第二章流体输送设备
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。
THANKS
感谢观看
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。
2第二章流体输送_食品工程原理
(四）转速对离心泵特性的影响
当液体的粘度不大且泵的效率不变时，泵的流量、压 头、轴功率与转速的近似关系可表示为：
Q' n' = Q n
H' n' 2 =( ) H n
N' n' 3 =( ) N n
——比例定律
(五）叶轮直径的影响
某一尺寸的叶轮外周经过切削而使D2 变小，若切 削使直径D2 减小的幅度在20%以内，效率可视为不变 ，并且切削前、后叶轮出口的截面积也可认为大致相 等， 此时有：
P − P u12 将 HS = P − p1 / ρg 代入 Hg = a 1 − − H f 0−1 得 a ρg 2g
u Hg = HS − − H f 0−1 ——允许吸上高度的计算式 允许吸上高度的计算式 2g
2 1
HS值越大，表示该泵在一定操作条件下抗气蚀性能好，安 装高度Hg越高。 HS与泵的结构、流量、被输送液体的物理性质及当地大气 压等因素有关。 通常由泵的制造工厂 试验测定，实验在大 气压为10mH2O下,以 20℃清水为介质进行 的。
(一)离心泵的结构 一
1.叶轮 通常有开式、半开式和闭式 叶轮 通常有开式、
2.泵壳 呈蜗牛壳形，有时在叶轮和泵壳之间 泵壳 呈蜗牛壳形， 安装一个导轮。 安装一个导轮。
1－泵壳 － 2－叶轮 － 3－导轮 －
3. 轴封装置 填料密封，机械密封 填料密封，
(二)离心泵的工作原理 二 离心泵的工作原理
(二）安装高度 Hg
离心泵的安装高度，指泵的吸入口与吸入贮槽液面间可 允许达到的最大垂直距离，以Hg表示。 计算方法：允许吸上真空高度法和气蚀余量法。
贮槽液面0-0’与入口处1-1’两截面间列 柏努利方程:
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(第二版)第二章
p0
g
p1
g
u12 2g
H f
p0
g
p1
g
u12 2g
pv
g
pv
g
H
f
p0
g
ha
pv
g
Hf
p0
g
h
pv
g
Hf
Hg max
47
（3）允许汽蚀余量的校正
h~20度清水，条件不同时要校正，校正曲线说明书
2. 离心泵的实际压头
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
主要取决于叶片数目、装置角2、叶轮大小、液体粘度等因素，而几 乎与流量大小无关。
c2 c2
23
阻 力 损 失
（2）水力损失 冲 击损 失 阻力损失 可近似视为与流速的平方呈正比
24
冲击损失 在设计流量下，此项损失最小。流量若偏离设计量越远， 冲击损失越大。
高效
区
设计点 Q
33
3．离心泵特性的影响因素
（1）流体的性质：
密度的影响
对 H~Q 曲线、~Q 曲线无影响，但N QgH ，
故，N~Q 曲线上移。
粘度的影响 当比 20℃清水的大时，H，N，
实验表明，当<20 厘斯时，对特性曲 线的影响很小，可忽略不计。
第二章 流体输送
学习指导：
• 学习目的： • （1）熟悉各种流体输送机械的工作原理和基本结构；
•
• •
（2）掌握离心泵性能参数、特性曲线、工作点的计算及 学会离心泵的选用、安装、维护等；
（3）了解各种流体输送机械的结构、特点及使用场合。 （1）离心泵的基本方程、性能参数的影响因素及相似泵 的相似比；
• 学习内容：
泵的流量，m3/s 叶轮直径，m 叶轮周边的宽度，m
Q cr 2 2r2b2
cr 2 w 2 sin 2
H
u2 r2
1 2 u2Q cot 2 (u2 ) g 2r2b2 1 Q (r2 ) 2 cot 2 g 2b2 g
离心泵的理论压头随叶轮的转速和直 径的增加而加大，与密度无关。
H h0
p M pV
g
离心泵的压头又称扬程。必须注意，扬程并不等于升举高
度△Z，升举高度只是扬程的一部分。
3.效率
离心泵输送液体时，通过电机的叶轮将电机的能量传给 液体。在这个过程中，不可避免的会有能量损失，也就是说 泵轴转动所做的功不能全部都为液体所获得，通常用效率η 来反映能量损失。这些能量损失包括：
思考：三种叶轮中哪一种效率高？ 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。
单吸式叶轮 液体只能从叶轮一侧被吸入，结 按吸液方式 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。
一般都采用后弯叶片
离心泵实际压头、流量关系曲线的实验测定
离心泵的实际压头与理论压头有较大的差异，原因在于流 体在通过泵的过程中存在着压头损失，它主要包括： 1）叶片间的环流 2）流体的阻力损失 3）冲击损失
流体流动过程及流体输送设备
流体流动过程及流体输送设备第⼆章流体流动过程及流体输送设备⼀、填空题1.离⼼泵的主要部件有（）、（）和（）。
2. 离⼼泵的泵壳制成蜗壳形，其作⽤有⼆：（1），（2）。
3. 离⼼泵的主要性能参数有（1）、（2）、（3）、（4）等。
4. 离⼼泵特性曲线包括、、和三条曲线。
它们是在⼀定下，⽤常温为介质，通过实验测得的。
5. 离⼼泵的压头（⼜称扬程）是指，它的单位是。
6. 某设备的真空表读数为500mmHg，设备外环境⼤⽓压强为640mmHg，则它的绝对压强为_________Pa。
7. 流体在圆形直管内作滞流（层流）流动时，其速度分布呈_________形曲线，中⼼最⼤速度为平均速度的____________倍。
此时摩擦系数λ与__________⽆关，只随__________加⼤⽽_______________。
8. ⽜顿粘性定律表达式为___________________________，它只适⽤于_____________型流体。
9. 流体在圆形直管内流动时，在湍流区则摩擦系数λ与________及________有关。
在完全湍流区则λ与雷诺系数的关系线趋近于___________线。
10. 边长为a的正⽅形管道，其当量直径de为________________。
11. 在定态流动系统中，⽔连续地从粗圆管流⼊细圆管，粗管内径为细管的2倍。
则细管内⽔的流速为粗管内流速的___________倍。
12. 流体在圆管内流动时的摩擦阻⼒可分为__________________和_____________两种。
局部阻⼒的计算⽅法有___________法和_________法。
13. 在静⽌的同⼀种连续流体的内部，各截⾯上___________能与__________能之和为常数。
14. 法定单位制中，粘度的单位为_________________,在cgs制中粘度的单位为_______________________，他们之间的关系是________________。
化工原理第二章 流体输送机械
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
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。
大学精品课件：第二章 流体输送设备
制 作
*机械损失
机械摩擦；
制 作
者：
者：
黄 德
*水力损失
液体摩擦及局部阻力；
制作者：黄德春
制 作 者： 黄 德 春
制 作 者： 黄 德 春
制 作 者： 黄 德 春
11
本制作校者：版黄德《春 制药化工原理》课件
制
第一节 液体输送设备
作
《化工原理》课件——第一章 流体流动
者：
——离心泵
黄
德
春
制 作 者： 黄 德 春
制 作 者：
黄 双吸式：a.吸液量大 b.无轴向推力
德 春
制作者：黄德春
制
第一节 液体输送设备
作
《化工原理》课件——第一章 流体流动
者：
——离心泵
黄
德
春
制 作 者： 黄 德 春
制 作 者： 黄 德 春
制作者：黄德春
制 作 者： 黄 德 春
制 作 者： 黄 德 春
制 作 者： 黄 德 春
5
本制作校者：版黄德《春 制药化工原理》课件
制
第一节 液体输送设备
作
《化工原理》课件——第一章 流体流动
作
者： 黄
٭工作原理
德
春 ٭主要部件
٭主要性能参数与特性曲线
制 作
٭性能改变与换算
者：
黄 德
٭气蚀现象与允许安装高度
春
制作者：黄德春
制 作 者： 黄 德 春
制 作 者： 黄 德 春
制 作 者： 黄 德 春
2
本制作校者：版黄德《春 制药化工原理》课件
制 作
内容纲要（二）
者：
第二章流体输送机械
第一节 离心泵
一、 离心泵的操作原理与构造
1. 操作原理
离心泵启动后泵轴带动叶轮高速旋转，产生离心力，液体 在离心力的作用下，从叶轮中心被抛向叶轮外缘的过程中获
得了能量。由于泵壳中流道逐渐扩大，液体流速减小，使部
分动能转换为静压能。最终液体以较高的压强从泵的排出口
进入排出管路，输送至目的地。
当叶轮内的液体被抛出后，叶轮中心处形成低压区，造成 吸入口处压强低于贮槽液面的压强，在此压强差的作用下， 液体便沿着吸入管道连续地吸入泵内。
◇ 影响泵效率的因素： ①水力损失：实际流体在叶片间的通道内及泵壳中 流动造成的能量损耗。 ②容积损失：因叶轮外缘液体的压强高于叶轮中心 吸入口，部分液体将由泵体与旋转叶轮间的缝隙漏 回吸入口，造成容积损失。 ③机械损失：轴承、轴封等处的机械摩擦，以及叶 轮盖板外表面与液体间的摩擦造成机械损失。
【例2-1】 用水对离心泵的性能进行测定，实验测得：
H 或 he
3. 离心泵的流量调节
图2-12 改变阀门开度 时流量变化的示意图
（2）改变泵的特性
优点：不额外增加管路阻力，而且
H 或 he
通过改变转速或叶轮直径实现。
在一定范围内可保持泵在高效率区
工作，能量利用较为经济。 缺点：用电动机直接带动时转速调 节不便，需变速装置或价格昂贵的 变速原动机，而且难以做到流量连
p2 p1 H ( z2 z1 ) g N e QHg N N ◇ 理论压头、流量及效率与液体密度无关。
◇ 因Ne =QHg ，泵的轴功率是随着密度的增大 而增大。
(2) 黏度的影响： ◇ 当液体的运动黏度小于2×10-5m2/s时，黏度对离心 泵特性的影响可忽略。 ◇ 当输送液体的黏度较大时，泵内的阻力损失增大， 泵的特性参数将变差。黏度对离心泵的影响甚为复杂， 难以用理论方法推算。 ◇ 可利用算图对黏度的影响进行修正。
流体输送设备
第二章 流体输送设备§1 概述 2-1 流体输送概述气体的输送和压缩，主要用鼓风机和压缩机。
液体的输送，主要用离心泵、漩涡泵、往复泵。
固体的输送，特别是粉粒状固体，可采用流态化的方法，使气-固两相形成液体状物流，然后输送，即气力输送。
流体输送在化工中用处十分广泛，有化工厂的地方，就有流体输送。
流体输送机械主要分为三大类：（1）离心式。
靠离心力作用于流体，达到输送物料的目的。
有离心泵、多级离心泵、离心鼓风机、离心通风机、离心压缩机等。
（2）正位移式。
靠机械推动流体，达到输送流体的目的。
有往复泵、齿轮泵、螺杆泵、罗茨风机、水环式真空泵、往复真空泵、气动隔膜泵、往复压缩机等。
（3）离心－正位移式。
既有离心力作用，又有机械推动作用的流体输送机械。
有漩涡泵、轴流泵、轴流风机。
象喷射泵属于流体作用输送机械。
本章主要研究连续输送机械的原理、结构及设计选型。
§2 离心泵及其计算 2-2 离心泵构造及原理若将某池子热水送至高m 10的凉水塔，倘若外界不提供机械能，水能自动由低处向高处流吗？显然是不能的，如图2-1所示，我们在池面与凉水塔液面列柏努利方程得：图2-1 流体输送示意图f e h gu g p z h g u g p z +++=+++2222222111ρρ∵00211===p p z ，(表压)，01012==u m z ，，若泵未有开动，则：0=e h代入上式得： gud l le 21010000022⎪⎭⎫ ⎝⎛++++=+++λ∴dl l gu e++⨯-=λ121022 2u 为虚数 此计算说明，泵不开动，热水就不可能流向凉水架，就需要外界提供机械能量。
能对流体提供机械能量的机器，称为流体输送机械。
离心泵是重要的输送液体的机械之一。
如图2-2 所示，离心泵主要由叶轮和泵壳所组成。
图2-2 离心泵构造示意图先将液体注满泵壳，叶轮高速旋转，将液体甩向叶轮外缘，产生高的动压头⎪⎪⎭⎫⎝⎛g u 22，由于泵壳液体通道设计成截面逐渐扩大的形状，高速流体逐渐减速，由动压头转变为静压头⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛g P ρ，即流体出泵壳时，表现为具有高压的液体。
第二章流体输送机械
力。
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？ ①汇集液体，并导出液体； ②能量转换装置（动能变静压能）
3．导轮 请点击观看动画
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，称为导轮。导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。
泵轴
思考： 为什么叶片弯曲？ 泵壳呈蜗壳状？ 答案见后面的内容
吸入导管
压出导管
泵壳
叶轮
底阀
一、离心泵构造及工作原理
2、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？ 请点击观看动画
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
气缚现象 请点击观看动画
气 缚
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。
u2
u u 1 2 2 2 r2 r1 2 2
2 2
2 1
w1
1
c1
u
理论压头H
在1与2之间列伯努利方程式，得：
H
2 p 2 p1 c 2 c12 g 2g
化工原理第二章 流体输送机械
动能
高速离开叶轮
2．2．2离心泵与通风机的结构、工作原 理与分类
②泵壳：液体的汇集与能量的转换 （动静）
③吸上原理与气缚现象
叶轮中心低压的形成 —液体高速离开 p 泵内有气， 则 泵入口压力 液体不能吸上 ——气缚
故离心泵在启动前必须灌泵
④轴封的作用 ⑤平衡孔的作用 ——消除轴向推力 ⑥导轮的作用 ——减少能量损失
2．2．1离心式流体输送机械的基本方程
离心式流体输送机械的基本方程的推导基于三个假 设：
(1)叶片的数目无限多，叶片无限薄， 流动的每条流线都具有与叶片相同 的形状。
（2）流动是轴对称的相对定常流动，即在 同一半径的圆柱面上，各运动参数均相同， 而且不随时间变化。
（3）流经叶轮的是理想流体，粘度 为零，因此无流动阻力损失产生。
离心泵的压头H和风机的风压pt都是指流体 通过离心泵或通风机后所获得的有效能量。
根据伯努利方程，单位体积气体通过通
风机所获得的压头为
Ht
( p2
p1 ) /
g
(u
2 2
u12 )
2g
式中 u1, u2 ——分别为通风机进口和出口速度，m/s
2．2．3离心泵与离心通风机的性能
压头计算式中，H p ( p2 p1) / g 称为通风机的静压头，
2．2．3离心泵与离心通风机的性能
1.流量
->流量是单位时间内输送出去的流体量。通
常用Q来表示体积流量，单位m3/s。
->通风机流量也常称为风量，并以进口处为 准。通风机铭牌上的风量是在“标准条件” 下，即压力1.013105Pa，温度20C下的气体 体积。
2．2．3离心泵与离心通风机的性能
制药化工原理课件第二章流体输送设备
维护
定期检查、清洗和维护风机以确 保正常运行。
应用案例及注意事项
应用案例
流体输送设备在制药和化工行业中广泛应用， 用于输送药品、化学品和原材料。
注意事项
选择合适的流体输送设备，注意设备的维护保 养，确保安全和高效的输送。
3 摩擦损失
管道内摩擦力会导致流体 损失。
管道输送设备的构造和工作原理
构造
工作原理
管道由管道、阀门和连接件组成。
利用压力差驱动流体在管道中流 动。
维护
定期检查、清洗和维护管道以确 保正常运行。
泵类输送设备的构造和工作原理
构造
泵由电机、叶轮、泵体和管道组 成。
工作原理
通过旋转叶轮产生的压力差驱动 流体的输送。
制药化工原理课件第二章 流体输送设备
本章介绍了流体输送设备的定义和分类，以及流体输送的基本原理。进一步 讨论了管道输送设备、泵类输送设备、压缩机输送设备和风机输送设备的构 造和工作原理。最后，提供了一些应用案例和注意事项。
流体输送设备的分类
1 管道输送设备
包括管道和阀门系统，用于输送液体、气体 和粉末等介质。
维护
定期检查、清洗和维护泵以确保 正常运行。
压缩机输送设备的构造和工作原理
构造
压缩机由电机、压缩腔和排气管 道组成。
工作原理
通过压缩腔将气体或蒸气压定期检查、清洗和维护压缩机以 确保正常运行。
风机输送设备的构造和工作原理
构造
风机由叶轮、电机和进出风口组 成。
工作原理
通过产生气流推动物料的输送。
2 泵类输送设备
通过泵将流体从低压区域输送到高压区域。
3 压缩机输送设备
通过压缩机将气体或蒸气压缩为高压气体， 用于输送。
第二章 流体输送机械
第二章 流体输送机械离心泵特性【2-1】某离心泵用15℃的水进行性能实验，水的体积流量为540m 3/h ，泵出口压力表读数为350kPa ，泵入口真空表读数为30kPa 。
若压力表与真空表测压截面间的垂直距离为350mm ，吸入管与压出管内径分别为350mm 及310 mm ，试求泵的扬程。
解 水在15℃时./39957kg m ρ=，流量/V q m h =3540 压力表350M p kPa =，真空表30V p kPa =-（表压）压力表与真空表测压点垂直距离00.35h m = 管径..12035031d m d m ==，流速 / ./(.)1221540360015603544V q u m s d ππ===⨯. ../.221212035156199031d u u m s d ⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭扬程 222102M V p p u u Ηh ρg g--=++ ()(.)(.)....⨯--⨯-=++⨯⨯332235010301019915603599579812981....m =++=0353890078393 水柱【2-2】原来用于输送水的离心泵现改为输送密度为1400kg/m 3的水溶液，其他性质可视为与水相同。
若管路状况不变，泵前后两个开口容器的液面间的高度不变，试说明：(1)泵的压头（扬程）有无变化；(2)若在泵出口装一压力表，其读数有无变化；(3)泵的轴功率有无变化。
解 (1)液体密度增大，离心泵的压头（扬程）不变。
（见教材） (2)液体密度增大，则出口压力表读数将增大。
(3)液体密度ρ增大，则轴功率V q gHP ρη=将增大。
【2-3】某台离心泵在转速为1450r/min 时，水的流量为18m 3/h ，扬程为20m(H 2O)。
试求：(1)泵的有效功率，水的密度为1000kg/m 3; (2)若将泵的转速调节到1250r/min 时，泵的流量与扬程将变为多少？解 (1)已知/,/V q m h H m kg m ρ===331820 1000水柱，有效功率 .e V P q gH W ρ==⨯⨯⨯=181000981209813600(2) 转速 /min 11450n r =时流量3118V q m h =／，扬程1220m H O H =柱转速/m i n 21250n r = 流量 ./322111250181551450V V n q q m h n ==⨯= 扬程 .2222121125020149m H O 1450n H H n ⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭柱 管路特性曲线、工作点、等效率方程【2-4】用离心泵将水由敞口低位槽送往密闭高位槽，高位槽中的气相表压为98.1kPa ，两槽液位相差4m 且维持恒定。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第二章流体输送设备1.在附图所示的管路中，离心泵于额定点下操作。
当调节题1附图阀门使流量增加时，则泵前真空表读数，泵后压力表读数，泵的扬程，泵的轴功率，泵的效率。
（北京石油2003）A．升高 B．降低 C．不变 D．不确定2.离心泵的允许安装高度随液体温度的升高而，随吸入罐上方压强的升高而，随流量的增加而。
（北京石油2003）3.在离心泵的铭牌上一般都标有流量、扬程、效率等性能指标，下列为正确的解释。
(A)所标流量是最大流量 (B)所标扬程是最大扬程 (C)所标效率是最高工作效率(D)所标扬程是最大流量时能达到的扬程4.用离心泵把露天池内的液体送入高位槽，在正常工作时(有一定的流量)，泵入口处完好的真空表上的读数为零，这是因为(A)此泵的安装高度在液位以下 (B)输送的流量比较小 (C)进水管比较光滑(D)被输送液体的黏度较小5.某离心泵原来用于输送20℃的清水，若在体积流量和扬程相同的条件下用来输送相同温度下的乙醇，安装高度也可满足要求，其所需轴功率_______。
6.用同一离心泵分别输送密度为ρ和2ρ的两种流体，已知二者体积流量相等，1ρ=1.22ρ，则1A、扬程H1=H2,轴功率N1=1.2N2B、扬程H1=1.2H2,轴功率N1=N2C、扬程H1=H2,轴功率N1=N2D、扬程H2=1.2H1,轴功率N2=1.2N1北京理工06年7.离心泵压头的物理意义：（ ）。
8.离心泵的气蚀余量越小，则其抗气蚀能力（ ）。
（天大2002研） ①越强 ②越弱 ③不确定9清水输送系统，两液面均为敞口容器。
现用该系统输送密度为1200kg/m 3的某溶液（溶液的其他性质与水相同），与输送清水相比，离心泵所提供的压头 ，轴功率 。
（2分）（天大2003研）A 、增大 B 、减小 C 、不变 D 、不确定 10.二台不同的离心泵，其特性曲线方程分别为Qb a H2111-=及Qb a H2222-=，若将上述二离心泵串联，则串联泵组的扬程为：______________________。
11.离心泵停车时要（）A 先关出口阀后断电B 先断电后断出口阀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（华南理工03年）12.泵送含晶体10％的悬浮液宜选用 （A ）螺杆泵 （B ）往复泵 （C ）齿轮泵 （D ）离心泵 13.调节离心泵出口阀的开度时 （A ）不会改变管径性能曲线（B ）不会改变工作点（C ）不会改变泵的性能曲线（D ）不会改变管路所需的压头（华南理工05年） 14.（3分）.在实际生产中，离心泵的叶轮采用后弯叶片，其原因是_________. (a)后弯叶片扬程高；（b ）后弯叶片阻力大；（c ）后弯叶片效率高；（d ）后弯叶片离角大。
15.（3分）.在分析离心泵的容积效率时，液体通过离心泵时的泄露有两大途径①_________和②_________.（南京工业06年）16.在实际生产中，离心泵中的 是将电动机的能量传给流体的部件。
（a ）泵壳； （b ）叶片； （c ）叶轮； （d ）出口阀。
17. 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。
A. 大于B. 小于C. 等于 18.什么是“气缚”现象？什么是“气蚀”现象？什么是离心泵的工作点？如何调节离心泵的工作点？青岛科技08年19.离心泵操作时，流量越大，泵吸入口处真空表读数_______，这是因为___________。
20.需将30m3/h 的水送至塔顶，塔顶压力为0.5kgf/cm2(表压)，与取水池水面的高度差为10m ；20℃时水的黏度取1cP μ=；输水管为894mm φ⨯、长18 m ，管路局部阻力系数13ζ=∑(阀全开，不包括出口阻力)；摩擦系数0.380.012270.7543/Re λ=+。
试求：(1) 求输送所需的理论功率(kW)； (2) 若泵的特性可近似用下式表达：扬程：222.4520He Q Q m =+-, 效率：22.5 2.1Q Q η-＝式中Q 的单位为m3/min 。
求最高效率点的效率并评价此泵的适用性。
如适用，求调节阀消耗的功率增加多少？（北京石油2004）21.一台清水泵的允许吸上高度为Hs=6m ，现用来输送20℃的乙醇，储液罐与大气相通。
已知20℃清水的密度和饱和蒸汽压分别为p=1000kg ／m3．Ps=2.335kPa ：20℃乙醇的密度和饱和蒸汽压分别为p=800kg ／m3，Ps=5.85kPa 。
若泵进口处的流速为u=2m ／s ，吸入管压头损失为∑h1=2m 液柱(乙醇)，计算此泵的允许安装高度。
（北京理工04年）16.用离心泵将水以10m3/h 的流量由水池打到敞口的高位槽，两液面保持不变，液面高差为20m ，管路总长度为100m(包括各种局部阻力的当量长度)，压强表后管路长度为80m(包括当量长度)，管路摩擦系数为0.025，管路内径为0.05m ，水的密度为1000kg/m3，泵的效率为80％，试求：(1) 泵的轴功率；(2) 若泵的允许吸上真空度为6m，吸入管路阻力为1m，实际安装高度为1.5m，问该泵能否避免气蚀现象(动压头可忽略) （天大99研）题二附图第二章流体输送机械参考资料问题1. 什么是液体输送机械的压头或扬程?答1．流体输送机械向单位重量流体所提供的能量(J/N)。
问题2. 离心泵的压头受哪些因素影响?答2．离心泵的压头与流量，转速，叶片形状及直径大小有关。
问题3. 后弯叶片有什么优点? 有什么缺点?答3．后弯叶片的叶轮使流体势能提高大于动能提高，动能在蜗壳中转换成势能时损失小，泵的效率高。
这是它的优点。
它的缺点是产生同样理论压头所需泵体体积比前弯叶片的大。
问题4. 何谓"气缚"现象? 产生此现象的原因是什么? 如何防止"气缚"?答4．因泵内流体密度小而产生的压差小，无法吸上液体的现象。
原因是离心泵产生的压差与密度成正比，密度小，压差小，吸不上液体。
灌泵、排气。
问题5. 影响离心泵特性曲线的主要因素有哪些?答5．离心泵的特性曲线指Hｅ～q V，η～q V，Pａ～q V。
影响这些曲线的主要因素有液体密度，粘度，转速，叶轮形状及直径大小。
问题6. 离心泵的工作点是由如何确定的? 有哪些调节流量的方法?答6．离心泵的工作点是由管路特性方程和泵的特性方程共同决定的。
调节出口阀，改变泵的转速。
问题7. 一离心泵将江水送至敞口高位槽, 若管路条件不变, 随着江面的上升,泵的压头He, 管路总阻力损失H f, 泵入口处真空表读数、泵出口处压力表读数将分别作何变化？答7．随着江面的上升，管路特性曲线下移，工作点右移，流量变大，泵的压头下降，阻力损失增加；随着江面的上升，管路压力均上升，所以真空表读数减小，压力表读数增加。
问题8. 某输水管路, 用一台IS50-32-200的离心泵将低位敞口槽的水送往高出3m的敞口槽, 阀门开足后, 流量仅为3m3/h左右。
现拟采用增加一台同型号的泵使输水量有较大提高, 应采用并联还是串联? 为什么?答8．从型谱图上看，管路特性曲线应该通过H=3m、q V=0点和H=13m、q V=3m3/h 点，显然，管路特性曲线很陡，属于高阻管路，应当采用串联方式。
问题9. 何谓泵的汽蚀? 如何避免"汽蚀"?答9．泵的汽蚀是指液体在泵的最低压强处(叶轮入口)汽化形成气泡，又在叶轮中因压强升高而溃灭，造成液体对泵设备的冲击，引起振动和腐蚀的现象。
规定泵的实际汽蚀余量必须大于允许汽蚀余量；通过计算，确定泵的实际安装高度低于允许安装高度。
问题10. 什么是正位移特性?答10．流量由泵决定，与管路特性无关。
问题11．往复泵有无"汽蚀"现象？答11．往复泵同样有汽蚀问题。
这是由液体汽化压强所决定的。
问题12. 为什么离心泵启动前应关闭出口阀, 而旋涡泵启动前应打开出口阀？答12．这与功率曲线的走向有关，离心泵在零流量时功率负荷最小，所以在启动时关闭出口阀，使电机负荷最小；而旋涡泵在大流量时功率负荷最小，所以在启动时要开启出口阀，使电机负荷最小。
问题13. 通风机的全风压、动风压各有什么含义? 为什么离心泵的 H 与ρ无关, 而风机的全风压P T与ρ有关?答13．通风机给每立方米气体加入的能量为全压，其中动能部分为动风压。
因单位不同，压头为m，全风压为N/m2，按ΔP=ρｇｈ可知ｈ与ρ无关时，ΔP与ρ成正比。
问题14. 某离心通风机用于锅炉通风。
如图a、b所示, 通风机放在炉子前与放在炉子后比较, 在实际通风的质量流量、电机所需功率上有何不同?为什么?题14 附图答14．风机在前时，气体密度大，质量流量大，电机功率负荷也大；风机在后时，气体密度小，质量流量小，电机功率负荷也小。
37、在一化工生产车间，要求用离心泵将冷却水从贮水池经换热器送到一敞口高位槽中。
已知高位槽中液面比贮水池中液面高出10m ，管路总长为400m （包括所有局部阻力的当量长度）。
管内径为75mm ，换热器的压头损失为gu 2322，摩擦系数可取为0.03。
此离心泵在转速为2900rpm 时的性能如下表所示：Q /(m 3/s) 0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 H /m2625.5 24.5232118.5 15.5128.5试求：（1）管路特性方程；（2）泵工作点的流量与压头。
解：（1）管路特性曲线方程： ∑∑+∆=+∆+∆+∆=f f e h Z h u gZ g P H 221ρ f e h g u d l l Z +++∆=∑22λ gu d l l Z e 2)32(2+++∆=∑λ 22)075.0785.0(81.921)32075.040003.0(10⨯⨯⨯+⨯+=Q H e 2510019.510Q ⨯+= （2）在坐标纸中绘出泵的特性曲线及管路特性曲线的工作点：m H smQ 17.200045.03==H (m )Q(m 3/s)38、用离心泵将水从贮槽输送至高位槽中，两槽均为敞口，且液面恒定。
现改为输送密度为1200 kg/m 3的某水溶液，其它物性与水相近。
若管路状况不变，试说明：（1）输送量有无变化？ （2）压头有无变化？ （3）泵的轴功率有无变化？ （4）泵出口处压力有无变化？ 解：ρ变化时，泵特性曲线不变。
管路特性曲线 22BQ Z BQ gPZ H e +∆=+∆+∆=ρ 不变 （1） 输送量不变； （2）压头不变； （3） 轴功率： ηρηgQH P P e==增加（4）在贮槽液面1-1′和泵出口2-2′间列柏努力方程：∑+++=+++f e h Z u gg p H Z u g g p 222212112121ρρ 简化：⎥⎦⎤⎢⎣⎡---=∑f e h Z u g H g p 222221ρ 工作点Q ，e H 不变，∑∴fhu不变即2P 随ρ的增加而增加。