液体输送设备

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1、压出管在化工生产中，为了满足工艺条件的要求，常需把流体从一处送到另一处，有时还需提高流体的压强或将设备造成真空，这就需采用为流体提供能量的输送设备。为液体提供能量的输送设备称为泵为气体提供能量的输送设备称为风机及压缩机。它们都是化工厂最常用的通用设备，因此又称为通用机械。为气体提供能量的输送设备称为风机及压缩机。它们都是化工厂最常用的通用设备，因此又称为通用机械。化工生产中被输送的流体是多种多样的，且在操作条件、输送量等方面也有较大的差别，所用的输送设备必须能满足生产上不同的要求。化工生产又多为连续过程，如果过程骤然中断，可能会导致严重事故，因此要求输送设备在操作上安全可靠。输送设备运行时要消

2、耗动力，动力费用直接影响产品的成本，故要求各种输送设备能在较高的效率下运转，以减少动力消耗。为此，必须了解流体输送设备的操作原理、主要结构与性能，第一节用于流体输送的一类通用机械，其功能在于将电动机或其他原动机的能量传递给被输送的流体，以提高流体的能位（即单位流体所具有的机械能）。流过的单位流体得到的能量大小是流体输送机械的重要性能。用扬程或压头来表示液体输送机械使单位重量液体所获得的机械能；用风压来表示气体输送机械使单位体积气体所获得的机械能。气液两类输送机械的原理相似，但由于气体密度小，且有可压缩性，故两者在结构上有所不同。液体输送设备的种类很多，按照工作原理的不同，分为离心泵、往复泵、旋

3、转泵与旋涡泵等几种。其中，以离心泵在生产上应用最为广泛。左为一台离心泵。它的基本部件是旋转的叶轮和固定的泵壳。具有若干弯曲叶片的叶轮安装在泵壳内，并紧固于泵轴上，泵轴可有电动机带动旋转泵壳中央的吸入口与吸入管路相连接，而在吸入管路底部装有底阀侧旁的排出口与排出管路相连接，其上装有调节阀1. 离心泵的工作原理固2甜止泵装養简團:砒t；【襦壳；羔轴；二臥口；*乞旺人管：幺排出口厂排出管：底阀；$辅节阀利用叶轮高速旋转时所产生的离心力来输送液体的机械。图2是安装在管路上的离心泵。主要部分为叶轮，叶轮上有6-8片后弯叶片，叶片固于泵壳的泵轴上，泵壳中央的吸入口与吸入管相连通，吸入管的末端装有底阀，以防

4、止停车时泵内液体倒流回液池内。泵的排出口在泵壳的切线方向上，并与排出管路相连接。当电动机带动叶轮高速旋转时，位于叶轮中心处的水在离心力的作用下被甩向四周，从泵的出口管排出，同时增加了静压能而使液体获得了能量。当中心处液体抛到外缘后，中心处就成了低压区，这时水池中的水在大气压的作用下，经泵入口管路被压到叶轮中心。只要叶轮不停地旋转，水池内的水就源源不断地吸入和排出，这就是离心泵工作原理。离心泵在启动前需向壳内灌满被输送的液体，启动后泵轴带动叶轮一起旋转，迫使叶片内的液体旋转，液体在离心力的作用下从叶轮中心被抛向外缘并获得了能量，使叶轮外缘的液体静压强提高，流速增大，一般可达1525m/s。液体离

5、开叶轮进入泵壳后，由于泵壳中流道逐渐加宽而使液体的流速逐渐降低，部分动能转变为静压能于是，具有较高的压强的液体从泵的排出口进入排出管路，输送至所需的场所。当泵内液体从叶轮中心被抛向外缘时，在中心处形成了低压区由于贮槽液面上方的压强大于泵吸入口处的压强，致使液体被吸进叶轮中心。因此，只要叶轮不断地转动，液体便不断地被吸入和排出。由此可见，离心泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转的叶轮。液体在离心力的作用下获得了能量以提高压强。离心泵启动时，若泵内存有空气，由于空气的密度很低，旋转后产生的离心力小，因而叶轮中心处所形成的低压不足以将贮槽内的液体吸入泵内，虽启动离心泵也不能输送液体，这种现象称为气

6、缚，表示离心泵无自吸能力，所以启动前必须向壳体内灌满液体。离心泵装置中吸入管路的底阀是防止启动前所灌入的液体从泵内流出，滤网可以阻拦液体中的固体物质被吸入而堵塞管道和泵壳。2. 离心泵的性能参数与特性曲线各类泵在出厂前都钉有一个铭牌。铭牌上刻着该台泵的型号、流量、扬程、转数、轴功率和效率等有关泵性能的指标。这些指标称为泵的性能参数，它表示泵在这些规定条件下运转时最经济合理。 扬程。又称泵压头，它是指泵对单位重量（1N）液体所能提供的有效能量，用来克服输送液体时由于流体位置、压力、速度变化和输送过程的摩擦阻力所造成的压头损失。提供能量的能力，其单位可用m液柱表示。泵的扬程与叶轮的结构、大小和转速

7、有关。应当注意，离心泵的扬程与升扬高度（举升高度）不同，泵的升扬高度是指泵将液体从低处送到高处的垂直高度。只有当泵的进出口容器都处于O.IMPa，进出口管径相同及管路阻力可忽略不计时，泵的扬程才与举升高度相等。 离心泵的流量。它是指单位时间内泵向管路输送的液体流量，它表明了泵输送液体量的能力。泵的流量取决于叶轮的大小、转速，叶轮越大、转速越快，则泵的流量越大。泵的功率和效率。泵的功率又称为泵的轴功率，它是指泵在单位时间内从电机处获得的能量。泵本身不会产生能量，它之所以能使液体能量增加，是靠电动机带动泵轴旋转，从电动机处获得了能量。其大部分传递给了液体，提高液体的能量；另一部分则在运转过程中被损

8、耗。液体真正获得的功率称为有效功率。泵的效率（n）即是指泵的有效功率和轴功率的比值。即n=泵有效功率/泵轴功率X100%泵在运转过程中损失的能量越多，液体得到的能量就越少，其效率越差。为了便于了解泵的性能情况，常常将泵的流量与扬程、功率、效率三者之间变化的关系，用曲线图的形式表达出来，此图称为特性曲线图。图上的曲线称为泵的特性曲线。图3-2为一离心泵的特性曲线图。282624222018161412图3-2离心水泵特性曲线利用泵的特性曲线可以选择合适的离心泵，并正确地使用泵。注意：泵的铭牌和特性曲线上的参数是用水进行试验时测定的数据，如果输送的液体不是水，则应作适当的修正。3. 常用离心泵的分

9、类及选用方法国产离心泵按照被输送液体的性质可分为清水泵、耐腐蚀泵、油泵和杂质泵四类。按照泵的吸入方式可将离心泵分为单吸泵和双吸泵两类。按照泵的叶轮数来分，可分为单级泵和多级泵两类。我们应根据不同的生产情况的需要，选择不同类型的泵。选用离心泵的一般方法是：首先根据所输送液体的性质确定应采用的类型（如是水泵、油泵或耐腐蚀泵等），然后根据生产上所需输送液体的流量和外加压头数值，到这种类型泵的性能表中找出合适的型号，选定型号时要注意应使所选泵的流量和扬程稍大于生产上所需要求的量。4. 泵的汽蚀现象和安装高度离心泵的吸液是叶轮在旋转时，叶轮中心处形成了低压，液体靠池液面上方的大气压和泵的入口处的压强差把

10、液体压进泵内的。当液面压强为定值时，使液体流动的压强差就有一个限度，不会大于液面压强。因此，泵的吸上高度（即泵入口处中心距离池液面的高度）也有一个限度。采用柏努利方程来分析可知，泵安装离池液面越高，泵入口处压强将越低（即真空度越大），当泵入口处压强小于液体的饱和蒸气压时，液体应在泵入口处沸腾，产生大量气泡冲击叶轮、泵壳、泵体发生震动和不正常的噪声，甚至使叶轮脱屑，开裂而损坏。此时泵的流量、扬程、效率都急剧下降，这种现象称为泵的“汽蚀现象”。为了防止汽蚀现象的产生，必须使泵入口处的压强大于液体的饱和蒸气压，这是确定泵安装高度的原则。5. 离心泵安装与运行的注意事项安装时应注意事项a. 选择安装地

11、点，要求靠近液源，场地明亮干燥，便于检修、拆装。b. 泵的地基要求坚实，一般用混凝土地基，地脚螺丝连接，防止震动。c. 泵轴和电机转轴要严格控制水平。d. 吸入管路的安装应严格控制好安装高度，并应尽量减少弯头、阀门等局部阻力，吸入管的直径不应小于泵进口的直径。运行时应注意事项。启动前必须使泵内灌满被输送液体，直至泵壳顶部排气孔冒液为止。这是因为离心泵没有自吸能力，空泵启动不能输送液体。另外，启动前将出口阀全关，使其在流量为零的情况下启动，使泵所需功率最少，避免电机因启动时过载而烧坏。启动后逐渐调节出口阀来调节流量。运转时要经常检查轴承是否过热，润滑情况是否良好，注意填料层的泄漏和发热情况，填料

12、的松紧要适当。停车时首先关闭出口阀，以防止停车时出口管路中液体倒流而使泵叶轮倒转，引起叶轮螺母松脱，叶轮与泵轴松脱等现象。离心泵与其他类型泵相比较，构造简单，造价低廉，占地面积小，便于安装、操作和维护，流量均匀，易于调节，出口管路堵塞时不致损坏泵体等优点。但离心泵的扬程较低，且受流量的影响，效率也较低，对泵的密封性能要求高，运转中若有空气漏入泵内，易产生气栓而降低排液甚至不出液体。因此离心泵常用于低扬程、大流量的场合，或用于输送含固体颗粒的悬浮液、污水、腐蚀性的液体。2.7流体输送设备2.7.1离心泵讨论离心泵的基本结构和工作原理，要紧紧扣住将动能有效转化为静压能这个主题来展开（一）离心泵的基

13、本结构离心泵的基本部件是高速旋转的叶轮和固定的蜗牛形泵壳。具有若干个（通常为412个）后弯叶片的叶轮紧固于泵轴上，并随泵轴由电机驱动作高速旋转。叶轮是直接对泵内液体做功的部件，为离心泵的供能装置。泵壳中央的吸入口与吸入管路相连接，吸入管路的底部装有单向底阀。泵壳侧旁的排出口与装有调节阀门的排出管路相连接。（二）离心泵的工作原理离心泵启动后，泵轴带动叶轮一起作高速旋转运动，迫使预先充灌在叶片间液体旋转，在惯性离心力的作用下，液体自叶轮中心向外周作径向运动。液体在流经叶轮的运动过程获得了能量，静压能增高，流速增大。当液体离开叶轮进入泵壳后，由于壳内流道逐渐扩大而减速，部分动能转化为静压能，最后沿切

14、向流入排出管路。所以蜗形泵壳不仅是汇集由叶轮流出液体的部件，而且又是一个转能装置。当液体自叶轮中心甩向外周的同时，叶轮中心形成低压区，在贮槽液面与叶轮中心总势能差的作用下，致使液体被吸进叶轮中心。依靠叶轮的不断运转，液体便连续地被吸入和排出。液体在离心泵中获得的机械能量最终表现为静压能的提高。（二）离心泵的工作原理离心泵启动后，泵轴带动叶轮一起作高速旋转运动，迫使预先充灌在叶片间液体旋转，在惯性离心力的作用下，液体自叶轮中心向外周作径向运动。液体在流经叶轮的运动过程获得了能量，静压能增高，流速增大。当液体离开叶轮进入泵壳后，由于壳内流道逐渐扩大而减速，部分动能转化为静压能，最后沿切向流入排出管

15、路。所以蜗形泵壳不仅是汇集由叶轮流出液体的部件，而且又是一个转能装置。当液体自叶轮中心甩向外周的同时，叶轮中心形成低压区，在贮槽液面与叶轮中心总势能差的作用下，致使液体被吸进叶轮中心。依靠叶轮的不断运转，液体便连续地被吸入和排出。液体在离心泵中获得的机械能量最终表现为静压能的提高。（三）离心泵的主要性能参数离心泵的主要性能参数有流量、压头、效率、轴功率等。它们之间的关系常用特性曲线来表示。特性曲线是在一定转速下，用20C清水在常压下实验测得的。离心泵的性能参数1、流量离心泵的流量是指单位时间内排到管路系统的液体体积，用qv表示，常用单位为l/s、m3/s或m3/h等。离心泵的流量与泵的结构、尺

16、寸和转速有关。（三）离心泵的主要性能参数离心泵的主要性能参数有流量、压头、效率、轴功率等。它们之间的关系常用特性曲线来表示。特性曲线是在一定转速下，用20C清水在常压下实验测得的。离心泵的性能参数1、流量离心泵的流量是指单位时间内排到管路系统的液体体积，用qv表示，常用单位为l/s、m3/s或m3/h等。离心泵的流量与泵的结构、尺寸和转速有关。（1）容积损失即泄漏造成的损失，无容积损失时泵的功率与有容积损失时泵的功率之比称为容积效率nv。闭式叶轮的容积效率值在0.850.95。（2）水力损失由于液体流经叶片、蜗壳的沿程阻力，流道面积和方向变化的局部阻力，以及叶轮通道中的环流和旋涡等因素造成的能

17、量损失。这种损失可用水力效率nh来反映。额定流量下，液体的流动方向恰与叶片的入口角相一致，这时损失最小，水力效率最高，其值在0.80.9的范围。（3）机械效率由于高速旋转的叶轮表面与液体之间摩擦，泵轴在轴承、轴封等处的机械摩擦造成的能量损失。机械损失可用机械效率nm来反映，其值在0.960.99之间离心泵的特性曲线离心泵压头He轴功率P及效率n随流量q而变的关系。在离心泵出厂前由泵的制造厂测出，列入产品样本或说明书中。离心泵特性曲线是在常温、常压下用水实验测得各种型号的离心泵都有其本身独有的特性曲线，且不受管路特性的影响。共同规律:（1）离心泵的压头一般随流量加大而下降（在流量极小时可能有例外

18、）（2）离心泵的轴功率在流量为零时为最小，随流量的增大而上升。故在启动离心泵时，应关闭泵出口阀门，以减小启动电流，保护电机。停泵时先关闭出口阀门主要是为了防止高压液体倒流损坏叶轮。（3）额定流量下泵的效率最高。该最高效率点称为泵的设计点，对应的值称为最佳工况参数。离心泵铭牌上标出的性能参数即是最高效率点对应的参数。离心泵一般不大可能恰好在设计点运行，但应尽可能在高效区（在最高效率的92%范围内）工作。离心泵持性曲线往复泵主体由活柱（或活塞）往复泵。依靠活柱的往复运动和活门的配合动作，液体经吸入活门进入泵缸后，受挤压提高压力能,然后经排出活门流出。与离心泵相比，往复泵可产生高压头，效率较高；但其

19、结构复杂、输送流量较小。往复泵通常用于输送流量不大但要求压头较高或需精确控制流量的清洁液体。输送含固体悬浮物的液体时，可采用弹性隔膜代替活柱（或活塞），这种往复泵称为隔膜泵。与往复泵的作用原理相似的有齿轮泵和螺杆泵。齿轮泵由泵壳和一对互相啮合的齿轮组成（图4齿轮泵齿轮泵）。靠齿轮在旋转时互相脱开和啮合而输送液体，主要用于输送流量小、压头要求较高的粘性液体（如润滑油）。螺杆泵由螺杆和泵壳组成，根据泵的螺杆数，分为单螺杆泵和多螺杆泵。单螺杆泵依靠螺杆在具有内螺纹的泵壳中作偏心转动以输送液体；多螺杆泵则依靠螺杆间相互啮合来输送液体。螺杆泵运转平稳，流量均匀，效率较高；但加工精度要求较高。在化工生产中多用于高粘度液体的输送。