化工原理第2章1
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2．泵壳
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
二．离心泵主要构件的结构及功能
3. 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
------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。
常用填料为浸透石墨或黄油的棉织物或石棉。
r1
12
2g
r22
r12
u22 u12 2g
w2
c2
2
2
2
u2
w1 c1
1 1 u1
三．离心泵的理论压头和实际压头
原因二：液体由1流到2时，由于流动通道逐渐扩大， w逐渐变小，这部分能量将转化为静压能。
p2 p1
g
2
w12 w22 2g
w2 2
2
H
p2 p1 c22 c12
g
2g
c2 2
u2 w1
(1)
c1
1 1
u1
三．离心泵的理论压头和实际压头
使静压头增加 p2 p1 的原因： g
原因一：离心力作功 FC 2r
r2
1/g
r1
Fc dr
p2 p1
g
1
r2
2rdr /g
问：由（1）、（2）可以得出什么结果？
由(1) 液体在泵内无摩擦阻力损失
由(2) 流体与叶片的相对运动的运动轨迹
可视为与叶片形状相同。
三．离心泵的理论压头和实际压头
1. 理论压头表达式的推导
液体在高速旋转的叶轮中的运动分为2种:
周向运动 u r
与叶片的相对运动：处处与叶片相切
在
1
与
2
之间列机械能衡算方程式，得：
2.1 液体输送机械——泵
按泵的工作原理分:
速 度 式 ： 如离 心 式、轴 流 式 、 喷 射 式 等
泵
特点：使流体获得速度
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。
离心泵的外观
2.1.1 离心泵
一．离心泵的构造和工作原理
1．离心泵的构造：
项损失最小。流量
若偏离设计量越远，
冲击损失越大。
设计 流量
三．离心泵的理论压头和实际压头
（3）容积损失 以泄漏流量q的大小来估算。 可以证明，当泵的结构不变时，q值与扬程的平方
根成正比。
H
q-H
q
实际 压头
设计 流量
作业:
第二章 : 1，3，10
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
cos 2
g
c1 u1
cos 1
一般地，1=90 则 cos1=0，于是：
H
c2u2 cos 2
g
c 2u u2 g
（5） w2 2
2
c2 2
u2
w1 c1
1 1 u1
三．离心泵的理论压头和实际压头w2
又 Q 2r2b2c2r
2
2
c2
2 c2r
c2u
u2
机 械 密 封
三．离心泵的理论压头和实际压头
压头： 泵提供给单位重量液体 的能量称为泵的压头， 用H表示，单位m。
三．离心泵的理论压头和实际压头
理论压头：理想情况下单位重量液体所获得的能量称为
理论压头，用H表示。
(1)流体为理想流体
(2)叶轮的叶片数目为无穷
多，且叶片厚度不计。
g
ctg 2
r2 2
Q 2b2
g
ctg 2
请思考：与H有关的因素有哪些？分别是怎样的关系？
讨论： （1）理论压头与流量Q、叶轮转速、叶轮的尺寸
和构造 ( r2、b2、2）有关；
（2）叶轮直径及转速越大，则理论压头越大；
H
u22
Qu2
2r2b2
g
ctg 2
r2 2
Q 2b2
g
ctg 2
（3）在叶轮转速、直径一定时，流量 Q 与理论
压头 H的关系受装置角2 的影响如下：
叶片后弯，2<90，ctg2>0， 即H随流量增大而减小；
叶片径向，2=90，ctg2=0， 即H不随流量而变化；
叶片前弯，2>90，ctg2<0， 即H随流量增大而增大。
Q 2b2
g
ctg 2
（4）理论压头H与液体密度无关。 这就是说，同一台泵无论输送何种密度的液体，对单
位重量流体所能提供的能量是相同的。
思考：
泵对单位体积流体所加的能量是否与液体密度无关？
有关，gH 与密度呈正比。(罐泵:液体产生的进出口压 差大,如未罐泵,气体进出口压差小,会发生气缚现象)
w22
c22 c12 2g
根据余弦定理可知：
w2 2
2
w12 c12 u12 2c1u1 cos 1 （3）
c2 2
u2
w
2 2
c
2 2
u22
2c 2 u2
cos 2
（4）
w1
式 3、4 代入上式得：
c1 1 1
u1
三．离心泵的理论压头和实际压头
H
c 2 u2
u2 c2u c2r
ctg 2
c2u
u2
Q
2r2 b2
ctg 2
代入式 5 得： u22
H
Qu2
2r2b2
g
ctg 2
r2 2
Q 2b2
ctg 2
g
w1
c1 1 1
u1
r2
c2r
c2u c2 b2
三．离心泵的理论压头和实际压头
H
u22
Qu2
2r2b2
三．离心泵的理论压头和实际压头
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 轮大小等因素，而几 乎与流量大小无关。
三．离心泵的理论压头和实际压头
（2）水力损失
阻 力 损 失-----可近似视为与流
速的平方呈正比
冲 击 损 失----在设计流量下，此
二．离心泵主要构件的结构及功能
1．叶轮
闭式叶轮 敞式叶轮 半闭式叶轮
思考：三种叶轮中那一种效率高？
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 Biblioteka Baidu生堵塞现象
二．离心泵主要构件的结构及功能
叶轮轴向力问题
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。
二．离心泵主要构件的结构及功能
w2
w2
2
2
w2 2
后弯叶片
径向叶片
前弯叶片
三．离心泵的理论压头和实际压头
思考：为什么工业用泵采用后弯叶片的居多？
w2 w2 w2
c2 c2
c2
c2小，泵内流动阻力损失小 uuu222
前径后弯向弯叶叶叶片片片
三．离心泵的理论压头和实际压头
H
u22
Qu2
2r2b2
g
ctg 2
r2 2
1、叶 轮： 2、泵 壳： 3、泵 轴 及 轴 封 装 置：
思考： 为什么叶片弯曲？ 泵壳呈蜗壳状？
一．离心泵的构造和工作原理
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？
思考： 泵启动前为什么要灌满液体？
气缚现象
离心泵的操作
灌液——克服气缚现象 启动——先关闭出口阀门，再合闸 运转——逐步开启出口阀门，调节流量 停车——先关闭出口阀门，再拉闸
w2
2
2
c2 2
u2
w1 c1
1 1 u1
于是：
三．离心泵的理论压头和实际压头
故：
p2 p1
g
p2 p1
g
1
p2 p1
g
2
u22
u12 w12 2g
w
2 2
将式 2 代入式 1 得：
（2）
H
u22
u12 w12 2g
2.0 概述 2.1 液体输送机械——泵
2.1.1 离心泵 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、离心泵的理论压头和实际压头
2.1.1 离心泵 四、离心泵的主要性能参数和特性曲线 五、离心泵的工作点与流量调节 六、离心泵的组合操作——串、并联
七、离心泵的安装高度 八、离心泵的类型和选用
自学
2.2 气体压送机械 一、离心通风机 二、往复式压缩机
第二章 流体输送机械
重点掌握
液 体 输 送 机 械 泵
流体输送机械
通 风 机
气
体
压
送
机
械
鼓 压 真
风 缩 空
机 机 泵
第二章 流体输送机械
离心泵
第二章 流体输送机械
气体输送机械
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
二．离心泵主要构件的结构及功能
3. 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
------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。
常用填料为浸透石墨或黄油的棉织物或石棉。
r1
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u22 u12 2g
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2
2
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u2
w1 c1
1 1 u1
三．离心泵的理论压头和实际压头
原因二：液体由1流到2时，由于流动通道逐渐扩大， w逐渐变小，这部分能量将转化为静压能。
p2 p1
g
2
w12 w22 2g
w2 2
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H
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(1)
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u1
三．离心泵的理论压头和实际压头
使静压头增加 p2 p1 的原因： g
原因一：离心力作功 FC 2r
r2
1/g
r1
Fc dr
p2 p1
g
1
r2
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问：由（1）、（2）可以得出什么结果？
由(1) 液体在泵内无摩擦阻力损失
由(2) 流体与叶片的相对运动的运动轨迹
可视为与叶片形状相同。
三．离心泵的理论压头和实际压头
1. 理论压头表达式的推导
液体在高速旋转的叶轮中的运动分为2种:
周向运动 u r
与叶片的相对运动：处处与叶片相切
在
1
与
2
之间列机械能衡算方程式，得：
2.1 液体输送机械——泵
按泵的工作原理分:
速 度 式 ： 如离 心 式、轴 流 式 、 喷 射 式 等
泵
特点：使流体获得速度
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。
离心泵的外观
2.1.1 离心泵
一．离心泵的构造和工作原理
1．离心泵的构造：
项损失最小。流量
若偏离设计量越远，
冲击损失越大。
设计 流量
三．离心泵的理论压头和实际压头
（3）容积损失 以泄漏流量q的大小来估算。 可以证明，当泵的结构不变时，q值与扬程的平方
根成正比。
H
q-H
q
实际 压头
设计 流量
作业:
第二章 : 1，3，10
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
cos 2
g
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一般地，1=90 则 cos1=0，于是：
H
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2
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三．离心泵的理论压头和实际压头w2
又 Q 2r2b2c2r
2
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c2
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机 械 密 封
三．离心泵的理论压头和实际压头
压头： 泵提供给单位重量液体 的能量称为泵的压头， 用H表示，单位m。
三．离心泵的理论压头和实际压头
理论压头：理想情况下单位重量液体所获得的能量称为
理论压头，用H表示。
(1)流体为理想流体
(2)叶轮的叶片数目为无穷
多，且叶片厚度不计。
g
ctg 2
r2 2
Q 2b2
g
ctg 2
请思考：与H有关的因素有哪些？分别是怎样的关系？
讨论： （1）理论压头与流量Q、叶轮转速、叶轮的尺寸
和构造 ( r2、b2、2）有关；
（2）叶轮直径及转速越大，则理论压头越大；
H
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g
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（3）在叶轮转速、直径一定时，流量 Q 与理论
压头 H的关系受装置角2 的影响如下：
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叶片径向，2=90，ctg2=0， 即H不随流量而变化；
叶片前弯，2>90，ctg2<0， 即H随流量增大而增大。
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（4）理论压头H与液体密度无关。 这就是说，同一台泵无论输送何种密度的液体，对单
位重量流体所能提供的能量是相同的。
思考：
泵对单位体积流体所加的能量是否与液体密度无关？
有关，gH 与密度呈正比。(罐泵:液体产生的进出口压 差大,如未罐泵,气体进出口压差小,会发生气缚现象)
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根据余弦定理可知：
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（4）
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式 3、4 代入上式得：
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三．离心泵的理论压头和实际压头
H
c 2 u2
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三．离心泵的理论压头和实际压头
H
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三．离心泵的理论压头和实际压头
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 轮大小等因素，而几 乎与流量大小无关。
三．离心泵的理论压头和实际压头
（2）水力损失
阻 力 损 失-----可近似视为与流
速的平方呈正比
冲 击 损 失----在设计流量下，此
二．离心泵主要构件的结构及功能
1．叶轮
闭式叶轮 敞式叶轮 半闭式叶轮
思考：三种叶轮中那一种效率高？
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 Biblioteka Baidu生堵塞现象
二．离心泵主要构件的结构及功能
叶轮轴向力问题
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。
二．离心泵主要构件的结构及功能
w2
w2
2
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后弯叶片
径向叶片
前弯叶片
三．离心泵的理论压头和实际压头
思考：为什么工业用泵采用后弯叶片的居多？
w2 w2 w2
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前径后弯向弯叶叶叶片片片
三．离心泵的理论压头和实际压头
H
u22
Qu2
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1、叶 轮： 2、泵 壳： 3、泵 轴 及 轴 封 装 置：
思考： 为什么叶片弯曲？ 泵壳呈蜗壳状？
一．离心泵的构造和工作原理
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？
思考： 泵启动前为什么要灌满液体？
气缚现象
离心泵的操作
灌液——克服气缚现象 启动——先关闭出口阀门，再合闸 运转——逐步开启出口阀门，调节流量 停车——先关闭出口阀门，再拉闸
w2
2
2
c2 2
u2
w1 c1
1 1 u1
于是：
三．离心泵的理论压头和实际压头
故：
p2 p1
g
p2 p1
g
1
p2 p1
g
2
u22
u12 w12 2g
w
2 2
将式 2 代入式 1 得：
（2）
H
u22
u12 w12 2g
2.0 概述 2.1 液体输送机械——泵
2.1.1 离心泵 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、离心泵的理论压头和实际压头
2.1.1 离心泵 四、离心泵的主要性能参数和特性曲线 五、离心泵的工作点与流量调节 六、离心泵的组合操作——串、并联
七、离心泵的安装高度 八、离心泵的类型和选用
自学
2.2 气体压送机械 一、离心通风机 二、往复式压缩机
第二章 流体输送机械
重点掌握
液 体 输 送 机 械 泵
流体输送机械
通 风 机
气
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压
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机
械
鼓 压 真
风 缩 空
机 机 泵
第二章 流体输送机械
离心泵
第二章 流体输送机械
气体输送机械