化工原理第二章课件
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化工原理第二章第一节讲稿gaofenziPPT课件
耐腐蚀泵 接触液体的部件（叶轮、泵体）用耐腐蚀材料制 成。要求：结构简单、零件容易更换、维修方便 、密封可靠、用于耐腐蚀泵的材料有：铸铁、高 硅铁、各种合金钢、塑料、玻璃等。（F型）
油泵 输送石油产品的泵 ，要求密封完善。（Y 型）
杂质泵
2020/10/30
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。
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。
如何确定转速一定时， 泵的压头与流量之间 的关系呢？
实验测定
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H的计算可根据b、c两截面间的柏努利方程：
P b gu 2b g 2HZP g c u 2cg 2(hf)bc
HZP c gP buc22 gub2(hf)bc
H Z(P cP b)/g
离心泵的压头又称扬程。必须注意，扬程并不等于升举高 度△Z，升举高度只是扬程的一部分。
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气缚
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，用于开 停车和调节流量。
化工原理第二章01PPT课件
400
0.5419kg / m3
4
主要问题：
1、顶部压强计算错误。 2、没有考虑伯努利方程应用条件 2、温度理解错误。
管路系统中总能量损失公式
hf
（li le
d
）u 2 i2
hf
（ li
le d
）u 2 i2
5
第二章：流体输送机械
液体输送设备 气体输送设备
6
第一节 液体输送设备
一．离心泵工作原理和主要部件 二．离心泵的基本方程式 三．离心泵的主要性能参数与特性曲线 四．离心泵性能参数的改变及换算 五．离心泵的气蚀现象与允许吸上的高度 六．泵的工作点与流量调节 七．离心泵的组合操作——串、并联 八．其它类型的泵
19
20
21
离心泵的工作过程： 开泵前，先在泵内灌满要输送的液体。 开泵后，泵轴带动叶轮一起高速旋转产生离心力。液体在
此作用下，从叶轮中心被抛向叶轮外周，使其机械能增高，并 以很高的速度（15-25 m/s）流入泵壳。
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静压能。最后液体以较高的静压能从排 出口流入排出管道。
结
体悬浮物。
构 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。
14
15
按 单吸式 液体只能从叶轮一侧被吸入，结构简单。
吸
液
方
相当于两个没有盖板的单吸式叶轮背靠背并在了
式 双吸式 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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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。 B. 导叶轮
化工原理(第二版)第二章ppt
四．离心泵的主要性能参数和特性曲线 与效率有关的各种能量损失：
（1）容积损失： 内漏
（2）水力损失：
环流损失、摩擦损失、冲击损失
（3）机械损失：
泵轴与轴承、密封圈等机械部件之间的摩擦
小型水泵： 一般为5070% 大型泵： 可达 90%以上
四．离心泵的主要性能参数和特性曲线
2. 离心泵特性曲线及其换算
w2 2 2
2
c2 u2
w1 1 1 c1
u1
三．离心泵的理论压头和实际压头
原因二：液体由 1 流到 2 时，由于流动通道逐渐扩大，故 w 逐渐 变小，这部分能量将转化为静压能
2 2 p 2 p1 w1 w2 g 2g 2
w2 2 2
2
3 P q H ~ D N a v e 2
四．离心泵的主要性能参数和特性曲线
思考：若泵在原转速n下的特性曲线方程为 H C DQ
2
则新转速n下泵的特性曲线方程表达式如何？ 若叶轮切割，又如何？
n Q Q n n H H n
2
H
2
n n 2 H C D Q n n
w2 2 2
c2 c2 r c2u
2
2
u2
三．离心泵的理论压头和实际压头
Qu2 Q 2 u ctg 2 r2 ctg 2 2r2 b2 2b2 H g g
2 2
请思考：与 H有关的因素有那些？分别是什么关系？
讨论： （1）理论压头与流量 Q、叶轮转速、叶轮的尺寸和构 造（r2、b2、 2）有关；
w1 1 1 c1
式 3、4 代入上式得：
化工原理第三版第二章
旋转中心的距离
在叶片进口及出口处的动量距分别为：
M1 qvc1l1 M 2 qvc2l2
21
M M 2 M1 qv (c2l2 c1l1)
l1 r1 cos1 l2 r2 cos2
得：M qv (c2r2 cos 2 c1r1 cos1)
1
分类
流体输送机械
输送液体—泵 离心泵 往复泵 旋涡泵 螺杆泵
输送气体 通风机 鼓风机 压缩机 真空泵
2
学习本章的基本要求
了解流体输送机械的工作原理、结构和特性。 能根据生产任务的要求和管路特性选择合适的输送机 械，并能正确安装使用。
学习内容
1、液体输送机械 掌握离心泵的基本结构、工作原理、主要特性参数、 特性曲线及其应用、流量调节、串并联特性、泵的 安装、操作注意事项及选型等。 掌握往复泵的基本特性。了解其它类型泵的基本结 构和特性及应用场合。
2．气体输送机械
掌握离心通风机的工作原理，特性参数及选用；了
解鼓风机的基本结构和特性及应用场合。
3
第二节 离心泵
2-2-1离心泵的工作原理和主要部件 一、工作原理
中间水面下降—压强降低 四周水面上升—压强升高 离心泵主要由旋转的叶轮和固定的泵壳组成，叶轮一般 有4-8片向后弯曲的叶片组成，泵壳成蜗壳形 。依靠高速 旋转的叶轮在离心力的作用下，将能量传递给液体，主要 是增加液体的静压能。
第二章 流体输送机械
第一节 概述 流体在流动过程中将损失部分机械能，且
只能由高能位向低能位处流动。 在实用中，需要将流体由低能位向高能位
输送，如将流体由低处送至高处，由低压 设备送至高压设备，或者克服管道阻力由 一个车间送至另一车间等等。 用于向流体提供能量并完成输送任务的机 械称为流体输送机械。
在叶片进口及出口处的动量距分别为：
M1 qvc1l1 M 2 qvc2l2
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M M 2 M1 qv (c2l2 c1l1)
l1 r1 cos1 l2 r2 cos2
得：M qv (c2r2 cos 2 c1r1 cos1)
1
分类
流体输送机械
输送液体—泵 离心泵 往复泵 旋涡泵 螺杆泵
输送气体 通风机 鼓风机 压缩机 真空泵
2
学习本章的基本要求
了解流体输送机械的工作原理、结构和特性。 能根据生产任务的要求和管路特性选择合适的输送机 械，并能正确安装使用。
学习内容
1、液体输送机械 掌握离心泵的基本结构、工作原理、主要特性参数、 特性曲线及其应用、流量调节、串并联特性、泵的 安装、操作注意事项及选型等。 掌握往复泵的基本特性。了解其它类型泵的基本结 构和特性及应用场合。
2．气体输送机械
掌握离心通风机的工作原理，特性参数及选用；了
解鼓风机的基本结构和特性及应用场合。
3
第二节 离心泵
2-2-1离心泵的工作原理和主要部件 一、工作原理
中间水面下降—压强降低 四周水面上升—压强升高 离心泵主要由旋转的叶轮和固定的泵壳组成，叶轮一般 有4-8片向后弯曲的叶片组成，泵壳成蜗壳形 。依靠高速 旋转的叶轮在离心力的作用下，将能量传递给液体，主要 是增加液体的静压能。
第二章 流体输送机械
第一节 概述 流体在流动过程中将损失部分机械能，且
只能由高能位向低能位处流动。 在实用中，需要将流体由低能位向高能位
输送，如将流体由低处送至高处，由低压 设备送至高压设备，或者克服管道阻力由 一个车间送至另一车间等等。 用于向流体提供能量并完成输送任务的机 械称为流体输送机械。
化工原理第二章第二节.ppt
2019/11/21
2019/11/21
2、液环压缩机
特点：可用于输 送腐蚀性气体。
2019/11/21
3、真空泵
1）水环真空泵
特点：结构简单、紧凑，易于制造和维修，使用寿命 长。但效率较低。
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2）喷射泵
特点：结构简单，无运动部件。但效率很低，工作流体 消耗很大。
2019/11/21
学习指导
本章重点掌握的内容
离心泵 结构及工作原理 性能参数与特性曲线 工作点与流量调节 安装（气蚀）与操作（气缚） 类型与选型
2019/11/21
学习指导
正位移泵 结构及工作原理 性能参数与特性曲线 正位移特性
气体输送设备 特性及适用场合
2019/11/21
2019/11/21
气体输 送机械
设备： 通风机 离心通风机 鼓风机 罗茨鼓风机,离心鼓风机 压缩机 往复压缩机,离心压缩机,液环压缩机 真空泵 水环真空泵,往复真空泵,蒸汽喷射泵
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一、离心式通风机、鼓风机与压缩机
1、离心式通风机
离心式通风机按所产生的风压不同，分为： 低压离心通风机：出口风压低于0.9807kPa (表压)； 中压离心通风机：出口风压为：0.9807kPa~2.942kPa(表压） 高压离心通风机 ：出口风压为：2.942kPa~14.7kPa (表压） 1）离心式通风机的结构
第二章 流体输送机械
一、离心通风机、鼓风机 与压缩机
第二节 气体输送和压缩设备
二、旋转鼓风机、压缩机 与真空泵
2019/11/21
气体输送与压缩机械的分类：
a.按照终压与压缩比 •通风机：终压不大于14.7×103Pa (表压) •鼓风机：终压为14.7×103~294×103Pa ，压缩比小于4。 •压缩机：终压在294×103Pa以上，压缩比大于4。 •真空泵：将低于大气压强的气体从容器或设备内抽至大气中。 b.按结构与工作原理 离心式、往复式、旋转式和流体作用式
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2、液环压缩机
特点：可用于输 送腐蚀性气体。
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3、真空泵
1）水环真空泵
特点：结构简单、紧凑，易于制造和维修，使用寿命 长。但效率较低。
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2）喷射泵
特点：结构简单，无运动部件。但效率很低，工作流体 消耗很大。
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学习指导
本章重点掌握的内容
离心泵 结构及工作原理 性能参数与特性曲线 工作点与流量调节 安装（气蚀）与操作（气缚） 类型与选型
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学习指导
正位移泵 结构及工作原理 性能参数与特性曲线 正位移特性
气体输送设备 特性及适用场合
2019/11/21
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气体输 送机械
设备： 通风机 离心通风机 鼓风机 罗茨鼓风机,离心鼓风机 压缩机 往复压缩机,离心压缩机,液环压缩机 真空泵 水环真空泵,往复真空泵,蒸汽喷射泵
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一、离心式通风机、鼓风机与压缩机
1、离心式通风机
离心式通风机按所产生的风压不同，分为： 低压离心通风机：出口风压低于0.9807kPa (表压)； 中压离心通风机：出口风压为：0.9807kPa~2.942kPa(表压） 高压离心通风机 ：出口风压为：2.942kPa~14.7kPa (表压） 1）离心式通风机的结构
第二章 流体输送机械
一、离心通风机、鼓风机 与压缩机
第二节 气体输送和压缩设备
二、旋转鼓风机、压缩机 与真空泵
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气体输送与压缩机械的分类：
a.按照终压与压缩比 •通风机：终压不大于14.7×103Pa (表压) •鼓风机：终压为14.7×103~294×103Pa ，压缩比小于4。 •压缩机：终压在294×103Pa以上，压缩比大于4。 •真空泵：将低于大气压强的气体从容器或设备内抽至大气中。 b.按结构与工作原理 离心式、往复式、旋转式和流体作用式
化工原理课件第2章：流体输送
3. 离心泵安装时，应注意选用较大的吸入管路，减少吸入管路的弯头、 阀门等管件，以减少吸入管路的阻力损失。
4. 当液体输送温度较高或液体沸点较低时，可能出现[Hg]为负的情况， 此时应将离心泵安装于贮槽液面以下。
化工原理——流体输送机械
2.2.6 离心泵的类型与选用 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——轴封要求不高 ⑤屏蔽泵——无密封、无泄漏
qV' D' qV D
H
' e
He
D' D
2
Pa' Pa
D' D
3
——切割定律
化工原理——流体输送机械
2.2.4 离心泵的工作点与流量调节 1. 管路特性曲线
K：由管路特性决定， 一般为高度湍流，与流 量无关
化工原理——流体输送机械
管路特性的影响因素 化工原理——流体输送机械
7. 效率：有效功率与轴功率之比，即
Pe
Pa
化工原理——流体输送机械
8. 泵内的能量损失 a. 容积损失
高压液体泄漏到低压处，qV
b. 水力损失 液体内摩擦及液体与泵壳的碰撞，He c. 机械损失 轴与轴承，轴封的摩擦
化工原理——流体输送机械
轴功率：电机提供给泵轴的功率，W
Pa
Pe
H串 2 A 2BoqV2串
并联时的特性曲线为：
H并
A
Bo
qV并 2
2
H串＜2H单 qV串＞qV单
qV 并＜2qV 单 H并＞H单
化工原理——流体输送机械
4. 当液体输送温度较高或液体沸点较低时，可能出现[Hg]为负的情况， 此时应将离心泵安装于贮槽液面以下。
化工原理——流体输送机械
2.2.6 离心泵的类型与选用 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——轴封要求不高 ⑤屏蔽泵——无密封、无泄漏
qV' D' qV D
H
' e
He
D' D
2
Pa' Pa
D' D
3
——切割定律
化工原理——流体输送机械
2.2.4 离心泵的工作点与流量调节 1. 管路特性曲线
K：由管路特性决定， 一般为高度湍流，与流 量无关
化工原理——流体输送机械
管路特性的影响因素 化工原理——流体输送机械
7. 效率：有效功率与轴功率之比，即
Pe
Pa
化工原理——流体输送机械
8. 泵内的能量损失 a. 容积损失
高压液体泄漏到低压处，qV
b. 水力损失 液体内摩擦及液体与泵壳的碰撞，He c. 机械损失 轴与轴承，轴封的摩擦
化工原理——流体输送机械
轴功率：电机提供给泵轴的功率，W
Pa
Pe
H串 2 A 2BoqV2串
并联时的特性曲线为：
H并
A
Bo
qV并 2
2
H串＜2H单 qV串＞qV单
qV 并＜2qV 单 H并＞H单
化工原理——流体输送机械
《化工原理》PPT课件
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用压缩空气将密闭容器（酸蛋）中的硫酸压送至敞口高位槽，
如附图所示。输送量为0.1m3/min，输送管路为φ38×3mm的无缝钢
管。酸蛋中的液面离压出管口的位差为10m，且在压送过程中不变。 设管路的总压头损失为3.5m（不包括出口），硫酸的密度为1830 kg/m3，问酸蛋中应保持多大的压力？
m3/s或m3/h。
2 、质量流量mS ： 单位时间内流经管道任意截面的流体质量，
二、流速
kg/s或kg/h。
1、平均流速u ：单位时间内流体在流动方向上所流经的距离，
m/ s。
2、质量流速G ：单位时间内流经管道单位截面积的流体质量，
三、相互关系： kg/（m2·s）。
mS=GA=πd2G/4
VS=uA=πd2u/4
流体流动应服从一般的守恒原理：质量守恒和能 量守恒。从这些守恒原理可得到反映流体流动规律 的基本方程式
连续性方程式（质量守恒）
柏努利方程式（能量守恒）
这是两个非常重要的方程式，请大家注意。
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2
1-2-1 流体的流量与流速
一、流量
1、体积流量VS ： 单位时间内流经管道任意截面的流体体积，
8
1-2-3 定态流动系统的质量守恒——连续性方程
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流体流速与 管道的截面 积成反比， 截面积越大 流速越小， 反之亦然。 管内不同截 面流速之比 与其相应管 径的平方成 反比。
例1-9 7
【例1-7】 在稳定流动系统中，水连续从粗管流入细管。粗管内径
d1=10cm，
细管内径d2=5cm，当流量 为 4×10 － 3m3/s 时 ，
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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
化工原理第二章课件
粘度
粘度较大时，需要校正 粘度较大时，
转速
qv1/qv2=n1/n2
H1/H2=(n1/n2)2
P轴1/ P轴2=(n1/n2)3
叶轮直径 qv`/ qv =D2`/D2 H`/H=(D2`/D2)2
P轴`/ P轴=(D2`/D2)3
四、离心泵的工作点及流量调节
1、 管路的特性曲线 、
管路的特性曲线是表示一定的管路系 统所必需的有效压头He与流量qv的关系。 在一稳定流动系统中，在1-1、2-2列柏 努利方程式得： He=∆Z+∆P/ρg+∆u2/2g+Hf ∆ ∆ ρ ∆ 当管路系统一定时，∆Z与∆P/ρg均为定 值，两者之和用K表示： K= ∆Z+∆P/ρg ∆ ρ
卧 式 单 吸 离 心 泵
立 式 双 吸 离 心 泵
二、离心泵的主要性能参数
单位时间泵输送的液体体积。单位:m 1、流量（送液能力qv ）:单位时间泵输送的液体体积。单位:m3/s 流量（送液能力 扬程（压头H）：泵对单位重量流体提供的有效能量。单位:m ）：泵对单位重量流体提供的有效能量 2、扬程（压头 ）：泵对单位重量流体提供的有效能量。单位:m
一、离心泵的操作原理和主要部件： 离心泵的操作原理和主要部件：
1、操作原理： 、操作原理： A 获能（叶轮） 获能（叶轮） B 转能排液（泵壳） 转能排液（泵壳） C 吸液（入口） 吸液（入口） 可见，离心泵之所以能输送液体， 可见，离心泵之所以能输送液体，主要是依靠 高速旋转的叶轮，将动能和静压给予液体， 高速旋转的叶轮，将动能和静压给予液体，在 泵壳内液体的部分动能转变成静压能， 泵壳内液体的部分动能转变成静压能，使液体 获得较高的压力，压出泵体外。 获得较高的压力，压出泵体外。
化工原理第二章 总结ppt课件
.
1. 在断面1-1和2-2间列机械能衡算式得求u
2g(H h)
u2
8.1m/ s
1
B
H d'
Qv 0.0634m3 / s
从管入口点B至管出口没有任何局部阻力。故B点处的h 最低，压强最低。在断面1-1和B-B间列机械能衡算式：
gh
pa
pB
uB2 2
B
uB2 2
pB
（ gh
pa）（1
适当增加管径，不仅增大流通面积又降低管道阻力， 流量的提高大于4倍。
.
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多少?此泵能否完成任务?
10m
(2)如要求输送量减至8m3/h(通
过关小阀门来达到)，泵的轴功
率减少百分之多少?(设泵的效
率变化忽略不计)
.
解： （1） u0.7 1/8 03 05 .6 020 51 0.41 m/5 s
W f l d leu 2 2 0 .0 3 0 5 .0 0 5 1 .4 22 1 3 5 .0 03
.
流体力学
【1-12】高位槽内贮有20℃的水，水 深1m并维持不变。高位槽底部接 一长12m直径100mm的垂直管。若 假定管内的阻力系数为0.02，试求
(1)管内流量和管内出现的最低压强各 为多少？
(2)若将垂直管无限延长，管内流量和 最低点压强有何改变？
（3）若将高位槽底部所接垂直管管 径加倍，长度不变，管内流量有何 变化？
离心泵主要部件？ 什么是气缚现象？ 如何启动与关闭泵？
.
离心泵的性能参数与基本方程式
扬程
HT
u2c2
cos2
1. 在断面1-1和2-2间列机械能衡算式得求u
2g(H h)
u2
8.1m/ s
1
B
H d'
Qv 0.0634m3 / s
从管入口点B至管出口没有任何局部阻力。故B点处的h 最低，压强最低。在断面1-1和B-B间列机械能衡算式：
gh
pa
pB
uB2 2
B
uB2 2
pB
（ gh
pa）（1
适当增加管径，不仅增大流通面积又降低管道阻力， 流量的提高大于4倍。
.
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多少?此泵能否完成任务?
10m
(2)如要求输送量减至8m3/h(通
过关小阀门来达到)，泵的轴功
率减少百分之多少?(设泵的效
率变化忽略不计)
.
解： （1） u0.7 1/8 03 05 .6 020 51 0.41 m/5 s
W f l d leu 2 2 0 .0 3 0 5 .0 0 5 1 .4 22 1 3 5 .0 03
.
流体力学
【1-12】高位槽内贮有20℃的水，水 深1m并维持不变。高位槽底部接 一长12m直径100mm的垂直管。若 假定管内的阻力系数为0.02，试求
(1)管内流量和管内出现的最低压强各 为多少？
(2)若将垂直管无限延长，管内流量和 最低点压强有何改变？
（3）若将高位槽底部所接垂直管管 径加倍，长度不变，管内流量有何 变化？
离心泵主要部件？ 什么是气缚现象？ 如何启动与关闭泵？
.
离心泵的性能参数与基本方程式
扬程
HT
u2c2
cos2
化工原理2-2
Hg p 0 0
1
1 0
K
K
pa p1 u12 Hg H f 01 g g 2 g
pa p1 u12 Hg H f 01 g 2g
(1)允许吸上真空高度
p a p1 HS g
允许的安装高度
u12 Hg Hs H f 01 2g
由h计算最大安装高度Hgmax和Hg允许
pa p1 u12 Hg H f 01 g 2g
p0 p1 u12 Hg Hf g g 2 g p0 p1 u12 pv pv Hf g g 2 g g g p0 p ha v H f g g p0 pv H gmax hr Hf g g h hr 0.3 p0 pv Hg h H f H g允许 g g
高阻 H2 H1
He2
2
低阻
1
z
p g
O
Q2
Q1
Q
3. 流量调节
流量调节就是设法改变工作点的位置，有以下两种方法：
a) 改变出口阀门开度 关小出口阀 le 管特线变陡 工作点左上移 qV , H 特点：方便、快捷，流量连续变化；
阀门消耗阻力，且使泵在低效率点工作，不经济。 适用：调节幅度不大，而经常需要改变的场合。
必需汽蚀余量hr: 液体从泵入口到叶轮内最低压力点处的全部压头损失
p1 u12 泵入口处：动压头+静压头= g 2 g
——用实验测定
p p1 u12 hr g 2 g g
判别汽蚀条件：
ha > hr , pk > pv时， 不汽蚀 ha ＝ hr , pk ＝ pv时，开始发生汽蚀 ha < hr , pk < pv时， 严重汽蚀
1
1 0
K
K
pa p1 u12 Hg H f 01 g g 2 g
pa p1 u12 Hg H f 01 g 2g
(1)允许吸上真空高度
p a p1 HS g
允许的安装高度
u12 Hg Hs H f 01 2g
由h计算最大安装高度Hgmax和Hg允许
pa p1 u12 Hg H f 01 g 2g
p0 p1 u12 Hg Hf g g 2 g p0 p1 u12 pv pv Hf g g 2 g g g p0 p ha v H f g g p0 pv H gmax hr Hf g g h hr 0.3 p0 pv Hg h H f H g允许 g g
高阻 H2 H1
He2
2
低阻
1
z
p g
O
Q2
Q1
Q
3. 流量调节
流量调节就是设法改变工作点的位置，有以下两种方法：
a) 改变出口阀门开度 关小出口阀 le 管特线变陡 工作点左上移 qV , H 特点：方便、快捷，流量连续变化；
阀门消耗阻力，且使泵在低效率点工作，不经济。 适用：调节幅度不大，而经常需要改变的场合。
必需汽蚀余量hr: 液体从泵入口到叶轮内最低压力点处的全部压头损失
p1 u12 泵入口处：动压头+静压头= g 2 g
——用实验测定
p p1 u12 hr g 2 g g
判别汽蚀条件：
ha > hr , pk > pv时， 不汽蚀 ha ＝ hr , pk ＝ pv时，开始发生汽蚀 ha < hr , pk < pv时， 严重汽蚀
化工原理第2章 流体输送(2)67页PPT
2、串联组合泵的特性曲线
H
H串2H单 H单
H 单
O
管路特性曲线
B
AC Ⅱ
Ⅰ
qv单
qv串qv单
qv
泵的串联使用 可以提高泵的压头。
两台泵串联使 用，每台泵的流量 和压头均相同。
在同样流量下， 串联泵的压头为单 泵的两倍。即总压 头为每台泵压头之 和。
如图，两台泵串联时的H-qv 曲 线，单泵的工作点为A，串联后工作点
移至C点。C点的压头为HⅡ，较单台泵 时的H单增大了，并不等于A点的压头 H单的两倍。但是流量qv串较qv单增大了。 多台泵串联操作相当一台多级泵。多
级泵的结构紧凑，安装、维修方便。
因而应该选用多级泵代替多台串联。
六、 离心泵的安装高度和气蚀现象
(一)、 气蚀现象
离心泵运转时，液体在泵 内压强变化如图：
HH 0 Hf
其中，压头损失
Hf
( l le
d
)
u2 2g
8
2g
(
l
d5
le
d4
)qv2
（2-8）
若为特定管路，l、le、d及ζ为定值， λ是Re的函数，即qv的函数。当Re数较大 时，λ随Re的变化很小，可以看作常数。
令，8 (l
2g d
Ⅱ阀门关小， Hf
H
加大，管路特
Ⅱ 性曲线变陡
B
Ⅰ
HB HA
A
Ⅲ
HC C
O
qvB qvA qvC qv
改变阀门开度调节流量示意图
2、改变泵的转速
改变离心泵的转速以
调节流量，实质是维持管
H
化工原理 第二章
第一节
液体输送机械
1.4效率：是指有效功率与泵轴功率之比。它表明液体输送过程中泵轴转 动所作的功不能全部为液体所获得，不可避免地会有能量损失，这种损失包 括容积损失、水力损失和机械损失，以上三种损失的大小即用离心泵的总效 率表示,本质上是三种损失效率的总和。 pe η = × 100% （2-2）
第一节
液体输送机械
（a）
（b） （c） 图2-2 离心泵的叶轮 （a）开式 （b）半闭式 （c）闭式
第一节
液和半闭式叶轮 不仅效率较低，而且在运行时,部分高压液体漏入叶轮后 侧,使叶轮后盖板所受压力高于吸入口侧,对叶轮产生轴向 推力。轴向推力会使叶轮与泵壳接触而产生摩擦,严重时 会引起泵的震动。为了减小轴向推力,可在后盖板上钻一 些小孔,称为平衡孔如图2-3(a)中1,使部分高压液体漏至 低压区,以减小叶轮两侧的压力差。平衡孔可以有效地减 小轴向推力,但同时也降低了泵的效率。 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。
第一节
液体输送机械
当泵内液体从叶轮中心被抛向叶轮外缘时，在叶轮中 心处形成低压区，这样就造成了吸入管贮槽液面与叶轮中 心处的压强差，液体就在这个静压差作用下，沿着吸入管 连续不断地进入叶轮中心，以补充被排出的液体，完成离 心泵的吸液过程。只要叶轮不停地运转，液体就会连续不 断地被吸入和排出。 可见离心泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转 的叶轮所产生的离心力，因此称为离心泵。 注意：若泵启动前未进行灌泵操作，则泵内存有空气， 由于空气密度比液体的密度小得多，泵内产生离心力很小， 因而在吸入口处的真空度很小，贮槽液面和泵入口处的静 压头差很小，不能推动液体进入泵内，启动泵后而不能输 送液体的现象称为气缚现象。表示离心泵无自吸能力。离 心泵吸入管底部安装的带吸滤网的底阀为止逆阀，是为启 动前灌泵所配置的。
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说明：离心泵无自吸能力，启动前必须将泵体内充满液体。
12
2.2 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
Pe=ρgqVHe Pa基本上随流量qV单调上升 泵启动时关出口阀
(3)泵的效率 Pe
n' n
时，H '
H
n' n
2
q'V qV
2
∴
H'
H qV2
q'V2
(等效率点)
19
变频就是改变供电频率.变频技术的核心是变频器,通过对供电 频率的转换来实现电动机运转速度的自动调节，把50Hz的固定电 网频改为30—130 Hz的变化频率。电源电压适应范围达到142— 270V，解决了由于电网电压的不稳定而影响电器工作的难题.通过 改变交流电频的方式实现交流电控制的技术就叫变频技术。 20
10% 格力电器公司2012年业绩快报显示销售收入1000.8
亿元,净利润73.78亿元
创新
2011到2012年，格力用于空调相关技术研发的费用投入均 超过30亿元。格力电器拥有技术研发人员5000多人，400多个国 际一流实验室，在国内外拥有技术专利超过8000项。
21
例1 已知：充分湍流，
λ=常数，现将离心水泵
A2
qV sin
2
HT
u2c2 cos 2g源自u22 g
u2 gA2
qV ctg 2
10
4.理论压头的影响因素 ①叶片弯角β2和流量qV
说明：为获得较高的效率，常用后弯叶片。
11
②叶轮转速n u2=nπD2 如果qV∝n，那么HT∝n2
③液体密度不出现 Δp∝ ρ gHT , 气缚现象(录像) 灌泵---吸入管装单向阀， 泵启动前:灌泵排气
P
g
，动能
c2 2g
(c绝对速度)
HT
P2 P1
g
c22 c12 2g
u22
c22 w22 2g
u12
c12 w12 2g
u2c2 cos 2 u1 c1 cos1
g
通常，泵设计点(额定流量下)α1=90°
流量 qV A2w2 sin 2
或
w2
阻力部分：①管径d
②管长l、le或ζ
③d
势能增加部分：①位差Δz
②压差Δp
p2 p1
g
③密度ρ
2
1.3 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，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
③合理简化处理(偏保险考虑)
由泵特性,得 H1 20 0.5 22 18m
由管路方程
H2 20 0.5 32 15.5m
H1
10
8(l le 2d15 g
)
qV2 1
10
K
'
qV2 1 d15
H2
10
K
'
qV2 2
d
5 2
(实际d↑, ε/d↓, λ↓, 偏保险)
26
消去K’可得
(d2 d1
)5
H1 H2
10 10
qV↑，H↓，η不定
24
例2:某离心泵特性曲线为:
He=20-0.5qV2(He—m,qV—m3/h)
两敞口容器液面高差10m, 原管径d1=25mm，流量 qV1=2m3/h，现要使流量增 加50%, 将原管路换粗成d2。 求:d2
25
解:分析
①泵特性没变，靠管路特性改变
②找d对管路特性的影响
鼓风机 压缩机 真空泵
3
4
5
2 离心泵 2.1 离心泵的工作原理 1.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
6
7
2.等角速度旋转运动的流体能量关系 假定：①理想流体，定态流动
②叶片无限薄，无限多
求：He=?
15
解：由泵进、出口列方程
16
(4)特性曲线的影响因素 ①密度: ρ对He~qV,η~qV无影响;对Pa~qV有影响 ②粘度: μ对He~qV,η~qV，Pa~qV都有影响
流量相同时， ，则 H , P ,效率
③转速: 当n变化<20%时，比例定律：
如果 q'V n'
第二章 流体输送机械
1.概述 目的：给流体加入机械能 1.1 管路特性 流体对输送机械的能量要求
从1至2截面
z1
p1
g
u12 2g
H
z2
p2
g
u22 2g
H
f
H f
l d
u2 2g
8
l
d 2d
4g
qV2
KqV2
1
高度湍流，K与流量无关 1.2 管路特性的影响因素
由输水改为输送CCl4, ρ=1630kg/m3
求：①当p1=p2时,
qV ,H ,η ,p出 ②当p1<p2时，
qV ,H ,η ,p出
,Pe ; ,Pe 。
22
解：①管路特性不变,工作点 不变, qV不变, H不变, η不变。 由点3至2排能量方程
23
②管路特性曲线下移，
p
因 g ↓，图解思维
Pa
13
泵的特性曲线测定(录像)
H qV曲线 P qV曲线
qV曲线
说明：
（a）由厂家提供
标准测定条件： 常压、20℃清水为工质；
离心泵典型的特性曲线
（b）曲线与叶轮转数有关，故图中应标明转数。 14
例题1：d吸=38mm, d出=25mm,
测得水流量： qV=5×10-4m3/s, p压=0.2MPa, p真=27kPa。
Xdx Ydy Zdz dp d(w2 )
2 X 2x,Y 2y , Z g
u r
得
p1
g
z1
u12 2g
w12 2g
p2
g
z2
u22 2g
w22 2g
或 P2 P1 u22 u12 w12 w22
g
2g
2g
8
9
3.理论压头 以静止系考察：势能 总机械能变化
qV n
则有
H 'e He
n'2
n
P'a
n'3
Pa n
17
2.3 离心泵的流量调节和组合操作 1.工作点 工程处理方法：过程分解法
18
2.流量调节 ①出口阀开度 优点:调节简便、灵活 缺点:能耗 ②改变转速n 节能，但不方便
新老泵特性曲线关系
q'V qV
12
2.2 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
Pe=ρgqVHe Pa基本上随流量qV单调上升 泵启动时关出口阀
(3)泵的效率 Pe
n' n
时，H '
H
n' n
2
q'V qV
2
∴
H'
H qV2
q'V2
(等效率点)
19
变频就是改变供电频率.变频技术的核心是变频器,通过对供电 频率的转换来实现电动机运转速度的自动调节，把50Hz的固定电 网频改为30—130 Hz的变化频率。电源电压适应范围达到142— 270V，解决了由于电网电压的不稳定而影响电器工作的难题.通过 改变交流电频的方式实现交流电控制的技术就叫变频技术。 20
10% 格力电器公司2012年业绩快报显示销售收入1000.8
亿元,净利润73.78亿元
创新
2011到2012年，格力用于空调相关技术研发的费用投入均 超过30亿元。格力电器拥有技术研发人员5000多人，400多个国 际一流实验室，在国内外拥有技术专利超过8000项。
21
例1 已知：充分湍流，
λ=常数，现将离心水泵
A2
qV sin
2
HT
u2c2 cos 2g源自u22 g
u2 gA2
qV ctg 2
10
4.理论压头的影响因素 ①叶片弯角β2和流量qV
说明：为获得较高的效率，常用后弯叶片。
11
②叶轮转速n u2=nπD2 如果qV∝n，那么HT∝n2
③液体密度不出现 Δp∝ ρ gHT , 气缚现象(录像) 灌泵---吸入管装单向阀， 泵启动前:灌泵排气
P
g
，动能
c2 2g
(c绝对速度)
HT
P2 P1
g
c22 c12 2g
u22
c22 w22 2g
u12
c12 w12 2g
u2c2 cos 2 u1 c1 cos1
g
通常，泵设计点(额定流量下)α1=90°
流量 qV A2w2 sin 2
或
w2
阻力部分：①管径d
②管长l、le或ζ
③d
势能增加部分：①位差Δz
②压差Δp
p2 p1
g
③密度ρ
2
1.3 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，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
③合理简化处理(偏保险考虑)
由泵特性,得 H1 20 0.5 22 18m
由管路方程
H2 20 0.5 32 15.5m
H1
10
8(l le 2d15 g
)
qV2 1
10
K
'
qV2 1 d15
H2
10
K
'
qV2 2
d
5 2
(实际d↑, ε/d↓, λ↓, 偏保险)
26
消去K’可得
(d2 d1
)5
H1 H2
10 10
qV↑，H↓，η不定
24
例2:某离心泵特性曲线为:
He=20-0.5qV2(He—m,qV—m3/h)
两敞口容器液面高差10m, 原管径d1=25mm，流量 qV1=2m3/h，现要使流量增 加50%, 将原管路换粗成d2。 求:d2
25
解:分析
①泵特性没变，靠管路特性改变
②找d对管路特性的影响
鼓风机 压缩机 真空泵
3
4
5
2 离心泵 2.1 离心泵的工作原理 1.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
6
7
2.等角速度旋转运动的流体能量关系 假定：①理想流体，定态流动
②叶片无限薄，无限多
求：He=?
15
解：由泵进、出口列方程
16
(4)特性曲线的影响因素 ①密度: ρ对He~qV,η~qV无影响;对Pa~qV有影响 ②粘度: μ对He~qV,η~qV，Pa~qV都有影响
流量相同时， ，则 H , P ,效率
③转速: 当n变化<20%时，比例定律：
如果 q'V n'
第二章 流体输送机械
1.概述 目的：给流体加入机械能 1.1 管路特性 流体对输送机械的能量要求
从1至2截面
z1
p1
g
u12 2g
H
z2
p2
g
u22 2g
H
f
H f
l d
u2 2g
8
l
d 2d
4g
qV2
KqV2
1
高度湍流，K与流量无关 1.2 管路特性的影响因素
由输水改为输送CCl4, ρ=1630kg/m3
求：①当p1=p2时,
qV ,H ,η ,p出 ②当p1<p2时，
qV ,H ,η ,p出
,Pe ; ,Pe 。
22
解：①管路特性不变,工作点 不变, qV不变, H不变, η不变。 由点3至2排能量方程
23
②管路特性曲线下移，
p
因 g ↓，图解思维
Pa
13
泵的特性曲线测定(录像)
H qV曲线 P qV曲线
qV曲线
说明：
（a）由厂家提供
标准测定条件： 常压、20℃清水为工质；
离心泵典型的特性曲线
（b）曲线与叶轮转数有关，故图中应标明转数。 14
例题1：d吸=38mm, d出=25mm,
测得水流量： qV=5×10-4m3/s, p压=0.2MPa, p真=27kPa。
Xdx Ydy Zdz dp d(w2 )
2 X 2x,Y 2y , Z g
u r
得
p1
g
z1
u12 2g
w12 2g
p2
g
z2
u22 2g
w22 2g
或 P2 P1 u22 u12 w12 w22
g
2g
2g
8
9
3.理论压头 以静止系考察：势能 总机械能变化
qV n
则有
H 'e He
n'2
n
P'a
n'3
Pa n
17
2.3 离心泵的流量调节和组合操作 1.工作点 工程处理方法：过程分解法
18
2.流量调节 ①出口阀开度 优点:调节简便、灵活 缺点:能耗 ②改变转速n 节能，但不方便
新老泵特性曲线关系
q'V qV