化工原理 流体输送机械 离心泵安装
化工原理第二章离心泵
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
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、离心泵的主要性能参数
四、离心泵的工作点与流量调节
五、离心泵的安装高度 六、离心泵的选用、安装与操作
复习：
1. 流量测量（变压头流量计；变截面流量计）。
思考：泵启动前为什么要灌满液体
气缚现象：
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
思考：三种叶轮中哪一种效率高？
闭式叶轮的内漏最小，故效率最高，
敞式叶轮的内漏最大。
敞式叶轮和半闭式叶轮不易发生堵 塞现象
平衡孔：在后盖板上钻有小孔，以
把后盖前后空间连通起来。
单吸式叶轮
液体只能从叶轮一侧被吸入，结
构简单。 按吸液方式
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
1）离心泵基本方程式的导出
理想情况：
1）泵叶轮的叶片数目为无限多个，也就是说叶片的 厚度为无限薄，液体质点沿叶片弯曲表面流动，不发 生任何环流现象。 2）输送的是理想液体，流动中无流动阻力。
理论压头
离心泵在上述理想情况下产生的压头，就做理论压头， 用H∞表示。
离心泵的基本方程
H
化工原理ppt-第二章流体输送机械
H
' S
p a p1
g
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二、离心泵安装高度
3.允许气蚀余量
H
' S
p a p1
g
由于HS′使用起来不便，有时引入另一表示气蚀性 能的参数，称为气蚀余量。 以NSPH表示，定义为防止气蚀发生，要求离心泵 入口处静压头与动压头之和必须大于液体在输送温 度下的饱和蒸汽压头的最小允许值。
性能曲线包括H～Q曲线、
N～Q曲线和 ～Q曲线。
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二、离心泵的性能参数与特性曲线
2．性能曲线
① H～Q特性曲线 随着流量增加，泵的压头下降，
即流量越大，泵向单位重量流体提 供的机械能越小。
② N～Q特性曲线 轴功率随着流量的增加而上升，
所以大流量输送一定对应着大的配 套电机。离心泵应在关闭出口阀的 情况下启动，这样可以使电机的启 动电流最小。
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三、离心泵的选用、安装与操作
1.离心泵类型
（1）清水泵：适用于输送清水或物 性与水相近、无腐蚀性且杂质较少的 液体。结构简单，操作容易。 （2）耐腐蚀泵：用于输送具有腐蚀 性的液体，接触液体的部件用耐腐蚀 的材料制成，要求密封可靠。 （3）油泵：输送石油产品的泵，要 求有良好的密封性。 （4）杂质泵：输送含固体颗粒的液 体、稠厚的浆液，叶轮流道宽，叶片 数少。
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三、离心泵的选用、安装与操作
3.安装与操作离心泵
（1）安装 ①安装高度不能太高，应小于允许安装高度。 ②尽量减少吸入管路阻力，以减少发生汽蚀可能性。 主要考虑：吸入管路应短而直；吸入管路直径可稍大； 吸入管路减少不必要管件；调节阀装于出口管路。 （2）操作 ①启动前应灌泵，并排气。②应在出口阀关闭情况下 启动泵。③停泵前先关闭出口阀，以免损坏叶轮。④ 经常检查轴封情况
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。
化工原理流体输送机械复习题(离心泵)
第二章 流体输送设备【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p 1=×104Pa(真空度) 泵出口处压强表读数p 2=×105Pa(表压) 泵的流量Q =×10－3m 3/s 功率表测得电动机所消耗功率为 吸入管直径d 1=80mm 压出管直径d 2=60mm 两测压点间垂直距离Z 2－Z 1=泵由电动机直接带动，传动效率可视为1，电动机的效率为 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。
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：=+++H gu g p Z 22111ρf H g u g p Z +++22222ρ式中 Z 2－Z 1=p 1=－×104Pa （表压） p 2=×105Pa （表压）u 1=()m/s 49.208.0105.12442321=⨯⨯⨯=-ππd Q u 2=()m/s 42.406.0105.12442322=⨯⨯⨯=-ππd Q 两测压口间的管路很短，其间阻力损失可忽略不计，故H =+()()81.9249.242.481.910001067.21055.22245⨯-+⨯⨯+⨯ =（2）泵的轴功率 功率表测得功率为电动机的输入功率，电动机本身消耗一部分功率，其效率为，于是电动机的输出功率（等于泵的轴功率）为：N =×=（3）泵的效率===Ng QH N N e ρη100077.581.9100088.29105.123⨯⨯⨯⨯⨯- =63.077.566.3=在实验中，如果改变出口阀门的开度，测出不同流量下的有关数据，计算出相应的H 、N 和η值，并将这些数据绘于坐标纸上，即得该泵在固定转速下的特性曲线。
【例2－2】 将20℃的清水从贮水池送至水塔，已知塔内水面高于贮水池水面13m 。
化工原理(第四版)模拟题解--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15C的水进行性能实验，水的体积流量为540m3/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 C 时］=995.7kg/m3，流量q V =540m3/h压力表P M=：350kPa,真空表內-；OkPa （表压）压力表与真空表测压点垂直距离h0=0.35m管径d i =0.35m, d2 =0.31mL.亦需卜珈"2 2H 丸• P M-P V■ U2 -U1 e 2gcc 350x103—(d0x103) (1.99)2 _(1.56)2= 0.35亠亠995.7X9.81 2x9.81= 0.35 38.9 0.078 =39.3m 水柱视为与水相同。
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: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T增大，则轴功率P =% ：gH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；⑵ 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q V =18 m3 / h, H =20m 水柱，『=1000kg/m3有效功率巳二q V TgH 竺1000 9.81 20 =981W3600流速U i q v 540 / 3600= 1.56m /s二 2 4dic C L 4(0.35)扬程【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(1)(2)转速 n 1 =1450r/ m i 时流量 qv^18m 3/h ，扬程 已=20m H 2O 柱转速 n 2 =1250r /min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。
化工原理课件第2章：流体输送
4. 当液体输送温度较高或液体沸点较低时，可能出现[Hg]为负的情况， 此时应将离心泵安装于贮槽液面以下。
化工原理——流体输送机械
2.2.6 离心泵的类型与选用 1. 类型 ① 清水泵——单级、多级、双吸 ②耐腐蚀泵——用耐腐蚀材料 ③油泵——密封良好 ④液下泵——轴封要求不高 ⑤屏蔽泵——无密封、无泄漏
qV' D' qV D
H
' e
He
D' D
2
Pa' Pa
D' D
3
——切割定律
化工原理——流体输送机械
2.2.4 离心泵的工作点与流量调节 1. 管路特性曲线
K：由管路特性决定， 一般为高度湍流，与流 量无关
化工原理——流体输送机械
管路特性的影响因素 化工原理——流体输送机械
7. 效率：有效功率与轴功率之比，即
Pe
Pa
化工原理——流体输送机械
8. 泵内的能量损失 a. 容积损失
高压液体泄漏到低压处，qV
b. 水力损失 液体内摩擦及液体与泵壳的碰撞，He c. 机械损失 轴与轴承，轴封的摩擦
化工原理——流体输送机械
轴功率：电机提供给泵轴的功率，W
Pa
Pe
H串 2 A 2BoqV2串
并联时的特性曲线为：
H并
A
Bo
qV并 2
2
H串＜2H单 qV串＞qV单
qV 并＜2qV 单 H并＞H单
化工原理——流体输送机械
化工原理流体输送机械
③轴封装置： 泵轴与泵壳之间旳密封称为轴封。 作用：预防高压液体漏出或分界空气漏入泵内 填料密封： 盘根：为浸油或涂石墨旳石棉绳
机械密封： 适合于密封要求较高旳场合。 优点：密封性能好，使用寿命长、轴不易磨损、功耗小。 缺陷：加工程度高、构造复杂、安装要求高、价格高。
三、离心泵旳类型：
第二章 流体输送机械
第一节：概述：
流体输送机械驱动流体经过多种设备，将流体从一处送到他处，不论 是提升其位置或是使其压力升高或只需克服沿路旳阻力，都能够经过向流 体提供机械能旳措施来实现。
流体从输送机械取得机械能后，其直接体现是净压头旳增大。新增旳 净压头在输送过程中再转变为其他压头或消耗克服流动阻力，所以，流体 输送就是向流体作功并提升其机械能。
阻力加大，要多 耗一部分能量，不经济 ②变化泵旳转速： 实质是变化泵旳特征曲线 优：保持管路特征曲线不变，动力消耗少 缺：需变速装置或价格昂贵旳变速原动机，流量不能连续。
三、离心泵旳安装高度
1.离心泵旳气蚀现象：
定义：当叶片入口附近旳最低压强等于或不大于输送温度下液体旳饱
和蒸气压时，液体就在该处发愤怒化并产愤怒泡，随同液体从低压区流向
三、离心泵性能旳影响原因：
离心泵特征曲线是在一定转速和常压下，以常温旳清水为工质做 试验测得旳。
1. 密度旳影响 作离心泵旳速度三角形，最终推得可旳：（离心泵基本方程式）
HT∞=
u
2
c2Cos
2
g
u1c1Co31
HT∞
= u22 g
u2ctg 2 gD2b2
QT
令：A = u22
g
B = u2cty2 gD2b2
机械损失：泵运转时，泵轴与轴承之间、泵轴与填料函之间， 叶轮盖外表面与液体之间均产生摩擦，而引起能量损失。
化工原理课后答案(中国石化出版社)_第2章____流体输送机械资料
2-l 在用常温水(其密度为1000kg/m3)测定离心泵性能的实验中，当水的流量为26m3/h时，泵出口压力表读数为 1.52×105Pa，泵入口处真空表读数为185mmHg，轴功率为2.45KW，转速为2900r/min。
真空表与压力表两测压口间的垂直距离为400mm，泵的进、以口管径相等，两测压口间管路的流动阻力可解：×105Pa，18∴41m.∴0。
2-2 某台离心泵在转速为2950r/min时，输水量为18m3/h，压头为20m H2现因电动机损坏，用一转速为2900r/min的电动机代用，问此时泵的流量、压头和轴功率各为多少(泵功效率取60％)？解：转速变化后，其他参数也相应变化。
m 695.171829502900 '' 3=⋅⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛=Q n n Q O m H n n H 222H328.192029502900 ' '=⋅⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛= kW g Q H Ne 55.16.0/81.91000328.193600695.17/ ' ' '=⨯⨯⨯==ηρ 2-3己知80Y-60型离心泵输送常温水时的额定流量Q ＝50m 3/h ，额定压头H ＝60mH 20，转速n ＝2950r/min ，效率V ＝64％。
试求用该泵输送密度为700kg/m 3、粘度为1mm 2/S 的汽油和输送密度为820kg/m 3、粘度为35mm 2/S 的柴油时的性能参数。
解：设常温下水的密度为：3/1000m kg =ρ，粘度为：cP 1=μ输送汽油时：汽油的运动粘度s mm s mm /20/1221<=ν，则粘度的影响可忽略。
h m Q Q /5031==∴，m H H 601==汽油柱，%641==ηη 输送柴油时：柴油的运动粘度s mm s mm /20/35222>=ν，查图可得：%84=ηC ，%100=Q C ，%98=H C则：h m QC Q Q /5015032=⨯== m HC H H 8.5898.0602=⨯==柴油柱 538.084.064.02=⨯==ηηηCkW gH Q N 22.121000538.081.98208.5836005022222=⨯⨯⨯⨯==∴ηρ2-4 在海拔1000m 的高原上，使用一离心泵吸水，该泵的允许吸上真空高度为6.5m ，吸入管路中的全部阻力损失与速度头之和为3mH 20。
化工原理第2章流体输送机械典型例题题解
化工原理典型例题题解第2章 流体输送机械例1 离心泵的工作点用某一离心泵将一贮罐里的料液送至某高位槽 ，现由于某种原因，贮罐中料液液面升高，若其它管路特性不变，则此时流量将（ ）。
A 增大B 减少C 不变D 不确定例 2 附图例2 附图解：该题实际上是分析泵的工作点的变动情况。
工作点是泵特性曲线与管路特性曲线的交点，其中任何一条特性曲线发生变化，均会引起工作点的变动，现泵及其转速不变，故泵的特性曲线不变。
将管路的特性曲线方程式列出2421212)(8v q gd d l g P P Z Z H πζλρ++-+-= 现贮槽液面升高，1Z 增加，故管路特性曲线方程式中的截距项数值减小，管路特性曲线的二次项系数不变。
由曲线1变为曲线2，则工作点由A 点变动至B 点。
故管路中的流量增大，因此答案A 正确。
例2 离心泵压头的定义 离心泵的压头是指（ ）。
A 流体的升举高度； B 液体动能的增加； h m ,Q 3m,H eC 液体静压能的增加；D 单位液体获得的机械能。
解：根据实际流体的机械能衡算式H e =(Z 2-Z 1)+(P 2-P 1)+(u 22-u 12)/2g+ΣH f离心泵的压头可以表现为液体升举一定的高度(Z 2-Z 1)，增加一定的静压能(P 2-P 1)/(g ρ)，增加一定的动能(u 22-u 12)/(2g)以及用于克服流体流动过程中产生的压头损失ΣH f 等形式，但本质上离心泵的压头是施加给单位液体（单位牛顿流体）的机械能量J(J/N=m).故答案D 正确。
例3离心泵的安装高度H g 与所输送流体流量、温度之间的关系分析离心泵的安装高度H g 与所输送流体流量、温度之间的关系。
解：根据离心泵的必需汽蚀余量(NPSH)r ，计算泵的最大允许安装高度的计算公式为[][]5.0)()10(0+---=∑-r f vgNPSH H g P g P H ρρ (1) 首先分析离心泵的必需汽蚀余量(NPSH)r 的定义过程。
化工原理-第二章-流体输送机械PPT课件
Vmh
(4)轴功率N
离心泵的轴功率N可直接用效率来计算：
流体密度，kg/ m3
泵的效率
N HQg /
泵的轴功率，W 泵的压头，m
泵的流量，m3/s
一般小型离心泵的效率50~70%，大型离心泵效率可达90% 。
2、离心泵特性曲线（Characteristic curves）
由于离心泵的各种损失难 以定量计算，使得离心泵的特
性曲线H～Q、N～Q、η～Q
的关系只能靠实验测定，在泵 出厂时列于产品样本中以供参 考。右图所示为4B20型离心泵
在 转 速n＝ 2900r/min 时 的特
性曲线。若泵的型号或转速不 同，则特性曲线将不同。借助 离心泵的特性曲线可以较完整 地了解一台离心泵的性能，供 合理选用和指导操作。
H/m NkW
u2
D2n
60
根据装置角β2的大小，叶片形状可分为三种：
w2
c2
2
2
u2
w2
c2
2
2
u2
w2 2
c2 2 u2
(a)
(a)β2< 90o为后弯 叶片，cotβ2 >0， HT∞ <u22 /g
(b) (b)β2= 90o为径向 叶片，cotβ2 =0 ， HT∞ =u22 /g
(c) (c) β2 > 90o为前 弯叶片，cotβ2 <0，HT∞ > u22 /g
c2r
c2' r
u2
u2'
Q n Qn
H ( n)2 Hn
N H Qg ( n )3 N HQg n
不同转速下的速度三角形
比例定律
（4）叶轮直径D2对特性曲线的影响
新版化工原理习题答案(02)第二章 流体输送机械
第二章 流体输送机械1．用离心油泵将甲地油罐的油品送到乙地油罐。
管路情况如本题附图所示。
启动泵之前A 、C 两压力表的读数相等。
启动离心泵并将出口阀调至某开度时，输油量为39 m 3/h ，此时泵的压头为38 m 。
已知输油管内径为100 mm ，摩擦系数为0.02；油品密度为810 kg/m 3。
试求（1）管路特性方程；（2）输油管线的总长度（包括所有局部阻力当量长度）。
解：（1）管路特性方程甲、乙两地油罐液面分别取作1-1’与2-2’截面，以水平管轴线为基准面，在两截面之间列柏努利方程，得到2e e H K Bq =+由于启动离心泵之前p A =p C ,于是g p Z K ρ∆+∆==0则 2e e H Bq = 又 e 38H H ==m])39/(38[2=B h 2/m 5=2.5×10–2 h 2/m 5则 22e e 2.510H q -=⨯（q e 的单位为m 3/h ）（2）输油管线总长度2e 2l l u H d gλ+= 39π0.0136004u ⎡⎤⎛⎫⎛⎫=⨯ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦m/s=1.38 m/s于是 e 22229.810.1380.02 1.38gdH l l u λ⨯⨯⨯+==⨯m=1960 m 2．用离心泵（转速为2900 r/min ）进行性能参数测定实验。
在某流量下泵入口真空表和出口压力表的读数分别为60 kPa 和220 kPa ，两测压口之间垂直距离为0.5 m ，泵的轴功率为6.7 kW 。
泵吸入管和排出管内径均为80 mm ，吸入管中流动阻力可表达为2f,0113.0h u -=∑（u 1为吸入管内水的流速，m/s ）。
离心泵的安装高度为2.5 m ，实验是在20 ℃，98.1 kPa习题1 附图的条件下进行。
试计算泵的流量、压头和效率。
解：（1）泵的流量由水池液面和泵入口真空表所在截面之间列柏努利方程式（池中水面为基准面），得到∑-+++=10,211120f h u p gZ ρ将有关数据代入上式并整理，得48.3581.95.2100010605.3321=⨯-⨯=u184.31=u m/s则 2π(0.08 3.1843600)4q =⨯⨯⨯m 3/h=57.61 m 3/h(2) 泵的扬程29.04m m 5.081.9100010)22060(3021=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⨯⨯+=++=h H H H(3) 泵的效率s 29.0457.6110009.81100%100036001000 6.7Hq g P ρη⨯⨯⨯==⨯⨯⨯=68%在指定转速下，泵的性能参数为：q =57.61 m 3/h H =29.04 m P =6.7 kW η=68% 3．对于习题2的实验装置，若分别改变如下参数，试求新操作条件下泵的流量、压头和轴功率（假如泵的效率保持不变）。
化工原理第二章第一节(第三版)
hf1 2
J/kg
气体具有可压缩性，在输送和压缩过程中，体积减小温度 上升，故气体输送机械与液体输送机械有较大差异。
泵：液体输送机械。
风机及压缩机：气体输送机械。
因为流体种类的多样性，故有不同类型、不同尺寸的气体和
液体输送机械。
离心式
输送机械的分类 （据作用原理）
往复式 旋转式 流体动力作用式
泵工作时，工作点应位于高效区。
例2-2 P73
若其中qV单位改为m3/h，即qV’——m3/h 。因1m3/s=3600m3/h， 即qV’=3600qV ，代入原式，
H
20
11930
qV 3600
2
20
9.205
10 4 qV 2
(式中qV’单位为m3/h)
(三)、流量调节
pM pV
g
u22 u12 2g
Hf
注意：pM——压力表读 数，Pa pV——真空表读数，Pa ∑Hf一般可忽略。
3、功率与效率
①轴功率P ：泵轴所需的功率，即泵轴从电动机得到的功率，
②有效功率Pe ：单位时间液体从泵得到的有效能量，
泵在运转过程中存在着种种损失，使输入泵的功率（轴功 率 P）比有效功率高。
*20*
允许汽蚀余量= hmin 0.3
不发生汽蚀时的汽蚀余量的最小值，列于泵性能表中。 只要汽蚀余量大于允许汽蚀余量，则不发生汽蚀。
hf hf
h 1
pv
g
u12
u12
2g
22g
pp00
gg
pv
h g
p1 p1
何潮洪化工原理第二章：流体输送机械
r2
c2r c2
c2u b2
思考：与 H 有关的因素有哪些？分别是怎 样的关系？ 讨论： （ 1 ） H 与流量 Q 、叶轮转速 、叶 轮的尺寸和构造（r2、b2、2）有关； （ 2 ）叶轮直径越大、转速越大， 则H越大；
1
浙江大学《化工原理》电子教案/第二章
w2
2 2
2
c2
c2r
对于输送酸、碱的离心泵，密封要求比较严，多 用机械密封。
浙江大学《化工原理》电子教案/第二章
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三．离心泵的主要性能参数及特Fra bibliotek曲线 转 速 ----n，单位r.p.s或r.p.m 流 量 ----Q，m3/s或m3/h，可在输出端测量 ，又称扬程，泵对单位重量流 压 头 ----H 体提供的有效能量，m。 =h 离心泵的主要性能参数 e 轴 功 率 效 率 允 许 汽 蚀 余 量
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？ 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
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浙江大学《化工原理》电子教案/第二章
二．离心泵主要构件的结构及功能
1．叶轮 请点击观看动画
2 2
c2u
2
c2
c2r
u2
c2u
Q u2 cot 2 2r2 b2
浙江大学《化工原理》电子教案/第二章
w1
1
1
u1
c1
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理论压头 HQ 理论压头H 关系曲线 与流量
1 1 2 Qu2 Q 2 H u2 cot 2 r2 cot 2 g 2r2 b2 2b2 g
新版化工原理习题答案(02)第二章 流体输送机械备课讲稿
第二章 流体输送机械1．用离心油泵将甲地油罐的油品送到乙地油罐。
管路情况如本题附图所示。
启动泵之前A 、C 两压力表的读数相等。
启动离心泵并将出口阀调至某开度时，输油量为39 m 3/h ，此时泵的压头为38 m 。
已知输油管内径为100 mm ，摩擦系数为0.02；油品密度为810 kg/m 3。
试求（1）管路特性方程；（2）输油管线的总长度（包括所有局部阻力当量长度）。
解：（1）管路特性方程甲、乙两地油罐液面分别取作1-1’与2-2’截面，以水平管轴线为基准面，在两截面之间列柏努利方程，得到2e e H K Bq =+由于启动离心泵之前p A =p C ,于是g p Z K ρ∆+∆==0则 2e e H Bq = 又 e 38H H ==m])39/(38[2=B h 2/m 5=2.5×10–2 h 2/m 5则 22e e 2.510H q -=⨯（q e 的单位为m 3/h ）（2）输油管线总长度2e 2l l u H d gλ+= 39π0.0136004u ⎡⎤⎛⎫⎛⎫=⨯ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦m/s=1.38 m/s于是 e 22229.810.1380.02 1.38gdH l l u λ⨯⨯⨯+==⨯m=1960 m 2．用离心泵（转速为2900 r/min ）进行性能参数测定实验。
在某流量下泵入口真空表和出口压力表的读数分别为60 kPa 和220 kPa ，两测压口之间垂直距离为0.5 m ，泵的轴功率为6.7 kW 。
泵吸入管和排出管内径均为80 mm ，吸入管中流动阻力可表达为2f,0113.0h u -=∑（u 1为吸入管内水的流速，m/s ）。
离心泵的安装高度为2.5 m ，实验是在20 ℃，98.1 kPa习题1 附图的条件下进行。
试计算泵的流量、压头和效率。
解：（1）泵的流量由水池液面和泵入口真空表所在截面之间列柏努利方程式（池中水面为基准面），得到∑-+++=10,211120f h u p gZ ρ将有关数据代入上式并整理，得48.3581.95.2100010605.3321=⨯-⨯=u184.31=u m/s则 2π(0.08 3.1843600)4q =⨯⨯⨯m 3/h=57.61 m 3/h(2) 泵的扬程29.04m m 5.081.9100010)22060(3021=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⨯⨯+=++=h H H H(3) 泵的效率s 29.0457.6110009.81100%100036001000 6.7Hq g P ρη⨯⨯⨯==⨯⨯⨯=68%在指定转速下，泵的性能参数为：q =57.61 m 3/h H =29.04 m P =6.7 kW η=68% 3．对于习题2的实验装置，若分别改变如下参数，试求新操作条件下泵的流量、压头和轴功率（假如泵的效率保持不变）。
化工原理实验 离心泵实验课件
He (m)
本实验的 C值很小, 值很小, 值很小 为什么? 为什么?
25 20 15 10 5 0 0 2 4 6 8
3
10
12
14
Q (m /h )
数据处理注意事项
将计算示例放在附录部分. 1,将计算示例放在附录部分. 每种计算类型只要处理其中一组数据, 2,每种计算类型只要处理其中一组数据,也就是说 扬程, 流量, 轴功率, 有效功率, 效率等每种 扬程 , 流量 , 轴功率 , 有效功率 , 都只要计算其中一组即可. 都只要计算其中一组即可. 在开始计算之前,要说明" 3,在开始计算之前,要说明"以什么表的第某组数 据为例" 然后写出原始数据. 据为例 " , 然后写出原始数据 . 每一计算过程 都应包括:公式,数据代入,答案和单位. 都应包括:公式,数据代入,答案和单位. 同组同学应取不同组数据进行处理. 4,同组同学应取不同组数据进行处理.否则按计算 雷同扣分. 雷同扣分.
七,实验数据处理
流 量 : V = C 1 p C 2 扬 程 :
泵安装在水箱液面以下, 泵安装在水箱液面以下, 对它的读数是否有影响? 对它的读数是否有影响?
He = H压力表 H真空表 H0 [m] +
取 0.9 取 1.0
轴 功 率 : N轴 = N电机 η 电机 η传动 泵 效 率 : η = Ne
ห้องสมุดไป่ตู้,实验可测定项目
离心泵特性曲线的测定 单泵实验 管道特性曲线的测定 不同转速下的H-Q曲线测定 不同转速下的H 双泵串联扬程曲线的测定 双泵并联扬程曲线的测定
双泵实验
三,实验任务
实验任务( 实验任务(1) 离心泵流量调节方式与能耗分析 1-3组同学可选择此项任务 实验任务(2) 离心泵工作点的确定与调节 实验任务( 4-6组同学可选择此项任务 实验任务( 离心泵串, 实验任务(3) 离心泵串,并联组合操作特性研究 7-8组同学可选择此项任务 实验任务的具体要求请参阅实验教材. 实验任务的具体要求请参阅实验教材.
化工原理—离心泵
11
二、离心泵的主要性能参数和特性曲线： 离心泵性能参数 流量qv： L/S 或 m3/h; 与泵的结构，尺寸(主要为叶轮直 径和宽度)及转速等有关。 压头 H （扬程）：[J/N]=[m] 与泵的结构(如叶片的弯曲 情况，叶轮直径等)、转速及流量等因素有关。
流体输送机械
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功率 轴功率P：电机传给泵轴的功率， W、kW 有效功率Pe：液体从叶轮获得的能量, W、kW Ne=HQρg= HQρ /102 [KW] 效率η η=(Pe/P)×100%<1 容积损失 机械损失 水力损失 离心泵的效率与泵的类型、尺寸，制造精密程度、液体的 流量和性质等有关。一般小型离心泵的效率为50～70％， 大型泵可高达90％。
流体输送机械
4
一、离心泵的结构和工作原理 1、结构： 主要由叶轮和泵壳构成。
1－平衡孔 2－后盖板
流体输送机械
5
流体输送机械
6
叶轮的结构及工作特点：叶片的弯曲方向及作用（图）；
流体输送机械
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流体输送机械
8
泵壳的形状及工作特点： 螺壳形状、不同能量形式的转化（图）。
流体输送机械
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流体输送机械
泵的安装高度轴心距离池液面的垂直落差1021012????fghguhgpgp流体输送机械23?汽蚀余量法gpgugphva?2211有效汽蚀余量ha100max????frvghhgpph必需汽蚀余量hrha不汽蚀离心泵的最大安装高度允许汽蚀余量hhr03离心泵的最大允许安装高度100????fvghhgpph允许流体输送机械24h允跟流量有关在计算h允时必须按使用过程中可能达到的最大流量进行计算
A、查性能表或特性曲线，要求流量和压头与管路所需相适 B、若生产中流量有变动，以最大流量为准来查找，H也应以最大流量对应 值查找。 C、若H和Q与所需要不符，则应在邻近型号中找H和Q都稍大一点的。
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3．往复泵的操作要点和流量调节
（1）适用场合与流体(Q不太大，H较高，非腐蚀 和悬浮物) （2）安装高度有一定的限制
（3）有自吸作用，启动前无需要灌泵
（4）一般不设出口阀，有也必须打开启动 （5）往复泵的流量调节方法：
①用旁路阀调节流量
②改变曲柄转速
二 计量泵
1 外观
2 工作原理
往复泵的一种 原动机偏心轮转动柱塞的往复运动
3
2
A
1
1
2
三 离心式的鼓风机
结构特点 外形离心泵 蜗壳形通道常为圆形
外壳直径与厚度之比较大 叶片数目较多 转速较高 叶轮外周都装有导论 单级出口表压多在30kPa以内；多级可达0.3MPa 选型方法与离心通风相同
四 离心式压缩机
叶轮
问题： 安装高度有无限制？
Hg，则p1 当p1 pv，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
撞击叶片(水锤)
伴随现象
①泵体振动并发出噪音 ②H, Q , 严重时不送液； ③时间长久，水锤冲击和化学腐蚀，损坏叶片
安装高度 ，汽蚀 问题：如何确定Hg的上限 ——允许安装高度
（3）瞬时流量的不均匀性
单动泵，吸、排液不连续 ❖曲柄连杆，活塞运动速度~时间正弦规律
（4）流量的精确性
Q仅~活塞面积、冲程、往复频率
（5）往复泵的压头
挤压供液，H任意高。 ~材料强度，密封，电机负载 最终取决于管路特性
（6）特性曲线
Q仅~泵，与管路(和H）无关 H仅~管路，与泵(和Q)无关 —正位移特性
（4）杂质泵：输送含固体颗粒的液体、稠厚的浆液，
叶轮流道宽，叶片数少。 ——P
3B33A
叶轮经过切削一次
吸
入
口
单
径 （
吸 悬 臂
m)
扬 程 （
英
式
寸 ）
清 水 泵
单吸泵；双吸泵
单级泵；多级泵
2. 离心泵的选用
（1）根据液体的性质确定类型
（2）确定管路流量和所需外加压头。
Q生产任务，H 管路的特性方程。 （3）根据所需Q和H确定泵的型号
n
1400
N HeQg 24 51.2800 9.81103 4.12kW
0.65 3600
此时泵的流量和扬程均可满足要求。
N HeQg 12 28 900 9.81 103 1.27kW
0.65 3600
即泵的轴功率小于电机功率。
由于输送的流体并非20℃的水
H s
8
0
50.7 103 9.81103
①由h计算
Hg
p0
g
p1
g
u12 2g
Hf
p0
g
p1
g
u12 2g
pv
g
pv
g
Hf
p0
g
h
pv
g
Hf
p0
g
ha
pv
g
Hf
H gmax
②由Hs计算
从Hs根 据 实 际 情 况 换 算 得Hs
Hg
p0
g
p1
g
u12 2g
Hf
p0
g
pa p1
g
pa
g
u12 2g
Hf
p0
g
pa
g
H s
ha
生产任务Q
B.E. pt
Q0 Q 0
pt 0
pt
0
pt
1.2
（3）根据Q和pt0查找合适型号
pt
( p2
p1 )
u22
2
pst
pk
Ht Ht (g) Hst Hk
例3 用离心通风机将空气送至表压为490.5Pa的锅炉燃烧室，通 风机的特性曲线如图所示。已知在夏季（气温为20C，大气压为 101.3kPa）管路中的气体流量为2.4kg/s，且流动已进入阻力平 方区。试求在冬季气温降为-20C、大气压不变的情况下，管路中 的气体质量流量为多少？
N Q pt
Q pt
N
性能表上参数(1atm、20℃ )
0 1.20kg/m3pt0, pst0
（4）特性曲线
1atm、20℃用空气测定pt0~Q， pst0~Q，N~Q，~Q
p pT~Q pS~Q
~Q
N~Q Q
3．离心式通风机的选型
（1）根据气体种类和风压范围，确定风机的类型
（2）确定Q0和pt0
3. 离心泵的安装与操作
安装
①安装高度应小于允许安装高度 ②尽量减少吸入管路阻力，短、直、粗、管件少；
调节阀应装于出口管路。
操作 ①启动前应灌泵，并排气。
②应在出口阀关闭的情况下启动泵
③停泵前先关闭出口阀，以免损坏叶轮 ④经常检查轴封情况
例1 一水泵铭牌上标：流量36.2m3/h，扬程12m，轴 功率1.82kW，效率65%，配用电机容量2.8kW， 转速1400转/分。已知泵允许吸上真空高度为 5.0m，今欲在以下情况下使用该泵，是否可行？ 可行则求出最大安装高度。
二 离心式通风机
1．离心式通风机的结构特点
①叶轮直径较大 ——适应大风量 ②叶片数较多 ③叶片有平直、前弯、后弯
不求高效率时——前弯 ④机壳内逐渐扩大的通道及出口截面常为为1）风量：按入口状态计的单位时间内的排气体积。 m3/s，m3/h
（2）全风压：单位体积气体通过风机时获得的能量 J/m3，Pa
汽蚀余量与允许安装高度
（1）几个基本概念：
①临界汽蚀余量ha:
泵入口处，泵所允许流体机械能最
小值（动压头+静压头）与该温度下流体 的饱和蒸汽压(液柱)之间的差值。
ha
p1
g
u12 2g
min
pv
g
②允许吸上真空高度 泵入口处压强允许最小值（液柱高真空度表示）
Hs
pa p1
g
Hs — —离心泵的允许吸上真空高度（m液柱） pa — —大气压强（Pa）
2 流量调节 Q↓， N ↑
与正位移泵相同
3 应用场合 Q↓，H↑ ↑
高压头，较小流量
×固体悬浮液，高粘度流体
2.2 气体输送机械
一 概述
气体输送机械的分类
工作原理——离心式、旋转式、往复式、喷射式等 出口压力（终压）和压缩比
①通风机：终压15kPa，压缩比1至1.15 ②鼓风机：终压15~300kPa，压缩比小于4。 ③压缩机：终压300kPa以上，压缩比大于4。 ④真空泵： 造成负压，终压p0，压缩比由真空度决定。
N HeQg 12 331800 9.81103 2.99kW
0.65 3600
即：该泵配用电机容量不够。
输送ρ＝800kg/m3油品时，泵流量和扬 程均不能达标。可考虑提高转速。
n n He 1400 24 1980转/分
He
12
Q Q n 36.2 1980 51.2m3 / h 50m3 / h
— —被输送液体的密度
产品说明书中Hs指大气压为1at，温度 20℃下，输送清水时的数值。不同输送情况
下，为了保证泵入口处压强p1大于泵允许值， 必须进行换算：
Hs [Hs pa /(g) pv /(g)] 水 /
Hs
(Ha
10)
pv 9.81 103
0.24
1000
（2）计算允许安装高度Hgmax
Hf
讨论
（1）汽蚀现象产生的原因：
①安装高度太高； ②被输送流体的温度太高，液体蒸汽压过高； ③吸入管路阻力或压头损失太高。
（2）计算出的Hgmax<0, 低于贮槽液面安装
（3） Hgmax大小~Q。 Q，则Hgmax 。 用可能的最大Q计算Hgmax
（4）安装泵时为保险， Hg比Hgmax还要小0.5至1米。
0.24
1000 900
3.4m
H g
Hs
u12 2g
H f
3.4 8
4.6m
例2 要将某减压精馏塔塔釜中的液体产品用
离心泵输送至高位槽，釜中真空度为 500mmHg（液体沸腾），液面距地面 3m。泵位于地面上，吸入管总阻力为 0.87m液柱。液体密度为986kg/m3。已 知该泵的允许汽蚀余量Δh=4.2m。请问 该泵的安装位置是否合适？
化工原理（上）
第二章 流体输送机械 ——（2）离心泵安装
2.1.4 离心泵的并联与串联操作
1. 两泵串联 H , m
Q, m3 / h
2. 两泵并联
H,m
Q, m3 / h
2.1.5 离心泵的安装高度
0-0~1-1，B.E.
p0
g
Hg
p1
g
u12 2g
H
f
安装高度: 液面到泵入口处的垂直距离(Hg)
五 螺杆泵 1 外观
2 工作原理
旋转泵的一种 螺纹在旋转时有推进作用
单螺杆
双螺杆
三螺杆
3 流量调节
转速或旁路
4 应用场合
高压头、小流量。粘稠以至膏状物。 固体悬浮液
六 旋涡泵
特殊类型的离心泵
1 工作原理
叶轮－开有凹槽的圆盘 引水道 叶轮旋转，凹槽内液体被做功。在引水道和 凹槽间往反多次，被多次做功。
解：密度对泵的He,η～Q曲线无影响 泵的流量和扬程满足管路要求，轴功率
Hg
p0
g
pv
g
Hf h
Hf h 0.87 4.2 5.07(m)
显然，安装于地面上的泵只在液面下3m， 不能满足要求。
一 往复泵
2.1.7 其它类型泵
1．结构和工作原理