化工原理-PPT-流体输送机械.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,流体输送机械,第二章,漩涡泵总体,及,叶轮,离心通风机,离心鼓风机,离心压缩机及叶轮,概 述,一、化工生产中为什么要流体输送机械？,连续流动的各种物料或产品,由低处送至高处,由低压送至高压设备,克服管道阻力,流体输送机械,为输送流体而,提供能量,的机械,按工作原理分：,动力式（叶轮式）,：离心式，轴流式；,容积式（正位移式）,：往复式，旋转式；,其它类型,：喷射式，流体作用式等。,固体,的输送，可采用,流态化,的方法,气体,的输送和压缩，主要用鼓风机和压缩机。,液体,的输送，主要用离心泵、漩涡泵、往复泵。,二、为什么要用不同结构和特性的输送机械,化工厂中输送的流体种类繁多：,1,、流体种类有强腐蚀性的、高粘度的、含有固体悬浮物的、易挥发的、易燃易爆的以及有毒的等等；,2,、温度和压强又有高低之分；,3,、不同生产过程所需提供的流量和压头又各异。,三、本章的目的,1.,理解并掌握常用输送机械的操作原理、结构与性能。,2.,合理选型、定规格、计算功率、安排位置。,2.1,离心泵,2.1.1,离心泵构造、原理及主要部件,一、构造和原理,1,、离心泵的构造：,吸入口,排出管,泵轴,轴封,泵壳,叶轮,演示,吸入导管,压出导管,为什么叶片弯曲？,泵壳呈蜗壳状？,思考：,泵轴,泵壳,叶轮,底阀,2,、离心泵的工作原理：,流体在泵内都获得了什么能量？,其中那种能量占主导地位？,思考：,常压流体,被甩出,高速流体,机械旋转,的离心力,逐渐扩大的,泵壳通道,高压流体,灌满液体,叶轮旋转,离心力甩出液体,蜗壳内进行能量的转换,流体被压出,叶轮中心形成真空,在压力差的作用下流体被压入泵内,泵启动前为什么要灌满液体？,思考：,液体未灌满,气,液,离心力甩不出气体,叶轮中心的真空度不够,吸不上液体,泵无法正常工作,未灌满,底阀漏液,其它地方泄漏,演示,二、主要部件,叶轮（,Impeller,）,:,离心泵的,关键部件,，是流体获得机械能的主要部件，,作用,是,将原动机的机械能传给液体，使液体的静压能和动能均有所提高,其转速一般可达,1200,3600,转,/min,，高速,10700,20450,转,/min,。根据其结构可分为：,1,、叶轮,：,思考：三种叶轮中哪一种效率高？,开式,半开式,闭式,哪种形式的叶轮做功效率高？,闭式,叶轮效率最高，,半开式,叶轮效率次之，,开式,叶轮效率最低；,原因,在于叶片间的流体倒流（外缘压力高，叶轮中心压力低）回叶轮中心，做了无用功；增加了前后盖板使倒流的可能性减小。,按照吸液方式,可以,将叶轮分为,单吸式,和,双吸式,两种。,2.,泵壳,从叶轮中抛出的流体汇集到泵壳中，泵壳是蜗壳形的,故其流道不断地扩大，高速的液体在泵壳中将大部份的,动能,转化为,静压能,，从而避免高速流体在泵体及管路内巨大的流动阻力损失。因此泵壳不仅是液体的,汇集器,，,而且还是一个,能量转换装置,。,3.,轴封装置,前面已提到泵启动后在叶轮中心产生,负压,（吸入口在泵体一侧），故其会,吸入外界的空气,；液体经过叶轮的做功，获得机械能经过泵壳的汇集，能量转换成静压能较高的流体进入排出管，对半开式与闭式叶轮，叶轮四周的高压流体可能泄漏到盖板与泵体间的空隙（叶轮可旋转，泵体相对固定，叶轮轴与泵体间必有间隙），故其会向外界,漏液,。,泵轴与泵壳之间的密封,称为,轴封。,密封方式,有：,填料密封,与,机械密封,，填料密封,适用于,一般液体，而机械密封,适用于,有腐蚀性易燃、易爆液体。,填料密封,：简单易行，维修工作量大，有一定的泄漏，对燃、易爆、有毒流体不适用；,机械密封,：液体泄漏量小，寿命长，功率小密封性能好，加工要求高。,以上三个构造是离心泵的基本构造，为使泵更有效地工作，还需其它的,辅助部件,：,导轮,：,液体经叶轮做功后直接进入泵体，与泵体产生较大冲击，并产生噪音。,为减少冲击损失设置导轮,，导轮是位于叶轮外周的固定的带叶片的环。弯曲方向与叶轮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，引导液体在泵壳通道内平稳地改变方向，使能量损耗最小，动压能转换为静压能的效率高。,底阀（单向阀）,：,当泵体安装位置高于贮槽液面时，常装有底阀，它是一个单向阀，可防止灌泵后，泵内液体倒流到贮槽中。,滤网,：,防止液体中杂质进入泵体。,离心泵的分类,吸液,方式,单吸,：,液体只从一侧吸入,双吸,：,液体同时从两侧吸入。具有,较大的吸液,能力,S,型单级,双吸,离心泵,IS,、,IR,型单级,单吸,离心泵,TSWA,型卧式多级泵,单级,：,只有一个叶轮,DL,型立式多级泵,DFW,型卧式离心泵,ISG,型管道离心泵,多级,：,多个叶轮，,可 提供更高,的扬程,叶轮个数,2.1.2,离心泵的理论压头与实际压头,H,=,h,e,泵对单位重量流体提供的机械能,管路系统输送单位重量流体所需的机械能,2.1.2.1,理论压头,假设,：（,1,）叶轮内,叶片数目,无穷多，叶片的,厚度,无穷小,即叶片没有厚度；,（,2,）液体为粘度等于零的,理想流体,；,（,3,）泵内为,定态流动,过程。,泵的,压头,（或,扬程,）：,指泵对单位重量的流体所提供的有效能量，以,H,表示。,2,流体输送机械,2.1.2,离心泵的理论压头与实际压头,(2-2),即,(2-2a),H,叶轮对液体所加的压头，,m,；,p,1,、,p,2,液体在,1,、,2,两点处的压力，,Pa,；,c,1,、,c,2,液体在,1,、,2,两点处的绝对速度，,m/s,；,液体的密度，,kg/m,3,；,c,2,w,2,u,2,前弯,后弯,r,2,2,c,1,w,1,u,1,液体进入与离开叶轮时的速度,1,2,2,1,1,2,流体输送机械,2.1.2,离心泵的理论压头与实际压头,液体从点,1,运动到点,2,，,静压头增加（,p,2,p,1,）,/,g,的原因,：,质量为,1kg,的液体因受离心力作用而接受的,外功,：,质量为,1kg,的液体从点,1,运动到点,2,由于通道的截面增大，一部分动能转变为静压能,质量为,1kg,的液体通过叶轮后其,静压能的增量,：,(2-3),c,2,w,2,u,2,r,2,2,c,1,w,1,u,1,1,2,2,1,1,2,流体输送机械,2.1.2,离心泵的理论压头与实际压头,(2-4),根据余弦定律,(2-5),(2-6),在离心泵设计中，一般都使设计流量下的,(2-7),离心泵的理论压头,2,流体输送机械,2.1.2,离心泵的理论压头与实际压头,泵的流量，,m,3,/s,叶轮周边的宽度，,m,叶轮直径，,m,(2-10,11),(2-9),叶片装置角,c,2,w,2,u,2,r,2,2,c,1,w,1,u,1,1,2,2,1,1,2,流体输送机械,2.1.2,离心泵的理论压头与实际压头,根据装置角,2,的大小，叶片形状可分为三种：,(a),(a),2,0,，,Q,，,H,(b),(b),2,=,90,o,为径向叶片，,cot,2,=0,，,H,不随,Q,变化,(c),(c),2,90,o,为前弯叶片，,cot,2,0,，,Q,，,H,2,流体输送机械,2.1.2,离心泵的理论压头与实际压头,图,2-9,离心泵,H,-,Q,图,(2-10,11),分析如下：,=,位头（）,+,静压头（）,+,动压头（）,而 的前弯叶片流体出口的绝对速度 很大，此时增加的压头主要是动压头，静压头反而比后弯叶片小。动压头虽然可以通过蜗壳部分地转化为静压头，但由于 大，液体在泵壳内产生的冲击剧烈得多，转换时的能量损失大为增加，效率低。故为获得较多的能量利用率，,离心泵总是采用后弯叶片,（）。,由此可见，前弯叶片产生的 最大，似乎前弯叶片最有利，实际,情况是不是这样呢？,2,流体输送机械,2.1.2,离心泵的理论压头与实际压头,2.1.2.2,实际压头,由于前弯叶片的绝对速度,c,2,大，液体在泵壳内产生的冲击剧烈得多，转化时的能量损失大为增加，效率低。故为获得较高的能量利用率，,离心泵总是采用后弯叶片,。流体通过泵的过程中,压头损失的原因,：,（,1,）叶片间的环流,：由于叶片数目并非无限多，液体有环流出现，产生涡流损失。,（,2,）阻力损失,：实际流体从泵进口到出口有阻力损失。,（,3,）冲击损失,：液体离开叶轮周边冲入蜗壳四周流动的液体中，产生涡流。,a,理论压头,b,环流损失,d,冲击损失,c,阻力损失,H,Q,2,流体输送机械,2.1.2,离心泵的理论压头与实际压头,实际压头的意义,：泵提供的压头必须满足流体输送的需要，而流体输送伴随着,位压头,（升扬高度）、,静压头,、,动压头,的变化和,阻力损失,（管路阻力损失，不含有泵的流动阻力损失，泵的阻力损失计入泵的效率），因此,2,流体输送机械,2.1.3,离心泵的主要性能参数,2.1.3,离心泵的主要性能参数,b,c,h,0,真空表,压力表,测定离心泵性能参数的装置,由于两截面间的管长很短，其阻力损失通常可以,忽略,，两截面间的动压头差一般也可以,略去,，则可得,（,1,）压头和流量,由,b,、,c,两截面间的柏努利方程：,2,流体输送机械,2.1.3,离心泵的主要性能参数,（,2,）,有效功率,N,e,、轴功率,N,和效率,有效功率,N,e,：,离心泵单位时间内对流体做的功,N,e,=,HQg,，,W,轴功率,N,：,单位时间内由电机输入离心泵的能量,，,W,。,N,e,N,泵的效率,：,泵对外加能量的利用程度,，,100%,。为什么？,泵运转过程中存在以下,三种损失,：,容积损失,该损失是指叶轮出口处高压液体因机械泄漏返回叶轮入口所造成的能量损失。在三种叶轮中，开式叶轮的容积损失较大，但在泵送含固体颗粒的悬浮液时，叶片通道不易堵塞；闭式叶轮的渗漏量较小，但在磨损后渗漏便严重。,水力损失,该损失是由于实际流体在泵内有限叶片作用下各种摩擦损失（即前述环流损失、摩擦损失、冲击损失）。,机械损失,该损失包括旋转叶轮盖板外表面与液体间的摩擦以及轴承机械摩擦所造成的能量损失。,2,流体输送机械,2.1.3,离心泵的主要性能参数,离心泵的轴功率,N,可直接用效率来计算：,一般,小型,离心泵的效率,5070%,，,大型,离心泵效率可达,90%,。,泵的轴功率，,W,泵的压头，,m,泵的流量，,m,3,/s,流体密度，,kg/m,3,泵的效率,2,流体输送机械,2.1.3,离心泵的主要性能参数,（,3,）,叶轮转速,n,10003000,转,/min,（或,r.p.m,）；,2900,转,/min,最常见。,泵在出厂前，必须确定其各项性能参数，即以上各参数值，并把它,标在铭牌上,；这些参数是在,最高效率条件下,用,20,的水,测定的。,2,流体输送机械,2.1.4,离心泵特性曲线,2.1.4,离心泵特性曲线,（,Characteristic curves,）,由于离心泵的各种损失难以定量计算，使得离心泵的特性曲线,H,Q,、,N,Q,、,Q,的关系只能靠,实验测定,，,在泵出厂时列于产品样本中以供参考,。右图所示为,4B20,型离心泵在转速,n,2900r/min,时的特性曲线。,若泵的型号或转速不同，则特性曲线将不同,。借助离心泵的特性曲线可以较完整地了解一台离心泵的性能，供合理选用和指导操作。,4B20,离心泵,n,2900r/min,30,26,22,18,14,10,0,20,40,60,80,100,120,140,12,8,4,0,80%,70%,60%,50%,40%,30%,20%,0,H,/m,N,kW,Q,/(m,3,/h),图,2,12 4B,型离心泵的特性曲线,演示,2,流体输送机械,2.1.4,离心泵特性曲线,由图,2,12,可知：,（,1,）,H,Q,曲线,：,Q,，,H,(,Q,很小时,可能例外,),。当,Q,0,时，,H,也只能达到一定值，这是离心泵的一个重要特性。,（,2,）,N,Q,曲线,：,Q,，,N,。当,Q,0,时，,N,最小。这要求离心泵在启动时，应,关闭泵的出口阀门,，以,减小启动功率,，保护电动机免因超载而受损。,（,3,）,Q,曲线,：有极值点,(,最大值,),，于此点下操作效率最高，能量损失最小。在此点（设计点）对应的流量,称为,额定流量,。,泵的铭牌上,即标注额定值，泵在管路上操作时，应在此点附近操作，,一般不应低于,92,max,。,4B20,离心泵,n,2900r/min,30,26,22,18,14,10,0,20,40,60,80,100,120,140,12,8,4,0,80%,70%,60%,50%,40%,30%,20%,0,H,/m,N,kW,Q,/(m,3,/h),图,2,12 4B,型离心泵的特性曲线,2,流体输送机械,2.1.5,离心泵特性曲线的影响因素,2.1.5,离心泵特性曲线的影响因素,（,1,）密度,对特性曲线的影响,理论,Q,=2,r,2,b,2,c,2,sin,2,与,无关，实际,Q,也与,无关，但,m,s,=,Q,与,有关。,理论,H,=,u,2,c,2,cos,2,/g,与,无关，实际,H,也与,无关。,N,=,HQg/,。教材附录泵性能表上列出的轴功率是指输送,20,清水时的,N,。所选泵用于输送比水的,大的液体应先按,N=,N/,核算轴功率，若,N,表中的电机功率，应更换功率大的电机，否则电机会烧掉。,2,流体输送机械,2.1.5,离心泵特性曲线的影响因素,（,2,）流体粘度,对特性曲线的影响,、,h,f,、,Q,、,H,、,、,N,(,的幅度超过,Q H,的幅度，,N,),。泵厂家提供的特性曲线是用清水测定的，若实际输送流体,比清水,大得较多，特性曲线将有所变化，,应校正后再用,。校正方法可参阅有关书刊。,若液体的运动粘度小于,210,-5,m,2,/s,，如汽油、煤油、轻柴油等，则对粘度的影响可不进行修正。,（,3,）转速,n,对特性曲线的影响,不同转速下的速度三角形,泵的特性曲线是在一定转速下测得的，实际使用时会遇到,n,改变的情况，若,n,变化,20,，,可认为液体离开叶轮时的,速度三角形相似,，,2,不变（如图所示,),，则泵的效率,不变,（,等效率,）。,（,2-14a,）,（,2-14b,）,（,2-14c,）,比例定律,（,4,）,叶轮直径,D,2,对特性曲线的影响,泵的特性曲线是针对某一型号的泵,(,D,2,一定,),而言的。一个过大的泵，若将其叶轮略加切削而使,D,2,变小，可以降低,Q,和,H,而节省,N,。若,D,2,变化,20%,，可以认为液体离开叶轮时的速度三角形相似，,2,不变，,不变，,D,2,b,2,不变，则,根据以上各式可得离心泵的,切割定律,如下：,，,，,2,流体输送机械,2.1.6,离心泵的工作点与流量调节,2.1.6,离心泵的工作点与流量调节,（,1,）,管路特性曲线方程,令,而,令,若指定解题时 ，所求,H,仍为（,m,）。,注意,：,也有用 形式表示的，等于上式,阀门关小，管路特性曲线变陡，,在同样流量 下所需补加能量 。,2,流体输送机械,2.1.6,离心泵的工作点与流量调节,（,2,）,离心泵的工作点,将泵的,H,Q,线和管路的,h,e,Q,线画在一张图上，得到交点,A,如图,2-13,所示，该点,称为,泵在管路上的,工作点,，此时,H,=,h,e,。在工作点处泵的输液量即为管路的流量,Q,，泵提供的压头（扬程）,H,必恰等于管路所要求的压头,h,e,。当工作点是在高效区（,不低于,92,max,），则该工作点是,适宜工作点,，说明,泵选择得较好,。,O,Q,Q,H,H,1,管路,h,e,Q,图,2-13,离心泵的工作点,泵,H,Q,泵 ,Q,A,2,流体输送机械,2.1.6,离心泵的工作点与流量调节,注意：,管路特性曲线,h,e,=,A,+,BQ,2,为开口向上的抛物线，它在纵轴截距反映了管路上下游总势能差；,B,反映了管路阻力的大小；,B,，同样流量下管路的阻力越大。,B,较大的管路,称为,高阻管路,，反之则,称为,低阻管路,；,泵特性曲线中流量的单位可能是,m,3,/s,或,m,3,/h,；求工作点时，管路特性曲线的整理应注意保持单位一致；,离心泵工作点的求法：,解析法,即当泵的特性曲线已知，可与管路特性曲线联立求工作点；若泵特性曲线未知，只有特性曲线图，则用,图解法,即将管路特性曲线画在泵特性曲线图上，两线的交点即为工作点。,O,Q,Q,H,H,1,管路,h,e,Q,图,2-13,离心泵的工作点,泵,H,Q,泵 ,Q,A,2,流体输送机械,2.1.6,离心泵的工作点与流量调节,（,3,）,流量调节,流量调节就是设法改变工作点的位置，有以下,两种方法,：,改变管路特性曲线,在离心泵出口处的管路上,安装调节阀,。改变出口阀门的开度即改变管路阻力系数可改变管路特性曲线的位置，达到调节流量的目的。,O,Q,2,Q,1,Q,h,e2,H,2,2,1,低阻,高阻,H,1,优点,：,操作简便、灵活，应用范围广。对于调节幅度不大而经常需要改变流量的场合，此法尤为适用。,缺点,：,不仅增加了管路阻力损失（在阀门关小时），且使泵在低效率点工作，在经济上很不合理。因阀门关小多消耗的功率为,2,流体输送机械,2.1.6,离心泵的工作点与流量调节,改变泵的特性曲线,由前述比例定律、切削定律可知，,改变泵的转速、切削叶轮,都可以达到改变泵的特性曲线的目的。如图,2,14,所示，泵的转速由,n,1,减小至,n,2,时，泵的,H,Q,线下移，工作点由点,A,1,移至点,A,2,，流量由,Q,1,减小至,Q,2,。,优点,：,不额外增加管路阻力，在一定范围内可保持泵在高效率区工作（,n,改变,n,2,图,2-14,改变泵的特性曲线,A,2,Q,2,2,流体输送机械,2.1.6,离心泵的工作点与流量调节,O,Q,2,=90,Q,H,2,H,(m),A,2,关小阀门改变泵的工作点,A,1,h,e2,Q,(m,3,/h),O,Q,2,=90,Q,1,H,2,H,(m),减小转速并辅以阀门调节流量,A,1,h,e2,=64,A,1,Q,(m,3,/h),Q,1,A,2,-,改变转速、叶轮切割,离心泵的联合操作,（,1,）两台同型泵并联,如图所示，两台同型泵并联，则两泵的各自流量和压头必定相同，则在同一压头下，并联泵的流量为单台泵的两倍。,当并联泵置于管路中时，由于流量加大使管路流动阻力加大，则并联后的总流量必低于单台泵流量的两倍，而并联压头也高于单泵压头但小于两倍压头。,2,、串联,（,3,）离心泵组合方式的选择,如果单台泵所能提供的最大压头,小于,管路两端的（）值，则只能采用泵的,串联,操作。,对于管路特性曲线较平坦的低阻型管路，采用,并联,组合方式可获得较高的流量和压头；,反之，对于管路特性曲线较陡的高阻型管路，则宜采用,串联,组合方式。,2,流体输送机械,2.1.7,离心泵的安装高度,2.1.7,离心泵的安装高度,z,s,p,s,K,e,图,2-15,离心泵的安装高度,s,如图,2-15,所示，液面较低的液体能被吸入泵的进口，是由于叶轮将液体从其中央甩向外周，在叶轮中心进口处形成,负压,（,真空,），从而在液面与叶轮进口之间形成一定的压差，液体籍此压差被吸入泵内。现在的,问题,是离心泵的安装高度,z,s,（,z,s,即叶轮进口与液面间的垂直距离）是否可以取任意值？,2,流体输送机械,2.1.7,离心泵的安装高度,2.1.7.1,汽蚀（,Cavitation,）现象,在液面,s,与泵内压强最低处即叶轮中心进口处,K-K,面之间列机械能衡算式并整理得：,z,s,p,s,K,e,图,2-15,离心泵的安装高度,s,若液面压强,p,s,一定，吸入管路流量一定（即,u,k,一定），安装高度,z,s,，,h,f(s-k),，,p,k,，当,p,k,至等于操作温度下被输送,液体的饱和蒸汽压,p,v,时（即,p,k,p,v,），液体将发生什么现象？又会使泵产生什么现象？,2,流体输送机械,2.1.7,离心泵的安装高度,液体将发生,部分汽化现象,，,所生成的大量蒸汽泡在随液体从叶轮进口向叶轮外周流动时，又因压强升高，气泡立即凝聚，气泡的消失产生局部真空，周围的液体以极大的速度冲向气泡原来所在的空间，在冲击点处产生很高的局部压强（高达几百个大气压），冲击频率高达每秒几万次之多。尤其当汽泡的凝结发生在叶轮表面时，众多的液体质点尤如细小的,高频水锤,撞击着叶片；另外汽泡中还可能带有氧气等对金属材料发生化学腐蚀作用。泵在这种状态下长期运转，将导致叶片过早损坏。这种现象称为泵的,汽蚀现象。,z,s,p,s,K,e,图,2-15,离心泵的安装高度,s,离心泵在产生汽蚀条件下运转，会产生什么样的后果呢？,演示,泵的性能下降，流量、压头、效率均降低，最终变成气缚。,汽蚀的危害,：,产生振动和噪音，影响离心泵的正常运行和工作环境。,泵壳和叶轮的材料遭受损坏，降低泵的使用寿命,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,:,*,吸入管路尽量短，少走弯路；,*进口管路直径一般大于出口管路直径；,*,进口管路上避免不必要的管件，如泵装于液面下可免装止逆阀（并且启动前不用灌泵），流量调节阀装于出口管路；,离心泵的抗汽蚀性能,1,）汽蚀余量,临界汽蚀余量,p,叶轮入口处压强（最低）,p,液体的饱和蒸汽压,指泵入口处单位重量水所具有的、超过当时温度下汽化压力的富裕能量，,h,，,m,液柱,1,1,和,k,k,列柏努利方程,临界汽蚀余量,发生汽蚀的临界条件：,汽蚀性能试验时，水泵开始发生汽蚀时测得的泵进口处的汽蚀余量,称为,临界汽蚀余量,。,临界汽蚀余量的测定,在固定的流量下，通过关小泵吸入管路的阀门，逐渐降低,p,1,，直至泵内刚好发生汽蚀，测得相应的,p,1,min,必需汽蚀余量,为确保离心泵的正常操作，将临界汽蚀余量加上一定的,安全量,反映液体从泵入口处到叶片进口能量的降低值，因此越小抗汽蚀性能越好,在离心泵样本性能表中给出的是必需汽蚀余量,离心泵的允许吸上真空度,Hs,值的大小与泵的结构、流量、被输送液体的性质及当地大气压等因素有关。通常由泵的制造工厂在,98.1kPa,下，用,20,清水,为介质进行,测定。若输送其他液体，或操作条件与上述的实验条件不同时，应,按下式进行换算,，即,若以输送液体的液柱高度来计算离心泵入口处的最高真空度，则此真空度,称为,离心泵的允许吸上真空度,，以,Hs,来表示，即,最大吸上真空高度,当泵的汽蚀现象刚发生时，所对应的吸上真空高度,为保证泵在运转中不发生汽蚀现象，而又尽可能有最大的吸上真空度，规定留有,0.3,米的安全量,。,（,5,）离心泵的允许安装高度,用必需汽蚀余量表示的安装高度,用允许吸上真空度表示的安装高度,离心泵实际的安装高度比允许安装高度低,0.51m,某台离心泵从样本上查得允许吸上真空高度,H,s,=6m,，现将该泵安装在海拔高度为,500m,处,(,Ha,=9.74m,),，若夏季平均水温为,40,，问修正后的,H,s,应为多少？若吸入管路的压头损失为,1mH,2,O,，泵入口处动压头为,0.2mH,2,O,。问该泵安装在离水面,5m,高度处是否合适？,解,:,当水温为,40,时，,H,v,=p,v,/(9.81,10,3,)=0.75m,H,s,=H,s,(H,a,10),(H,v,0.24),=6,(9.74,10),(0.75,0.24),=5.23m,泵的安装高度为,:,H,=H,s,u,1,2,/2g,H,f,=5.23,0.2,1=4.93m5m,故泵安装在离水面,5m,高度处不合适。,2,流体输送机械,2.1.8,离心泵的类型,2.1.8,离心泵的类型,离心泵类型的划分,按输送流体的性质,：清水泵、耐腐蚀泵、油泵、杂质泵等；,按叶轮的吸入方式,：单吸泵、双吸泵；,按叶论数目,：单级泵、多级泵；,（,1,）清水泵,（,Clean water pumps,）,输送清水或物性与水相近且无腐蚀、杂质少的液体。,单级单吸泵,：,IS,（或,B,）型，中小型水泵，结构简单操作容易；扬程,8,98m,，流量,45,360,m,3,/h,多级泵,：,D,型，扬程高，,14,351m,，,10.8,850,m,3,/h,双吸泵,：,SH,型，流量大，,9,140m,，,120,12500,m,3,/h,意义：,为泵吸入口直径,，,英寸,基本型号在最高效率下的扬程，,m,；,泵类型,叶轮直径在基本型号基础上切削一圈,2B31A,IS100-65-250,为泵排出直径,，,mm,叶轮公称直径,，,mm,为泵吸入口直径,，,mm,型号：,IS100-65-250,（或,2B31 2B31A 2B31B,）,2,流体输送机械,2.1.8,离心泵的类型,（,2,）耐腐蚀泵,（,Corrosion resistant pumps,）,与液体接触的部件由耐腐蚀材料（铸铁、高硅铁、合金钢、玻璃、塑料等）制成且更换容易，密封可靠，适用于输送具有腐蚀性的液体。扬程,15195m,，流量,2400m,3,/h,型号,：,50F-103 50F-103A 50F-103B,意义,：,50,为吸入口直径，,mm,；,F,为泵类型；,103,为基本型号在最高效率下的扬程，,m,。,（,3,）油泵,（,Oil pumps,）,用于输送石油产品，由于油品易燃易爆，密封要求高。适用温度,-45,400,，扬程,60603m,，流量,6.25500 m,3,/h,。,型号,：,50Y-60 50Y-60A 50Y-602 50Y-60A2,意义,：,50,为吸入口直径，,mm,；,Y,为泵类型；,60,为基本型号在最高效率下的扬程，,m,；,2,为叶轮级数。,2,流体输送机械,2.1.8,离心泵的类型,（,4,）杂质泵,输送液体中含有固体颗粒杂质，粘度大的液体如泥浆等；杂质泵不易堵塞，耐磨，叶轮流道宽（,23,片）。,（,5,）液下泵,（,Submerged pumps,）安装于贮槽内液面下，适用于输送各种腐蚀性流体，密封要求不高（泵内外均为输送的流体，无泄漏问题）。,（,6,）屏蔽泵,（,Canned motor pumps,）叶轮与轴相连固定，密封性能高，根本上消除了泄漏，适用于输送易燃易爆、有毒、具有放射性或贵重的液体。扬程,1695m,，流量,0.65200m,3,/h,，温度,-35,400,。,（,7,）管道泵,（,Pipeline pumps,）适用于长距离管道输送的中途加压，,24150m,，,6.25360,m,3,/h,。,（,8,）低温用泵,（,Cryogenic pumps,）,2,流体输送机械,2.1.9,离心泵的选用,、,安装与运转,2.1.9,离心泵的选用,、,安装与运转,（,1,）选用,根据被输送液体的性质确定泵的类型；,根据管路系统的性质和工艺要求确定流量和压头,（应以生产中可能出现的最大流量计算）,；,根据所需流量和压头确定泵的型号,（所选泵的流量与扬程应比工艺要求略高，有一定的余量；但余量又不宜太大，否则会远离高效区，效率低；对多台泵都合适的情况下选择操作条件下效率最高的）；,对泵所配电机的功率进行校核确定是否更换电机。,2,流体输送机械,2.1.9,离心泵的选用,、,安装与运转,（,2,）安装,对关键管道用泵或容易损坏的泵应安装,备用泵,（并联,一台工作，一台备用）；,安装高度不能太高，应小于允许安装高度；,设法尽量减少吸入管路的阻力，以减少发生汽蚀的可能性。,主要原则,：,吸入管路应短而直；吸入管路的直径可以稍大；吸入管路减少不必要的管件；调节阀应装在出口管路。,2,流体输送机械,2.1.9,离心泵的选用,、,安装与运转,（,3,）离心泵运转,启动前应,灌泵,（泵装在液面以下则为自然灌泵），并,排气,，防止出现,气缚现象,；,应在,出口阀关闭,的情况下启动泵，使启动功率、电流最小，避免烧毁电机；,停泵前,先关闭出口阀,，避免管道中的液体倒流带动叶轮倒转，以免损坏叶轮和电机，尤其对没有安装底阀的情况；,多台泵组合操作（以两台同型号泵的串、并联操作为例）,双泵联合操作其特性有如何呢？与单泵特性有何区别？,2,流体输送机械,2.1.9,离心泵的选用,、,安装与运转,1,2,H,C,A,Q,a,b,Q,串,B,H,串,H,1,H,Q,O,串联,若单泵的特性曲线为：,两台型号相同的泵串联工作时，每台泵的压头和流量下，,串联泵的压头为单台泵的两倍,。如图所示，串联泵的特性曲线在横坐标不变，纵坐标加倍的方法合成。故其特性曲线为：,在实际操作中，串联操作所提供的扬程并非是单泵的两倍，而是,H,串,2,H,单，,流量则有所提高,Q,串,2,Q,单，,2,流体输送机械,2.1.9,离心泵的选用,、,安装与运转,Q,H,a,C,b,Q,并,Q,1,H,并,A,B,并联,将两台型号相同的泵并联工作，而且各自的吸入管路相同，则两泵的流量和压头必相同。因此，在同样的压头下，,并联泵的流量为单台泵的两倍,。如图所示。,并联泵的特性曲线为：,并联泵的流量,Q,并,和压头,H,并,由合成特性曲线与管路特性曲线的交点,a,决定，由于并联组合中的两台泵的压头相等且均等于,H,并,，而,H,并,为单泵在,b,点的压头，故并联泵的总效率与每台泵的效率（图中,b,点的单泵效率）相同。由图可知：,Q,并,H,。,2,流体输送机械,2.1.9,离心泵的选用,、,安装与运转,不论是串联还是并联操作，均能一定程度上提高管路的流量和扬程；但是哪种操作方式更为有效、合理，,就要看管路的特性,。如图所示，对于,低阻管路,a,，,Q,并,Q,串，,H,并,H,串，,所以,并联,组合优于串联组合；对于,高阻管路,b,，,Q,串,Q,并，,H,串,H,并，,所以,串联,组合优于并联组合。,所以,串联操作适用于压头大、流量小的管路；并联操作适用于压头小、流量大的管路,。,0,2,4,6,8,10,12,14,16,18,20,0,5,10,15,20,25,30,35,40,45,H/m,Q/m,3,/h,b,a,2,流体输送机械,2.2.1,正位移泵,2.2,其他类型的泵,除了离心泵外，为适应工业不同工艺的要求，还需要其他类型的用泵。对输送液体的机械（泵）主要分为两大类：,正位移泵,和,非正位移泵,。,2.2.1,正位移泵,（,Positive-displacement pumps,）,连续或间歇地改变工作室的容积来压送液体，此类泵吸入的液体不能倒流，只能从排出口流出，故,称之为,正位移泵；其中,往复泵,为典型的正位移泵,。,2,流体输送机械,2.2.1,正位移泵,（,1,）,往复泵,往复泵工作原理,图所示为曲柄连杠机构带动的往复泵，它主要由,泵缸、活柱（或活塞）和活门,组成。活柱在外力推动下作往复运动，由此改变泵缸内的容积压强，交替地打开和关闭吸入、压出活门，达到输送液体的目的。由此可见，,往复泵是通过活柱的往复运动直接以,压强能,的形式向液体提供能量的。,演示,与泵本身的几何尺寸和活塞的往复次数有关，与泵的压头无关。,1,、工作原理,靠作往复运动的活塞依次开启吸入阀和排出阀而吸入并排出液体如图所示。,往复泵不需灌液，具有自吸能力,2,、流量,Q,实际流量会小于,Q,T,（吸入阀和排出阀启闭不及时，液体漏损等）,理论流量,单动泵：,Q,T,AS,n,3.,往复泵的类型,按照往复泵的,动力来源,可分类如下：,电动往复泵：,电动往复泵由,电动机驱动,，电动机通过减速箱和曲柄连杆机构与泵相连，把旋转运动转变为往复运动。,汽动往复泵：,汽动往复泵直接由,蒸气机驱动,，泵的活塞和蒸气机的活塞共同连在一根活塞杆上，构成一个总的机构。,按照,作用方式,可分：,单动往复泵,：活柱往复一次只吸液和排液一次。,双动往复泵,：,活柱两边都在工作，每个行程均在吸液和排液。,单缸单作用往复泵流量曲线,双动往复泵,单缸双作用往复泵流量曲线,双缸双作用往复泵流量曲线,2,流体输送机械,2.2.1,正位移泵,往复泵的总效率，一般,=0.65-0.85,4,往复泵的功率与效率,H,Q,0,H,Q,H,Q,T,5,往复泵的特性曲线,由,Q,T,AS,n,知，往复泵的理论流量,Q,T,仅与活塞每次扫过的体积,AS,及活塞往复次数,n,有关，而与管路的特性无关,。往复泵的实际流量,Q,v,Q,T,，,v,1,，,Q,Q,T,压头,H,不太高时,v,随,H,的变化很小，,H,大时，,v,减小。往复泵的,H,Q,T,，,H,Q,如右图所示。,2,流体输送机械,2.2.1,正位移泵,6,往复泵的工作点,往复泵的压头 由管路特性曲线与泵的特性曲线的交点（工作点）确定，但压头（扬程）,H,只决定于管路情况，如图所示。,正位移泵,的特性是：流量,Q,与管路特性无关；压头（扬程）,H,只决定于管路情况。,往复泵是正位移泵,。,往复泵的工作点,2,流体输送机械,2.2.1,正位移泵,7,往复泵的流量调节,离心泵可用出口阀门来调节流量，但对往复泵此法却不能采用，其原因何在呢？,因为往复泵是正位移泵，其流量与管路特性无关，安装调节阀非但不能改变流量（,Q,AS,n,），而且还会造成危险，,一旦出口阀门完全关闭，泵缸内的压强将急剧上升，导致机件破损或电机烧毁,。因此，提醒大家,注意,：往复泵,启动时一定要打开出口阀,（与离心泵相反），而且也,不能用关小出口阀的方法调节流量,。那么，往复泵的流量调节用什么方法呢？,2,流体输送机械,2.2.1,正位移泵,a,、旁路调节,旁路调节示意图,适用场合：,小流量、高压头的场合，输送高粘度液体时效果比离心泵好，不能输送腐蚀性液体和有固体粒子的悬浮液。,2.2.2,旋转式泵,非正位移泵,（,1,）齿轮泵,如图,2-25,所示，齿轮泵的流量小而扬程高，适用于粘稠液体乃至膏状物料的输送，但不能输送含有固体粒子的悬浮液。,演示,（,2,）螺杆泵,螺杆泵由泵壳和一根或多根螺杆所构成。螺杆泵的压头高、效率高、运转平稳、噪音低，适用于高粘度液体的输送。,螺杆泵,（,3,）,计量泵,如图,2-27,所示，计量泵,又称,比例泵,，当要求,精确输送流量恒定,的液体时，可以方便而准确地借助调节偏心轮的偏心距离，来改变柱塞的冲程而实现，可通过一台电机带动几台计量泵的方法将几种液体按比例输送或混合。,（,4,）,隔膜泵,如图,2-28,所示，隔膜泵实际上就是,柱塞泵,，其结构特点是借助薄膜将被输液体与活柱和泵缸隔开，从而是使得活柱和泵缸得以保护。隔膜泵用来定量输送,剧毒、易燃、易爆和腐蚀性或含悬浮物的液体,。,隔膜泵的示例,2.3,气体输送机械,按,工作原理,分四类：,离心式 往复式 旋转式 流体动力作用式,1,离心通风机,风机对单位体积气体所作的有效功,称为,风压,，以,P,t,表示，单位为,Pa,。,离心通风机具体分为：,（,1,）,低压,离心通风机出口风压低于,0.98110,3,Pa,（表压）；,（,2,）,中压,离心通风机 出口风压为,0.98110,3,2.9410,3,Pa(,表压）,（,3,）,高压,离心通风机 出口风压为,2.9410,3,14.710,3,Pa,（表压）。,（,1,）离心通风机的结构和工作原理,离心通风机的结构如图,2-30,所示，其工作原理与离心泵大致相同。,其中，低压通风机的叶片数目多、与轴心成辐射状平直安装。中、高压通风机的叶片则是后弯的，所以高压通风机的外形与结构与单级离心泵更相似,。,演示,（,2,）离心通风机的性能参数,离心通风机的主要性能参数有风量、风压、轴功率和效率。,风量,Q,：,风量是指单位时间内从风机出口排出的气体体积；并以风机进口处的气体状态计，单位为,m,3,/h,。,风压,：,是单位体积气体通过风机时所获得的能量，单位为,J/m,3,或,Pa,，习惯上用,mmH,2,O,表示。,轴功率,N,与效率,：,离心通风机的轴功率为如（,25,）式：,N=Q/1000,说明：用上式计算功率时，和,Q,必须