第二章 输送机械PPT课件
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华南理工大学化工原理化工原理第二章流体输送机械精品PPT课件
第一节 液体输送机械
表2-1液体输送机械的分类
泵是一种通用的机械，广泛使用在国民经济各部门中。 其中离心泵具有结构简单、流量大而且均匀、操作方便等 优点，在化工生产中的使用最为广泛。本章重点讲述离心 泵，对其它类型的泵作一般介绍。
第一节 液体输送机械
二、离心泵构造和原理
1.离心泵的工作原理 图2-1是一台安装在管路中 的离心泵装置示意图，主要部件 为叶轮1，叶轮上有6-8片向后弯 曲的叶片，叶轮紧固于泵壳2内 泵轴3上，泵的吸入口4与吸入管 5相连。液体经底阀6和吸入管5 进入泵内。泵壳上的液体从排出 口8与排出管9连接,泵轴3用电机 或其它动力装置带动。
第一节 液体输送机械
2.离心泵的主要部件 离心泵的主要部件为叶轮、泵壳和轴封装置。 2.1叶轮：是离心泵的关键部件,其作用是将原动机的 机械能传给液体,使通过离心泵的液体静压能和动能均有 所提高。叶轮有6-8片的后弯叶片组成。按其机械结构可 分为以下三种,如图2-2所示。开式叶轮仅有叶片,两侧均 无盖板,如图 (a)所示,适于输送含有固体颗粒的液体悬浮 物；半闭式叶轮,没有前盖板而有后盖板,如图 (b)所示, 适于输送浆料或含固体悬浮物的液体,效率较低 ；闭式叶 轮两侧分别有前、后盖板,流道是封闭的，如图 (c)所示, 适于输送高扬程、洁净液体,效率较高。
2.3轴封装置：泵轴与泵壳之间的密封成为轴封。其作用是防止 高压液体从泵壳内沿轴的四周漏出,或者外界空气以相反方向漏入泵 壳内的低压区。常用的轴封装置有填料密封和机械密封两种，如下图 所示。普通离心泵所采用的轴封装置是填料函，即将泵轴穿过泵壳的 环隙作为密封圈，于其中填入软填料（例如浸油或涂石墨的石棉绳）, 以将泵壳内、外隔开，而泵轴仍能自由转动。
另外：叶轮按其吸液方式的不同可分为单吸式和双吸 式两种，如图2-3所示。单吸式叶轮构造简单，液体从叶 轮一侧被吸入；双吸式叶轮可同时从叶轮两侧对称地吸入 液体。显然，双吸式叶轮具有较大的吸液能力，并较好地 消除轴向推力。故常用于大流量的场合。
化工原理ppt-第二章流体输送机械
H
' S
p a p1
g
2022/8/12
22
二、离心泵安装高度
3.允许气蚀余量
H
' S
p a p1
g
由于HS′使用起来不便，有时引入另一表示气蚀性 能的参数，称为气蚀余量。 以NSPH表示，定义为防止气蚀发生，要求离心泵 入口处静压头与动压头之和必须大于液体在输送温 度下的饱和蒸汽压头的最小允许值。
性能曲线包括H～Q曲线、
N～Q曲线和 ～Q曲线。
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二、离心泵的性能参数与特性曲线
2．性能曲线
① H～Q特性曲线 随着流量增加，泵的压头下降，
即流量越大，泵向单位重量流体提 供的机械能越小。
② N～Q特性曲线 轴功率随着流量的增加而上升，
所以大流量输送一定对应着大的配 套电机。离心泵应在关闭出口阀的 情况下启动，这样可以使电机的启 动电流最小。
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三、离心泵的选用、安装与操作
1.离心泵类型
（1）清水泵：适用于输送清水或物 性与水相近、无腐蚀性且杂质较少的 液体。结构简单，操作容易。 （2）耐腐蚀泵：用于输送具有腐蚀 性的液体，接触液体的部件用耐腐蚀 的材料制成，要求密封可靠。 （3）油泵：输送石油产品的泵，要 求有良好的密封性。 （4）杂质泵：输送含固体颗粒的液 体、稠厚的浆液，叶轮流道宽，叶片 数少。
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三、离心泵的选用、安装与操作
3.安装与操作离心泵
（1）安装 ①安装高度不能太高，应小于允许安装高度。 ②尽量减少吸入管路阻力，以减少发生汽蚀可能性。 主要考虑：吸入管路应短而直；吸入管路直径可稍大； 吸入管路减少不必要管件；调节阀装于出口管路。 （2）操作 ①启动前应灌泵，并排气。②应在出口阀关闭情况下 启动泵。③停泵前先关闭出口阀，以免损坏叶轮。④ 经常检查轴封情况
第二章流体输送机械精品PPT课件
2020/10/6
在高速旋转的叶轮当中，液 体质点的运动包括： • 液体随叶轮旋转 ； • 经叶轮流道向外流动。
液体与叶轮一起旋转的速度u1或u2方向与所处圆周的切线方
向一致，大小为：
u1
2r1n
60
u2
2r2n
60
2020/10/6
液体沿叶片表面运动的速度ω1、ω2，方向为液体质点所
处叶片的切线方向，大小与液体的流量、流道的形状等有关
由弹簧的弹力互相贴紧而作相对运动，
2020/10/6
起到密封作用。
2020/10/6
2020/10/6
2020/10/6
2020/10/6
3、离心泵的分类 1）按照轴上叶轮数目的多少
单级泵 轴上只有一个叶轮的离心泵，适用于出口压力 不太大的情况；
多级泵 轴上不止一个叶轮的离心泵 ，可以达到较高的 压头。离心泵的级数就是指轴上的叶轮数，我国 生产的多级离心泵一般为2~9级。
2020/10/6
• 在蜗形泵壳中由于流道的不断扩大，液体的流速减慢，使 大部分动能转化为压力能。最后液体以较高的静压强从排 出口流入排出管道。 • 泵内的液体被抛出后，叶轮的中心形成了真空，在液面压 强（大气压）与泵内压力（负压）的压差作用下，液体便 经吸入管路进入泵内，填补了被排除液体的位置。
油泵 输送石油产品的泵 ，要求密封完善。（Y 型）
杂质泵
2020/10/6
输送含有固体颗粒的悬浮液、稠厚的浆液等的泵 ，又细分为污水泵、砂泵、泥浆泵等 。要求不易 堵塞、易拆卸、耐磨、在构造上是叶轮流道宽、 叶片数目少。
2020/10/6
二、离心泵的基本方程式
1、离心泵基本方程式的导出
假设如下理想情况： 1）泵叶轮的叶片数目为无限多个，也就是说叶片的厚度 为无限薄，液体质点沿叶片弯曲表面流动，不发生任 何环流现象。 2）输送的是理想液体，流动中无流动阻力。
在高速旋转的叶轮当中，液 体质点的运动包括： • 液体随叶轮旋转 ； • 经叶轮流道向外流动。
液体与叶轮一起旋转的速度u1或u2方向与所处圆周的切线方
向一致，大小为：
u1
2r1n
60
u2
2r2n
60
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液体沿叶片表面运动的速度ω1、ω2，方向为液体质点所
处叶片的切线方向，大小与液体的流量、流道的形状等有关
由弹簧的弹力互相贴紧而作相对运动，
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起到密封作用。
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3、离心泵的分类 1）按照轴上叶轮数目的多少
单级泵 轴上只有一个叶轮的离心泵，适用于出口压力 不太大的情况；
多级泵 轴上不止一个叶轮的离心泵 ，可以达到较高的 压头。离心泵的级数就是指轴上的叶轮数，我国 生产的多级离心泵一般为2~9级。
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• 在蜗形泵壳中由于流道的不断扩大，液体的流速减慢，使 大部分动能转化为压力能。最后液体以较高的静压强从排 出口流入排出管道。 • 泵内的液体被抛出后，叶轮的中心形成了真空，在液面压 强（大气压）与泵内压力（负压）的压差作用下，液体便 经吸入管路进入泵内，填补了被排除液体的位置。
油泵 输送石油产品的泵 ，要求密封完善。（Y 型）
杂质泵
2020/10/6
输送含有固体颗粒的悬浮液、稠厚的浆液等的泵 ，又细分为污水泵、砂泵、泥浆泵等 。要求不易 堵塞、易拆卸、耐磨、在构造上是叶轮流道宽、 叶片数目少。
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二、离心泵的基本方程式
1、离心泵基本方程式的导出
假设如下理想情况： 1）泵叶轮的叶片数目为无限多个，也就是说叶片的厚度 为无限薄，液体质点沿叶片弯曲表面流动，不发生任 何环流现象。 2）输送的是理想液体，流动中无流动阻力。
《输送机械》课件
介绍常见的输送机械故障及其解决方案。
2
维护和保养要点
学习如何正确维护和保养输送机械，延长使用寿命。
案例分析与讨论
1
实际案例分析
通过实际案例分析，加深对输送机械的理解和应用。
2
团队讨论和问题解答
参与讨论，解答问题，共同探讨输送机械相关话题。
总结和结论
重点回顾的分类
不同类型的输送机械
介绍不同种类的输送机械及其特点和应用。
工作原理和应用领域
探讨输送机械的工作原理及其在各个领域的应用。
设计和选择输送机械
设计原则和步骤
了解设计输送机械的基本原则和具体步骤。
选择合适的输送机械
掌握选择适合特定应用的输送机械的关键要点。
输送机械的维护与故障排除
1
常见故障和解决方案
提供进一步的学习资源
向学员提供进一步深入学习输送机械的资源和推荐资料。
《输送机械》PPT课件
欢迎大家来到《输送机械》PPT课件！本课程将介绍输送机械的目标、重要性 和分类，以及设计、选择、维护和故障排除等相关内容。让我们一起探索这 一领域的知识和技术。
课程介绍
1 目标和重要性
了解输送机械的作用和价值，掌握相关技术。
2 主要内容概述
简要介绍课程的主要内容，为后续学习做准备。
化工原理第二章-流体输送机械
w2 w2 w2 c2小，泵内流动阻力损失小
c2 c2
c2
uuu222
前径后弯向弯叶叶叶片片片
3) 理论流量
H T
u22 g
u2ctg2 gD2b2
若离心泵的几何尺寸（b2、D2、β2）和转速n一定，则式可表示
为
表示HT∞与QT呈线性关系，该直线的斜率与叶 片形状β2有关，即 β2>90°时，B<0, HT∞随QT的增加而增大。 β2=90°时，B=0, HT∞与QT的无关。 β2<90°时，B>0, HT∞随QT的增加而减少。
Ne
轴功率 N ：电机输入到泵轴的功率，由于泵提供给流 体的实际扬程小于理论扬程，故泵由电机获得的轴功并不 能全部有效地转换为流体的机械能。
N Ne
有效功率 Ne：流体从泵获得的实际功率，可直
接由泵的流量和扬程求得
Ne = HgQρ
N QH 102
电机
泵
2. 离心泵特性曲线及其换算
用20C清水测定
包括 ：H~Q曲线(平坦型、陡降型、 驼峰型) N~Q曲线、 ~Q曲线
QgH
N
由图可见： Q，H ，N，
有最大值。
思考： ➢ 离心泵启动时均关闭 出口阀门，why？ ➢为什么Q＝0时，N0？
０2
高效区
与最高效率相比， 效率下降5％～8％
设计点
3.离心泵性能的改变和换算
1）液体性质的影响 （1）密度:
思考：泵壳的主要作用是什么？
①汇集液体，并导出液体； ②能量转换装置
轴封装置：离心泵工作时是泵轴旋转而泵壳不动，泵轴与泵 壳之间的密封。
作用：防止高压液体从泵壳内沿间隙漏出，或外界空气 漏入泵内。
化工原理课件2 流体输送机械102页PPT
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
化工原理课件2 流体输送机械 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
Байду номын сангаас
通用机械设备 课件 (2)输送机械
用橡胶加以粘合而成。
图2-2 织物芯输送带结构 1—上覆盖胶 2—胶布层 3—下覆盖胶
表2-3
橡胶覆层厚度推荐值
表2-4
带宽与衬布层数的推荐值
图2-3 输送带的联接 a)硫化法 b)金属卡子法
(2)钢绳芯输送带 钢绳芯输送带是用特殊的钢绳作带芯，用不同配
方的橡胶作覆盖材料，从而制成具有各种特性的输送带，其结构如
1 . 输送带
既是承载件又是牵引件，主要用来承放物料和 传递牵引力。（成本最高，又是最易磨损的部件） 有橡胶带、各种纤维带、钢带、塑料带等。
带式输送机对输送带的要求是：
• 强度高，延伸率小，挠性好，吸水性小，耐 磨、耐腐蚀等条件。 • 同时，用于输送食品的输送带还须满足食品 卫生要求。
(1)织物芯输送带 织物芯输送带是由数层棉织品或麻织品的衬布层
为防止输送带跑偏，常采用：
① 设置一组槽形调心托辊，上分支每隔 10组槽形托辊设一组调心托辊，下分支每隔 6组槽形托辊设一组。 ② 偏斜安装支撑辊柱，将侧托辊沿输送 的运动方向向前倾斜3°～ 4 °安装。
DT型通用固定式带式输送机
(北京约基输送机械厂） 输送量大，结构简单、维护方便、 成本低、通用性强等优点。广泛在冶 金、煤炭、交通、水电等各部门中用 来输送散状物料或成件物品。 本机选用输送带为普通橡胶带， 其工作温度一般在+40°C到-10°C之 间，物料温度一般不超过+50°。对 于有防爆，防腐蚀及耐热、耐寒等特 殊要求的场合，应另行采取相应措施。
其功能是支承运输带及上面的物料，保证带 子平稳运行。
A、按功用和位置分：
上托辊：直接支承物料的承载托辊 下托辊：用于支承返程胶带的空载托辊
B、按托辊的用途来分
图2-2 织物芯输送带结构 1—上覆盖胶 2—胶布层 3—下覆盖胶
表2-3
橡胶覆层厚度推荐值
表2-4
带宽与衬布层数的推荐值
图2-3 输送带的联接 a)硫化法 b)金属卡子法
(2)钢绳芯输送带 钢绳芯输送带是用特殊的钢绳作带芯，用不同配
方的橡胶作覆盖材料，从而制成具有各种特性的输送带，其结构如
1 . 输送带
既是承载件又是牵引件，主要用来承放物料和 传递牵引力。（成本最高，又是最易磨损的部件） 有橡胶带、各种纤维带、钢带、塑料带等。
带式输送机对输送带的要求是：
• 强度高，延伸率小，挠性好，吸水性小，耐 磨、耐腐蚀等条件。 • 同时，用于输送食品的输送带还须满足食品 卫生要求。
(1)织物芯输送带 织物芯输送带是由数层棉织品或麻织品的衬布层
为防止输送带跑偏，常采用：
① 设置一组槽形调心托辊，上分支每隔 10组槽形托辊设一组调心托辊，下分支每隔 6组槽形托辊设一组。 ② 偏斜安装支撑辊柱，将侧托辊沿输送 的运动方向向前倾斜3°～ 4 °安装。
DT型通用固定式带式输送机
(北京约基输送机械厂） 输送量大，结构简单、维护方便、 成本低、通用性强等优点。广泛在冶 金、煤炭、交通、水电等各部门中用 来输送散状物料或成件物品。 本机选用输送带为普通橡胶带， 其工作温度一般在+40°C到-10°C之 间，物料温度一般不超过+50°。对 于有防爆，防腐蚀及耐热、耐寒等特 殊要求的场合，应另行采取相应措施。
其功能是支承运输带及上面的物料，保证带 子平稳运行。
A、按功用和位置分：
上托辊：直接支承物料的承载托辊 下托辊：用于支承返程胶带的空载托辊
B、按托辊的用途来分
第2章流体流动与输送机械2精品PPT课件
09.10.2020
( e ) du
dy
（1-35）
14
四、滞流与湍流
小结
09.10.2020
15
五. 边界层的概念
边界层的存在，对流体流动、传热和传质过程都有重大影响。
（一） 流体在平板上流动边界层的形成和发展
平板上的流动边界层1-8 u<99％us的区域称为流动边界层
边界层的形成，把沿壁面的流动 简化成边界层区与主流区两个区 域，离壁面越近，速度梯度越大， 摩擦应力相当大，不可忽视。
（二）雷诺准数Re
雷诺综合上述诸因素整理出一 个无因次数群——雷诺准数
Re
du
对于流体在直管内的流动
Re≤2000时属于层流； Re＞4000时（生产条件下Re＞3000）属湍流； Re=2000~4000之间时，属不稳定的过渡区。
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四、滞流与湍流
（一）流体内部质点的运动方式
第二章 流体流动与输送机械
主要内容
§2-1 流体静力学基本方程及其应用 §2-2 流体流动的基本方程 §2-3 流体流动现象 §2-4 流体在管内的流动阻力 §2-5 管路计算与管路布置原则 §2-6 流体输送
09.10.2020
2
§2-3 流体流动现象
一. 牛顿粘性定律与流体的粘度 二. 流体类型 三. 流动类型与雷诺准数 四. 滞流与湍流 五. 边界层的概念
水的质点沿着与管轴平行的方向 作直线运动，不产生横向运动。 b称为湍流或紊流 质点除了沿管道向前运动外，还 作不规则的杂乱运动，质点速度 的大小和方向随时间而发生变化
雷诺实验装置1-7
09.10.2020
9
三. 流动类型与雷诺准数
第2章 流体输送机械
30
② 压头（ 扬程） 在电机功率范围内，由管路特性决定。
H
管路特性曲线2
H2
管路特性曲线1
H1 泵特性曲线
qV qV理
qV
流量只与泵特性有关，
而压头只与管路特性有关 ——正位移特性
2021/1/19
31
③ 功率与效率 P qV H r g
——往复泵的总效率，一般为0.65~0.85。
往复泵适用于压头高、流量小的液体，但不能 输送腐蚀性大及有固体的悬浮液。
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32
二、 齿轮泵
具有正位移特性。
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33
三、旋涡泵
（一）结构
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（二）特点
1. 启动泵时，要打开出口阀门，改变流量时，旁 路调节比安装调节阀更经济； 2. 能量损失大，效率低（30%~40%），不适合输 送高粘度液体； 3. 压头比离心泵高2~4倍，适用于高压头、小流量、 低粘度清洁液体。
2021/1/19
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第三节 气体输送机械
分类：
按出口压力或压缩比分为：
通风机 p出(表) < 15kPa
γ=1～1.15
鼓风机 p出(表)=15~300kPa γ< 4
压缩机 p出(表）> 300kPa
γ>4
真空泵 p出(表）=0
压缩比由真空度决定
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一、离心式通风机
（一）结构
——表明离心泵无自吸能力
2021/1/19
2
二、离心泵的主要部件
（1） 叶轮 作用 ：将电机的能量传给液体，使液体静压能 及动能都有所提高——给能装置 叶轮按结构分为：
第二部分流体输送机械
（3）核算泵的轴功率
若输送液体的密度大于水的密度时，可按 N QH ,kW
核算泵的轴功率。
102
W或kW
离心泵的能量损失
反映离心泵能量损失，包括： 容积损失：由于崩的泄漏所造成的损失。一部份已获
得能量的高压液体由叶轮出口处通过叶轮与泵壳间的 缝隙或从平衡孔漏返回到叶轮入口处的低压区造成的 能量损失。 水力损失：进入离心泵的粘性液体产生的摩擦阻力以 及在泵的局部处因流速与方向改变引起的环流和冲击 而产生的局部阻力。 机械损失：由泵轴与轴承之间、泵轴与填料函之间以 及叶轮盖板外表面与液体之间产生的机械摩擦引起的 能量损失。
H z 2 z 1 p 2 g p 1 0 .5 0 .2 1 8 0 0 0 0 . 0 2 9 5 .8 1 1 0 6 3 1 .6 m H 2 O
在工作流量下泵的有效功率为
N e H Q 3 .6 1 g 2 3 1 5 6 0 9 . 0 8 0 0 2 1 0W 1 2 5 .1 k 0 5 W
3 本章学习中应注意的问题
在学习过程中，加深对流体力学原理的理解，并从工程应 用的角度出发，达到经济、高效、安全地实现流体输送。
（一）离心泵的主要部件
离心泵由两个主要部分构成：
包括叶轮和泵轴的旋转部件 由泵壳、填料函和轴承组成的静止部件
（二）离心泵的工作原理
液体随叶轮旋转，在惯性离心力的作用下自叶轮中 心被甩向外周并获得了能量，使流向叶轮外周的液 体的静压强提高，流速增大。液体离开叶轮进入蜗 壳，因蜗壳内流道逐渐扩大而使流体速度减慢，液 体的部分动能转换成静压能。于是，具有较高压强 的液体从泵的排出口进入排出管路，被输送到所需 的管路系统。
离心泵的特性曲线
通常，离心泵的特性曲线由制造厂附于泵的样本 或说明书中，是指导正确选择和操作离心泵的主要 依据。
流体输送输送机械-资料.ppt
在叶轮与泵壳间安装一固定不动 的带有叶片的导轮（diffuser）， 也可减少此项能量损失。
c
cr
u
R
机械损失：泵轴与轴承之间、泵轴与密封填料之间等产生的 机械摩擦造成的能量损失。
离心泵的特性曲线（Characteristic curves）
H [m] N [kW]
[%]
在一定转速下，泵的轴功 率随输送流量的增加而增 大，流量为零时，轴功率 最小。关闭出口阀启动离 心泵，启动电流最小。
12 30
8
N
8 20
4
4 10
0 0
20 40 60 80 100 120 1400
0
Q/ m3/h
离心泵的特性曲线反映了泵的基本性能，由制造厂附于产品 样本中，是指导正确选择和操作离心泵的主要依据。以下逐 一对其进行讨论。
离心泵的特性曲线（Characteristic curves）
H—V 曲线
液体密度的影响
离心泵的理论流量和理论压头与液体密度无关，说明 H—V
曲线不随液体密度而变，由此 —V 曲线也不随液体密度而
变。离心泵所需的轴功率则随液体密度的增加而增加，即 N—V 曲线要变。 注意：叶轮进、出口的压差 p 正比于液体密度。
气缚现象（airbound）
泵启动前空气未排尽或运转中有空气漏入，使泵内流体平均 密度下降，导致叶轮进、出口压差减小。或者当与泵相连的 出口管路系统势压头一定时，会使泵入口处的真空度减小、 吸入流量下降。严重时泵将无法吸上液体。
容积损失：一部份已获得能量的高压液体由叶轮出口处通过 叶轮与泵壳间的缝隙或从平衡孔泄漏（Leakage）返回到叶 轮入口处的低压区造成的能量损失。 解决方法：使用半开式和蔽式叶轮。蔽式叶轮容积损失量小， 但叶轮内流道易堵塞，只适宜输送清洁液体。开式叶轮不易 堵塞，但容积损失大故效率低。半开式介于二者之间。
c
cr
u
R
机械损失：泵轴与轴承之间、泵轴与密封填料之间等产生的 机械摩擦造成的能量损失。
离心泵的特性曲线（Characteristic curves）
H [m] N [kW]
[%]
在一定转速下，泵的轴功 率随输送流量的增加而增 大，流量为零时，轴功率 最小。关闭出口阀启动离 心泵，启动电流最小。
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Q/ m3/h
离心泵的特性曲线反映了泵的基本性能，由制造厂附于产品 样本中，是指导正确选择和操作离心泵的主要依据。以下逐 一对其进行讨论。
离心泵的特性曲线（Characteristic curves）
H—V 曲线
液体密度的影响
离心泵的理论流量和理论压头与液体密度无关，说明 H—V
曲线不随液体密度而变，由此 —V 曲线也不随液体密度而
变。离心泵所需的轴功率则随液体密度的增加而增加，即 N—V 曲线要变。 注意：叶轮进、出口的压差 p 正比于液体密度。
气缚现象（airbound）
泵启动前空气未排尽或运转中有空气漏入，使泵内流体平均 密度下降，导致叶轮进、出口压差减小。或者当与泵相连的 出口管路系统势压头一定时，会使泵入口处的真空度减小、 吸入流量下降。严重时泵将无法吸上液体。
容积损失：一部份已获得能量的高压液体由叶轮出口处通过 叶轮与泵壳间的缝隙或从平衡孔泄漏（Leakage）返回到叶 轮入口处的低压区造成的能量损失。 解决方法：使用半开式和蔽式叶轮。蔽式叶轮容积损失量小， 但叶轮内流道易堵塞，只适宜输送清洁液体。开式叶轮不易 堵塞，但容积损失大故效率低。半开式介于二者之间。
化工原理-第二章-流体输送机械PPT课件
总效率：
Vmh
(4)轴功率N
离心泵的轴功率N可直接用效率来计算：
流体密度，kg/ m3
泵的效率
N HQg /
泵的轴功率，W 泵的压头，m
泵的流量，m3/s
一般小型离心泵的效率50~70%，大型离心泵效率可达90% 。
2、离心泵特性曲线（Characteristic curves）
由于离心泵的各种损失难 以定量计算，使得离心泵的特
性曲线H～Q、N～Q、η～Q
的关系只能靠实验测定，在泵 出厂时列于产品样本中以供参 考。右图所示为4B20型离心泵
在 转 速n＝ 2900r/min 时 的特
性曲线。若泵的型号或转速不 同，则特性曲线将不同。借助 离心泵的特性曲线可以较完整 地了解一台离心泵的性能，供 合理选用和指导操作。
H/m NkW
u2
D2n
60
根据装置角β2的大小，叶片形状可分为三种：
w2
c2
2
2
u2
w2
c2
2
2
u2
w2 2
c2 2 u2
(a)
(a)β2< 90o为后弯 叶片，cotβ2 >0， HT∞ <u22 /g
(b) (b)β2= 90o为径向 叶片，cotβ2 =0 ， HT∞ =u22 /g
(c) (c) β2 > 90o为前 弯叶片，cotβ2 <0，HT∞ > u22 /g
c2r
c2' r
u2
u2'
Q n Qn
H ( n)2 Hn
N H Qg ( n )3 N HQg n
不同转速下的速度三角形
比例定律
（4）叶轮直径D2对特性曲线的影响
Vmh
(4)轴功率N
离心泵的轴功率N可直接用效率来计算：
流体密度，kg/ m3
泵的效率
N HQg /
泵的轴功率，W 泵的压头，m
泵的流量，m3/s
一般小型离心泵的效率50~70%，大型离心泵效率可达90% 。
2、离心泵特性曲线（Characteristic curves）
由于离心泵的各种损失难 以定量计算，使得离心泵的特
性曲线H～Q、N～Q、η～Q
的关系只能靠实验测定，在泵 出厂时列于产品样本中以供参 考。右图所示为4B20型离心泵
在 转 速n＝ 2900r/min 时 的特
性曲线。若泵的型号或转速不 同，则特性曲线将不同。借助 离心泵的特性曲线可以较完整 地了解一台离心泵的性能，供 合理选用和指导操作。
H/m NkW
u2
D2n
60
根据装置角β2的大小，叶片形状可分为三种：
w2
c2
2
2
u2
w2
c2
2
2
u2
w2 2
c2 2 u2
(a)
(a)β2< 90o为后弯 叶片，cotβ2 >0， HT∞ <u22 /g
(b) (b)β2= 90o为径向 叶片，cotβ2 =0 ， HT∞ =u22 /g
(c) (c) β2 > 90o为前 弯叶片，cotβ2 <0，HT∞ > u22 /g
c2r
c2' r
u2
u2'
Q n Qn
H ( n)2 Hn
N H Qg ( n )3 N HQg n
不同转速下的速度三角形
比例定律
（4）叶轮直径D2对特性曲线的影响
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离心泵基本方程式 柏努利方程：离心泵叶片入口到叶片出口
HTHpHcp2 gp1c2 22 gc1 2
静压头增量 动压头增量
静压头增量主要由两部分组成： （1）离心力作功
R R 1 2F gd R R R 1 2R gd R 2 g 2R 2 2R 1 2u 2 2 2 g u 1 2
离心泵工作原理
1）叶轮
离心泵叶轮：ａ.封闭式 ｂ.半封闭式 ｃ.敞开式
轴流泵叶轮
轴流泵
1.进水喇叭 2.出水弯管 3.联轴器 4.导水叶片 5.叶轮
2）泵壳
1.蜗道 2.叶轮 3.出水口
3）轴封装置 ① 填料密封装置，填料函
② 机械密封装置
2.1.2 离心泵的基本方程式
从理论上表达泵的压头与结构、尺寸、转速 及流量的关系，计算离心泵理论压头
②N～Q，Q↑→N↑
Q=0，消耗的功率最小.泵启动时应关闭泵的出口阀，以 降低启动功率，保护电机不至于因超负荷而损坏
③η～Q
存在一最高效率点，此点称为泵的设计点。泵在此点 工作时最为经济，ηmax对应的H，Q，N称最佳工况参 数
泵的运转范围:
泵的高效率区η=92%ηmax
离心泵的特性曲线是在固定转速和常温、常 压下以清水为介质测定的，若输送液体与水 的物理性质差别较大时，泵的特性曲线必须 进行校正。
离心泵的比例定律
3）离心泵叶轮直径的影响
Q Q' D D' ,H H' D D' 2,N N' D D' 3
离心泵的切割定律 叶轮直径的变化不大于10％
（4）离心泵的气蚀现象和允许安装高度
①气蚀现象
p叶片入口≤pV，液体汽化生成大 量汽泡，在高压的作用下迅速 凝聚或破裂；汽泡周围的液体 会以极高的速度冲向原汽泡占 据的空间，在冲击点处可形成 高 达 几 万 kpa 的 压 强 。 若 当 汽 泡的凝聚发生在叶片表面附近 时，众多液体质点犹如细小的 高频水锤撞击叶片，侵蚀叶片 叶轮
（2）能量转换
叶轮相邻两叶片构成的流道自内向外逐渐扩大
w
2 1
w
2 2
2g
Hp
u22 u12 2g
w12 w22 2g
H T u2 22 g u1 2w 1 22 gw 2 2c2 22 gc1 2
H Tu2c2co2 sg u1c1co1 s
HT
u2c2
cos 2
g
离心泵基本方程的讨论
第2章 流体输送机械
特点：
2.1 离心泵
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流量和压头适用范围较广 ④适用于输送腐蚀性或含有悬浮物的液体
2.1.1 离心泵的工作原理和主要部件
离心泵主要部件： 叶轮和泵轴旋转部分； 泵壳、填料函和轴承的 静止部分；
1---叶轮 2---泵壳 3---泵轴 4---吸入口 5---吸入管 6---低阀 7---虑网 8---排出口 9---排出管 10---调节阀
气蚀的危害：
①泵的性能下降，流量、压头、效率均降低， 最终变成气缚。
②产生振动和噪音，影响离心泵的正常运行 和工作环境。
③泵壳和叶轮的材料遭受损坏，降低泵的使 用寿命
启动与停泵：
关闭出口阀后启动泵，这时所需泵的轴功率最小， 启动电流较小，以保护电机。停泵前先关闭出口阀 后再停机，这样可避免水柱倒冲泵壳内的叶轮叶片， 以延长泵使用寿命
（4）离心泵性能的改变和换算 1）液体物性的影响
（1）密度的影响
H ,,Qconstants
Ncons.
N QH 1 0 2
（2）黏度的影响
黏度￪，能量损失￪，压头、流量、效率￬ ，轴 功率￪
20cSt
Q ' CQQ H ' CHH ' C
例题2－3
2）离心泵转数的影响
Q Q1 2 nn1 2;H H1 2 nn1 22;N N1 2 nn1 23
轴功率及效率 轴功率：由电机传送给泵的功率 有效功率：液体从叶轮获得的能量
Ne HQ g
N
Ne
效率：泵轴转动所做的功不能全部为液体获得， 通常用效率表示能量的损失。
V
m h
总效率：
Vmh
（3）离心泵的特性曲线
流量与扬程、功率、效率之间的关系曲线称为 离心泵的特性曲线（工作性能曲线）
①H～Q，Q↑→ H↓ ，H=A－BQ2
理论压头：在理想情况下可能达到的最大压头
理想情况液体，不存在流动阻力
1）液体通过叶轮的流动
① 进入叶轮，C0 ② 叶轮中心，C1液体质点相对于泵壳； ③ 叶轮出口，C2
速度三角形
速度三角形
w12 c12u122c1u1cos1 w22 c22u222c2u2cos2
NPSHu12 p1 pV
2g g g
指泵入口处单位重量水所具有的、超过当时温度下汽化压力的富裕能 量，△h，m液柱
•临界气蚀余量 p叶轮入口处压强（最低）＝p液体的饱和蒸汽压
发生气蚀的临界条件：
p k,m inp V p 1p 1 ,m in
1－1’和k－k’列柏努利方程
p1,m gin 2 u1 g2 pg Vu 2K g 2 Hf,1K
HTABQ T
4）液体的密度
HT
u22 g
u2cot2 gD2b2
QT
离心泵实际压头和实际流量
HT QT H Q
2.1.3 离心泵的主要性能参数
流量：单位时间内泵输送的液体体积，又称排 液量或输送能力。流量取决于泵结构、尺寸 （叶轮直径与叶片的宽度）和转速。
扬程（压头）：泵对单位重力的液体所提供 的有效能量。泵的扬程由泵的结构、尺寸和 转数所决定，不同型号的泵具有不同的扬程。
Q Tcr2 D 2b2
HT
u2c2
cos 2
g
c2co2 su 2 cr2co2t
HT
u22 g
u2cot2 gD2b2
QT
u2
D2n
60
1）叶轮的转速和直径
理论流量和叶片几何尺寸（b2,β2）一定，理论压
头随叶轮的转速、直径的增加
2）叶轮的几何形状
后弯
径向
前弯
3）理论流量 几何尺寸（D2、b2、β2）和转速（n）一定
气缚：
不灌液，泵内存有空气，ρ空气<<ρ液，产生的离心力 很小，叶轮中心处形成低压不足以将液体吸入泵内， 达不到输液目的
•发生气蚀的原因：
p叶片入口 p液体饱和蒸汽压
•P叶片入口过低的原因:
泵的安装高度超过允许值； 泵输送液体的温度过高； 泵吸入管路的局部阻力过大。
②离心泵的抗气蚀性能
1）气蚀余量
HTHpHcp2 gp1c2 22 gc1 2
静压头增量 动压头增量
静压头增量主要由两部分组成： （1）离心力作功
R R 1 2F gd R R R 1 2R gd R 2 g 2R 2 2R 1 2u 2 2 2 g u 1 2
离心泵工作原理
1）叶轮
离心泵叶轮：ａ.封闭式 ｂ.半封闭式 ｃ.敞开式
轴流泵叶轮
轴流泵
1.进水喇叭 2.出水弯管 3.联轴器 4.导水叶片 5.叶轮
2）泵壳
1.蜗道 2.叶轮 3.出水口
3）轴封装置 ① 填料密封装置，填料函
② 机械密封装置
2.1.2 离心泵的基本方程式
从理论上表达泵的压头与结构、尺寸、转速 及流量的关系，计算离心泵理论压头
②N～Q，Q↑→N↑
Q=0，消耗的功率最小.泵启动时应关闭泵的出口阀，以 降低启动功率，保护电机不至于因超负荷而损坏
③η～Q
存在一最高效率点，此点称为泵的设计点。泵在此点 工作时最为经济，ηmax对应的H，Q，N称最佳工况参 数
泵的运转范围:
泵的高效率区η=92%ηmax
离心泵的特性曲线是在固定转速和常温、常 压下以清水为介质测定的，若输送液体与水 的物理性质差别较大时，泵的特性曲线必须 进行校正。
离心泵的比例定律
3）离心泵叶轮直径的影响
Q Q' D D' ,H H' D D' 2,N N' D D' 3
离心泵的切割定律 叶轮直径的变化不大于10％
（4）离心泵的气蚀现象和允许安装高度
①气蚀现象
p叶片入口≤pV，液体汽化生成大 量汽泡，在高压的作用下迅速 凝聚或破裂；汽泡周围的液体 会以极高的速度冲向原汽泡占 据的空间，在冲击点处可形成 高 达 几 万 kpa 的 压 强 。 若 当 汽 泡的凝聚发生在叶片表面附近 时，众多液体质点犹如细小的 高频水锤撞击叶片，侵蚀叶片 叶轮
（2）能量转换
叶轮相邻两叶片构成的流道自内向外逐渐扩大
w
2 1
w
2 2
2g
Hp
u22 u12 2g
w12 w22 2g
H T u2 22 g u1 2w 1 22 gw 2 2c2 22 gc1 2
H Tu2c2co2 sg u1c1co1 s
HT
u2c2
cos 2
g
离心泵基本方程的讨论
第2章 流体输送机械
特点：
2.1 离心泵
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流量和压头适用范围较广 ④适用于输送腐蚀性或含有悬浮物的液体
2.1.1 离心泵的工作原理和主要部件
离心泵主要部件： 叶轮和泵轴旋转部分； 泵壳、填料函和轴承的 静止部分；
1---叶轮 2---泵壳 3---泵轴 4---吸入口 5---吸入管 6---低阀 7---虑网 8---排出口 9---排出管 10---调节阀
气蚀的危害：
①泵的性能下降，流量、压头、效率均降低， 最终变成气缚。
②产生振动和噪音，影响离心泵的正常运行 和工作环境。
③泵壳和叶轮的材料遭受损坏，降低泵的使 用寿命
启动与停泵：
关闭出口阀后启动泵，这时所需泵的轴功率最小， 启动电流较小，以保护电机。停泵前先关闭出口阀 后再停机，这样可避免水柱倒冲泵壳内的叶轮叶片， 以延长泵使用寿命
（4）离心泵性能的改变和换算 1）液体物性的影响
（1）密度的影响
H ,,Qconstants
Ncons.
N QH 1 0 2
（2）黏度的影响
黏度￪，能量损失￪，压头、流量、效率￬ ，轴 功率￪
20cSt
Q ' CQQ H ' CHH ' C
例题2－3
2）离心泵转数的影响
Q Q1 2 nn1 2;H H1 2 nn1 22;N N1 2 nn1 23
轴功率及效率 轴功率：由电机传送给泵的功率 有效功率：液体从叶轮获得的能量
Ne HQ g
N
Ne
效率：泵轴转动所做的功不能全部为液体获得， 通常用效率表示能量的损失。
V
m h
总效率：
Vmh
（3）离心泵的特性曲线
流量与扬程、功率、效率之间的关系曲线称为 离心泵的特性曲线（工作性能曲线）
①H～Q，Q↑→ H↓ ，H=A－BQ2
理论压头：在理想情况下可能达到的最大压头
理想情况液体，不存在流动阻力
1）液体通过叶轮的流动
① 进入叶轮，C0 ② 叶轮中心，C1液体质点相对于泵壳； ③ 叶轮出口，C2
速度三角形
速度三角形
w12 c12u122c1u1cos1 w22 c22u222c2u2cos2
NPSHu12 p1 pV
2g g g
指泵入口处单位重量水所具有的、超过当时温度下汽化压力的富裕能 量，△h，m液柱
•临界气蚀余量 p叶轮入口处压强（最低）＝p液体的饱和蒸汽压
发生气蚀的临界条件：
p k,m inp V p 1p 1 ,m in
1－1’和k－k’列柏努利方程
p1,m gin 2 u1 g2 pg Vu 2K g 2 Hf,1K
HTABQ T
4）液体的密度
HT
u22 g
u2cot2 gD2b2
QT
离心泵实际压头和实际流量
HT QT H Q
2.1.3 离心泵的主要性能参数
流量：单位时间内泵输送的液体体积，又称排 液量或输送能力。流量取决于泵结构、尺寸 （叶轮直径与叶片的宽度）和转速。
扬程（压头）：泵对单位重力的液体所提供 的有效能量。泵的扬程由泵的结构、尺寸和 转数所决定，不同型号的泵具有不同的扬程。
Q Tcr2 D 2b2
HT
u2c2
cos 2
g
c2co2 su 2 cr2co2t
HT
u22 g
u2cot2 gD2b2
QT
u2
D2n
60
1）叶轮的转速和直径
理论流量和叶片几何尺寸（b2,β2）一定，理论压
头随叶轮的转速、直径的增加
2）叶轮的几何形状
后弯
径向
前弯
3）理论流量 几何尺寸（D2、b2、β2）和转速（n）一定
气缚：
不灌液，泵内存有空气，ρ空气<<ρ液，产生的离心力 很小，叶轮中心处形成低压不足以将液体吸入泵内， 达不到输液目的
•发生气蚀的原因：
p叶片入口 p液体饱和蒸汽压
•P叶片入口过低的原因:
泵的安装高度超过允许值； 泵输送液体的温度过高； 泵吸入管路的局部阻力过大。
②离心泵的抗气蚀性能
1）气蚀余量