流體輸送機(jī)械E

第2章流體輸送機(jī)械

chapter2Thedevicesusedtotransportfluid

2.1概述2.2離心泵2.3其它類型液體輸送機(jī)械2.4氣體輸送機(jī)械本章總結(jié)工程案例2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械2/1172.1概述流體輸送是化工生產(chǎn)過程常見的單元操作之一。為了將流體從一處送到另一處，不論是提高其位置高度或增加其壓強(qiáng)，還是克服管路的沿程阻力，都需要向流體施加外部機(jī)械能。流體輸送機(jī)械就是向流體作功以提高其機(jī)械能的裝置。目前流體輸送機(jī)械為通用機(jī)械產(chǎn)品，在生產(chǎn)中如何選用既符合生產(chǎn)需要，又比較經(jīng)濟(jì)合理的輸送機(jī)械，同時(shí)在操作中做到安全可靠、高效率運(yùn)行，除了熟知被輸送流體的性質(zhì)、工作條件外，還必須了解各類輸送機(jī)械的工作原理、結(jié)構(gòu)和特性，以便進(jìn)行正確地選擇和合理使用。本章內(nèi)容就是介紹常用的流體輸送機(jī)械及其工作原理、選型計(jì)算等。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械3/1172.1.1輸送機(jī)械的用途補(bǔ)充能量：將流體從一處輸送到另一處提高壓強(qiáng)：給流體加壓造成設(shè)備真空：給流體減壓為液體提供能量的輸送機(jī)械稱為泵，如離心泵、往復(fù)泵、旋渦泵等。為氣體提供能量的輸送機(jī)械稱為風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)，如離心通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)等。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械4/1172.1.2輸送機(jī)械應(yīng)滿足生產(chǎn)要求對(duì)生產(chǎn)上不同的要求采用不同的輸送機(jī)械。原因：流體是多種多樣的。水、油、腐蝕性流體等操作條件千差萬別：輸送量、效率、軸功率概括來說，輸送機(jī)械應(yīng)滿足如下要求：(1)滿足工藝上對(duì)流率和能量的要求。(2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，投資費(fèi)用低。(3)運(yùn)行可靠，操作效率高，日常操作費(fèi)用低。(4)能適應(yīng)被輸送流體的特性，其中包括粘性、腐蝕性、毒性、可燃性、爆炸性、含固體雜質(zhì)等。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械5/1172.1.3輸送機(jī)械的分類流體輸送機(jī)械按照其工作原理分為：(1)動(dòng)力式：利用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪使流體的機(jī)械能增加，典型的是離心式、軸流式輸送機(jī)械。(2)容積式：利用活塞或轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)改變工作室容積而對(duì)流體作功。典型的是往復(fù)式、旋轉(zhuǎn)式輸送機(jī)械。(3)其它類型：如利用另外一種流體作用的噴射式等。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械6/1172.2離心泵Centrifugalpump

液體輸送機(jī)械的種類很多，按照工作原理的不同，分為離心泵、往復(fù)泵、旋轉(zhuǎn)泵、旋渦泵等幾種，其中，離心泵由于其適用范圍廣、操作方便，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制而在化工生產(chǎn)中應(yīng)用最為普遍。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械7/1172.2.1離心泵的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

離心泵的基本結(jié)構(gòu)離心泵主要由葉輪、泵殼等組成，由若干彎曲葉片組成的葉輪緊固在泵軸上安裝在蝸殼形的泵殼內(nèi)。泵殼中央的吸入口與吸入管路相連，側(cè)旁的排出口與排出管路連接，如圖。

2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械8/1離心泵的工作原理由于受離心力的作用使液體向葉輪外緣作徑向運(yùn)動(dòng)。在液體被甩出的過程中，流體通過葉輪獲得了動(dòng)能，并以15～25m/s的速度進(jìn)入泵殼。在蝸殼中由于流道的逐漸擴(kuò)大，又將大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓強(qiáng)，使壓強(qiáng)進(jìn)一步提高，最終以較高的壓強(qiáng)沿切向進(jìn)入排出管道，實(shí)現(xiàn)輸送的目的，此即為排液原理。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械9/117

當(dāng)液體由葉輪中心流向外緣時(shí)，在葉輪中心處形成了低壓。在液面壓強(qiáng)與泵內(nèi)壓強(qiáng)差的作用下，液體經(jīng)吸入管路進(jìn)入泵的葉輪內(nèi)，以填補(bǔ)被排除液體的位置，此即為吸液原理。只要葉輪旋轉(zhuǎn)不停，液體就被源源不斷地吸入和排出，這就是離心泵的工作原理。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械10/117若離心泵在啟動(dòng)前泵殼內(nèi)不是充滿液體而是空氣，由于空氣的密度遠(yuǎn)小于液體的密度，產(chǎn)生的離心力很小，因而葉輪中心區(qū)形成的低壓不足以將貯槽內(nèi)液體壓入泵內(nèi)，此時(shí)雖啟動(dòng)離心泵但不能夠輸送液體，這種現(xiàn)象稱作氣縛airbound

。表示離心泵無自吸能力。因此在啟動(dòng)泵前一定要使泵殼內(nèi)充滿液體(灌泵)。通常若吸入口位于貯槽液面上方時(shí)，在吸入管路中安裝一單向底閥和濾網(wǎng)，以防止停泵時(shí)液體從泵內(nèi)流出和吸入雜物。

2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械11/1離心泵的主要部件包括葉輪、泵殼、軸封裝置等部分。1.葉輪Impeller

它通常由6～12片后彎葉片vaneorblade所組成，本身被固定在泵軸上并隨之旋轉(zhuǎn)。作用是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能直接傳給液體，以提高液體的靜壓能和動(dòng)能。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械12/117葉輪根據(jù)其結(jié)構(gòu)和用途分為開式、半開式和閉式三種。閉式葉輪Closedimpeller

：葉片兩側(cè)帶有前后兩塊蓋板，液體在兩葉片間通道內(nèi)流動(dòng)時(shí)無倒流現(xiàn)象，適于輸送較清潔的流體，輸送效率高，一般離心泵多采用這種葉輪。半開式葉輪Semiopenimpeller(半閉式葉輪)：吸入口一側(cè)無前蓋板，適于輸送含小顆粒的溶液，輸送效率低。開式葉輪Openimpeller：沒有前后蓋板。適于輸送含大顆粒的溶液，效率低。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械13/117

平衡孔：平衡壓強(qiáng)差，但同時(shí)也使泵的效率有所下降。

葉輪按其吸液方式的不同分為單吸式Single-suctionpump和雙吸式兩種double-suctionpump

，如圖。雙吸式葉輪可從兩側(cè)同時(shí)吸液，吸液能力大，而且可基本上消除軸向推力。。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械14/1172.泵殼Volute

泵殼亦稱為蝸殼、泵體，構(gòu)造為蝸牛殼形，其作用是將葉輪封閉在一定空間內(nèi)，匯集引導(dǎo)液體的運(yùn)動(dòng)，并將液體的大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓能。

為了減少由葉輪外緣拋出的液體與泵殼的碰撞而引起能量損失，有時(shí)在葉輪與泵殼間還安裝一固定不動(dòng)而帶有葉片的導(dǎo)輪Inducer，以引導(dǎo)液體的流動(dòng)方向(見圖)。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械15/1173.軸封裝置Shaftgland(stuffingboxormechanicalseal)在泵軸伸出泵殼處，轉(zhuǎn)軸和泵殼間存有間隙，在旋轉(zhuǎn)的泵軸與泵殼之間的密封，稱為軸封裝置。其作用是防止高壓液體沿軸泄漏，或者外界空氣以相反方向漏入。常用的有填料密封和機(jī)械密封。填料密封裝置：由填料函殼、軟填料和填料壓蓋構(gòu)成，軟填料為浸油或涂石墨的石棉繩，將其放入填料函與泵軸之間，將壓蓋壓緊迫使它產(chǎn)生變形達(dá)到密封。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械16/1173.軸封裝置(續(xù))機(jī)械密封裝置：由裝在泵軸上隨之轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)環(huán)和固定在泵殼上的靜環(huán)組成，兩環(huán)形端面由彈簧力使之緊貼在一起達(dá)到密封目的。動(dòng)環(huán)用硬質(zhì)金屬材料制成，靜環(huán)一般用浸漬石墨或酚醛塑料等制成。機(jī)械密封的性能優(yōu)良，使用壽命長。當(dāng)部件的加工精度要求高，安裝技術(shù)要求比較嚴(yán)格，價(jià)格較高。用于輸送酸、堿、鹽、油等密封要求高的場(chǎng)合。

2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械17/1172.2.3離心泵的性能參數(shù)與特性曲線

離心泵的主要性能參數(shù)Performancecharacteristics為了正確地選擇和使用離心泵，就必須熟悉其工作特性和它們之間的相互關(guān)系。反映離心泵工作特性的參數(shù)稱為性能參數(shù)，主要有轉(zhuǎn)速、流量、壓頭、軸功率和效率、氣蝕余量等。離心泵一般由電機(jī)帶動(dòng)，因而轉(zhuǎn)速是固定的，其性能參數(shù)通常在離心泵的銘牌或樣本說明書中標(biāo)明，以供選用時(shí)參考。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械18/1171.流量Volumetricflowrate：離心泵在單位時(shí)間內(nèi)排出的液體體積，亦稱為送液能力，用Q表示，單位為m3／h。離心泵的流量與其結(jié)構(gòu)、尺寸(葉輪直徑和寬度)、轉(zhuǎn)速、管路情況有關(guān)。

Q供方VS

需方Q≥VS2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械19/1172.壓頭Developedhead：指離心泵對(duì)單位重量的液體所提供的有效能量，又稱為揚(yáng)程，用H表示，單位為m。泵的壓頭與泵的結(jié)構(gòu)尺寸、轉(zhuǎn)速、流量等有關(guān)。對(duì)于一定的泵和轉(zhuǎn)速，壓頭與流量間有一定的關(guān)系。壓頭的值由實(shí)驗(yàn)測(cè)定：在泵的入口和出口間列柏努利方程，以單位重量流體為基準(zhǔn)：

H

供方He=We/g

需方H≥He2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械20/1173.效率efficiency：指泵軸對(duì)液體提供的有效功率與泵軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所需功率之比，稱為泵的總效率，用η表示，無因次，其值恒小于100%。它的大小反映泵在工作時(shí)能量損失的大小，泵的效率與泵的大小、類型、制造精密程度、工作條件等有關(guān)，由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。離心泵的能量損失主要包括：(1)容積損失：由于泵的泄漏、液體的倒流等所造成，使得部分獲得能量的高壓液體返回去被重新作功而使排出量減少浪費(fèi)的能量。容積損失用容積效率ηV表示。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械21/117(2)機(jī)械損失：由于泵軸與軸承間、泵軸與填料間、葉輪蓋板外表面與液體間的摩擦等機(jī)械原因引起的能量損失。機(jī)械損失用機(jī)械效率ηm表示。(3)水力損失：由于液體具有粘性，在泵殼內(nèi)流動(dòng)時(shí)與葉輪、泵殼產(chǎn)生碰撞、導(dǎo)致旋渦等引起的局部能量損失。水力損失用水力效率ηh表示?？傂剩害?

ηv×ηm×ηh一般：小泵：η=50～70％

大泵：η>90％2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械22/1174.軸功率shaftpower：指泵軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所需要的功率，亦即電機(jī)提供的功率，用N表示，單位kW。由于能量損失，軸功率必大于有效功率，即N=Ne/η泵的軸功率與泵的結(jié)構(gòu)、尺寸、流量、壓頭、轉(zhuǎn)速等有關(guān)。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械23/117例2-1采用圖示裝置測(cè)定離心泵的性能。泵的吸入和排出管內(nèi)徑分別為100mm和80mm，兩測(cè)壓口間垂直距離為0.5m，泵的轉(zhuǎn)速為2900rpm,用20℃清水作為介質(zhì)時(shí)測(cè)定，數(shù)據(jù)為：流量15m3/s，泵出口處表壓2.55×105Pa，進(jìn)口處真空度2.67×104Pa，電機(jī)功率6.2kW(電機(jī)效率93%)。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械24/117解：在轉(zhuǎn)速為2900rpm下①泵的流量：Q＝15×10-3×3600＝54m3/h②泵的壓頭：在真空表和壓強(qiáng)表所在截面1-1′與2-2′間列柏努利方程，以單位重量流體為基準(zhǔn):其中：(z2-z1)＝0.5m，p2＝2.55×105Pa(表)，p1＝-2.67×104Pa(表)，Hf≈02023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械25/117③軸功率：N=6.2×０.93＝5.77kW④效率：故該泵主要性能為：Q=54m3／h，H=29.5m,N=5.77kW，η=75.2%,n=2900rpm2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械26/117(1)壓頭一般隨流量增大而下降(流量極小時(shí)可例外)；(2)軸功率隨流量增大而增大，流量為零時(shí)軸功率最小。因而啟動(dòng)離心泵時(shí)應(yīng)關(guān)閉出口閥，使啟動(dòng)電流減小，保護(hù)電機(jī)，待運(yùn)轉(zhuǎn)正常后再開啟閥門,調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)牧髁俊?/p>

離心泵的特性曲線在一定轉(zhuǎn)速下，離心泵的壓頭、功率、效率隨流量的變化關(guān)系稱為特性曲線。它反映泵的基本性能的變化規(guī)律，可做為選泵和用泵的依據(jù)。各種型號(hào)離心泵的特性曲線不同，但都有共同的變化趨勢(shì)。

(3)效率隨流量增大而上升，達(dá)到一最大值后隨流量增加而下降。說明在一定轉(zhuǎn)速下，離心泵存在一最高效率點(diǎn)BestEfficiencyPoint(BEP)

，稱為設(shè)計(jì)點(diǎn)。離心泵在與最高效率點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的Q和H下工作最為經(jīng)濟(jì)，效率最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)的參數(shù)Q、H、N稱為最佳工況參數(shù)(泵銘牌所標(biāo)出即指此)。在選用離心泵時(shí)應(yīng)使其在該點(diǎn)附近工作，一般規(guī)定一個(gè)工作范圍，稱為高效區(qū)highefficiencyregion

，為最高效率的92%左右。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械27/1離心泵性能的換算離心泵的特性曲線是在一定轉(zhuǎn)速下，以常溫清水進(jìn)行測(cè)定而得到的。使用時(shí)若輸送液體的性質(zhì)或其它條件與測(cè)定條件不同時(shí)，可導(dǎo)致泵的性能發(fā)生變化，這時(shí)就需進(jìn)行相應(yīng)的換算。1.液體密度的影響離心泵的壓頭、流量均與液體的密度無關(guān)，故泵的效率亦不隨ρ而改變，但泵的軸功率隨密度不同而變化，應(yīng)重新進(jìn)行計(jì)算。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械28/1172液體粘度的影響當(dāng)被輸送液體的粘度大于常溫下清水的粘度時(shí)，由于葉輪、泵殼內(nèi)流動(dòng)阻力的增大，致使泵的壓頭、流量都要減小，效率下降，而軸功率增大。一般當(dāng)液體的運(yùn)動(dòng)粘度ν＞20×10-6m2/s時(shí)，離心泵的性能按下式進(jìn)行換算：Q′=CQQ，H′＝CHH，η′＝Cη·η，式中CQ，CH，Cη稱為離心泵的流量，壓頭和效率換算系數(shù)，可由圖2-13、2-14查得。上標(biāo)“′”：操作條件2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械29/1173離心泵轉(zhuǎn)速的影響當(dāng)液體粘度不大且假設(shè)泵的效率不變，泵的轉(zhuǎn)速變化小于20%時(shí)，泵的流量、壓頭、軸功率與轉(zhuǎn)速的近似關(guān)系可按比例定律進(jìn)行計(jì)算：2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械30/1174葉輪直徑的影響當(dāng)轉(zhuǎn)速不變而減小葉輪直徑時(shí)，泵的流量、壓頭、軸功率與葉輪直徑的關(guān)系可按切割定律進(jìn)行計(jì)算(葉輪直徑變化＜20%)：2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械31/1172.2.4離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)據(jù)離心泵特性曲線知離心泵的工作運(yùn)行范圍很大，但實(shí)際工作時(shí)的運(yùn)行狀況要受到管路的制約，因?yàn)楸檬前仓迷诠苈飞瞎ぷ鞯?。因此要了解其工作狀況，就必須了解管路的工作特性以及和泵特性之間的關(guān)系。管路特性曲線11‘22‘在圖示的系統(tǒng)中，若貯槽與高位槽液面維持恒定，在1-1′截面與2-2′截面間列柏努利方程：2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械32/117He=K+GQe2稱為管路特性方程，它反映在特定的管路中，液體所需壓頭(He)與流量(Qe)的關(guān)系。這種關(guān)系只與管路的布置條件有關(guān)，而與泵的性能無關(guān)。將其關(guān)系標(biāo)繪在H～Q坐標(biāo)圖上，即為管路特性曲線，為一拋物線型。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械33/117例題2-2(P156例2-4)用離心泵向密閉容器輸送清水，管路情況如圖。貯槽A和密閉容器B內(nèi)液面恒定，位差20m。管路系統(tǒng)為：管徑φ114×4mm，管長(包括所有局部阻力的當(dāng)量長度)150m，密閉容器內(nèi)表壓9.81×104Pa，流動(dòng)在阻力平方區(qū)，管道摩擦系數(shù)0.016，輸水量45m3/h。求：(1)管路特性方程；(2)泵的升揚(yáng)高度與揚(yáng)程；(3)泵的軸功率(效率為70％，水的密度1000kg/m3)解：(1)2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械34/117(2)泵的升揚(yáng)高度與揚(yáng)程泵的升揚(yáng)高度即ΔZ，值為20m。泵的揚(yáng)程由管路特性方程計(jì)算：(3)泵的軸功率2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械35/1離心泵的工作點(diǎn)當(dāng)離心泵安裝在一管路中時(shí)，泵所提供的壓頭與流量，必然和管路所要求的壓頭與流量相一致才能工作，因此同時(shí)滿足管路特性和泵特性的點(diǎn)稱為泵的工作點(diǎn)。在H-Q圖中即為管路特性曲線和泵特性曲線的交點(diǎn)M，M點(diǎn)表示了離心泵在特定管路中實(shí)際能輸送的流量和提供的壓頭。

H=HeQ=QeH=QHe=QeMHQ2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械36/117例題2-3（P97例2-4）用離心泵將水庫內(nèi)的水送至灌溉渠，假設(shè)兩液面恒定且位差12m。已知管路壓頭損失Hf=0.5×106Qe2，特定轉(zhuǎn)速下泵特性方程為H=26-0.4×106Q2（Qe、Q單位均為m3/s），求每天送水量。解：2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械37/1離心泵的流量調(diào)節(jié)①改變閥門開度通過改變管路特性曲線來改變泵的工作點(diǎn)。方法是在泵出口管路上裝一調(diào)節(jié)閥，改變閥門開度，將改變管路的局部阻力，從而使管路特性曲線發(fā)生變化，導(dǎo)致泵的工作點(diǎn)隨之變化。QMHQQ1M1如閥門關(guān)小時(shí)，管路的局部阻力加大，管路特性曲線變陡，工作點(diǎn)由M上移至M1點(diǎn)，流量由Q降至Q1。反之，流量增大。優(yōu)點(diǎn)：調(diào)節(jié)流量，簡(jiǎn)便易行，可連續(xù)變化缺點(diǎn)：關(guān)小閥門時(shí)增大了流動(dòng)阻力，額外消耗了部分能量，經(jīng)濟(jì)上不夠合理。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械38/117②改變泵的轉(zhuǎn)速改變泵的轉(zhuǎn)速，實(shí)質(zhì)是改變泵特性曲線。優(yōu)點(diǎn)：較經(jīng)濟(jì)，無額外能量損失，缺點(diǎn)：因需要變速裝置或價(jià)格昂貴的變速原動(dòng)機(jī)，故改變困難，且難以做到連續(xù)調(diào)節(jié)，一般很少采用。泵轉(zhuǎn)速增加，泵特性曲線上移，工作點(diǎn)隨之由M上移至M1，流量由Q增大到Q1。MQHQQ1M12023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械39/117③改變泵的直徑改變泵的直徑，實(shí)質(zhì)是改變泵特性曲線。泵直徑增加，泵特性曲線上移，工作點(diǎn)隨之由M上移至M1，流量由Q增大到Q1。優(yōu)點(diǎn)：較經(jīng)濟(jì)，無額外能量損失缺點(diǎn)：流體調(diào)節(jié)范圍有限、不方便，難以做到連續(xù)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)不當(dāng)會(huì)降低泵的效率。一般很少采用。MQHQQ1M12023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械40/1離心泵的組合操作在實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)單臺(tái)泵不能滿足輸送任務(wù)要求的流量和壓頭時(shí)，可采用數(shù)臺(tái)離心泵組合使用，組合方式為串聯(lián)和并聯(lián)。下面以兩臺(tái)性能完全相同的離心泵討論其組合后的特性及其運(yùn)行狀況。1.離心泵的串聯(lián)inseries組合操作當(dāng)單臺(tái)泵達(dá)不到壓頭要求時(shí)，采用串聯(lián)組合。兩臺(tái)完全相同的離心泵串聯(lián)，從理論上講，在同樣的流量下，其提供的壓頭應(yīng)為單泵的兩倍。因而依據(jù)單泵特性曲線1上一系列坐標(biāo)點(diǎn)，保持橫標(biāo)(Q)不變，使縱標(biāo)(H)加倍，繪出兩泵串聯(lián)后的特性曲線2。QHH1QQ串H串2串聯(lián)泵的操作流量和壓頭由工作點(diǎn)決定，由圖知，串聯(lián)后流量亦有所增加，但壓頭低于單臺(tái)泵壓頭的兩倍。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械41/1172.離心泵的并聯(lián)inparallel組合操作

當(dāng)單臺(tái)泵達(dá)不到流量要求時(shí)，采用并聯(lián)組合。兩臺(tái)相同的離心泵并聯(lián)，理論上講在同樣的壓頭下，其提供的流量應(yīng)為單泵的兩倍。因而依據(jù)單泵特性曲線1上一系列點(diǎn)，保持縱標(biāo)(H)不變，使橫標(biāo)(Q)加倍，繪出兩泵并聯(lián)后的特性曲線2。并聯(lián)泵的實(shí)際流量和壓頭由工作點(diǎn)決定，由圖知，并聯(lián)后壓頭有所增加，但流量低于單泵流量的兩倍(實(shí)際上三臺(tái)以上泵的并聯(lián)不多)。QHQH1Q并H并22023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械42/1173.離心泵組合方式的選擇生產(chǎn)中如何選擇組合方式，還與管路特性有關(guān)，一般：1當(dāng)單泵壓頭遠(yuǎn)達(dá)不到要求時(shí)，必須采用串聯(lián)；2在某些情況下，并串聯(lián)都可提高流量和壓頭，這時(shí)與管路特性有關(guān)。對(duì)低阻型輸送管路1（平坦曲線），并聯(lián)組合優(yōu)于串聯(lián)組合，即并聯(lián)可獲得更高的流量和壓頭，選并聯(lián)；串單并QH12對(duì)高阻型輸送管路2（陡峭曲線），串聯(lián)組合優(yōu)于并聯(lián)組合，即串聯(lián)可獲得更高的流量和壓頭，選串聯(lián)，如圖所示。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械43/117離心泵的組合操作舉例例2-4用兩臺(tái)泵向高位槽送水，單泵的特性曲線方程為H=25-1×106Ｑ2，管路特性曲線方程為He=10+1×105Qe2(兩式中Q的單位為m3/s，Ｈ的單位為m)。求：兩泵并、串聯(lián)時(shí)的流量及壓頭。解：①單泵時(shí)：H＝25-１×106Q2＝10+1×105Q2故：Q＝3.69×10-3m3/s，H＝11.36m②并聯(lián)時(shí)：H不變，Q′＝2Q，Q＝Q′/2即每臺(tái)泵流量Q為管中流量Q′的1/2。故：H′＝25-1×106×(Ｑ′/2)2=10+1×105Ｑ′２∴Q′＝6.55×10-3m3／s，H′＝14.29m2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械44/117離心泵的組合操作舉例③串聯(lián)時(shí)，H″＝2H，Q″＝Q，H＝H″/2，即每臺(tái)泵提供的壓頭僅為管路壓頭的1/2，故泵特性曲線方程為：H″/2＝25-1×106Ｑ″2即：H″＝50-2×106Ｑ″2由：H″＝50-2×106Ｑ″2

＝10＋1×105Ｑ″2得：Q″=4.36×10-3m3/s，H″=11.9m2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械45/1172.2.5離心泵的氣蝕現(xiàn)象Cavitation與安裝高度Suctionlift氣蝕現(xiàn)象離心泵通過旋轉(zhuǎn)的葉輪對(duì)液體做功，使液體機(jī)械能增加，在隨葉輪的流動(dòng)過程中，液體的速度和壓強(qiáng)是變化的。通常在葉輪入口處壓強(qiáng)最低，壓強(qiáng)愈低愈容易吸液。但是當(dāng)該處壓強(qiáng)小于或等于輸送溫度下液體的飽和蒸汽壓時(shí)(p≤pv)液體將部分汽化，形成大量的蒸汽泡。這些氣泡隨液體進(jìn)入葉輪后，由于壓強(qiáng)的升高將受壓破裂而急劇凝結(jié)，氣泡消失產(chǎn)生的局部真空，使周圍的液體以極高的速度涌向原氣泡處，產(chǎn)生相當(dāng)大的沖擊力，致使金屬表面腐蝕疲勞而受到破壞。由于氣泡產(chǎn)生、凝結(jié)而使泵體、葉輪腐蝕損壞加快的現(xiàn)象，稱為氣蝕。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械46/117氣蝕現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，將使泵體振動(dòng)發(fā)出噪音；金屬材料損壞加快，壽命縮短；泵的流量、壓頭等下降。嚴(yán)重時(shí)甚至出現(xiàn)斷流，不能正常工作。為避免氣蝕現(xiàn)象發(fā)生，必須在操作中保證泵入口處的壓強(qiáng)大于輸送條件下液體的飽和蒸汽壓，這就要求泵的安裝高度不能太高，應(yīng)有一限制。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械47/1離心泵的允許吸上真空度HS′為防止氣蝕現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)使葉片入口處最低壓強(qiáng)大于輸送溫度下液體的飽和蒸汽壓。但在實(shí)際操作中，不易測(cè)出最低壓強(qiáng)的位置，而往往是測(cè)泵入口處的壓強(qiáng)，然后再考慮一安全量，即為泵入口處允許的最低絕對(duì)壓強(qiáng)，以p1表示。習(xí)慣上常把p1表示為真空度，并以被輸送液體的液柱高度為計(jì)量單位，稱為允許吸上真空度，以HS′表示。HS′是指壓強(qiáng)為p1處可允許達(dá)到的最高真空度，表達(dá)式：式中：p1－泵入口處允許的最低絕對(duì)壓強(qiáng)，Pa；

ρ－被輸送流體的密度，kg/m3。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械48/117HS′與泵的類型、結(jié)構(gòu)、輸送操作條件有關(guān)，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定，由制造廠提供，標(biāo)示在泵樣本或說明書中。實(shí)驗(yàn)條件：大氣壓10mH2O，溫度20℃，清水為介質(zhì)。當(dāng)操作條件和輸送液體與實(shí)驗(yàn)條件不符時(shí)，須換算：〖說明〗HS′愈小愈不易發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械49/1173.允許氣蝕余量NPSH

Netpositivesuctionhead由于HS′使用起來不便，有時(shí)引入另一表示氣蝕性能的參數(shù)，稱為氣蝕余量。以NPSH表示，Netpositivesuctionhead(NPSH)isdefinedas：為防止氣蝕發(fā)生，要求離心泵入口處靜壓頭與動(dòng)壓頭之和必須大于液體在輸送溫度下的飽和蒸汽壓頭的最小允許值，即：2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械50/117〖說明〗標(biāo)示在泵樣本中的氣蝕余量為必需氣蝕余量(NPSH)r

Minimumrequirednetpositivesuctionhead

，是指泵在給定的轉(zhuǎn)速和流量下所必需的氣蝕余量，實(shí)際反映了泵入口到葉輪最低壓力點(diǎn)的能量損失，其值與泵本身的結(jié)構(gòu)有關(guān)，而與管路狀況無關(guān)。NPSH=(NPSH)r+0.5m2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械51/117〖說明〗當(dāng)離心泵在一定管路中運(yùn)行時(shí)，可根據(jù)允許氣蝕余量與必需氣蝕余量的大小，判斷泵運(yùn)行狀況。NPSH>(NPSH)r，泵不發(fā)生氣蝕NPSH＝(NPSH)r，泵開始發(fā)生氣蝕NPSH<(NPSH)r，泵嚴(yán)重氣蝕提高離心泵抗氣蝕性能有兩種途徑：改進(jìn)泵本身的結(jié)構(gòu)參數(shù)或結(jié)構(gòu)型式，使泵具有盡可能小的必需氣蝕余量(NPSH)r合理設(shè)計(jì)泵前吸入管路及泵安裝位置，使泵入口處有足夠大的允許氣蝕余量NPSH。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械52/1174.離心泵的安裝高度(允許吸上高度)定義：指泵的吸入口與吸入貯槽液面間可達(dá)到的最大垂直距離。Hg11‘00‘如圖示，以0-0′為基準(zhǔn)面，在0-0′，1-1′間列柏努利方程：2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械53/117(1)用允許吸上真空度HS′表示安裝高度Hg(2)用允許氣蝕余量NPSH表示安裝高度Hg聯(lián)立聯(lián)立2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械54/117〖說明〗①Hg安<Hg算通常：Hg安＝Hg算－(0.5～1.0)m②離心泵的Hs′、NPSH與流量有關(guān)，流量大NPSH大而HS′較小，因此計(jì)算時(shí)以最大流量計(jì)算；③提高NPSH，降低Hs′提高泵抗氣蝕性能的方法降低吸入管路的阻力，如盡量選用大直徑進(jìn)口管路，縮短長度，盡量減少彎頭、閥門等管件，使吸入管短而直降低泵的安裝高度Hg，如有必要，可將泵吸上裝置改為倒灌裝置；若工藝允許，可增大貯槽內(nèi)液面上方的壓力p0;若待輸送的是高溫液體或易揮發(fā)的溶劑，可預(yù)先降溫（降低Pv）后在輸送；避免泵前貯槽液面的大幅度下降。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械55/117泵安裝高度計(jì)算舉例例2-5用離心泵將敞口水槽中65℃熱水送往某處，槽內(nèi)液面恒定，輸水量為55m3/h，吸入管徑為100mm,進(jìn)口管路能量損失為2m，泵安裝地區(qū)大氣壓為0.1MPa，已知泵的允許吸上真空高度Hs=5m,求泵的安裝高度。解：65℃水，pv=2.554×104Pa,ρ=980.5kg/m3為安全起見，泵的實(shí)際安裝高度應(yīng)小于0.69m。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械56/1172.2.6離心泵的類型與選用離心泵的類型實(shí)際生產(chǎn)過程中，輸送的液體是多種多樣的，工藝流程中所需提供的壓頭和流量也是千差萬別的，為了適應(yīng)實(shí)際需要，離心泵的種類很多。分類方式：按被輸送液體性質(zhì)分水泵耐腐蝕泵油泵雜質(zhì)泵單吸泵雙吸泵按吸入方式分單級(jí)泵多級(jí)泵按葉輪數(shù)目分分2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械57/1171.水泵用于輸送工業(yè)用水，鍋爐給水，地下水及物理、化學(xué)性質(zhì)與水相近的清潔液體。壓頭不太高，流量不太大時(shí)，采用單級(jí)單吸懸臂式離心泵，系列代號(hào)IS。泵殼和泵蓋采用鑄鐵制成。揚(yáng)程：8～98m，流量：4.5～360m3/h；壓頭較高，流量不太大時(shí)采用多級(jí)泵，系列代號(hào)D。葉輪一般2～9個(gè)，多達(dá)12個(gè)。揚(yáng)程：14～351m，流量：10.8～850m3/h；壓頭不太高，流量較大時(shí)采用雙吸泵，系列代號(hào)Sh。揚(yáng)程：9～140m，流量：120～12500m3/h。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械58/117型號(hào)說明：IS100-80-125IS－單級(jí)單吸離心水泵100－泵的吸入管內(nèi)徑，mm80－泵的排出管內(nèi)徑，mm125－泵的葉輪直徑，mm6Sh96－吸入口直徑，inSh－雙吸式離心水泵9－比轉(zhuǎn)數(shù)ns，轉(zhuǎn)數(shù)被10除后的整數(shù)2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械59/1172.耐腐蝕泵用于輸送酸、堿、鹽等腐蝕性液體，系列代號(hào)F。特點(diǎn)：采用不同耐腐蝕材料制造或襯里，密封性能好。揚(yáng)程范圍：15～105m，流量范圍：2～400m3/h。型號(hào)說明：80FS-2480－吸入口直徑，mmF－耐腐蝕泵系列代號(hào)S－材料代號(hào)(聚三氟乙烯)24－揚(yáng)程，m40FM1-2640－泵吸入口直徑，mmF－耐腐蝕泵系列代號(hào)M－材料代號(hào)(鉻鎳鉬鈦合金鋼)1－軸封形式代號(hào)(單端面密封)26－揚(yáng)程，m2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械60/1173.油泵用于輸送具有易燃易爆的石油化工產(chǎn)品，系列代號(hào)：?jiǎn)渭?jí)為Y，雙級(jí)為YS。特點(diǎn)：密封完善，軸承、軸封加冷卻水夾套(油溫>200℃)揚(yáng)程范圍：60～603m，流量：6.25～500m3/h型號(hào)說明：250YSIII-150×2250－吸入口直徑，mmYS－雙吸離心式油泵III－材料代號(hào)(合金鋼)150－單級(jí)揚(yáng)程，m2－級(jí)數(shù)，即葉輪個(gè)數(shù)2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械61/1174.雜質(zhì)泵用于輸送懸浮液及稠厚的漿液等，系列代號(hào)為P，根據(jù)其具體用途又分為污水泵PW、砂泵PS、泥漿泵PN等。對(duì)其基本要求是不易堵塞、耐磨和拆修方便。

特點(diǎn)：葉輪采用開式或半閉式，流道寬，葉片少，用耐磨材料制造等，在某些使用場(chǎng)合采用可移動(dòng)式而不固定。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械62/1離心泵的選擇根據(jù)輸送液體性質(zhì)以及操作條件來選定泵類型。液體性質(zhì)：密度、粘度、腐蝕性等操作條件：壓強(qiáng)－影響壓頭

溫度－影響泵的允許吸上高度計(jì)算管路系統(tǒng)所需He、Qe(根據(jù)管路條件，利用柏努利方程求He)2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械63/117根據(jù)He、Qe查泵樣本表或產(chǎn)品目錄中性能曲線或性能表，確定規(guī)格。注意①應(yīng)使流量和壓頭比實(shí)際需要多10～15％余裕量；②考慮到生產(chǎn)的變動(dòng)，按最大量選??；③應(yīng)使泵在高效區(qū)內(nèi)工作，選好后列出該泵的性能參數(shù)H、Q、N、η、n、Hs等。校核軸功率。當(dāng)輸送液體的密度大于水的密度時(shí)重新計(jì)算軸功率2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械64/117例題2-6（P108例2-11）用離心泵從敞口貯槽向密閉高位容器輸送稀酸溶液，兩液面位差為20m，容器液面上壓力表的讀數(shù)為49.1kPa。泵的吸入管和排出管均為內(nèi)徑為50mm的不銹鋼管，管路總長度為86m(包括所有局部阻力當(dāng)量長度)，液體在管內(nèi)的摩擦系數(shù)為0.023。要求酸液的流量12m3/h，其密度為1350kg/m3。試選擇適宜型號(hào)的離心泵。解：稀酸具腐蝕性，故選F型離心泵。選型號(hào)。流量已知，壓頭計(jì)算如下：2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械65/117在敞口貯槽液面與密閉容器液面之間列柏努利方程：據(jù)Qe=12m3/h及He=29.52m，查P530附錄二十五(三)選取50F-40A型耐腐蝕離心泵。有關(guān)性能參數(shù)為：Q=13.1m3/hH=32.5mN=2.54kWη=46%n=2960r/minHs’=6m因酸液密度大于水密度，故需校核泵軸功率：雖然實(shí)際輸送所需軸功率較大，但所配電機(jī)功率為4kW，故尚可維持正常操作。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械66/1離心泵的安裝、使用和維護(hù)泵的實(shí)際安裝高度應(yīng)小于計(jì)算安裝高度，以免出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象和吸不上液體，并按要求固定在基座上；啟動(dòng)前須向泵內(nèi)灌滿被輸送液體，以防止氣縛現(xiàn)象的發(fā)生，并檢查泵軸轉(zhuǎn)動(dòng)是否靈活；啟動(dòng)時(shí)應(yīng)關(guān)閉出口閥門，啟動(dòng)后先打開進(jìn)口閥，待運(yùn)行平穩(wěn)后，緩緩開啟出口閥。防止軸功率突然增大，損壞電機(jī)；停泵時(shí)先關(guān)閉出口閥，再關(guān)閉進(jìn)口閥，然后停車；運(yùn)轉(zhuǎn)過程定時(shí)檢查密封泄漏，電機(jī)發(fā)熱，潤滑注油等問題。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械67/1172.3其它類型液體輸送機(jī)械2.3.1往復(fù)泵Reciprocatingpump往復(fù)泵是一種典型的容積式輸送機(jī)械。1.主要部件：泵缸Cylinder、活塞Pistonorplunger、活塞桿Pistonorplunger、吸入閥Inletcheckvalve和排出閥Dischargecheckvalve(均為單向閥)?；钊麠U與傳動(dòng)機(jī)械相連，帶動(dòng)活塞在泵缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。活塞與閥門間的空間稱為工作室。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械68/1172.工作原理單動(dòng)泵：活塞一側(cè)裝有吸入閥和排出閥

活塞自左向右移動(dòng)時(shí)，排出閥關(guān)閉，吸入閥打開，液體進(jìn)入泵缸，直至活塞移至最右端。

活塞由右向左移動(dòng)，吸入閥關(guān)閉而排出閥開啟，將液體以高壓排出?；钊浦磷蠖?，則排液完畢，完成了一個(gè)工作循環(huán)，周而復(fù)始實(shí)現(xiàn)了送液目的。因此往復(fù)泵是依靠其工作容積改變對(duì)液體進(jìn)行做功。在一次工作循環(huán)中，吸液和排液各交替進(jìn)行一次，其液體的輸送是不連續(xù)的?；钊鶑?fù)非等速，故流量有起伏。Qθ2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械69/117雙動(dòng)泵活塞兩側(cè)的泵缸內(nèi)均裝有吸入閥和排出閥的往復(fù)泵。活塞自左向右移動(dòng)時(shí)，工作室左側(cè)吸入液體，右側(cè)排除液體?；钊杂蚁蜃笠苿?dòng)時(shí)，工作室右側(cè)吸入液體，左側(cè)排除液體。即活塞無論向那一方向移動(dòng)，都能同時(shí)進(jìn)行吸液和排液，流量連續(xù)，但仍有起伏。QθQθ為此采用三臺(tái)雙動(dòng)泵并聯(lián)工作，其送液量較均勻。每個(gè)泵連接曲柄角度相差120O。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械70/1172.往復(fù)泵特點(diǎn)由于往復(fù)泵的工作原理和操作調(diào)節(jié)等與離心泵不同，它具有如下特點(diǎn)：(1)往復(fù)泵的流量只與泵缸的尺寸和沖程、活塞的往復(fù)次數(shù)有關(guān)，而與泵的壓頭、管路等無關(guān)。理論上單動(dòng)泵的流量：QT＝ASnr雙動(dòng)泵的流量：QT＝(2A-a)Snr式中：QT——往復(fù)泵理論流量，m3/s；A——活塞截面積，m2；a——活塞桿截面積，m2；S——活塞的沖程(在泵缸內(nèi)移動(dòng)的距離)，m；nr——活塞往復(fù)頻率，1/s。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械71/117實(shí)際上，由于泄漏，吸入和排出閥啟閉不及時(shí)等原因，實(shí)際流量小于理論流量。實(shí)際流量：Q=ηVQT

ηV－容積效率(2)往復(fù)泵的壓頭與泵的幾何尺寸、流量無關(guān)，而由泵缸的機(jī)械強(qiáng)度和原動(dòng)機(jī)的功率所決定。只要泵缸強(qiáng)度許可，理論上壓頭可達(dá)無限大，其特性曲線為QT＝常數(shù)。(3)由于往復(fù)泵的低壓是靠工作室容積擴(kuò)張?jiān)斐傻模虼藛?dòng)時(shí)無需灌液，即往復(fù)泵具有自吸能力。往復(fù)泵的吸上真空度亦隨外界大氣壓、液體輸送條件而異，故其安裝高度有一定限制。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械72/117(4)流量調(diào)節(jié)不能用排出管路上的閥門，而應(yīng)采用旁路調(diào)節(jié)Theflowratecanbecontrolledbyvalveonthebypass或改變活塞的沖程和往復(fù)次數(shù)實(shí)現(xiàn)。(5)因往復(fù)泵的排液能力只與活塞位移有關(guān)，與管路無關(guān)，這種泵稱為正位移泵。因此在啟動(dòng)泵時(shí)必須打開閥門，以防泵或管路損壞。主要用于小流量，高壓強(qiáng)的場(chǎng)合，輸送高粘度液體時(shí)效果比離心泵好。不能用于腐蝕性流體及有固體粒子的懸浮液的輸送。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械73/1

計(jì)量泵計(jì)量泵是往復(fù)泵的一種形式，它的傳動(dòng)裝置是通過偏心輪把電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成柱塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。偏心輪的偏心距是可調(diào)的，用來改變柱塞的沖程，這樣就可以達(dá)到嚴(yán)格地控制和調(diào)節(jié)流量的目的。計(jì)量泵通常用于要求精確而且便于調(diào)整的場(chǎng)合，特別適用于幾種液體以一定配比的輸送場(chǎng)合。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械74/1隔膜泵Diaphragmpump實(shí)際上是柱塞泵，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)四借彈性薄膜將被輸送液體與活柱隔開，從而使得活柱和泵缸得以保護(hù)。隔膜左側(cè)與液體接觸的部分均由耐腐蝕材料制造或涂一層耐腐蝕物質(zhì)；隔膜右側(cè)充滿水或油。當(dāng)柱塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，迫使隔膜交替地向兩側(cè)彎曲，將被輸送液體吸入或排出。彈性薄膜采用耐腐蝕橡膠或金屬薄片制成。適于：定量輸送劇毒、易燃、易爆、腐蝕性液體和懸浮液。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械75/1172.3.2回轉(zhuǎn)泵

齒輪泵Gearpumps

齒輪泵也是正位移泵的一種，如圖。泵殼內(nèi)的兩個(gè)齒相互嚙合，按圖中所示方向轉(zhuǎn)動(dòng)。在泵的吸入口，兩個(gè)齒輪的齒向兩側(cè)撥開，形成低壓將液體吸入。齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，液體封閉于齒穴和泵殼體之間，被強(qiáng)行壓至排出端。在排出端兩齒輪的齒相互合攏，形成高壓將液體排出。齒輪泵產(chǎn)生較高的壓頭但流量小，用于輸送粘稠液體及膏狀物，但不能輸送含固體顆粒的懸浮液。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械76/1螺桿泵Screwpump由泵殼和一根或幾根螺桿構(gòu)成。一根螺桿：螺桿和泵殼形成的空隙排送液體。兩根衣衫螺桿：與齒輪泵類似，利用互相嚙合的螺桿來排送液體。特點(diǎn)是壓頭高，效率高，噪音小。適于在高壓下輸送粘稠性液體。流量調(diào)節(jié)時(shí)用旁路(回流裝置)調(diào)節(jié)。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械77/1172.3.3旋渦泵旋渦泵是一種特殊類型的離心泵。旋渦泵主要由葉輪和泵體組成。葉輪是一個(gè)圓盤，四周由凹槽構(gòu)成的葉片呈輻射狀排列(圖b)。葉輪旋轉(zhuǎn)過程中泵內(nèi)液體隨之旋轉(zhuǎn)，且在徑向環(huán)隙的作用下多次進(jìn)入葉片并獲得能量。因而液體在旋渦泵內(nèi)流動(dòng)與在多級(jí)離心泵中流動(dòng)相類似。泵的吸入口和排出口由與葉輪間隙極小的間壁分開。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械78/1172.3.3旋渦泵(續(xù))根據(jù)旋渦泵的特性曲線圖，其特點(diǎn)是：1.壓頭隨流量增大而大幅度下降，以旁路調(diào)節(jié)流量更為經(jīng)濟(jì)。2.軸功率隨流量的增大而減小，啟動(dòng)泵時(shí)應(yīng)全開出口閥門。3.由于在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)進(jìn)行能量交換，能量損失大，效率低，一般為20%～50％。旋渦泵工作時(shí)液體在葉片間的運(yùn)動(dòng)是由于離心力作用，在啟動(dòng)前泵內(nèi)也要灌滿液體。它適用于高壓頭，小流量且粘度小的液體，不適于輸送含固粒的液體。

2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械79/1172.4氣體輸送機(jī)械輸送和壓縮氣體的設(shè)備統(tǒng)稱氣體輸送機(jī)械。用途：氣體輸送產(chǎn)生高壓氣體產(chǎn)生真空氣體輸送機(jī)械與液體輸送機(jī)械的結(jié)構(gòu)和工作原理大致相同，其作用都是向流體做功以提高流體的靜壓強(qiáng)。但是由于氣體具有可壓縮性和密度較小，對(duì)輸送機(jī)械的結(jié)構(gòu)和形狀都有一定影響。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械80/117氣體輸送機(jī)械的特點(diǎn)：對(duì)一定質(zhì)量的氣體，由于氣體的密度小，體積流量就大，因而氣體輸送機(jī)械的體積大。氣體在管路中的流速要比液體流速大得多，輸送同樣質(zhì)量流量的氣體時(shí)，其產(chǎn)生的流動(dòng)阻力要多，因而需要提高的壓頭也大。由于氣體具有可壓縮性，壓強(qiáng)變化時(shí)其體積和溫度同時(shí)發(fā)生變化，因而氣體輸送和壓縮設(shè)備的結(jié)構(gòu)、形狀有一定特殊要求。

2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械81/117分類：按結(jié)構(gòu)與工作原理分：離心式往復(fù)式選擇式流體力學(xué)作用式2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械82/117按終壓(氣體出口表壓p2)和壓縮比(氣體出口與進(jìn)口絕壓之比x)分：通風(fēng)機(jī)Fan

：p2≤15kPa，x＝1～1.15，主要結(jié)構(gòu)有離心式、軸流式，用于通風(fēng)換氣和送氣。鼓風(fēng)機(jī)Blower

：p2＝15～294kPa,x＜4，主要結(jié)構(gòu)為多級(jí)離心式、旋轉(zhuǎn)式，用于輸送氣體。壓縮機(jī)Compressor

：p2>294kPa，x>4，主要為往復(fù)式結(jié)構(gòu)，用于產(chǎn)生高壓氣體。真空泵Vacuumpump：p2為大氣壓，x由真空度而定，結(jié)構(gòu)為旋轉(zhuǎn)式，用于將設(shè)備中氣體抽出而減壓。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械83/117壓縮機(jī)鼓風(fēng)機(jī)通風(fēng)機(jī)2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械84/1172.4.1離心通風(fēng)機(jī)因終壓小(≤15kPa)，故常用于通風(fēng)換氣和送氣。工業(yè)上常用的通風(fēng)機(jī)為離心通風(fēng)機(jī)，按其產(chǎn)生風(fēng)壓大小分為：低壓離心通風(fēng)機(jī)：出口風(fēng)壓低于1kPa(表壓)中壓離心通風(fēng)機(jī)：出口風(fēng)壓在1～3kPa(表壓)高壓離心通風(fēng)機(jī)：出口風(fēng)壓在3～15kPa(表壓)2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械85/1179-19型高壓離心通風(fēng)機(jī)4-72型中壓離心通風(fēng)機(jī)4-72型低壓離心通風(fēng)機(jī)2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械86/1離心通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)：機(jī)殼為蝸牛殼形，斷面有方形和圓形；葉輪直徑大，葉片數(shù)目多而且短。葉片有平直，前彎和后彎等形狀，前彎葉片送風(fēng)量大，但往往效率低，因此高效通風(fēng)機(jī)的葉片通常是后彎的。低壓離心通風(fēng)機(jī)：斷面方形，葉片平直，與中心成輻射狀中壓離心通風(fēng)機(jī)：斷面方形，葉片彎曲高壓離心通風(fēng)機(jī)：斷面圓形，葉片彎曲工作原理：同離心泵2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械87/1離心通風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)1.風(fēng)量

單位時(shí)間內(nèi)從風(fēng)機(jī)出口排出的氣體體積，并以風(fēng)機(jī)進(jìn)口處氣體的狀態(tài)計(jì)，以Q表示，單位m3/h。風(fēng)量大小取決于風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、葉輪尺寸(葉輪直徑與葉片寬度)和轉(zhuǎn)速。2.風(fēng)壓

單位體積的氣體通過風(fēng)機(jī)時(shí)所獲得的有效能量，HT，Pa。風(fēng)壓的大小取決于風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸、轉(zhuǎn)速和氣體密度，其值目前只能通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定。取1m3氣體為基準(zhǔn)，在風(fēng)機(jī)進(jìn)出口截面1-1′與2-2′間列柏努利方程，得：由于ρ和(Z2－Z1)值較小，ρ(Z2－Z1)g一項(xiàng)可忽略；風(fēng)機(jī)進(jìn)出口管段很短，ρ∑hf≈0；風(fēng)機(jī)進(jìn)口直通大氣u1≈0，因而上式簡(jiǎn)化為：2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械88/117其中：(p2－p1)稱為靜風(fēng)壓，以Hst表示，ρub22/2稱為動(dòng)風(fēng)壓，二者之和稱為全風(fēng)壓。風(fēng)機(jī)性能表上所列風(fēng)壓，一般是在20℃，101.3kPa條件下用空氣測(cè)得的，此時(shí)空氣密度為1.2kg/m3，在選用通風(fēng)機(jī)時(shí)，若輸送介質(zhì)的條件與上述實(shí)驗(yàn)條件不同時(shí)，應(yīng)將實(shí)際風(fēng)壓HT′換算為實(shí)驗(yàn)條件下風(fēng)壓HＴ(實(shí)際風(fēng)壓HT′由柏氏方程導(dǎo)出)：HT′、ρ′－操作條件HT、ρ－實(shí)驗(yàn)條件2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械89/1173.軸功率和效率軸功率和效率的定義同離心泵，其計(jì)算式為：計(jì)算時(shí)Q與HＴ必須為同一狀態(tài)下的值。風(fēng)機(jī)性能表上給出的軸功率，也是指在20℃，101.3kPa條件下用空氣測(cè)定值，當(dāng)輸送介質(zhì)密度大于1.2kg/m3，應(yīng)將實(shí)驗(yàn)條件下軸功率N換算為實(shí)際軸功率N′：2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械90/1離心通風(fēng)機(jī)的類型與選擇1.類型

離心通風(fēng)機(jī)按其用途分為排塵通風(fēng)(C)、防腐蝕(F)、工業(yè)爐吹風(fēng)(L)、耐高溫(W)、防爆炸(B)、冷卻塔通風(fēng)(LF)，一般通風(fēng)換氣(T)等。其型號(hào)分別表示全壓系數(shù)，通風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)數(shù)，進(jìn)口吸入型式及設(shè)計(jì)順序號(hào)等。分別用數(shù)字和符號(hào)表示，例如:T4—72—11№10C右90°T—一般離心通風(fēng)機(jī)的代號(hào)；4—全壓系數(shù)乘10后再按四舍五入進(jìn)位，取一位數(shù)；72—通風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)數(shù)化整后的整數(shù)；1—風(fēng)機(jī)進(jìn)口吸入型式代號(hào)(0為雙側(cè)吸入，1為單側(cè)吸入，2為二級(jí)串聯(lián)吸入)；1——設(shè)計(jì)順序號(hào)，1表示第一次設(shè)計(jì)；№10——機(jī)號(hào)，風(fēng)機(jī)葉輪直徑的分米數(shù)，四舍五入后在前冠以“№”表示；C——傳動(dòng)方式代號(hào)(共六種方式，C表示懸臂支承，皮帶輪在軸承外側(cè))；右——葉輪旋轉(zhuǎn)方向(右為順時(shí)針，左為逆時(shí)針)；90°——風(fēng)機(jī)出風(fēng)口位置。在某型號(hào)下通風(fēng)機(jī)的具體性能參見附錄和有關(guān)資料。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械91/1172離心通風(fēng)機(jī)的選擇(1)根據(jù)被輸送氣體的性質(zhì)與風(fēng)壓的范圍確定風(fēng)機(jī)的類型；；(2)計(jì)算輸送系統(tǒng)所需風(fēng)量Q和風(fēng)壓HT風(fēng)量根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)規(guī)定值換算為進(jìn)口狀態(tài)計(jì)的氣體流量；所需實(shí)際風(fēng)壓HT′按柏努利方程進(jìn)行計(jì)算，然后換為實(shí)驗(yàn)條件下的HT(3)根據(jù)Q和HT從風(fēng)機(jī)樣本中選擇合適的型號(hào)，所選風(fēng)機(jī)應(yīng)留有一定余量；(4)核算風(fēng)機(jī)的軸功率特別當(dāng)氣體密度與實(shí)驗(yàn)條件下密度相差大時(shí)。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械92/117例2-7用風(fēng)機(jī)將20℃，38000kg/h的空氣送入加熱器加熱到100℃，然后送入常壓設(shè)備內(nèi)，輸送系統(tǒng)所需全風(fēng)壓為1200Pa(以60℃，常壓計(jì))，選擇一臺(tái)合適的風(fēng)機(jī)。若將已選的風(fēng)機(jī)置于加熱器之后，核算是否仍能完成輸送任務(wù)。解：①因輸送的氣體為空氣，故選用一般通風(fēng)機(jī)T4-72型。風(fēng)機(jī)進(jìn)口為常壓，20℃，空氣密度為1.2kg／m3，故風(fēng)量：Q＝38000/1.2＝31670m3／h60℃，常壓下空氣密度ρ′＝１.06kg/m3，故實(shí)驗(yàn)條件下風(fēng)壓為：HＴ＝ＨT′ρ/ρ′＝1200×1.2/1.06＝1359Ｐa2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械93/117按照Q＝31670m3／h，HＴ＝1359Ｐa查附錄二十六(一)得4-72-11№10C型離心通風(fēng)機(jī)可滿足要求；其性能為：n=1000r/min,Q=32700m3／h，HT＝1422Ｐa,N＝16.5kＷ核算軸功率：實(shí)際需軸功率N′＝Ｎρ′/ρ＝16.5×1.06/1.2＝14.6kＷ故滿足要求。②風(fēng)機(jī)置于加熱器后，100℃，常壓時(shí)ρ′＝0.946kg/m3，故風(fēng)量為：Q＝38000/0.946＝40170m3／h風(fēng)壓為HＴ＝ＨT′ρ/ρ′＝1200×1.2/0.946=1522Ｐa>1422Pa，可見原風(fēng)機(jī)在同樣轉(zhuǎn)速下已不能滿足要求。2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械94/117離心式鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)，旋轉(zhuǎn)鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)，往復(fù)壓縮機(jī)，真空泵：自學(xué)內(nèi)容：組成工作原理操作方法2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械95/117流體輸送機(jī)械液體輸送機(jī)械氣體輸送機(jī)械本章總結(jié)－聯(lián)系圖2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械96/117影響因素基本結(jié)構(gòu)與工作原理安裝特點(diǎn)操作與調(diào)節(jié)分類與選型液體輸送機(jī)械2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械97/117基本結(jié)構(gòu)與原理1.離心泵工作原理離心泵葉輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，液體受到葉片的推力也跟著旋轉(zhuǎn)，由于離心力作用，液體從葉輪中心被甩向外緣，經(jīng)過能量轉(zhuǎn)換，液體以較高的的壓力輸送到較高場(chǎng)所。2.往復(fù)泵的工作原理往復(fù)泵活塞向右移動(dòng)時(shí)，工作室體積增大，形成低壓，吸液；活塞向左時(shí)，吸入閥關(guān)閉，將液體排出到所需場(chǎng)所。3.泵的特性曲線(1)表明了流量Q、壓頭H、功率N、效率η之間的關(guān)系。(2)由特性曲線和所需的輸液量設(shè)計(jì)系統(tǒng)，或檢驗(yàn)已有的管道系統(tǒng)是否與泵相適應(yīng)。例如若管道設(shè)計(jì)太粗，從特性曲線可看出泵所提供的壓頭降低，此時(shí)應(yīng)將管道改細(xì)或重新選泵，以符合特性曲線2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械98/117影響因素一、泵的主要性能參數(shù)1.流量Q單位時(shí)間內(nèi)通過的液量，m3/h;2.壓頭H又稱泵對(duì)單位重量的液體所提供的有效能量，m。壓頭H可以通過對(duì)泵進(jìn)、出口列柏努力方程求得：

2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械99/1173.效率η：是外界能量被泵所利用的程度，葉輪給液體的能量與泵軸轉(zhuǎn)動(dòng)所做的功之比稱為泵的效率，傳遞過程中的能量損失包括水力損失、容積損失和機(jī)械損失三項(xiàng)4.功率：功率分軸功率N，即原動(dòng)機(jī)直接傳給泵的功率和有效功率Ne，既液體實(shí)際上得到的功率。二、參數(shù)的影響因素1.被輸送液體密度ρ變化，對(duì)H、Q、η無影響，N↑

2.粘度μ上升，則H↓,Q↓,N↑,η↓

3.泵轉(zhuǎn)數(shù)n的影響：4.葉輪直徑D2影響：2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械100/117安裝特點(diǎn)離心泵安裝高度1.基本計(jì)算公式2.用允許吸上高度Hs’表示安裝高度3.用允許氣蝕余量NPSH表示安裝高度4.注意事項(xiàng)Hg安<Hg算通常：Hg安＝Hg算－（0.5～1.0）m2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械101/117往復(fù)泵一、流量調(diào)節(jié)1.用旁路閥調(diào)節(jié)2.變轉(zhuǎn)速3.變沖程1.調(diào)節(jié)出口閥2.改變泵的轉(zhuǎn)速3.更換泵的葉輪4.泵的并串聯(lián)二、啟動(dòng)1.打開旁路閥2.可不充水，有干吸作用1.關(guān)出口閥2.啟動(dòng)前，泵內(nèi)應(yīng)充滿水三、維修較困難較方便操作與調(diào)節(jié)離心泵2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械102/117四、工作點(diǎn)泵的特性曲線與管道性能曲線的交點(diǎn)，稱為泵的工作點(diǎn)。它表示泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所提供的壓頭和流量與管內(nèi)所需的壓頭和流量相一致。HAHe-QH-QQ2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械103/117五、與離心泵操作有關(guān)的兩個(gè)概念1.氣縛——離心泵啟動(dòng)時(shí)，由于吸入管或泵內(nèi)存有空氣，產(chǎn)生的離心力很小，使葉輪中心處的低壓不足以將池內(nèi)液體吸入泵內(nèi)，這種現(xiàn)象稱為氣縛。

2.氣蝕——離心泵工作時(shí)，葉片入口處壓強(qiáng)最低，當(dāng)壓強(qiáng)等于或小于輸送溫度下液體的飽和蒸汽壓時(shí)，液體在此處汽化并產(chǎn)生氣泡，當(dāng)液體進(jìn)入高壓區(qū)，氣泡迅速凝結(jié)或破裂，產(chǎn)生高頻和高壓而損壞葉片，稱為氣蝕。

2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械104/117離心式

軸流泵離心泵旋渦泵往復(fù)泵旋轉(zhuǎn)泵（齒輪泵）其他泵噴射泵分類與選型一、分類流量大，流量均勻，壓頭中等，用途廣流量大，流量均勻，壓頭低，用于較臟流體流量小，流量均勻，壓頭高流量小，壓頭高流量小，壓頭高因無活動(dòng)內(nèi)構(gòu)件，適合輸送腐蝕性液體2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械105/117選型(以離心泵為例)：根據(jù)輸送液體性質(zhì)以及操作條件來選定泵類型。計(jì)算管路系統(tǒng)所需He、Qe(根據(jù)管路條件，利用柏努利方程求He)根據(jù)He、Qe確定泵規(guī)格。校核軸功率。(當(dāng)輸送液體的密度大于水的密度時(shí))2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械106/117影響因素基本結(jié)構(gòu)與工作原理特性參數(shù)操作與調(diào)節(jié)分類與選型氣體輸送機(jī)械2023年2月4日第2章流體輸送機(jī)械107/117基本結(jié)構(gòu)與工作