化工原理之流体输送机械

复习：
1. 流量测量（变压头流量计；变截面流量计）。 2.变压头流量计（测速管、孔板流量计和文丘里流量计 ） 3.变截面流量计（转子流量计） 4. 流体输送机械（液体输送机械；气体输送机械） 5. 泵的分类（速度式；容积式）
第一节 离心泵
一、离心泵的构造和工作原理
1、wenku.baidu.com轮：
1、离心泵的构造：2、泵壳：
兰州理工大学 石油化工学院
第二章 流体输送机械
授课人：张栋强 联系方式：zhangdq@lut.cn
流体输送机械：就是向流体做功以提高其机械能 的装置。
按照输送流体的性质分类：
液体输送机械 - - -泵
流体输送机械
气体输送机械
通风机 鼓风机 压缩机 真空泵
泵按照其工作原理和结构可分为:
速度式：如离心式、 轴流式、喷射式等
泵
特点：依靠旋转的叶片向液体传送机械能
容积式：如往复式、回转式等
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 二．离心泵主要构件的结构及功能 三、离心泵的主要性能参数 四、离心泵的工作点与流量调节 五、离心泵的安装高度 六、离心泵的选用、安装与操作
离心泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转叶轮
所产生的离心力，因此称为离心泵。
思考：泵启动前为什么要灌满液体 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。
3．离心泵主要构件的结构及功能
1）叶轮 ——叶片（+盖板）
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。
按吸液方式
单吸式叶轮
液体只能从叶轮一侧被吸入，结 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。
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。
3）轴封装置
a) 轴封的作用 为了防止高压液体从泵壳内沿轴的四周而漏出，或者
外界空气漏入泵壳内。
B 轴封的分类
填料密封：主要由填料函壳、软填料和填料压盖
轴封装置
组成，普通离心泵采用这种密封。
机械密封：主要由装在泵轴上随之转动的动环和 端面密封 固定于泵壳上的静环组成，两个环形
端面由弹簧的弹力互相贴紧而作相对 运动，起到密封作用。
二、离心泵的理论压头和实际压头
1、压头的意义
泵的压头：泵向单位重量流体提供的机械能。用H表 示，单位是m。
管道输送流体系统正常工作时：H=he
hez p g 2u g2 hf
泵产生的压头主要用于是液位高度增加，静压头增大 以及克服流动过程中的压头损失。
2、离心泵的理论压头 1）离心泵基本方程式的导出 理想情况：
b)导叶轮 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，称为导叶轮。
导叶轮上的叶片的弯曲方向与叶轮上叶片的弯曲方向相反， 其弯曲角度正好与液体从叶轮流出的方向相适应，引导液体 在泵壳的通道内平缓的改变方向，使能量损失减小，使动能 向静压能的转换更为有效。
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。
理论压头
离心泵在上述理想情况下产生的压头，就做理论压头，用
H∞表示。
离心泵的基本方程
H u2c2c go2su2 g c2u 1 g[(r2)2-Q 2co bt22]
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。
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， 敞式叶轮的内漏最大。 敞式叶轮和半闭式叶轮不易发生堵 塞现象
平衡孔：在后盖板上钻有小孔，以 把后盖前后空间连通起来。
4、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。
2）按叶轮上吸入口的数目
单吸泵 叶轮上只有一个吸入口，适用于输送量不大的情况。 双吸泵 叶轮上有两个吸入口，适用于输送量很大的情况。
3）按离心泵的不同用途
水泵
输送清水和物性与水相近、无腐蚀性且杂质很
少的液体的泵, （B型）
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 杂质泵
输送石油产品的泵 ，要求密封完善。（Y 型） 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。
——离心泵基本方程
r—叶轮半径；—叶轮旋转角速度；Q—泵的体积流量；
3、泵轴及轴封装：置
压 出 导 管
泵壳
叶轮
泵轴
吸 入 导 管
底阀
2. 离心泵的操作原理：
1）开泵前，先在泵内灌满要输送的液体。 2）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，压力增高，并以很 高的速度（15-25 m/s）流入泵壳。
3）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。 4）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。