流体输送设备离心泵.ppt

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1、n化工原理多媒体课件化工原理多媒体课件n化学化工学院化学化工学院第第2章章 流体输送设备流体输送设备 2.1 离心泵离心泵 离心泵离心泵 往复泵往复泵 输送流体输送流体泵泵 旋转泵旋转泵 计量泵计量泵流体输送设备流体输送设备 旋涡泵旋涡泵 通风机通风机 输送气体输送气体风机风机 鼓风机鼓风机 压缩机压缩机 升高压力（静压能增加）升高压力（静压能增加）向流体作功以提高其机械能的装置向流体作功以提高其机械能的装置 升高位置（升高位置（位能增加）位能增加）克服沿途阻力克服沿途阻力2.1 2.1 离心泵离心泵2.1.1 2.1.1 离心泵工作原理和主要部件离心泵工作原理和主要部件2.1.2 2.1.2

2、 离心泵的基本方程式离心泵的基本方程式2.1.3 2.1.3 离心泵的主要性能参数和特性曲线离心泵的主要性能参数和特性曲线2.1.4 2.1.4 离心泵的气蚀现象和允许安装高度离心泵的气蚀现象和允许安装高度2.1.5 2.1.5 离心泵的工作点和流量调节离心泵的工作点和流量调节2.1.6 2.1.6 离心泵的类型、选择和使用离心泵的类型、选择和使用2.1.1 2.1.1 离心泵工作原理和主要部件离心泵工作原理和主要部件 1.1.工作原理工作原理 开动前开动前-灌满液体灌满液体-开动后开动后叶轮旋转叶轮旋转-产生离心力产生离心力-液体由叶液体由叶轮中心抛向外周轮中心抛向外周-压力增加压力增加-以

3、以151525m/s25m/s高速流入泵壳高速流入泵壳-壳内减速壳内减速-动能转化为压力能动能转化为压力能-排出排出-进进入排出管路。入排出管路。气缚气缚-离心泵启动时离心泵启动时,如果泵内存如果泵内存有空气有空气,由于气体密度很低由于气体密度很低,因而叶轮中因而叶轮中心区所形成的低压不足以将贮槽内的液心区所形成的低压不足以将贮槽内的液体吸入泵内体吸入泵内,虽启动离心泵也不能输送液虽启动离心泵也不能输送液体。体。灌泵与底阀、滤网、调节阀。灌泵与底阀、滤网、调节阀。2.2.主要部件主要部件 （1 1）叶轮）叶轮 开式开式 心脏部件心脏部件叶轮叶轮 半开式半开式 闭式闭式 平衡孔平衡孔叶轮后盖板上

4、钻有小孔，以把后盖板前后的空间连通起来。叶轮后盖板上钻有小孔，以把后盖板前后的空间连通起来。（2 2）泵壳）泵壳-蜗壳（能量转化装置）蜗壳（能量转化装置）离心泵主要由叶轮和泵壳组成。泵壳内必须先离心泵主要由叶轮和泵壳组成。泵壳内必须先充满液体，叶轮高速旋转，把液体甩向叶轮外缘。充满液体，叶轮高速旋转，把液体甩向叶轮外缘。高速度产生高动能。由于泵壳通道，设计成逐渐高速度产生高动能。由于泵壳通道，设计成逐渐扩大的形状，高速流体逐渐减速。由动能转变为扩大的形状，高速流体逐渐减速。由动能转变为压强能，表现为具有高压的液体。压强能，表现为具有高压的液体。（3 3）轴封装置轴封装置离心泵原理的动画离心泵原

5、理的动画 2.1.2 2.1.2 离心泵的基本方程式离心泵的基本方程式1-11-1和和2-22-2截面列柏努利方程截面列柏努利方程1.1.压头的定义压头的定义2.2.理论压头理论压头 理论压头理论压头在理想情况下离心泵可能达到的最大压头。在理想情况下离心泵可能达到的最大压头。H HT T=f(Q)f=f(Q)f（泵结构、尺寸、转速、（泵结构、尺寸、转速、Q Q）假设假设 叶轮无厚度，数目无限多（无倒流记录）；叶轮无厚度，数目无限多（无倒流记录）；理想液体（液体无粘度，无阻力损失）。理想液体（液体无粘度，无阻力损失）。nC C1 1点点1 1的绝对速度的绝对速度 沿叶片切线方向运动沿叶片切线方向

6、运动1 1，圆周速度圆周速度u u1 1与旋转圆周相切与旋转圆周相切nC C2 2点点2 2的绝对速度沿叶片切线方向运动的绝对速度沿叶片切线方向运动；圆周速度圆周速度u u与旋转圆周相切与旋转圆周相切n流动角流动角：相对速度与圆周速度反方向延线的夹角：相对速度与圆周速度反方向延线的夹角n表示绝对速度与圆周速度两矢量之间的夹角表示绝对速度与圆周速度两矢量之间的夹角n及及的大小与叶片的形状有关的大小与叶片的形状有关n速度三角形中各速度间的数量关系满足余弦定理速度三角形中各速度间的数量关系满足余弦定理n叶片的形状影响液体在泵内的流动情况以及离心泵的性能叶片的形状影响液体在泵内的流动情况以及离心泵的性

7、能.3.3.离心泵基本方程式的推导离心泵基本方程式的推导叶片进口与出口之间应用柏努利方程叶片进口与出口之间应用柏努利方程离心泵基本方程式的讨论：离心泵基本方程式的讨论：（1 1）流量）流量（2 2）H HTT与与2 2之间的关系之间的关系（3 3）2 2的选择的选择（4 4）理论流量）理论流量（5 5）液体的密度）液体的密度 由离心泵的基本方程式可知由离心泵的基本方程式可知,离心泵的理论压头与液体的密度无关离心泵的理论压头与液体的密度无关。（6 6）离心泵的实际压头和实际流量）离心泵的实际压头和实际流量 叶片间的环流损失叶片间的环流损失 压头损失压头损失 阻力损失阻力损失 冲击损失冲击损失 2

8、.1.3 2.1.3 离心泵的主要性能系数与特性曲线离心泵的主要性能系数与特性曲线 这是工厂水泵房。泵的流量多大？能将流体送到多高的位置，即泵的压头多少？消耗多大功率？机械效率多少？它们之间的关系如何？等等。工厂水泵房工厂水泵房 泵性能实验原理图。泵的流量，压头，功率，效率之间的关系，可以用实验方法测得。在这套实验装置中，水是循环的，水泵前后安装了真空表和压力表，还有流量计和电功率表。改变水的流量，读得真空表，压力表，功率表数据，即为一组数据。读1015组数据，就可以得到泵性能曲线。这是泵性能测定装置，它既可以测定泵性能曲线，还可以测定管道阻力系数。泵性能实验装置泵性能实验装置1.1.离心泵的

9、主要性能参数离心泵的主要性能参数 转速转速 n n 流量流量 Q Q 压头（扬程）压头（扬程）H nH n一定，一定，Q Q可调，可调，H H、N N、=f=f（Q Q）轴功率轴功率 N N 铭牌上的数值是最高效率下的性能铭牌上的数值是最高效率下的性能 效率效率 气蚀余量气蚀余量（1 1）压头（扬程）压头（扬程）H H 和流量和流量Q Q实验测定实验测定1-11-1、2-22-2两截面两截面（2 2）效率效率 容积损失容积损失 机械损失机械损失 水力损失水力损失（3 3）轴功率轴功率N N 轴功率轴功率N N：泵轴所需功率：泵轴所需功率 有效功率有效功率NeNe：液体从叶轮获得的能量，：液体从

10、叶轮获得的能量，效率效率：NNe NNe 传动效率：传动效率：传传=N/N=N/N电电 配套电机功率配套电机功率 N N电电=N/=N/传传 2.2.离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线 离心泵的特性曲线一般由离心泵的特性曲线一般由H-QH-Q、N-QN-Q及及-Q-Q三条曲线组成。三条曲线组成。(1)H(1)HQ Q曲曲线线 压头压头H H ，流量，流量Q Q (2)N(2)NQ Q曲曲线线 N N ，当流量，当流量Q Q (3)(3)Q Q曲曲线线 Q Q ，极大极大值值 Q Q ，离心离心泵泵工作点在最高效率点附近工作。工作点在最高效率点附近工作。3.3.离心泵性能的改变和换算离心泵性能的改

11、变和换算（1 1）密度的影响密度的影响 Q Q与与无关无关 H HQ Q不变不变 H H与与无关无关 Q Q不变不变 N N与与成正比成正比 N-QN-Q变化变化（2 2）粘度的影响粘度的影响 粘度粘度 ，hhf f ，H H ，Q Q，N N 当运动粘度当运动粘度20 cSt20 cSt20 cSt（历沲），（历沲），210210-5-5 m m2 2/s /s 用简图修正用简图修正 Q=C Q=CQ QQ Q H=C H=CH HH H =C =C 查图查图2-142-14与与2-15 2-15 求求C CQ Q、C CH H、C C（3 3）转速的影响转速的影响比例定律比例定律1 1、2

12、 2、3 3次方次方 Q/Q=n/n Q/Q=n/n H/H=H/H=（n/nn/n）2 2 N/N=N/N=（n/nn/n）3 3（4 4）叶轮直径影响叶轮直径影响 切割定律：叶轮外周切割使切割定律：叶轮外周切割使D D2 2变小，变小，1 1、2 2、3 3、次方、次方 D D2 2 减小，减小，b b2 2增大增大 ,Q/Q=,Q/Q=（D D2 2/D/D2 2)1 1 D D2 2 b b2 2=D=D2 2bb2 2 H/H=(D H/H=(D2 2/D/D2 2)2 2 N/N=(D N/N=(D2 2/D/D2 2)3 32.1.4 2.1.4 离心泵的气蚀现象与允许安装高度离

13、心泵的气蚀现象与允许安装高度1.1.离心泵的气蚀现象离心泵的气蚀现象 吸入液体，泵入口处形成低压，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，低压区饱和蒸汽压，液体气化，低压区-高压区高压区-气泡凝结或破裂，产生频气泡凝结或破裂，产生频率很高瞬时压力很大的冲击率很高瞬时压力很大的冲击-气蚀气蚀现象。现象。2.2.离心泵的抗气蚀性能离心泵的抗气蚀性能-气蚀余量和允许吸上真空度气蚀余量和允许吸上真空度（1 1）离心泵的气蚀余量离心泵的气蚀余量 定义定义:在泵入口在泵

14、入口1-11-1和叶轮入口和叶轮入口k-kk-k两截面间列柏努利方程式两截面间列柏努利方程式（2 2）离心泵的允许吸上真空度离心泵的允许吸上真空度 为避免气蚀现象为避免气蚀现象,泵入口处压强泵入口处压强P P1 1应为允许的最低绝对压强应为允许的最低绝对压强.习惯习惯上常把上常把P P1 1表示为真空度表示为真空度.当大气压强为当大气压强为Pa,Pa,则泵入口处最高真空度为则泵入口处最高真空度为Pa-Pa-P P1 1.真空度以输送液体的液柱高度计量真空度以输送液体的液柱高度计量,称为离心泵的允许吸上真空度。称为离心泵的允许吸上真空度。H HS S值越大，泵抗气蚀性能好；值越大，泵抗气蚀性能好

15、；HgHg越大，越大，H HS S=f=f（泵结构、流量、液体性质、大气压强），（泵结构、流量、液体性质、大气压强），H HS S实验测定（大气压为实验测定（大气压为10mH10mH2 2O(9.8110O(9.81104 4Pa)Pa)，2020，清水），清水）H HS SQ Q曲线，曲线，Q Q增加，增加，H HS S减小减小 ，最大流量时的，最大流量时的H HS S计算安装高度计算安装高度其它液体，其它液体，（3 3）离心泵的允许安装高度离心泵的允许安装高度(允许吸上高度允许吸上高度)离心泵的允许安装高度离心泵的允许安装高度(允许吸上高度允许吸上高度)是是指泵的吸入口与吸入贮槽液面间允许

16、达到指泵的吸入口与吸入贮槽液面间允许达到的最大垂直距离的最大垂直距离,以以H Hg g表示表示 00与与11列柏努利方程式列柏努利方程式2.1.5 2.1.5 离心泵的工作点与流量调节离心泵的工作点与流量调节1.1.管路特性与离心泵的工作点管路特性与离心泵的工作点（1 1）管路特性方程式和特性曲线管路特性方程式和特性曲线（2 2）管路特性方程式和特性曲线管路特性方程式和特性曲线 作离心泵特性曲线作离心泵特性曲线 作管路特性曲线作管路特性曲线 交点交点-工作点工作点M M 泵安装在管路中的实际压头、泵安装在管路中的实际压头、流量（流量（HeHe、QeQe）2.2.离心泵的流量调节离心泵的流量调节

17、（1 1）改变阀门的开度改变阀门的开度v阀门开度减小，阀门开度减小，h hf f增加，增加，H Hf f总压头增加总压头增加,He,HeQeQe曲线变陡，曲线变陡，工作点由工作点由M M变化到变化到M M1 1，Q QM1M1减小，减小，H HM1M1增加；增加；v阀门开度增加，阀门开度增加，h hf f 减小，减小，H Hf f总总压头减小压头减小,He,HeQeQe曲线变平缓，曲线变平缓，工工作点由作点由M M变化到变化到M M2 2，Q QM2M2 增加增加 ，H HM2 M2 减小。减小。（2 2）改变泵的转速改变泵的转速n n 泵的转速泵的转速n n提高到提高到n n1 1，泵的特性

18、，泵的特性曲线曲线HQHQ向上移，工作点向上移，工作点M M 变至变至M M1 1，流量，流量Q QM1M1增加，增加，H HM1M1增加。增加。泵的转速泵的转速n n降低至降低至n n2 2，泵的特性，泵的特性曲线曲线HQHQ向下移，工作点向下移，工作点M M 变至变至M M2 2，流量，流量Q QM2M2降低，降低，H HM2M2降低。降低。（3 3）离心泵的并联和串联操作离心泵的并联和串联操作v 离心泵的并联操作离心泵的并联操作 管路特性曲线不变；离心管路特性曲线不变；离心泵的并联后特性曲线的压头泵的并联后特性曲线的压头H H不变不变,流量流量Q Q加倍。加倍。v 离心泵的串联操作离心泵

19、的串联操作 管路特性曲线不变管路特性曲线不变；离心泵离心泵的串联后特性曲线的流量的串联后特性曲线的流量Q Q不不变变,压头压头H H加倍加倍.2.1.6 2.1.6 离心泵的工作点与流量调节离心泵的工作点与流量调节1.1.离心泵的类型离心泵的类型（1 1）清水泵清水泵(IS(IS型、型、D D型、型、ShSh型型)IS IS型水泵型水泵单级单吸悬臂式单级单吸悬臂式 扬程范围扬程范围 8-98m 8-98m 流量流量.-360m-360m3 3/h/h D D型型多级离心泵多级离心泵叶轮级数叶轮级数级级扬程范围扬程范围14351m 14351m 流量流量4.5-360m4.5-360m3 3/h

20、/h ShSh型型双吸离心泵双吸离心泵叶轮有两个吸入口叶轮有两个吸入口扬程范围扬程范围9140m 9140m 流量流量120-12500m120-12500m3 3/h/h（2 2）耐腐蚀泵（型）耐腐蚀泵（型）特点：耐腐蚀材料，密封要求高特点：耐腐蚀材料，密封要求高 扬程范围扬程范围 15-105m 15-105m 流量流量2-400m2-400m3 3/h/h（3 3）油泵（型）油泵（型）特点：有单吸和多吸、单级和多级（特点：有单吸和多吸、单级和多级（2-62-6级），密封要求高级），密封要求高 扬程范围扬程范围 60-603m 60-603m 流量流量6.25-500m6.25-500m3

21、 3/h/h（4 4）杂质泵（型）杂质泵（型）类型：污水泵、砂泵、泥浆泵类型：污水泵、砂泵、泥浆泵特点：叶轮流道宽、叶片数目少，常采用半闭式或开式叶轮特点：叶轮流道宽、叶片数目少，常采用半闭式或开式叶轮要求：不易被杂质堵塞、耐磨、容易撤洗。要求：不易被杂质堵塞、耐磨、容易撤洗。IS100-80-160IS100-80-160 IS-IS-单级单吸离心水泵；单级单吸离心水泵；100-100-泵的吸入口内径，泵的吸入口内径，mmmm；80-80-泵的排出口内径，泵的排出口内径，mmmm；160-160-泵的叶轮直径，泵的叶轮直径，mmmm40FM1-2640FM1-26 40-40-泵的吸入口内径

22、，泵的吸入口内径，mmmm；F-F-悬臂式耐腐蚀离心泵；悬臂式耐腐蚀离心泵；M-M-与液体接触部件的材料代号（与液体接触部件的材料代号（M M表示铬镍锰钛合金钢）；表示铬镍锰钛合金钢）；1-1-轴封类型代号（代表单端面密封）；轴封类型代号（代表单端面密封）；26-26-泵的扬程，泵的扬程，m m 100Y-120100Y-120100-100-泵的吸入口内径，泵的吸入口内径，mmmm；Y-Y-单级离心油泵；单级离心油泵；120-120-泵的单级扬程；泵的单级扬程；2-2-叶轮级数叶轮级数 2.2.离心泵的选择离心泵的选择v确定输送系统的流量与压头；确定输送系统的流量与压头；v选择泵的类型与型号

23、；选择泵的类型与型号；v核算泵的轴功率。核算泵的轴功率。3.3.离心泵的安装与操作离心泵的安装与操作v安装高度必须低于允许吸上高度，以免出现气蚀和吸不上安装高度必须低于允许吸上高度，以免出现气蚀和吸不上 液体尽可能减小吸入管路的流动阻力液体尽可能减小吸入管路的流动阻力v启动前必须向泵内充满待输送的液体启动前必须向泵内充满待输送的液体v启动时，出口阀关闭；停泵时，先关闭出口阀启动时，出口阀关闭；停泵时，先关闭出口阀v运行时应定时检查和维修，注意泵轴液体泄露、发热。运行时应定时检查和维修，注意泵轴液体泄露、发热。我们可以根据实验读得的真空表，压力表，流量计，我们可以根据实验读得的真空表，压力表，流

24、量计，功率表的读数，计算得到泵提供的压头功率表的读数，计算得到泵提供的压头H H，泵功率，泵功率NeNe，泵效率泵效率。从这个例题，我们学会计算泵功率。从这个例题，我们学会计算泵功率NeNe。解。解决了第二讲中的第二个问题，计算泵功率决了第二讲中的第二个问题，计算泵功率NeNe的问题。的问题。虚拟泵性能实验虚拟泵性能实验,点击点击“虚拟泵性能实验虚拟泵性能实验”可以进入可以进入实验操作，学生可以根据提示，自己在网上操作实验了。实验操作，学生可以根据提示，自己在网上操作实验了。选择泵的依据是，计算管道中需要泵提供的压头选择泵的依据是，计算管道中需要泵提供的压头H H和需和需要输送的液体流量要输送的液体流量Q Q，然后查泵样本就可以了。，然后查泵样本就可以了。