第2章 江大课件流体输送机械.

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1、第2章 流体输送机械2.1 概述 （Introduction）2.2 离心泵（Centrifugal pump）2.3 往复泵（ Reciprocating pump）2.4 其他化工用泵 （Other kinds of pumps）2.5 气体输送机械（ Gas transportation machine）流体输送泵的作用静压能位能阻力损失流体输送及输送机械在化工生产中的普遍性、广泛性流体输送机械真空泵压缩机鼓风机通风机气体压送机械泵液体输送机械2.1 2.1 概述概述 提高流体的机械能 一、流体输送机械一、流体输送机械二、流体输送机械分二、流体输送机械分类类v按工作原理分按工作原理分 容

2、积式容积式( (正位移式正位移式) )：包括往复式、旋转式：包括往复式、旋转式( (齿轮齿轮式式) )等等 动力式动力式( (叶轮式叶轮式) )：包括离心式、轴流式等：包括离心式、轴流式等 其他类型：不属于上述两类的其它型式，如喷射其他类型：不属于上述两类的其它型式，如喷射式等式等三、三、输送流体所需要的能量输送流体所需要的能量 在截面在截面1 1与截面与截面2 2之间列之间列BernoulliBernoulli方程方程 2211221222fpupuzHzHgggg2 2fuHHggP21( )( )ppzzgggP式中式中222222244()()()228()vfvvqluldHdgdg

3、ldqK qd g2222222222221211212221244()()8()222vvvvqquudddduqK qggggd d22 =2fvuHHKqgggPP式中式中22121222224128()8()ldddKKKgd dd g管路特性方程管路特性方程当管内流动已进入阻力平方区时，当管内流动已进入阻力平方区时，K K是与流量无关的常数是与流量无关的常数K较大较大较小较小曲线曲线1曲线曲线21低阻力管路低阻力管路2高阻力管路高阻力管路2VHKqgP四、压头四、压头和流量和流量v输送机械向单位重量流体提供的能量输送机械向单位重量流体提供的能量称为压头或扬程称为压头或扬程v压头与流量

4、的关系由压头与流量的关系由输送机械本身输送机械本身的特性决定的特性决定v压头与流量的关系压头与流量的关系是流体输送机械特性的中心问题是流体输送机械特性的中心问题2.2 2.2 离心泵离心泵 v2.2.1 离心泵的工作原理 v2.2.2 离心泵的主要性能参数 v2.2.3 离心泵的特性曲线 v2.2.4 离心泵的工作点及其流量调节 v2.2.5 离心泵的安装高度 v2.2.6 离心泵的类型与选用 2.2.1离心泵的工作原理离心泵的工作原理思考： 为什么叶片弯曲？ 泵壳呈蜗壳状？一、离心泵一、离心泵的的结构结构泵壳泵壳泵轴及泵轴及轴封装置轴封装置叶轮叶轮离心泵外观离心泵外观效率较低，内回流较严重所

5、致;主要部件：主要部件：叶轮 ：闭式:半开式:效率较高,易堵塞开式: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叶片（+盖板）离心泵的叶轮离心泵的叶轮泵壳（蜗壳）: 思考：泵壳的主要作用是什么？导轮（导叶轮）：导轮上叶片与叶轮上叶片方向相反 B. 实现动能向静压能转变。作用: A. 汇集叶轮所抛出的液体； 作用：起缓冲作用，减少能量损耗，提高泵效率 泵轴泵轴位于叶轮中心且与叶轮所在平面垂直的一根轴。位于叶轮中心且与叶轮所在平面垂直的一根轴。它由电机带动旋转，以带动叶轮旋转。它由电机带动旋转，以带动叶轮旋转。轴封装置：机械密封填料

6、密封作用：减小泄漏，防止气缚，提高效率二二. . 离心泵送液过程描述离心泵送液过程描述 v入泵前入泵前靠势能差作用靠势能差作用 液体液体 供液面供液面叶轮；叶轮；v入泵后入泵后叶轮中心（低势能、低动能的液体）叶轮中心（低势能、低动能的液体）叶轮外缘叶轮外缘 ( (高势能、高动能的液体高势能、高动能的液体) ) 蜗壳蜗壳( (部分动能转化为势能部分动能转化为势能) ) v关键：关键：在叶轮中心形成低压区在叶轮中心形成低压区 三三、离心泵基本方程、离心泵基本方程 v1.1.液体在叶片间的运动液体在叶片间的运动2221111112coscuc uw2222222222coscuc uwu u切向速度

7、；切向速度；c c绝对速度；绝对速度；w相对速度相对速度速度三角形速度三角形222222222sin2sinvqr b cr bw若不计叶片的厚度若不计叶片的厚度1 1 111 1112sin2sinvqrb crbw或或b1,b2叶轮进、出口的宽度r1,r2叶轮进、出口的半径1,2叶轮进、出口处叶片的倾角v2 2. .等角速度旋转运动的考察方法等角速度旋转运动的考察方法静止坐标系旋转坐标系参照系假定叶轮具有无限多、无限薄的叶片等角速度旋转运动复杂简单考察总机械能时仍须采用静止坐标系v采用旋转坐标系并假定: : 叶片数目无限多，无环流；叶片数目无限多，无环流； 理想液体，无阻力；理想液体，无阻

8、力； 定态流动定态流动. . v3 3. .离心力场中的机械能守恒离心力场中的机械能守恒21()2dpXdxYdyZdzdw22x =y =-gXYZ式中式中22().22puzconstgggw222211122212()()2222pupuzzggggggww222221211222uugggPPwwv4 4. .离心泵的理论压头离心泵的理论压头采用静止坐标系离心泵对单位重量流体所提供的能量222221211222uugggPPww2221212TccHggPP222222211221222TuuccHgggww2222212122ccuugg后弯叶片且12w w势能占更大的比例22222

9、2211221222TuuccHgggww2221111112coscuc uw2222222222coscuc uw2221 11coscosTc uc uHg222cosTc uHg190设计时取则v5 5. .流量对理论压头的影响流量对理论压头的影响222cosTc uHg22222coscoscu w22222cosTuHggu w22222sinvqr bw222222222222cosc2sinvTvquuHqtgggr bggAuu离心泵基本方程离心泵基本方程r r叶轮半径；叶轮半径；叶轮旋转角速度；叶轮旋转角速度；q qV V泵的体积流量；泵的体积流量；b b叶片宽度；叶片宽度

10、； 叶片装置角。叶片装置角。22ur6 6. .叶片形状对叶片形状对H HT T的影响的影响22222cTvuHqtgggAuv前弯叶片产生的理论压头最高前弯叶片产生的理论压头最高v前弯叶片前弯叶片的动能较大，导致较多的能量损失的动能较大，导致较多的能量损失v后弯叶片，静压能的提高大于动能的提高后弯叶片，静压能的提高大于动能的提高 v离心泵总是采用后弯叶片离心泵总是采用后弯叶片 7 7. . 液体密度的影响液体密度的影响 vH HT T与与无关，但无关，但ppv若启动时泵内是空气，因若启动时泵内是空气，因空气空气太小，致使太小，致使p真真很小很小而不能将液体吸入泵内而不能将液体吸入泵内.v离心

11、泵启动时须先使泵内充满液体离心泵启动时须先使泵内充满液体灌泵。灌泵。v叶轮中心处所形成的低压不足以将液体吸入泵叶轮中心处所形成的低压不足以将液体吸入泵内内气缚。气缚。 v解决气缚问题的措施解决气缚问题的措施 将离心泵的吸入口位置置于液体贮槽的液位之下将离心泵的吸入口位置置于液体贮槽的液位之下在吸入口端部安装单向底阀。在吸入口端部安装单向底阀。 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 8 8. .实际压头实际压头272.2.2 2.2.2 离心泵的主要性能参数离心泵的主要性能参数 v一、流