流體輸送設(shè)備多媒體

流體輸送設(shè)備多媒體第1頁/共64頁②根據(jù)流體輸送機(jī)械的工藝原理：

a）離心式

——高速旋轉(zhuǎn)的葉輪向液體輸送能量

b）往復(fù)式

——利用活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將能量傳遞給液體

c）旋轉(zhuǎn)式

——利用轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)作用而吸入和排出液體

d）流體作用式

——利用流體流動(dòng)時(shí)動(dòng)能和靜壓能的相互轉(zhuǎn)換來吸

送液體或氣體第1.8節(jié)流體輸送機(jī)械P59-P84第2頁/共64頁

離心式旋轉(zhuǎn)式往復(fù)式流體作用式液體輸送機(jī)械離心泵旋渦泵軸流泵齒輪泵螺桿泵往復(fù)泵柱塞泵隔膜泵噴射泵氣體輸送機(jī)械離心式通風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī)壓縮機(jī)羅茨鼓風(fēng)機(jī)液環(huán)壓縮機(jī)水環(huán)壓縮機(jī)往復(fù)壓縮機(jī)隔膜壓縮機(jī)噴射真空泵第1.8節(jié)流體輸送機(jī)械P59-P84第3頁/共64頁研究重點(diǎn)：

討論液體輸送機(jī)械的作用原理、基本構(gòu)造與性能及有關(guān)計(jì)算；

以離心泵為研究中的重中之重。第1.8節(jié)流體輸送機(jī)械P59-P84第4頁/共64頁1.8.1離心泵P60–P75第5頁/共64頁1.8.1.1離心泵的工作原理和主要部件1.8.1.2離心泵的主要性能參數(shù)1.8.1.3離心泵的特性曲線及其應(yīng)用1.8.1.4離心泵的工作點(diǎn)和流量調(diào)節(jié)1.8.1.5離心泵的組合操作1.8.1.6離心泵的汽蝕現(xiàn)象和安裝高度1.8.1.7離心泵的類型與選用1.8.1.8小結(jié)和例題1.8.1離心泵P60–P75第6頁/共64頁1.8.1.1離心泵的工作原理和主要部件（1）工作原理①灌泵在泵啟動(dòng)前，泵殼內(nèi)灌滿被輸送的液體；②排液原動(dòng)機(jī)軸葉輪旋轉(zhuǎn)離心力葉片間液體中心外圍液體被做功動(dòng)能高速離開葉輪外緣1.8.1離心泵P60–P75第7頁/共64頁

進(jìn)入泵殼，流道增大，動(dòng)能靜壓能，高壓③吸液中心外緣，形成真空，在液面壓力（常為大氣壓）與泵內(nèi)壓力（負(fù)壓）的壓差作用下，液體吸入。

離心泵之所以能夠輸送液體，主要是依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉輪所產(chǎn)生的離心力。

1.8.1離心泵P60–P75第8頁/共64頁（2）氣縛現(xiàn)象如果在離心泵啟動(dòng)前，不灌滿液體，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？1.8.1離心泵1100hP60–P75第9頁/共64頁

貯槽液面上方與泵吸入口處之壓力差不足以將貯槽內(nèi)液體壓入泵內(nèi)，即離心泵無自吸能力，使離心泵不能輸送液體，此種現(xiàn)象稱為“氣縛現(xiàn)象”。1.8.1離心泵P60–P751100h第10頁/共64頁（3）主要部件①葉輪

a）作用：提供液體的動(dòng)能和靜壓能

b）結(jié)構(gòu)：葉輪上有4-12片后彎葉片按葉片兩側(cè)有無蓋板分為：開式葉輪，半開式葉輪，閉式葉輪1.8.1離心泵P60–P75第11頁/共64頁

問題：對(duì)于半開式葉輪和閉式葉輪的后蓋板上為什么有孔？平衡孔——減小軸向推力

——增加內(nèi)部泄漏量

——能量損失增大

——效率降低按照吸液方式的不同：

——單吸：液體只能從一側(cè)吸入

——雙吸：液體可從兩側(cè)同時(shí)吸入可以消除軸向推力1.8.1離心泵P60–P75第12頁/共64頁②泵殼

a)結(jié)構(gòu)殼內(nèi)通道截面逐漸擴(kuò)大，又稱蝸殼。

b)作用匯集由葉輪甩出的液體能量轉(zhuǎn)換裝置（部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能）1.8.1離心泵P60–P75第13頁/共64頁導(dǎo)輪：

a）結(jié)構(gòu)：在大泵中，葉輪與泵殼之間有固定不動(dòng)的導(dǎo)輪，具有很多逐漸轉(zhuǎn)向的通道。

b）作用：

將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為靜壓能，減少能量損失

按照葉輪數(shù)目：單級(jí)離心泵多級(jí)離心泵1.8.1離心泵P60–P75第14頁/共64頁③軸封裝置：

a）作用：泵軸與泵殼之間的密封，防止高壓液體漏出或外界氣體進(jìn)入。

b）結(jié)構(gòu)：填料密封（填料函、軟填料、填料壓蓋構(gòu)成）機(jī)械密封（軸上的動(dòng)環(huán)和殼上的靜環(huán)）1.8.1離心泵P60–P75第15頁/共64頁1.8.1.2離心泵的主要性能參數(shù)（1）流量泵的送液能力，是指在銘牌規(guī)定的揚(yáng)程內(nèi)單位時(shí)間泵所能夠輸送的液體體積，用Q表示，單位常用m3/s或m3/h。

（2）揚(yáng)程（壓頭）是指單位重量液體流經(jīng)泵后所獲得的能量，用H表示，單位為m。1.8.1離心泵P60–P75第16頁/共64頁1.8.1離心泵P60–P75第17頁/共64頁理論壓頭的表達(dá)式？設(shè)想一個(gè)理想情況來分析一個(gè)離心泵可能達(dá)到的最大壓頭。（1）葉輪內(nèi)葉片的數(shù)目無限多，葉片的厚度無限小，液體完全沿著葉片的彎曲表面流動(dòng)，無任何倒流現(xiàn)象。（2）液體的粘度等于零的理想液體，即沒有能量損失。1.8.1離心泵P60–P75第18頁/共64頁——離心泵基本方程r—葉輪半徑；—葉輪旋轉(zhuǎn)角速度；Q—泵的體積流量；b2—葉片寬度；2

—葉片裝置角；C2—2點(diǎn)處的絕對(duì)速度后彎葉片徑向葉片不變前彎葉片包括靜壓頭和動(dòng)壓頭，其中動(dòng)壓頭占比例較大，轉(zhuǎn)化為靜壓能的過程中，有能量損失，使效率降低。1.8.1離心泵P60–P75第19頁/共64頁但實(shí)際壓頭比理論壓頭小，其原因是：①葉片間的環(huán)流，由于葉片數(shù)目并非無限多，液體不是嚴(yán)格按葉片的軌道流動(dòng)，而是有環(huán)流出現(xiàn)，產(chǎn)生渦流損失。（）此項(xiàng)損失只與等有關(guān)，與流量幾乎無關(guān)。②阻力損失，實(shí)際流體從泵的進(jìn)口到出口有阻力損失，它約與流速平方成正比，亦即與流量的平方成正比。③沖擊損失，泵在操作過程中的流量偏離設(shè)計(jì)值，會(huì)加劇對(duì)葉片的沖擊，就產(chǎn)生沖擊損失。1.8.1離心泵P60–P75第20頁/共64頁1.8.1離心泵H/mQ/m3/s渦流損失沖擊損失實(shí)際壓頭阻力損失理想壓頭P60–P75第21頁/共64頁

實(shí)際壓頭是對(duì)理論壓頭經(jīng)過壓頭損失后產(chǎn)生的，如何進(jìn)行定量計(jì)算？在泵的進(jìn)口、出口處分別安裝真空表和壓力表，并在兩表之間列BE，即若壓頭損失可忽略不計(jì)：121.8.1離心泵P60–P75第22頁/共64頁（3）效率由于泵內(nèi)部的能量損失，泵軸從電機(jī)獲得的功率并沒有全部傳給液體。①容積損失②水力損失③機(jī)械損失——軸承與密封圈，葉輪蓋板與液體的摩擦，使功率增大。離心泵的效率（又稱總效率）：

1.8.1離心泵P60–P75第23頁/共64頁（4）功率離心泵的軸功率是指泵軸所需的功率，也就是直接傳動(dòng)時(shí)電功機(jī)傳給泵軸的功率，以N表示，單位為W或kW。離心泵的有效功率是排送到管道的液體從葉輪獲得的功率，以Ne表示，單位為W或kW。泵的有效功率可以根據(jù)泵的壓頭H和流量Q計(jì)算，即

1.8.1離心泵P60–P75第24頁/共64頁討論：①離心泵的揚(yáng)程與升揚(yáng)高度的關(guān)系升揚(yáng)高度是指離心泵將流體從低位送到高位時(shí)兩液面間的高度差，即BE中的△z

揚(yáng)程是能量的概念，即BE中的He②離心泵的流量是指用泵的出口管路上的流量1.8.1離心泵P60–P75第25頁/共64頁定型號(hào)

IS100-80-125額定轉(zhuǎn)數(shù)

標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)1.8.1.3離心泵的特性曲線及其應(yīng)用（1）特性曲線1.8.1離心泵Q/m3·h-1ηH/mη/%N/kWNHP60–P75第26頁/共64頁討論：①H–Q曲線：Q，H。Q很小時(shí)可能例外②N–Q曲線：Q，N。大流量大電機(jī)注意：關(guān)閉出口閥啟動(dòng)泵，啟動(dòng)電流最小，也避免出口管線的水力沖擊。③-Q曲線：小Q，；大Q，。max注意：max銘牌的主要性能參數(shù)

max在一定轉(zhuǎn)速下的最高效率點(diǎn)，稱為離心泵的設(shè)計(jì)點(diǎn)。離心泵該點(diǎn)附近工作最為經(jīng)濟(jì)。

高效率區(qū)的效率不低于最高效率的92%左右，位于最高效率的7%左右。1.8.1離心泵P60–P75第27頁/共64頁（2）影響離心泵特性曲線的主要因素①粘度的影響

μ↑，阻力↑，H↓，Q

↓

，η

↓，

N

↑a）液體粘度μ↑，葉輪內(nèi)液體的流速降低↓，使得流量減小Q↓。

b）液體粘度μ↑，泵內(nèi)的流動(dòng)摩擦損失（水力損失）↑，使揚(yáng)程減小H↓。

c）液體粘度μ↑，葉輪前、后蓋板與液體之間的摩擦而引起的能量損失（機(jī)械損失）↑，使軸功率增加N↑。1.8.1離心泵P60–P75第28頁/共64頁②密度的影響

a）ρ發(fā)生變化，H不發(fā)生變化

b）ρ發(fā)生變化，Q不發(fā)生變化

c）離心泵的η-Q曲線也不隨液體密度而變化

d）泵的軸功率則隨輸送液體的密度改變而改變1.8.1離心泵P60–P75第29頁/共64頁③離心泵轉(zhuǎn)速——n

20%以內(nèi)同一型號(hào)泵，同一液體，在η不變的前提下

④葉輪直徑——D-5%以內(nèi)同一型號(hào)泵，同一液體，同一轉(zhuǎn)速，在η不變的情況下1.8.1離心泵P60–P75第30頁/共64頁1.8.1.4 離心泵的工作點(diǎn)和流量調(diào)節(jié)（1）管路特性曲線（管路布局、操作條件）

討論：①H0是H–Q曲線在H軸上截距；管路所需最小外加壓頭②若在阻力平方區(qū)，與Q無關(guān)，K為管路特性系數(shù)③高阻管路，曲線較陡；低阻管路，曲線較平緩。1.8.1離心泵P60–P75第31頁/共64頁

（2）離心泵的工作點(diǎn)

——泵的H-Q與管路的He-Q曲線的交點(diǎn)1.8.1離心泵P60–P75第32頁/共64頁討論：

①工作點(diǎn)泵特性曲線&管路特性曲線工作點(diǎn)確定：聯(lián)解兩特性方程作圖，兩曲線交點(diǎn)②泵裝于管路工作點(diǎn)（H,Q)

Q=泵供流量=管得流量

H=泵供壓頭=流體得壓頭③工作點(diǎn)（Q,H,N,

）→泵的實(shí)際工作狀態(tài)

該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的效率是在離心泵的最高效率區(qū)，該點(diǎn)為適宜的工作點(diǎn)。1.8.1離心泵P60–P75第33頁/共64頁（3）離心泵的流量調(diào)節(jié)①是在排出管線上裝適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)閥，以改變管路特性曲線。

關(guān)小出口閥le管路特性線變陡工作點(diǎn)左上移

H，Q

開大出口閥le

管路特性線變緩工作點(diǎn)右下移

H，Q

②改變離心泵的轉(zhuǎn)數(shù)或改變?nèi)~輪外徑，以改變泵的特性曲線。

注意：等效率方程1.8.1離心泵P60–P75第34頁/共64頁（4）流量調(diào)節(jié)方法的比較

操作費(fèi)用設(shè)備費(fèi)用用出口閥來調(diào)節(jié)流量，是最經(jīng)濟(jì)的，也是最常用的思考題：

①當(dāng)泵的出口處的調(diào)節(jié)閥關(guān)小后，閥前與閥后壓力以及泵進(jìn)口處的真空表壓力將如何變化？

②當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速減小，出口閥前、出口閥后壓力以及泵進(jìn)口處的真空表將如何變化？

1.8.1離心泵P60–P75第35頁/共64頁例：用離心泵將20℃的水從水池送入高壓高位槽(如圖所示)。泵的進(jìn)、出口處分別裝有真空表及壓力表。在一定轉(zhuǎn)速下測得離心泵的流量Q、揚(yáng)程H、泵出口壓力p表、泵入口真空度p真以及泵的軸功率N。1.8.1離心泵P60–P75第36頁/共64頁1.8.1離心泵現(xiàn)改變以下各條件之一而其它條件不變，問上述離心泵各參數(shù)將如何變化？

（1）出口閥門開度增大；（2）液體密度改為1500kg/cm3；（3）泵葉輪直徑減小5%；（4）轉(zhuǎn)速提高5%。P60–P75第37頁/共64頁1.8.1.5離心泵的組合操作（1）離心泵的并聯(lián)操作——低阻管路特點(diǎn)：①兩臺(tái)泵的揚(yáng)程相同②總流量為每臺(tái)泵的流量之和QH并=H'單Q并=2Q'單Q單Q'單CHⅡⅠABH單1.8.1離心泵P60–P75第38頁/共64頁（2）離心泵的串聯(lián)操作——高阻管路

特點(diǎn)：①兩臺(tái)泵的流量相同

②總揚(yáng)程等于每臺(tái)泵的揚(yáng)程之和 HQⅡⅠABQ串=Q'單Q單H串=2H'單H'單H單C1.8.1離心泵P60–P75第39頁/共64頁1.8.1.6離心泵的汽蝕現(xiàn)象和安裝高度（1）離心泵的汽蝕現(xiàn)象

如圖，若p0一定時(shí)，Hg↑，就會(huì)導(dǎo)致p1↓，當(dāng)吸入口處的最低壓力點(diǎn)pk小到輸送溫度下液體的飽和蒸汽壓pv時(shí)，會(huì)使液體流量、壓頭及效率明顯下降，嚴(yán)重時(shí)甚至吸不上液體。1.8.1離心泵P60–P75第40頁/共64頁1.8.1離心泵那么：

pk<pv，嚴(yán)重汽蝕現(xiàn)象

pk=pv，剛好發(fā)生汽蝕現(xiàn)象

pk>pv，不發(fā)生汽蝕現(xiàn)象①若貯液槽為敞開，其表面壓力p0一定時(shí)，

Hg↑,u1↑,∑hf↑，就會(huì)導(dǎo)致p1↓，pK↓；②若貯液槽為密閉，其壓力下降，就會(huì)導(dǎo)致p1↓,pK↓;③所輸送液體的溫度過高，就會(huì)導(dǎo)致pv↑

。P60–P75第41頁/共64頁（2）汽蝕余量（NPSH）

①有效汽蝕余量（NPSH）a——裝置汽蝕余量是指離心泵入口處液體的靜壓頭與動(dòng)壓頭之和超出蒸汽壓頭的部分

1.8.1離心泵P60–P75第42頁/共64頁1.8.1離心泵②臨界汽蝕余量（NPSH）c

當(dāng)葉輪入口處的最低壓力pk等于輸送溫度下液體的飽和蒸汽壓pv時(shí)，相應(yīng)泵入口處壓力p1存在一個(gè)最小值p1min，實(shí)際上反映了液體從泵入口處流到葉輪內(nèi)最低壓力點(diǎn)處的全部壓頭損失。與泵的結(jié)構(gòu)尺寸及流量有關(guān)。如何測定？在泵流量不變的情況下，逐漸降低p1，使泵剛好發(fā)生汽蝕，測p1min；再利用公式計(jì)算（NPSH）c。

P60–P75第43頁/共64頁③必需汽蝕余量（NPSH）r

是指泵在給定的轉(zhuǎn)速和流量下所必需的汽蝕余量，一般在臨界汽蝕余量加上一個(gè)安全裕量，并作為離心泵的性能參數(shù)記在泵的樣本中。1.8.1離心泵P60–P75第44頁/共64頁泵入口處壓頭飽和蒸汽壓頭葉輪內(nèi)最低壓力壓頭安全裕量0.5m臨界汽蝕余量必需汽蝕余量有效汽蝕余量1.8.1離心泵P60–P75第45頁/共64頁1.8.1離心泵為安全起見，不發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，一般要求：發(fā)生嚴(yán)重汽蝕現(xiàn)象剛好發(fā)生汽蝕現(xiàn)象不發(fā)生汽蝕現(xiàn)象如何利用汽蝕余量來判定泵是否發(fā)生汽蝕現(xiàn)象？P60–P75第46頁/共64頁（3）離心泵的允許安裝高度為保證泵安全操作，不發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，必須保證：1.8.1離心泵P60–P75第47頁/共64頁1.8.1離心泵

提高離心泵的允許安裝高度的途徑：①減小吸入管路的阻力②較大的吸入管徑③管路盡可能地短④減小吸入管路的彎頭、閥門等管件，并將調(diào)節(jié)閥安裝在排出管線上。P60–P75第48頁/共64頁1.8.1.7離心泵的類型與選用（1）離心泵的類型（按輸送液體性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)系列）①清水泵：輸送清水或相近、無腐蝕性、雜質(zhì)較少的液體。結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低。——IS

②耐腐蝕泵：輸送腐蝕性的液體，用耐腐蝕材料制成，要求密封可靠?！狥

③油泵：輸送石油產(chǎn)品的泵，要求有良好的密封性?！猋

④雜質(zhì)泵：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?！狿1.8.1離心泵P60–P75第49頁/共64頁（2）離心泵的選用

①確定輸送系統(tǒng)的流量與壓頭

②選擇泵的類型與型號(hào)

定類型——由液體性質(zhì)及輸送條件定

定泵的型號(hào)——由H、Q定H>He

Q>Qe且效率高

③核算泵的特性參數(shù)1.8.1離心泵P60–P75第50頁/共64頁（3）離心泵的安裝與運(yùn)轉(zhuǎn)

①安裝：實(shí)際安裝高度低于允許安裝高度之下0.5m，以防“汽蝕”。②啟動(dòng)：灌泵，防“氣縛”關(guān)閉出口閥，減少啟動(dòng)電流。③運(yùn)轉(zhuǎn)：先檢查受熱、密封、泄露、潤滑等，開電源④停泵：先關(guān)出口閥，再停電，防液體倒流入離心泵使葉輪受沖擊損壞。1.8.1離心泵P60–P75第51頁/共64頁常見故障：

1）啟動(dòng)時(shí)吸不上液體：灌液不足或底閥漏液、吸入管路堵塞；

2）運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)吸不上液體：吸入管路連接處或密封填料處漏氣。1.8.1離心泵P60–P75第52頁/共64頁離心泵工作原理結(jié)構(gòu)主要性能參數(shù)特性曲線揚(yáng)程流量軸功率效率1.8.1離心泵1.8.1.8小結(jié)和例題P60–P75汽蝕余量第53頁/共64頁管路特性曲線泵的特性曲線工作點(diǎn)(Q、H)泵的流量調(diào)節(jié)（調(diào)工作點(diǎn)）調(diào)出口閥調(diào)轉(zhuǎn)速切割葉輪直徑1.8.1離心泵P60–P75第54頁/共64頁安裝高度泵裝在管路中，確定安裝高度——汽蝕現(xiàn)象泵的開車步驟——灌泵，關(guān)出口閥，開電機(jī)，運(yùn)轉(zhuǎn)泵的工作點(diǎn)——管路特性曲線和泵的特性曲線泵的關(guān)閉步驟——關(guān)出口閥，關(guān)電機(jī)1.8.1離心泵P60–P75第55頁/共64頁例1：在圖示管路中裝有離心泵，吸入管直徑，長，阻力系數(shù)

,壓出管直徑

,長，阻力系數(shù)，在壓出管E處裝有閥門，其局部阻力系數(shù)，管路兩端水面高度差，泵進(jìn)口高于水面2m，管內(nèi)流量為12×10-3m3/s。1.8.1離心泵pcpDP60–P75第56頁/共64頁1.8.1離心泵試求：（1）每千克流體需從離心泵獲得多少機(jī)械能？（2）泵進(jìn)、出口斷面的壓強(qiáng)pc和pD各為多少？（3）如果是高位槽中的水沿同樣管路向下流出，管內(nèi)流量不變，問是否需要安裝離心泵？pcpDP60–P75第57頁/