第二章流体输送机械

第二章流体输送机械 第一节离心泵

复习 • 1，化工管路中管件有哪几种类型? • 2,说出几种常见的阀门? • 3,你知道流体流动的的条件是什么吗?

流体输送方式------产生压力差 1，高位槽送料 2，真空抽料 3，压缩空气送料 4流体输送机械送料

前言 泵是输送液体并增加液体能量的机器。如果把管路比作人体的血管，那么泵就好比是人的心脏，可见，泵在化工生产过程中占有极为重要的地位，是保证化工连续、安全生产的重要机器之一。泵的种类很多，按其工作原理和结构特征可三大类。叶片式泵：如：离心泵、轴流泵、混流泵、漩涡泵等。容积式泵：如；活塞泵、柱塞泵、隔膜泵、齿轮泵等。其他类型的泵：喷射泵。各种类型的泵有各自的特点和应用范围。

离心泵实物图

图片单级单吸离心泵

图片单级双吸离心泵：

图片多级离心泵

图片立式离心泵：

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。

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。

在蜗形泵壳中由于流道的不断扩大，液体的流速减慢，使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。

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。

根据结构 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)叶轮的分类叶片的内侧带有前后盖板，适于输送干净流体，效率较高。闭式叶轮没有前后盖板，适合输送含有固体颗粒的液体悬浮物。开式叶轮只有后盖板，可用于输送浆料或含固体悬浮物的液体，效率较低。半闭式叶轮

按吸液方式 液体只能从叶轮一侧被吸入，结构简单。单吸式叶轮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。双吸式叶轮

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。

轴封装置 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。填料密封：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。机械密封：

3、离心泵的分类 1）按照轴上叶轮数目的多少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；单级泵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2~9级。多级泵 2）按叶轮上吸入口的数目单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。双吸泵

二．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表示，单位为m3/h。又称为泵的送液能力。 2）离心泵的压头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。又称为泵的扬程。

离心泵的压头取决于： • 泵的结构（叶轮的直径、叶片的弯曲情况等） • 转速 n • 流量 Q

H的计算可根据b、c两截面间的柏努利方程： 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。

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η来反映能量损失。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

4）轴功率及有效功率 轴功率：电机输入离心泵的功率,用N表示，单位为J/S,W或kW 有效功率：排送到管道的液体从叶轮获得的功率，用Ne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

2、离心泵的特性曲线 离心泵的H、η 、 N都与离心泵的Q有关，它们之间的关系由确定离心泵压头的实验来测定，实验测出的一组关系曲线： H～Q 、η～Q 、 N～Q ——离心泵的特性曲线注意：特性曲线随转速而变。

1）H～Q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）1）H～Q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）N～Q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）η～Q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。

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。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、H、N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。

三、离心泵性能的改变 1、液体性质的影响 1）液体密度的影响 H～Q曲线不因输送的液体的密度不同而变。泵的效率η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。

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

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，b2/D2保持不变，当泵的效率不变时，

---------切割定律

四、离心泵的气蚀现象与允许吸上高度 1、气蚀现象气蚀产生的条件叶片入口附近K处的压强PK等于或小于输送温度下液体的饱和蒸气压

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、离心泵的允许吸上高度 • 离心泵的允许吸上高度又称为允许安装高度，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。

五、离心泵的流量调节 1）改变出口阀开度 ——改变管路特性曲线 • 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 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。

随堂习题 1、化工管路是的总称。由、、、组成。 2、管路的联接方法有以下四种。（1）、联接（2）联接（3）联接（4）、联接。其中是最常用的连接方法。 3、管件的作用大致分为5类：、、、、。 4、常见的阀门有、、、、。 5、离心泵的主要部件有、、。叶轮可分为、、。按吸液方式可分为、。

随堂习题 6、叶轮的作用。泵壳的作用是，轴封装置的作用是。 7、离心泵的主要性能参数有、、、。 8、什么是压头。 9、离心泵的特性曲线有、、。 10、离心泵的扬程随流量的增大而。离心泵的轴功率随流量的增大而。离心泵的效率随流量的增大而。 11、影响离心泵特性的因素有、、、。 12、增大离心泵流量的方法有、。 13、离心泵启动前灌泵的目的是防止现象。

第二章 流体输送机械