流體輸送機(jī)械教學(xué)課程

流體輸送機(jī)械教學(xué)課程2024/3/12流體輸送機(jī)械教學(xué)課程一.概述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,把原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為被輸送流體的能量，以提高其機(jī)械能的裝置。

流體輸送機(jī)械教學(xué)課程1.輸送機(jī)械的用途及分類(lèi)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：給流體減壓泵：輸送和提升液體的流體機(jī)械。風(fēng)機(jī)：輸送和提升氣體（空氣或煙氣）并提高氣體能量的流體機(jī)械。流體輸送機(jī)械教學(xué)課程2.輸送機(jī)械應(yīng)滿(mǎn)足生產(chǎn)要求滿(mǎn)足工藝上對(duì)流率和能量的要求。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，投資費(fèi)用低。運(yùn)行可靠，操作效率高，日程操作費(fèi)用低。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。流體輸送機(jī)械教學(xué)課程3.泵與風(fēng)機(jī)的分類(lèi)分類(lèi)原理例特點(diǎn)葉片式利用軸帶動(dòng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)，葉片與被輸送的流體發(fā)生力的作用，使流體的壓能和動(dòng)能增加。離心泵軸流泵效率高、啟動(dòng)迅速、工作穩(wěn)定、容易調(diào)節(jié)

容積式利用工作室容積周期性的變化，以增加流體的機(jī)械能，達(dá)到輸送流體的目的?；钊谬X輪泵其他類(lèi)型如利用流體射流為動(dòng)力的射流泵流體輸送機(jī)械教學(xué)課程二.離心泵

1.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。

流體輸送機(jī)械教學(xué)課程2.離心泵的工作原理泵殼內(nèi)灌滿(mǎn)所輸送的液體電機(jī)→泵軸旋轉(zhuǎn)→葉輪旋轉(zhuǎn)→葉片間的液體旋轉(zhuǎn)→受離心力的作用使液體向葉輪外緣作徑向運(yùn)動(dòng)。流體通過(guò)葉輪獲得了能量，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。流體輸送機(jī)械教學(xué)課程當(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。

若離心泵在啟動(dòng)前泵殼內(nèi)不是充滿(mǎn)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(chēng)作氣縛。表示離心泵無(wú)自吸能力。因此在啟動(dòng)泵前一定要使泵殼內(nèi)充滿(mǎn)液體。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。流體輸送機(jī)械教學(xué)課程3.離心泵的主要部件(1)葉輪:它通常由6～12片后彎葉片所組成，根據(jù)其結(jié)構(gòu)和用途分為開(kāi)式、半開(kāi)式和閉式三種。閉式葉輪：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(kāi)式葉輪(半閉式葉輪)：適于輸送含小顆粒的溶液，輸送效率低。開(kāi)式葉輪：適于輸送含大顆粒的溶液，效率低。

流體輸送機(jī)械教學(xué)課程(2)泵殼泵殼亦稱(chēng)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。這是因?yàn)殡S葉輪旋轉(zhuǎn)方向，葉輪與泵殼間的通道截面逐漸擴(kuò)大至出口時(shí)達(dá)到最大，使能量損失減少的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了能量的轉(zhuǎn)化。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)輪以引導(dǎo)液體的流動(dòng)方向。流體輸送機(jī)械教學(xué)課程(3)軸封裝置在泵軸伸出泵殼處，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(chēng)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。流體輸送機(jī)械教學(xué)課程機(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(zhǎng)。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。流體輸送機(jī)械教學(xué)課程4.離心泵的性能參數(shù)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(chēng)為性能參數(shù)，主要有轉(zhuǎn)速、流量、揚(yáng)程、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(shuō)明書(shū)中標(biāo)明，以供選用時(shí)參考。流量：離心泵在單位時(shí)間內(nèi)排出的液體體積，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)。流體輸送機(jī)械教學(xué)課程揚(yáng)程：指離心泵對(duì)單位重量的液體所提供的有效能量，用H表示，單位為m。泵的揚(yáng)程與泵的結(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，揚(yáng)程與流量間有一定的關(guān)系。揚(yáng)程的值由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。效率：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(chēng)為泵的總效率，用η表示，恒小于100%。它的大小反映泵在工作時(shí)能量損失的大小?？傂剩盒”茫害?50～70％大泵：η>90％流體輸送機(jī)械教學(xué)課程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。(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。流體輸送機(jī)械教學(xué)課程5.離心泵的特性曲線(xiàn)在一定轉(zhuǎn)速下，離心泵的揚(yáng)程、功率、效率隨流量的變化關(guān)系稱(chēng)為特性曲線(xiàn)。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(xiàn)不同，但都有共同的變化趨勢(shì)。流體輸送機(jī)械教學(xué)課程揚(yáng)程一般隨流量增大而下降(流量極小時(shí)可例外)。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(kāi)啟閥門(mén),調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)牧髁?。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(shuō)明在一定轉(zhuǎn)速下，離心泵存在一最高效率點(diǎn)，稱(chēng)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(chēng)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(chēng)為高效區(qū)，為最高效率的92%左右。流體輸送機(jī)械教學(xué)課程三.離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)據(jù)離心泵特性曲線(xiàn)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。1.管路特性曲線(xiàn)管路特性曲線(xiàn)反映的是在特定的管路中，液體所需揚(yáng)程(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(wú)關(guān)。11‘22‘流體輸送機(jī)械教學(xué)課程2.離心泵的工作點(diǎn)當(dāng)離心泵安裝在一管路中時(shí)，泵所提供的揚(yáng)程與流量，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(mǎn)足管路特性和泵特性的點(diǎn)稱(chēng)為泵的工作點(diǎn)。在H-Q圖中即為管路特性曲線(xiàn)和泵特性曲線(xiàn)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揚(yáng)程。H=HeQ=QeH=QHe=QeMHQ流體輸送機(jī)械教學(xué)課程3.離心泵的流量調(diào)節(jié)當(dāng)選好的泵在管路提供的流量符要求或者生產(chǎn)任務(wù)變動(dòng)時(shí)需進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，其實(shí)質(zhì)是改變泵的工作點(diǎn)。由于泵的工作點(diǎn)由兩條特性曲線(xiàn)所決定，因而改變其中之一或者同時(shí)改變即可實(shí)現(xiàn)流量的調(diào)節(jié)。QMHQQ1M1流體輸送機(jī)械教學(xué)課程（1）改變閥門(mén)開(kāi)度通過(guò)改變管路特性曲線(xiàn)來(lái)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(mén)開(kāi)度，將改變管路的局部阻力，從而使管路特性曲線(xiàn)發(fā)生變化，導(dǎo)致泵的工作點(diǎn)隨之變化。如閥門(mén)關(guān)小時(shí)，管路的局部阻力加大，管路特性曲線(xiàn)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(mén)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。流體輸送機(jī)械教學(xué)課程(2)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(xiàn)。泵轉(zhuǎn)速增加，泵特性曲線(xiàn)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(wú)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。MQHQQ1M1流體輸送機(jī)械教學(xué)課程4.離心泵的組合操作

組合方式為：串聯(lián)和并聯(lián)（1）離心泵的串聯(lián)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。串聯(lián)泵的流量和壓頭由工作點(diǎn)決定

QHH1QQ串H串2流體輸送機(jī)械教學(xué)課程（2）離心泵的并聯(lián)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。并聯(lián)泵的實(shí)際流量和壓頭由工作點(diǎn)決定QHQH1Q并H并2流體輸送機(jī)械教學(xué)課程（3）離心泵組合方式的選擇

如何選擇組合方式，還與管路特性有關(guān)，一般：當(dāng)單泵壓頭遠(yuǎn)達(dá)不到要求時(shí)，必須采用串聯(lián)；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，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)；對(duì)高阻型輸送管路2，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)。

單串單并QH12流體輸送機(jī)械教學(xué)課程5.離心泵的氣蝕現(xiàn)象與安裝高度（1）氣蝕現(xiàn)象離心泵在葉輪入口處壓強(qiáng)最低，壓強(qiáng)愈低愈容易吸液。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?chē)囊后w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(chēng)為氣蝕。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。流體輸送機(jī)械教學(xué)課程（2）允許吸上真空度為防止氣蝕現(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。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(chēng)為允許吸上真空度，以HS′表示。（3）離心泵的安裝高度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‘流體輸送機(jī)械教學(xué)課程四.離心泵的類(lèi)型與選用1.離心泵的類(lèi)型

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（1）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。（2）耐腐蝕泵：用于輸送酸、堿、鹽等腐蝕性液體。（3）油泵：用于輸送具有易燃易爆的石油化工產(chǎn)品。（4）雜質(zhì)泵：用于輸送懸浮液及稠厚的漿液流體輸送機(jī)械教學(xué)課程2.離心泵的選擇（1）根據(jù)輸送液體性質(zhì)以及操作條件來(lái)選定泵類(lèi)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（2）計(jì)算管路系統(tǒng)所需He、Qe。（3）根據(jù)He、Qe查泵樣本表或產(chǎn)品目錄中性能曲線(xiàn)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。（4）校核軸功率。流體輸送機(jī)械教學(xué)課程3.離心泵的安裝、使用和維護(hù)

（1）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；（2）啟動(dòng)前須向泵內(nèi)灌滿(mǎn)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；（3）啟動(dòng)時(shí)應(yīng)關(guān)閉出口閥門(mén)，啟動(dòng)后先打開(kāi)進(jìn)口閥，待運(yùn)行平穩(wěn)后，緩緩開(kāi)啟出口閥。防止軸功率突然增大，損壞電機(jī)；（4）停泵時(shí)先關(guān)閉出口閥，再關(guān)閉進(jìn)口閥，然后停車(chē)；（5）運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程定時(shí)檢查密封泄漏，電機(jī)發(fā)熱，潤(rùn)滑注油等問(wèn)題。流體輸送機(jī)械教學(xué)課程五.其它類(lèi)型液體輸送機(jī)械1.往復(fù)泵往復(fù)泵是一種典型的容積式輸送機(jī)械。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。Qθ流體輸送機(jī)械教學(xué)課程2.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(guò)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(lái)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。流體輸送機(jī)械教學(xué)課程3.隔膜泵實(shí)際上是柱塞泵，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是借彈性薄膜將被輸送液體與活柱隔開(kāi)，從而使得活柱和泵缸得以保護(hù)。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。流體輸送機(jī)械教學(xué)課程4