化工原理：1.7 流体输送机械

目的：给流体加入机械能
1.7.1 管路特性曲线
流体对输送机械的能量要求
从1至2截面
1.7 流体输送机械
H g u g p z +++22111ρf H g u g p z ∑+++=222
22ρ2242282V V f Kq q g d d l g
u d l H =⎪⎭⎫ ⎝⎛+∑=⎪⎭⎫ ⎝⎛+∑=∑πζλζλ
高度湍流，K 与流量无关
管路特性的影响因素
阻力部分：①管径d
②管长l 、l e 或ζ
③势能增加部分：①位差Δz
②压差Δp
③密度ρ： d
εg
p p ρ1
2-（对液体动能差项很小，可忽略）
流体输送机械分类
按作用原理分：
动力式(叶轮式)：离心式，轴流式；
容积式(正位移式)：往复式（打气筒），旋转式； 其它类型：喷射式，流体作用式等。

按流体可压缩性分：
液体输送机械：统称为泵；
气体输送机械：通风机
鼓风机
压缩机
真空泵
1.7.2 离心泵构造及原理
离心泵的主要构件(录像)
叶轮：迫使液体高速旋转，形成离心力场
中心加入低势能、低动能液体
外缘输出高势能、高动能液体
蜗壳：流道逐渐扩大，将动能部分转化成势能
1.7.3 离心泵的特性曲线
1.7.3.1 离心泵的特性曲线
（1）泵的有效压头
泵内损失：
容积损失:部分流体漏回入口处水力损失:μ≠0,叶片数目有限机械损失:轴承、轴封的摩擦
（2）泵的有效功率
P e =ρgq V H e
P a 基本上随流量q V 单调上升 泵启动时关出口阀（3）泵的效率a
e P P =η
泵的特性曲线测定(录像)
d吸=38mm,d出=25mm,
测得水流量
q V=5×10-4m3/s,
p压=0.2MPa,
p真=27kPa。

求：H e=?
解：由泵进、出口列方程
（4）特性曲线的影响因素①密度: ρ对H e ~q V ,η~q V 无影响;对P a ~q V 有影响②黏度: μ对H e ~q V ,η~q V ，P a ~q V 都有影响（20℃水的μ ，对高μ流体特线修正）
③转速: 当n 变化<20%时，比例定律：
如果则有 n n q q V
V ''=2''⎪⎭
⎫ ⎝⎛=n n H H e e 3''⎪⎭
⎫ ⎝⎛=n n P P a a
1.7.3.2 离心泵的工作点及流量调节（1）工作点
工程处理方法：过程分解法
（2）流量调节
(a)出口阀开度
优点：调节简便、灵活缺点：能耗
(b)改变转速n
节能，但不方便
1.7.4.1 汽蚀现象(录像)
叶轮入口K处压强最低，H g太大时，p K≤p V,液体汽化，形成汽泡，受压缩后溃灭。

后果：叶轮受冲击而出现剥落；
泵轴振动强烈，甚至振断。

1.7.4.2 汽蚀余量
NPSH
由1至K ：p K =p V , 发生汽蚀, 这时p 1最小, 定义临界汽蚀余量(NPSH )c
由0至K ：p K =p V 时 K
f k
k H g u
g p g u g p -∑++=+1221
122ρρg p g u g p NPSH V C ρρ-+=2)(2
1
min 1K
f k
H g
u
-∑+=122+∑+=-100f g H H g p ρg
u g p H k k K f 22
1++∑-ρ⎪⎭⎫
⎝
⎛+∑-∑--=--g u H H g p g p H
k
K f f V g 221100max ρρC
f V
g NPSH H g
p g p H )(100max
-∑--=-ρρ
规定必需汽蚀余量
(NPSH )r =(NPSH )c +Δ,进泵样本，与流量有关
实际汽蚀余量须比(NPSH )r 大0.5m 以上，最大允许安装高度[H g ]为
实际安装高度H g <[H g ]即可。

另：①吸入管径常大于压出管径； ②吸入管不装调节阀。

g
p g u g p NPSH V
ρρ-+=22
11]
5.0)[(][100+-∑--=-r f V
g NPSH H g
p g p H ρρ
再沸器循环泵
例1 图示两槽间要安装一台离心泵，
常压下输送20℃水，流量q V=45m3/h,
现有一台清水泵, 在此流量下H e=32.6m，(NPSH)r=3m, 已算得H f吸入=1m，
H f压出(阀全开)=6m 。

试问：这台泵是否可用？
解：应当满足①安装高度②扬程
① =10.33-0.24-1-3.5=5.59m>H g =3m ②两槽液面之间列管路方程
H=ΔZ+ΣH f =20+1+6=27m<32.6m
该泵可以用，在使用中用阀门调去多余的能量。

]5.0)[(][100+-∑--=
-r f V
g NPSH H g
p g p H ρρ
2.2.5 离心泵的类型与选用
2.2.5.1 类型
(1)清水泵——单级、多级、双吸
(2)耐腐蚀泵——用耐腐蚀材料
(3)油泵——密封良好
(4)液下泵——转轴特别长
(5)屏蔽泵——无密封、无泄漏(叶轮和电机联体在泵壳内,不需轴封) 2.2.5.2 选用
(1)根据泵的工作条件，如腐蚀性、潜水等
确定泵的类型；
(2)根据管路所需的q V，H，确定泵的型号。

选用泵型号最方便的图—型谱图P337
查q V=10m3/h, H e=30m,
可选50-32-160,n=2900rpm
或65-40-315,n=1450rpm
P337
本次讲课习题：
20；22；25；26；29，34
离心泵
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