第一章流体流动4输送机械1

《第一章流体流动4输送机械1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第一章流体流动4输送机械1（51页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、第一章第一章 流体的流动和输送流体的流动和输送 5 液体输送机械液体输送机械流体输送机械就是鼓风机鼓风机离心泵离心泵流体输送机械按其工作原理分类：流体输送机械按其工作原理分类：1.动力式（或叶轮式）：利用高动力式（或叶轮式）：利用高速旋转的叶轮使流体的动能增大，速旋转的叶轮使流体的动能增大，动能又继而转变为静压能。如动能又继而转变为静压能。如离离心泵、鼓风机心泵、鼓风机等。等。2.容积式（或正位移式）：利用容积式（或正位移式）：利用活塞或转子积压使流体升压并推活塞或转子积压使流体升压并推动其前进。如动其前进。如往复泵、压缩机往复泵、压缩机等。等。3.其它类型：不属于上述两种的其它类型：不属于上

2、述两种的其它形式，例如喷射泵等。其它形式，例如喷射泵等。为为气气体体提供能量的输提供能量的输送设备则按不同情送设备则按不同情况况称称为机为机或泵或泵。离心泵离心泵 基本结构基本结构 工作原理工作原理 性能参数性能参数 特性曲线特性曲线 离心泵的安装高度离心泵的安装高度 类型、选择与使用类型、选择与使用 一、离心泵的主要部件和工作原理一、离心泵的主要部件和工作原理 离心泵是利用快速旋转离心泵是利用快速旋转的的叶轮向液体作功叶轮向液体作功，使，使液体液体获得离心力获得离心力并并转化转化成静压能和动能成静压能和动能，从而，从而使液体能克服流动时的使液体能克服流动时的摩擦阻力及外压力而被摩擦阻力及外压

3、力而被输送。输送。标准离心式清水泵外观示意图标准离心式清水泵外观示意图离心泵泵体的主要构件：离心泵泵体的主要构件：叶轮叶轮 蜗形泵壳蜗形泵壳(ke)轴封装置轴封装置 由电动机带动而快速旋转，将机械能传给液体，由电动机带动而快速旋转，将机械能传给液体，使液体的静压能和动能都有所提高。使液体的静压能和动能都有所提高。无盖板无盖板前盖板前盖板后盖板后盖板防止泵壳内液体沿轴漏出或外界空气漏入防止泵壳内液体沿轴漏出或外界空气漏入泵壳内。常用：泵壳内。常用：填料密封和机械密封填料密封和机械密封 机械密封机械密封主要的是主要的是靠靠装在轴上的动环装在轴上的动环与固定在与固定在泵壳上的泵壳上的静环静环之间端面

4、作相之间端面作相对运动而达到密封对运动而达到密封的目的。的目的。1-1-叶轮叶轮 2-2-泵壳泵壳 3-3-轴封装置轴封装置 4-4-吸入口吸入口 5-5-吸入管吸入管 6-6-低阀低阀 7-7-滤网滤网 8-8-排出口排出口 9-9-排出管排出管 10-10-调节阀调节阀离心泵的主要部件离心泵的主要部件6.底阀：防止启动前灌入的液体从泵内流出底阀：防止启动前灌入的液体从泵内流出7.7.滤网：阻拦液体中的固体杂质吸入滤网：阻拦液体中的固体杂质吸入10.10.调节阀：供开、停车和调节流量使用调节阀：供开、停车和调节流量使用高速高速流流常压常压流流借离心作用获得能量，提高压强。借离心作用获得能量，

5、提高压强。甩出甩出真空真空吸入吸入低速低速流流机械旋转机械旋转的离心的离心泵壳通道泵壳通道逐渐扩逐渐扩动能转为动能转为静压能静压能排出排出管道管道 二、离心泵的气缚现象二、离心泵的气缚现象 离心泵若在启动前离心泵若在启动前未充满液体未充满液体，则泵内存在空，则泵内存在空气，由于空气密度很小，所产生的离心力也很小。气，由于空气密度很小，所产生的离心力也很小。吸入口处所形成的吸入口处所形成的真空不足以真空不足以将液体吸入泵内，将液体吸入泵内，虽启动离心泵，但不能输送液体，这种现象就称虽启动离心泵，但不能输送液体，这种现象就称为为“气缚气缚”。为了避免每次启动离心泵时都需灌液，一般在为了避免每次启动

6、离心泵时都需灌液，一般在吸入管路的端部安一个单向底阀。吸入管路的端部安一个单向底阀。泵在正常运转时若吸入管路漏入空气，是否会气缚？泵在正常运转时若吸入管路漏入空气，是否会气缚？2).扬程（压头）：扬程（压头）：泵对单位重量泵对单位重量(1N)的液体所提的液体所提供的有效能量。由泵的结构、尺寸和转数所决定，供的有效能量。由泵的结构、尺寸和转数所决定，不同型号的泵具有不同的扬程。不同型号的泵具有不同的扬程。He (m)1).流量：流量：单位时间内泵输送的液体体积，又称排单位时间内泵输送的液体体积，又称排液量或输送能力。取决于泵结构、尺寸（叶轮直液量或输送能力。取决于泵结构、尺寸（叶轮直径与叶片的宽

7、度）和转速。径与叶片的宽度）和转速。qv (L/s或或m3/h)1.离心泵的主要性能参数有离心泵的主要性能参数有流量流量qv、扬程、扬程He、功率、功率P 、效率、效率和转速和转速n四、离心泵的主要性能参数四、离心泵的主要性能参数 离心泵的扬程（压头）离心泵的扬程（压头）H12离心泵把水送至水塔顶部，槽内离心泵把水送至水塔顶部，槽内和水塔液位恒定。需外加能量，和水塔液位恒定。需外加能量，可由截面可由截面12柏努利方程求得：柏努利方程求得：g2v21gp1g2v22gp2H1+He=H2+Hf gpp12gv2v2122则则 He=H+Hf He即为泵的即为泵的压头压头，也称泵的，也称泵的扬程扬

8、程 单位为单位为m扬程扬程=液体升举的高度液体升举的高度 +静压能的增量静压能的增量 +动压头增量（一般可忽略）动压头增量（一般可忽略）+损失压头损失压头 3).功率：功率：P(W或或kW)轴轴功率功率Pa：由电机传送给泵轴的功率：由电机传送给泵轴的功率 有效有效功率功率Pe：液体从叶轮获得的能量：液体从叶轮获得的能量4).效率：效率：泵轴转动所做的功不能全部为液体获得，泵轴转动所做的功不能全部为液体获得，通常用效率通常用效率表示能量的损失。表示能量的损失。Pe=Pa 例：例：某泵效率为某泵效率为83，轴功率为，轴功率为6.2 kW，则，则有效功率有效功率Pe=6.2 0.83=5.15 kW

9、 axiseffective一般小型泵的效率为一般小型泵的效率为0.5 0.7，大型泵为，大型泵为0.9。同一离心泵的同一离心泵的流量流量与转速与转速n的关系为的关系为:qv1/qv2=n1/n2 扬程扬程与转速的关系为与转速的关系为:He1/He2=n12/n22 功率功率与转速的关系为与转速的关系为:P1/P2=n13/n235).转速转速:n2.扬程、轴功率、效率扬程、轴功率、效率与与流量流量之间的关系曲线称之间的关系曲线称为离心泵的特性曲线（工作性能曲线）为离心泵的特性曲线（工作性能曲线）各种型号的离心泵有其本身独自的特性曲线。各种型号的离心泵有其本身独自的特性曲线。Pa特性曲线厂家在

10、说特性曲线厂家在说明书中附带，以清明书中附带，以清水为介质测定。水为介质测定。若输送液体与水的若输送液体与水的物理性质差别较大物理性质差别较大时，泵的特性曲线时，泵的特性曲线必须必须进行校正进行校正。He-qv曲线：当流量等于零时，离心泵有最高的曲线：当流量等于零时，离心泵有最高的扬程；随流量的增大下降。扬程；随流量的增大下降。Pa-qv曲线：轴功率在流量为零时为零，随流量曲线：轴功率在流量为零时为零，随流量增大而增大。增大而增大。离心泵启动时，应关闭泵的出口离心泵启动时，应关闭泵的出口阀门，使启动电流减少，以保护电机阀门，使启动电流减少，以保护电机。-qv曲线：泵在一定转速下有一最高效率点，

11、称曲线：泵在一定转速下有一最高效率点，称为为泵的设计点泵的设计点。泵的标牌上的数值泵的标牌上的数值只指该泵在最高只指该泵在最高效率点上的性能。效率点上的性能。3.泵的运转范围泵的运转范围:泵的高效率区泵的高效率区=92%=92%maxmax五、离心泵的汽蚀现象与允许安装高度g2v21gp1g2v22gp2H1+=H2+Hf 12gp1g2v22gp2=Hg+Hf HgP21.汽蚀汽蚀 汽蚀：当汽蚀：当泵壳和叶轮损坏泵壳和叶轮损坏指一种物质在气液相指一种物质在气液相达到平衡时的压强达到平衡时的压强 产生振动和产生振动和噪音，影响离心噪音，影响离心泵的正常运行。泵的正常运行。汽蚀的危害：泵的性能下

12、降，流量、压头、效率均泵的性能下降，流量、压头、效率均降低，最终变成气缚。降低，最终变成气缚。泵壳和叶轮的材料遭受损坏，降低泵泵壳和叶轮的材料遭受损坏，降低泵的使用寿命。的使用寿命。发生汽蚀的原因：泵的安装高度超过允许值；泵输送液体的温度过高；泵吸入管路的局部阻力过大。P叶片入口过低的原因过低的原因:液体饱和蒸汽压叶片入口pp2 2、离心泵的允许安装高度、离心泵的允许安装高度由离心泵的吸入管路到离心由离心泵的吸入管路到离心泵入口，并无外界对液体作泵入口，并无外界对液体作功，液体是由于离心泵入口功，液体是由于离心泵入口的静压强低于外界压强而使的静压强低于外界压强而使液体进入泵内的。液体进入泵内的

13、。当泵的气蚀现象刚发生时，所对应的吸上真当泵的气蚀现象刚发生时，所对应的吸上真空高度。空高度。为保证泵在运转中不发生气蚀现象，而又尽为保证泵在运转中不发生气蚀现象，而又尽可能有最大的吸上真空度，规定留有可能有最大的吸上真空度，规定留有0.30.3米米的安的安全量。全量。允吸高度越高，泵的吸水性能越好，即抗气蚀性能越好。离心泵的安装高度离心泵的安装高度离心泵的安装高度离心泵的安装高度Hg根据泵的允许吸上根据泵的允许吸上(真真空空)高度高度Hs确定。（确定。（Hs是按大气压为是按大气压为10m水柱、水柱、输送输送20清水、在指定流量下实验测定的清水、在指定流量下实验测定的,为离为离心泵的性能之一。

14、）心泵的性能之一。）输送清水的输送清水的B型泵的型泵的Hs一般为一般为47m。H0 当地大气压，以当地大气压，以m水柱表示水柱表示;Hv 输送液的蒸气压，以输送液的蒸气压，以m水柱表示水柱表示;v2/2g 吸入管路中液体的动压头，一般可吸入管路中液体的动压头，一般可忽略忽略;Hf 吸入管路中的压头损耗，吸入管路中的压头损耗，m水柱。水柱。Hg与与Hs的关系为的关系为:Hg=Hs+(H0 10)(Hv 0.24)v2/2g Hf所得所得Hg还应将水柱换算成液柱。输送温度还应将水柱换算成液柱。输送温度较高或蒸气压较高的液体时较高或蒸气压较高的液体时,泵的安装高度泵的安装高度往往很低往往很低,有时甚

15、至出现负值有时甚至出现负值,即泵的安装位即泵的安装位置要低于液面才能保证泵的正常运转。置要低于液面才能保证泵的正常运转。（一）按（一）按工作叶轮数目工作叶轮数目分类分类1.单级泵：即在泵轴上只有一个叶轮。单级泵：即在泵轴上只有一个叶轮。2.多级泵：即在泵轴上有两个或两个以上的叶多级泵：即在泵轴上有两个或两个以上的叶轮，这时泵的总扬程为轮，这时泵的总扬程为n个叶轮产生的扬程之和。个叶轮产生的扬程之和。（二）按（二）按工作压力工作压力分类分类1.低压泵：压力低于低压泵：压力低于100米水柱；米水柱；2.中压泵：压力在中压泵：压力在100650米水柱之间；米水柱之间；3.高压泵：压力高于高压泵：压力

16、高于650米水柱。米水柱。七、离心泵的类型、选择七、离心泵的类型、选择（三）按（三）按叶轮进水方式叶轮进水方式分类分类1.单侧进水式泵：又叫单吸泵，即叶轮上只单侧进水式泵：又叫单吸泵，即叶轮上只有一个进水口；有一个进水口；2.双侧进水式泵：又叫双吸泵，即叶轮两侧双侧进水式泵：又叫双吸泵，即叶轮两侧都有一个进水口。流量比单吸式泵大一倍。都有一个进水口。流量比单吸式泵大一倍。（四）按（四）按液体性质和使用条件液体性质和使用条件 清水泵、油泵、耐腐蚀泵、杂质泵、高温泵、清水泵、油泵、耐腐蚀泵、杂质泵、高温泵、低温泵、高温高压泵、排灰泵、磁力泵等低温泵、高温高压泵、排灰泵、磁力泵等各种类型离心泵按其结

17、构特点自成一个系列，各种类型离心泵按其结构特点自成一个系列，同一系列中又有各种规格。同一系列中又有各种规格。如水泵主要有三种类型：如水泵主要有三种类型：1.IS型：国际标准单级单吸清水离心泵，全系列型：国际标准单级单吸清水离心泵，全系列扬程扬程8-98 m，流量，流量4.5-360 m3/h。2.D型：多级离心泵。用于扬程较高而流量不大。型：多级离心泵。用于扬程较高而流量不大。扬程扬程14-351 m，流量，流量10.8-850 m3/h。3.Sh：双吸离心泵。用于流量较大而扬程不高。：双吸离心泵。用于流量较大而扬程不高。扬程扬程9-140 m，流量，流量120-12500 m3/h。1608

18、0100IS单级单吸清水离心泵吸入口直径,mm排出口直径，mm叶轮尺寸，mm离心泵的安装和操作主要参考说明书,注意以下问题1.1.离心泵的安装高度必须低于允许吸上高度。离心泵的安装高度必须低于允许吸上高度。2.2.离心泵在启动前必须向泵内充满待输送的液体。离心泵在启动前必须向泵内充满待输送的液体。3.3.关闭出口阀后启动泵，这时所需泵的轴功率最小，关闭出口阀后启动泵，这时所需泵的轴功率最小，启动电流较小，以保护电机；停泵前先关闭出口阀启动电流较小，以保护电机；停泵前先关闭出口阀后再停机，这样可避免水柱倒冲泵壳内的叶轮叶片，后再停机，这样可避免水柱倒冲泵壳内的叶轮叶片，以延长泵使用寿命。以延长泵

19、使用寿命。4.4.离心泵在运转中应定时检查和维修，注意泵轴液离心泵在运转中应定时检查和维修，注意泵轴液体泄漏、发热等情况，保持泵的正常操作。体泄漏、发热等情况，保持泵的正常操作。二、往复泵二、往复泵 往复泵是容积式输送机械。往复泵是容积式输送机械。依靠活塞依靠活塞 往复泵主要由泵缸、活塞和单向活门组往复泵主要由泵缸、活塞和单向活门组成。成。活塞由蒸汽机经连杆机构活塞由蒸汽机经连杆机构或由电动机经曲轴连杆机或由电动机经曲轴连杆机构带动而作往复运动。构带动而作往复运动。吸入单向阀排出单向阀 活塞往复一次，各吸入和排出一次液体，活塞往复一次，各吸入和排出一次液体，称为一个工作循环；这种泵称为单动泵。

20、称为一个工作循环；这种泵称为单动泵。若活塞往返一次，各吸入和排出两次液体，若活塞往返一次，各吸入和排出两次液体，称为双动泵。称为双动泵。活塞往复运动，活塞往复运动，直接以直接以静压能静压能形式向液体供形式向液体供能能 单动泵：单动泵：供液供液不连续不连续；双动；双动泵：泵：连续连续 往复泵在化工生产中用于要求压头大而排液往复泵在化工生产中用于要求压头大而排液量较小的场合。量较小的场合。往复泵具有效率较高往复泵具有效率较高(70-90%)的优点的优点,但设备但设备笨重笨重,部件要求精密度高部件要求精密度高,在不少方面已逐步为在不少方面已逐步为其他型式的泵所替代。其他型式的泵所替代。往复泵用途之一

21、是作为化工生产时的计量泵。往复泵用途之一是作为化工生产时的计量泵。可以准确地获得要求的送液量可以准确地获得要求的送液量。两种泵的概括比较两种泵的概括比较 类型类型离心泵离心泵往复泵往复泵流量流量均匀，量大，流量随压头变化均匀，量大，流量随压头变化不均匀，量不大，流量恒定不均匀，量不大，流量恒定 压头压头不高，单级泵在不高，单级泵在20m液柱以下液柱以下压头高压头高 效率效率55-70%，流量低时效率很低有，流量低时效率很低有最高效率点最高效率点 一般一般80%或更高。或更高。结构结构简单价廉易安装，占地少简单价廉易安装，占地少零件多构造复杂，加工要严密，零件多构造复杂，加工要严密，体积大，工作

22、有振动体积大，工作有振动操作操作维护操作方便维护操作方便 检修复杂，操作中易高故障检修复杂，操作中易高故障适用适用范围范围用于压强低、流量大用于压强低、流量大,不宜用不宜用于粘性液体。于粘性液体。用于高压，流量较小，用于高压，流量较小，干净液体干净液体和粘性液和粘性液 三、旋转泵三、旋转泵转子泵转子泵 旋转泵也属于正位移泵，利用转子移动吸入和排出液体。旋转泵也属于正位移泵，利用转子移动吸入和排出液体。齿轮泵齿轮泵主动齿轮主动齿轮：由：由电动机直接联电动机直接联轴转动轴转动从动齿轮从动齿轮齿轮间很好地齿轮间很好地啮合，齿轮旋啮合，齿轮旋转时液体被吸转时液体被吸入，随齿轮推入，随齿轮推动液体从压出

23、动液体从压出口排出。口排出。例例 用泵将碱液槽中碱液抽往吸收塔顶，经喷头喷出作用泵将碱液槽中碱液抽往吸收塔顶，经喷头喷出作吸收剂用。碱液池中碱液深度为吸收剂用。碱液池中碱液深度为1.5 m，池底至塔顶喷，池底至塔顶喷头口的垂直距离为头口的垂直距离为16 m。泵的摄入管为。泵的摄入管为Dg70水管，压水管，压出管为出管为Dg50水管。碱液在喷头口前的静压力按压力表水管。碱液在喷头口前的静压力按压力表指示为指示为30 kPa(表压表压)，密度为，密度为1100 kgm-3。输送系统中。输送系统中压头损失为压头损失为3米米碱液柱。计划送液量为碱液柱。计划送液量为25 th-1。若泵的。若泵的效率为效

24、率为55%，试求泵所需的功率。，试求泵所需的功率。地面为基准，取两个地面为基准，取两个截面截面H1=1.5 m碱液柱碱液柱H2=16 m碱液柱碱液柱gp2=301000/(1100g)=2.78 m解：列柏努利方程解：列柏努利方程g2vv2122gpp12He=(H2 H1)+Hf 表压压强为（将单位统一为表压压强为（将单位统一为m液柱）：液柱）：p1=0贮槽液面下降极慢，贮槽液面下降极慢，vl 0；Dg50管管d=53 mm前导管流速：前导管流速：v2=36001100)053.0(41000252=2.86 ms-1 Pe=qmHeg=6.949.8120.64 =1405 m2kgs-3=1.405 kW 已知已知Hf=3 m代入柏努利方程，得：代入柏努利方程，得：81.9286.22He=(16 1.5)+2.78+3.0=20.64 m 求质量流量：求质量流量：3600100025qm=25 th-1=6.94 kgs-1求理论功率：求理论功率：泵效率为泵效率为55%，实际需功率，实际需功率Pa为：为：Pa=1.405/0.55=2.56 kW实际选用时，选用轴功率大于实际选用时，选用轴功率大于2.56 kW的泵。的泵。