第二章流体输送机械.

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1、第二章 流体输送机械第一节 概述1、定义：为流体提供能量的机械称为流体输送机械。 2、分类 1 ）按输送流体分类： 输送液体：泵； 输送气体：通风机、鼓风机、压缩机和真空泵等。 2 ）按工作原理分类： 动力式（离心式、叶轮式）：包括离心式、轴流式等； 容积式（正位移式）：包括往复式、旋转式等； 流体动力作用式（喷射式）等。第二节 离心泵优点： 1）结构简单，操作容易，便于调节和自控； 2）流量均匀，效率较高； 3）流量和压头的适用范围较广； 4）适用于输送腐蚀性或含有悬浮物的液体。 一 离心泵的工作原理1叶轮 2泵壳 3泵轴 4吸入口 5吸入管 6底阀 7滤网 8排出口 9排出管 10调节阀演

2、示2 离心泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转的叶轮，液体在惯性离心力的作用下，液体沿着叶片间的通道从叶轮中心进口处被甩到叶轮外围，以很高的速度流入泵壳，液体流到蜗形通道后，由于截面逐渐扩大，大部分的动能转变为静压能，获得了能量以提高压强。 (1)充液：离心泵使用前先将液体灌满泵壳及吸入管路； (2)排液：泵轴带动叶轮旋转，在离心力作用下，液体从时轮中心被抛向外缘，在此过程中获得能量，使轮外缘液体静压头提高，同时也增大了流速，液体离开叶轮进入泵壳后，由于泵壳中流道逐渐加宽，液体的流速逐渐降低，又将一部分动压头转变为静压头，使泵出口处静压头提高，以高压排出。 (3)吸液：泵内液体排出后，叶轮中

3、心处形成真空，将泵外液体不断吸入叶轮，再排出。气缚： 离心泵若在启动前未充满液体，则泵壳内存在空气。由于空气密度很小，所产生的离心力也很小。此时，在吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵，但不能输送液体。此现象称为“气缚” 。为便于使泵内充满液体，在吸入管底部安装带吸滤网的底阀，底阀为止逆阀，滤网是为了防止固体物质进入泵内，损坏叶轮的叶片或妨碍泵的正常操作。 二 离心泵的主要部件 离心泵由两个主要部分构成：一是包括叶轮和泵轴的旋转部件；二是由泵壳、填料函和轴承组成的静止部件。但最主要的部件是叶轮和泵壳。1. 叶轮 叶轮是离心泵的重要部分，对它的要求是在流体能量损失最小的情况下，

4、使单位质量的流体获得较高的能量。1）按其机械结构分类： 闭式、 半闭式和 开式三种叶轮开式开式 半开（闭）式半开（闭）式闭式闭式2）叶轮按其吸液方式不同可分为单吸式和双吸式两种。第二章 流体输送机械2.泵壳 泵壳与轴要密封好，以免液体漏出泵外，或外界空气漏进泵内1-泵壳 2-叶轮 3-导轮形状及作用三 离心泵的主要性能参数 1、流量:指离心泵在单位时间内排送到管路系统的液体体积，一般用qv表示，常用单位为m3s或m3/h。 2、泵的扬程：又称泵的压头，指单位重量液体流经泵后所获得的能量，用符号表示，单位为米液柱。3、功率与效率1）轴功率P和有效功率Pe 离心泵的轴功率是指泵轴所需的功率。当泵直

5、接由电动机带动时，它即是电机传给泵轴的功率。离心泵的有效功率是指单位时间内液体从叶轮获得的能量。 Pe=qvgH2）效率：泵的能量损失的反应能量损失包括：水力损失，容积损失，机械损失。PPe四 离心泵的特性曲线1、离心泵的特性曲线 离心泵的主要性能参数是流量qv和压头H、轴功率P及效率的关系，其间的关系由实验测得。测出的一组关系曲线称为离心泵的特性曲线或工作性能曲线.4B20型离心水泵的特性曲线2、离心泵的转数对特性曲线的影响 离心泵的特性曲线是在一定转速下测定的。当n改变的时候，qv，H，P也相应的发生变化。 对同一型号的泵、同一种液体，在效率不变的情况下，当转速由n1改变为n2时，其流量、

6、压头及功率的近似关系为：1212nnqqvv21212nnHH31212nnPP 当转速变化小于20%时，可认为效率不变，用上式进行计算误差不大比例定律3、叶轮直径对特性曲线的影响4、液体粘度和密度的影响1）、粘度的影响所输送的液体粘度越大，泵内能量损失越多，泵的压头、流量都要减小，效率下降，而轴功率则要增大。2）、密度的影响 由离心泵的基本方程式可知，离心泵的压头、流量均与液体的密度无关，所以效率也不随液体的密度而改变，但轴功率会随着液体密度而变化。1212DDqqvv21212DDHH31212DDPP五 离心泵的工作点与流量调节 当离心泵安装在特定的管路系统中工作时，实际的工作压头和流量

7、不仅与离心泵本身的性能有关，还与管路的特性有关，即在输送液体的过程中，泵和管路是互相制约的。所以，在讨论泵的工作情况前，应先了解与之相联系的管路状况。1、管路特性方程与管路特性曲线2、工作点 输送液体是靠泵和管路相互配合完成的。一台离心泵安装在一定的管路系统中工作，包括阀门开度也一定时，就有一定的流量与压头。此流量与压头是离心泵特性曲线与管路特性曲线交点处的流量与压头。此点称为泵的工作点 若该点所对应效率是在最高效率区，则该工作点是适宜的。3、流量调节 如果工作点的流量大于或小于所需要的输送量，应设法进行流量调节， 实质上是改变泵在管路中工作实质上是改变泵在管路中工作点的位置点的位置 。工作点

8、是管路特性曲线与泵特性曲线的交点，故改变其中之一均可达到改变工作点继而调节流量的目的。1）改变管路特性：2）改变泵的特性：改变泵的转数或切割叶轮直径1)改变管路特性曲线改变管路特性曲线- 改变泵出口阀开度改变泵出口阀开度 改变离心泵出口管改变离心泵出口管路上阀门开度，便可改路上阀门开度，便可改变管路特性方程式变管路特性方程式He = H0+ kqe2中的中的k值。从而值。从而使管路特性曲线发生变使管路特性曲线发生变化。例如关小阀门，使化。例如关小阀门，使k 值变大，流量变小，曲值变大，流量变小，曲线变陡。阀门调节快捷线变陡。阀门调节快捷方便，流量可连续变化，方便，流量可连续变化，但能耗加大，泵

9、的效率但能耗加大，泵的效率下降，不够经济。下降，不够经济。2改变泵的特性曲线改变泵的特性曲线 （1）改变泵的转速比例定律，n的变化小于20（2）改变叶轮直径切割定律，切割比例不大于5%4、流量调节方法的比较 当转速不变采用阀门来调节流量，这种方法简便，并为工厂广泛采用。但关小阀门会使阻力加大，因而需要多消耗一部分能量以克服附加的阻力，这是不经济的。 当采用改变转速调节流量时，可使管路特性曲线保持不变。此时，流量随转速下降而减小，动力消耗也相应降低，因而采用改变转速调节流量节能效果是显著的。但需要变速装置或价格昂贵的变速原动机，且难以做到流量连续调节，这是其主要的缺点。 减小叶轮直径可改变泵的特

10、性曲线，但其主要缺点是可调节流量范围不大，且直径减小不当还会降低泵的效率。在输送流体量不大的管路中，一般都用阀门来调节流量，只有在输液量很大的管路才考虑使用调速的方法。三三 离心泵的并联和串联操作离心泵的并联和串联操作当单台泵不能满足生产任务要求时，可采用当单台泵不能满足生产任务要求时，可采用泵的并联或串联。下面以两台性能相同的泵为例，泵的并联或串联。下面以两台性能相同的泵为例，讨论离心泵的组合操作的特性。讨论离心泵的组合操作的特性。（1）离心泵的并联）离心泵的并联 设将两台型号相同的泵并联于管路系统，且设将两台型号相同的泵并联于管路系统，且各自的吸入管路相同，则两台泵的各自流量和压各自的吸入

11、管路相同，则两台泵的各自流量和压头必定相同。显然，在同一压头下，并联泵的流头必定相同。显然，在同一压头下，并联泵的流量为单台泵的两倍。量为单台泵的两倍。并联泵的工作点由并联特性曲线与管路特性并联泵的工作点由并联特性曲线与管路特性曲线的交点决定。由于流量加大使管路流动阻力曲线的交点决定。由于流量加大使管路流动阻力加大，因此，并联后的总流量必低于单台泵流量加大，因此，并联后的总流量必低于单台泵流量的两倍，而并联压头略高于单台泵的压头。并联的两倍，而并联压头略高于单台泵的压头。并联泵的总效率与单台的效率相同泵的总效率与单台的效率相同。（2）离心泵的串联两台型号相同的泵串联操作时，每台泵的流量和压头也