化工原理第二章离心泵

化工原理第二章离心泵的工作原理教案一、引言离心泵是化工工程中常用的一种设备，广泛应用于液体输送、循环和增压等工艺过程中。

本教案将介绍离心泵的工作原理，包括离心泵的结构和工作原理、离心泵的性能参数以及离心泵的应用范围等内容。

二、离心泵的结构和工作原理离心泵主要由泵体、叶轮、轴、轴承和密封装置等组成。

泵体是离心泵的壳体，内部有进口和出口，用于液体的进出。

叶轮是离心泵的核心部件，通过轴与电机相连，叶轮的旋转产生离心力，使液体被抛离叶轮并向出口方向流动。

轴是连接叶轮和电机的部件，承受叶轮的旋转力和液体的压力。

轴承用于支撑轴的转动，减少摩擦和磨损。

密封装置用于防止液体泄漏。

离心泵的工作原理是利用离心力将液体从进口吸入，并通过叶轮的旋转产生的离心力将液体抛离叶轮，使液体沿着泵体的流道流向出口。

当离心泵启动后，电机带动轴和叶轮一起旋转，液体被吸入泵体并经过叶轮的加速，然后被抛离叶轮，产生的离心力使液体压力增加，最终从出口排出。

三、离心泵的性能参数1. 流量：离心泵单位时间内输送的液体体积，通常用立方米/小时或加仑/分钟表示。

2. 扬程：离心泵输送液体时所克服的垂直高度差，通常用米或英尺表示。

3. 功率：离心泵所需的功率，通常用千瓦或马力表示。

4. 效率：离心泵的效率是指输送液体所消耗的功率与输入功率之比，通常以百分比表示。

5. NPSH：离心泵所需的净正吸入头，是指液体进入泵前的压力与液体饱和蒸汽压力之差，通常用米或英尺表示。

四、离心泵的应用范围离心泵广泛应用于化工工程中的各个领域，包括石油化工、制药、冶金、电力、水处理等。

具体应用包括：1. 液体输送：离心泵可以将液体从一个地方输送到另一个地方，如将原油从油井输送到炼油厂。

2. 循环系统：离心泵可以用于循环系统中，如水循环系统中的循环泵。

3. 增压系统：离心泵可以用于增压系统，如给水泵将水从低压区域输送到高压区域。

4. 冷却系统：离心泵可以用于冷却系统，如冷却水泵将冷却水循环输送到冷却设备中。

化工原理-第二章-流体输送设备一、选择题1、离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生（）。

AA. 气缚现象；B. 汽蚀现象；C. 汽化现象；D. 气浮现象。

2、离心泵最常用的调节方法是（）。

BA. 改变吸入管路中阀门开度；B. 改变压出管路中阀门的开度；C. 安置回流支路，改变循环量的大小；D. 车削离心泵的叶轮。

3、离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后获得的（）。

BA. 包括内能在内的总能量；B. 机械能；C. 压能；D. 位能（即实际的升扬高度）。

4、离心泵的扬程是（）。

DA. 实际的升扬高度；B. 泵的吸液高度；C. 液体出泵和进泵的压差换算成液柱高度D. 单位重量液体出泵和进泵的机械能差值。

5、某同学进行离心泵特性曲线测定实验，启动泵后，出水管不出水，泵进口处真空计指示真空度很高，他对故障原因作出了正确判断，排除了故障，你认为以下可能的原因中，哪一个是真正的原因（）。

CA. 水温太高；B. 真空计坏了；C. 吸入管路堵塞；D. 排出管路堵塞。

6、为避免发生气蚀现象，应使离心泵内的最低压力（）输送温度下液体的饱和蒸汽压。

AA. 大于；B. 小于；C. 等于。

7、流量调节，离心泵常用（），往复泵常用（）。

A；CA. 出口阀B. 进口阀C. 旁路阀8、欲送润滑油到高压压缩机的气缸中，应采用（）。

输送大流量，低粘度的液体应采用（）。

C；AA. 离心泵；B. 往复泵；C. 齿轮泵。

9、1m3气体经风机所获得能量，称为（）。

AA. 全风压；B. 静风压；C. 扬程。

10、往复泵在启动之前，必须将出口阀（）。

AA. 打开；B. 关闭；C. 半开。

11、用离心泵从河中抽水，当河面水位下降时，泵提供的流量减少了，其原因是（）。

CA. 发生了气缚现象；B. 泵特性曲线变了；C. 管路特性曲线变了。

12、离心泵启动前____ ，是为了防止气缚现象发生。

DA 灌水；B 放气；C 灌油；D 灌泵。

13、离心泵装置中____ 的滤网可以阻拦液体中的固体颗粒被吸入而堵塞管道和泵壳。

二流体输送机械习题解答1.解:(1)离心泵内有高速旋转的叶轮向液体传送动能,此动能即而又转变为液体的压力能,靠此压力能输送液体; 正位移泵利用活塞或转子挤压液体使其升压而输送液体.(2)叶轮将机械能传给液体,平衡孔平衡轴向推力, 泵壳即为收集液体又为转能装置,密封圈是防止空气漏入泵内或液体漏出泵外.2.解:在真空表与压强表截面间列柏努利方程z1+u12/2g+p1/ρg+H=z2+p2/ρg+u22/2g+H fu1=u2, z2-z1=0.4m, h f =0p1=-185×133.3=-24660.5(N/m2), p2=1.55×9.81×104 =1.52×105 (N/m2)∴ H=0.4+(1.52+0.2466)/(1000×9.81)×105 =18.41(mH2O)Ne=QHρg=(26/3600)×18.41×1000×9.81=1.3(kw)η=Ne/N=1.3/2.45=53.2％3.解:(1)流量,扬程均够,电机功率不够.因为:有效功率N=HQPg=15×(38/3600)×1800×9.81=2.8(kw)如效率仍按0.8考虑,则轴功率Ne为:N e =2.8/0.8=3.5(kw)故应换一台功率大于3.5KW的电机即可.(2)主要是扬程不够,可用改变转速的办法来解决.H'/H=(n'/n)2 , n'=n(H'/H)1/2=2900(25/15)1/2 =3741(转/分)Q'=Q(n'/n)=39.6×1.29=51.1(m3/h)N'=N(n'/n)3=2.02(3741/2900)3=4.34(kw)转速提高到3741r/min,电机功率大于4.34kw即可.4.解:Hs'=Hs-(10.0-9.16)=6.5-(10.0-9.16)=5.66(m)Zs =Hs'-H f=5.66-3=2.66(m)3m>2.66m,故泵不能正操作.5.解:(1)从附录查得,65Y-60B型油泵性能参数为H=38m,Q=19.8m3/h,△h=2.6m管路所需压头:H=△z+△p/ρg+Σh f=5+(1.8×9.81×104 )/(800×9.81)+5=32.5(m)管路所需流量Q=15m3/h,故该泵所提供的压头和流量均能保证要求.(2)安装高度:Zs=p O/ρg-p v/ρg-△h-H f=(760×133.3)/(800×9.81)-(600×133.3)/(800×9.81)-2.6-1=-0.88(m)即安装高度需低于液面0.88m,现低于液面1.2m,当然可行.6解:库存泵的Hs =6mH2O,由此可求得该泵入口处的充许最低压强为:p A/ρg-p e/ρg=Hs∴p e/ρg=p A/ρg-Hs =10.33-6=4.33(m)p e=4.33×1000×9.81=4.25×104 (N/m2)(绝压)原泵操作时,泵进口的绝压为:(p e)操=0.95×105-294×133.3=5.58×104(N/m2)(p e)操>p e，故不会发生气蚀.7解:Zs≥p O/ρg-p v/ρg-△h-h fs , 由于液体处于沸腾状.p O=p v ,则:-2.1≤-2-λ(L/0.05)(u2/2g)u=5.8/(0.785×0.052×3600)=0.821(m/s)∴L=(0.1×0.05×2×9.81)/(0.02×0.8212)=7.3(m)8解:查得60℃的水p v=0.203(kgf/cm2)=2.03mH2O;吸上高度要比(p A-p v)/ρg=10.33-2.03=8.3m低,但图(c)中的吸上高度已有8m,考虑到吸入管阻力等因素,此种安装方式可能发生气蚀,而不能将水送到高位槽.(a).(b)两种方式可以送到.流量与泵之性能及管路特性有关,此两种方式中, 管路情况都是一样的,故此两种方式都可达到相同的流量. N=QHρg/η,既然(a).(b)两种安装方式的Q.H都一样,其它条件亦同,故输送所需之轴功率亦相等.9.解:H=△z+△p/ρg+h f△z=20m, △p=0, h f=[8/(π2g)](λ)[(l+∑le)/d5]Q2将数据代入并化简:H=20+0.00062Q23:以表中数据作图得管路特性曲线,并与泵特性曲线交于工作点M, 分别求得工作点的流量：Q=142m3/h,H=32m,η=0.74,N=18kw.10.解:H=△z+△p/ρg+u2/2g+h f=5+0+0+λ(L/d)(u2/2g)+ζ(u2/2g)=5+1.186u2u=Q/(0.785d2×3600)=Q/(0.785×0.122×3600)H=5+0.00072Q2=5+2.59×10-6Q'2Q单位:m3/h; Q'单位:l/min 工作点M之H=32.5m, Q=3200 l/minN轴=Ne/η=32.5×3200×10-3×1000×9.81/(60×0.55)=30.9(kw)∴每小时耗电费为30.9×0.12=3.71（元）(1)求阀全开时泵的有效功率H=△z+△p/ρg+△u2/2g+H f ,△z+△p/ρg=10(mH2O); △u2/2g=0u=0.0039/(0.785×0.052)=1.99(m/s)将数据代入上式:H=10+0.03(150/0.05)×(1.992/(2×9.81))=28.2(m)Ne=QHρg=0.0039×28.2×1000×9.81=1.08(kw)(2)求H=A-BQ2中的A.B值当Q=0时,H=A.又在泵入、出口处列柏努力方程:H=He=△z+△p/ρg+△u2/2g+H f当Q=0时,u=0,h f=0,△z为泵入口真空表与出口压强表之间距离,可忽略.故H=He =(3.2×9.81×104+200×133.3)/ρg=34.72(m)∴A=34.72; 于是得到:H=34.72-BQ2由本题第1问得到:当Q=0.0039m3/s=14m3/h时,H=28.2m 代入此式,得:B=(34.72-28.2)/142=0.033泵的特性曲线方程可表示为H=34.72-0.033Q212.解:He=△z+△p/ρg+△u2/2g+∑h f=16+0.3×9.81×104(1000×9.81)+2.1=21.1(m)根据H=21.1m,Q=30m3/h,于附录中选用3B33A型泵比较安全,(H=25m,Q=35m3/h)13.解:He=△z+△p/ρg+△u2/2g+∑h f=8+400×103/(1500×9.81)+30×103/(1500×9.81)=35.4(m)Q=7.5(m3/h)根据H=35.4m,Q=7.5m3可选耐腐蚀泵40F-40型(Q=7.2m3/h,H=39.5m),尽管额定流量较7.5m3/h小一些,但压头H=39.5m,较所需35.4m有较大裕量,实际操作时,H可以降一点, 致使流量增大,可望满足需要.但需指出,该操作条件下,泵的效率会低一些.14.解:(1)求送水量:管路所需压头相等,即泵工作点之流量为:40-0.01Q2=20+0.04Q2∴Q=20m3/h(2)关小阀门的压头损失:关小阀门后流量为Q'=3/4×20=15(m3/h)将Q'=15代入管路曲线.得H=20+0.04×152=29(m)将Q'=15代入泵特性曲线得He=40-0.01×152=37.75(m)额外增加压头损失为△H=37.75-29=8.75(m)H=△z+△p/ρg+△u2/2g+∑h f=4.8+0+0+λ(355/0.068)(u2/2g)=4.8+1.68×10-4Q2(Q单位：l/min)于是:得一系列数值:Q=400 l/min.如泵转速改为1600(r/min)时,这时流量为Q',压头为H',则Q'/Q=n'/n=1600/1450=1.1; Q'=1.1QH'/H=(n'/n)2=(1600/1450)2=1.22;H'=1.22H作新条件下的泵特性曲线:(Q的单位: l/min;H的单得到新的工作点M',该点对应的流量Q'=445 l/min 题15附图16.解:单泵使用时:Q=1m3/min, 则:H=20-2×12=18(m)管路特性曲线H=△z+△p/ρg+BQ2=10+0+BQ2,在泵的工作点:18=10+BQ2, 则:B=(18-10)/12=8得到管路特性曲线方程为: H=10+8Q2若Q增加为1.5[m3/分],根据题意λ保持不变即B值不变.则管路所需压头为H=10+8×1.52=28(m)而单泵操作时,泵提供压头数为H=20-2×1.52=15.5(m)两泵并联时特性曲线为H=20-2/22×Q2=20-0.5Q2并联泵提供压头为:H=20-0.5×1.52=18.98(m)两泵串联时特性曲线为:H=40-4×Q2=40-4×1.52=31(m)串联泵提供压头为31m,显然只有两泵串联可望满足要求.17.解:并联时,H不变,Q增加一倍Q并=2Q单, Q单=Q并/2原单泵特性曲线H=50-0.085Q2H并=50-0.085(Q并/2)2=50-0.0213Q并2二泵串联时,流量不变,压头加倍,即:H串=2H单故二泵串联时的特性曲线为:H串=2(50-0.085Q2)=100-0.17Q218.解:全风压: H T=△zρg +△p+△u2ρ/2+ρ∑h f=0+15+15+155=185(mmH2O) 将全风压换算成标准状况(规定状况)值:H TC=H Tρc/ρ=185×1.2/1=222(mmH2O)已知风量Q=40000m3/h,根据H TC =222mmH2O,可选用4-72-11 10C型风机.全压为: 227(mm水柱),Q=41300(m3/h)19.解:Ws =Υ/(Υ-1)×p1V1[(p2/p1(Υ-1)/Υ-1]p1V1=(G/M)RT=1/29×8314×278将数据代入上式,得到:Ws=1.4/(1.4-1)×1/29×8314×278[324/101.3)(1.4-1)/1.4-1]=111.6(KJ) 在密闭筒中压缩:Ws=∫V2V1 pdV=1/(Υ-1)p1V1[(p2/p1)(Υ-1)/Υ-1]=1/(1.4-1)×1/29×8314×278[324/101.3] (1.4-1)/1.4 -1]=79.7(KJ) 20.解:N ad=n×1/(r-1)p1V1[(p2/p1)(r-1)/nr -1]V1=p0V0/T0×T1/p1代入上式N ad=n×1/(r-1)p0V0T1/T0[(p2/p1)(r-1)/nr -1]=(4×1.4/0.4)×(101300×3.5/60)×(303/273)[(150)0.4/(4×1.4)-1]=39482(w)=39.5(kw)N=N ad/η=39.5/0.85=46.5(kw)由于采取4级压缩,每级压缩比为i=(150)1/4 =3.5故T2=T1(p2/p1)(r-1)/r=303(3.5)0.4/1.4=433.6K=161(℃)21.解:(1)P点为工况点,P点对应的流量为该泵在系统中所提供的最大流量30-0.01Q2=10+0.04Q2解得Q max=20 m3/h此时泵的压头为26m(2)当供水量为最大输水量的75%时,即:Q'=20×0.75=15(m3/h)(a)图中△H 为出口节流调节所产生的节流损失增加量H'=30-0.01Q2=30-0.01×152=27.75(m);He'=10+0.04Q2=10+0.04×152=19(m)△H=H'-He'=8.75m(b)根据比例定律:Q/Q'=(n/n');H/H'=(n/n')2故得: 泵的性能曲线上: H=H'(n/n')2, Q=Q'(n/n')于是泵性能曲线变为:H'(n/n')2=30-0.01Q'2(n/n')2,即:H'=(n'/n)2×30-0.01Q'2新的工作点处: (n'/n)2×30-0.01Q'2=10+0.04Q'2当Q'=15m3/h解出∴ n'=2900×0.8416 =2440r/min22.解取截面1-1,2-2如题图所示,列柏努利方程z1+p1/ρg+u12/2g+He=z2+p2/ρg+u22/2g+H f +△p器/ρgu2=V/A=18/(3600×0.785×0.0532)=2.27(m/s), p1=p2u1=0He=(23-3)+(2.272/(2×9.81))+19×2.272/2/9.81+73.6×2.272/(2×9.81)×1000/(1000×9.81)=27.2(mH2o) 由2B-31型离心泵性能曲线图查得: Q=18m3/h时,H=31.5m(>27.2m) 且η=62%,而ηmax =65%; 65%×92%=59.8%(<62%)故此泵适用。

化工原理：2-1离心泵的工作压力及性能参数（液体密度粘度对水泵性能的影响）特别说明：由于360摘手不能对全文剪切复制，现以形式剪切上传。

【2-1】在用水测定离心泵性能的实验中，当流量为26m3/h时，离心泵出口处压强表和入口处真空表的读数分别为152kPa和24.7kPa，轴功率为2.45kW，转速为2900r/min。

若真空表和压强表两测压口间的垂直距离为0.4m，泵的进、出口管径相同，两测压口间管路流动阻力可忽略不计。

试计算该泵的效率，并列出该效率下泵的性能。

[答：泵的效率为53.1%，其它性能略]【2-2】如本题附图所示的输水系统，管路直径为φ80×2mm，当流量为26m3/h时，吸入管路的能量损失为6J/kg，排出管路的压头损失为0.8m，压强表读数为245kPa，吸入管轴线到U形管汞面的垂直距离h = 0.5m，当地大气压强为98.1kPa，试计算：（1）泵的升扬高度与扬程；（2）泵的轴功率（η=70%）；（3）泵吸入口压差计读数R。

[答：(1)ΔZ = 24.9m, H =30.84m; (2)N = 4.32kW; (3)R = 0.3573m]离心泵在化工生产中应用最为广泛，这是由于其具有性能适用范围广（包括流量、压头及对介质性质的适应性）、体积小、结构简单、操作容易、流量均匀、故障少、寿命长、购置费和操作费均较低等突出优点。

因而，本章将离心泵作为流体力学原理应用的典型实例加以重点介绍。

一. 离心泵的基本结构和工作原理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4～12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。

化工原理第二章离心泵的工作原理教案一、引言离心泵是化工工程中常用的一种流体输送设备，其工作原理是基于离心力的作用。

本教案将详细介绍离心泵的工作原理、结构特点、分类以及应用领域。

二、工作原理离心泵的工作原理是利用离心力将流体从泵的进口处吸入，并通过离心力的作用将流体加速，最后从泵的出口处排出。

其主要组成部分包括泵体、叶轮、轴、轴承和密封装置。

1. 泵体：泵体是离心泵的主要承载部分，通常由铸铁、不锈钢等材料制成。

泵体内部包含进口口和出口口，通过这两个口实现流体的进出。

2. 叶轮：叶轮是离心泵的核心部件，其形状类似于一个圆盘，有多个叶片。

当泵转动时，叶轮也会随之转动，通过叶轮的旋转将流体加速。

3. 轴：轴是连接叶轮和电机的部件，起到传递动力的作用。

轴通常由高强度的合金钢制成，能够承受较大的转矩和压力。

4. 轴承：轴承用于支撑轴的转动，减小摩擦力和能量损失。

常见的轴承类型包括滚动轴承和滑动轴承。

5. 密封装置：密封装置用于防止流体泄漏，常见的密封装置包括填料密封和机械密封。

离心泵的工作原理可以简单描述为：当电机启动时，通过轴传递动力给叶轮，叶轮开始旋转。

同时，泵体内的流体被叶轮的离心力吸入，并在叶轮的旋转下加速。

最后，流体从出口排出，完成一次循环。

三、结构特点离心泵具有以下结构特点：1. 结构简单：离心泵的结构相对简单，由少量的主要部件组成，易于制造和维修。

2. 流量大：离心泵的流量较大，适用于大型工程和工业生产中的流体输送。

3. 扬程高：离心泵的扬程较高，能够将流体输送到较远的距离。

4. 运行平稳：离心泵的运行平稳，噪音小，振动小。

5. 适应性强：离心泵适用于输送各种液体，包括清水、污水、化学药品等。

四、分类离心泵根据叶轮的进口方向和出口方向的关系，可分为以下几种类型：1. 横向离心泵：叶轮的进口和出口在同一水平面上，适用于流量较大的场合。

2. 竖向离心泵：叶轮的进口和出口在垂直方向上，适用于扬程较高的场合。

化工原理第二章离心泵的工作原理教案一、引言离心泵作为化工工艺中常用的流体输送设备，具有结构简单、运行稳定、流量大等优点。

本教案旨在介绍离心泵的工作原理，帮助学生深入理解离心泵的基本原理和工作过程。

二、离心泵的基本原理离心泵是一种利用离心力将液体从低压区域输送到高压区域的设备。

其基本原理是通过转子的旋转产生离心力，使液体产生压力差，从而实现液体的输送。

三、离心泵的工作过程1. 吸入过程离心泵的工作开始于吸入过程。

当泵启动后，转子开始旋转，形成低压区域。

液体在低压区域中被抽入泵内。

2. 离心过程液体被吸入泵内后，随着转子的旋转，液体被甩到离心力的作用下，向离心泵的出口方向移动。

离心力越大，液体的流速越快。

3. 压力增加过程液体在离心泵中的流速增加，同时离心力的作用下，液体的压力也随之增加。

液体从低压区域被压入高压区域。

4. 排出过程当液体被压入高压区域后，离心泵的出口阀门打开，液体被排出泵外，完成一次工作循环。

四、离心泵的工作特点1. 流量大离心泵能够输送大量的液体，适用于工业生产中需要大流量输送的场合。

2. 压力稳定离心泵的工作过程稳定，能够保持较稳定的出口压力。

3. 适用范围广离心泵适用于输送各种液体，包括清水、污水、油类等。

4. 结构简单离心泵的结构相对简单，易于维护和操作。

五、离心泵的应用领域离心泵广泛应用于化工、石油、冶金、电力等行业。

常见的应用场景包括：1. 工业生产中的液体输送离心泵可用于输送化工产品、石油产品等。

2. 污水处理离心泵在污水处理厂中起到重要作用，能够将污水从低处抽升到高处进行处理。

3. 冷却循环系统离心泵可用于冷却循环系统，将冷却液循环输送，保持设备的正常运行温度。

4. 给水系统离心泵可用于给水系统，将水从水源输送到需要的地方，满足生产和生活用水需求。

六、实验教学设计为了帮助学生更好地理解离心泵的工作原理，可以设计以下实验教学内容：1. 实验目的：观察离心泵的工作过程，理解其工作原理。