化工原理南林教材1.2

4
2.1
2.1.1
离心泵
离心泵的工作原理和主要部件源自1.离心泵的工作原理5
6
原理：依靠高速旋转的叶轮，使液体在离心力的作用下
获得能量以提高压强，从而能输送液体。
气缚：泵内有空气，使得叶轮中心区形成的低压不足于
将储槽内的液体吸入泵内，导致离心泵不能输送液体。
离心泵启动前应灌泵排气，防止气缚。
7
2.离心泵的主要部件
2 c2 c12 Hc 2g
流体流经叶轮后所增加 的动压头
H T H p H c
13
3.基本方程式的讨论
H T u 2 c 2 cos 2 u1c1 cos 1 g
o
1 90
H T
u2c2 cos 2 g
14
理论流量： QT cr 2D2b2
2
若H 单 A BQ单
H串 2
2 A BQ串
50
H
He-Qe H串 H单 H串/2 2 1 H串-Q串 H单-Q单 Q单 Q串 Q
工作点由12
H串 2
H单
51
生产中采用何种方式比较经济合理，取决于管
路曲线的形状。
52
H
b 3b c a
2b 2c 3a 1b 1c 2a 1a 串 单
叶轮、泵壳（蜗牛形，又称蜗壳）
8
泵壳制成蜗牛形，既减少了能量损失，又 使部分动能转换成静压能。
9
2.1.2
离心泵的基本方程式
基本方程式：离心泵的理论压头与泵的结构、尺 寸、转速及流量等因素之间的定量关系。 理论压头：理想情况下离心泵可能达到的最大压 头。 理想情况： 叶轮具有无限多叶片； 被输送的液体是理想液体。
Hp-
2

实际上离心泵采用后弯叶片，主要是液体获得 的静压头较高，能量损失较小。
19
3）理论流量
2 900，H T随QT的增加而增大；
2 900，H T与QT 无关；
2 900，H T随QT的增加而减小。
20
T
a b c
HT或H
H
HT-QT H-Q
QT
QT或Q
21
w c u 2c1u1 cos 1 w c u 2c2 u 2 cos 2
H T u u w w c c 2g 2g 2g
2 2 2 1 2 1 2 2 2 2 2 1
12
2 2 u2 u12 w12 w2 Hp 2g 2g
流体流经叶轮后所增加 的静压头
2 1
39
2.1.5
离心泵的工作点与流量调节
离心泵的工作点是由离心泵特性曲线和管 路特性曲线共同确定的。
40
1.管路特性曲线与离心泵的工作点
1）管路特性方程和特性曲线
41
p u 2 H e z Hf g 2 g
p z K g u 2 0 2g
He K H f
34
NPSH C
(NPSH)c+安全量 注意：

(NPSH)r
必需气蚀余量
（1）气蚀余量越小，该泵在一定操作条件下抗气蚀
性能越好；
（2）气蚀余量能比较完全反映离心泵的抗气蚀性能。
（3）气蚀余量随流量的增加而增大。
35
2）允许吸上真空度
p a p1 H g
1 s
pa：大气压，98.1kPa； p1：泵入口处允许的最低压强；
H-Q
M1 M
2 M2
H-Q
M2 M
M1
e e-Q H
QM1 QM QM2
Q或Qe
QM2 QM QM1
Q或Qe
47
4）离心泵的并联与串联 （1）并联：压头不变，流量加倍，作H并-Q并图。
H 并＝H 单 Q并＝2Q单
H 并＝H 单 Q并 ＝Q单 2
2
若H 单 A BQ单
第二章 流体输送设备
1
要求：
1.了解流体输送设备的分类； 2.掌握离心泵的工作原理、主要部件、基本方程式、 性能参数和特性曲线、性能改变和换算、气蚀现象 和允许吸上高度、工作点与调节、类型与选择； 3.了解其他泵的工作原理与应用； 4.了解气体输送设备和压缩设备的工作原理与应用。
2
重点：
离心泵的工作原理、主要部件、基本方程式、性
：20OC清水的密度。
1 H s 是在大气压为 mH2 O， 0 C的清水为介质 10 20
的条件下测定的，若操 作条件不同需校正。
36
1 pv 1000 H s H s H 0 10 0.24 3 9.81 10
注意：
cr 2
QT D2 b2
c2 cos 2 u 2 cr 2 ctg 2
H T
2 u 2 c2 cos 2 u 2 u 2 ctg 2 QT g g gD2 b2
u2
D2 n
60
15
1） 叶轮的转速和直径
离心泵的理论压头随叶轮的转速和直径的增
加而加大。
（1）允许吸上真空度越大，该泵在一定操作条件
下抗气蚀性能越好。
（2）允许吸上真空度不能完全反映离心泵的抗气
蚀性能。
（3）允许吸上真空度随流量的增加而减小。
37
3.离心泵的允许安装高度
允许安装高度又称允许吸上高度，是指泵的吸
入口与贮槽液面间可允许达到的最大垂直距离。
p0 p1 u12 Hg H f ,01 g 2g
实际流量较理论流量低的原因：
非理想情况
泵内存在泄漏
4）液体密度
理论压头与密度无关。
22
2.1.3
离心泵的性能参数与特性曲线
离心泵的主要性能：流量Q 、压头(扬程)H 、效
率 、轴功率N 、气蚀余量（或允许吸上真空度）
等。
23
1．离心泵的主要性能参数
1）流量Q，m3/h：与泵的结构、尺寸、转速有关； 2）压头(扬程)H，m：与泵的结构、转速、流量有 关； 3）效率 ：与容积损失、机械损失、水力损失有关； 4）轴功率N ，kw
（2）要求压头较高、流量不太大，采用多级泵－D型，
全系列扬程：14～351m，流量10.8～850m3/h；
（3）要求流量较大、压头不太高，采用双吸泵－ Sh
型，全系列扬程：9～140m，流量120～12500m3/h。。
55
2）耐腐蚀泵（F型） 全系列扬程：15～105m，流量2～400m3/h。
43
H e K BQ
2 e
管路特性曲线
2）离心泵的工作点 泵特性曲线和管路特性曲线的交点。
Q Qe
H He
44
H或He
H-Q
H=He
M
-Qe He
Q=Qe
Q或Qe
45
2.离心泵的流量调节
1）改变阀门的开度
2）改变泵的转速
－－
常用的方法
3）改变叶轮的尺寸
46
H或He
1
H或He
H并
Q并 A B 2
2
48
H
He-Qe H并 H 1 H单-Q单 Q并/2 Q单 Q并
Q并 2 Q单
49
2
H并-Q并 Q
工作点由12
（2）串联：流量不变，压头加倍，作H串-Q串图。
H 串＝2 H 单 Q串＝Q单
H串 ＝H 单 2 Q ＝Q 单 串
QH N 102
24
2．离心泵的特性曲线
H - Q曲线 N –Q 曲线
-Q 曲线
25
26 24 22 20 18 16 14 12 10
4B20 n=2900 r/min

H
8 6 4 2 0 Q,l/s 0 4 8 12 16 20 24 28 32 Q,m3/h 0 20 40 60 80100120140
16
2）叶片的几何形状
17
流动角 2
后弯叶片： 2 900 径向叶片： 2 90
0
ctg 2 0 ctg 2 0 ctg 2 0
2 u2 H T g 2 u2 H T g 2 u2 g
前弯叶片： 2 900
H T
18
H
2 TH
Hc 20° Hp 90°
并 Q
a：采用并联； b：采用串联；c：串联和并联都行。
53
2.1.6
离心泵的类型与选择
1.离心泵的类型
按液体的性质：水泵、耐腐蚀泵、油泵 按叶轮的吸入方式：单吸泵、双吸泵
按叶轮的数目：单级泵、多级泵
54
1）水泵（IS型、D型、Sh型） （1）IS型为单级单吸悬臂式离心水泵，全系列扬程： 8～98m，流量4.5～360m3/h。
N
80 70 60 50 40 30 20 10 0
H,m
N,kw
例2-2（P93）
26
,%
3.离心泵的性能改变和换算
1)液体物性的影响
密度： H-Q曲线、 -Q曲线不变， N-Q曲线变化；
粘度：有变化。
27
2)离心泵转速的影响（比例定律） 假设液体的粘度不大，泵的效率不变时：
Q1 n1 Q2 n 2 H 1 n1 H 2 n2
NPSH：气蚀余量； p1，u1：泵入口处的压强和流速；
pV：操作温度下液体的饱和蒸气压。
33
泵内恰好发生气蚀时（泵的压头较正常下降3％）
pk pV
p1 p1,min
NPSH C
p1,min
u12 pv g 2 g g p1,min