1、2022-10-28第第 二二章章 流体输送机械流体输送机械 第第二二节节 气体输送和压缩设备气体输送和压缩设备第第一一节节 液体输送机械液体输送机械2022-10-28流体输送机械：流体输送机械：向流体作功以提高流体机械能的装置向流体作功以提高流体机械能的装置。输送液体的机械通称为泵输送液体的机械通称为泵；例如：离心泵、往复泵、旋转泵和旋涡泵例如：离心泵、往复泵、旋转泵和旋涡泵。输送气体的机械按不同的工况分别称为输送气体的机械按不同的工况分别称为:通风机、鼓风机、压缩机和真空泵。通风机、鼓风机、压缩机和真空泵。本章的目的：本章的目的：结合化工生产的特点，讨论各种流体输送机械的操作原结合化工生
2、产的特点，讨论各种流体输送机械的操作原理、基本构造与性能，理、基本构造与性能，合理地选择其类型、决定规格、计合理地选择其类型、决定规格、计算功率消耗、正确安排在管路系统中的位置算功率消耗、正确安排在管路系统中的位置等。等。2022-10-282-1-1 2-1-1 离心泵离心泵 离心泵的操作原理、构造与类型离心泵的操作原理、构造与类型 离心泵的基本方程式离心泵的基本方程式 离心泵的主要性能参数与特性曲线离心泵的主要性能参数与特性曲线 离心泵性能的改变离心泵性能的改变 离心泵的气蚀现象与允许吸上高度离心泵的气蚀现象与允许吸上高度 离心泵的工作点与流量调节离心泵的工作点与流量调节2-1-2 2-1
3、-2 其他类型的泵其他类型的泵第第一一节节 液体输送机械液体输送机械2022-10-282-1-1 2-1-1 离心泵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 由若干个弯曲的由若干个弯曲的叶片组成的叶片组成的叶轮叶轮置置于具有于具有蜗壳蜗壳通道的通道的泵壳之内。泵壳之内。叶轮紧固于叶轮紧固于泵轴泵轴上上 泵轴与电机相连，泵轴与电机相连，可由电机带动旋转。可由电机带动旋转。2022-10-28 吸入口位于泵壳中央与吸入管路相连，并在吸入管吸入口位于泵壳中央与吸入管路相连，并在吸入管底部装底部装 一止逆阀一止逆阀。泵壳的侧边为排出口，与排出管路相连
4、，装有泵壳的侧边为排出口，与排出管路相连，装有调节阀调节阀。离心泵的工作过程：离心泵的工作过程：开泵前开泵前，先在泵内，先在泵内灌满灌满要输送的液体。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外周，压力增高，并以此作用下，从叶轮中心被抛向叶轮外周，压力增高，并以 很高的速度（很高的速度（15-25 15-25 m/sm/s）流入泵壳。流入泵壳。2022-10-28 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大部
5、分动能转化为压力能。最后液体以。最后液体以较高的静压强较高的静压强从排从排 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，叶轮的泵内的液体被抛出后，叶轮的中心形成了真空中心形成了真空，在液面压，在液面压 强（大气压）与泵内压力（负压）的强（大气压）与泵内压力（负压）的压差作用压差作用下，液体便下，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。离心泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转叶轮离心泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转叶轮所产生的离心力，因此称为所产生的离心力，因此称为离心泵离心泵。2022-10-282022-10-28
6、气气 缚缚 离心泵启动时，如果离心泵启动时，如果泵壳内存在空气泵壳内存在空气，由于空气的密度远，由于空气的密度远小于液体的密度，叶轮旋转所产生的小于液体的密度，叶轮旋转所产生的离心力很小离心力很小，叶轮中心，叶轮中心处产生的处产生的低压不足低压不足以造成吸上液体所需要的真空度，这样，以造成吸上液体所需要的真空度，这样，离心泵就无法工作，这种现象称作离心泵就无法工作，这种现象称作“气缚气缚”。为了使为了使启动前泵内充满液体启动前泵内充满液体，在吸入管道底部装，在吸入管道底部装一止一止逆阀逆阀。此外，在离心泵的出口管路上也。此外，在离心泵的出口管路上也装一调节阀装一调节阀，用于，用于开停车和调节流
7、量。开停车和调节流量。2022-10-282 2、基本部件和构造、基本部件和构造1 1）叶轮）叶轮a a)叶轮的作用叶轮的作用 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。使液体的动能有所提高。b)b)叶轮的分类叶轮的分类 根据结构根据结构闭式叶轮闭式叶轮开式叶轮开式叶轮 半闭式叶轮半闭式叶轮 叶片的内侧带有前后盖板，适于输送干叶片的内侧带有前后盖板，适于输送干净流体，效率较高。净流体，效率较高。没有前后盖板，适合输送含有固体颗粒没有前后盖板，适合输送含有固体颗粒的液体悬浮物。的液体悬浮物。只有后盖板，可用于输送浆料或含固体只有后盖板，可用于输送浆料或含固体悬浮物的
8、液体，效率较低。悬浮物的液体，效率较低。2022-10-282022-10-28按吸液方式按吸液方式 单吸式叶轮单吸式叶轮 双吸式叶轮双吸式叶轮液体只能从叶轮液体只能从叶轮一侧一侧被吸入，结被吸入，结构简单。构简单。相当于两个没有盖板的单吸式叶相当于两个没有盖板的单吸式叶轮背靠背并在了一起，可以从轮背靠背并在了一起，可以从两两侧吸入液体侧吸入液体，具有较大的吸液能，具有较大的吸液能力，而且可以较好的力，而且可以较好的消除轴向推消除轴向推力。力。2022-10-282022-10-282 2）泵壳）泵壳 A.A.泵壳的作用泵壳的作用 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
9、的使液体的能量发生转换，一部分动能转变为静压能能量发生转换，一部分动能转变为静压能。B.B.导叶轮导叶轮 为了减少液体直接进入蜗壳时的碰撞，在叶轮与泵壳之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，使适应，引导液体在泵壳的通道内平缓的改变方向，使能能量损失减小，使
10、动能向静压能的转换更为有效量损失减小，使动能向静压能的转换更为有效。2022-10-283 3）轴封装置）轴封装置A A 轴封的作用轴封的作用 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。空气漏入泵壳内。B 轴封的分类轴封的分类 轴封装置轴封装置 填料密封填料密封机械密封机械密封要由填料函壳、软填料和填料压盖组成，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。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和固主要由装在泵轴上随之转动的动环和固定于泵壳上的静环组成，两个环形端面定于泵壳上的静环组成，两个
11、环形端面由弹簧的弹力互相贴紧而作相对运动，由弹簧的弹力互相贴紧而作相对运动，起到密封作用。起到密封作用。2022-10-283 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 单级泵单级泵 多级泵多级泵 轴上只有一个叶轮的离心泵，适用于出口压力轴上只有一个叶轮的离心泵，适用于出口压力不太大的情况；不太大的情况；轴上不止一个叶轮的离心泵轴上不止一个叶轮的离心泵 ，可以达到较高的，可以达到较高的压头。离心泵的级数就是指轴上的叶轮数，我国压头。离心泵的级数就是指轴上的叶轮数，我国生产的多级离心泵一般为生产的多级离心泵一般为2929级。级。2 2）按叶轮上吸入口的
12、数目）按叶轮上吸入口的数目单吸泵单吸泵 双吸泵双吸泵 叶轮上只有一个吸入口，适用于输送量不大的情况。叶轮上只有一个吸入口，适用于输送量不大的情况。叶轮上有两个吸入口，适用于输送量很大的情况。叶轮上有两个吸入口，适用于输送量很大的情况。2022-10-282022-10-283 3）按离心泵的不同用途）按离心泵的不同用途 水泵水泵 输送清水和物性与水相近、无腐蚀性且杂质很少的输送清水和物性与水相近、无腐蚀性且杂质很少的液体的泵液体的泵,（ISIS型单级单吸泵、型单级单吸泵、S型单级双吸泵型单级双吸泵）耐腐蚀泵耐腐蚀泵 接触液体的部件（叶轮、泵体）用耐腐蚀材料制接触液体的部件（叶轮、泵体）用耐腐蚀
13、材料制成。要求：结构简单、零件容易更换、维修方便成。要求：结构简单、零件容易更换、维修方便、密封可靠、用于耐腐蚀泵的材料有：铸铁、高、密封可靠、用于耐腐蚀泵的材料有：铸铁、高硅铁、各种合金钢、塑料、玻璃等。（硅铁、各种合金钢、塑料、玻璃等。（F F型）型）油油 泵泵 输送石油产品的泵输送石油产品的泵 ，要求密封完善。（，要求密封完善。（Y Y 型）型）杂质泵杂质泵 输送含有固体颗粒的悬浮液、稠厚的浆液等的泵输送含有固体颗粒的悬浮液、稠厚的浆液等的泵，又细分为污水泵、砂泵、泥浆泵等，又细分为污水泵、砂泵、泥浆泵等 。要求不易。要求不易堵塞、易拆卸、耐磨、在构造上是叶轮流道宽、堵塞、易拆卸、耐磨、
14、在构造上是叶轮流道宽、叶片数目少。叶片数目少。2022-10-28二、离心泵的基本方程式二、离心泵的基本方程式 1 1、离心泵基本方程式的导出、离心泵基本方程式的导出 假设如下理想情况：假设如下理想情况：1 1）泵叶轮的）泵叶轮的叶片数目为无限多个叶片数目为无限多个，也就是说叶片的厚度，也就是说叶片的厚度 为无限薄，液体质点沿叶片弯曲表面流动，为无限薄，液体质点沿叶片弯曲表面流动，不发生任不发生任 何环流现象何环流现象。2 2）输送的是）输送的是理想液体，流动中无流动阻力理想液体，流动中无流动阻力。2022-10-28在高速旋转的叶轮当中，液在高速旋转的叶轮当中，液体质点的运动包括：体质点的运
15、动包括：液体随叶轮旋转液体随叶轮旋转 ；经叶轮流道向外流动。经叶轮流道向外流动。液体与叶轮一起旋转的速度液体与叶轮一起旋转的速度u1或或u2方向与所处圆周的切线方方向与所处圆周的切线方向一致，与转数向一致，与转数n n（rpm/minrpm/min）关系为：）关系为：60211nru60222nru2022-10-28 液体沿叶片表面运动的速度液体沿叶片表面运动的速度1、2，方向为液体质点所方向为液体质点所cpHHHgCCgPP2212212单位重量液体由点单位重量液体由点1 1到点到点2 2获得的机械能为获得的机械能为:单位重量理想液体，通过无数叶片的旋转，获得的能量单位重量理想液体，通过无
16、数叶片的旋转，获得的能量 两个速度的合成速度就是液体质点在点两个速度的合成速度就是液体质点在点1 1或点或点2 2处相对于处相对于处叶片的切线方向，大小与液体的流量、流道的形状等有关处叶片的切线方向，大小与液体的流量、流道的形状等有关静止的壳体的速度，称为静止的壳体的速度，称为绝对速度绝对速度，用，用c1、c2来表示。来表示。称作理论压头称作理论压头，用，用H表示。表示。HC:液体经叶轮后动能的增加液体经叶轮后动能的增加；HP:液体经叶轮后静压能的增加；液体经叶轮后静压能的增加；2022-10-28静压能增加项静压能增加项HP主要由于两方面的因素促成：主要由于两方面的因素促成：1 1）液体在叶
17、轮内接受离心力所作的外功，单位质量液体所液体在叶轮内接受离心力所作的外功，单位质量液体所 接受的外功可以表示为接受的外功可以表示为：2)(221222122222121uurrdrrFdrrrrr2）叶轮中相邻的两叶片构成自中心向外沿逐渐扩大的液体叶轮中相邻的两叶片构成自中心向外沿逐渐扩大的液体 流道，液体通过时部分动能转化为静压能，这部分静流道，液体通过时部分动能转化为静压能，这部分静 压能的增加可表示为：压能的增加可表示为：222212022-10-28单位重量流体经叶轮后的静压能增加为单位重量流体经叶轮后的静压能增加为:gguuHP2222212122 222212222212122gc
18、cgguuH（a）根据余弦定理，上述速度之间的关系可表示为：根据余弦定理，上述速度之间的关系可表示为：111212121cos2ucuc222222222cos2ucuc2022-10-28代入（代入（a）式，并整理可得到：式，并整理可得到：gcucuH/)coscos(111222(b)一般离心泵的设计中，为提高理论压头，使一般离心泵的设计中，为提高理论压头，使1=90，即即cos1=0gcuH/cos222离心泵的基本方程式离心泵的基本方程式离心泵理论压头的表达式离心泵理论压头的表达式 2022-10-28理论压头与理论流量理论压头与理论流量qT关系关系 流量可表示为叶轮出口处的径向速度与
19、出口截面积的乘积流量可表示为叶轮出口处的径向速度与出口截面积的乘积sin2q222cbrT从点从点2处的速度三角形可以得出处的速度三角形可以得出222222sincosctgcuc代入代入H=u2c2cos2/g)sin(22222ctgcugu)2q(1222222brctguugT22222q)(1ctggbrgTH离心泵基本方程式离心泵基本方程式 表示离心泵的理论压头与理论流量，叶轮的转速和直径、叶表示离心泵的理论压头与理论流量，叶轮的转速和直径、叶轮的几何形状间的关系。轮的几何形状间的关系。2022-10-28对于某个离心泵（即其对于某个离心泵（即其2、2、b2固定），当转速固定），当
20、转速一定一定时，理论压头与理论流量之间呈线形关系，可表示为：时，理论压头与理论流量之间呈线形关系，可表示为：TBAHq2 2、离心泵基本方程式的讨论、离心泵基本方程式的讨论1 1）离心泵的理论压头与叶轮的转速和直径的关系）离心泵的理论压头与叶轮的转速和直径的关系 当叶片几何尺寸（当叶片几何尺寸（b b2 2，2 2）与理论流量一定时，离心泵与理论流量一定时，离心泵的理论压头随叶轮的转速或直径的增加而加大。的理论压头随叶轮的转速或直径的增加而加大。2 2）离心泵的理论压头与叶片几何形状的关系）离心泵的理论压头与叶片几何形状的关系 根据叶片出口端倾角根据叶片出口端倾角2 2的大小的大小,叶片形状可
21、分为三种叶片形状可分为三种:2022-10-28a）后弯叶片后弯叶片(20。泵的泵的理论压头随流量理论压头随流量qv的增大而减小的增大而减小 2022-10-28b）径向叶片径向叶片（2=90。，图图a），），ctg2=0。泵的理论压头泵的理论压头不随流量不随流量QT而变化。而变化。c c）前弯叶片前弯叶片(2 29090。，图图c)，ctgctg2 20 0。泵的理论压头泵的理论压头随理论流量随理论流量qT的增大而增大。的增大而增大。前弯叶片产生的理论压头最高，这类叶片是最佳形式的叶片吗？NO 2022-10-28H静压头的增加：静压头的增加：g2g2uu22212122动压头的增加：动压头
22、的增加：g2cc2122 前弯叶片前弯叶片，动能的提高大于静压能动能的提高大于静压能的提高。的提高。由于液体的流速过大，在动能转化为静压能的实际过程由于液体的流速过大，在动能转化为静压能的实际过程中，会有中，会有大量机械能损失，使泵的效率降低大量机械能损失，使泵的效率降低。一般都采用后弯叶片一般都采用后弯叶片 2022-10-28 3 3、实际压头、实际压头 离心泵的实际压头与理论压头有较大的差异，离心泵的实际压头与理论压头有较大的差异，原因在于原因在于流体在通过泵的过程中存在着压头损失流体在通过泵的过程中存在着压头损失，它主要包括：，它主要包括：1）叶片间的环流叶片间的环流 2）流体的）流体
23、的阻力损失阻力损失 3）冲击损失冲击损失 理论压头、实际压头及各种压头损失与流量的关系为理论压头、实际压头及各种压头损失与流量的关系为2022-10-282022-10-28三离心泵的主要性能参数与特性曲线三离心泵的主要性能参数与特性曲线 1 1、离心泵的性能参数、离心泵的性能参数 1 1）离心泵的流量）离心泵的流量 q qv v 指离心泵在单位时间里排到管路系统的液体体积，指离心泵在单位时间里排到管路系统的液体体积，一般用一般用q qv v表示，单位为表示，单位为m3/s。又称为又称为泵的送液能力泵的送液能力 。2 2）离心泵的扬程）离心泵的扬程 H H 泵对泵对单位重量单位重量的液体所提供
24、的有效能量，以的液体所提供的有效能量，以H H表示，表示，单位为单位为m m。又称为又称为泵的压头泵的压头。2022-10-28泵的结构泵的结构（叶轮的直径、叶片的弯曲等）（叶轮的直径、叶片的弯曲等）转速转速 n 流量流量 qV，如何确定转速一如何确定转速一定时，泵的压头定时，泵的压头与流量之间的关与流量之间的关系呢？系呢？实验测定实验测定离心泵的压头取决于：离心泵的压头取决于：2022-10-28H的计算可根据整真空表所在位置为的计算可根据整真空表所在位置为1截面截面、压力表位置为、压力表位置为2截面，截面，在两截面间列柏努利方程：在两截面间列柏努利方程：2-1222211)H(2p2pfg
25、ugZHgug21212212)H(2ppfguugZHgZH/)pp(12 离心泵的压头又称扬程。必须注意，扬程并不等于升举离心泵的压头又称扬程。必须注意，扬程并不等于升举高度高度Z，升举高度只是扬程的一部分。升举高度只是扬程的一部分。2022-10-283 3）离心泵的效率）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
26、能量损失。这些能量损失包括：来反映能量损失。这些能量损失包括：容积损失；水力损失；机械损失容积损失；水力损失；机械损失 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与泵的大小、类型、制造精密程度和所输送液体的性质有关 一般，小型泵，效率为一般，小型泵，效率为6085%，大型泵效率可达，大型泵效率可达90%。2022-10-284 4）轴功率）轴功率 P P 及有效功率及有效功率 PePe轴功率：轴功率：电机输入离心泵的功率电机输入离心泵的功率,用用N表示，单位为表示，单位为J/S,W或或k
27、 kW有效功率有效功率：排送到管道的液体从叶轮获得的功率，用排送到管道的液体从叶轮获得的功率，用P Pe e表示表示 轴功率和有效功率轴功率和有效功率之间的关系为之间的关系为：有效功率有效功率可表达为可表达为 gHeVqP 轴功率轴功率可直接利用效率计算可直接利用效率计算/qPVgHkW102Vq HP W%100 PPe 2022-10-282 2、离心泵的特性曲线、离心泵的特性曲线 离心泵的离心泵的H H、P P 都与离心泵的都与离心泵的 q qv v 有关，它们之有关，它们之间的关系由离心泵压头的实验来测定，实验测出的一组关间的关系由离心泵压头的实验来测定，实验测出的一组关系曲线：系曲线
28、：H Hq qV V、qv、P Pq qV V 离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线 注意：注意：特性曲线随转速特性曲线随转速n n而变而变,因此必须标注转速因此必须标注转速。各种型号的离心泵都有本身独自的特性曲线各种型号的离心泵都有本身独自的特性曲线，但形状基，但形状基本相似，具有共同的特点本相似，具有共同的特点 2022-10-28离心泵特性曲线VqH VqVPqHP Vq2022-10-281）HqV曲线曲线：表示泵的压头与流量的关系，离心泵的压：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）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）P
29、 Pq qV V曲线曲线：表示泵的轴功率与流量的关系，离心泵的：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。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，以保离心泵启动时，应关闭出口阀，使启动电流最小，以保护电机。护电机。3 3）q qV V曲线曲线：表示泵的效率与流量的关系，随着流量的：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。大，效率便下降。2022-10-28 离心泵在离心泵在一定转速下有一最高
30、效率点一定转速下有一最高效率点。离心泵在与最高。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。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与最高效率点所对应的q qV V、H H、P P 值称为最佳工况参数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态参数。注意：注意：在选用离心泵时，应使离心泵在该点附近工作，即在选用离心泵时，应使离心泵在该点附近工作，即高效工作区高效工作区。一般要求操作时的效率应不低于最高效率的。一般要求操作时的效率应不低于最高效率的92%。2022-10-28四、
31、离心泵性能的改变四、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 sin2q222cbrT离心泵的离心泵的流量流量 与液体密度与液体密度无关无关。离心泵的离心泵的压头压头 gcuH/cos222与液体的密度与液体的密度无关无关 Hqv 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。泵的泵的效率效率不随输送液体的密度不随输送液体的密度而变而变。/qPVgH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。2022-10-282 2）粘度的影响）粘度的影响 当输送的液体当输送的液体粘度大于粘度大于常温清水的粘度时，常
32、温清水的粘度时，泵的压头减小泵的压头减小 泵的流量减小泵的流量减小 泵的效率下降泵的效率下降 泵的轴功率增大泵的轴功率增大 泵的特性曲线发生改变，泵的特性曲线发生改变，选泵时应根据原特性曲线进行修正选泵时应根据原特性曲线进行修正当液体的运动粘度小于当液体的运动粘度小于2*105（m m2 2/s/s）时，如汽油、柴油、煤）时，如汽油、柴油、煤油等粘度的影响可不进行修正。油等粘度的影响可不进行修正。2022-10-282 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、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
33、表示为：轴功率与转速的近似关系可表示为：nnq q2)(nnHH3)(P Pnn比例定律比例定律 3 3、叶轮直径的影响、叶轮直径的影响 1 1）属于同一系列而尺寸不同的泵，叶轮几何形状完全相）属于同一系列而尺寸不同的泵，叶轮几何形状完全相似，似，b2/D2保持不变，当泵的效率不变时，保持不变，当泵的效率不变时，2022-10-282 2）某一尺寸的叶轮外周经过切削而使）某一尺寸的叶轮外周经过切削而使D2变小，变小，b2/D2变大变大 若切削使直径若切削使直径D2减小的幅度在减小的幅度在20%以内，效率可视为以内，效率可视为不变，并且切削前、后叶轮出口的截面积也可认为大不变，并且切削前、后叶轮
34、出口的截面积也可认为大致相等致相等,此时有此时有：22q qDD222)(DDHH322)(P PDD-切割定律切割定律 2022-10-28五、离心泵的气蚀现象与允许安装高度五、离心泵的气蚀现象与允许安装高度 1 1、气蚀现象、气蚀现象 气蚀产生的条件气蚀产生的条件叶片入口附近叶片入口附近K处的压强处的压强pK等于等于或小于输送温度或小于输送温度下液体的饱和蒸下液体的饱和蒸气压气压 2022-10-28气蚀产生的后果气蚀产生的后果：气蚀发生时气蚀发生时产生噪音和震动产生噪音和震动，叶轮局部在巨大冲击的反，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复作用下，表面出
35、现斑痕及裂纹，甚至呈海棉状逐渐脱落 液体流量明显下降，同时液体流量明显下降，同时压头、效率也大幅度降低压头、效率也大幅度降低，严，严重时会输不出液体。重时会输不出液体。2 2、离心泵的允许安装高度、离心泵的允许安装高度 Hg 离心泵的允许离心泵的允许安装安装高度又称为允许高度又称为允许吸上吸上高度高度，指泵的吸，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。表示。2022-10-28贮槽液面贮槽液面0-0与入口处与入口处1-1两截面间列柏努利方两截面间列柏努利方程程1021102ppfgHgugH若贮槽上方与大气相通，则若贮槽
36、上方与大气相通，则P0即为大气压强即为大气压强pa 102112ppfaHgugHg1100离心泵的安装高度Hg2022-10-282 2、离心泵的允许吸上真空度、离心泵的允许吸上真空度 gpHaS/)p(1注意注意：H HS S 单位是压强的单位单位是压强的单位，通常以，通常以m m 液柱来表示。在液柱来表示。在水泵的性能表里一般把它的单位写成水泵的性能表里一般把它的单位写成m m（实际上应为实际上应为mHmH2 2O O）。离心泵的允许吸上真空度离心泵的允许吸上真空度 定义式定义式将将 gpHaS/)p(1代入代入102112ppfaHgugHg得得10212fSHguHHg允许安装高度的
37、计算式允许安装高度的计算式2022-10-28HS值越大，表示该泵在一定操作条件下抗气蚀性能好，安值越大，表示该泵在一定操作条件下抗气蚀性能好，安装高度装高度Hg越高。越高。HS与泵的结构、流量、被输送液体的物理性质及当地大气与泵的结构、流量、被输送液体的物理性质及当地大气压等因素有关。压等因素有关。通常由泵的制造工厂通常由泵的制造工厂试验测定，实验在大试验测定，实验在大气压为气压为1010.33.33mHmH2 2O O（101.3kP101.3kPa a）下下,以以2020清水为介质清水为介质进行的。进行的。2022-10-28 HS 随随qv 增大而减小增大而减小 确定离心泵安装高度时应
38、使用泵最大流量下的确定离心泵安装高度时应使用泵最大流量下的HS 进进行计算。若输送其它液体，且操作条件与上述实验条件不行计算。若输送其它液体，且操作条件与上述实验条件不符时，需对符时，需对H HS S进行校正。进行校正。1000)24.01081.9p()1081.9p33.10(33avSSHH3 3、有效气蚀余量、有效气蚀余量 和必需气蚀余量和必需气蚀余量 为防止气蚀现象发生，在离心泵入口处液柱的静压头为防止气蚀现象发生，在离心泵入口处液柱的静压头 gp1与动压头与动压头 gu221之和必需大于液体在操作温度下的饱和蒸汽压头之和必需大于液体在操作温度下的饱和蒸汽压头 gpv，其差值称为，其
39、差值称为有效气蚀余量，以有效气蚀余量，以 表示表示。ahahrh2022-10-28gpgugphv2211a必需气蚀余量定义式必需气蚀余量定义式当叶轮入口附近当叶轮入口附近(k-k)最小压强等于液体的饱和蒸汽压最小压强等于液体的饱和蒸汽压pv 时，时，泵入口处压强泵入口处压强(1-1)必等于某确定的最小值必等于某确定的最小值p1，min。-0.5)-3.0(221min,1rgpgugphv有效气蚀余量定义式有效气蚀余量定义式当流量一定且流体流动为阻力平方区时，有效气蚀余量仅当流量一定且流体流动为阻力平方区时，有效气蚀余量仅与泵的结构和尺寸有关，是泵抗气蚀性能参数。与泵的结构和尺寸有关，是泵
40、抗气蚀性能参数。0.5hhra2022-10-28将将 gpgugphv2211a代入代入 kfgHgugppH12110210a0fvgHhgpgpH最大安装高度的计算式最大安装高度的计算式离心泵的气蚀余量离心泵的气蚀余量 ah值也是由生产泵的工厂通过实验测定的值也是由生产泵的工厂通过实验测定的h随随qV增大而增大增大而增大计算允许安装高度时应取高流量下的计算允许安装高度时应取高流量下的ha值。值。允许安装高度的计算式允许安装高度的计算式10r0max,fvgHhgpgpH2022-10-28泵性能表上所列的泵性能表上所列的h值也是值也是按输送按输送20、101.325kPa101.325k
41、Pa的清的清水测定的，当水测定的，当输送其它液体时输送其它液体时应乘以校正系数予以校正应乘以校正系数予以校正，但，但因一般校正系数小于因一般校正系数小于1，故把，故把它作为外加的安全系数，不再它作为外加的安全系数，不再校正。校正。4 4、离心泵的实际安装高度、离心泵的实际安装高度 离心泵的实际安装高度应小于允许安装高度，一般比离心泵的实际安装高度应小于允许安装高度，一般比允许允许值小值小0.50.51 1m。mHHgg)15.0(实2022-10-28注意：注意：1 1）离心泵的允许吸上真空度和允许气蚀余量值是与其流量）离心泵的允许吸上真空度和允许气蚀余量值是与其流量有关的，大流量下有关的，大
42、流量下h较大而较大而HS较小，因此，必须注意较小，因此，必须注意使使用最大额定流量值进行计算用最大额定流量值进行计算。2 2）离心泵安装时，应注意选用较大的吸入管路离心泵安装时，应注意选用较大的吸入管路，减少吸入，减少吸入管路的弯头、阀门等管件，以管路的弯头、阀门等管件，以减少吸入管路的阻力减少吸入管路的阻力。3 3）当液体输送温度较高或液体沸点较低时，可能）当液体输送温度较高或液体沸点较低时，可能出现允许出现允许安装高度为负值的情况安装高度为负值的情况，此时，应将离心泵安装于贮槽液面，此时，应将离心泵安装于贮槽液面以下，使液体利用位差自流入泵内。以下，使液体利用位差自流入泵内。2022-10
43、-28六、离心泵的工作点与流量调节六、离心泵的工作点与流量调节 1 1、管路特性曲线与泵的工作点、管路特性曲线与泵的工作点 1 1）管路特性曲线）管路特性曲线 管路特性曲线管路特性曲线 流体通过某特定管路时所需的压头与液体流量的关系曲线。在截面1-1与 2-2 间列柏努利方程式，并以1-1截面为基准水平面，则液体流过管路所需的压头为：2022-10-28feHgugpzH220Hgpz式中：式中：022gu上式简化为上式简化为 fHH0H)21()4q)(22V0gddllHcef而而k8)(420gddllce令令2022-10-282qk Hv0eH管路的特性管路的特性 方程方程2 2）离
44、心泵的工作点）离心泵的工作点 离心泵的特性曲线与管离心泵的特性曲线与管路的特性曲线路的特性曲线的的交点交点M，就是离心泵在管路中的工就是离心泵在管路中的工作点。作点。在特定管路中输送液体时，管路所需的压头随所输送液体流在特定管路中输送液体时，管路所需的压头随所输送液体流量量q qv v 的平方而变的平方而变 管路特性曲线管路特性曲线HqVgpz 泵特性曲线泵特性曲线工作点工作点2022-10-28 M点所对应的流量点所对应的流量qe和压头和压头H表示离心泵在该特定管路中实表示离心泵在该特定管路中实际输送的流量和提供的压头。际输送的流量和提供的压头。2 2、离心泵的流量调节、离心泵的流量调节1
45、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 阀门关小时：阀门关小时：管路局部阻力加大，管管路局部阻力加大，管路特性曲线变陡，工作点路特性曲线变陡，工作点由原来的由原来的M点移到点移到M1点，点，流量由流量由qM降到降到qM1；2022-10-28当阀门开大时：当阀门开大时：管路局部阻力减小，管路特性曲线变得平坦一些，工作点管路局部阻力减小，管路特性曲线变得平坦一些，工作点由由M移到移到M2流量加大到流量加大到qM2。优点优点：调节迅速方便，流量可连续变化；：调节迅速方便，流量可连续变化；缺点缺点：流量阻力加大，要多消耗动力，不经济。流量阻力加大，要多消耗动力，不经济。2
46、 2）改变泵的转速）改变泵的转速改变泵的特性曲线改变泵的特性曲线若把泵的转速提高到若把泵的转速提高到n n1 1：则则Hq线上移，工作点由线上移，工作点由M移至移至M1 ，流量由流量由qM 加大到加大到qM1；2022-10-28 若把泵的转速降至若把泵的转速降至n n2 2：则则Hq线下移，工作点移线下移，工作点移至至M2,流量减小到流量减小到qM2 优点优点：流量随转速下降而减流量随转速下降而减小，动力消耗也相应降低小，动力消耗也相应降低；缺点缺点：需要变速装置或价格昂贵的变速需要变速装置或价格昂贵的变速电电动机，难以做到流动机，难以做到流量连续调节，化工生产中很少采用。量连续调节，化工生
47、产中很少采用。2022-10-283 3、离心泵的并联和串联、离心泵的并联和串联1 1）串联组合泵的特性曲线）串联组合泵的特性曲线 两台相同型号的离心泵串联组合，两台相同型号的离心泵串联组合，在同样的流量下，其提在同样的流量下，其提供的压头是单台泵的两倍供的压头是单台泵的两倍。2022-10-282 2）并联组合泵的特性曲线）并联组合泵的特性曲线 两台相同型号的离心泵并联，若其各自有相同的吸入管两台相同型号的离心泵并联，若其各自有相同的吸入管路，则在路，则在相同的压头下，并联泵的流量为单泵的两倍相同的压头下，并联泵的流量为单泵的两倍。2022-10-283 3）离心泵组合方式的选择）离心泵组合
48、方式的选择 对于低阻输送管路对于低阻输送管路a，并联并联组合泵流量的增大幅度大于组合泵流量的增大幅度大于串联组合泵；串联组合泵；对于高阻输送管路对于高阻输送管路b，串联串联组合泵的流量增大幅度大于组合泵的流量增大幅度大于并联组合泵。并联组合泵。低阻输送管路低阻输送管路-并联优于串联；并联优于串联；高阻输送管路高阻输送管路-串联优于并联。串联优于并联。2022-10-28七、离心泵的选用、安装与操作七、离心泵的选用、安装与操作 1 1、离心泵的选择、离心泵的选择 1）确定输送系统的流量和压头确定输送系统的流量和压头：一般情况下液体的输送：一般情况下液体的输送量是生产任务所规定的，如果流量在一定范
49、围内波动，量是生产任务所规定的，如果流量在一定范围内波动，选选泵时按最大流量考虑泵时按最大流量考虑，然后，根据输送系统管路的安排，然后，根据输送系统管路的安排，用柏努利方程计算出在最大流量下管路所需压头。用柏努利方程计算出在最大流量下管路所需压头。2）选择泵的类型与型号选择泵的类型与型号：首先根据被：首先根据被输送液体的性质和输送液体的性质和操作条件确定泵的类型操作条件确定泵的类型，按已，按已确定的流量和压头确定的流量和压头从泵样本从泵样本或产品目录中或产品目录中选出适合的型号选出适合的型号。2022-10-28 若是若是没有一个没有一个型号的型号的H、qV 与所要求的刚好相符，则在与所要求的
50、刚好相符，则在邻近型号中选用邻近型号中选用H和和qv 都稍大的一个都稍大的一个；若有；若有几个型号几个型号的的H和和qv都能满足要求，那么除了考虑那一个型号的都能满足要求，那么除了考虑那一个型号的H和和q外，还外，还应应考虑效率考虑效率在此条件下是否比较大。在此条件下是否比较大。3)3)核算轴功率核算轴功率:若输送液体的密度大于水的密度时，按若输送液体的密度大于水的密度时，按 /qPVgH来计算泵的轴功率。来计算泵的轴功率。2 2、离心泵的安装和使用、离心泵的安装和使用 2022-10-281）泵的安装高度）泵的安装高度 为了保证不发生气蚀现象或泵吸不上液体，泵的实际安装为了保证不发生气蚀现象
