单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第 二章 流体输送机械,第二节 气体输送和压缩设备,第一节 液体输送机械,2024/11/19,第 二章 流体输送机械 第二节 气体输送和压,1,流体输送机械：,向流体作功以提高流体机械能的装置,。,输送液体的机械通称为泵,；,例如：离心泵、往复泵、旋转泵和旋涡泵,。,输送气体的机械按不同的工况分别称为:,通风机、鼓风机、压缩机和真空泵。,本章的目的：,结合化工生产的特点，讨论各种流体输送机械的操作原理、基本构造与性能，,合理地选择其类型、决定规格、计算功率消耗、正确安排在管路系统中的位置,等。,2024/11/19,流体输送机械：向流体作功以提高流体机械能的装置。本章的目的：,2,2-1-1 离心泵,离心泵的操作原理、构造与类型,离心泵的基本方程式,离心泵的主要性能参数与特性曲线,离心泵性能的改变,离心泵的气蚀现象与允许吸上高度,离心泵的工作点与流量调节,2-1-2 其他类型的泵,第一节 液体输送机械,2024/11/19,2-1-1 离心泵第一节 液体输送机械2023/10/8,3,2-1-1 离心泵,一离心泵的操作原理、构造与类型,1、操作原理,由若干个弯曲的叶片组成的,叶轮,置于具有,蜗壳,通道的泵壳之内。,叶轮紧固于,泵轴,上,泵轴与电机相连， 可由电机带动旋转。,2024/11/19,2-1-1 离心泵一离心泵的操作原理、构造与类型 由若,4,吸入口位于泵壳中央与吸入管路相连，并在吸入管,底部装,一止逆阀,。,泵壳的侧边为排出口，与排出管路相连，装有,调节阀,。,离心泵的工作过程：,开泵前,，先在泵内,灌满,要输送的液体。,开泵后，泵轴带动叶轮一起高速旋转产生离心力。液体在,此作用下，从叶轮中心被抛向叶轮外周，压力增高，并以,很高的速度（15-25,m/s）,流入泵壳。,2024/11/19,吸入口位于泵壳中央与吸入管路相连，并在吸入管底部装202,5,在蜗形泵壳中由于流道的不断扩大，液体的流速减慢，使,大部分动能转化为压力能,。最后液体以,较高的静压强,从排,出口流入排出管道。,泵内的液体被抛出后，叶轮的,中心形成了真空,，在液面压,强（大气压）与泵内压力（负压）的,压差作用,下，液体便,经吸入管路进入泵内，填补了被排除液体的位置。,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,。,2024/11/19,在蜗形泵壳中由于流道的不断扩大，液体的流速减慢，使 离,6,2024/11/19,2023/10/8,7,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,”,。,为了使,启动前泵内充满液体,，在吸入管道底部装,一止逆阀,。此外，在离心泵的出口管路上也,装一调节阀,，用于开停车和调节流量。,2024/11/19,气 缚 为了使启动前泵内充满液体，在吸入管道底部装一止,8,2、基本部件和构造,1）叶轮,a,),叶轮的作用,将电动机的机械能传给液体,使液体的动能有所提高。,b),叶轮的分类,根据结构,闭式叶轮,开式叶轮,半闭式叶轮,叶片的内侧带有前后盖板，适于输送干净流体，效率较高。,没有前后盖板，适合输送含有固体颗粒,的液体悬浮物。,只有后盖板，可用于输送浆料或含固体,悬浮物的液体，效率较低。,2024/11/19,2、基本部件和构造根据结构闭式叶轮开式叶轮 半闭式叶轮 叶片,9,2024/11/19,2023/10/8,10,按吸液方式,单吸式叶轮,双吸式叶轮,液体只能从叶轮,一侧,被吸入，结构简单。,相当于两个没有盖板的单吸式叶轮背靠背并在了一起，可以从,两侧吸入液体,，具有较大的吸液能力，而且可以较好的,消除轴向推力。,2024/11/19,按吸液方式 单吸式叶轮 双吸式叶轮液体只能从叶轮一侧被吸入，,11,2024/11/19,2023/10/8,12,2）泵壳,泵壳的作用,汇集液体，作导出液体的通道；,使液体的,能量发生转换，一部分动能转变为静压能,。,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，引导液体在泵壳的通道内平缓的改变方向，使,能量损失减小，使动能向静压能的转换更为有效,。,2024/11/19,2）泵壳 导叶轮 2023/10/8,13,3）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,机械密封,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。,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。,2024/11/19,3）轴封装置轴封装置 填料密封机械密封要由填料函壳、软填料和,14,3、离心泵的分类,1）按照轴上叶轮数目的多少,单级泵,多级泵,轴上只有一个叶轮的离心泵，适用于出口压力不太大的情况；,轴上不止一个叶轮的离心泵 ，可以达到较高的压头。离心泵的级数就是指轴上的叶轮数，我国生产的多级离心泵一般为29级。,2）按叶轮上吸入口的数目,单吸泵,双吸泵,叶轮上只有一个吸入口，适用于输送量不大的情况。,叶轮上有两个吸入口，适用于输送量很大的情况。,2024/11/19,3、离心泵的分类单级泵 多级泵 轴上只有一个叶轮的离心泵，适,15,2024/11/19,2023/10/8,16,3）按离心泵的不同用途,水泵,输送清水和物性与水相近、无腐蚀性且杂质很少的液体的泵,（,IS,型单级单吸泵、,S,型单级双吸泵,）,耐腐蚀泵,接触液体的部件（叶轮、泵体）用耐腐蚀材料制成。要求：结构简单、零件容易更换、维修方便、密封可靠、用于耐腐蚀泵的材料有：铸铁、高硅铁、各种合金钢、塑料、玻璃等。（,F,型）,油 泵,输送石油产品的泵 ，要求密封完善。（,Y,型）,杂质泵,输送含有固体颗粒的悬浮液、稠厚的浆液等的泵，又细分为污水泵、砂泵、泥浆泵等 。要求不易堵塞、易拆卸、耐磨、在构造上是叶轮流道宽、叶片数目少。,2024/11/19,3）按离心泵的不同用途 水泵 输送清水和物性与水相近、无腐蚀,17,二、离心泵的基本方程式,1、离心泵基本方程式的导出,假设如下理想情况：,1）泵叶轮的,叶片数目为无限多个,，也就是说叶片的厚度,为无限薄，液体质点沿叶片弯曲表面流动，,不发生任,何环流现象,。,2）输送的是,理想液体，流动中无流动阻力,。,2024/11/19,二、离心泵的基本方程式 1、离心泵基本方程式的导出 2023,18,在高速旋转的叶轮当中，液体质点的运动包括：,液体随叶轮旋转 ；,经叶轮流道向外流动。,液体与叶轮一起旋转的速度,u,1,或,u,2,方向与所处圆周的切线方向一致，与转数,n,（,rpm/min,）关系为：,2024/11/19,在高速旋转的叶轮当中，液体质点的运动包括： 液体随叶轮旋,19,液体沿叶片表面运动的速度,1,、,2,，,方向为液体质点所,单位重量液体由点1到点2获得的机械能为:,单位重量理想液体，通过无数叶片的旋转，获得的能量,两个速度的合成速度就是液体质点在点1或点2处相对于,处叶片的切线方向，大小与液体的流量、流道的形状等有关,静止的壳体的速度，称为,绝对速度,，用,c,1,、c,2,来表示。,称作理论压头,，用,H,表示。,H,C,:,液体经叶轮后动能的增加 ；,H,P,:,液体经叶轮后静压能的增加；,2024/11/19,液体沿叶片表面运动的速度1、2，方向为液体质点,20,静压能增加项,H,P,主要由于两方面的因素促成：,1）,液体在叶轮内接受离心力所作的外功，单位质量液体所,接受的外功可以表示为,：,2,）,叶轮中相邻的两叶片构成自中心向外沿逐渐扩大的液体,流道，液体通过时部分动能转化为静压能，这部分静,压能的增加可表示为：,2024/11/19,静压能增加项HP主要由于两方面的因素促成：2）叶轮中相邻的两,21,单位重量流体经叶轮后的静压能增加为,:,（,a）,根据余弦定理，上述速度之间的关系可表示为：,2024/11/19,单位重量流体经叶轮后的静压能增加为:（a）根据余弦定理，上述,22,代入（,a,）,式，并整理可得到：,(,b),一般离心泵的设计中，为提高理论压头，使,1,=90,，,即,cos,1,=0,离心泵的基本方程式,离心泵理论压头的表达式,2024/11/19,代入（a）式，并整理可得到：(b)一般离心泵的设计中，为提高,23,理论压头与理论流量,q,T,关系,流量可表示为叶轮出口处的径向速度与出口截面积的乘积,从点,2,处的速度三角形可以得出,代入,H=u,2,c,2,cos,2,/g,离心泵基本方程式,表示离心泵的理论压头与理论流量，叶轮的转速和直径、叶轮的几何形状间的关系。,2024/11/19,理论压头与理论流量qT关系 从点2处的速度三角形可以得出代入,24,对于某个离心泵（即其,2,、,2,、,b,2,固定），当转速,一定时，理论压头与理论流量之间呈线形关系，可表示为：,2、离心泵基本方程式的讨论,1）离心泵的理论压头与叶轮的转速和直径的关系,当叶片几何尺寸（,b,2,，,2,）,与理论流量一定时，离心泵的理论压头随叶轮的转速或直径的增加而加大。,2）离心泵的理论压头与叶片几何形状的关系,根据叶片出口端倾角,2,的大小,叶片形状可分为三种:,2024/11/19,对于某个离心泵（即其2、2、b2固定），当转速一定时，,25,a,）,后弯叶片,(,2,0,。,泵的,理论压头随流量,q,v,的增大而减小,2024/11/19,a）后弯叶片(20 。泵的理,26,b,）,径向叶片,（,2,=90,。,，,图,a,），,ctg,2,=0,。,泵的理论压头不随流量,Q,T,而变化。,c）,前弯叶片,(,2,90,。,，,图,c,)，ctg,2,0 。,泵的理论压头,随理论流量,q,T,的增大而增大。,前弯叶片产生的理论压头最高，这类叶片是最佳形式的叶片吗？,NO,2024/11/19,b）径向叶片（2=90。，图a），ctg2=0 。泵的理,27,静压头的增加：,动压头的增加：,前弯叶片,，,动能的提高大于静压能,的提高。,由于液体的流速过大，在动能转化为静压能的实际过程中，会有,大量机械能损失，使泵的效率降低,。,一般都采用后弯叶片,2024/11/19,静压头的增加：动压头的增加： 前弯叶片，动能的提高大于静压,28,3、实际压头,离心泵的实际压头与理论压头有较大的差异，,原因在于流体在通过泵的过程中存在着压头损失,，它主要包括：,1）,叶片间的环流,2）流体的,阻力损失,3）,冲击损失,理论压头、实际压头及各种压头损失与流量的关系为,2024/11/19,3、实际压头 2023/10/8,29,2024/11/19,2023/10/8,30,三离心泵的主要性能参数与特性曲线,1、离心泵的性能参数,1）离心泵的流量,q,v,指离心泵在单位时间里排到管路系统的液体体积，一般用,q,v,表示，单位为,m,3,/s,。,又称为,泵的送液能力,。,2）离心泵的扬程,H,泵对,单位重量,的液体所提供的有效能量，以,H,表示，单位为,m,。,又称为,泵的压头,。,2024/11/19,三离心泵的主要性能参数与特性曲线 1、离心泵的性能参数 2,31,泵的结构,（叶轮的直径、叶片的弯曲等）,转速,n,流量,q,V,，,如何确定转速一定时，泵的压头与流量之间的关系呢？,实验测定,离心泵的压头取决于：,2024/11/19,如何确定转速一定时，泵的压头与流量之间的关系呢？离心泵的压头,32,H,的计算可根据整真空表所在位置为,1,截面,、压力表位置为,2,截面，,在两截面间列柏努利方程：,离心泵的压头又称扬程。必须注意，扬程并不等于升举高度,Z,，,升举高度只是扬程的一部分。,2024/11/19,H的计算可根据整真空表所在位置为1截面、压力表位置为2截面，,33,3）离心泵的效率,离心泵输送液体时，通过电机的叶轮将电机的能量传给液体。在这个过程中，不可避免的会有能量损失，也就是说泵轴转动所做的功不能全部都为液体所获得，通常用效率,来反映能量损失。这些能量损失包括：,容积损失；水力损失；机械损失,泵的效率反应了这三项能量损失的总和，又称为总效率,。,与泵的大小、类型、制造精密程度和所输送液体的性质有关,一般，小型泵，效率为,6085%,，大型泵效率可达,90%,。,2024/11/19,3）离心泵的效率 一般，小型泵，效率为608,34,4）轴功率,P,及有效功率,Pe,轴功率：,电机输入离心泵的功率,用,N,表示，单位为,J/S,W,或,k,W,有效功率,：,排送到管道的液体从叶轮获得的功率，用,P,e,表示,轴功率和有效功率,之间的关系为,：,有效功率,可表达为,轴功率,可直接利用效率计算,W,2024/11/19,4）轴功率 P 及有效功率 Pe电机输入离心泵的功率,用N表,35,2、离心泵的特性曲线,离心泵的,H,、,、,P,都与离心泵的,q,v,有关，它们之间的关系由离心泵压头的实验来测定，实验测出的一组关系曲线：,Hq,V,、,q,v,、 Pq,V,离心泵的特性曲线,注意：,特性曲线随转速,n,而变,因此必须标注转速,。,各种型号的离心泵都有本身独自的特性曲线,，但形状基本相似，具有共同的特点,2024/11/19,2、离心泵的特性曲线 离心泵的H、 、 P 都与离心,36,离心泵特性曲线,n,一定,2024/11/19,离心泵特性曲线n一定2023/10/8,37,1）Hq,V,曲线,：表示泵的压头与流量的关系，离心泵的压头普遍是随流量的增大而下降（流量很小时可能有例外）,2）Pq,V,曲线,：表示泵的轴功率与流量的关系，离心泵的轴功率随流量的增加而上升，流量为零时轴功率最小。,离心泵启动时，应关闭出口阀，使启动电流最小，以保护电机。,3）q,V,曲线,：表示泵的效率与流量的关系，随着流量的增大，泵的效率将上升并达到一个最大值，以后流量再增大，效率便下降。,2024/11/19,1）HqV曲线：表示泵的压头与流量的关系，离心泵的压头普遍,38,离心泵在,一定转速下有一最高效率点,。离心泵在与最高效率点相对应的流量及压头下工作最为经济。,与最高效率点所对应的,q,V,、,H、P,值称为最佳工况参数,。,离心泵的铭牌上标明的就是指该泵在运行时最高效率点的状态参数,。,注意：,在选用离心泵时，应使离心泵在该点附近工作，即,高效工作区,。一般要求操作时的效率应不低于最高效率的,92%,。,2024/11/19,离心泵在一定转速下有一最高效率点。离心泵在与最高效率点,39,四、离心泵性能的改变,1、,液体性质的影响,1）液体密度的影响,离心泵的,流量,与液体密度,无关,。,离心泵的,压头,与液体的密度,无关,Hq,v,曲线不因输送的液体的密度不同而变,。,泵的,效率,不随输送液体的密度,而变,。,离心泵的轴功率与输送液体密度有关,。,2024/11/19,四、离心泵性能的改变 1、液体性质的影响 离心泵的流量 与液,40,2）粘度的影响,当输送的液体,粘度大于,常温清水的粘度时，,泵的压头减小,泵的流量减小,泵的效率下降,泵的轴功率增大,泵的特性曲线发生改变，,选泵时应根据原特性曲线进行修正,当液体的运动粘度小于,2*,10,5,（,m,2,/s,）时，如汽油、柴油、煤油等粘度的影响可不进行修正。,2024/11/19,2）粘度的影响 2023/10/8,41,2、转速对离心泵特性的影响,当液体的粘度不大且泵的效率不变时，泵的流量、压头、轴功率与转速的近似关系可表示为：,比例定律,3、叶轮直径的影响,1）属于同一系列而尺寸不同的泵，叶轮几何形状完全相似，,b,2,/D,2,保持不变，当泵的效率不变时，,2024/11/19,2、转速对离心泵特性的影响 比例定律 3、叶轮直径的影响,42,2）某一尺寸的叶轮外周经过切削而使,D,2,变小，,b,2,/D,2,变大,若切削使直径,D,2,减小的幅度在20%以内，效率可视为不变，并且切削前、后叶轮出口的截面积也可认为大致相等, 此时有,：,-切割定律,2024/11/19,2）某一尺寸的叶轮外周经过切削而使D2变小，b2/D2变大,43,五、离心泵的气蚀现象与允许安装高度,1、气蚀现象,气蚀产生的条件,叶片入口附近,K,处的压强,p,K,等于或小于输送温度下液体的饱和蒸气压,2024/11/19,五、离心泵的气蚀现象与允许安装高度 1、气蚀现象 气蚀产生的,44,气蚀产生的后果,：,气蚀发生时,产生噪音和震动,，叶轮局部在巨大冲击的反复作用下，表面出现斑痕及裂纹，甚至呈海棉状逐渐脱落,液体流量明显下降，同时,压头、效率也大幅度降低,，严重时会输不出液体。,2、离心泵的允许安装高度,Hg,离心泵的允许,安装,高度又称为允许,吸上,高度,，指泵的吸入口与吸入贮槽液面间可允许达到的最大垂直距离，以,Hg,表示。,2024/11/19,气蚀产生的后果： 气蚀发生时产生噪音和震动，叶轮局部在巨大,45,贮槽液面,0-0,与入口处,1-1,两截面间列柏努利方程,若贮槽上方与大气相通，则,P,0,即为大气压强,p,a,1,1,0,0,离心泵的安装高度,Hg,2024/11/19,贮槽液面0-0与入口处1-1两截面间列柏努利方程若贮槽上,46,2、离心泵的允许吸上真空度,注意,：,H,S,单位是压强的单位,，通常以,m,液柱来表示。在水泵的性能表里一般把它的单位写成,m,（,实际上应为,mH,2,O）。,离心泵的允许吸上真空度,定义式,将,代入,得,允许安装高度的计算式,2024/11/19,2、离心泵的允许吸上真空度 注意：HS 单位是压强的单位，,47,H,S,值越大，表示该泵在一定操作条件下抗气蚀性能好，安装高度,H,g,越高。,H,S,与泵的结构、流量、被输送液体的物理性质及当地大气压等因素有关。,通常由泵的制造工厂,试验测定，实验在大,气压为10,.33,mH,2,O,（101.3kP,a,）,下,以20清水为介质,进行的。,2024/11/19,HS值越大，表示该泵在一定操作条件下抗气蚀性能好，安装高度,48,H,S,随,qv,增大而减小,确定离心泵安装高度时应使用泵最大流量下的,H,S,进行计算。若输送其它液体，且操作条件与上述实验条件不符时，需对,H,S,进行校正。,3、有效气蚀余量,和必需气蚀余量,为防止气蚀现象发生，在离心泵入口处液柱的静压头,与动压头,之和必需大于液体在操作温度下的饱和蒸汽压头,，其差值称为,有效气蚀余量，以 表示,。,2024/11/19,HS 随qv 增大而减小3、有效气蚀余量,49,必需气蚀余量定义式,当叶轮入口附近,(,k-k),最小压强等于液体的饱和蒸汽压,p,v,时，泵入口处压强,(1-1,),必等于某确定的最小值,p,1,，,min,。,有效气蚀余量定义式,当流量一定且流体流动为阻力平方区时，有效气蚀余量仅与泵的结构和尺寸有关，是泵抗气蚀性能参数。,2024/11/19,必需气蚀余量定义式当叶轮入口附近(k-k)最小压强等于,50,将,代入,最大安装高度的计算式,离心泵的气蚀余量,值也是由生产泵的工厂通过实验测定的,h,随,q,V,增大而增大,计算允许安装高度时应取高流量下的,ha,值。,允许安装高度的计算式,2024/11/19,将 代入 最大安装高度的计算式离心泵的气蚀余量 值也是由,51,泵性能表上所列的,h,值也是按输送,20,、,101.325kPa,的清水测定的，当,输送其它液体时应乘以校正系数予以校正,，但因一般校正系数小于,1,，故把它作为外加的安全系数，不再校正。,4、离心泵的实际安装高度,离心泵的实际安装高度应小于允许安装高度，一般比,允许值小0.51,m,。,2024/11/19,泵性能表上所列的h值也是按输送20、101.325kPa,52,注意：,1）离心泵的允许吸上真空度和允许气蚀余量值是与其流量有关的，大流量下,h,较大而,H,S,较小，因此，必须注意,使用最大额定流量值进行计算,。,2）,离心泵安装时，应注意选用较大的吸入管路,，减少吸入管路的弯头、阀门等管件，以,减少吸入管路的阻力,。,3）当液体输送温度较高或液体沸点较低时，可能,出现允许安装高度为负值的情况,，此时，应将离心泵安装于贮槽液面以下，使液体利用位差自流入泵内。,2024/11/19,注意：2023/10/8,53,六、离心泵的工作点与流量调节,1、管路特性曲线与泵的工作点,1）管路特性曲线,管路特性曲线,流体通过某特定管路时所需的压头与液体流量的关系曲线。,在截面1-1与 2-2 间列柏努利方程式，并以1-1截面为基准水平面，则液体流过管路所需的压头为：,2024/11/19,六、离心泵的工作点与流量调节 1、管路特性曲线与泵的工作点,54,式中：,上式简化为,而,令,2024/11/19,式中：上式简化为 而令2023/10/8,55,管路的特性,方程,2）离心泵的工作点,离心泵的特性曲线与管路的特性曲线的交点,M,，,就是离心泵在管路中的工作点。,在特定管路中输送液体时，管路所需的压头随所输送液体流量,q,v,的平方而变,管路特性曲线,H,q,V,泵特性曲线,工作点,2024/11/19,管路的特性 方程2）离心泵的工作点在特定管路中输送液体时,56,M,点所对应的流量,q,e,和压头,H,表示离心泵在该特定管路中实际输送的流量和提供的压头。,2、离心泵的流量调节,1）改变出口阀开度,改变管路特性曲线,阀门关小时：,管路局部阻力加大，管路特性曲线变陡，工作点由原来的,M,点移到,M,1,点，流量由,q,M,降到,q,M1,；,2024/11/19,M点所对应的流量qe和压头H表示离心泵在该特定管路中实际输,57,当阀门开大时：,管路局部阻力减小，管路特性曲线变得平坦一些，工作点由,M,移到,M,2,流量加大到,q,M2,。,优点,：调节迅速方便，流量可连续变化；,缺点,：流量阻力加大，要多消耗动力，不经济。,2）改变泵的转速改变泵的特性曲线,若把泵的转速提高到,n,1,：,则,Hq,线上移，工作点由,M,移至,M,1,，,流量由,q,M,加大到,q,M1,；,2024/11/19,当阀门开大时：优点：调节迅速方便，流量可连续变化；缺点：流量,58,若把泵的转速降至,n,2,：,则,Hq,线下移，工作点移至,M,2,流量减小到,q,M2,优点,：流量随转速下降而减小，动力消耗也相应降低；,缺点,：需要变速装置或价格昂贵的变速电动机，难以做到流量连续调节，化工生产中很少采用。,2024/11/19,若把泵的转速降至n2：则Hq线下移，工作点移至M2,流量,59,3、离心泵的并联和串联,1）串联组合泵的特性曲线,两台相同型号的离心泵串联组合，,在同样的流量下，其提供的压头是单台泵的两倍,。,2024/11/19,3、离心泵的并联和串联两台相同型号的离心泵串联组合，在同样的,60,2）并联组合泵的特性曲线,两台相同型号的离心泵并联，若其各自有相同的吸入管路，则在,相同的压头下，并联泵的流量为单泵的两倍,。,2024/11/19,2）并联组合泵的特性曲线 2023/10/8,61,3）离心泵组合方式的选择,对于低阻输送管路,a,，,并联组合泵流量的增大幅度大于串联组合泵；,对于高阻输送管路,b,，,串联组合泵的流量增大幅度大于并联组合泵。,低阻输送管路-并联优于串联；,高阻输送管路-串联优于并联。,2024/11/19,3）离心泵组合方式的选择 对于低阻输送管路a，并联组合泵流量,62,七、离心泵的选用、安装与操作,1、离心泵的选择,1,）,确定输送系统的流量和压头,：一般情况下液体的输送量是生产任务所规定的，如果流量在一定范围内波动，,选泵时按最大流量考虑,，然后，根据输送系统管路的安排，用柏努利方程计算出在最大流量下管路所需压头。,2）,选择泵的类型与型号,：首先根据被,输送液体的性质和操作条件确定泵的类型,，按已,确定的流量和压头,从泵样本或产品目录中,选出适合的型号,。,2024/11/19,七、离心泵的选用、安装与操作 1、离心泵的选择 1）确定输,63,若是,没有一个,型号的,H、q,V,与所要求的刚好相符，则在,邻近型号中选用,H,和,qv,都稍大的一个,；若有,几个型号,的,H,和,q,v,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,在此条件下是否比较大。,3)核算轴功率,:若输送液体的密度大于水的密度时，按,来计算泵的轴功率。,2、离心泵的安装和使用,2024/11/19,若是没有一个型号的H、qV 与所要求的刚好相符，则在邻,64,1）泵的安装高度,为了保证不发生气蚀现象或泵吸不上液体，泵的实际安装,高度必须低于理论上计算的最大安装高度，同时，应尽量降低吸入管路的阻力。,2）启动前先“灌泵”,这主要是为了防止“气傅”现象的发生，在泵启动前，向泵内灌注液体直至泵壳顶部排气嘴处在打开状态下有液体冒出时为止。,3）离心泵应在出口阀门关闭时启动,为了不致启动时电流过大而烧坏电机，泵启动时要将出口阀,2024/11/19,1）泵的安装高度 2023/10/8,65,完全关闭，等电机运转正常后，再逐渐打开出口阀，并调节到所需的流量。,4）关泵的步骤,关泵时，一定要,先关闭泵的出口阀，再停电机,。否则，压出管中的高压液体可能反冲入泵内，造成叶轮高速反转，使叶轮被损坏。,5）,运转时应定时检查,泵的响声、振动、滴露等情况，观察泵出口压力表的读数，以及轴承是否过热等。,2024/11/19,完全关闭，等电机运转正常后，再逐渐打开出口阀，并调节到所需的,66,2-1-2 其他类型泵,一、往复泵,1、往复泵的结构,及工作原理,往复泵是一种,容积式泵,，它依靠作往复运动的活塞依次开启吸入阀和排出阀从而吸入和排出液体。,2024/11/19,2-1-2 其他类型泵 一、往复泵 往复泵是一种容积式泵，它,67,泵的主要部件有,泵缸、活塞、活塞杆、吸入单向阀和排出单向阀,。活塞经传动和机械在外力作用下在泵缸内作往复运动。活塞与单向阀之间的空隙称为工作室。,工作原理：,当活塞自左向右移动时，工作室的容积增大，形成低压，贮池内的液体经吸入阀被吸入泵缸内，排出阀受排出管内液体压力作用而关闭。,当活塞移到右端时，工作室的容积最大,。 活塞由右向左移动时，泵缸内液体受挤压，压强增大，使吸入阀关闭而推开排出阀将液体排出，活塞移到左端时，排液完毕，完成了一个工作循环，此后开始另一个循环。,2024/11/19,泵的主要部件有泵缸、活塞、活塞杆、吸入单向阀和排出单向,68,2024/11/19,2023/10/8,69,2024/11/19,2023/10/8,70,活塞从左端点到右端点的距离叫行程或冲程,。,活塞在往复一次中，只吸入和排出液体各一次的泵，称为,单动泵,。,由于单动泵的吸入阀和排出阀均装在活塞的一侧，吸液时不能排液，因此,排液不是连续的,。,为了改善单动泵流量的不均匀性，多采用双动泵或三联泵,往复泵的工作原理与离心泵不同，具有,以下特点,：,2024/11/19,活塞从左端点到右端点的距离叫行程或冲程。 2023/10,71,2）,往复泵的压头与泵的几何尺寸无关,，只要泵的机械强度及原动机的功率允许，输送系统要求多高的压头，往复泵就能提供多大的压头。,3）,往复泵的吸上真空度也随泵安装地区的大气压强、输送液体的性质和温度而变，,所以往复泵的吸上高度也有一定的限制。但往复泵的低压是靠工作室的扩张来造成的，所以在开动之前，泵内无须充满液体，,往复泵有自吸作用,。,1）往复泵的流量只与泵本身的几何形状和活塞的往复次数有关，而与,泵的压头无关,。,2024/11/19,2）往复泵的压头与泵的几何尺寸无关，只要泵的机械强度及,72,4）往复泵不能简单地用排出管路阀门来调节流量，一般采用,回路调节,。,往复泵适用于小流量、高压强的场合,，输送高粘度液体时的效果也比离心泵好，但不能输送腐浊性液体和固体粒子的悬浮液。,二、计量泵,计量泵就是往复泵的一种。,通过偏心轮把电机的旋转运动变成柱塞的往复运动,。偏心轮的偏心距离可以调整，使柱塞的冲程随之改变。这样就达到控制和调节流量的目的。,2024/11/19,4）往复泵不能简单地用排出管路阀门来调节流量，一般采用回,73,2024/11/19,2023/10/8,74,2024/11/19,2023/10/8,75,三、旋转泵,旋转泵靠泵内一个或多个转子的旋转来吸入或排出液体，又称转子泵。,1、齿轮泵,泵壳内有两个齿轮。一个用电机带动旋转，另一个被啮合着向相反方向旋转，,吸入腔内两轮的齿互相拨开，形成低压而吸入液体,，被吸入的液体被齿嵌住，随齿轮转动而达到排出腔,，排出腔内两轮的齿互相合拢，形成高压而排出液体。,2024/11/19,三、旋转泵 2023/10/8,76,2024/11/19,2023/10/8,77,齿轮泵可以产生较高的压头，但流量较小，用于输送粘稠的液体，但不能输送含颗粒的悬浮液。,2、螺杆泵,螺杆泵分为单螺杆泵、双螺杆泵、三螺杆泵、五螺杆泵等,图（,a）,为单螺杆泵，螺杆在具有内罗纹的泵壳中偏心转动，将液体沿轴向推进，最终沿排出口排出。,图（,b,）,为双螺杆泵，工作原理与齿轮泵十分相似，利用两根相互啮合的螺杆来输送液体。,螺杆泵的压头高，效率高，无噪音，适用于高粘度液体的输送。,往复泵、旋转泵均属于正位移泵。,2024/11/19,齿轮泵可以产生较高的压头，但流量较小，用于输送粘稠的液,78,2024/11/19,2023/10/8,79,四、旋涡泵,旋涡泵是一,种特殊类型的离心泵,，它是由叶轮和泵体组成。叶轮是一个圆盘，四周由凹槽构成的叶片成辐射状排列。叶轮在泵壳内转动，其间有引水道，吸入管接头和排出管接头之间为间壁，间壁与叶轮只有很小的缝隙，用来分隔吸腔和排出腔。泵内液体在随叶轮旋转的同时，又在引水道与,各叶片间作漩涡形运动。因而，被叶片拍击多次，获得较多的能量。液体在叶片与引水道之间的反复迂回是靠离心力的作用。因此，,旋涡泵在开动前也要灌满液体,。,旋涡泵适用于要求输送量小，压头高而粘度不大的液体。,2024/11/19,四、旋涡泵 2023/10/8,80,2024/11/19,2023/10/8,81,2024/11/19,2023/10/8,82,一、离心通风机、鼓风机与压缩机,二、旋转鼓风机、压缩机与真空泵,第二节 气体输送和压缩设备,2024/11/19,第二节 气体输送和压缩设备2023/10/8,83,按照终压与压缩比,通风机：,鼓风机：,压缩机：,真空泵：,终压不大于,14.7,10,3,Pa,(,表压,),终压为,14.7,10,3,294,10,3,Pa,，,压缩比小于,4,。,终压在,294,10,3,Pa,以上，压缩比大于,4,。,将低于大气压强的气体从容器或设备内抽至大气中。,按结构与工作原理,离心式、往复式、旋转式和流体作用式,第二节 气体输送和压缩设备,2024/11/19,按照终压与压缩比 终压不大于14.7103Pa (表压),84,一、离心式通风机、鼓风机与压缩机,1、离心式通风机,离心式通风机按所产生的,出口风压,不同，分为：,低压离心通风机：,中压离心通风机：,高压离心通风机,：,出口风压低于,0.9807,10,3,Pa,(,表压,),；,出口风压为：,0.9807,10,3,Pa2.942,10,3,Pa,出口风压为：,2.942,10,3,Pa14.7,10,3,Pa,1）离心式通风机的结构,2024/11/19,一、离心式通风机、鼓风机与压缩机 1、离心式通风机 出口风压,85,2024/11/19,2023/10/8,86,2）离心通风机的性能参数与特性曲线,（1）风量：,指气体通过进风口的体积流率，以,q,V,表示，单位为,m,3,/h,或,m,3,/s,。,气体的体积按进口状态计。,（2）风压：,指单位体积的气体通过通风机时所获得的能量，单位为,Pa,，与压强单位相同，以,p,t,表示。取决于风机的结构，叶轮尺寸，转速与进入风机的气体的密度。,目前，还不能用理论方法精确计算离心通风机的风,压，而是由试验测定。,2024/11/19,2）离心通风机的性能参数与特性曲线 指气体通过进风口的体积流,87,在通风机的进口截面,1-1,和出口截面,2-2,间列柏努力方程：,简化为,（,p,2,p,1,）,称为静风压，以,p,s,表示,称为动风压，,以,p,d,表示,离心通风机的风压为静风压和动风压之和，称为全风压。,2024/11/19,在通风机的进口截面1-1和出口截面2-2间列柏努力方程：,88,风压与被输送气体的密度,成正比,，风机性能表上列出风压是按,“标准状态”下,(20,，,1.01,325,10,5,Pa),的空气密度测定,的。若实际操作条件与上述试验条件不同，应将操作条件下的风压,p,T,换算为试验条件下的风压,p,T,，,然后按,p,T,的数值来选择风机。,（3）功率和效率,离心通风机的轴功率为：,2024/11/19,风压与被输送气体的密度成正比，风机性能表上列出风压,89,（4）特性曲线,2024/11/19,（4）特性曲线 2023/10/8,90,3）离心通风机的选用,选择离心通风机的主要步骤为：,（1）根据气体的种类（清洁空气、易燃气体、腐蚀性气体、含尘气体、高温气体等）与风压范围，,确定风机的类型,（2）据所,要求的风量与全压,，从产品样本或规格目录中的特性曲线或性能表格中,查得适宜的类型与机号,。,2、离心鼓风机和压缩机,1）离心鼓风机,离心鼓风机外形与离心泵相象。蜗壳形的通道为圆形，但其外壳直径与宽度之比较大，叶轮上数目较多，转速较高，,2024/11/19,3）离心通风机的选用2023/10/8,91,并且有一固定导轮。,下图为一台五级离心鼓风机的示意图,。,气体由吸入口进入后，经过第一级的叶轮和导轮，然后转入第二级叶轮入口，再依次逐级通过以后的叶轮,和导轮，最后由排气口排出。,离心通风机的送气量大，但所产生的风压仍不太高，,出口表压强一般不超过,29410,3,Pa,。,由于在离心鼓风机中，气体的压缩比不高，所以无需设置冷却装置，各级叶轮的直径也大致上相等。,2024/11/19,并且有一固定导轮。下图为一台五级离心鼓风机的示意图。2023,92,2024/11/19,2023/10/8,93,2024/11/19,2023/10/8,94,2）,离心压缩机,离心压缩机又称透平压缩机。它的主要结构和工作原理与离心鼓风机相似。离心压缩机的特点是叶轮级数多，通常在,10,级以上，叶轮转速高，一般为,5000,r/min,以上。这样可以产生,很多的出口压强，且由于压缩比高,，气体体积缩小很多，温度升高大。因此压缩机都分成几段，每段包括若干级。叶轮的直径逐级缩小。叶轮宽度也逐级略有缩小，在各段之间设有中间冷却器。,优点：,流量大而均匀，体积小，运转平稳，容易调节，维护方便。,2024/11/19,2）离心压缩机2023/10/8,95,二、旋转鼓风机、压缩机与真空泵,旋转鼓风机、压缩机与旋转泵相似，机壳内有一个或两个旋转的转子，没有活塞和阀门等装置。,特点,：,构造简单、紧凑、体积小、排气连续而均匀，适用于所需压强不高且流量大的情况,。,1、罗茨鼓风机,罗茨鼓风机的工作原理与齿轮泵相似，机壳内有两个渐开摆线形的转子，两转子之间，转子与机壳之间,2024/11/19,二、旋转鼓风机、压缩机与真空泵 旋转鼓风机、压缩机与旋,96,缝隙很小，使转子能自由运动而无过多的泄漏，两转子的旋转方向相反，可使气体从技巧一侧吸入，从另一侧排出。若改变两转子的旋转方向，则吸入和排出口互换。,罗次鼓风机的特点：,(1),风量与转速成正比,，转速一定时，出口压力提高，风量可保持大体不变。,(2),输气量范围：,2500,m,3,/min,。,出口表压在,80,kPa,以内且在,40,kPa,附近效率较高。,(3,),流量调节一般用支路调节,，出口阀不能完全关闭，且操作温度,80-85,o,C,2024/11/19,缝隙很小，使转子能自由运动而无过多的泄漏，两转子的旋转方向相,97,2024/11/19,2023/10/8,98,2、液环压缩机,液环压缩机也称纳氏泵，由略呈,椭圆性的外壳和旋转叶轮所组成,，叶轮在存有适量液体的壳体内旋转，由叶片带动，液体在离心力作用下抛向壳体周边形成椭圆形液环。椭圆形长轴处则形成两个月牙形空隙，供气体吸入和排出。当叶轮旋转一周时，在液环和叶片间所形成的密闭空间逐渐变大和变小各两次，气体从两个吸气口进入机内，从两个排气口排出。,液环压缩机使气体只与叶轮接触而不与壳体接触，可用于输送腐蚀性气体。,2024/11/19,2、液环压缩机 2023/10/8,99,2024/11/19,2023/10/8,100,3、真空泵,从设备中或系统中抽出气体，使其处于绝对压强低于外界大气压的状态，所用的输送机械称为真空泵。,实质上真空泵也是气体压缩机械，只是它入口压强低，出口为常压,。化工厂中较常用的型式有：,1）水环真空泵,水环真空泵的外形呈圆形，外壳内有一个偏心安装的叶轮，上有辐射状叶片，水环真空泵的壳内注入一定量的水，当叶轮旋转时，在离心力的作用下将水甩至壳壁形成水环。,2024/11/19,3、真空泵 2023/10/8,101,水环具有密封作用，使叶片间的空隙形成大小不同的密封室。当小室增大时，气体从吸入口吸入，当小室从大变小时，气体由压出口排出。,水环真空泵可以造成的,最高真空度为,83.4,10,3,Pa,左右,，它也可作鼓风机用，但所产生的表压强不超过,98.07,10,3,Pa,当被抽吸的气体不宜与水接触时，泵内可充以其它液体。,此类泵结构简单、紧凑，易于制造和维修。但泵的效率较低，一般为,30%,50%,。,另外，该泵产生的真空度受泵内水温的限制。,2024/11/19,水环具有密封作用，使叶片间的空隙形成大小不同的密封室。当小室,102,2024/11/19,2023/10/8,103,2）喷射泵,喷射泵是利用高速流体射流时静压能转换为动能而造成的真空将气体吸入泵体,，在泵内与射流流体混合，气体及工作流体一并排出泵体。,喷射泵的工作流体可以是水，也可以是蒸汽。单级蒸汽喷射泵可以达到,90%,的真空度，为要获得更高的真空度，可以采用多级蒸汽喷射泵。,喷射泵结构简单，无运动部件，但效率很低，工作流体消耗很大,。,2024/11/19,2）喷射泵 2023/10/8,104,2024/11/19,2023/10/8,105,