化工原理 第二章
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化工原理(第四版)谭天恩-第二章-流体输送机械
注意安全防护
在操作流体输送机械时，应注意安全防护 ，穿戴好防护用品，避免发生意外事故。
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高效节能设计
优化流体输送机械的结构和运行方式，降低能耗，提高能效比。
减少排放
采取有效的措施减少流体输送机械在运行过程中产生的污染物排放， 如采用密封性能好的机械部件、回收利用排放的余热等。
环保材料
选择对环境友好的材料和润滑剂，减少对环境的污染。
资源循环利用
对流体输送机械中的可回收利用部分进行回收再利用，减少资源浪费 。
化工原理(第四版)谭 天恩-第二章-流体 输送机械
目录
• 流体输送机械概述 • 离心泵 • 其他类型的泵 • 流体输送机械的性能比较与选用 • 流体输送机械的维护与故障处理
01
CATALOGUE
流体输送机械概述
流体输送机械的定义与分类
定义
流体输送机械是用于将流体从一 个地方输送到另一个地方的机械 设备。
05
CATALOGUE
流体输送机械的维护与故障处理
流体输送机械的日常维护与保养
定期检查
对流体输送机械进行定期检查，确保其正 常运转，包括检查泵、管道、阀门等部件
是否完好无损，润滑系统是否正常等。
清洗与清洁
定期对流体输送机械进行清洗，清除残留 物和污垢，保持机械内部的清洁，防止堵 塞和腐蚀。
更换磨损部件
流体输送机械的应用
工业生产
在化工、石油、制药等领 域，流体输送机械广泛应 用于原料、半成品和成品 的输送。
能源与环保
流体输送机械在燃煤、燃 气等能源输送以及通风、 除尘等环保领域也有广泛 应用。
城市供暖与空调
在集中供暖和空调系统中 ，流体输送机械用于将热 源或冷源输送到各个用户 。
化工原理第二章流体输送设备
化工原理-第二章-流体输送设备一、选择题1、离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生（）。
AA. 气缚现象；B. 汽蚀现象；C. 汽化现象；D. 气浮现象。
2、离心泵最常用的调节方法是（）。
BA. 改变吸入管路中阀门开度；B. 改变压出管路中阀门的开度；C. 安置回流支路，改变循环量的大小；D. 车削离心泵的叶轮。
3、离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后获得的（）。
BA. 包括内能在内的总能量；B. 机械能；C. 压能；D. 位能（即实际的升扬高度）。
4、离心泵的扬程是（）。
DA. 实际的升扬高度；B. 泵的吸液高度；C. 液体出泵和进泵的压差换算成液柱高度D. 单位重量液体出泵和进泵的机械能差值。
5、某同学进行离心泵特性曲线测定实验，启动泵后，出水管不出水，泵进口处真空计指示真空度很高，他对故障原因作出了正确判断，排除了故障，你认为以下可能的原因中，哪一个是真正的原因（）。
CA. 水温太高；B. 真空计坏了；C. 吸入管路堵塞；D. 排出管路堵塞。
6、为避免发生气蚀现象，应使离心泵内的最低压力（）输送温度下液体的饱和蒸汽压。
AA. 大于；B. 小于；C. 等于。
7、流量调节，离心泵常用（），往复泵常用（）。
A；CA. 出口阀B. 进口阀C. 旁路阀8、欲送润滑油到高压压缩机的气缸中，应采用（）。
输送大流量，低粘度的液体应采用（）。
C；AA. 离心泵；B. 往复泵；C. 齿轮泵。
9、1m3气体经风机所获得能量，称为（）。
AA. 全风压；B. 静风压；C. 扬程。
10、往复泵在启动之前，必须将出口阀（）。
AA. 打开；B. 关闭；C. 半开。
11、用离心泵从河中抽水，当河面水位下降时，泵提供的流量减少了，其原因是（）。
CA. 发生了气缚现象；B. 泵特性曲线变了；C. 管路特性曲线变了。
12、离心泵启动前____ ，是为了防止气缚现象发生。
DA 灌水；B 放气；C 灌油；D 灌泵。
13、离心泵装置中____ 的滤网可以阻拦液体中的固体颗粒被吸入而堵塞管道和泵壳。
化工原理 第二章 流体流动.
内容提要
本章着重讨论流体流动过程的基本原理和流体 在管内的流动规律，并应用这些规律去分析和计 算流体的输送问题：
1. 流体静力学 3. 流体的流动现象 5. 管路计算
2. 流体在管内的流动 4. 流动阻力 6. 流量测量
要求 掌握连续性方程和能量方程 能进行管路的设计计算
概述 流体: 在剪应力作用下能产生连续变形的物体称
为流体。如气体和液体。
流体的特征：具有流动性。即
抗剪和抗张的能力很小； 无固定形状，随容器的形状而变化；
在外力作用下其内部发生相对运动。
流体的研究意义
流体的输送：根据生产要求，往往要将这些流体按照生产 程序从一个设备输送到另一个设备，从而完成流体输送的任
务：流速的选用、管径的确定、输送功率计算、输送设备选用
为理想气体)
解： 首先将摄氏度换算成开尔文：
100℃＝273+100=373K
求干空气的平均分子量： Mm ＝ M１y1 + M2y2 + … + Mnyn
Mm =32 × 0.21+28 ×0.78+39.9 × 0.01
=28.96
气体平均密度：
0
p p0
T0 T
0
T0 p0
p T
Mm R
解：应用混合液体密度公式，则有
1
m
a1
1
a2
2
0.6 0.4 1830 998
7.285 10 4
m 1370 kg / m3
例2 已知干空气的组成为：O221%、N278%和Ar1%(均为体积%)。 试求干空气在压力为9.81×104Pa、温度为100℃时的密度。(可作
本章着重讨论流体流动过程的基本原理和流体 在管内的流动规律，并应用这些规律去分析和计 算流体的输送问题：
1. 流体静力学 3. 流体的流动现象 5. 管路计算
2. 流体在管内的流动 4. 流动阻力 6. 流量测量
要求 掌握连续性方程和能量方程 能进行管路的设计计算
概述 流体: 在剪应力作用下能产生连续变形的物体称
为流体。如气体和液体。
流体的特征：具有流动性。即
抗剪和抗张的能力很小； 无固定形状，随容器的形状而变化；
在外力作用下其内部发生相对运动。
流体的研究意义
流体的输送：根据生产要求，往往要将这些流体按照生产 程序从一个设备输送到另一个设备，从而完成流体输送的任
务：流速的选用、管径的确定、输送功率计算、输送设备选用
为理想气体)
解： 首先将摄氏度换算成开尔文：
100℃＝273+100=373K
求干空气的平均分子量： Mm ＝ M１y1 + M2y2 + … + Mnyn
Mm =32 × 0.21+28 ×0.78+39.9 × 0.01
=28.96
气体平均密度：
0
p p0
T0 T
0
T0 p0
p T
Mm R
解：应用混合液体密度公式，则有
1
m
a1
1
a2
2
0.6 0.4 1830 998
7.285 10 4
m 1370 kg / m3
例2 已知干空气的组成为：O221%、N278%和Ar1%(均为体积%)。 试求干空气在压力为9.81×104Pa、温度为100℃时的密度。(可作
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 第二章 离心泵
q qV V1 2D D 1 2； H H 1 2 D D 1 2 2； P P 1 2 D D 1 2 3 ——切割定律
式中：D ——叶轮的直径
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45
六、离心泵的工作点与流量调节
当泵的叶轮转速一定时，一台泵在具体操作条件 下所提供的液体流量和压头可用H~qV特性曲线上的 一点来表示。至于这一点的具体位置，应视泵前后 的管路情况而定。讨论泵的工作情况，不应脱离管 路的具体情况。泵的工作特性由泵本身的特性和管 路的特性共同决定。
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8
液体吸上原理
依靠叶轮高速旋转，迫使叶轮中心的液体以很高的 速度被抛开，从而在叶轮中心形成低压，低位槽中 的液体因此被源源不断地吸上。
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9
叶轮旋转，质点离心； 切线甩出，获得动能； 进入蜗壳，转成压能； 叶轮中心，形成真空； 外压作用，液体进入。
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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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30
B型离心泵分解动画.avi
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B型离心泵分解动画.avi
31
四、离心泵的主要性能参数
1、离心泵的流量 指离心泵在单位时间里排到管路系统的液体体积，一
般用qv表示，单位为m3/s 、m3/min或 m3/h。又称为泵
第二章 流体输送机械
•第一节 离心泵
•离心泵工作原理 •离心泵的主要部件和构造 •离心泵的分类 •离心泵的主要性能参数 •离心泵的特性曲线 •离心泵的工作点与流量调节 •离心泵的汽蚀现象与安装高度 •离心泵的选用、安装与操作
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概述
1、流体输送机械的作用
式中：D ——叶轮的直径
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六、离心泵的工作点与流量调节
当泵的叶轮转速一定时，一台泵在具体操作条件 下所提供的液体流量和压头可用H~qV特性曲线上的 一点来表示。至于这一点的具体位置，应视泵前后 的管路情况而定。讨论泵的工作情况，不应脱离管 路的具体情况。泵的工作特性由泵本身的特性和管 路的特性共同决定。
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液体吸上原理
依靠叶轮高速旋转，迫使叶轮中心的液体以很高的 速度被抛开，从而在叶轮中心形成低压，低位槽中 的液体因此被源源不断地吸上。
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9
叶轮旋转，质点离心； 切线甩出，获得动能； 进入蜗壳，转成压能； 叶轮中心，形成真空； 外压作用，液体进入。
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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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B型离心泵分解动画.avi
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B型离心泵分解动画.avi
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四、离心泵的主要性能参数
1、离心泵的流量 指离心泵在单位时间里排到管路系统的液体体积，一
般用qv表示，单位为m3/s 、m3/min或 m3/h。又称为泵
第二章 流体输送机械
•第一节 离心泵
•离心泵工作原理 •离心泵的主要部件和构造 •离心泵的分类 •离心泵的主要性能参数 •离心泵的特性曲线 •离心泵的工作点与流量调节 •离心泵的汽蚀现象与安装高度 •离心泵的选用、安装与操作
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概述
1、流体输送机械的作用
化工原理第二章
p有 100%
p轴
（2-3）
第二节 离心泵
离心泵效率与泵的尺寸、类型、构造、加工精度、液 体流量和所输送液体性质有关，一般小型泵效率为50%— 70%，大型泵可达到90%左右。
2．特性曲线 离心泵的有效压头、轴功率、效率与流量之间的关系 曲线称为离心泵的特性曲线,如图2-8所示，其中以扬程和 流量的关系最为重要。由于泵的特性曲线随泵转速而改变， 故其数值通常是在额定转速和标准试验条件(大气压 101.325kPa,20℃清水)下测得。通常在泵的产品样本中附 有泵的主要性能参数和特性曲线,供选泵和操作参考。
③ qv- 曲线 表示泵的效率和流量的关系。曲线表明 离心泵的效率随流量的增大而增大，当流量增大到一定值 后，效率随流量的增大而下降，曲线存在一最高效率点即 为设计点。对应于该点的各性能参数 qv 、p轴 和 H 称为最 佳工况参数，即离心泵铭牌上标注的性能参数。根据生产 任务选用离心泵时应尽可能使泵在最高效率点附近工作。
qv1 n1 qv2 n2
H1 H2
n1 n2
2
p轴1 p轴2
3
n1 n2
（2-4）
式中qv1 、H1 、p轴1 ——转速为时泵的流量、扬程、轴功率； 、 qv2 H2 、p轴2——转速为时泵的流量、扬程、轴功率。
第二节 离心泵
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。(1)叶 轮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。开式叶轮仅有叶片和轮毂，两侧均 无盖板，制造简单,清洗方便，如图2-2(a)所示；半闭式 叶轮,没有前盖板而有后盖板的叶轮，如图2-2(b)所示； 闭式叶轮两侧分别有前、后盖板,流道是封闭的，如图22(c)所示,这种叶轮液体流动摩擦阻力损失小,适用于高扬 程、洁净液体的输送。
化工原理第二章 吸收.
2.2.1平衡溶解度
⑴溶解度曲线 对 单组 分 物 理 吸收 的 物 系 ，根 据 相 律 ，自 由 度 数 F 为 F=CΦ +2=3-2+2=3(C=3,溶质A，惰性组分B,溶剂S，Φ ＝2，气、液两 相)，即在温度 t ，总压 p ，气、液相组成共4个变量中，由3个自 变量（独立变量），另1个是它们的函数，故可将平衡时溶质在气 相中的分压 pe 表达为温度 t ，总压 p 和溶解度 x 的函数：
2.1概述
①溶剂应对被分离组分（溶质）有较大的溶解度，或者说在 一定的温度与浓度下，溶质的平衡分压要低。这样，从平衡角度 来说，处理一定量混合气体所需溶剂量较少，气体中溶质的极限 残余浓度亦可降低；就过程数率而言，溶质平衡分压↓，过程推 动力大，传质数率快，所需设备尺寸小。 ②溶剂对混合气体中其他组分的溶解度要小，即溶剂应具备 较高的选择性。若溶剂的选择性不高，将同时吸收混合物中的其 他组分，只能实现组分间某种程度的增浓而不能实现较为完全的 分离。 ③溶质在溶剂中的溶解度应对温度的变化比较敏感，即不仅 在低温下溶解度要大，平衡分压要小，而且随着温度升高，溶解 度应迅速下降，平衡分压应迅速上升。这样，被吸收的气体容易 解吸，溶剂再生方便。
2.1概述
④溶剂的蒸汽压要低，不易挥发。一方面是为了减少溶剂在 吸收和再生过程的损失，另一方面也是避免在气体中引入新的杂质。 ⑤溶剂应有较好的化学稳定性，以免使用过程中发生变质； ⑥溶剂应有较低的粘度，不易产生泡沫，以实现吸收塔内良 好的气液接触和塔顶的气液分离。 ⑦溶剂应尽可能满足价廉、易得、无毒、不易燃烧等经济和 安全条件。 实际上很难找到一个理想得溶剂能够满足上述所有要求，应 对可供选择得溶剂做全面得评价，以便作出经济、合理得选择。 ⑹吸收操作得经济性 吸收总费用＝设备(塔、换热器等)折旧费＋操作费(占比重大)
化工原理第二章 流体输送机械
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%。
例2-1 离心泵特性曲线的测定 附图为测定离心泵特性曲线的实验装置， 实验中已测出如下一组数据：泵进口处真 空表读数 p1=2.67×104 Pa(真空度) ，泵出 口处压强表读数 p2=2.55×105 Pa(表压) ， 泵的流量 q=12.5×10-3 m3 /s ，功率表测 得电动机所消耗功率为 6.2kW ，吸入管 直径 d1=80mm，压出管直径 d2=60mm ， 两测压点间垂直距离 Z2－Z1=0.5m，泵由 电动机直接带动，传动效率可视为 1，电 动机的效率为 0.93 ，实验介质为 20℃的 清水，试计算在此流量下泵的压头 H、轴 功率 N 和效率 η。
1
1
p K z g
u 2 0 2g
He K H f
压头损失—取决于管内布局及管内流速的大小
2 l le u H f d 2g
在管路中，通常用流量反应生产任务 u
l le 8 H f 2 4 qv2 d d g
转速
当液体的粘度不大且转速n变化不大时（小于20%），利用
出口速度三角形相似的近似假定，若不变，可推知：
q' n q n H n H n
2
H
转速增大
比例定律
n
n
p' n p n
3
0
Q
叶轮直径
当叶轮直径因切割而变小时，若变化程度小于20%，不 变，则
理论压头、实际压头及各种压头损失与流量的关系为 H
q-H
实际压 头
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%。
例2-1 离心泵特性曲线的测定 附图为测定离心泵特性曲线的实验装置， 实验中已测出如下一组数据：泵进口处真 空表读数 p1=2.67×104 Pa(真空度) ，泵出 口处压强表读数 p2=2.55×105 Pa(表压) ， 泵的流量 q=12.5×10-3 m3 /s ，功率表测 得电动机所消耗功率为 6.2kW ，吸入管 直径 d1=80mm，压出管直径 d2=60mm ， 两测压点间垂直距离 Z2－Z1=0.5m，泵由 电动机直接带动，传动效率可视为 1，电 动机的效率为 0.93 ，实验介质为 20℃的 清水，试计算在此流量下泵的压头 H、轴 功率 N 和效率 η。
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压头损失—取决于管内布局及管内流速的大小
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在管路中，通常用流量反应生产任务 u
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转速
当液体的粘度不大且转速n变化不大时（小于20%），利用
出口速度三角形相似的近似假定，若不变，可推知：
q' n q n H n H n
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H
转速增大
比例定律
n
n
p' n p n
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Q
叶轮直径
当叶轮直径因切割而变小时，若变化程度小于20%，不 变，则
理论压头、实际压头及各种压头损失与流量的关系为 H
q-H
实际压 头
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
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Pa' Pa
D' D
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——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(第二版)第二章
Hs’ ={ Hs+（Ha –10.33）-[Pv/(9.81×1000)-0.24]}1000/ρ
3．讨论
（1）汽蚀现象产生的原因：
①安装高度太高； ②被输送流体的温度太高，液体蒸汽压过高；
③吸入管路阻力或压头损失太高。
（2）计算出的Hgmax<0, 低于贮槽液面安装
（3） Hgmax大小~Q。 Q，则Hgmax ，保险 。
凝结局部真空 周围液体高速冲向汽泡中心
撞击叶片(水锤)
伴随现象 ①泵体振动并发出噪音
②H, Q , 严重时不送液；
③时间长久，水锤冲击和化学腐蚀，损坏叶片
安装高度 ，汽蚀 问题：如何确定Hg的上限 ——允许安装高度
2．汽蚀余量与允许安装高度
（1）三个基本概念：
①(有效)汽蚀余量ha: 泵入口处：动压头+静压头-饱和蒸汽压(液柱)
H
-------管路所需压头 he 与流量关系曲线
泵的特性曲线
• 工作点
Q
1．管路特性曲线 -------管路所需压头 he 与流量关系曲线
he
z
p
g
u 2 2g
hf
A f Q
完全湍流时， he A BQ 2
管路特性方程 H
hf
l le u2
d 2g
8 l le Q 2
2d 5g
（5）效率： = Ne/ N
<100% —— 容积损失，水力损失，机械损失
2．离心泵的性能曲线characteristic curves
H~Q N~Q ~Q
厂家实验测定产品说明书
20C清水
H,m
~Q
离心泵特性曲线
H ~Q
N
N ~Q
3．讨论
（1）汽蚀现象产生的原因：
①安装高度太高； ②被输送流体的温度太高，液体蒸汽压过高；
③吸入管路阻力或压头损失太高。
（2）计算出的Hgmax<0, 低于贮槽液面安装
（3） Hgmax大小~Q。 Q，则Hgmax ，保险 。
凝结局部真空 周围液体高速冲向汽泡中心
撞击叶片(水锤)
伴随现象 ①泵体振动并发出噪音
②H, Q , 严重时不送液；
③时间长久，水锤冲击和化学腐蚀，损坏叶片
安装高度 ，汽蚀 问题：如何确定Hg的上限 ——允许安装高度
2．汽蚀余量与允许安装高度
（1）三个基本概念：
①(有效)汽蚀余量ha: 泵入口处：动压头+静压头-饱和蒸汽压(液柱)
H
-------管路所需压头 he 与流量关系曲线
泵的特性曲线
• 工作点
Q
1．管路特性曲线 -------管路所需压头 he 与流量关系曲线
he
z
p
g
u 2 2g
hf
A f Q
完全湍流时， he A BQ 2
管路特性方程 H
hf
l le u2
d 2g
8 l le Q 2
2d 5g
（5）效率： = Ne/ N
<100% —— 容积损失，水力损失，机械损失
2．离心泵的性能曲线characteristic curves
H~Q N~Q ~Q
厂家实验测定产品说明书
20C清水
H,m
~Q
离心泵特性曲线
H ~Q
N
N ~Q
化工原理内容概要-第2章
《化工原理》内容提要第二章流体输送机械1. 基本概念1）离心泵的主要构件：叶轮和蜗壳2）泵的流量q v：指泵的单位时间内送出的液体体积，等于管路中的流量，这是输送任务所规定必须达到的输送量。
3）泵的压头（又称扬程）He是指泵向单位重量流体提供的能量。
4）流体输送机械的分类：动力式（叶轮式）、容积式（正位移式）、其他类型。
5）离心泵的主要构件：叶轮和蜗壳。
6）离心泵的主要性能参数：流量、扬程、效率、轴功率。
7）离心泵特性曲线：描述压头、轴功率、效率与流量关系的曲线。
8）离心泵的工作点：泵特性曲线与管路特性曲线的交点。
9）离心泵的调节：改变管路特性（阀门的开大关小，改变K值）；改变泵的特性（改变D、n，调节工作点）。
10）往复泵的结构：由泵缸、活塞、活塞杆、吸入和排出单向阀（活门）构成，有电动和汽动两种驱动形式。
2. 基本原理1）离心泵的工作原理：电动机经泵轴带动叶轮旋转，叶片间的液体在离心力作用下，沿叶片间的通道从叶轮中心进口处甩向叶轮外围，以很高速度汇入泵壳；液体经泵壳将大部分动能转变为静压能，以较高压力从压出口进入排出管。
2）泵的汽蚀现象：当水泵叶轮中心进口出压力低于操作温度下被输送液体的饱和蒸汽压时，液体将发生沸腾部分汽化。
所生成的汽泡，在随液体从叶轮进口向叶轮外围流动时，因压强升高，气泡立即凝聚。
高速度冲向原空间，在冲击点处产生高频高压强冲击。
当气泡的凝结发生在叶轮表面时，气泡周围液体在高压作用下如细小的高频水锤撞击叶片，加之气泡中可能带有氧气等对金属材料发生化学腐蚀作用，将导致叶片过早损坏。
3）离心泵的选用原则：①根据被输送液体的性质确定泵的类型；②确定输送系统的流量和所需压头；③根据所需流量和压头确定泵的型号。
4）往复泵的工作原理：活塞往复运动，在泵缸中造成容积的变化并形成负压和正压，完成一次吸入和排出。
5）气体输送的特点：气体的密度相对液体很小，①动力消耗大；②气体输送机械体积一般都很庞大；③输送机械内部气体压力变化的同时，体积和温度也将随之发生变化。
化工原理第二章流体输送机械
作用
存放叶轮 汇集流体 能量转化: 能量转化:是一个 转能装置
导轮:叶轮与泵壳之间,固定不动而带有叶片. 导轮:叶轮与泵壳之间,固定不动而带有叶片. 使高速液体流过时能均匀而平和地将动能转变为静压能, 使高速液体流过时能均匀而平和地将动能转变为静压能,以 减小能量损失. 减小能量损失.
③轴封装置: 轴封装置: 泵轴与泵壳之间的密封称为轴封. 泵轴与泵壳之间的密封称为轴封. 作用: 作用:防止高压液体漏出或分界空气漏入泵内 填料密封: 填料密封: 盘根: 盘根:为浸油或涂石墨的石棉绳 机械密封: 机械密封: 适合于密封要求较高的场合. 适合于密封要求较高的场合. 优点:密封性能好,使用寿命长,轴不易磨损,功耗小. 优点:密封性能好,使用寿命长,轴不易磨损,功耗小. 缺点:加工程度高,结构复杂,安装要求高,价格高. 缺点:加工程度高,结构复杂,安装要求高,价格高.
第二章 流体输送机械
第一节:概述: 第一节:概述:
流体输送机械驱动流体通过多种设备,将流体从一处送到他处, 流体输送机械驱动流体通过多种设备,将流体从一处送到他处,无论 是提高其位置或是使其压力升高或只需克服沿路的阻力, 是提高其位置或是使其压力升高或只需克服沿路的阻力,都可以通过向流 体提供机械能的方法来实现. 体提供机械能的方法来实现. 流体从输送机械取得机械能后, 直接表现是净压头的增大. 流体从输送机械取得机械能后,其直接表现是净压头的增大.新增的 净压头在输送过程中再转变为其它压头或消耗克服流动阻力,所以, 净压头在输送过程中再转变为其它压头或消耗克服流动阻力,所以,流体 输送就是向流体作功并提高其机械能. 输送就是向流体作功并提高其机械能. 学习本章的目的: 学习本章的目的: 了解设备结构,性能, 了解设备结构,性能,操作原理 了解功率消耗计算(生产中功耗是个重点指标) 了解功率消耗计算(生产中功耗是个重点指标) 通过学习后能合理地选用
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
化工原理第二章平面力系
如图所示，平面上作用一力 F ，在同平面内任取一点O， 点O称为矩心，点O到力的作用线的垂直距离h称为力臂。
力对点的矩：
力对点之矩是一个代数量， 它的绝对值恒等于力的大小与力臂的乘积， 它的正负可按下法确定：力使物体绕矩心逆时针转向转动 时为正，反之为负。 力 F 对于点O的矩
由右图容易看出，力F对点O的矩的大 小也可用三角形OAB面积的两倍表示， 即
(2)画受力图。
滑轮受到钢丝绳的拉力
＝
＝P；
由于滑轮的大小可忽略不计，故这些力可看作是汇交力系。
(3)列平衡方程 为使每个未知力只在一个轴上有投影， 在另一轴上的投影为零，坐标轴应尽量 取在与未知力作用线相垂直的方向。这 样在一个平衡方程中只有一个未知数， 不必解联立方程，故选取坐标轴如图所 示。 (a)
和
当Ox、Oy两轴不相垂直时，力沿两轴的分力 值上也不等于力在两轴上的投影X、Y。
、
在数
2．平面汇交力系合成的解析法
设由n个力组成的平面汇交力系作用 于一个刚体上。以汇交点O作为坐 标原点，建立直角坐标系Oxy 。
此汇交力系的合力
合矢量投影定理：合矢量在某一轴上的投影等于各分矢量在同 一轴上投影的代数和。 由此可得
例2—3 如图所示，重物P＝20kN，用钢丝绳挂在支架的滑轮 B上，钢丝绳的另一端缠绕在铰车D上。杆AB与BC铰接，并 以铰链A、C与墙连接。如两杆和滑轮的自重不计，并忽略摩 擦和滑轮的大小，试求平衡时杆AB和BC所受的力。
解：(1)取滑轮B为研究对象。 AB、BC两杆都是二力杆，假 设杆AB受拉力、杆BC受压力；
平面汇交力系可简化为一合力．其合力的大小与方向等于各分 力的矢量和(几何和)，合力的作用线通过汇交点。设平面汇交 力系包含n个力，以 表示它们的合力矢，则有
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一、其它速度式泵 二、容积式泵 三、各类泵在化工生产中的应用
第三节 通风机、鼓风机、压缩机和真空泵 通风机、鼓风机、
一、离心通风机 二、往复压缩机
2
《化工原理》电子教案/目录 化工原理》
第二章 流体输送机械
液体输送机械 − − − 泵 流体输送机械 通风机 鼓风机 气体压送机械 − − − 压缩机 真空泵
N~Q曲线 曲线 η~Q曲线 曲线 测定条件： 测定条件： 固定转速， 固定转速， 20°C清水 ° 清水
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《化工原理》电子教案/第二章 化工原理》电子教案/
四．离心泵的特性曲线
由图可见： 有最大值（设计点） 由图可见： Q↑，H ↓ ，N↑，η有最大值（设计点）。 ↑ ↑
，单位r.p.s或r.p.m 或 ❖ 转速 n，单位
转速 流量 压头 轴功率和效率 允许汽蚀余量
，泵单位时间实际输出的液体量， 或 。 ❖ 流量 Q，泵单位时间实际输出的液体量，m3/s或m3/h。 可测量。 可测量。 ❖ 压头 H，又称扬程，泵对单位重量流体提供的有效能 ，又称扬程， 量，m。可用如图装置测量。 。可用如图装置测量。
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《化工原理》电子教案/第二章 化工原理》电子教案/
实际压头H 实际压头 实际压头比理论压头要小。具体原因如下： 实际压头比理论压头要小。具体原因如下： （1）叶片间的环流运动 请点击观看动画 ） 请点击观 此损失只与叶片数、 此损失只与叶片数 、 液 体黏度等有关， 体黏度等有关 ， 与流量几 乎无关。 乎无关。 考虑这一因素后， 考虑这一因素后，图中 理论压头线a变为直线b 理论压头线a变为直线b 。
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《化工原理》电子教案/第二章 化工原理》电子教案/
二．离心泵主要构件的结构及功能
1．叶轮 请点击观看动画 ． 叶轮是离心泵的心脏部件，有2 至6 片弯曲的叶片。 叶轮是离心泵的心脏部件， 片弯曲的叶片。
闭式叶轮 敞式叶轮 半闭式叶轮
思考：三种叶轮中哪一种效率高？ 思考：三种叶轮中哪一种效率高？ 闭式叶轮的内漏最小，故效率最高， 闭式叶轮的内漏最小，故效率最高，敞式叶轮 的内漏最大。 的内漏最大。 但敞式叶轮和半闭式叶轮不易发生堵塞现象
实际压头H 实际压头 （3）冲击损失 ） 在设 在 设 计流量下 ， 此项损 失最小。 失最小 。 流量若偏离设计量 越远，则冲击损失越大。 越远，则冲击损失越大。 考虑到这项损失后， 考虑到这项损失后，压 头线应为曲线d 头线应为曲线d。
ω
w2 β2 2
α2
c2 u2
b c d
设计 流量 17/36
3．导轮 ．
请点击观看动画
固定不动
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二．离心泵主要构件的结构及功能
4. 轴封装置 ----减少泵内高压液体外流 或防止空气侵入泵内。 减少泵内高压液体外流， ----减少泵内高压液体外流，或防止空气侵入泵内。
填料密封请点击观看动画 填料如浸油或渗涂石墨的石棉带、碳纤维、氟纤维和膨胀石墨等， 填料如浸油或渗涂石墨的石棉带、碳纤维、氟纤维和膨胀石墨等， 填料不能压得过紧，也不能压得过松，应以压盖调节到有液体成滴 填料不能压得过紧，也不能压得过松， 状向外渗透。 状向外渗透。 机械密封 请点击观看动画
w1 1 α1 c1
u1
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三．离心泵的主要性能参数
❖ 轴功率和效率 有效功率N 有效功率 e=mswe＝QρgH，单位 或kW ，单位W 轴功率， 表示， 轴功率， 用N表示，单位 或kW 表示 单位W 效率η 效率η，无量纲 三者关系（如图）： η = N e = QρgH 三者关系（如图）：
四．离心泵的特性曲线
上述这些主要性能参数间的关系无法理论推得， 上述这些主要性能参数间的关系无法理论推得，一般由 厂家测定，并用曲线表示出来，称为离心泵特性曲线。 厂家测定，并用曲线表示出来，称为离心泵特性曲线。常 用的共有三条线，如图。 用的共有三条线，如图。
平坦型 H~Q曲线 陡降型 曲线 驼峰型
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三．离心泵的主要性能参数
理论压头----理想情况下单位重量液体所获得的能量称为 理论压头----理想情况下单位重量液体所获得的能量称为 ---理论压头， 表示。 理论压头，用H∞ 表示。 与流量Q、叶轮转速ω 叶轮的尺寸和构造 （ 1） H∞ 与流量 、 叶轮转速 ω、 叶轮的尺寸和构 造 （ r2 ） 有关； 、b2、β2）有关； （2）叶轮直径越大、转速越大，则H∞越大； ）叶轮直径越大、转速越大， 越大；7
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实际压头H 实际压头 （2）阻力损失 ） 此损失可近似视为与流 速的平方呈正比。 速的平方呈正比。 考虑到这项损失后， 考虑到这项损失后， 压头线变为曲线c 。
b c
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内漏
转速 流量 压头 轴功率和效率 允许汽蚀余量
（2）水力损失 ）
环流损失、 环流损失、阻力损失和冲击损失
（3）机械损失 ）
机械 容积 损失 损失 水力 损失
泵轴与轴承、 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50∼70% 小型水泵：η一般为50∼70% 50 大型泵： 可达90 90% 大型泵：η可达90%以上
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N
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Ne
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三．离心泵的主要性能参数
转速 流量 压头 轴功率和效率 允许汽蚀余量
允许汽蚀余量将在后面介绍。 允许汽蚀余量将在后面介绍。
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第二章 流体输送机械
按泵的工作原理分: 按泵的工作原理分
速度式： 轴流式、 速度式：如离心式、轴流式、喷射式等 特点： 特点：依靠旋转的叶片向液体传送机械能 泵 容积式：如 往复式、回转式等 容积式：
特点：机械内部的工作容积不断发生变化。 特点：机械内部的工作容积不断发生变化。
一、离心泵的构造和工作原理
2、离心泵的工作原理
思考： 思考： 流体在泵内都获得了哪几种能量？ 流体在泵内都获得了哪几种能量？ 其中哪种能量占主导地位？ 其中哪种能量占主导地位？ 请点击观看动画
答案：动能和静压能， 答案：动能和静压能，其中静压能占主导
思考：泵启动前为什么要灌满液体 思考：
气缚现象 请点击观看动画
思考： 思考：
高效区
离心泵启动时出 口阀门应关闭还 是打开， 是打开，why？ ？ 为什么Q＝ 时 为什么 ＝0时 ，N≠0？ ≠ ？
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最高效率± ％～ ％～8％ 最高效率±5％～ ％ 区域为泵高效区
设计点
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离心泵特性曲线的影响因素 液体性质 密度: 密度: 曲线、 曲线无影响， ρ对H~Q曲线、η~Q曲线无影响，但 N = 曲线 曲线无影响 故ρ↑，N~Q曲线上移。 ρ↑， 曲线上移。 曲线上移
转速 流量 压头 轴功率和效率 允许汽蚀余量
N
N
η电
电功率
N电出
η传
N
电机 N 电出 = 电功率 ⋅ η电
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N = N 电出 ⋅ η 传
η
Ne
N e = N ⋅η
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泵
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三．离心泵的主要性能参数
❖ 轴功率和效率 与效率η有关的各种能量损失： 与效率η有关的各种能量损失： （1）容积损失： 容积损失：
由两个光滑而密切贴合的金属环形面构成，动环随轴转动， 由两个光滑而密切贴合的金属环形面构成，动环随轴转动，静环 装在泵壳上固定不动，二者在泵运转时保持紧贴状态以防止渗漏。 装在泵壳上固定不动，二者在泵运转时保持紧贴状态以防止渗漏。
对于输送酸、碱的离心泵，密封要求比较严， 对于输送酸、碱的离心泵，密封要求比较严，多 用机械密封。 用机械密封。
在泵进口b 间列机械能衡算式： 在泵进口 、泵出口 c 间列机械能衡算式：
2 p b ub pc uc2 + +H= + + h0 + h f ρg 2 g ρg 2 g
流量计 真空表 压力表
c b
h0
pc − pb p c ( 表 ) + p b (真 ) H≈ = ρg ρg
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二．离心泵主要构件的结构及功能
2．泵壳 ． 呈蜗牛壳状
思考：泵壳的主要作用是什么？ 思考：泵壳的主要作用是什么？ ①汇集液体，并导出液体； 汇集液体，并导出液体； 能量转换装置（动能变静压能） ②能量转换装置（动能变静压能）
离心泵特性曲线的影响因素 叶轮转速 当转速ω变化不大时（小于 当转速ω变化不大时（小于20%） ） 可认为η 可认为η不变 叶轮直径 当叶轮直径因切割而变小时，若变化程度小于 当叶轮直径因切割而变小时，若变化程度小于20%，则 ， 可以认为η 可以认为η不变
QρgH
η
黏度: 黏度: 当µ比20℃清水的大时，H↓，N↑，η↓ ℃清水的大时， ↓ ↑ 实验表明， 倍清水的黏度（ 实验表明，当µ<20倍清水的黏度（ 20℃ ）时，µ对特 倍清水的黏度 ℃ 性曲线的影响很小，可忽略不计。 性曲线的影响很小，可忽略不计。
第三节 通风机、鼓风机、压缩机和真空泵 通风机、鼓风机、
一、离心通风机 二、往复压缩机
2
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第二章 流体输送机械
液体输送机械 − − − 泵 流体输送机械 通风机 鼓风机 气体压送机械 − − − 压缩机 真空泵
N~Q曲线 曲线 η~Q曲线 曲线 测定条件： 测定条件： 固定转速， 固定转速， 20°C清水 ° 清水
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四．离心泵的特性曲线
由图可见： 有最大值（设计点） 由图可见： Q↑，H ↓ ，N↑，η有最大值（设计点）。 ↑ ↑
，单位r.p.s或r.p.m 或 ❖ 转速 n，单位
转速 流量 压头 轴功率和效率 允许汽蚀余量
，泵单位时间实际输出的液体量， 或 。 ❖ 流量 Q，泵单位时间实际输出的液体量，m3/s或m3/h。 可测量。 可测量。 ❖ 压头 H，又称扬程，泵对单位重量流体提供的有效能 ，又称扬程， 量，m。可用如图装置测量。 。可用如图装置测量。
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实际压头H 实际压头 实际压头比理论压头要小。具体原因如下： 实际压头比理论压头要小。具体原因如下： （1）叶片间的环流运动 请点击观看动画 ） 请点击观 此损失只与叶片数、 此损失只与叶片数 、 液 体黏度等有关， 体黏度等有关 ， 与流量几 乎无关。 乎无关。 考虑这一因素后， 考虑这一因素后，图中 理论压头线a变为直线b 理论压头线a变为直线b 。
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二．离心泵主要构件的结构及功能
1．叶轮 请点击观看动画 ． 叶轮是离心泵的心脏部件，有2 至6 片弯曲的叶片。 叶轮是离心泵的心脏部件， 片弯曲的叶片。
闭式叶轮 敞式叶轮 半闭式叶轮
思考：三种叶轮中哪一种效率高？ 思考：三种叶轮中哪一种效率高？ 闭式叶轮的内漏最小，故效率最高， 闭式叶轮的内漏最小，故效率最高，敞式叶轮 的内漏最大。 的内漏最大。 但敞式叶轮和半闭式叶轮不易发生堵塞现象
实际压头H 实际压头 （3）冲击损失 ） 在设 在 设 计流量下 ， 此项损 失最小。 失最小 。 流量若偏离设计量 越远，则冲击损失越大。 越远，则冲击损失越大。 考虑到这项损失后， 考虑到这项损失后，压 头线应为曲线d 头线应为曲线d。
ω
w2 β2 2
α2
c2 u2
b c d
设计 流量 17/36
3．导轮 ．
请点击观看动画
固定不动
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二．离心泵主要构件的结构及功能
4. 轴封装置 ----减少泵内高压液体外流 或防止空气侵入泵内。 减少泵内高压液体外流， ----减少泵内高压液体外流，或防止空气侵入泵内。
填料密封请点击观看动画 填料如浸油或渗涂石墨的石棉带、碳纤维、氟纤维和膨胀石墨等， 填料如浸油或渗涂石墨的石棉带、碳纤维、氟纤维和膨胀石墨等， 填料不能压得过紧，也不能压得过松，应以压盖调节到有液体成滴 填料不能压得过紧，也不能压得过松， 状向外渗透。 状向外渗透。 机械密封 请点击观看动画
w1 1 α1 c1
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三．离心泵的主要性能参数
❖ 轴功率和效率 有效功率N 有效功率 e=mswe＝QρgH，单位 或kW ，单位W 轴功率， 表示， 轴功率， 用N表示，单位 或kW 表示 单位W 效率η 效率η，无量纲 三者关系（如图）： η = N e = QρgH 三者关系（如图）：
四．离心泵的特性曲线
上述这些主要性能参数间的关系无法理论推得， 上述这些主要性能参数间的关系无法理论推得，一般由 厂家测定，并用曲线表示出来，称为离心泵特性曲线。 厂家测定，并用曲线表示出来，称为离心泵特性曲线。常 用的共有三条线，如图。 用的共有三条线，如图。
平坦型 H~Q曲线 陡降型 曲线 驼峰型
《化工原理》电子教案/第二章 化工原理》电子教案/
三．离心泵的主要性能参数
理论压头----理想情况下单位重量液体所获得的能量称为 理论压头----理想情况下单位重量液体所获得的能量称为 ---理论压头， 表示。 理论压头，用H∞ 表示。 与流量Q、叶轮转速ω 叶轮的尺寸和构造 （ 1） H∞ 与流量 、 叶轮转速 ω、 叶轮的尺寸和构 造 （ r2 ） 有关； 、b2、β2）有关； （2）叶轮直径越大、转速越大，则H∞越大； ）叶轮直径越大、转速越大， 越大；7
《化工原理》电子教案/第二章 化工原理》电子教案/
实际压头H 实际压头 （2）阻力损失 ） 此损失可近似视为与流 速的平方呈正比。 速的平方呈正比。 考虑到这项损失后， 考虑到这项损失后， 压头线变为曲线c 。
b c
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内漏
转速 流量 压头 轴功率和效率 允许汽蚀余量
（2）水力损失 ）
环流损失、 环流损失、阻力损失和冲击损失
（3）机械损失 ）
机械 容积 损失 损失 水力 损失
泵轴与轴承、 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50∼70% 小型水泵：η一般为50∼70% 50 大型泵： 可达90 90% 大型泵：η可达90%以上
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N
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Ne
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三．离心泵的主要性能参数
转速 流量 压头 轴功率和效率 允许汽蚀余量
允许汽蚀余量将在后面介绍。 允许汽蚀余量将在后面介绍。
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第二章 流体输送机械
按泵的工作原理分: 按泵的工作原理分
速度式： 轴流式、 速度式：如离心式、轴流式、喷射式等 特点： 特点：依靠旋转的叶片向液体传送机械能 泵 容积式：如 往复式、回转式等 容积式：
特点：机械内部的工作容积不断发生变化。 特点：机械内部的工作容积不断发生变化。
一、离心泵的构造和工作原理
2、离心泵的工作原理
思考： 思考： 流体在泵内都获得了哪几种能量？ 流体在泵内都获得了哪几种能量？ 其中哪种能量占主导地位？ 其中哪种能量占主导地位？ 请点击观看动画
答案：动能和静压能， 答案：动能和静压能，其中静压能占主导
思考：泵启动前为什么要灌满液体 思考：
气缚现象 请点击观看动画
思考： 思考：
高效区
离心泵启动时出 口阀门应关闭还 是打开， 是打开，why？ ？ 为什么Q＝ 时 为什么 ＝0时 ，N≠0？ ≠ ？
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最高效率± ％～ ％～8％ 最高效率±5％～ ％ 区域为泵高效区
设计点
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离心泵特性曲线的影响因素 液体性质 密度: 密度: 曲线、 曲线无影响， ρ对H~Q曲线、η~Q曲线无影响，但 N = 曲线 曲线无影响 故ρ↑，N~Q曲线上移。 ρ↑， 曲线上移。 曲线上移
转速 流量 压头 轴功率和效率 允许汽蚀余量
N
N
η电
电功率
N电出
η传
N
电机 N 电出 = 电功率 ⋅ η电
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N = N 电出 ⋅ η 传
η
Ne
N e = N ⋅η
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泵
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三．离心泵的主要性能参数
❖ 轴功率和效率 与效率η有关的各种能量损失： 与效率η有关的各种能量损失： （1）容积损失： 容积损失：
由两个光滑而密切贴合的金属环形面构成，动环随轴转动， 由两个光滑而密切贴合的金属环形面构成，动环随轴转动，静环 装在泵壳上固定不动，二者在泵运转时保持紧贴状态以防止渗漏。 装在泵壳上固定不动，二者在泵运转时保持紧贴状态以防止渗漏。
对于输送酸、碱的离心泵，密封要求比较严， 对于输送酸、碱的离心泵，密封要求比较严，多 用机械密封。 用机械密封。
在泵进口b 间列机械能衡算式： 在泵进口 、泵出口 c 间列机械能衡算式：
2 p b ub pc uc2 + +H= + + h0 + h f ρg 2 g ρg 2 g
流量计 真空表 压力表
c b
h0
pc − pb p c ( 表 ) + p b (真 ) H≈ = ρg ρg
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二．离心泵主要构件的结构及功能
2．泵壳 ． 呈蜗牛壳状
思考：泵壳的主要作用是什么？ 思考：泵壳的主要作用是什么？ ①汇集液体，并导出液体； 汇集液体，并导出液体； 能量转换装置（动能变静压能） ②能量转换装置（动能变静压能）
离心泵特性曲线的影响因素 叶轮转速 当转速ω变化不大时（小于 当转速ω变化不大时（小于20%） ） 可认为η 可认为η不变 叶轮直径 当叶轮直径因切割而变小时，若变化程度小于 当叶轮直径因切割而变小时，若变化程度小于20%，则 ， 可以认为η 可以认为η不变
QρgH
η
黏度: 黏度: 当µ比20℃清水的大时，H↓，N↑，η↓ ℃清水的大时， ↓ ↑ 实验表明， 倍清水的黏度（ 实验表明，当µ<20倍清水的黏度（ 20℃ ）时，µ对特 倍清水的黏度 ℃ 性曲线的影响很小，可忽略不计。 性曲线的影响很小，可忽略不计。