化工原理__流体输送机械-离心泵

§ 1.2 离心泵的主要部件 (3) 轴封装置
作用 ：防止泵内高压液体沿间隙漏出，或者外界空气以反方向漏入泵内。
填料密封： 主要由填料函壳、软填料和填料压盖组成，
分类： 普通离心泵采用这种密封。 机械密封： 主要由装在泵轴上随之转动的动环和固定于 (端面密封) 泵壳上的静环组成两个环形端面由弹簧的弹 力互相贴紧而作相对运动,起到密封作用。
组成： 通常由6-12片后弯的叶片组成，安装在泵轴上，并放在泵壳 内；是离心泵的关键部件。 作用： 将原动机的机械能传递给液体，使通过离心泵的液体静压能 和动能都有所提高。 分类： A. 叶轮按其机械结构可分为开式、半闭式和闭式三种。
（a）开式
（b）半闭式
（c）闭式
§ 1.2
开式叶轮
离心泵的主要部件
能量损失最小，泵的设计工作点。在此 点对应的流量称为额定流量。
预习内容
离心泵特性曲线换算 离心泵的工作点与流量调节
g
g
因为管路很短，阻力损失可以忽略不计;
流速的平方差很小也可忽略。
§ 1.4
（三）功率
离心泵的主要性能参数
轴功率：单位时间内电机给予泵轴的功率，用N轴来表示。 有效功率：单位时间内液体从离心泵所获得的实际功率。用N有表示。
N轴
gQ H
电机
N有
N轴
泵
N 有 gQ H
（四）效率
流体流动过程中总会有阻力损失，因此要增加流 体的机械能。
流体输送机械就是向流体作功以提高流体机械能的装置。
§1.1 概
流体输送设备分类：
按流体类型
输送液体—泵
述
输送气体—通风机、鼓风机、压缩机等。
按工作原理
动力式(叶轮式)：借助于高速旋转的叶轮使流体获得 动能并转化为静压能。如离心泵，旋涡泵等； 容积式：利用活塞或转子的周期性挤压使流体获得静 压能和动能； 流体作用式：依靠流体高速喷射时动能与静压能转换 原理完成输送流体任务，如喷射泵。
效率反映泵在工作时能量损失。

能 量 损 失 容积损失 水力损失 机械损失
N有 N轴
100%
内漏
V h m
V
h
流体造成的环流损失、摩擦损失、冲击损失
m 泵轴与轴承、密封圈等机械部离心泵的特性曲线由实验测定
离心泵在一定转速下性 能参数之间的关系曲线，称 为离心泵的特性曲线。一般 由 H-Q 、 N-Q 和 η-Q 三 条 曲 线组成，可由实验测得，实 验装置如下图所示。 1、计算不同流量Q下的扬程H，得到一组 数据（H-Q），描点画图。
§ 1.3 离心泵的工作原理
（一）、离心泵的装置
为了使离心泵能正常 工作，离心泵必须配备一 定的管路和管件，这种配 备有一定管路系统的离心 泵称为离心泵装置。 右图为离心泵的结构示 意图，主要有吸入管路、 泵体、排出管路等。
离心泵结构示意图

§ 1.3
离心泵的工作原理
（二）离心泵的工作过程：
说明：离心泵无自吸能力，启动前必须将泵体内充满液体。
§ 1.4
（一）流量（Q）
离心泵的主要性能参数
离心泵在单位时间内排出液体的体积称为泵的流量。用符号Q 表示，单位是m3/h或m3/s。 离心泵的流量取决于泵的结构、尺寸（主要为叶轮的直径与 叶片宽度）和转速等。应予指出，离心泵总是和特定的管路相联 系，因此，离心泵的实际流量还与管路特性有关。
没有前后盖板，适合输送含有固体颗粒的液体 。
只有后盖板，可用于输送浆料或含固体悬浮物 的液体。 叶片的内侧带有前后盖板，适于输送干净流体。
根据结构 半闭式叶轮 分类
闭式叶轮
哪种形式的叶轮效率高？
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。
§ 1.2 离心泵的主要部件
B. 按吸液方式：单吸式、双吸式。
后盖板 平衡孔
(a)单吸式
(b)双吸式
单吸式与双吸式叶轮
单吸式：结构简单，液体从叶轮一侧被吸入。 双吸式：同时从叶轮两侧对称地吸入液体，吸液能力大，
基本上消除轴向推动力。
§ 1.2 离心泵的主要部件
（2）泵壳：泵体的外壳，包围叶轮
沿叶轮旋转方向，泵壳与叶轮之间形成的截面逐渐扩大的通道。
离心泵的特性曲线
离心泵特性曲线的分析
1、H～Q曲线： Q↑ H↓。 Q =0，扬 程最大。 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、η～Q曲线： Q↑,η先↑后↓。有极
值点(最大值)，于此点下操作效率最高，
（三）离心泵的使用过程中的注意事项：
若在泵启动前，泵内没有液体，而 是被气体填充，能否吸上液体呢？ 此时泵内充满气体（其密度远小于 液体），叶轮转动产生的离心力小，贮 槽液面与泵吸入口间的压力差小，不足 以克服流体在吸入管路中的阻力损失而 吸上液体，这种现象称为“气缚”现象 。因此在离心泵启动之前,我们必须进 行灌泵操作。
作用 ：汇集液体，导出液体；转换能量，动能转变为静压能。 B. 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
1.泵壳 2.叶轮 3.导叶轮 液体在泵壳的通道内流动,减少能量损失 ,更为有效地将动能转换为静压能。
（二）扬程（H）
扬程是指离心泵对单位重量的流体所提供的能量。用符号H表
示，单位是m，也可以叫做压头。离心泵压头取决于泵的结构、转 速和流量，也与液体的密度有关。
§ 1.4
离心泵的主要性能参数
通过调节出口阀改变流量，可得到不同压力 表和真空表的读数。取真空表和压力表的截面分 别为1-1截面和2-2截面，在两截面间列伯努利方 程，即：
第二章 流体输送机械
----离心泵
授课人：于 艳 化学与化学工程系
内 容 提 纲
1.1 流体输送机械概述 1.2 离心泵的主要部件 1.3 离心泵的工作原理 1.4 离心泵的性能参数 1.5 离心泵的特性曲线
§1.1 概
述
化工生产中，经常会存在流体的输送问题，如：
流体从 低 处 → 低压处 → 所在地 → 高 处； 高压处； 较远处；
§1.1 概
述
离心泵是典型的高速旋转叶轮式流体输送机械，在泵类机械中 很具有代表性，化工生产中应用最为广泛。离心泵具有以下优点：
①结构简单，操作容易，便于调节和自控；
②流量均匀，效率较高； ③流量和压头的适用范围较广；
④适用于输送腐蚀性或含有悬浮物的液体。
§ 1.2
（1）叶轮：
离心泵的主要部件
主要有叶轮、泵壳、轴封装置等。
z1 P1
离心泵实际扬程的测定
流量计 1
压力表
g

u1
2
2g
H z2
P2
g
2

u2
2

2g
2

h f 1 2
真空表
2
2
h0
H z2

z1

P2 P
1
g

u 2 u1 2g


h f 1 2
1
1-1截面处：P1=P0-P真 ； 2-2截面处：P2=P0+P表
H= P2 P1 + h0 = P表 + P真 + h0
H= P表 + P真
g
+ h0
2、根据不同流量Q下的扬程H，计算离心 泵的功率N，得到一组数据（N-Q），描 点画图。
N 有 gQ H
流量计 真空表 压力表
2
h0
1
3、计算不同流量Q下的效率，得到一组 数据（η-Q），描点画图。

N有 N轴 100%
§ 1.5
离心泵的特性曲线
§ 1.5
(a) 排出阶段
叶轮旋转(产生离心力，使液体获得能 量）→流入泵壳(动能→静压能)→流向排出 管路。
(b) 吸入阶段
液体自叶轮中心甩向外缘→叶轮中心 形成低压区→贮槽液面与泵入口形成压差→ 液体吸入泵内。
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， 因此称为离心泵。
§ 1.3
离心泵的工作原理