第三章流体输送(流体力学)资料
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9
1. 离心泵的工作原理
10
1.离心泵的工作原理
11
1. 离心泵的工作原理
思考：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？
思考：泵启动前为什么要灌满液体？
12
(a) 排出阶段
叶轮旋转(产生离心力，使液体获得能量）→流体流入涡壳(动
能→静压能) →流向输出管路。
(b) 吸入阶段 液体自叶轮中心甩向外缘 → 叶轮中心形成低压区
第三章 流体输送设备
1
主要内容
• 2.1 离心泵 • 2.2 其他类型液体输送机械 • 2.3 气体输送和压缩机械
2
本章要求
• 重点掌握离心泵的结构、工作原理-正 确的安装和使用及工作点的调节；
• 了解往复泵的工作原理和流量调节的方 法
• 了解离心风机的主要性能指标及正确的 安装和使用。
3
概述
H
Z2
P2
g
u22 2g
H
f 12
H
Z2
Z1
P2 P1
g
u22 u12 2g
H
f 12
升扬高度 29
1. 性能参数
(3)有效功率(Ne):液体由泵获得的能量，W Ne WeWs HgQρ
(4)轴功率(N):泵轴所需的功率，W
N Ne
N
Ne
30
1. 性能参数
(5)效率(η):
流体作用式：依靠能量转换原理以实现输送流
体任务。如喷射泵
7
2.1 离心泵
• 2.1.1 • 2.1.2 • 2.1.3 • 2.1.4 • 2.1.5
离心泵的结构和工作原理 离心泵的主要性能参数和特性曲线 离心泵的气蚀现象和允许安装高度 离心泵的工作点和流量调节 离心泵的类型、选择和应用
8
特点：泵的流量与压头灵活可调、输液 量稳定且适用介质范围很广。
流体的动能↑， 或位能↑，静压能↑， 克服沿程阻力， 或兼而有之
5
概述
对输送机械的基本要求: 满足工艺上对流量和能量的要求。 结构简单,重量轻,投资费用低。 运行可靠,操作效率高,日常操作费用低。 能适应被输送流体的特性,其中包括粘性、腐蚀
性、毒性、可燃性及爆炸性、含固体杂质等。
6
概述
流体输送设备分类：
生产过程中的流体输送一般有以下几种情况：
低压 低处 近处
高压 高处 远处
流体物性不同 操作条件各异
对于这些情况，都必须通过向流体提供机械 能的方法来实现。向流体提供机械能的设备称为 流体输送机械。
4
概述
流体输送机械的作用：
供料点~需料点，列柏努利方程式，有：
H
z
p
g
u2 2g
H f
J/N
对流体做功，使流体E↑, 结果:
重量363N
(1)流量(Q):单位时间由泵排到管路的液体体积， m3/s 。常用单位为L/s或m3/h
Q与泵的结构、尺寸、转速等有关 ，实际流量还与 管路特性有关。
28
1. 性能参数
(2)扬程或压头(H):供给1N液体的有效机械能，m
H与泵的结构、转速和流量有关
扬程与升扬高度的区别：
Z1
wenku.baidu.com
P1
g
u12 2g
24
2. 离心泵的主要部件
3） 导轮
安装在叶轮之前， 并随之同步转动
• 思考：导轮的主要 作用是什么？
（1）减小冲击能量损失
（2）转能装置：流道逐 渐扩大，一部分动能转变 成静压能。
未装导轮
装导轮
25
4） 轴封装置
减少泵内高压液 体外流，防止空 气侵入泵内。
填 料 密 封 机 械 密 封
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 成滴状向外渗透。
思考：哪种叶轮的输送效率最高？
闭式叶轮的内漏较弱些，敞式叶 轮的最大。
但敞式叶轮和半闭式叶轮不易发
生堵塞现象
21
2. 离心泵的主要部件
叶轮轴向力问题：
因吸排液口压力不等也使 并非完全对称的叶轮两侧 所受液体压力不等，从而 产生了轴向力。叶轮轴向 力将导致轴及叶轮的窜动 和叶轮与泵壳的相互研磨。
轴向力
常用填料为浸透石墨或黄油 的棉织物或石棉。
26
2.1 离心泵
• 2.1.1 离心泵的工作原理和主要部件 • 2.1.2离心泵的主要性能参数和特性曲线
27
1. 性能参数
2B31型离心泵铭牌上标注的参数
型号2B31 流量20m3/h 扬程30.8m 允许吸上真空度7.2m
转速 2900r/min
效率64％ 轴功率2.6kW
按流体类型 按工作原理
输送液体—泵(pumps)
输送气体—通风机、鼓风机、压缩机 及真空泵
动力式：借助于高速旋转的叶轮使流体获得能 量。（特点：使流体获得速度）包括离心式、 轴流式输送机械
容积式：利用活塞或转子的挤压使流体升压以 获得能量。（特点：机械内部的工作容积不断 发生变化）包括往复式、旋转式输送机械
解决方法：离心泵工作时、尤其是启动时一定要保 证液体连续的条件。可采用设置底阀、启动前灌泵 （pump priming）、使泵的安装位置低于吸入液面 等措施。
14
装设底阀 (单向阀)(止逆阀)
15
2. 离心泵的主要部件
1.基本结构
旋转的叶轮(impeller) 固定的泵壳（Volute）
16
2. 离心泵的主要部件
解决办法：对闭式 和半闭式叶轮，在 后盖板开有若干个 平衡小孔，抵消一 部分轴向推力。
22
2. 离心泵的主要部件
单吸式 叶轮的吸液方式：
双吸式
单吸式
双吸式
23
2. 离心泵的主要部件
2) 泵壳（Volute） 泵体的外壳，包围叶轮
截面积逐渐扩大的蜗牛壳形通道
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：将部分动 能转变成静压能
17
2. 离心泵的主要部件
1.叶轮 ٭作用 —— 传递能量 ٭结构—— 前弯叶片、后弯叶片、径向叶片 —٭ —٭类吸型入— 方式—开式、单半吸闭式式和和双闭吸式式
18
返回
19
单吸
双吸
双吸式： ①吸液量大 ②无轴向推力
20
2. 离心泵的主要部件
1)敞叶式轮、（Impeller）：将若干输片入叶的片轴（功通提常供6给～液8片体）。。叶轮上装有 半敞式 闭式
→ 贮槽液面与泵入口形成压差 → 液体吸入泵内。
排液过程
吸液过程
液体排出
灌泵
叶轮高 离心作用 叶轮 流道扩大 速旋转静压能和动能外缘动能 静压能
泵壳
叶轮中部低压
13
液体吸入
1. 离心泵的工作原理
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。
1. 离心泵的工作原理
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1.离心泵的工作原理
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1. 离心泵的工作原理
思考：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？
思考：泵启动前为什么要灌满液体？
12
(a) 排出阶段
叶轮旋转(产生离心力，使液体获得能量）→流体流入涡壳(动
能→静压能) →流向输出管路。
(b) 吸入阶段 液体自叶轮中心甩向外缘 → 叶轮中心形成低压区
第三章 流体输送设备
1
主要内容
• 2.1 离心泵 • 2.2 其他类型液体输送机械 • 2.3 气体输送和压缩机械
2
本章要求
• 重点掌握离心泵的结构、工作原理-正 确的安装和使用及工作点的调节；
• 了解往复泵的工作原理和流量调节的方 法
• 了解离心风机的主要性能指标及正确的 安装和使用。
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概述
H
Z2
P2
g
u22 2g
H
f 12
H
Z2
Z1
P2 P1
g
u22 u12 2g
H
f 12
升扬高度 29
1. 性能参数
(3)有效功率(Ne):液体由泵获得的能量，W Ne WeWs HgQρ
(4)轴功率(N):泵轴所需的功率，W
N Ne
N
Ne
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1. 性能参数
(5)效率(η):
流体作用式：依靠能量转换原理以实现输送流
体任务。如喷射泵
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2.1 离心泵
• 2.1.1 • 2.1.2 • 2.1.3 • 2.1.4 • 2.1.5
离心泵的结构和工作原理 离心泵的主要性能参数和特性曲线 离心泵的气蚀现象和允许安装高度 离心泵的工作点和流量调节 离心泵的类型、选择和应用
8
特点：泵的流量与压头灵活可调、输液 量稳定且适用介质范围很广。
流体的动能↑， 或位能↑，静压能↑， 克服沿程阻力， 或兼而有之
5
概述
对输送机械的基本要求: 满足工艺上对流量和能量的要求。 结构简单,重量轻,投资费用低。 运行可靠,操作效率高,日常操作费用低。 能适应被输送流体的特性,其中包括粘性、腐蚀
性、毒性、可燃性及爆炸性、含固体杂质等。
6
概述
流体输送设备分类：
生产过程中的流体输送一般有以下几种情况：
低压 低处 近处
高压 高处 远处
流体物性不同 操作条件各异
对于这些情况，都必须通过向流体提供机械 能的方法来实现。向流体提供机械能的设备称为 流体输送机械。
4
概述
流体输送机械的作用：
供料点~需料点，列柏努利方程式，有：
H
z
p
g
u2 2g
H f
J/N
对流体做功，使流体E↑, 结果:
重量363N
(1)流量(Q):单位时间由泵排到管路的液体体积， m3/s 。常用单位为L/s或m3/h
Q与泵的结构、尺寸、转速等有关 ，实际流量还与 管路特性有关。
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1. 性能参数
(2)扬程或压头(H):供给1N液体的有效机械能，m
H与泵的结构、转速和流量有关
扬程与升扬高度的区别：
Z1
wenku.baidu.com
P1
g
u12 2g
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2. 离心泵的主要部件
3） 导轮
安装在叶轮之前， 并随之同步转动
• 思考：导轮的主要 作用是什么？
（1）减小冲击能量损失
（2）转能装置：流道逐 渐扩大，一部分动能转变 成静压能。
未装导轮
装导轮
25
4） 轴封装置
减少泵内高压液 体外流，防止空 气侵入泵内。
填 料 密 封 机 械 密 封
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 成滴状向外渗透。
思考：哪种叶轮的输送效率最高？
闭式叶轮的内漏较弱些，敞式叶 轮的最大。
但敞式叶轮和半闭式叶轮不易发
生堵塞现象
21
2. 离心泵的主要部件
叶轮轴向力问题：
因吸排液口压力不等也使 并非完全对称的叶轮两侧 所受液体压力不等，从而 产生了轴向力。叶轮轴向 力将导致轴及叶轮的窜动 和叶轮与泵壳的相互研磨。
轴向力
常用填料为浸透石墨或黄油 的棉织物或石棉。
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2.1 离心泵
• 2.1.1 离心泵的工作原理和主要部件 • 2.1.2离心泵的主要性能参数和特性曲线
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1. 性能参数
2B31型离心泵铭牌上标注的参数
型号2B31 流量20m3/h 扬程30.8m 允许吸上真空度7.2m
转速 2900r/min
效率64％ 轴功率2.6kW
按流体类型 按工作原理
输送液体—泵(pumps)
输送气体—通风机、鼓风机、压缩机 及真空泵
动力式：借助于高速旋转的叶轮使流体获得能 量。（特点：使流体获得速度）包括离心式、 轴流式输送机械
容积式：利用活塞或转子的挤压使流体升压以 获得能量。（特点：机械内部的工作容积不断 发生变化）包括往复式、旋转式输送机械
解决方法：离心泵工作时、尤其是启动时一定要保 证液体连续的条件。可采用设置底阀、启动前灌泵 （pump priming）、使泵的安装位置低于吸入液面 等措施。
14
装设底阀 (单向阀)(止逆阀)
15
2. 离心泵的主要部件
1.基本结构
旋转的叶轮(impeller) 固定的泵壳（Volute）
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2. 离心泵的主要部件
解决办法：对闭式 和半闭式叶轮，在 后盖板开有若干个 平衡小孔，抵消一 部分轴向推力。
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2. 离心泵的主要部件
单吸式 叶轮的吸液方式：
双吸式
单吸式
双吸式
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2. 离心泵的主要部件
2) 泵壳（Volute） 泵体的外壳，包围叶轮
截面积逐渐扩大的蜗牛壳形通道
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：将部分动 能转变成静压能
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2. 离心泵的主要部件
1.叶轮 ٭作用 —— 传递能量 ٭结构—— 前弯叶片、后弯叶片、径向叶片 —٭ —٭类吸型入— 方式—开式、单半吸闭式式和和双闭吸式式
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单吸
双吸
双吸式： ①吸液量大 ②无轴向推力
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2. 离心泵的主要部件
1)敞叶式轮、（Impeller）：将若干输片入叶的片轴（功通提常供6给～液8片体）。。叶轮上装有 半敞式 闭式
→ 贮槽液面与泵入口形成压差 → 液体吸入泵内。
排液过程
吸液过程
液体排出
灌泵
叶轮高 离心作用 叶轮 流道扩大 速旋转静压能和动能外缘动能 静压能
泵壳
叶轮中部低压
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液体吸入
1. 离心泵的工作原理
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。