流体输送机械

第七章．流体输送机械

第一节概述

在食品的生产加工中，常常需要将流体从低处输送到高处；从低压送至高压；沿管道送至较远的地方。为达到此目的，必须对流体加入外功，以克服流体阻力及补充输送流体时所不足的能量。为流体提供能量的机械称为流体输送机械。

常用的流体输送机械:泵(输送液体);风机;压缩机；真空泵。

泵的分类。1按工作原理分：叶片式泵，有高速旋转的叶轮。如离心泵、轴流泵、涡流泵。往复泵，靠往复运动的活塞排挤液体。如活塞泵、柱塞泵等。旋转式泵，靠旋转运动的部件推挤液体。如齿轮泵、螺杆泵等。2按用途分：清水泵，适用于粘度与水相近的、无腐蚀性、不含杂质的流体，如离心泵。油泵，适用于高粘度的流体。如齿轮泵、旋转泵等。耐腐蚀泵。杂质泵。

第二节离心泵

离心泵（c e n t r i f u g a l p u m p）的特点：结构简单；流量大而且均匀；操作方便。

3工作过程

启动前，前段机壳须灌满被输送的液体，以防止气缚。启动后，叶轮旋转，并带动液体旋转液体在离心力的作用下，沿叶片向边缘抛出，获得能量，液体以较高的静压能及流速流入机壳(沿叶片方向，u↓,P静↑)。由于涡流通道的截面逐渐增大，P动→P静。液体以较高的压力排出泵体，

的真空度，泵外流体的压力较高，在压力差的作用下被吸入泵口，填补抛出液体的空间。叶片不断转动，液体不断被吸入、排出，形成连续流动。

二、离心泵的主要工作部件

叶轮：

泵壳：蜗牛壳形通道。有利于将叶轮抛出液体的动能转变成静压能；有利于减少能耗。

三、离心泵的主要性能参数

离心泵的主要性能参数有流量、扬程、功率和效率。１流量Q，Ｌ/ｓ或m3/ｈ

泵的流量（又称送液能力）是指单位时间内泵所输送的

液体体积。

２扬程Ｈ，米液柱

泵的扬程（又称泵的压头）是指单位重量液体流经泵后所获得的能量。离心泵压头的大小取决于泵的结构（如叶轮直径的大小，叶片的弯曲情况等）、转速及流量。

3效率

泵内部损失主要有三种：容积损失；水力损失；机械损失。

运转过程中，有一部分获得能量的高压液体，通过叶轮与泵壳之间的间隙流回吸入口。从泵排出的实际流量要比理论排出流量为低，其比值称为容积效率η1。

时，由于流速大小和方向要改变，且发生冲击，而产生的能量损失。泵的实际压头要比泵理论上所能提供的压头为低，其比值称为水力效率η2。

封装置等机械部件接触处由于机械磨擦而消耗部分能量。

泵的轴功率大于泵的理论功率（即理论压头与理论流量所对应的功率）。理论功率与轴功率之比称为机械效率η3。

4.功率

泵的有效功率N e：流体所获得的功率。

N e＝Q Hρg(2-4)

式中N e—泵的有效功率，W；

Q—泵的流量，m3/s；

H—泵的压头，m；

ρ—液体的密度，k g/m3；

g—重力加速度，m/s2。

5轴功率N

轴功率指泵轴所获得的功率。由于有容积损失、水力损失与机械损失，故泵的轴功率要大于液体实际得到的有效功率，即

注意：

泵在运转时可能发生超负荷，所配电动机的功率应比泵的轴功率大。

在机电产品样本中所列出的泵的轴功率，除非特殊说明以外，均系指输送清水时的数值。

四、离心泵的特性曲线

特性曲线（c h a r a c t e r i s t i c c u r v e s）：在固定的转速下，离心泵的基本性能参数（流量、压头、功率和效率）之间的关系曲线。强调：特性曲线是在固定转速下测出的，只适用于该转速，故特性曲线图上都注明转速n的数值。

1Ｈ－Q曲线

变化趋势：离心泵的压头在较大流量范围内是随流量增大而减小的。不同型号的离心泵，Ｈ－Q曲线的形状有所不同。

较平坦的曲线，适用于压头变化不大而流量变化较大的场合；

较陡峭的曲线，适用于压头变化范围大而不允许流量变化太大的场合。

2Ｎ－Q曲线

变化趋势：Ｎ－Q曲线表示泵的流量Q和轴功率Ｎ的关系，Ｎ随Q的增大而增大。显然，当Q=0时，泵轴消耗的功率最小。启动离心泵时，为了减小启动功率，应将出口阀关闭。

3η－Q曲线

变化趋势：开始η随Q的增大而增大，达到最大值后，又随Q的增大而下降。η—Q曲线最大值相当于效率最高点。泵在该点所对应的压头和流量下操作，其效率最高，故该点为离心泵的设计点。泵的高效率区：泵在最高效率点条件下操作最为经济合理，但实际上泵往往不可能正好在该条件下运转，一般只能规定一个工作范围，称为泵的高效率区。高效率区的效率应不低于最高效率的92%左右。

压头和功率。离心泵产品目录和说明书上还常常注明最高效率区的流量、压头和功率的范围等。

4离心泵的转数对特性曲线的影响

当转速由n1改变为n2时，其流量、压头及功率的近似关系为：

式（2-6）称为比例定律，当转速变化小于20%时，可认为效率不变，用上式进行计算误差不大

5叶轮直径对特性曲线的影响

当叶轮直径变化不大，转速不变时，叶轮直径、流量、压头及功率之间的近似关系为：

式（2-7）称为切割定律。

6物理性质对特性曲线的影响

泵生产部门所提供的特性曲线是用清水作实验求得的。当所输送的液体性质与水相差较大时，要考虑粘度及密度对特性曲线的影响。

6.1粘度的影响

所输送的液体粘度愈大，泵体内能量损失愈多。结果泵的压头、流量都要减小，效率下降，而轴功率则要增大，所以特性曲线改变。

6.2密度的影响

1．离心泵的压头与密度无关。（定性分析）

2．泵的轴功率随液体密度而改变。

注：当被输送液体的密度与水不同时，不能使用该泵所提供的Ｎ－Ｑ曲线，而应按（2-4a）及（2-5）重新计算。

6.3溶质的影响

粘度和密度。浓度越高，与清水差别越大。浓度对离心泵特