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1、重点掌握离心泵的工作原理、正确的安装和使用及工作点的调节；了解往复泵的工作原理和流量调节的方法；了解离心风机的主要性能指标及正确的安装和使用。第二章 流体输送机械1 1流体输送机械流体输送机械不同类型的流体输送机械：按输送流体的类型分：泵、风机；按工作原理分：动力式（离心泵和离心风机）；容积式（往复泵）；喷射式（喷射真空泵）2 2流体输送机械流体输送机械一、离心泵的结构和工作原理1、结构：主要由叶轮和泵壳构成。第一节第一节 离心泵离心泵1平衡孔2后盖板3 3流体输送机械流体输送机械叶轮的结构类型及工作特点 动画演示4 4流体输送机械流体输送机械泵壳的形状及工作特点：通过泵壳截面面积的变化实现不
2、同能量形式的转化 录像5 5流体输送机械流体输送机械2、工作原理（以离心泵为例）条件：一定安装高度下的泵壳内充满液体，且运行无泄漏。运行过程：依靠叶轮中液体作离心运动产生的压差吸入液体，且液体在泵壳内存在能量形式的转换，使流体获得以静压能为主的机械能。系统的特点：吸入管径比压出管径大，一般安装底阀。泵原理动画 清水泵录像什么是离心泵的气缚现象？如何解决？实验录像6 6流体输送机械流体输送机械二、离心泵的性能参数与特性曲线1.性能参数 流量Q 离心泵单位时间内输送到管路系统的液体体积，m3/s压头（扬程）H，单位重量的液体经离心泵后所获得的有效能量，J/N或m液柱。轴功率P，指由电机输入离心泵泵
3、轴的功率，W。有效功率Pe，指液体实际上从离心泵所获得的功率。效率，反映泵内能量损失，主要有容积损失、水力损失、机械损失。泵的有效功率泵的轴功率为7 7流体输送机械流体输送机械2.离心泵的特性曲线 离心泵特性曲线是在一定转速下，标准大气压，用20水测定，由H-Q、P-Q、-Q三条曲线组成。P/kWP8 8流体输送机械流体输送机械H-Q曲线：离心泵的压头在较大流量范围内随流量的增大而减小。不同型号的离心泵，H-Q曲线的形状有所不同。P/kWP9 9流体输送机械流体输送机械P-Q曲线：离心泵的轴功率随流量的增大而增大，当流量Q0时，泵轴消耗的功率最小。因此离心泵启动时应关闭出口阀门，使启动功率最小
4、，以保护电机。P/kWP1010流体输送机械流体输送机械-Q曲线：开始泵的效率随流量的增大而增大，达到一最大值后，又随流量的增加而下降。这说明离心泵在一定转速下有一最高效率点，该点称为离心泵的设计点。一般离心泵出厂时铭牌上标注的性能参数均为最高效率点下之值。高效率区通常为最高效率的92以上的区域。P/kWP1111流体输送机械流体输送机械3.影响离心泵性能的主要因素黏度：Q，H，P；密度：Q不变，H不变，基本不变，P；转速：比例定律 叶轮直径：切割定律 1212流体输送机械流体输送机械三、离心泵的工作点与流量调节1.管路特性曲线 管路特性曲线表示在特定的管路系统中，输液量与所需压头的关系，反映
5、了被输送液体对输送机械的能量要求（P72）。1313流体输送机械流体输送机械管路特性方程 其中 ,管路特性曲线仅与管路的布局及操作条件有关，而与泵的性能无关。曲线的截距A与两贮槽间液位差及操作压力差有关，曲线的陡度与管路的阻力状况有关。高阻力管路系统的特性曲线较陡峭，低阻力管路系统的特性曲线较平坦。H-H0 反映了管路阻力引起的能量损失大小1414流体输送机械流体输送机械2.工作点 泵安装在特定的管路中，其特性曲线H-Q与管路特性曲线He-Q的交点称为离心泵的工作点。若该点所对应的效率在离心泵的高效率区，则该工作点是适宜的。工作点所对应的流量与压头，可利用图解法求取，也可由 管路特性方程：泵特
6、性方程：联立求解。1515流体输送机械流体输送机械3.流量调节 （1）改变管路特性曲线 最简单的调节方法是在离心泵排出管线上安装调节。改变阀门的开度，就是改变管路的阻力状况，从而使管路特性曲线发生变化。这种改变出口阀门开度调节流量的方法，操作简便、灵活，流量可以连续变化，故应用较广，尤其适用于调节幅度不大，而经常要改变流量的场合。但当阀门关小时，不仅增加了管路的阻力，使增大的压头用于消耗阀门的附加阻力上，且使泵在低效率下工作，经济上不合理（P75图2-10）。1616流体输送机械流体输送机械（2）改变泵特性曲线 通过改变泵的转速（或直径）改变泵的性能。这种调节方法，不额外增加阻力，且在一定范围
7、内可保持泵在高效率下工作，能量利用率高。（P75例题）1717流体输送机械流体输送机械4.离心泵的组合操作（1）并联操作 两泵并联后，流量与压头均有所提高，但由于受管路特性曲线制约，管路阻力增大，两台泵并联的总输送量小于原单泵输送量的两倍（P77，图2-13）。（2）串联操作 两泵串联后，压头与流量也会提高，但两台泵串联的总压头仍小于原单泵压头的两倍（P77，图2-14）。（3）组合方式的选择 如果单台泵所提供的最大压头小于管路两端则只能采用串联操作。对于低阻输送管路，并联组合优于串联；而对于高阻输送管路，串联组合优于并联。1818流体输送机械流体输送机械四、离心泵的汽蚀现象与安装高度1.汽蚀
8、现象 汽蚀现象是指当泵入口处压力等于或小于同温度下液体的饱和蒸气压时，液体发生汽化，气泡在高压作用下，迅速凝聚或破裂产生压力极大、频率极高的冲击，泵体强烈振动并发出噪声，液体流量、压头（出口压力）及效率明显下降。同时气泡中夹带的活泼气体还会引起金属表面的电化学腐蚀，使叶轮表面被破坏。这种现象称为离心泵的汽蚀。演示实验 离心泵的汽蚀1100z1919流体输送机械流体输送机械 2.汽蚀余量：有效汽蚀余量NPSH ha：泵入口处的动压头与静压头之和与被输送液体在操作温度下的饱和蒸汽压之差，即：必需汽蚀余量hr:表示液体从泵的入口处到叶轮最低压力点处的全部压头损失。允许汽蚀余量hf：最在必需汽蚀余量h
9、r 基础上加上一个安全裕量0.3 2020流体输送机械流体输送机械3.离心泵的允许安装高度 离心泵的允许安装高度是指贮槽液面与泵的吸入口之间所允许的垂直距离。根据离心泵样本中提供的允许汽蚀余量 ，即可确定离心泵的允许安装高度。实际安装时，为安全计，应再降低0.51m。判断安装是否合适：若 低于 ，则说明安装合适，不会发生汽蚀现象，否则，需调整安装高度。欲提高泵的允许安装高度，必须设法减小吸入管路的阻力。泵在安装时，应选用较大的吸入管路，管路尽可能地短，减少吸入管路的弯头、阀门等管件，而将调节阀安装在排出管线上。2121流体输送机械流体输送机械五、离心泵的类型与选用1.离心泵的类型 按输送液体性
10、质和使用条件，离心泵可分为以下几种类型：（1）清水泵：适用于输送各种工业用水以及物理、化学性质类似于水的其它液体。（2）耐腐蚀泵：用于输送酸、碱、浓氨水等腐蚀性液体。（3）油泵：用于输送石油产品。（4）液下泵：通常安装在液体贮槽内，可用于输送化工过程中各种腐蚀性液体。（5）屏蔽泵：用于输送易燃易爆或剧毒的液体。2222流体输送机械流体输送机械2.离心泵的选用基本步骤：（1）确定输送系统的流量和压头一般液体的输送量由生产任务决定。如果流量在一定范围内变化，应根据最大流量选泵，并根据情况，计算最大流量下的管路所需的压头。（2）选择离心泵的类型与型号根据被输送液体的性质及操作条件，确定泵的类型；再按
11、已确定的流量和压头从泵样本中选出合适的型号。若没有完全合适的型号，则应选择压头和流量都稍大的型号；若同时有几个型号的泵均能满足要求，则应选择其中效率最高的泵。（3）核算泵的轴功率若输送液体的密度大于水的密度，则要核算泵的轴功率，以选择合适的电机。2323流体输送机械流体输送机械第二节 其它类型化工用泵 一、往复泵1.往复泵的构造及工作原理主要部件：泵缸、活塞、活塞杆、吸入阀和排出阀。工作原理：依靠活塞的往复运动，吸入并排出液体。2.往复泵的流量与压头当活塞直径、冲程及往复次数一定时，往复泵的理论流量为一定值。往复泵的压头与泵的几何尺寸无关，与流量也无关。2424流体输送机械流体输送机械3.往复
12、泵的流量调节多采用旁路调节或改变活塞冲程或往复次数。往复泵适用于输送小流量、高压头、高黏度的液体，但不适于输送腐蚀性液体及有固体颗粒的悬浮液。2525流体输送机械流体输送机械第三节 气体输送机械一、离心式通风机1.工作原理与结构 离心式通风机的结构和单级离心泵相似，工作原理也与离心泵完全相同，借助蜗壳中叶轮旋转所产生的离心力将气体压力提高而排出。2626流体输送机械流体输送机械2.性能参数与特性曲线流量（风量）：是指单位时间内通风机输送的气体体积，以通风机进口处气体的状态计，m3/s或m3/h。全风压：是指单位体积的气体流经通风机后获得的能量 J/m3或Pa。静风压 =动风压 =全风压 272
13、7流体输送机械流体输送机械轴功率与效率 特性曲线 一定型号的离心式通风机的特性曲线以20、101.3kPa的空气作为工作介质进行测定，包括全风压与流量pT-Q；静风压与流量ps-Q；轴功率与流量P-Q；效率与流量-Q四条线。2828流体输送机械流体输送机械3.离心式通风机的选用离心式通风机的选用与离心泵相仿，即根据输送气体的风量与风压，由通风机的产品样本来选择合适的型号。通风机的风压与密度成正比，当使用条件与通风机标定条件（20、101.3kPa，空气的密度1.2kg/m3）不符时，需将使用条件下的风压换算为标定条件下的风压，才能选择风机。换算关系为 2929流体输送机械流体输送机械二、鼓风机
14、和压缩机鼓风机 在工厂中常用的鼓风机有旋转式和离心式两种类型。3030流体输送机械流体输送机械（1）罗茨鼓风机 罗茨鼓风机的工作原理如图所示，机壳内有两个转子，两转子的旋转方向相反，可使气体从机壳一侧吸，从另一侧排出。转子与转子、转子与机壳之间的缝隙很小，使转子能自由运动而无过多泄漏。3131流体输送机械流体输送机械罗茨鼓风机3232流体输送机械流体输送机械（2）离心式的鼓风机离心式鼓风机的结构特点：离心式鼓风机的外形与离心泵相象，内部结构也有许多相同之处。3333流体输送机械流体输送机械3434流体输送机械流体输送机械多级多级离心式鼓风机离心式鼓风机 3535流体输送机械流体输送机械压缩机：
15、化工厂所用的压缩机主要有往复式和离心式两大类。1、往复式压缩机吸入活门S、排出活门D。其结构和工作原理与往复泵类似。3636流体输送机械流体输送机械开始时刻：当活塞位于最右端时，缸内气体体积为V1，压力为P1，用图中1点表示；压缩阶段：当活塞由右向左运动时，气缸内气体体积下降而压力上升，所以是压缩阶段。此时的缸内气体状态如2点表示。3737流体输送机械流体输送机械排气阶段：活门D被顶开后，活塞继续向左运动，缸内气体被排出。这一阶段缸内气体压力不变，体积不断减小，直到气体完全排出体积减至零。这一阶段属恒压排气阶段。此时的状态为3点表示。吸气阶段：活塞从最左端退回，缸内压力立刻下降，状况达到4。此
16、时D活门受压关闭，S活门受压打开，气缸又开始吸入气体，体积增大，压力不变，因此为恒压吸气阶段，直到1点为止。3838流体输送机械流体输送机械2压缩类型等温压缩是指压缩阶段产生的热量随时从气体中完全取出，气体的温度保持不变。绝热压缩是另一种极端情况，即压缩产生的热量完全不取出。实际的压缩过程既不是等温的，也不是绝热的，而是介于两者之间，称为多变压缩。3939流体输送机械流体输送机械3压缩功实际过程为多变过程，每一循环多变压缩的功为（J）：其中m称为多变指数。压缩功的大小可以用图中1-2-3-4所围成的面积来表示。等温压缩功最小，绝热压缩功最大，多变压缩功介于等者之间。4040流体输送机械流体输送
17、机械 4有余隙的压缩循环 上述压缩循环之所以称为理想的，除了假定过程皆属逆之外，还假定了压缩阶段终了缸内气体一点不剩地排尽。实际上此时活塞与气缸盖之间必须留有一定的空隙，以免活塞杆受热臌胀后使活塞与气缸相撞。这个空隙就称为余隙。余隙系数=余隙体积/活塞推进一次扫过的体积 容积系数=实际吸气体积/活塞推进一次扫过的体积4141流体输送机械流体输送机械 5多级压缩 多级压缩是指在一个气缸里压缩了一次的气体进入中间冷却器冷却之后再送入次一气缸进行压缩，经几次压缩才达到所需要的压力。压缩比大于8时，宜采用多级压缩多级压缩，每级适宜压缩比为35。4242流体输送机械流体输送机械往复式压缩机往复式压缩机
18、4343流体输送机械流体输送机械离心式压缩机1结构定子与转子 转子：主轴、多级叶轮、轴套及平衡元件 定子：气缸和隔板2工作原理：气体沿轴向进入各级叶轮中心处，被旋转的叶轮做功，受离心力的作用，以很高的速度离开叶轮，进入扩压器。气体在扩压器内降速、增压。经扩压器减速、增压后气体进入弯道，使流向反转180度后进入回流器，经过回流器后又进入下一级叶轮。显然，弯道和回流器是沟通前一级叶轮和后一级叶轮的通道。如此，气体在多个叶轮中被增加数次，能以很高的压力能离开。4444流体输送机械流体输送机械3特点 与往复压缩机相比，离心式压缩机有如下优点：1）、体积和重量都很小而或流量很大；2）、供气均匀；运转平稳
19、；3）、易损部件少、维护方便。4545流体输送机械流体输送机械三、真空泵1、真空泵的一般特点 真空泵就是从真空容器中抽气、一般在大气压下排气的输送机械。若将前述任何一种气体输送机械的进口与设备接通，即成为从设备抽气的真空泵。然而，专门为产生真空用的设备却有其获得之处。（1）由于吸入气体的密度很低，要求真空泵的体积必须足够大；（2）压缩比很高，所以余隙的影响很大。4646流体输送机械流体输送机械真空泵的主要性能参数有：（1）极限剩余压力（或真空度）：这是真空泵所能达到最低压力；（2）抽气速率：单位时间内真空泵在极限剩余压力下所吸入的气体体积，亦即真空泵的生产能力。4747流体输送机械流体输送机械
20、2 2、水环真空泵、水环真空泵 水环真空泵的外壳呈圆形。启动前，泵内注入一定量的水，转子偏心安装，当叶轮旋转时，由于离心力的作用，水被甩至壳壁形成水环。此水环具有密封作用，使叶片间的空隙形成许多大小不同的密封室。由于叶轮的旋转运动，密封室外由小变大形成真空，将气体从吸入口吸入；继而密封室由大变小，气体由压出口排。水环真空泵结构简单、紧凑，最高真空度可达85%。4848流体输送机械流体输送机械水环真空泵水环真空泵4949流体输送机械流体输送机械3、喷射真空泵 喷射泵是利用高速流体将静压能向动能转换所造成的真空，将气体吸入泵内，并在混合室通过碰撞、混合以提高吸入气体的机械能，气体和工作流体一并排出泵外。喷射泵的流体可以水，也可以是水蒸汽，分别称为水喷射泵和蒸汽喷射泵。单级蒸汽喷射泵仅能达到90%的真空度，为获得更高的真空度可采用多级蒸汽喷射泵。喷射泵的优点是工作压强范围大，抽气量大，结构简单，适应性强。缺点是效率低。5050流体输送机械流体输送机械5151流体输送机械流体输送机械水喷射真空泵水喷射真空泵5252流体输送机械流体输送机械往复式真空泵往复式真空泵5353流体输送机械流体输送机械