量無關，在輸液高度和壓力不變的情況下為一常數(shù)，以符和壓力不變的情況下為一常數(shù)，以符號表示。號表示。若貯槽與受槽的截面都很大，該處若貯槽與受槽的截面都很大，該處流速與管路相比可忽略不計流速與管路相比可忽略不計. .此式中壓頭損失為此式中

30、壓頭損失為 28212)()()()(52242QHdllgdQgdllgudllfeee式中式中Q為管路系統(tǒng)的流量，為管路系統(tǒng)的流量，m3/s (2-15)對于特定的管路系統(tǒng)，對于特定的管路系統(tǒng)，l l、l le e、d d 均為定值，湍流均為定值，湍流時摩擦系數(shù)的變化也很小，令時摩擦系數(shù)的變化也很小，令Bdllge)(528則式（則式（2-142-14）可簡化為）可簡化為BQ2(2-16)(2-16) 上式表明：在特定管路中輸送液體時，所需壓頭上式表明：在特定管路中輸送液體時，所需壓頭隨液體流量隨液體流量Q Q的平方而變化，此關系所描繪的的平方而變化，此關系所描繪的Q Q曲線，稱為曲線，稱

31、為管路特性曲線管路特性曲線。它表示在特定的管路中。它表示在特定的管路中，壓頭隨流量的變化關系。，壓頭隨流量的變化關系。注意注意：管路特性曲線的形狀與管路布置及操作條件有：管路特性曲線的形狀與管路布置及操作條件有關，而與泵的性能無關。關，而與泵的性能無關。AQH管路的特性曲線管路的特性曲線泵的特性曲線泵的特性曲線 離心泵的特性曲線離心泵的特性曲線H-QH-Q與其所在管路的特性曲線與其所在管路的特性曲線He-He-QeQe的交點稱為泵在該管路的的交點稱為泵在該管路的工作點工作點，如圖所示。，如圖所示。H=HeQ=QeQ或或QeH-QMHe-QeH或或He 工作點所對應的流量工作點所對應的流量與壓頭

32、既滿足管路系統(tǒng)與壓頭既滿足管路系統(tǒng)的要求，又為離心泵所的要求，又為離心泵所能提供。能提供。 2 工作點工作點 （duty point）q工作點所對應的流量工作點所對應的流量Q Q與壓頭既是管路系與壓頭既是管路系統(tǒng)所要求，又是離心泵所能提供的統(tǒng)所要求，又是離心泵所能提供的; ;q若工作點所對應效率是在最高效率區(qū)，則該若工作點所對應效率是在最高效率區(qū)，則該工作點是適宜的。工作點是適宜的。 泵的工作點表示泵的工作點表示改變離心泵的轉(zhuǎn)速或改變?nèi)~輪外徑，以改變泵的特性曲線。改變離心泵的轉(zhuǎn)速或改變?nèi)~輪外徑，以改變泵的特性曲線。 調(diào)節(jié)流量實質(zhì)上就是改變離心泵的特性曲線或管調(diào)節(jié)流量實質(zhì)上就是改變離心泵的特性曲

33、線或管路特性曲線，從而改變泵的工作點。路特性曲線，從而改變泵的工作點。離心泵的流量調(diào)節(jié)，通常從兩方面考慮：離心泵的流量調(diào)節(jié)，通常從兩方面考慮：兩者均可以改變泵的工作點，以調(diào)節(jié)流量。兩者均可以改變泵的工作點，以調(diào)節(jié)流量。在排出管線上裝適當?shù)恼{(diào)節(jié)閥，以改變管路特性曲線；在排出管線上裝適當?shù)恼{(diào)節(jié)閥，以改變管路特性曲線；七、七、 流量調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié) 當閥門關小時，管路局部阻力當閥門關小時，管路局部阻力加大，管路特性曲線變陡，泵的加大，管路特性曲線變陡，泵的工作點由工作點由M M移到移到M M1 1。流量由。流量由Q QM M減小減小到到Q QM1M1。 改變閥門開度以調(diào)節(jié)流量，實質(zhì)是用開大或關小閥門的方

34、改變閥門開度以調(diào)節(jié)流量，實質(zhì)是用開大或關小閥門的方法來改變管路特性曲線。法來改變管路特性曲線。M1MM2QM1QMQM2Q或或QeH或或HeH-Q12當閥門開大時，管路局部阻力當閥門開大時，管路局部阻力減小，管路特性曲線變得平坦一減小，管路特性曲線變得平坦一些，工作點移到些，工作點移到M M2 2，流量加大到，流量加大到Q QM2M2。1 改變閥門的開度改變閥門的開度要把泵的轉(zhuǎn)數(shù)提高到要把泵的轉(zhuǎn)數(shù)提高到n n1 1，泵，泵的特性曲線就上移到的特性曲線就上移到n nM1M1位置，位置，工作點由工作點由M M移到移到M M1 1，流量和壓頭，流量和壓頭都相應加大都相應加大; ; 改變離心泵的轉(zhuǎn)數(shù)以

35、調(diào)節(jié)流量，實質(zhì)上是維持管路特性曲改變離心泵的轉(zhuǎn)數(shù)以調(diào)節(jié)流量，實質(zhì)上是維持管路特性曲線不變，而改變泵的特性曲線。線不變，而改變泵的特性曲線。M1MM2Q或或QeH或或HeH-QHe-Qen1nn2若把泵的轉(zhuǎn)數(shù)降到若把泵的轉(zhuǎn)數(shù)降到n n2 2，泵的特性，泵的特性曲線就移到曲線就移到n nM2M2位置，工作點移到位置，工作點移到M M2 2，流量和壓頭都相應地減小。，流量和壓頭都相應地減小。 2 改變泵的轉(zhuǎn)數(shù)改變泵的轉(zhuǎn)數(shù) 車削葉輪的外徑是離心泵調(diào)節(jié)流量的一種獨特車削葉輪的外徑是離心泵調(diào)節(jié)流量的一種獨特方法。在車床上將泵葉輪的外徑車小，這時葉輪直方法。在車床上將泵葉輪的外徑車小，這時葉輪直徑、流量、壓

36、頭和功率之間關系，可按式徑、流量、壓頭和功率之間關系，可按式（2-72-7）進行計算。進行計算。 車削葉輪的外徑車削葉輪的外徑采用什么方法來調(diào)節(jié)流量，關系到能耗問題。采用什么方法來調(diào)節(jié)流量，關系到能耗問題。改變閥門開度調(diào)節(jié)流量改變閥門開度調(diào)節(jié)流量 方法簡便，應用廣泛。方法簡便，應用廣泛。 但關小閥門會使阻力加大，因但關小閥門會使阻力加大，因而需要多消耗一部分能量以克服附加的阻力，該法不經(jīng)濟而需要多消耗一部分能量以克服附加的阻力，該法不經(jīng)濟的。的。改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量 可保持管路特性曲線不變，流量隨轉(zhuǎn)速下降而減小，可保持管路特性曲線不變，流量隨轉(zhuǎn)速下降而減小，動力消耗也相應降低，因節(jié)

37、能效果顯著，但需要變速裝動力消耗也相應降低，因節(jié)能效果顯著，但需要變速裝置，難以做到流量連續(xù)調(diào)節(jié)。置，難以做到流量連續(xù)調(diào)節(jié)。4 4 幾種流量幾種流量調(diào)節(jié)方法的比較調(diào)節(jié)方法的比較改變?nèi)~輪直徑改變?nèi)~輪直徑 可改變泵的特性曲線，但可調(diào)節(jié)流量范圍不大，且直可改變泵的特性曲線，但可調(diào)節(jié)流量范圍不大，且直徑減小不當還會降低泵的效率。徑減小不當還會降低泵的效率。 在輸送流體量不大的管路中，一般都用閥門來在輸送流體量不大的管路中，一般都用閥門來調(diào)節(jié)流量，只有在輸液量很大的管路才考慮使用調(diào)調(diào)節(jié)流量，只有在輸液量很大的管路才考慮使用調(diào)速的方法。速的方法。（1 1）確定輸送系統(tǒng)的流量與壓頭）確定輸送系統(tǒng)的流量與壓頭

38、 流量一般為生產(chǎn)任務所規(guī)定。流量一般為生產(chǎn)任務所規(guī)定。 根據(jù)輸送系統(tǒng)管路的安排，用柏努利方程式計算管路所根據(jù)輸送系統(tǒng)管路的安排，用柏努利方程式計算管路所需的壓頭。需的壓頭。 選擇離心泵的基本原則，是以能滿足液體輸送選擇離心泵的基本原則，是以能滿足液體輸送的工藝要求為前提的。的工藝要求為前提的。選擇步驟為：選擇步驟為：八、八、 離心泵的選擇離心泵的選擇（2 2）選擇泵的類型與型號）選擇泵的類型與型號 根據(jù)輸送液體性質(zhì)和操作條件確定泵的類型；根據(jù)輸送液體性質(zhì)和操作條件確定泵的類型；按確定的流量和壓頭從泵樣本產(chǎn)品目錄選出合適的型號；按確定的流量和壓頭從泵樣本產(chǎn)品目錄選出合適的型號；如果沒有適合的型號

39、，則應選定泵的壓頭和流量都稍大的如果沒有適合的型號，則應選定泵的壓頭和流量都稍大的型號；型號；如果同時有幾個型號適合，則應列表比較選定；如果同時有幾個型號適合，則應列表比較選定；按所選定型號，進一步查出其詳細性能數(shù)據(jù)。按所選定型號，進一步查出其詳細性能數(shù)據(jù)。（3）校核泵的特性參數(shù)）校核泵的特性參數(shù) 如果輸送液體的粘度和密度與水相差很大，則應核算泵如果輸送液體的粘度和密度與水相差很大，則應核算泵 的流量與壓頭及軸功率。的流量與壓頭及軸功率。例例2-4 2-4 如附圖所示，今有一輸送河水的任務，要求如附圖所示，今有一輸送河水的任務，要求將某處河水以將某處河水以80m80m3 3/h/h的流量，輸送

40、到一高位槽中，已的流量，輸送到一高位槽中，已知高位槽水面高出河面知高位槽水面高出河面10m10m，管路系統(tǒng)的總壓頭損失，管路系統(tǒng)的總壓頭損失為為7mH7mH2 2O O。試選擇一適當?shù)碾x心泵。試選擇一適當?shù)碾x心泵。112210m解解 根據(jù)已知條件，選用清水泵。以河面根據(jù)已知條件，選用清水泵。以河面1-1截面為基準面，并截面為基準面，并取取1-1與與2-2截面列柏努利方程式，則截面列柏努利方程式，則mHzHfgugp177001022 根據(jù)流量根據(jù)流量Q(80m3/h) 和和H(17m) 可選可選4B20型號的泵。由附錄查型號的泵。由附錄查得該泵性能為：得該泵性能為： 流量流量90m3/h；壓頭

41、；壓頭20mH2O；軸功率；軸功率6.36kW；效率效率78% 。例題：用泵把例題：用泵把2020的苯從地下貯罐送到高位槽，流量為的苯從地下貯罐送到高位槽，流量為300 300 l l/ /minmin。高位槽液面比貯罐液面高。高位槽液面比貯罐液面高10m10m。泵吸入管用。泵吸入管用 89894mm4mm的的無縫鋼管，直管長為無縫鋼管，直管長為15m15m，管上裝有一個底閥，管上裝有一個底閥( (可初略地按旋啟可初略地按旋啟式止回閥全開時計算式止回閥全開時計算) )、一個標準彎頭；泵排出管用、一個標準彎頭；泵排出管用 57573.5mm3.5mm的無縫鋼管，直管長度為的無縫鋼管，直管長度為5

42、0m50m，管路上裝有一個全開，管路上裝有一個全開的截止閥和三個標準彎頭。貯罐和高位槽上方均為大氣壓。設的截止閥和三個標準彎頭。貯罐和高位槽上方均為大氣壓。設貯罐液面維持恒定。試選擇合適的泵。如泵的安裝高度為貯罐液面維持恒定。試選擇合適的泵。如泵的安裝高度為7 7米，米，泵能否正常工作？泵能否正常工作？112210m7m7mfupuphgzWgz2221222211式中，式中，z1=0, z2=10m, p1=p2, u1 0, u2 0 W=9.8110+hf局直fffhhh解：解： 依題意，繪出流程示意圖。取截面和基準面，依題意，繪出流程示意圖。取截面和基準面，如圖所示。如圖所示。在兩截面

43、間列柏努利方程，則有在兩截面間列柏努利方程，則有22udlfh直進口段：進口段：局直（進口段）hhhfd=89-24=81mm, l=15m5105 . 688097. 0081. 01006. 14dueRsmu/97. 024081. 06010003000037. 0,3 . 0813 . 0dmm查圖，查圖， 得得 =0.0292222eufudlfhh局局或進口段的局部阻力：進口段的局部阻力：底閥：底閥：le=6.3m 彎頭：彎頭：le=2.73m進口阻力系數(shù)：進口阻力系數(shù)： =0.5kgJhudllfe/28.45.0029.0)(297.0081.0)7.23.6(15222（進

44、口段）局直（出口段）hhhf22udlfh直2222eufudlfhh局局或d=57-23.5=50mm, l=50msmu/55. 22405. 06010003005105 . 688097. 005. 01073. 14dueR006. 0,3 . 0503 . 0dmm查圖，查圖， 得得 =0.0313出口段：出口段：出口段的局部阻力：出口段的局部阻力：全開閘閥：全開閘閥： le=0.33m全開截止閥：全開截止閥：le=17m標準彎頭標準彎頭(3)：le=1.63=4.8m出口阻力系數(shù)：出口阻力系數(shù)： =1.0kgJhudllfe/150 10313. 0)(255. 205. 013

45、.2250222（進口段）kgJhhhfff/3 .15415028. 4出口進口總阻力：總阻力：kgJW/4 .2523 .1541 .98軸功率：軸功率：選泵選泵Q泵泵=1.130060/1000=19.8 m3/hH泵泵=1.1(w/g)=1.1(252.4/9.81)=28.33 m從離心泵的產(chǎn)品目錄中選擇泵：從離心泵的產(chǎn)品目錄中選擇泵：2B31，其參數(shù)為：，其參數(shù)為：流量：流量： 20 m3/h；揚程：揚程： 30.8 m;轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速： 2900 r/min;功率：功率： 2.6 kW;效率：效率： 64%；允許吸上真空高度：允許吸上真空高度： 7.2m)(38. 264. 0102

46、2 .99833.283600/8 .19102kWNHQeN泵泵軸校正安裝高度校正安裝高度允許：允許： Hs=Hs+(Ha-10)-(Hv-0.24) =7.2+(10-10)-(0.24-0.24) =7.2 m安裝高度：安裝高度：120230fgugpggHH)7(72. 62 . 781. 928. 481. 9297. 01222mHHHfgusg所以，所選泵不可用所以，所選泵不可用。 往復泵往復泵（reciprocating pumpreciprocating pump）是利用活塞的往）是利用活塞的往復運動，將能量傳遞給液體，以完成液體輸送任務。復運動，將能量傳遞給液體，以完成液體

47、輸送任務。往復泵輸送流體的流量只與活塞的位移有關，而往復泵輸送流體的流量只與活塞的位移有關，而與管路情況無關；與管路情況無關；往復泵的壓頭只與管路情況有關。往復泵的壓頭只與管路情況有關。往復泵的特點：往復泵的特點： 上述特性稱為正位移特性，具有這種特性的泵稱上述特性稱為正位移特性，具有這種特性的泵稱為正位移泵。為正位移泵。第三節(jié)第三節(jié) 往復泵往復泵第四節(jié)第四節(jié) 氣體輸送機械氣體輸送機械n氣體輸送機械與液體輸送機械大體相同，但氣體氣體輸送機械與液體輸送機械大體相同，但氣體具有壓縮性，在輸送過程中，當壓力發(fā)生變化時具有壓縮性，在輸送過程中，當壓力發(fā)生變化時其體積和溫度也將隨之發(fā)生變化。氣體壓力變化

48、其體積和溫度也將隨之發(fā)生變化。氣體壓力變化程度，常用壓縮比來表示。程度，常用壓縮比來表示。n壓縮比為氣體排出與吸入壓力的比值。食品工業(yè)壓縮比為氣體排出與吸入壓力的比值。食品工業(yè)生產(chǎn)過程對氣體壓縮比的要求很不一致。生產(chǎn)過程對氣體壓縮比的要求很不一致。n氣體輸送機械可按其終壓（出口壓力）或壓縮比氣體輸送機械可按其終壓（出口壓力）或壓縮比大小分為四類：大小分為四類：氣體輸送機械分類氣體輸送機械分類n通風機：終壓不大于通風機：終壓不大于1500mmH1500mmH2 2O O（表壓），壓（表壓），壓縮比為縮比為1 11.151.15；n鼓風機：終壓為鼓風機：終壓為0.150.153kgf/cm3kgf

49、/cm2 2（表壓），（表壓），壓縮比小于壓縮比小于4 4；n壓縮機：終壓為壓縮機：終壓為3kgf/cm3kgf/cm2 2（表壓）以上，壓（表壓）以上，壓縮比大于縮比大于4 4；n真空泵：使設備產(chǎn)生真空，出口壓力為真空泵：使設備產(chǎn)生真空，出口壓力為1kgf/cm1kgf/cm2 2，（表壓），其壓縮比由真空度決定。，（表壓），其壓縮比由真空度決定。通通 風風 機機n通風機主要有離心式和軸流式兩種類型。通風機主要有離心式和軸流式兩種類型。n軸流式的通風機所產(chǎn)生的風壓很小，只作通風換軸流式的通風機所產(chǎn)生的風壓很小，只作通風換氣之用。氣之用。n離心式通風機使用廣泛，下面著重離心式通風機。離心式通風機使用廣泛，下面著重離心式通風機。 一離心式通風機的基本結(jié)構(gòu)和一離心式通風機的基本結(jié)構(gòu)和操作原理操作原理n如圖所示，離心式通風機和離心泵一樣，在蝸殼如圖所示，離心式通風機和離心泵一樣，在蝸殼形泵體內(nèi)裝一高速旋轉(zhuǎn)的葉輪。借葉輪旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)形泵體內(nèi)裝一高速旋轉(zhuǎn)的葉輪。借葉輪旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力，使氣