第二章_离心泵(1)

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标题：化工原理第二章离心泵的工作原理教案引言概述：离心泵是化工工程中常用的一种流体输送设备，其工作原理涉及流体动力学、力学、热力学等多个学科领域。

本文将详细阐述离心泵的工作原理，包括其结构、工作过程、性能参数等方面。

正文内容：1. 离心泵的结构1.1 叶轮：离心泵的核心部件，由叶片和轮盘构成，叶片的形状和数量会影响泵的性能。

1.2 泵壳：包围叶轮的外壳，起到导流和支撑作用。

1.3 进出口管道：连接泵壳和流体输送系统，实现流体的进出。

2. 离心泵的工作过程2.1 吸入阶段：当泵轴旋转时，叶轮将液体吸入泵壳内部。

2.2 加压阶段：叶轮的旋转使液体获得离心力，液体被迫向外部运动，增加了液体的压力。

2.3 排出阶段：液体通过出口管道被排出，完成一次工作循环。

3. 离心泵的性能参数3.1 流量：单位时间内通过泵的液体体积。

3.2 扬程：液体从进口到出口所需的总能量。

3.3 效率：泵的输出功率与输入功率之比。

3.4 NPSH（净正吸入高度）：液体在进口处的压力与液体饱和蒸汽压力之差。

3.5 叶轮直径：叶轮的直径与泵的性能和尺寸有关。

4. 离心泵的工作原理4.1 离心力：叶轮的旋转使液体获得离心力，将液体从中心向外部推动。

4.2 惯性力：液体在叶轮叶片上运动时，受到惯性力的作用，使液体获得离心力。

4.3 压力能转换：叶轮的形状和转速决定了液体的压力能转换效率。

5. 离心泵的应用领域5.1 化工工业：用于输送各种化工液体，如酸、碱、溶剂等。

5.2 石油工业：用于原油输送、炼油过程中的液体循环等。

5.3 污水处理：用于污水处理厂的水泵系统。

5.4 农业灌溉：用于农田灌溉系统。

5.5 建筑工程：用于建筑物供水系统、消防系统等。

总结：本文详细介绍了离心泵的工作原理，包括结构、工作过程、性能参数和应用领域等方面。

离心泵作为一种重要的流体输送设备，在化工、石油、污水处理、农业灌溉和建筑工程等领域具有广泛的应用前景。

第二章 流体输送机械离心泵特性【2-1】某离心泵用15℃的水进行性能实验，水的体积流量为540m 3/h ，泵出口压力表读数为350kPa ，泵入口真空表读数为30kPa 。

若压力表与真空表测压截面间的垂直距离为350mm ，吸入管与压出管内径分别为350mm 及310 mm ，试求泵的扬程。

解 水在15℃时./39957kg m ρ=，流量/V q m h =3540 压力表350M p kPa =，真空表30V p kPa =-（表压） 压力表与真空表测压点垂直距离00.35h m = 管径..12035031d m d m ==，流速 / ./(.)1221540360015603544V q u m s d ππ===⨯. ../.221212035156199031d u u m s d ⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭扬程 222102M V p p u u Ηh ρg g--=++ ()(.)(.)....⨯--⨯-=++⨯⨯332235010301019915603599579812981....m =++=0353890078393 水柱【2-2】原来用于输送水的离心泵现改为输送密度为1400kg/m 3的水溶液，其他性质可视为与水相同。

若管路状况不变，泵前后两个开口容器的液面间的高度不变，试说明：(1)泵的压头（扬程）有无变化；(2)若在泵出口装一压力表，其读数有无变化；(3)泵的轴功率有无变化。

解 (1)液体密度增大，离心泵的压头（扬程）不变。

（见教材） (2)液体密度增大，则出口压力表读数将增大。

(3)液体密度ρ增大，则轴功率V q gHP ρη=将增大。

【2-3】某台离心泵在转速为1450r/min 时，水的流量为18m 3/h ，扬程为20m(H 2O)。

试求：(1)泵的有效功率，水的密度为1000kg/m 3; (2)若将泵的转速调节到1250r/min 时，泵的流量与扬程将变为多少？解 (1)已知/,/V q m h H m kg m ρ===331820 1000水柱， 有效功率 .e V P q gH W ρ==⨯⨯⨯=181000981209813600(2) 转速 /min 11450n r =时流量3118V q m h =／，扬程1220m H O H =柱 转速 /min 21250n r = 流量 ./322111250181551450V V n q q m h n ==⨯= 扬程 .2222121125020149m H O 1450n H H n ⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭柱 管路特性曲线、工作点、等效率方程【2-4】用离心泵将水由敞口低位槽送往密闭高位槽，高位槽中的气相表压为98.1kPa ，两槽液位相差4m 且维持恒定。

第二章流体输送机械流体输送机械——指向流体供给机械能的设备。

泵——输送液体的设备压缩机——输送气体的设备流体输送机械分类：1．叶轮式（动力式）—依靠高速旋转的叶轮给液体动能，后再转变为静压能；离心泵﹑轴流泵2．容积式（正位移式）—依靠机械密封的工作空间作周期性的变化，挤压流体，以增加流体的静压能；往复泵﹑旋转泵3．流体动力作用式—利用流体流动时，动能与静压能相互转换来吸送流体；喷射泵气体输送机械：通风机，鼓风机，压缩机，真空泵第一节离心泵一、离心泵的结构和工作原理离心泵具有结构简单、流量大且均匀，操作方便的优点。

1．结构——由一高速旋转的叶轮和蜗状泵壳所组成。

2．工作原理（1）离心泵的操作灌液——克服气缚现象启动——先关闭出口阀门，再合闸运转——逐步开启出口阀门，调节流量停车——先关闭出口阀门，再拉闸（2）工作原理：1）液体的排出2）液体的吸入离心泵能不断地输送液体，主要是依靠泵内叶轮的高速旋转和逐渐扩大的通道，液体在泵壳内因离心力作用而获得了能量（动能）以提高压强。

（3）气缚现象——若离心泵在启动前，未灌满液体，壳内存在空气，使密度减小，产生的离心力就小，此时在吸入口所形成的真空度不足以将液体吸入泵内。

所以尽管启动了离心泵，但不能输送液体。

二、离心泵的主要性能参数离心泵铭牌上标注的参数——1．流量qV（送液能力）：指单位时间内泵能输送的液体量[L/s，m3/h]2．扬程He（泵的压头）：指单位重量液体流径泵后所获得的流量。

[m液柱]测定压头的实验：在1-1与2-2截面间列伯努利方程注意：泵的扬程不能仅仅理解为升举高度。

3．功率和效率（1）有效功率：单位时间内液体由泵实际得到的功。

Pe=HeqVg [w]（2）轴功率：泵轴从电动机得到的实际功率Pa（3）效率1）容积损失——由泵的泄漏所造成的。

a. 离开叶轮的高压液体，在吸入口与泵壳间的间隙回流到吸入口；b. 液体由轴套处，流出外界。

因此泵所排出的液体量小于泵的吸入量。