化工原理-流體輸送機(jī)械-離心泵

第二章流體輸送機(jī)械

----離心泵授課人：于艷化學(xué)與化學(xué)工程系內(nèi)容提綱1.1流體輸送機(jī)械概述1.2離心泵的主要部件1.3離心泵的工作原理1.4離心泵的性能參數(shù)1.5離心泵的特性曲線流體流動(dòng)過(guò)程中總會(huì)有阻力損失，因此要增加流體的機(jī)械能。流體輸送機(jī)械就是向流體作功以提高流體機(jī)械能的裝置。§1.1概述化工生產(chǎn)中，經(jīng)常會(huì)存在流體的輸送問(wèn)題，如：

流體從低處→高處；低壓處→高壓處；所在地→較遠(yuǎn)處；流體輸送設(shè)備分類：輸送液體—泵輸送氣體—通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)等。

按流體類型按工作原理動(dòng)力式(葉輪式)：借助于高速旋轉(zhuǎn)的葉輪使流體獲得動(dòng)能并轉(zhuǎn)化為靜壓能。如離心泵，旋渦泵等；容積式：利用活塞或轉(zhuǎn)子的周期性擠壓使流體獲得靜壓能和動(dòng)能；流體作用式：依靠流體高速噴射時(shí)動(dòng)能與靜壓能轉(zhuǎn)換原理完成輸送流體任務(wù)，如噴射泵?！?.1概述離心泵是典型的高速旋轉(zhuǎn)葉輪式流體輸送機(jī)械，在泵類機(jī)械中很具有代表性，化工生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛。離心泵具有以下優(yōu)點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易，便于調(diào)節(jié)和自控；②流量均勻，效率較高；③流量和壓頭的適用范圍較廣；④適用于輸送腐蝕性或含有懸浮物的液體?！?.1概述（1）葉輪：

§1.2

離心泵的主要部件A.葉輪按其機(jī)械結(jié)構(gòu)可分為開式、半閉式和閉式三種。（a）開式（b）半閉式（c）閉式主要有葉輪、泵殼、軸封裝置等。

組成：作用：分類：將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能傳遞給液體，使通過(guò)離心泵的液體靜壓能和動(dòng)能都有所提高。通常由6-12片后彎的葉片組成，安裝在泵軸上，并放在泵殼內(nèi)；是離心泵的關(guān)鍵部件。根據(jù)結(jié)構(gòu)分類閉式葉輪開式葉輪

半閉式葉輪

葉片的內(nèi)側(cè)帶有前后蓋板，適于輸送干凈流體。沒(méi)有前后蓋板，適合輸送含有固體顆粒的液體。只有后蓋板，可用于輸送漿料或含固體懸浮物的液體?！?.2

離心泵的主要部件

哪種形式的葉輪效率高？閉式葉輪效率最高，半開式葉輪效率次之，開式葉輪效率最低；原因在于葉片間的流體倒流（外緣壓力高，葉輪中心壓力低）回葉輪中心，做了無(wú)用功；增加了前后蓋板使倒流的可能性減小。B.按吸液方式：?jiǎn)挝?、雙吸式。單吸式：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，液體從葉輪一側(cè)被吸入。雙吸式：同時(shí)從葉輪兩側(cè)對(duì)稱地吸入液體，吸液能力大，基本上消除軸向推動(dòng)力。(a)單吸式后蓋板平衡孔(b)雙吸式單吸式與雙吸式葉輪§1.2

離心泵的主要部件（2）泵殼：泵體的外殼，包圍葉輪沿葉輪旋轉(zhuǎn)方向，泵殼與葉輪之間形成的截面逐漸擴(kuò)大的通道。1.泵殼2.葉輪3.導(dǎo)葉輪作用

：匯集液體，導(dǎo)出液體；轉(zhuǎn)換能量，動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能。導(dǎo)葉輪

為了減少液體直接進(jìn)入蝸殼時(shí)的碰撞，在葉輪與泵殼之間有時(shí)還裝有一個(gè)固定不動(dòng)的帶有葉片的圓盤，稱為導(dǎo)葉輪。導(dǎo)葉輪上的葉片的彎曲方向與葉輪上葉片的彎曲方向相反,其彎曲角度正好與液體從葉輪流出的方向相適應(yīng)，引導(dǎo)液體在泵殼的通道內(nèi)流動(dòng),減少能量損失,更為有效地將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為靜壓能。

§1.2

離心泵的主要部件軸封裝置作用

：防止泵內(nèi)高壓液體沿間隙漏出，或者外界空氣以反方向漏入泵內(nèi)。分類：

填料密封：

機(jī)械密封：

主要由填料函殼、軟填料和填料壓蓋組成，普通離心泵采用這種密封。

主要由裝在泵軸上隨之轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)環(huán)和固定于泵殼上的靜環(huán)組成兩個(gè)環(huán)形端面由彈簧的彈力互相貼緊而作相對(duì)運(yùn)動(dòng),起到密封作用。

(端面密封)§1.2

離心泵的主要部件§1.3

離心泵的工作原理

離心泵結(jié)構(gòu)示意圖（一）、離心泵的裝置

為了使離心泵能正常工作，離心泵必須配備一定的管路和管件，這種配備有一定管路系統(tǒng)的離心泵稱為離心泵裝置。右圖為離心泵的結(jié)構(gòu)示意圖，主要有吸入管路、泵體、排出管路等。（二）離心泵的工作過(guò)程：(a)排出階段

葉輪旋轉(zhuǎn)(產(chǎn)生離心力，使液體獲得能量）→流入泵殼(動(dòng)能→靜壓能)→流向排出管路。

(b)吸入階段

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)。

離心泵之所以能輸送液體，主要是依靠高速旋轉(zhuǎn)葉輪所產(chǎn)生的離心力，因此稱為離心泵。§1.3

離心泵的工作原理說(shuō)明：離心泵無(wú)自吸能力，啟動(dòng)前必須將泵體內(nèi)充滿液體?！?.3

離心泵的工作原理（三）離心泵的使用過(guò)程中的注意事項(xiàng)：若在泵啟動(dòng)前，泵內(nèi)沒(méi)有液體，而是被氣體填充，能否吸上液體呢？此時(shí)泵內(nèi)充滿氣體（其密度遠(yuǎn)小于液體），葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力小，貯槽液面與泵吸入口間的壓力差小，不足以克服流體在吸入管路中的阻力損失而吸上液體，這種現(xiàn)象稱為“氣縛”現(xiàn)象。因此在離心泵啟動(dòng)之前,我們必須進(jìn)行灌泵操作。（一）流量（Q）

離心泵在單位時(shí)間內(nèi)排出液體的體積稱為泵的流量。用符號(hào)Q表示，單位是m3/h或m3/s。（二）揚(yáng)程（H）

揚(yáng)程是指離心泵對(duì)單位重量的流體所提供的能量。用符號(hào)H表示，單位是m，也可以叫做壓頭。離心泵壓頭取決于泵的結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)速和流量，也與液體的密度有關(guān)?！?.4

離心泵的主要性能參數(shù)離心泵的流量取決于泵的結(jié)構(gòu)、尺寸（主要為葉輪的直徑與葉片寬度）和轉(zhuǎn)速等。應(yīng)予指出，離心泵總是和特定的管路相聯(lián)系，因此，離心泵的實(shí)際流量還與管路特性有關(guān)。壓力表真空表流量計(jì)離心泵實(shí)際揚(yáng)程的測(cè)定通過(guò)調(diào)節(jié)出口閥改變流量，可得到不同壓力表和真空表的讀數(shù)。取真空表和壓力表的截面分別為1-1截面和2-2截面，在兩截面間列伯努利方程，即：1122§1.4

離心泵的主要性能參數(shù)1-1截面處：P1=P0-P真；2-2截面處：P2=P0+P表因?yàn)楣苈泛芏蹋枇p失可以忽略不計(jì);流速的平方差很小也可忽略。（三）功率軸功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電機(jī)給予泵軸的功率，用N軸來(lái)表示。有效功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)液體從離心泵所獲得的實(shí)際功率。用N有表示?！?.4

離心泵的主要性能參數(shù)（四）效率效率反映泵在工作時(shí)能量損失。機(jī)械損失能量損失容積損失水力損失內(nèi)漏流體造成的環(huán)流損失、摩擦損失、沖擊損失泵軸與軸承、密封圈等機(jī)械部件之間的摩擦N軸N有（四）效率效率反映泵在工作時(shí)能量損失。1、計(jì)算不同流量Q下的揚(yáng)程H，得到一組數(shù)據(jù)（H-Q），描點(diǎn)畫圖。2、根據(jù)不同流量Q下的揚(yáng)程H，計(jì)算離心泵的功率N，得到一組數(shù)據(jù)（N-Q），描點(diǎn)畫圖。3、計(jì)算不同流量Q下的效率，得到一組數(shù)據(jù)（η-Q），描點(diǎn)畫圖。§1.5

離心泵的特性曲線離心泵的特性曲線由實(shí)驗(yàn)測(cè)定

離心泵在一定轉(zhuǎn)速下性能參數(shù)之間的關(guān)系曲線，稱為離心泵的特性曲線。一般由H-Q、N-Q和η-Q三條曲線組成，可由實(shí)驗(yàn)測(cè)得，實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示?！?.5

離心泵的特性曲線離心泵特性曲線的分析

1、H～Q曲線：Q↑H↓。Q

=0，揚(yáng)程最大。

2、N～Q曲線：Q↑，N↑。當(dāng)Q＝0時(shí)，N最小。這要求