流體輸送機械

流體輸送機械第1頁/共67頁根據(jù)泵的工作原理和結(jié)構(gòu)分類

離心泵漩渦泵

混流泵軸流泵往復(fù)泵

轉(zhuǎn)子泵齒輪泵、螺桿泵、羅茨泵、滑片泵

噴射泵、空氣升液泵、電磁泵單吸泵、雙吸泵單級泵、多級崩蝸殼式泵、分段式泵立式泵、臥式泵屏蔽泵、磁力驅(qū)動泵高速泵單級泵、多級泵離心漩渦泵電動泵蒸汽泵柱塞泵隔膜泵計量泵葉片式泵容積式泵其他類型泵泵第2頁/共67頁2.1概述

以單位重量流體為衡算基準的機械能衡算式（實際流體柏努利方程式）第3頁/共67頁----管路特性曲線方程△u2/2g一項可以略去2.1概述第4頁/共67頁第5頁/共67頁本章的主要內(nèi)容就是討論壓頭和流量的關(guān)系第6頁/共67頁（一）離心泵的主要部件包括葉輪和泵軸的旋轉(zhuǎn)部件由泵殼、填料函和軸承組成的靜止部件離心泵由兩個主要部分構(gòu)成：2.2離心泵第7頁/共67頁離心泵外形：第8頁/共67頁第9頁/共67頁（二）離心泵的工作原理(1)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，使流向葉輪外周的液體的靜壓強提高，流速增大。液體離開葉輪進入蝸殼，因蝸殼內(nèi)流道逐漸擴大而使流體速度減慢，液體的部分動能轉(zhuǎn)換成勢能。于是，具有較高勢能的液體從泵的排出口進入排出管路，被輸送到所需的管路系統(tǒng)。(2)液體自葉輪中心甩向外緣→葉輪中心形成低壓區(qū)→貯槽液面與泵入口形成壓差→液體吸入泵內(nèi)。第10頁/共67頁1—葉輪2—泵殼3—泵軸4—吸入管5—底閥6—壓出管第11頁/共67頁液體質(zhì)點的運動

圓周運動——液體隨葉輪一起旋轉(zhuǎn)，切向速度為u；

切向運動——相對于葉輪的運動，相對速度w；

合成運動——流體相對于殼體的運動，絕對速度c.第12頁/共67頁等角速度旋轉(zhuǎn)運動的考察方法:

假定葉片數(shù)目無限多，且無限薄，這種旋轉(zhuǎn)運動將是等角速度的。為了解泵如何向流體提供能量，必須考察等角速度旋轉(zhuǎn)流體中各點的能量分布?？疾斓冉撬俣刃D(zhuǎn)運動的方法有兩種：一種是以靜止坐標為參照系，另一種是以與流體一起做等角速度運動的旋轉(zhuǎn)坐標為參照系。以旋轉(zhuǎn)坐標作為參照系更為簡便，但必須指出，這種考察方法只有當流體做等角速度運動時才有效，故在以上討論中須假定葉輪具有無限多葉片。當需要考察流體的總機械能時，仍須以靜止坐標為參照系。w2w1第13頁/共67頁離心力場中的機械能守恒:(1)液體在葉輪中的運動及其簡化假設(shè)①簡化假設(shè)

（a）葉片數(shù)目無限多，且無限薄，嚴格將流體限定在葉輪流道內(nèi)；（b）流體為理想流體，無能量損失；

（c）流動是定態(tài)的；此時旋轉(zhuǎn)運動是等角速度的。以旋轉(zhuǎn)坐標為參照系，設(shè)葉輪水平放置，在葉輪內(nèi)半徑為r處對單位重量液體分析受力，流體受到體積力和表面力，并在此力下運動dl的距離，由式（1-31）得：第14頁/共67頁第15頁/共67頁離心泵的理論壓頭：第16頁/共67頁（2-7）w2w2第17頁/共67頁第18頁/共67頁前彎葉片的動能項c22/2g較大，后彎葉片的動能c22/2g較小。希望得到的是靜壓頭而不是動壓頭。第19頁/共67頁第20頁/共67頁（1）泵的有效功率和效率

2.2.2離心泵的特性曲線

液體從泵中實際得到的功率稱為有效功率

電動機給予泵軸的功率稱為軸功率。泵在運轉(zhuǎn)過程中由于存在種種原因?qū)е聶C械能損失，使得，之比稱為泵的效率軸功率可直接利用效率計算第21頁/共67頁

①容積損失：由于泵的泄漏所造成的損失。一部分已獲得能量的高壓液體因機械泄漏返回到葉輪入口處的低壓區(qū)造成的能量損失。

②

水力損失：進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)流和沖擊而產(chǎn)生的局部阻力損失。(1)離心泵的能量損失：反映離心泵能量損失泵內(nèi)液體的泄漏第22頁/共67頁③

機械損失：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)生的機械摩擦引起的能量損失。qv(2)離心泵的實際壓頭第23頁/共67頁2.2.4離心泵的特性曲線

一、離心泵的特性曲線

說明：（a）由廠家提供

標準測定條件：常壓、20℃清水為介質(zhì)；（b）曲線與葉輪轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)，故圖中應(yīng)標明轉(zhuǎn)數(shù)。由實驗測出的一組關(guān)系曲線：第24頁/共67頁離心泵啟動時，應(yīng)關(guān)閉出口閥，使啟動電流最小，以保護電機，防止電機過載，燒壞。

（e）η-qV

曲線離心泵在一定轉(zhuǎn)速下有一最高效率點。在最高效率點，對應(yīng)的參數(shù)值qv、He、Pa稱為最佳工況參數(shù)。

高效區(qū)范圍：

（c）He-qV

曲線選泵時常用，qV↑，H↓；（d）Pa-qV

曲線qV↑，Pa

↑選用離心泵，盡可能在高效區(qū)內(nèi)工作。第25頁/共67頁二、影響離心泵性能的因素和性能換算1.液體物性的影響（a）密度的影響（b）黏度的影響2.離心泵轉(zhuǎn)速的影響泵的生產(chǎn)部門所提供的離心泵特性曲線是在一定轉(zhuǎn)速和常壓下，以常溫的清水為介質(zhì)做實驗測定的。若所輸送的液體性質(zhì)與此相差較大時，泵的特性曲線將發(fā)生變化，應(yīng)當重新進行換算。第26頁/共67頁

由離心泵的基本方程可看出，離心泵的壓頭、流量均與液體的密度無關(guān)，說明離心泵特性曲線中的He—qv及—qv曲線保持不變。但離心泵所需的軸功率Pa則隨液體密度的增加而增加，即Pa—qv曲線要變。a.流體密度的影響b.黏度的影響

液體粘度的改變將直接改變其在離心泵內(nèi)的能量損失，因此，He—qv、Ne—qv

、—qv

曲線都將隨之而變。

第27頁/共67頁2.離心泵轉(zhuǎn)速的影響當液體的粘度不大且泵的效率不變時，泵的流量、壓頭、軸功率與轉(zhuǎn)速的近似關(guān)系可表示為：第28頁/共67頁第29頁/共67頁第30頁/共67頁缺點：流動阻力加大，要多消耗動力，不經(jīng)濟。離心泵節(jié)流調(diào)節(jié)時工作點的變化qV,MqVq‘V,M優(yōu)點：調(diào)節(jié)迅速方便，流量可連續(xù)變化；第31頁/共67頁改變轉(zhuǎn)速時工作點的變化Enn'MM'H-qVHHMH’-qVH’MqV,MqVq’V,M優(yōu)點：流量隨轉(zhuǎn)速下降而減小，動力消耗也相應(yīng)降低；缺點：需要變速裝置或價格昂貴的變速電動機，難以做到流量連續(xù)調(diào)節(jié)，化工生產(chǎn)中很少采用。

第32頁/共67頁第33頁/共67頁__________第34頁/共67頁并聯(lián)和串聯(lián)時泵效率均等于單泵在qV,單時的工作效率。串并低阻高阻第35頁/共67頁第36頁/共67頁K-K泵中壓強最低處位于葉輪內(nèi)緣葉片的背面（圖中K-K面）第37頁/共67頁第38頁/共67頁0.5m是一個安全量。第39頁/共67頁第40頁/共67頁第41頁/共67頁

2.2.5 離心泵的類型與選用

(1)離心泵的類型

按輸送液體的性質(zhì)或泵結(jié)構(gòu)分類，用英語或漢語拼音為系列代號。①清水泵IS型：單級單吸式，系列揚程范圍8~98m，流量范圍：4.5~360m3/h,屬常用型。D型：多級離心泵(一般2~9級)。系列揚程范圍：14~351m，流量范圍：10.8~850m3/h，適用：壓頭高，而流量不大的場合。

Sh型：雙吸式離心泵系列揚程范圍：9~140m；流量范圍：120~1250m3/h；適用：壓頭要求不高，流量較大的場合。第42頁/共67頁第43頁/共67頁

②油泵：Y型

要求密封性能好，一般具有冷卻措施。流量：6.5~500m3/h

壓頭：60~603m。

③其它類型泵

耐腐蝕泵(F型)：密封性能好(常用機械密封)，

雜質(zhì)泵(P型)：不易堵，耐磨，葉輪：敞式或半閉式。

屏蔽泵：機泵一體，用于輸送易燃、易爆液體。

液下泵(EY型)：無泄漏問題，化工常用泵。(2)離心泵的選用原則：①確定泵的類型第44頁/共67頁依據(jù)：

a）輸送流體的性質(zhì)→清水泵、油泵、耐腐蝕泵等

b）現(xiàn)場安裝條件→臥式泵、立式泵等

c）流量大小→單吸泵、雙吸泵等

d）揚程大小→單級泵、多級泵等②選擇泵的具體型號

a）由管路所需壓頭、流量，確定泵壓頭、流量。

工程觀點：

b）抗汽蝕性能好

c）經(jīng)濟性好：泵的操作點應(yīng)處于高效區(qū)內(nèi)。

③校核和最終選型

效率高、汽蝕余量小、重量輕、價格低第45頁/共67頁2、離心泵的安裝和使用

1）泵的安裝高度

為了保證不發(fā)生氣蝕現(xiàn)象或泵吸不上液體，泵的實際安裝高度必須低于理論上計算的最大安裝高度，同時，應(yīng)盡量降低吸入管路的阻力。2）啟動前先“灌泵”

這主要是為了防止“氣縛”現(xiàn)象的發(fā)生，在泵啟動前，向泵內(nèi)灌注液體直至泵殼頂部排氣嘴處在打開狀態(tài)下有液體冒出時為止。3）離心泵應(yīng)在出口閥門關(guān)閉時啟動為了不致啟動時電流過大而燒壞電機，泵啟動時要將出口閥完全關(guān)閉，等電機運轉(zhuǎn)正常后，再逐漸打開出口閥，并調(diào)節(jié)到所需的流量。第46頁/共67頁4）關(guān)泵的步驟

關(guān)泵時，一定要先關(guān)閉泵的出口閥，再停電機。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。5）運轉(zhuǎn)時應(yīng)定時檢查泵的響聲、振動、滴露等情況，觀察泵出口壓力表的讀數(shù)，以及軸承是否過熱等。

第47頁/共67頁2.3往復(fù)泵

1、往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)及工作原理

往復(fù)泵是一種容積式泵，它依靠作往復(fù)運動的活塞依次開啟吸入閥和排出閥從而吸入和排出液體。

第48頁/共67頁泵的主要部件有泵缸、活塞、活塞桿、吸入單向閥和排出單向閥?；钊?jīng)傳動和機械在外力作用下在泵缸內(nèi)作往復(fù)運動?；钊c單向閥之間的空隙稱為工作室。工作原理：第49頁/共67頁活塞從左端點到右端點的距離叫行程或沖程。

活塞在往復(fù)一次中，只吸入和排出液體各一次的泵，稱為單動泵。由于單動泵的吸入閥和排出閥均裝在活塞的一側(cè)，吸液時不能排液，因此排液不是連續(xù)的。為了改善單動泵流量的不均勻性，多采用雙動泵或三聯(lián)泵

雙動泵即活塞兩側(cè)都裝有吸入閥和排出閥，使吸液、排液同時進行。按動力平湖可分為電動和汽動兩種。第50頁/共67頁第51頁/共67頁往復(fù)泵的工作原理與離心泵不同，具有以下特點：1）活塞往復(fù)運動，直接以靜壓強的形式向液體供能。2）往復(fù)泵的流量qv只與泵本身的幾何形狀(活塞面積A，沖程S)和活塞的往復(fù)次數(shù)n有關(guān)，而與泵的壓頭無關(guān)。無論在什么壓頭下工作，只要往復(fù)一次，泵就排出一定的液體。對雙動泵

其理論平均流量：對單動泵

第52頁/共67頁3）往復(fù)泵的壓頭：擠壓供液，H任意高，與泵的幾何尺寸無關(guān)。H取決于材料強度，密封性，電機負載等因素，最終取決于管路特性。以上兩特性稱為正位移特性，此泵稱為正位移泵。4）往復(fù)泵的吸上真空度也隨泵安裝地區(qū)的大氣壓強、輸送液體的性質(zhì)和溫度而變，所以往復(fù)泵的吸上高度也有一定的限制。但往復(fù)泵的低壓是靠工作室的擴張來造成的，所以在開動之前，泵內(nèi)無須充滿液