流体输送机械_泵66页PPT

泵的分类
1 按工作原理分
➢叶片式泵 有高速旋转的叶轮。 如离心泵、轴流泵、涡流泵。
➢往 复 泵 靠往复运动的活塞排挤液体。如活塞泵、柱塞泵等。
➢旋转式泵 靠旋转运动的部件推挤液体。如齿轮泵、螺杆泵等。
2 按用途分
➢清水泵 适用于粘度与水相近的、无腐蚀性、不含杂质的流体，如 离心泵。 ➢油泵
适用于高粘度的流体。如齿轮泵、旋转泵等。 ➢耐腐蚀泵
N2
n2
(2-6)
式（2-6）称为比例定律，当转速变化小于20%时， 可认为效率不变，用上式进行计算误差不大。
5 叶轮直径对特性曲线的影响
当叶轮直径变化不大，转速不变时，叶轮直径、 流量、压头及功率之间的近似关系为：
Q1
D1
Q2
D2
( ) H1
D1 2
H2
D2
( ) N1
N2
D1 3 D2
(2-7)
➢泵安装地点的海拔越高，大气压力就越低，允许吸上
真空高度就越小。
➢输送液体的温度越高，所对应的饱和蒸汽压就越高，
这时，泵的允许吸上真空高度也就越小。
不同海拔高度时大气压力值可查表。
海拔高度↑，液体温度↑→Hg↓
汽蚀余量
汽蚀余量Δh是指离心泵入口处，液体的静压头p1/ρg 与动压头 u12/2g之和超过液体在操作温度下的饱和蒸汽压 头pv/ρg的某一最小指定值，即
ΣHf—两截面间的压头损失，m。
简化式（2-1）
H h pm pv u22 u12
0 g
2g
Hf
（2-1）
➢两截面之间管路很短，其压头损失∑Hf可忽略不计
➢若以HM及HV分别表示压力表真空表上的读数，以米
液柱（表压）计。

泵，若将其叶轮略加切削而使直径变小，可以减低 q v 和
省 P a 。若 D 2 变化 5% ，可认为 2 不变， 不变，则
H
e
而节
qv c2 u2 D 2(u2r2 ,r2D 2 2)
Heu2c2D22 PaqvHe~D23
得:
qv D2,He (D2)2,Pa (D2)3 qv D2 He D2 Pa D2
（4）液体粘度 对特性曲线的影响
， H f ， q v H e ， ， P a （ 的幅度超过 q v H e 的幅
度，P a ）。泵厂家提供的特性曲线是用清水测定的，若实际
输送液体 比清水 大得较多。特性曲线将有所变化，应校
后再用，其他书有介绍校正方法。
轴功率
P a P eqV H eg （ W） =q 1 V 0 H 2 e（ K W ）
2.2.2离心泵的特性曲线
(2)离心泵的特性曲线
由于离心泵的种类很多，前述各种泵内损失难以估计， 使得离心泵的实际特性曲线关系 H Q、 N Q、 Q 只能 靠实验测定，在泵出厂时列于产品样本中以供参考。
注意： ①解题指南p177，式（11-9）he BKQ2等于上式
heH， qvQ， Bzp g
② qv(m3/s),H(m)
若指定解题时 qv(m3/h或 m3/min)，所求H仍为（m）。K=？
③阀门关小， （ le ） ， K ， 管路特性曲线变陡，在同样流量 q v
2.2.2离心泵的特性曲线
（5）转速n对特性曲线的影响 泵的特性曲线是在一定转速下测得，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,泵的效率不变(等效率)，则：

d
le


u2 2g




l
d
le




qVe
d
2

2g
4
对特定的管路，若忽略λ随Re的变化，且式中d、l、le、ξ均为常
数，于是可令：
l k d
le



2
8 d
4
g
H0

z

p
g
: qV
1.H随 qV增加而减少
(除流量极小外)
2. P随 qV 增加而增加
A设计点
０2
高效区
P
qV 设计点
3.η存在最高效率点ηmax ——泵的设计点，为最佳工况参数 高效区：人为规定一个工作范围。通常取η = (0.9 ~ 0.92) ηmax
注意点:
1. 泵铭牌参数：效率最佳点下的性能参数，称为额定值。
阻力损失
流体性质：清液泵、耐腐泵、泥浆泵
操作特点：离心式、正位移式
工作原理：离心式、喷射式、轴流式，往复式、旋转式等
§2-1离心泵 §2-1-1离心泵的结构、工作原理、类型
一、离心泵的结构：
1、叶 轮： 2、泵 壳： 3、泵 轴 及 轴 封 装 置：
思考： 为什么叶片弯曲？ 泵壳呈蜗壳状？
二、工作原理:
（一）叶轮→泵壳段
依靠电机使叶轮高速旋转，产生 离心力，流体受离心力作用被抛 向壳壁，同时流体在泵壳流道中 随着流道的扩大，动能大部分转 化为静压能。
（二）泵吸入端 → 叶轮中心
由于叶轮中心流体被抛出，于中 心处形成真空，故吸入端与中心 处产生静压差（势能）使流体不 断吸入。

基础。
2
流体输送机械的分类
第1节 概 述
流体输送机械是一种向流体作功以提高流体机械能的装置， 分类如下：
动力式（又称叶轮式、非正位移式）：它是利用高速旋转 的叶轮使流体获得能量，主要包括离心式、轴流式和旋涡式输 送机械。
容积式（又称正位移式）：它是利用活塞或转子的挤压作用 使流体升压排出。包括往复式、旋转式输送机械。
其他类型：例如流体作用式等，对气体和液体输送机械，同 一类型的基本结构、工作原理、主要操作性能等大致相似。
3
第1节 概 述
对流体输送机械的基本要求
在化工生产和设计中，对流体输送机械基本要求如下：
➢ 能适应被输送流体的特性，例如它们的粘性、腐蚀
性、毒性、易燃易爆性及是否含有固体杂质等
➢ 能满足生产工艺上对能量（压头）和流量的要求 ➢ 结构简单，操作可靠和高效，投资和操作费用低 ➢ 在化工生产中，选择适宜的流体输送机械类型和型
第2章 流体输送机械
1
第1节 概 述
流体输送在化工生产中的应用
➢ 在化工生产过程中，流体输送是主要的单元操作之一
它遵循流体流动的基本原理。
➢ 流体输送的主要任务是满足对工艺流体的流量和压强的
要求。流体输送系统包括：流体输送管路、流体输送机械、 流动参数测控装置。
➢ 流体输送计算以描述流体流动基本规律的传递理论为
H=f（泵的结构、尺寸、转速、Q）
轴功率 N ：电机输入到泵轴的功率，由于泵提供给流体的 实际扬程小于理论扬程，故泵由电机获得的轴功并不能全部有 效地转换为流体的机械能。
有效功率 Ne：流体从泵获得的实际功率，可直接由泵的
流量和扬程求得
NeHVg
10
离心泵的特性曲线

2.1.4 离心泵的气蚀现象与允许安装高度
1.离心泵的气蚀现象
吸入液体，泵入口处形成低压， 提高泵的安装高度，导致泵内压力 降低，入口处压力降至低于或等于 液体饱和蒸汽压，液体气化，低压 区---高压区---气泡凝结或破裂， 产生频率很高瞬时压力很大的冲击--气蚀现象。
2.离心泵的抗气蚀性能---气蚀余量和允许吸上真空度 （1）离心泵的气蚀余量
c e) u2 2g
( L le d
c
e)
1 2g
Qe d2
4
(
8 2g
)(
L
le d5
c
e)Qe2
BQe 2
He
z
P g
f (Qe )
z P k u2 0
g
2g
H H
e K BQe Q 曲线
2
管路特性曲线 离心泵性能曲线
（2）管路特性方程式和特性曲线
① 作离心泵特性曲线 作管路特性曲线 交点---工作点M
定义:
NPSH P1 u12 Pv
g 2g g
Pv - - 饱和蒸汽压 Pa
静压头 动压头 饱和蒸汽压头
在泵入口1-1和叶轮入口k-k两截面间列柏努利方程式
P1,min
g
u12 2g
Pv
g
uk2 2g
H f ,1k
比较上两式：
( NPSH )c
P1,min Pv
g
u12 2g
uk2 2g
H
P2 P1
g
C22 C12 2g
离心泵基本方程式的讨论： QT D2b2 Cr 2 D2b2 C2 sin2
（1）流量
周边面积 径向速度，C2在径向的分速度 b2 叶片周边宽度

安全操作：操作人员应熟悉通风 机的操作规程，确保安全操作
管道系统的运行与维护
定期检查：检 查管道是否有 泄漏、腐蚀等
现象
定期清洗：清 洗管道，防止
堵塞和污染
定期润滑：润 滑管道，防止
磨损和生锈
定期维护：维 护管道，确保
其正常运行
流体输送输送机械的故障 诊断与处理
章节副标题
泵的故障诊断与处理
故障诊断方法：如观察、听 诊、测量等
THEME TEMPLATE
感谢观看
泵的常见施：如更换零件、 调整参数、维修等
预防措施：如定期检查、维 护、更换易损件等
压缩机的故障诊断与处理
故障类型：机 械故障、电气 故障、液压故
障等
故障原因：磨 损、腐蚀、堵
塞、泄漏等
故障诊断方法： 观察、听声音、 测量、分析等
故障处理措施： 更换零件、调 整参数、清洗、
流体输送输送机械的应用
石油、天然气等能源输送 化工、制药、食品等行业的物料输送 城市供水、排水、污水处理等市政工程 农业灌溉、排涝等农业工程 船舶、飞机等交通工具的燃料输送 热力、电力等能源输送
流体输送输送机械的组成 与结构
章节副标题
泵的组成与结构
泵体：容纳 流体，承受 压力
叶轮：将流 体加速，产 生压力
章节副标题
流体输送输送机械概述
章节副标题
定义与分类
定义：流体输送输送机械是一 种用于输送流体的机械设备， 包括泵、压缩机、风机等。
分类：根据流体输送输送机械 的工作原理和用途，可以分为 泵、压缩机、风机等类型。
泵：用于输送液体，包括离心 泵、轴流泵、混流泵等。
压缩机：用于压缩气体，包括 离心压缩机、轴流压缩机、混 流压缩机等。

3〕HT与VT的关系
令：A=u2/g
B= u2ctgβ2/g2πr 2b2
HT=A-BV 直线 〔三条〕
一般采用后弯叶片， 原因：
2.3、离心泵的性能曲线
2.3.1．实际的H～V线 1、实际情况为: ① 叶片数目是有限的6～12片，叶 片间的流道较宽，这样叶片对液体流 束的约束就减小了，使HT有所降低。 ② 液体在叶片间流道内流动时存在 轴向涡流，导致泵的压头降低。
1、离心泵的汽蚀现象
汽蚀现象汽蚀状态：扬程比正常下降 3％
泵的安装以不发生汽蚀现象为依据
2、正常操作必须满足 的条件
pk/ρg≥pv/ρg+e e＝0.3－0.5 我国e＝0.3 pv:饱和蒸汽压 允许极限状态：pk允/ρg＝
pv/ρg+e pk到达pk允时，p2到达p2允
3、最大安装高度Hg,max的 计算
3、最大安装高度Hg,max的 计算
Hg,max=p1/ρg -pv/ρg△h允-∑Hf1-2 (2-20式)
一般△h允与泵的构造和尺寸 有关，由实验测定，并同标 绘于性能曲线图上。
实验条件为大气压
3、最大安装高度Hg,max的 计算
2〕允许汲上真空度 HS,允计算 在1-2截面间列柏式 p1/g=Hg,max+p2允/ρg
工作原理：离心式 往复式 旋转式 流体作用式〔如喷射式〕
一．离心泵的工作原理及 主要部件
1．构造
1〕叶轮：叶轮内6～12片弯曲的叶 片
作用：原动机的机械能→液体→静压 能↑和动能↑
一．离心泵的工作原理及 主要部件
叶轮按其构造形状分有三种：
① 闭式：前后有盖板
② 半闭式：前有盖板
③敞式〔开式〕：前后无盖板

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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。
气缚 离心泵启动时，如果泵壳内存在空气，由于空气的密 度远小于液体的密度，叶轮旋转所产生的离心力很小， 叶轮中心处产生的低压不足以造成吸上液体所需要的 真空度，这样，离心泵就无法工作，这种现象称作 “气缚”。
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感谢您的观看！
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学习本章的目的： 结合化工生产的特点，讨论各种流体输送设备的操
作原理、基本构造与性能，合理地选择其类型、确定 规格、计算功率消耗、正确安排在管路系统中的位置 等。
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一、泵的分类
• 泵的种类及技术性能 按照作用原理泵可分为动力工 泵类、容积式泵类及其他类型泵。
• 1． 离心泵 离心泵的基本性能参数为流量Q(m3/h， L/h)、扬程H(m)、允许汽蚀余量△hr(m)、转速n(转 /min)，轴功率N和效率η。这类泵结构简单，重量 较2．轻轴，流可泵以输轴送流温泵度大不多超是过单8级0℃的的，清可分水为及固物定理叶及片化式 和学可性调质叶类片似式于两水种的。液体。
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3）轴封装置 A 轴封的作用
为了防止高压液体从泵壳内沿轴的四周而漏出，或者 外界空气漏入泵壳内。 B 轴封的分类
轴封装置
填料密封：主要由填料函壳、软填料和填 料压盖组成，普通离心泵采用 这种密封。
设备密封：主要由装在泵轴上随之转动的 动环和固定于泵壳上的静环组 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。
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若是没有一个型号的H、Q与所要求的刚好相符，则在邻近型号中 选用H和Q都稍大的一个；若有几个型号的H和Q都能满足要求，那 么除了考虑那一个型号的H和Q外，还应考虑效率η在此条件下是

在叶轮与泵壳间安装一固定不动 的带有叶片的导轮（diffuser）， 也可减少此项能量损失。
c
cr
u
R
机械损失：泵轴与轴承之间、泵轴与密封填料之间等产生的 机械摩擦造成的能量损失。
离心泵的特性曲线（Characteristic curves）
H [m] N [kW]
[%]
在一定转速下，泵的轴功 率随输送流量的增加而增 大，流量为零时，轴功率 最小。关闭出口阀启动离 心泵，启动电流最小。
12 30
8
N
8 20
4
4 10
0 0
20 40 60 80 100 120 1400
0
Q/ m3/h
离心泵的特性曲线反映了泵的基本性能，由制造厂附于产品 样本中，是指导正确选择和操作离心泵的主要依据。以下逐 一对其进行讨论。
离心泵的特性曲线（Characteristic curves）
H—V 曲线
液体密度的影响
离心泵的理论流量和理论压头与液体密度无关，说明 H—V
曲线不随液体密度而变，由此 —V 曲线也不随液体密度而
变。离心泵所需的轴功率则随液体密度的增加而增加，即 N—V 曲线要变。 注意：叶轮进、出口的压差 p 正比于液体密度。
气缚现象（airbound）
泵启动前空气未排尽或运转中有空气漏入，使泵内流体平均 密度下降，导致叶轮进、出口压差减小。或者当与泵相连的 出口管路系统势压头一定时，会使泵入口处的真空度减小、 吸入流量下降。严重时泵将无法吸上液体。
容积损失：一部份已获得能量的高压液体由叶轮出口处通过 叶轮与泵壳间的缝隙或从平衡孔泄漏（Leakage）返回到叶 轮入口处的低压区造成的能量损失。 解决方法：使用半开式和蔽式叶轮。蔽式叶轮容积损失量小， 但叶轮内流道易堵塞，只适宜输送清洁液体。开式叶轮不易 堵塞，但容积损失大故效率低。半开式介于二者之间。

第一节 液体输送机械
表2-1液体输送机械的分类
泵是一种通用的机械，广泛使用在国民经济各部门中。 其中离心泵具有结构简单、流量大而且均匀、操作方便等 优点，在化工生产中的使用最为广泛。本章重点讲述离心 泵，对其它类型的泵作一般介绍。
第一节 液体输送机械
二、离心泵构造和原理
1.离心泵的工作原理 图2-1是一台安装在管路中 的离心泵装置示意图，主要部件 为叶轮1，叶轮上有6-8片向后弯 曲的叶片，叶轮紧固于泵壳2内 泵轴3上，泵的吸入口4与吸入管 5相连。液体经底阀6和吸入管5 进入泵内。泵壳上的液体从排出 口8与排出管9连接,泵轴3用电机 或其它动力装置带动。
泵
2.特性曲线
离心泵的有效压头、轴功率、效率与流量之间的关系曲线称为离心泵的特 性曲线 , 常 由 实 验 测 定 ， 如 图 2- 8 所 示 为 国 产 IS100-80-125型离心水泵在 n=2900rm-1时测得的特性曲线。其中以扬程和流量的关系最为重要。由于泵的 特性曲线随泵转速而改变，故其数值通常是在额定转速和标准试验条件(大气 压101.325kPa,20℃清水)下测得。通常在泵的产品样本中附有泵的主要性能 参数和特性曲线,供选泵和操作时参考。
图2-4 泵壳与导轮 1-叶轮；2-导轮；3-泵壳
第一节 液体输送机械
2.2泵壳：是一个截面逐渐扩 大的状似蜗牛壳形的通道，常称蜗 壳，如图2-5所示。叶轮在壳内顺 着蜗形通道逐渐扩大的方向旋转, 愈接近液体出口,通道截面积愈大。 因此,液体从叶轮外缘以高速被抛 出后,沿泵壳的蜗牛形通道而向排 出口流动,流速便逐渐降低,减少了 能量损失,且使大部分动能有效地 转变为静压能。
另外：叶轮按其吸液方式的不同可分为单吸式和双吸 式两种，如图2-3所示。单吸式叶轮构造简单，液体从叶 轮一侧被吸入；双吸式叶轮可同时从叶轮两侧对称地吸入 液体。显然，双吸式叶轮具有较大的吸液能力，并较好地 消除轴向推力。故常用于大流量的场合。

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：
2.离心泵的主要部件
泵壳（蜗牛形，又称蜗壳）
泵壳制成蜗牛形，使部分动能转换成静压能。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。
思考：三种叶轮中哪一种效率高？
闭式叶轮的内漏较弱些，敞式叶轮的最大
但敞式叶轮和半闭式叶轮不易发生堵塞现象
2．离心泵的特性曲线 (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、η～Q的
4B20离心泵
30 n＝2900r/min 26
η
80%
70%
关系只能靠实验测定，在泵出 22 18
厂时列于产品样本中以供参考。 14
右图所示为4B20型离心泵在转 10 速 n ＝ 2900r/min 时 的 特 性 曲 线 。
29 00 ， H 与 Q 无 关 ；
2 9 0 0 ， H 随 Q 的 增 加 而 减 小 。
H u22 / g
2 90
2 90
2 90
Q 离心泵 H∞ - Q 图
实际流量较理论 流量低的原因： ➢ 非理想情况
➢ 泵内存在泄漏
2.1.3 离心泵的性能参数与特性曲线
离心泵的主要性能：流量Q 、压头(扬程)H 、效率 、
叶轮轴向力问题