1、第第二二章章 流体输送机械流体输送机械第第 一一 节节 离心泵离心泵 复习 1，化工管路中管件有哪几种类型?2,说出几种常见的阀门?3,你知道流体流动的的条件是什么吗?流体输送方式-产生压力差1，高位槽送料2，真空抽料3，压缩空气送料4流体输送机械送料前 言 泵是输送液体并增加液体能量的机器。如果把管路比作人体的血管，那么泵就好比是人的心脏，可见，泵在化工生产过程中占有极为重要的地位，是保证化工连续、安全生产的重要机器之一。泵的种类很多，按其工作原理和结构特征可三大类。叶片式泵：如：离心泵、轴流泵、混流泵、漩涡泵等。容积式泵：如；活塞泵、柱塞泵、隔膜泵、齿轮泵等。其他类型的泵：喷射泵。各种类型
2、的泵有各自的特点和应用范围。离心泵实物图图片单级单吸离心泵图片图片单级双吸离心泵：单级双吸离心泵：图片多级离心泵图片立式离心泵：一离心泵的操作原理、构造与类型一离心泵的操作原理、构造与类型 1、操作原理操作原理 由若干个弯曲的叶片组成的叶轮叶轮置于具有蜗壳通道的泵泵壳壳之内。叶轮叶轮紧固于泵轴泵轴上 泵轴与电机电机相连，可由电机带动旋转。吸入口位于泵壳中央与吸入管路相连，并在吸入管底部装 一止逆阀。泵壳的侧边为排出口，与排出管路相连，装有调节阀。离心泵的工作过程离心泵的工作过程：开泵前，先在泵内灌满要输送的液体。开泵后，泵轴带动叶轮一起高速旋转产生离心力。液体在 此作用下，从叶轮中心被抛向叶轮
3、外周，压力增高，并以 很高的速度（15-25 m/s）流入泵壳。在蜗形泵壳中由于流道的不断扩大，液体的流速减慢，使在蜗形泵壳中由于流道的不断扩大，液体的流速减慢，使 大部分动能转化为压力能。最后液体以较高的静压强从排大部分动能转化为压力能。最后液体以较高的静压强从排 出口流入排出管道。出口流入排出管道。泵内的液体被抛出后，叶轮的中心形成了真空，在液面压泵内的液体被抛出后，叶轮的中心形成了真空，在液面压 强（大气压）与泵内压力（负压）的压差作用下，液体便强（大气压）与泵内压力（负压）的压差作用下，液体便 经吸入管路进入泵内，填补了被排除液体的位置。经吸入管路进入泵内，填补了被排除液体的位置。离心
4、泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转叶轮依靠高速旋转叶轮所产生的离心力，所产生的离心力，因此称为离心泵。气气 缚缚 离心泵启动时，如果泵壳内存在空气泵壳内存在空气，由于空气的密度远小于液体的密度，叶轮旋转所产生的离心力很小，叶轮中心处产生的低压不足以造成吸上液体所需要的真空度，这样，离心泵就无法工作，这种现象称作“气缚”。为了使启动前泵内充满液体，在吸入管道底部装一止逆阀。此外，在离心泵的出口管路上也装一调节阀，用于开停车和调节流量。2 2、基本部件和构造、基本部件和构造1 1）叶轮）叶轮a)叶轮的作用 将电动机的机械能传给液体将电动机的机械能传给液体,使液体的动能有所提高。b)叶轮的分类
5、根据结构闭式叶轮开式叶轮 半闭式叶轮 叶片的内侧带有前后盖板前后盖板，适于输送干净流体，效率较高。没有前后盖板没有前后盖板，适合输送含有固体颗粒的液体悬浮物。只有后盖板后盖板，可用于输送浆料或含固体悬浮物的液体，效率较低。按吸液方式 单吸式叶轮 双吸式叶轮液体只能从叶轮一侧被吸入，结构简单。相当于两个没有盖板的单吸式叶轮背靠背并在了一起，可以从两侧吸入液体，具有较大的吸液能力，而且可以较好的消除轴向推力。2 2）泵壳）泵壳 A.泵壳的作用 汇集液体，作导出液体的通道；汇集液体，作导出液体的通道；使液体的能量发生转换，一部分动能转变为静压能。使液体的能量发生转换，一部分动能转变为静压能。B.导叶
6、轮 为了减少液体直接进入蜗壳时的碰撞，在叶轮与泵壳之间有时还装有一个固定不动的带有叶片的圆盘，称为导叶轮。导叶轮上的叶片的弯曲方向与叶轮上叶片的弯曲方向相反，其弯曲角度正好与液体从叶轮流出的方向相适应，引导液体在泵壳的通道内平缓的改变方向，使能量损失减小，使动能向静压能的转换更为有效。3 3）轴封装置）轴封装置A 轴封的作用 为了防止高压液体从泵壳内沿轴的四周而漏出，或者外界空气漏入泵壳内。B 轴封的分类 轴封装置 填料密封：机械密封：主要由填料函壳、软填料和填料压盖组成，普通离心泵采用这种密封。主要由装在泵轴上随之转动的动环动环和固定于泵壳上的静环静环组成，两个环形端面由弹簧的弹力互相贴紧而
7、作相对运动，起到密封作用。3 3、离心泵的分类、离心泵的分类1 1）按照轴上叶轮数目的多少）按照轴上叶轮数目的多少 单级泵 多级泵 轴上只有一个叶轮一个叶轮的离心泵，适用于出口压力不太大的情况；轴上不止一个叶轮不止一个叶轮的离心泵，可以达到较高的压头。离心泵的级数就是指轴上的叶轮数级数就是指轴上的叶轮数，我国生产的多级离心泵一般为2929级级。2 2）按叶轮上吸入口的数目）按叶轮上吸入口的数目单吸泵 双吸泵 叶轮上只有一个吸入口一个吸入口，适用于输送量不大的情况。叶轮上有两个吸入口两个吸入口，适用于输送量很大的情况。二离心泵的主要性能参数与特性曲线二离心泵的主要性能参数与特性曲线 1 1、离心
8、泵的性能参数、离心泵的性能参数 1 1）离心泵的流量）离心泵的流量 指离心泵在单位时间里排到管路系统的液体体积，一般用Q表示，单位为m3/h。又称为泵的送液能力。2 2）离心泵的压头）离心泵的压头 泵对单位重量的液体所提供的有效能量，以H表示，单位为m。又称为泵的扬程。离心泵的压头取决于：泵的结构（叶轮的直径、叶片的弯曲情况等）转速 n 流量 Q H的计算可根据b、c两截面间的柏努利方程：bcfccbbhgugPZHgugP)(2222bcfbcbchguugPPZH)(222gPPZHbc/)(离心泵的压头又称扬程。必须注意，扬程并不等于升举高度Z，升举高度只是扬程的一部分。3 3）离心泵的
9、效率）离心泵的效率 离心泵输送液体时，通过电机的叶轮将电机的能量传给液体。在这个过程中，不可避免的会有能量损失，也就是说泵轴转动所做的功不能全部都为液体所获得，通常用效率来反映能量损失。泵的效率反应了这三项能量损失的总和，又称为总效率。与泵的大小、类型、制造精密程度和所输送液体的性质有关 4 4）轴功率及有效功）轴功率及有效功率率轴功率：电机输入离心泵的功率,用N表示，单位为J/S,W或kW有效功率：排送到管道的液体从叶轮获得的功率，用NeNe表示 轴功率和有效功率之间的关系为：/eNN 有效功率可表达为 gQHNe轴功率可直接利用效率计算/gQHN 2 2、离心泵的特性曲线、离心泵的特性曲线
10、 离心泵的H H、N N都与离心泵的Q Q有关，它们之间的关系由确定离心泵压头的实验来测定，实验测出的一组关系曲线：H HQ Q、Q Q、N NQ Q 离心泵的特性曲线 注意：特性曲线随转速而变。1）HQ曲线曲线：表示泵的压头与流量的关系，离心泵的压头普遍是随流量的增大而下降（流量很小时可能有例外）2 2）N NQ Q曲线：曲线：表示泵的轴功率与流量的关系，离心泵的轴功率随流量的增加而上升，流量为零时轴功率最小。离心泵启动时，应关闭出口阀，使启动电流最小，以保护电机。3 3）Q Q曲线：曲线：表示泵的效率与流量的关系，随着流量的增大，泵的效率将上升并达到一个最大值，以后流量再增大，效率便下降。
11、离心泵在一定转速下有一最高效率点。离心泵在与最高效率点相对应的流量及压头下工作最为经济。与最高效率点所对应的Q、H、N值称为最佳工况参数。离心泵的铭牌上标明的就是指该泵在运行时最高效率点的状态参数。三、离心泵性能的改变三、离心泵性能的改变 1、液体性质的影响液体性质的影响 1 1）液体密度的影响）液体密度的影响 HQ曲线不因输送的液体的密度不同而变曲线不因输送的液体的密度不同而变。泵的效率泵的效率不随输送液体的密度而变。不随输送液体的密度而变。/gQHN 离心泵的轴功率与输送液体密度有关离心泵的轴功率与输送液体密度有关。2 2）粘度的影响）粘度的影响 当输送的液体粘度大于常温清水的粘度时，泵的
12、压头减小泵的流量减小泵的效率下降泵的轴功率增大 2 2、转速对离心泵特性的影响、转速对离心泵特性的影响 当液体的粘度不大且泵的效率不变时，泵的流量、压头、轴功率与转速的近似关系可表示为：nnQQ2)(nnHH3)(nnNN比例定律 3 3、叶轮直径的影响、叶轮直径的影响 1）属于同一系列而尺寸不同的泵，叶轮几何形状完全相似，b2/D2保持不变，当泵的效率不变时，22DDQQ222)(DDHH322)(DDNN-切割定律 四、离心泵的气蚀现象与允许吸上高度四、离心泵的气蚀现象与允许吸上高度 1 1、气蚀现象、气蚀现象 气蚀产生的条件叶片入口附近K处的压强PK等于或小于输送温度下液体的饱和蒸气压
13、气蚀产生的后果：气蚀发生时产生噪音和震动，叶轮局部在巨大冲击的反复作用下，表面出现斑痕及裂纹，甚至呈海棉状逐渐脱落 液体流量明显下降，同时压头、效率也大幅度降低，严重时会输不出液体。2 2、离心泵的允许吸上高度、离心泵的允许吸上高度 离心泵的允许吸上高度又称为允许安装高度，指泵的吸入口与吸入贮槽液面间可允许达到的最大垂直距离，以Hg表示。五、离心泵的流量调节五、离心泵的流量调节1 1）改变出口阀开度改变出口阀开度 改变管路特性曲线改变管路特性曲线 当阀门开大时：优点：调节迅速方便，流量可连续变化；缺点：流量阻力加大，要多消耗动力，不经济。2 2）改变泵的转速）改变泵的转速改变泵的特性曲线改变泵
14、的特性曲线优点：流量随转速下降而减小，动力消耗也相应降低；缺点：需要变速装置或价格昂贵的变速电动机，难以做到流量连续调节，化工生产中很少采用。随堂习题1、化工管路是 的总称。由 、组成。2、管路的联接方法有以下四种。（1）、联接（2）联接（3）联接（4）、联接。其中 是最常用的连接方法。3、管件的作用大致分为5类：、。4、常见的阀门有 、。5、离心泵的主要部件有 、。叶轮可分为 、。按吸液方式可分为 、。随堂习题6、叶轮的作用 。泵壳的作用 是 ，轴封装置的作用是 。7、离心泵的主要性能参数有 、。8、什么是压头 。9、离心泵的特性曲线有 、。10、离心泵的扬程随流量的增大而 。离心泵的轴功率随流量的增大而 。离心泵的效率随流量的增大而 。11、影响离心泵特性的因素有 、。12、增大离心泵流量的方法有 、。13、离心泵启动前灌泵的目的是防止 现象。
