化工原理 流体输送机械 离心泵安装

2.1.6 离心泵的类型、选用、安装与操作
1. 离心泵的类型：
按输送液体的性质不同
（1）清水泵：输送清水或相近、无腐蚀性、杂
质较少的液体。结构简单，造价低。 ——IS
（2）耐腐蚀泵：输送腐蚀性的液体，用耐腐蚀
材料制成，要求密封可靠。—— F
（3）油泵：输送石油产品的泵，要求有良好的
密封性。 ——Y
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？
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
百度文库
Hs — —离心泵的允许吸上真空高度（m液柱） pa — —大气压强（Pa）
高阻高压！
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
工作原理： (动画解说)
说明：①活塞往复运动，直接以静压能形式向液体供能
②单动泵，供液不连续；双动泵，连续。
③为耐高压，活塞和连杆用柱塞代替。
2．往复泵的流量和压头
（1）理论平均流量
单动 Q理 Asn
双动 Q理 2A asn
（2）实际平均流量
=容积效率理论平均流量 Q V Q理
~与压头无关
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)
风机进、出口之间写B.E.
pT
g( z2
z1 )
(
p2
p1 )
(u22
2
u12 )
hf
忽略 (z2 z1 )g u1 0 忽略能量损失
pt
( p2
p1 )
u22
2
pst
pk
① 气体获能=进出口静压差(静风压)+动能差(动风压)
②出口速度很高，且压缩比小，动风压占比例很高
（3）轴功率和效率
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
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。
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
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。
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
— —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
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？
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。
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
输送密度1800kg/m3的溶液，流量33m3/h，扬程12m； 输送密度800kg/m3的油品，流量50m3/h，扬程24m； 输送密度900kg/m3的溶液，流量28m3/h，扬程12m， 输送温度下溶液的饱和蒸汽压为50.7kPa，吸入管路阻 力为8m液柱。
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
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
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矩形
2．性能参数和特性曲线
（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
3 流量调节
调整偏心度柱塞冲程变化 流量调节。
4 应用场合
输送量或配比要求非常精确
三 隔膜泵
1 外观
2 工作原理
往复泵的一种
3 流量调节
调整活柱往复频率或旁路
4 应用场合
腐蚀性的液体、固体悬浮液
四 齿轮泵
1 剖开
2 工作原理
旋转泵的一种
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
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
主要部件：泵缸；活塞；活塞杆；吸入阀、排出阀
（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
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。
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
（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