第二章流体输送机械

2 l le u H f d 2g
4qv 8 l le d 2 l le 2 2 4 qv d 2g d gd
也与密度无关。因此H~qv曲线不变。
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b. 由只与qv、H及轴的摩擦有关，知效率也与密 度无关，~qv曲线不变。 Hqv g c. 由 P 知，P~qv曲线有变，轴功率随 密度增大而增大。
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离心泵的工作点与流量调节

管路特性曲线
如图，在1、2两截面间列柏努利方程，得
2 2 p2 p1 u 2 u1 H z 2 z1 H f g 2g
当泵在管路系统中工作时，流经管路的流量
就是流经泵的流量；管路所需要的外加能量
就是液体流经泵后所获得的能量。
33
34
例2－2
在内径为150mm，长度为280m的管路系 统中，用离心泵输送清水。已知该管路 局部摩擦阻力损失的当量长度为85m， 摩擦系数可取为0.03，离心泵特性曲线如 p 图2－9所示，若（ z ）为20m（水 g 柱），试求离心泵的工作点。
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36
解：根据伯努力方程， 管路特性曲线为 H H 0 kq 2 p u 2 z H f 20 H f g 2 g l le u 2 l le 8q 2 20 20 d 2g d 2d 4 g 280 85 8q 2 20 0.03 0.15 3.142 0.154 9.81 2 3 20 11930 q（m / s ) 将其画在附图上，与泵 特性曲线的交点 即为工作点，其流量 q 74m 3 / h，压头H 25m。
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作业
2－1 2－4（1）

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流量调节
(1) 改变阀门的开度
实质是改变管路特性曲线。
能损大，但方便，多采用。 (2) 改变泵的转速
实质是改变泵的特性曲线。 能损小，但昂贵，少采用。
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(3) 改变叶轮的直径 实质也是改变泵的特性曲线。 不方便，相当于换一台泵，极少采用。
40
例2－3
某输水管路系统中，离心泵在转速n=2900r/min 时的特性曲线方程为H=25-5q2，管路特性方程 为H=10+kq2，q的单位为m3/min。试求：
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离心泵的并联
当一台泵的流量不够时，可以用两台泵并联操作， 以增大流量。
两台相同的泵并联时，其联合特性曲线为此时管路
中单台特性曲线在流量上的两倍。
但并联后的流量并非单台泵单独操作时流量的两倍， 因为流量增大，管路阻力增加。
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串联
当一台泵的扬程不够时，可以用两台泵串联操作， 以提高扬程。 两台相同的泵串联时，其联合特性曲线为单台特 性曲线在扬程上的两倍。
又因动压头很小，也可不计，则
H h0 pm pv g g
式中 pm , pv ——分别是压力表和真空表的读 数，Pa。
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例2－1
某离心泵用20℃清水测定扬程H。测 得流量为720m3/h，泵出口压力表读数 为0.4MPa，泵吸入口处真空表读数为 -0.028MPa，压力表与真空表垂直距 离为0.41m。
即可获得能量，以用于克服液体输送沿程中的
机械能损失，提高位能以及提高流体压强 ( 或
减压)等。
2
输送液体 按输送流体 的状态分类
输送气体
泵 通风机 鼓风机 压缩机 真空泵
3
动力式（叶轮式） 按工作原理分类 容积式（正位移式）
其他类型(如喷射式等)
4
第一节

离心泵
离心泵的工作原理 离心泵的主要性能参数
式中 H —叶轮提供给单位重量液体的能量，
m液柱。
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所以 H z2 z1 p2 p1 u u H f g 2g 因两截面之间管路很短，压头损失可不计，则
2 2 2 1
2 2 ( p a p m ) ( p a pv ) u 2 p m pv u 2 u12 u12 H h0 h0 g 2g g g 2g
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2）泵壳
A. 泵壳的作用
• • 汇集液体，作导出液体的通道； 使液体的能量发生转换，一部分动能转变为静压能。 为了减少液体直接进入蜗壳时的碰撞，在叶轮与泵壳之 间有时还装有一个固定不动的带有叶片的圆盘，称为导 轮。导叶轮使能量损失减小，使动能向静压能的转换更 为有效。
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B. 导轮
离心泵的性能参数
开停车和调节流量。
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离心泵的基本部件和构造
1）叶轮 a)叶轮的作用 将电动机的机械能传给液体,使液体的动能有所提高。 b)叶轮的分类 闭式叶轮 叶片的内侧带有前后盖板，适于输送干 净流体，效率较高。
根据结构 开式叶轮 没有前后盖板，适合输送含有固体颗粒 的液体悬浮物。
半闭式叶轮只有后盖板，可用于输送浆料或含固体 悬浮物的液体，效率较低。
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图2-2离心泵的叶轮
(a)闭式 (b)半闭式 (c)开式
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单吸式叶轮 液体只能从叶轮一侧被吸入，结
按吸液方式 构简单。
双吸式叶轮 相当于两个没有盖板的单吸式叶 轮背靠背并在了一起，可以从两
侧吸入液体，具有较大的吸液能
力，而且可以较好的消除轴向推
力。
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平衡 孔
图2-3 离心泵的吸液方式 (a)单吸式 (b)双吸式
2
P2 D2 P1 D1
3
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(3) 粘度 粘度增大，能量损失增大，因此泵的压头、流量都要
减小，效率下降，而轴功率增大。
即 ，H，qv，，P (4) 密度的影响 a. 由于 qv uA ，所以流量与密度无关。又由于扬程 是单位重量的液体流经泵后所获得的能量，所以扬程
第二章
学习要求

流体输送机械
掌握化工中常用的流体输送机械的基本结构、
工作原理和特性

能够根据输送任务，正确地选择输送机械的类
型和规格

决定输送机械在管路中的位置，计算所消耗的 功率 使输送机械能在高效率下可靠地运行。
1

流体输送机械
流体输送机械就是向流体作功以提高流体 机械能的装置，因此流体通过流体输送机械后
大，效率便下降。
离心泵在一定转速下有一最高效率点。离心泵在与最
高效率点相对应的流量及压头下工作最为经济。
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与最高效率点所对应的Q、H、N值称为最佳工况参数。
离心泵的铭牌上标明的就是指该泵在运行时最高效率点的
状态参数。
注意：在选用离心泵时，应使离心泵在该点附近工作。
一般要求操作时的效率应不低于最高效率的92%。
（1）k=2.5时工作点的流量qA和扬程HA；
（2）阀门关小到k′=5.0时工作点流量qB和扬程 HB； （3）对于流量qB，因阀门开度由k=2.5关小到 k=5.0，管路阻力损失增加了多少？
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解：（ 1 ）当k 2.5时，联立 H 25 5q 2 H 10 kq 2 10 2.5q 2解得 q A 1.41m 3 / min 84.8m 3 / h H A 25 5 1.412 15m(水柱） （2）同理，当k 5.0时，联立 H 25 5q 2 H 10 kq 2 10 5.0q 2解得 q B 1.22m 3 / min 73.5m 3 / h H B 25 5 1.222 17.5m(水柱） (3)由管路特性曲线，对于 流量q B， 当k 2.5时，H C 10 2.5 1.222 13.8m（水柱） 增加的阻力损失为 H B H C 17.5 13.8 3.7 m(水柱）
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2
2 p2 p1 u 2 u12 令 H 0 z 2 z1 g 2g
8 l le k 2 4 d gd
则
H H 0 kqv
2
——管路特性曲线：表示管路中液体流量qv 与泵提供的压头H之间的关系。
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泵的工作点 泵的特性曲线与管路特性曲线的交点。
但串联后的扬程并非单台泵单独操作时扬程的两 倍，因为扬程提高，管路阻力也增加。
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汽蚀现象与泵安装高度

气蚀现象的产生
如图，以贮槽面为0－0面，泵入口处为1－1

23
24
1 ） H ～ Q 曲线：表示泵的压头与流量的关系，离心 泵的压头普遍是随流量的增大而下降（流量很小时 可能有例外）。
2）N～Q曲线：表示泵的轴功率与流量的关系，离心
泵的轴功率随流量的增加而上升，流量为零时轴功
率最小。
离心泵启动时，应关闭出口阀，使启动电流最小 ，以保护电机。
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3）η～Q曲线：表示泵的效率与流量的关系，随着流量的 增大，泵的效率将上升并达到一个最大值，以后流量再增
9
气 缚 现 象
离心泵启动时，如果泵壳内存在空气，由于空气的密度远
小于液体的密度，叶轮旋转所产生的离心力很小，叶轮中心
处产生的低压不足以造成吸上液体所需要的真空度，这样，
离心泵就无法吸液工作，这种现象称作“气缚”。
为了使启动前泵内充满液体，在吸入管道底部装一止
逆阀。此外，在离心泵的出口管路上也装一调节阀，用于

流量qv ：指离心泵在单位时间里排到管路系统
的液体体积，单位为m3/h。又称为泵的送液能力。

扬程 H ：泵对单位重量的液体所提供的有效能
量，单位为m。又称为泵的压头。 扬程（一般）由实验测定。装置如图，根据伯努

力方程：
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扬程的测量装置如图， 根据伯努力方程：
2 p1 u12 p2 u2 z1 H z2 H f g 2 g g 2 g