1、2流体输送机械

一、教学课题：第二章流体输送机械第一节概述第二节离心泵二、教学目的：通过学习，使同学们1、了解流体输送机械在化工生产中的应用2、掌握流体输送机械的分类3、掌握离心泵的操作原理和主要部件4、掌握离心泵的主要性能参数三、课时：2h，第12次第10周 11.5日星期二 C25、C26（1、2节）四、课型：新课五、教具：白板笔、多媒体、激光笔六、教学重点：流体输送机械的分类、离心泵的操作原理和主要部件、离心泵的主要性能参数教学难点：离心泵的操作原理和主要部件、离心泵的主要性能参数七、教学方法和手段：主要以讲授为主，图表教学为辅八、主要内容：同学们好！经过一段时间的学习，我们了解到了第一章流体流动的相关知识。

在化工生产中，流体输送是最常见的，甚至是不可缺少的单元操作。

流体输送机械就是向流体作功以提高流体机械能的装置，因此流体通过流体输送机械后即可获得能量，以用于克服液体输送沿程中的机械能损失，提高位能以及提高流体压强(或减压)等。

通常，将输送液体的机械称之为泵；将输送气体的机械按其所产生压强的高低分别称之为通风机、鼓风机、压缩机和真空泵。

在化工厂中，待输送的流体可以是液体或气体。

不仅流体的性质，例如粘性、腐蚀性、是否含有悬浮的固体颗粒等各不相同，而且诸如温度、压强和流量等输送条件也有较大的差别，因此生产中所选用的流体输送机械必须要能满足不同的要求。

由于生产需要是多种多样的，因而输送机械也有多种不同的类型和规格。

本章主要介绍化工中常用的流体输送机械的基本结构、工作原理和特性，以便能够依据流体流动的有关原理正确地选择和使用流体输送机械。

具体地说，就是根据输送任务，正确地选择输送机械的类型和规格，决定输送机械在管路中的位置，计算所消耗的功率和运行管理，使输送机械能在高效率下可靠地运行。

所以，从今天开始我们学习第二章流体输送机械，请同学们翻到教材73页，我们本次课程的内容有如下：一、概述1、流体输送机械在化工生产中的应用2、流体输送机械的分类（重）二、离心泵1、离心泵的操作原理和主要部件（重、难）2、离心泵的主要性能参数（难）首先我们来看第一节概述，我们看到纸浆造纸的流程图，我们知道流体从低处→高处、低压→高压、近处→远处需要对流体做功，增加流体的机械能那么我们要清楚流体输送的作用：1、作用即流体输送机械在化工生产中的应用向系统补充所需机械能，用于流体的输送或加压即将流体从低能位送往高能位向流体补加能量。

2、流体输送机械的分类（通用机械）根据流体性质的不同分成：液体输送设备——泵气体输送设备——通风机、鼓风机、压缩机或真空泵根据工作原理分：●离心式（叶轮式）●往复式●旋转式●流体动力作用式如前所述，液体输送机械种类很多，一般根据其流量和压强(压头)关系可分为离心泵和正位移泵两大类。

其中，以离心泵在化工生产中应用最为广泛，这是因为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。

当然，其它类型泵也有其本：身的特点和适用场合，而且并非是离心泵所能完全代替的。

因此在设计和使用时应视具体情况作出正确的选择。

所以我们本章主要介绍的为离心泵。

第二节离心泵一、离心泵的工作原理与主要部件(重、难）1、离心泵的结构叶轮、泵壳（蜗壳）、附属装置：底阀、滤网、调节阀、平衡孔、轴封组成。

2、工作原理（1）排出阶段叶轮旋转(产生离心力，使液体获得能量→流体流入涡壳(动能转化成静压能)→流向输出管路（2）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的操作原理：A：获能（叶轮） B：转能排液（泵壳）C：吸液（入口）可见，离心泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转的叶轮，将动能和静压给予液体，在泵壳内液体的部分动能转变成静压能，使液体获得较高的压力，压出泵体外。

气缚现象：泵内未充满液体，气体密度低，产生离心力小，在叶轮中心形成的低压不足以将液体吸上离心泵无自吸能力，启动前必须将泵体内充满液体——灌泵3、主要部件作用与分类（1）主要部件作用叶轮：把原动机(电机)的机械能传递给液体，提高液体的动能和静压能。

叶轮由6～12片叶片组成，按叶片两侧有无盖板: 闭式、半开式、开式闭式叶轮：适用于输送清洁液体，效率高开式和半开式叶轮：流道不易堵塞，适用于输送含有固体颗粒的液体悬浮液，但效率低一般离心泵大多采用闭式叶轮按吸液方式叶轮分为：单吸式、双吸式单吸式：结构简单，液体从叶轮一侧被吸入双吸式：吸液能力大，基本上消除轴向推力泵壳：动能→静压能，提高液体压力, 能量转换装置轴封装置作用：防止高压液体外泄分类：填料密封、机械密封比较：机械密封性能更好，但价格较高（2）离心泵分类：A、按叶轮数目：单级与多级B、按吸液方式：单吸式与双吸式C、按所产生的压头大小：低压泵<20mH2O、中压泵＝20～50mH2O高压泵>50mH2OD、按泵轴的位置：卧式泵与立式泵4、离心泵的性能参数①流量 Q：要求：Q供方≥Vs需方②扬程（压头）H 离心泵对单位重量液体提供的有效机械能要求：H供方≥He能量损失包括：容积损失（泄漏、倒流、重复做功）、机械损失（摩擦）、水力损失（局部能量损失）小型泵效率：50~70%；大型泵效率：90%左右 5 、离心泵的特性曲线及影响因素分析 （1）离心泵的特性曲线说明：特性曲线由厂家提供。

常压、20℃清水为工作介质；曲线与叶轮转速有关，故图中应标明转速HgQ W W e s ρ==%100⨯=NN e %100⨯=NgHQ ρkWW ，③ 功率 有效功率N e轴功率N ④ 效率ηηeN =曲线曲线曲线Q Q N Q H ---η（A ）H -Q 曲线选泵时常用，Q ↑，H ↓ （B ）N - Q 曲线关出口阀启动 目的：减小启动电流 （C ）η-Q 曲线 设计点：最高效率点。

高效区范围：选用离心泵，尽可能在高效区内工作离心泵铭牌上的性能参数就是在该泵的最佳工况下的参数，不低于最高效率的92%。

（2）离心泵性能曲线实验测定（插入视频） ① 测定原理离心泵典型的特性曲线min0N N Q ==时，②测定数据③绘制曲线（3）液体物性对离心泵特性曲线的影响1.密度的影响由离心泵的基本方程可看出，离心泵的压头、流量均与流体的密度无关，故泵的效率亦不随液体的密度而改变，所以离心泵特性曲线中的H—Q及，y—Q曲线保持不变。

但是泵的轴功率随液体密度而改变。

因此，当被输送液体的密度与水的不同时，原离心泵特性曲线中的N—Q曲线不再适用，此时泵的轴功率可按式2—14重新计算。

2.粘度的影响若被输送液体的粘度大于常温下清水的粘度，则泵体内部液体的能量损失增大，因此泵的压头、流量都要减小，效率下降，而轴功率增大，亦即泵的特性曲线发生改变。

当液体的运动粘度，大于20cSt(厘沲)时，离心泵的性能需按下式进行换算，即Q，=CQQH，=CHH (2—15),η=Cηη式中 Q，H，η—分别为离心泵输送清水时的流量、压头和效率；Q，，H，,η—分别为离心泵输送其它粘性液体时的能量、压头和效率；C Q ，CH，ηC—分别为离心泵的流量、压头和效率的换算系数。

式2—15中的换算系数可由图2—13及图2—14查得。

该两图是分别根据φ50—200mm和φ20～70mm的单级离心泵进行多次实验的平均值画出的。

两图均仅适用于牛顿型流体，且只能在刻度范围内使用，不能采用外推法。

用于多级离心泵时，应采用每一级的压头。

图2—13中的Qs是表示输送清水时最高效率点下所对应的流量，称为额定流量，单位m3／min。

换算时查图方法见例2-3。

(4)离心泵转速的影响离心泵的特性曲线都是在一定转速下测定的，但在实际使用时常遇到要改变转速的情况，这时泵内液体运动速度三角形将发生变化，因此泵的压头、流量、效率和轴功率也随之改变。

离心泵转速变化不大，则可作以下假设：1、转速改变前后，液体离开叶轮处的速度三角形相似。

2、不同转速下离心泵的效率相同。

（5）叶轮直径对特性曲线的影响切削法：同一型号的泵，可通过切削叶轮直径，而维持其余尺寸（包括叶轮出口截面积）不变来改变泵的特性曲线的方法。

在叶轮直径变化不大（不超过5%）时适用。

P77 例题2-1用20℃清水测定某离心泵的扬程H。

泵的转速为2900r/min，测得流量为10m3/h，泵吸入口处真空表上的读数为21.3kPa，泵出口压强表上的读数为170KPa。

已知出入管截面间垂直距离为0.3m。

P78 例题2-2若例2-1中同时测得该泵的轴功率为1.05kw，试求该次实验时泵的有效功率Ne 和泵的效率。

回顾与总结：1、流体机械的作用：从低位输向高位、向流体补加能量。

2、流体输送机械的分类：分液体与气体输送。

按工作原理分类：离心式（叶轮式）、正位移式即往复式、旋转式和流体动力作用式根据流体性质的不同分成：输送液体用的泵、输送气体用的压缩机（或风机）3、离心泵的气缚现象及危害4、离心泵主要由叶轮、泵壳、轴封装置组成。

5、离心泵的主要性能参数有：流量Q 、扬程H 、轴功率N轴、效率 。

6、离心泵铭牌上的性能参数就是在该泵的最佳工况下的参数，不低于最高效率的92%。

小结：1、离心泵的原理、主要部件2、气缚现象，产生的原因3、启动离心泵时应关闭出口阀的原因4、离心泵的特性曲线及测定方法P97 思考题九、作业：思考题：2-1 说出下列名词的意义离心泵的流量、扬程、效率、工作点、特性曲线2-2 比较下列概念的联系与区别有效功率、轴功率、电机功率、扬程十、教后记。