化工原理第二章(其他类型化工用泵)
化工原理第二章离心泵的工作原理教案
化工原理第二章离心泵的工作原理教案一、引言离心泵是化工工程中常用的一种设备，广泛应用于液体输送、循环和增压等工艺过程中。
本教案将介绍离心泵的工作原理，包括离心泵的结构和工作原理、离心泵的性能参数以及离心泵的应用范围等内容。
二、离心泵的结构和工作原理离心泵主要由泵体、叶轮、轴、轴承和密封装置等组成。
泵体是离心泵的壳体，内部有进口和出口，用于液体的进出。
叶轮是离心泵的核心部件，通过轴与电机相连，叶轮的旋转产生离心力，使液体被抛离叶轮并向出口方向流动。
轴是连接叶轮和电机的部件，承受叶轮的旋转力和液体的压力。
轴承用于支撑轴的转动，减少摩擦和磨损。
密封装置用于防止液体泄漏。
离心泵的工作原理是利用离心力将液体从进口吸入，并通过叶轮的旋转产生的离心力将液体抛离叶轮，使液体沿着泵体的流道流向出口。
当离心泵启动后，电机带动轴和叶轮一起旋转，液体被吸入泵体并经过叶轮的加速，然后被抛离叶轮，产生的离心力使液体压力增加，最终从出口排出。
三、离心泵的性能参数1. 流量：离心泵单位时间内输送的液体体积，通常用立方米/小时或加仑/分钟表示。
2. 扬程：离心泵输送液体时所克服的垂直高度差，通常用米或英尺表示。
3. 功率：离心泵所需的功率，通常用千瓦或马力表示。
4. 效率：离心泵的效率是指输送液体所消耗的功率与输入功率之比，通常以百分比表示。
5. NPSH：离心泵所需的净正吸入头，是指液体进入泵前的压力与液体饱和蒸汽压力之差，通常用米或英尺表示。
四、离心泵的应用范围离心泵广泛应用于化工工程中的各个领域，包括石油化工、制药、冶金、电力、水处理等。
具体应用包括：1. 液体输送：离心泵可以将液体从一个地方输送到另一个地方，如将原油从油井输送到炼油厂。
2. 循环系统：离心泵可以用于循环系统中，如水循环系统中的循环泵。
3. 增压系统：离心泵可以用于增压系统，如给水泵将水从低压区域输送到高压区域。
4. 冷却系统：离心泵可以用于冷却系统，如冷却水泵将冷却水循环输送到冷却设备中。
化工原理1-7
2.离心泵的主要部件
(1)叶轮 (2)泵壳 其作用为将原动机的能量直接传给液体，以提 高液体的静压能与动能（主要为静压能）。 具有汇集液体和能量转化双重功能。
(3)轴封装置 其作用是防止泵壳内高压液体沿轴漏出或外界 空气吸入泵的低压区。常用的轴封装置有填料 密封和机械密封两种。 动画 返回
二、离心泵的性能参数与特性曲线
二、为什么要用不同结构和特性的输送机械？
这是因为化工厂中输送的流体种类繁多： 1、流体种类有强腐蚀性的、高粘度的、含有固体悬浮物 的、易挥发的、易燃易爆的以及有毒的等等； 2、温度和压强又有高低之分； 3、不同生产过程所需提供的流量和压头又各异。
三、化工流体输送机械分类
一般可分为四类：即离心式、往复式、旋转式和流体 动力作用式。这四种类型机械均有国产产品，且大多数已 成为系列化产品。
四、本章讨论的主要内容
为了能选用一台既符合生产要求，又经济合理的输送 机械，不仅要熟知被输送流体的性质、工作条件、输送要 求，同时还必须了解各种类型输送机械的工作原理、结构 和特性。这样才能正确地选型和合理地使用。这就是本章 讨论的主要内容。
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1-7-1 离心泵
一、离心泵的工作原理与构造
二、离心泵的性能参数与特性曲线
(2)气缚现象：
离心泵启动前泵壳和吸入管路中没有充满液体，则泵壳 内存有空气，而空气的密度又远小于液体的密度，故产生的 离心力很小，因而叶轮中心处所形成的低压不足以将贮槽内 液体吸入泵内，此时虽启动离心泵，也不能输送液体，此种 现象称为气缚现象，表明离心泵无自吸能力。因此，离心泵 在启动前必须灌泵。
解：（1）泵的压头 在真空表及压强表 所在截面1－1与2－2间列柏努利方程：
Z1 p1
g
化工原理第二章 泵习 题
二流体输送机械离心泵的性能、结构、原理2.1 回答下列问题(1)简述离心泵与正位移泵两类输送机械的送液原理;(2)简述叶轮、平衡孔、泵壳及密封圈的作用.离心泵的性能参数2.2 用水测定离心泵性能实验中,当流量为26[m3/h]时, 泵出口压强表读数为1.55 [kgf/cm2],泵入口处真空表读数为185mmHg,轴功率为2.45KW,转速为2900r.p.m。
真空表与压强表两测压口间的垂直距离为0.4m,泵的进出口管径相等，两测压口间管路的阻力可忽略不计，试计算该泵的效率，并列出该效率下泵的性能参数。
2.3 今有一台3B19A的水泵,流量39.6[m3/h],扬程15m,轴功率2.02kw,配用电机3KW,电机转速2900[转/分],效率0.8。
今欲在下列情况下使用是否可以,如不可以时采用什么具体措施才能满足要求.(用计算结果说明)(1).输送密度为1800[Kg/m3]的溶液,所需流量为38[m3/h],扬程为15m。
(2).输送密度为800[Kg/m3]的油品,所需流量为50[m3/h],扬程为25m。
离心泵的安装高度、气蚀判断2.4 在海拔1000m的高原上(大气压为9.16m水柱),使用一台允许吸上真空度为6.5m 的离心泵,已知该泵吸入管路中的全部阻力与速度头之和为3m水柱,今拟将该泵安装于水面之上3m处,问此泵能否正常操作?夏季水温为20℃。
2.5 某厂拟用65y-60B型油泵由贮槽向另一设备内输送密度为800[kg/m3]的油品,流量为15[m3/h],贮槽内为常压,设备内表压为1.8[kgf/cm2],泵升扬高度为5m,吸入管和排出管路的全部阻力损失分为1m和4m。
油品的饱和蒸气压为600[mmHg](1)核算该泵是否适用?(2)若油泵入口位于贮槽液面以下1.2m处,问此泵能否正常操作?2.6 工厂中有一台正在运行的水泵,进口处真空表指示为294[mmHg], 因某种原因该泵突然出现故障需大修。
化工原理第二章.
u1
4qv
d12
4 15 103 3.14 0.12
1.91m/s
u2
4qv π d22
2.98 m/s
H 0 f ,12
H 0.5 2.55105 2.67104 2.982 1.912
1000 9.81
2 9.81
29.5m
能适应物料特性（如黏度、腐蚀性、易燃易爆、 含固体等）要求。
流体输送设备分类：
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
离心式 往复式 旋转式 流体动力作用式
第一节 离心泵
一、基本结构及工作原理
离心泵(centrifugal pump)
1.基本结构
第二章 流体输送机械
1. 本章学习的目的 通过学习，了解制药化工中常用的流体输送机
械的基本结构、工作原理及操作特性，以便根据生 产工艺要求，合理地选择和正确使用输送机械，并 使之在高效率下可靠运行。 2. 本章重点掌握的内容
离心泵的基本结构、工作原理、操作特性、安 装及选型。
概述
生产过程中的流体输送一般有以下几种情况：
效率64％ 轴功率2.6kW
重量363N
(1)流量(qv):单位时间内泵所输送的液体体积。m3/s 常用单位为L/s或m3/h qv与泵的结构、尺寸、转速等有关 ，实际流量还与 管路特性有关。
(2)扬程或压头(H):是指单位重量（1N）液体流经 泵所获得的能量，单位：m 。H与泵的结构、转速 和流量有关。
旋转的叶轮(impeller) 固定的泵壳（Volute）
2、离心泵的工作原理
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。
化工原理第二章离心泵的工作原理教案
化工原理第二章离心泵的工作原理教案一、引言离心泵是化工工程中常用的一种流体输送设备，其工作原理是基于离心力的作用。
本教案将详细介绍离心泵的工作原理、结构特点、分类以及应用领域。
二、工作原理离心泵的工作原理是利用离心力将流体从泵的进口处吸入，并通过离心力的作用将流体加速，最后从泵的出口处排出。
其主要组成部分包括泵体、叶轮、轴、轴承和密封装置。
1. 泵体：泵体是离心泵的主要承载部分，通常由铸铁、不锈钢等材料制成。
泵体内部包含进口口和出口口，通过这两个口实现流体的进出。
2. 叶轮：叶轮是离心泵的核心部件，其形状类似于一个圆盘，有多个叶片。
当泵转动时，叶轮也会随之转动，通过叶轮的旋转将流体加速。
3. 轴：轴是连接叶轮和电机的部件，起到传递动力的作用。
轴通常由高强度的合金钢制成，能够承受较大的转矩和压力。
4. 轴承：轴承用于支撑轴的转动，减小摩擦力和能量损失。
常见的轴承类型包括滚动轴承和滑动轴承。
5. 密封装置：密封装置用于防止流体泄漏，常见的密封装置包括填料密封和机械密封。
离心泵的工作原理可以简单描述为：当电机启动时，通过轴传递动力给叶轮，叶轮开始旋转。
同时，泵体内的流体被叶轮的离心力吸入，并在叶轮的旋转下加速。
最后，流体从出口排出，完成一次循环。
三、结构特点离心泵具有以下结构特点：1. 结构简单：离心泵的结构相对简单，由少量的主要部件组成，易于制造和维修。
2. 流量大：离心泵的流量较大，适用于大型工程和工业生产中的流体输送。
3. 扬程高：离心泵的扬程较高，能够将流体输送到较远的距离。
4. 运行平稳：离心泵的运行平稳，噪音小，振动小。
5. 适应性强：离心泵适用于输送各种液体，包括清水、污水、化学药品等。
四、分类离心泵根据叶轮的进口方向和出口方向的关系，可分为以下几种类型：1. 横向离心泵：叶轮的进口和出口在同一水平面上，适用于流量较大的场合。
2. 竖向离心泵：叶轮的进口和出口在垂直方向上，适用于扬程较高的场合。
化工原理第二章离心泵的工作原理教案
化工原理第二章离心泵的工作原理教案标题：化工原理第二章离心泵的工作原理教案引言概述：离心泵是化工工程中常用的一种流体输送设备，其工作原理涉及流体动力学、力学、热力学等多个学科领域。
本文将详细阐述离心泵的工作原理，包括其结构、工作过程、性能参数等方面。
正文内容：1. 离心泵的结构1.1 叶轮：离心泵的核心部件，由叶片和轮盘构成，叶片的形状和数量会影响泵的性能。
1.2 泵壳：包围叶轮的外壳，起到导流和支撑作用。
1.3 进出口管道：连接泵壳和流体输送系统，实现流体的进出。
2. 离心泵的工作过程2.1 吸入阶段：当泵轴旋转时，叶轮将液体吸入泵壳内部。
2.2 加压阶段：叶轮的旋转使液体获得离心力，液体被迫向外部运动，增加了液体的压力。
2.3 排出阶段：液体通过出口管道被排出，完成一次工作循环。
3. 离心泵的性能参数3.1 流量：单位时间内通过泵的液体体积。
3.2 扬程：液体从进口到出口所需的总能量。
3.3 效率：泵的输出功率与输入功率之比。
3.4 NPSH（净正吸入高度）：液体在进口处的压力与液体饱和蒸汽压力之差。
3.5 叶轮直径：叶轮的直径与泵的性能和尺寸有关。
4. 离心泵的工作原理4.1 离心力：叶轮的旋转使液体获得离心力，将液体从中心向外部推动。
4.2 惯性力：液体在叶轮叶片上运动时，受到惯性力的作用，使液体获得离心力。
4.3 压力能转换：叶轮的形状和转速决定了液体的压力能转换效率。
5. 离心泵的应用领域5.1 化工工业：用于输送各种化工液体，如酸、碱、溶剂等。
5.2 石油工业：用于原油输送、炼油过程中的液体循环等。
5.3 污水处理：用于污水处理厂的水泵系统。
5.4 农业灌溉：用于农田灌溉系统。
5.5 建筑工程：用于建筑物供水系统、消防系统等。
总结：本文详细介绍了离心泵的工作原理，包括结构、工作过程、性能参数和应用领域等方面。
离心泵作为一种重要的流体输送设备，在化工、石油、污水处理、农业灌溉和建筑工程等领域具有广泛的应用前景。
化工原理第二章习题与答案
化⼯原理第⼆章习题与答案第⼆章流体输送机械⼀、名词解释（每题2分）1、泵流量泵单位时间输送液体体积量2、压头流体输送设备为单位重量流体所提供的能量3、效率有效功率与轴功率的⽐值4、轴功率电机为泵轴所提供的功率5、理论压头具有⽆限多叶⽚的离⼼泵为单位重量理想流体所提供的能量6、⽓缚现象因为泵中存在⽓体⽽导致吸不上液体的现象7、离⼼泵特性曲线在⼀定转速下，离⼼泵主要性能参数与流量关系的曲线8、最佳⼯作点效率最⾼时所对应的⼯作点9、⽓蚀现象泵⼊⼝的压⼒低于所输送液体同温度的饱和蒸汽压⼒，液体汽化，产⽣对泵损害或吸不上液体10、安装⾼度泵正常⼯作时，泵⼊⼝到液⾯的垂直距离11、允许吸上真空度泵吸⼊⼝允许的最低真空度12、⽓蚀余量泵⼊⼝的动压头和静压头⾼于液体饱和蒸汽压头的数值13、泵的⼯作点管路特性曲线与泵的特性曲线的交点14、风压风机为单位体积的流体所提供的能量15、风量风机单位时间所输送的⽓体量，并以进⼝状态计⼆、单选择题（每题2分）1、⽤离⼼泵将⽔池的⽔抽吸到⽔塔中，若离⼼泵在正常操作范围内⼯作，开⼤出⼝阀门将导致（）Ａ送⽔量增加，整个管路阻⼒损失减少Ｂ送⽔量增加，整个管路阻⼒损失增⼤Ｃ送⽔量增加，泵的轴功率不变Ｄ送⽔量增加，泵的轴功率下降 A2、以下不是离⼼式通风机的性能参数( )Ａ风量Ｂ扬程Ｃ效率Ｄ静风压 B3、往复泵适⽤于( )Ａ⼤流量且流量要求特别均匀的场合Ｂ介质腐蚀性特别强的场合Ｃ流量较⼩，扬程较⾼的场合Ｄ投资较⼩的场合 C4、离⼼通风机的全风压等于( )Ａ静风压加通风机出⼝的动压Ｂ离⼼通风机出⼝与进⼝间的压差Ｃ离⼼通风机出⼝的压⼒Ｄ动风压加静风压 D5、以下型号的泵不是⽔泵( )ＡＢ型ＢＤ型ＣＦ型Ｄｓｈ型 C 6、离⼼泵的调节阀( )Ａ只能安在进⼝管路上Ｂ只能安在出⼝管路上Ｃ安装在进⼝管路和出⼝管路上均可Ｄ只能安在旁路上 B 7、离⼼泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后以下能量的增加值( )Ａ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）B8、流体经过泵后，压⼒增⼤?p N/m2，则单位重量流体压能的增加为( )A ?pB ?p/ρC ?p/ρgD ?p/2g C9、离⼼泵的下列部件是⽤来将动能转变为压能( )A 泵壳和叶轮B 叶轮C 泵壳D 叶轮和导轮 C10、离⼼泵停车时要( )Ａ先关出⼝阀后断电Ｂ先断电后关出⼝阀Ｃ先关出⼝阀先断电均可Ｄ单级式的先断电，多级式的先关出⼝阀 A11、离⼼通风机的铭牌上标明的全风压为100mmH2O意思是( )A 输任何条件的⽓体介质全风压都达100mmH2OB 输送空⽓时不论流量多少，全风压都可达100mmH2OC 输送任何⽓体介质当效率最⾼时，全风压为100mmH2OD 输送20℃，101325Pa空⽓，在效率最⾼时，全风压为100mmH2O D12、离⼼泵的允许吸上真空⾼度与以下因素⽆关( )Ａ当地⼤⽓压⼒Ｂ输送液体的温度Ｃ流量Ｄ泵的吸⼊管路的长度 D13、如以?h,允表⽰汽蚀余量时，p1,允表⽰泵⼊⼝处允许的最低压⼒，p v为操作温度下液体的饱和蒸汽压，u1为泵进⼝处的液速，则( )A p1,允= p v + ?h,允B p1,允/ρg= p v/ρg+ ?h,允－u12/2gC p1,允/ρg= p v/ρg+ ?h,允D p1,允/ρg= p v/ρg+ ?h,允＋u12/2g B14、以下种类的泵具有⾃吸能⼒( )Ａ往复泵Ｂ齿轮泵与漩涡泵Ｃ离⼼泵Ｄ旋转泵与漩涡泵 A15、如图⽰，列1--1与2--2截⾯的伯努利⽅程，为：H e＝?z＋?p/ρg＋?(u2/2g)＋∑H f,1-2，则?h f,1-2为( )A 泵的容积损失，⽔⼒损失及机械损失之和B 泵的容积损失与⽔⼒损失之和C 泵的⽔⼒损失D 测压点1⾄泵进⼝，以及泵出⼝⾄测压点2间的阻⼒损失D16、离⼼泵开动以前必须充满液体是为了防⽌发⽣( )Ａ⽓缚现象Ｂ汽蚀现象Ｃ汽化现象Ｄ⽓浮现象A17、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( )Ａ⽔温太⾼Ｂ真空计坏了Ｃ吸⼊管路堵塞Ｄ排出管路堵塞C18、由阀门全开的条件算出在要求流量为V时所需扬程为H e/。
化工原理-2章流体输送机械——总结
e、平衡孔 ——闭式或半闭式叶轮
后盖板与泵壳之间空腔液 体的压强较吸入口侧高
→轴向推力 →磨损 如何 解决？ 平衡孔
平衡孔
F
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。
2.2.2 离心泵的特性曲线 泵内造成功率损失的原因：
①阻力损失（水力损失） ——产生的摩擦阻力和局部阻力导致的损失。 ②流量损失（容积损失）
标准规定，离心泵实际汽蚀余量要比必须汽蚀余量大0.5m以上。
NPSH = (NPSH)r + 0.5
三、允许安装高度[Hg]
最大允许安装高度为：
2.2.5离心泵的类型与选用
一、离心泵的类型
按叶轮数目分类:单级、多级； 按吸液方式分类：单吸、双吸； 按输送液体性质分类:清水泵、耐腐蚀泵、油泵、杂质泵； 1) 清水泵---化工生产中最常用的泵型 (IS型、D型、Sh型) IS型－单级、单吸； 以IS100-80-125为例： IS—国际标准单级单吸清水离心泵； 100—吸入管内径，mm； 80—排出管内径,mm； 125—叶轮直径,mm
P 2 H Kqv g
1—低阻管路系统 2—高阻管路系统
由图得：需向流体提供的能量高于提高流体势能和克服 管道的阻力损失，其中阻力损失跟流体流量有 关。
（2）流体输送机械的压头（扬程）和流量
①扬程和升举高度是否相同？
扬程－能量概念；非升举高度 升举高度－泵将流体从低位升至高位 时，两液面间的高度差。
2.3.1往复泵的作用原理和类型
（1）作用原理
如图所示为曲柄连杆机构带动的往复
泵，它主要由泵缸、活柱（或活塞）和活 门组成。活柱在外力推动下作往复运动， 由此改变泵缸内的容积和压强，交替地打 开和关闭吸入、压出活门，达到输送液体 的目的。由此可见，往复泵是通过活柱的 往复运动直接以压强能的形式向液体提供
化工原理第二章
化工原理第二章
•五、离心泵的安装高度
•安装高度: •液面到泵入口处的垂直距离(Hg)
•问题： •安装高度有无限制？
化工原理第二章
•0-0~1-1，B.E. •Hg，则p1 •当p1pv，•叶轮中心汽化汽泡•被抛向外围•压力升高 •凝结局部真空•周围液体高速冲向汽泡中心
化工原理第二章
•4-8个叶片（前弯、后弯，径向）•液体通道。 •前盖板、后盖板，无盖板 •闭式叶轮 •半开式 •开式
化工原理第二章
•（2）泵壳：•泵体的外壳，包围叶轮
•截面积逐渐扩大的蜗牛壳形通道
• 液体入口——中心
•出口——切线
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
•< 90度 — 后弯~流动能量损失小 •= 90度 — 径向叶片 •（2）后弯叶片，ctg >0 •b、r、, 则H
•Q ，则H （线性规律）
•（3）理论压头H与流体的性质无关
•（4）H与H的差距—•叶片间环流；阻力损失；冲击损失
化工原理第二章
•问：为什么泵采用后弯叶片的居多？
•后弯叶片：理论压头随流量增大而减少；径向：无关； •前弯：增大。在一定的叶轮尺寸、转速和流量下，前弯叶 •片产生的理论压头最大。但压头的提高包括静压头和动压 •头的提高。对后弯叶片静压头的提高大于动压头的提高，而 •对前弯叶片则相反，液体动压头的提高较大，同时液体在泵 •壳流动部分动压头转换为静压头时能量损失较大。为获得较 •高的能量利用率，离心泵总是采用后弯叶化片工原形理第式二章
化工原理第二章
•（2）转速——比例定律
•—— n 20%以内
传递过程原理（化工原理）第2章习题及答案解析
习题1．拟用一泵将碱液由敞口碱液槽打入位差为10m高的塔中，塔顶压强为5.88×104Pa（表压），流量20m3/h。
全部输送管均为φ57×3.5mm无缝钢管，管长50m（包括局部阻力的当量长度）。
碱液的密度ρ=1500kg/m3，粘度μ=2×10－3Pa·s。
管壁粗糙度为0.3mm。
试求：（1）输送单位重量液体所需提供的外功。
（2）需向液体提供的功率。
2．在图2-11所示的4B20型离心泵特性曲线图上，任选一个流量，读出其相应的压头和功习题1 附图率，核算其效率是否与图中所示一致。
3．用水对某离心泵作实验，得到下列实验数据：Q/（L·min－1）0 100 200 300 400 500H/m 37.2 38 37 34.5 31.8 28.5 若通过φ76×4mm、长355m（包括局部阻力的当量长度）的导管，用该泵输送液体。
已知吸入与排出的空间均为常压设备，两液面间的垂直距离为4.8m，摩擦系数λ为0.03，试求该泵在运转时的流量。
若排出空间为密闭容器，其内压强为1.29×105Pa（表压），再求此时泵的流量。
被输送液体的性质与水相近。
4．某离心泵在作性能试验时以恒定转速打水。
当流量为71m3/h时，泵吸入口处真空表读数2.993×104Pa，泵压出口处压强计读数3.14×105Pa。
两测压点的位差不计，泵进、出口的管径相同。
测得此时泵的轴功率为10.4kW，试求泵的扬程及效率。
5．用泵从江中取水送入一贮水池内。
池中水面高出江面30m。
管路长度（包括局部阻力的当量长度在内）为94m。
要求水的流量为20~40m3/h。
若水温为20℃，ε/d=0.001，（1）选择适当的管径（2）今有一离心泵，流量为45 m3/h，扬程为42m，效率60%，轴功率7kW。
问该泵能否使用。
6．用一离心泵将贮水池中的冷却水经换热器送到高位槽。
化工原理第二章离心泵的工作原理教案
化工原理第二章离心泵的工作原理教案一、引言离心泵是化工工艺中常用的一种流体输送设备，其工作原理和性能对于化工工程师来说至关重要。
本教案旨在介绍离心泵的工作原理、结构和性能参数，帮助学生深入理解离心泵的工作原理，为日后的化工工程实践打下基础。
二、离心泵的工作原理1. 离心力原理离心泵的工作原理基于离心力的作用。
当离心泵转子旋转时，液体由进口进入泵体，并通过转子叶片的离心力作用被甩到泵体的出口处，从而实现液体的输送。
2. 结构组成离心泵主要由泵体、转子、进出口管道和轴承等部分组成。
泵体是离心泵的主要承载部分，其内部空腔形成了液体流动的通道。
转子是离心泵的核心部件，由叶轮和轴组成，通过电机的驱动使其旋转。
进出口管道用于连接泵体和输送介质的管道，起到进出液体的作用。
轴承则用于支撑转子的旋转。
3. 工作过程离心泵的工作过程可以分为吸入过程和压缩过程两个阶段。
在吸入过程中，离心泵的叶轮旋转，通过离心力将液体从进口吸入泵体。
在压缩过程中，叶轮继续旋转，离心力将液体甩到泵体的出口处，形成高压区，从而实现液体的输送。
三、离心泵的性能参数1. 流量流量是离心泵的重要性能参数，表示单位时间内泵送液体的体积。
流量的大小取决于泵的转速、叶轮的直径和叶轮的几何形状等因素。
2. 扬程扬程是离心泵的另一个重要性能参数，表示泵能够提供的液体压力。
扬程的大小取决于泵的转速、叶轮的直径和叶轮的几何形状等因素。
3. 效率效率是离心泵的能量转换效率，表示泵能够将输入的机械能转换为输出的液体能量的比例。
离心泵的效率通常在60%至90%之间，取决于泵的结构和工作条件等因素。
4. 功率功率是离心泵所需的能量输入，表示泵运行时所消耗的能量。
功率的大小取决于流量、扬程和效率等因素。
四、离心泵的应用离心泵广泛应用于化工工程中的液体输送、循环和增压等领域。
常见的应用包括石油化工、化肥生产、污水处理、供水系统等。
离心泵的工作原理和性能参数对于化工工程师来说至关重要，能够帮助他们选择合适的离心泵，设计和优化化工工艺流程。
化工原理第二章离心泵的工作原理教案
化工原理第二章离心泵的工作原理教案一、引言离心泵是化工工艺中常用的一种流体输送设备，广泛应用于石油、化工、冶金、电力等行业。
本教案旨在介绍离心泵的工作原理，包括离心泵的结构、工作原理、性能参数和应用范围等内容。
二、离心泵的结构离心泵主要由泵体、叶轮、轴承、密封装置和驱动装置等组成。
1. 泵体：泵体是离心泵的主要承载部件，通常由铸铁或不锈钢制成。
泵体内部有进口和出口两个连接口，用于流体的进出。
2. 叶轮：叶轮是离心泵的核心部件，通常由铸铁、不锈钢或工程塑料制成。
叶轮上有多个叶片，当泵转动时，叶轮受到离心力的作用，使流体产生压力并沿着叶片的方向流动。
3. 轴承：轴承支撑着泵轴的转动，通常采用滚动轴承或滑动轴承。
轴承的选用要考虑到泵的工作条件和负载要求。
4. 密封装置：离心泵的密封装置用于防止流体泄漏。
常见的密封方式有填料密封、机械密封和磁力密封等。
5. 驱动装置：离心泵的驱动装置通常采用电动机或柴油机。
驱动装置通过轴连接到泵体，使泵轴转动，从而带动叶轮的旋转。
三、离心泵的工作原理离心泵的工作原理基于离心力的作用。
当泵轴带动叶轮旋转时，叶轮的叶片将流体吸入泵体内，并通过离心力的作用将流体加速。
随着流体的加速，压力也逐渐增加。
最终，流体经过出口口径排出泵体，完成输送过程。
离心泵的工作原理可以用以下步骤来描述：1. 吸入过程：当泵轴转动时，叶轮的叶片会产生负压，使流体从进口口径进入泵体内。
2. 加速过程：流体进入泵体后，叶轮的旋转会使流体产生离心力，从而加速流体的运动。
3. 压力增加：随着流体的加速，流体的动能转化为压力能，使流体的压力逐渐增加。
4. 排出过程：当流体的压力超过出口口径的阻力时，流体将从出口口径排出泵体，完成输送过程。
四、离心泵的性能参数离心泵的性能参数对于泵的选择和使用非常重要。
以下是常见的离心泵性能参数：1. 流量：流量是指单位时间内通过泵的液体体积。
常用单位是立方米/小时或升/秒。
2. 扬程：扬程是指泵能够提供的液体的垂直升高程度。
化工原理-第二章-其他类型化工用泵
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【几点讨论】 （1）流量的不均匀性 【原因】往复泵的瞬时流量取决于活塞截面积与活 塞瞬时运动速度之积，由于活塞运动瞬时速度的不 断变化，使得它的流量不均匀。
【解决方法】①采用多缸泵（如三联）是提高流量 均匀性的一个办法，多缸泵的瞬时流量等于同一瞬 时各缸流量之和，只要各缸曲柄相对位置适当，就 可使流量较为均匀。
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带 动 曲 轴 的 飞 轮
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通 过 皮 带 轮 转 动 的 飞 轮
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②当活塞从左向右运动时 ，泵缸内形成低压，排出阀 受排出管内液体的压力而关 闭；吸出阀由于受池内液压 的作用而打开，池内液体被 吸入缸内；
③当活塞从右向左运动时 ，由于缸内液体压力增加， 吸入阀关闭，排出阀打开向 外排液。
喷射泵 酸蛋
利用高压工作流体的喷射作用来输 送液体，构造简单，但产生压头小 ，效率低
利用压缩空气或惰性气体的压力输 送液体，无运动部件，适用于输送 腐蚀性液体，操作效率低
虹吸管
利用负压输送液体，无运动部件， 适用于输送腐蚀性液体，操作效率 低
2
一、往复泵
1、往复泵的结构
1—泵缸； 2—活塞； 3—活塞杆； 4—吸入阀； 5—排出阀；
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【几点说明 】 ①往复泵是依靠活塞的往复运动直接以压力能的形 式向液体提供能量； ②活塞在泵缸内两端间移动的距离称为行程（冲程 ）； ③为耐高压，活塞和连杆往往用柱塞代替； ④往复泵在启动前不用灌泵，能自动吸入液体，即 有自吸能力。
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【柱塞与活塞的区别 】 （1）柱塞的长度与直径比较大； （2）柱塞的加工精度高，柱塞和汽缸间的间隙很小 ，从而达到密封效果好； （3）由于柱塞加工精度要求高，制造成本也高； （4）柱塞由于密封面大，往往相对运动速度较低， 但输出压力大； （5）因为柱塞所需润滑的要求，工作的温度也不能 太高。
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【几点说明 】 ①往复泵是依靠活塞的往复运动直接以压力能的形 式向液体提供能量； ②活塞在泵缸内两端间移动的距离称为行程（冲程 ）； ③为耐高压，活塞和连杆往往用柱塞代替； ④往复泵在启动前不用灌泵，能自动吸入液体，即 有自吸能力。
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【柱塞与活塞的区别 】 （1）柱塞的长度与直径比较大； （2）柱塞的加工精度高，柱塞和汽缸间的间隙很小 ，从而达到密封效果好； （3）由于柱塞加工精度要求高，制造成本也高； （4）柱塞由于密封面大，往往相对运动速度较低， 但输出压力大； （5）因为柱塞所需润滑的要求，工作的温度也不能 太高。
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6、往复泵的流量调节 （1）旁路阀调节流量 【操作方法】泵的送液量不变，只是让部分被压出 的液体返回贮池，使主管中的流量发生变化。 【特点】这种调节方法很不经济，只适用于流量变 化幅度较小的经常性调节。
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（2）改变曲轴转速（n） 因电动机是通过减速装置与往复泵相连的，所以
第二节 其他类型化工用
第二章
泵 一、往复泵
流体输送机械 二、齿轮泵
三、漩涡泵
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类别 容积式 （正位移式）
流体作用式
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其他类型化工用泵
设备名称
性能及用途
往复泵
以活塞的往复作用提供能量，排液 不均匀
旋转泵
以转子的排挤作用提供能量，流量 均匀，压头高，但送液量小。常见 的有齿轮泵、螺杆泵等
其中吸入阀和排出阀均为 单向阀 。
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往复泵装置简图
单 动
飞轮
往
复
泵
总
装
图
曲轴
连杆
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电动机 出口阀
活塞杆
活塞
泵缸 进口阀
往 复 泵 实 物 图
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飞轮
单 动 往 复 泵 总 装 图
电动机 出口阀
活塞杆
曲轴
连 杆 活塞 泵缸
进口阀
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2、往复泵的工作原理 ①活塞由电动的曲轴连杆机构带动，把曲轴的旋转 运动变为活塞的往复运动；
改变减速装置的传动比可以很方便地改变曲轴转速 ，从而改变活塞的往复运动的频率，达到调节流量 的目的。 （3）改变活塞的行程（S）
在一定的转速下，改变偏心轮的偏心距，可以改 变活塞的行程，从而达到精确调节流量的目的。
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7、往复泵的特点 （1）往复泵的效率一般都在70%以上，最高可达 90%，它适用于所需压头较高的液体输送。 （2）往复泵可用以输送粘度很大的液体，但不宜直 接用以输送腐蚀性的液体和有固体颗粒的悬浮液， 因泵内阀门、活塞受腐蚀或被颗粒磨损、卡住，都 会导致严重的泄漏。
qv理 = A ⋅ S ⋅ n
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5、往复泵的压头（扬程） 【无限制】因为是靠挤压作用压出液体，往复泵的 压头理论上可以任意高。 【有限制】但实际上由于构造材料的强度有限，泵 内的部件有泄漏，故往复泵的压头仍有一限度。而 且压头太大，也会使电机或传动机构负载过大而损 坏。
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齿 轮 泵 的 外 壳
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泵盖
垫片
泵轴 泵壳
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齿轮
齿轮泵的分解结构图
齿
轮
泵
从动轮
的
内
部
结
构
图
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主动轮
液 体 的 进 、 出 口
吸入口
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排出口
2、齿轮泵的工作原理
吸入口 低压区
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高压区 排出口
齿 轮 泵 实 物 图
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（4）结构简单、加工容易，且可采用各种耐腐蚀的 材料制造。 （5）输送液体的粘度不宜过大，否则泵的压头和效 率都将大幅度下降。 （6）输送液体不能含有固体颗粒。
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齿轮泵实物图
3、齿轮泵的特点 （1）能产生较高的扬程，流量较均匀； （2）适用于流量小、无固体颗粒的各种油类等黏性 液体的输送； （3）构造简单、维修方便、价格低廉、运转可靠。
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三、旋涡泵
旋涡泵是一种特殊类型的离心泵，其工作原理和 离心泵相同，即： （1）依靠叶轮旋转产生的惯性离心力向通过泵内的 液体提供能量； （2）无自吸能力，启动前需向泵壳内灌满被输送液 体； （3）泵的其它操作特性和容积泵相似。
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（3）三联泵 【结构及特点】三联泵实质上为三台单动泵并联构 成，是将三台单动泵连接在同一根曲轴的三个连杆 （曲柄）上，各台泵活塞运动的相位差为2п/3，其 排液量比较均匀。
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三 联 柱 塞 泵 结 构 图
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1、旋涡泵的构造
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旋 涡 泵 的 叶 轮
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旋 涡 泵 叶 轮 的 构 造
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叶轮是一个圆盘，四周铣（Xi）有凹 槽，成辐射状排列。
旋
引液道
涡
泵
的
引
液
道
叶轮和泵壳之 间形成引液道。
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液
体 的
出口
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3、旋涡泵的特点 （1）压头和功率随流量增加下降较快。因此启动时 应打开出口阀；改变流量时，旁路调节比安装调节 阀经济。 （2）在叶轮直径和转速相同的条件下，旋涡泵的压 头比离心泵高出2～4倍，适用于高压头、小流量的 场合。 （3）由于泵内的旋涡流作用，流体摩擦损失增大， 所以旋涡泵的效率较低，一般为30％～40％。
泵缸
连杆
曲轴
活塞
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活塞杆
【曲轴连杆机构的结构及工作原理】
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3、曲轴 4、连杆 14、飞轮
曲轴连杆机构由活塞泵缸组、连杆组以及曲轴飞 轮组三个部分组成。其工作原理是： （1）电机通过皮带轮（传动轴）带动飞轮旋转，飞 轮带动曲轴旋转； （2）飞轮（曲轴）带动连杆（曲柄）大头作圆周运 动； （3）连杆（曲轴）小头带动活塞做往复运动。 【结论】曲柄连杆机构的作用是把飞轮（曲轴）的旋 转运动转变成活塞的往复运动。
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（2）实际平均流量qv, m3/min 在泵的操作中，由于吸入阀和排出阀启、闭滞后
的漏液以及填料函处漏液，实际平均流量qv总是小 于理论平均流量qv理，二者之间的关系为：
qv = ηv qv理
ηv——容积效率，一般约为0.9～0.97。但随着泵转
速增大，将受气蚀的影响而降低，有时可降至0.8以 下。
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【连杆的结构】 小头连接活塞； 大头连接飞轮（曲轴
）。
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连 杆 与 活 塞 的 连 接
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连 杆 实 物 图
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连 杆 与 曲 轴 的 连 接
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直 接 带 动 连 杆 的 飞 轮
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喷射泵
利用高压工作流体的喷射作用来输 送液体，构造简单，但产生压头小 ，效率低
酸蛋
利用压缩空气或惰性气体的压力输 送液体，无运动部件，适用于输送 腐蚀性液体，操作效率低
虹吸管
利用负压输送液体，无运动部件， 适用于输送腐蚀性液体，操作效率 低
一、往复泵
1、往复泵的结构 1—泵缸； 2—活塞； 3—活塞杆； 4—吸入阀； 5—排出阀；
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3、往复泵的类型 （1）单动泵 【特点】活塞往复运动一次，吸、排液交替进行各 一次，输送液体不连续；因此，单动泵的流量是间 歇性的 。
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单 动 往 复 泵
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单 动 往 复 泵 实 物 图
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单 动 往 复 泵 实 物 图
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8、往复泵的操作 （1）由于往复泵是靠贮池液面上的大气压来吸入
液体，因而安装高度有一定的限制。 （2）往复泵有自吸作用，启动前不需要灌泵。 （3）一般不设出口阀，即使有出口阀，也不能在
其关闭时启动。
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二、齿轮泵
1、齿轮泵的结构
（1）泵壳内有两个齿 轮； （2）一个用电动机带 动旋转（主动轮）； （3）另一个被啮合着 向相反方向旋转（从 动轮）。
进
、
出
口
进口
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【作用】吸入口和排出口之
隔舌
间由间壁（隔舌）隔开。
旋
涡
泵
的
隔
舌
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旋涡泵实物图
旋 涡 泵 实 物 图
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2旋 涡 泵 的 工 作 原 理
当叶轮旋转时，泵内液体随叶轮旋转的同时，又在各叶片 与引液道之间作反复的迂回运动（形成漩涡），被叶片多次 拍击而获得较高能量。
带 动 曲 轴 的 飞 轮
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通 过 皮 带 轮 转 动 的 飞 轮
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②当活塞从左向右运动时 ，泵缸内形成低压，排出阀 受排出管内液体的压力而关 闭；吸出阀由于受池内液压 的作用而打开，池内液体被 吸入缸内；
③当活塞从右向左运动时 ，由于缸内液体压力增加， 吸入阀关闭，排出阀打开向 外排液。
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（2）双动泵 【特点】活塞两侧都装有阀室，活塞的每一次行程 都在吸液和向管路排液，因而供液连续。