化工原理2.1-2.4 流体输送设备课件教材

p
g
Hf
Z0 0m, Z1 Hg , u0 0m • s1
Hg p0 p1 u12 Hf
g 2g
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气蚀
Hg p0 p1 u12 Hf
g 2g
安装高度过高将会导致叶轮中心处的压力过低(低于被输 送流体在操作温度下的饱和蒸汽压)，从而发生气蚀。
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Hg p0 p1 u12 Hf
功率在流量为零时最小，因此开车时常在出口阀关闭状况 下启动
3） — qv：选择或使用离心泵时，应尽量使泵在最高效
率点附近（一般不低于最高效率点的92%）运转。
离心泵的铭牌上标有一组性能参数，它们都是与最高效 率点对应的性能参数。
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离心泵的安装高度Hg：
1 Hg 0
Z0
u02 2g
p0
g
Z1
u12 2g
化工原理
1
第二章 流体输送设备
教学目的： 熟悉各种流体输送机械，了解各种流体输送机械 的工作原理和操作特点，能够根据实际需要正确 选择适宜的流体输送机械。
重 点： 离心泵的工作原理、性能参数、特性曲线 难 点： 离心泵安装高度的计算；
往复式压缩机多级压缩和中间冷却的必要性 课 型： 机械设备 教学方法： 讲解、动画演示
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2.1 概述
一、管路系统对流体输送机械的能量要求
He
z
p
g
u 2 2g
H f
采用流体输送设备操作的目的是为了提高流体 的动能、位能或静压能，或用于克服沿程的阻 力，也可能几种目的兼而有之。
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流体输送设备分类
按输送的介质分类： 液体——泵 气体——风机、压缩机
按工作原理分类： 动力式（叶轮式） 正位移式(容积式)：往复式、旋转式 流体作用式（如喷射式）
的有效功率，pe，单位为W。 与转速的三次方成正比
pe qV gHe
效率： pe / pa
pa 泵的轴功率
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离心泵的特性曲线 (characeristic curve)
注意：测定条件一般是20℃清水，转速固定
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1）He— qv：随流量增大，扬程有所下降。
2）pe— qv：当流量增大时，功率也随之增大；离心泵的
与转速的平方成正比
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离心泵扬程的测定
Z1
u12 2g
p1
g
He
Z2
u22 2g
p2
g
H
f
两测压点之间的管路很短，其间的流 动阻力可忽略不计，即Hf=0m液柱
He
Z2
Z1
u22 u12 2g
p2 p1
g
2 1
扬程并不等于升举高度△Z，升举高度只是扬程的一部分。
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功率：在单位时间内，液体自泵实际得到的功称为泵
Hg
pa pv
g
NPSH
H f ,01
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某离心泵的允许吸上真空高度为6.5 m（已包括0.3 m 的安全量），在高原上使用，若当地大气压为90 Kpa， 已知吸入管路的阻力和动压头之和为3m水柱。当地夏 季最高水温为30 oC。拟将该泵安装在水面上3米处， 问该泵能否正常工作？
Hg Hs" u12 Hf 2g
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离心泵的允许安装高度
Hg Hs" u12 Hf 2g
20
离心泵的允许安装高度
Hg
pa pv
g
NPSH
H f ,01
wenku.baidu.com
（2-28）
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例：用离心泵将真空蒸发器的完成液送至 结晶器。蒸发器中液面的上的绝对压力 （即操作温度下溶液的饱和蒸汽压）为 29.3KPa。泵安装在地面上。已知泵的必 需汽蚀余量为2.5m，吸入管路的压头损失 为1.2m，试确定蒸发器内液面距泵口的垂 直高度。
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2. 2 离 心 泵(centrifugal pump)
离心泵是工业生产中应用最为广泛的液体输送机械。 其突出特点是结构简单、体积小、流量均匀、调节 控制方便、故障少、寿命长、适用范围广（包括流 量、压头和介质性质）、购置费和操作费用均较低。
5
2. 2 离 心 泵(centrifugal pump)
u2 2g
令 K Z p
g
l B d
le
8 2d
4
g
方程
He
z
p
g
u 2 2g
H
f
变为 He K Bqe2 管路特性方程
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离心泵工作点
He K Bqe2 （管路特性方程） （2-5）
H Aa Gq2 （泵的特性方程） （2-17）
联立泵的特性方程式
和管路特性方程式所解
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离心泵的主要性能参数(performance parameter)
离心泵的流量(pumping output)：单位时间排出液体体 积。与叶轮结构、尺寸和转速有关。
与转速成正比
扬程(delivery lift)He：又称为泵的压头，是指泵对单 位重量的流体所做的功。与流量、叶轮结构、尺寸和转 速有关。
Hs'' Hs'(Ha 10) (HV 0.24)
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安装泵时，为保险计，实际安装高度比允许安装高度还要 小0.5至1米。（如考虑到操作中被输送流体的温度可能会升 高；或由贮槽液面降低而引起的实际安装高度的升高）。
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管路特性方程
p u2
He z g 2g H f
Hf
l
le
d
6
离心泵的构造
主要组成部分是叶轮 (impeller)和蜗形泵壳 (pump case)。叶轮 安装在泵壳内，液体入 口在泵壳中央，正对叶 轮中心，并与吸入导管 相连。压出口在泵壳旁 侧，联结压出导管。
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叶轮：由4～12片向后弯曲的叶片(vane,blade)组成， 安装在泵轴上，由电动机带动而快速旋转。
得的流量和压头即为泵 的工作点。在特定曲线
g 2g
允许吸上真空高度Hs’：是离心泵的性能参数之一。是按大气 压为10m水柱、输送20℃清水、在指定流量下通过实验测定的。 为了保证泵在运转中不发生气蚀现象，Hs’ 要留有一定的安全量。
实际操作时允许吸上真空高度：
Hs'' Hs'(Ha 10) (HV 0.24)
Ha———当地大气压，m水柱 Hv——输送液的饱和蒸气压，m水柱
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离心泵工作原理
流体在离心泵 叶轮中的运动
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导轮的作用
导轮引导液体在泵壳通道内平稳地改变方向,减少能 量损失,提高能量转换效率.
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气缚(air bind)：
当离心泵启动时，若泵内 存在空气，就会形成叶轮 空转，这种现象称为“气 缚”。
NOTE：在开车前应预先将离心泵的泵壳和吸入管路中充满 液体，运转过程中也要防止空气漏入。 为便于泵内充满液体,吸入管底部安装有止逆底阀。 如果泵的位置低于槽内液面，则启动时无需灌泵。