流体输送机械PPT课件
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化工原理ppt-第二章流体输送机械
H
' S
p a p1
g
2022/8/12
22
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
《化工单元操作》-流体输送课件(中职).
12
离心泵的工作原理
当泵内液体从叶轮中心被抛向叶轮外缘时，在 叶轮中心处形成低压区，这样就造成了吸入管贮槽 液面与叶轮中心处的压强差，液体就在这个静压差 作用下，沿着吸入管连续不断地进入叶轮中心，以 补充被排出的液体，完成离心泵的吸液过程。只要 叶轮不停地运转，液体就会连续不断地被吸入和排 出。
13
表1 液体输送机械（泵）的分类
泵是一种通用的机械，广泛使用在国民经济各部门 中。其中离心泵具有结构简单、流量大而且均匀、操作 方便等优点，在化工生产中的使用最为广泛。本章重点 讲述离心泵，对其它类型的泵作一般介绍。
各种形式泵的介绍：
• 油泵
自吸油泵
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
齿轮式输油泵
无水冷却热油泵
要求具有良好的密封性能，热油泵需在轴承和轴 封处设置冷却装置。
职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库
化工单元操作（中职） —— 流体输送机械
中职专业建设与中高职衔接分项目
2
主要内容
流体输送机械 离心泵的结构及类型 离心泵的工作原理和特性 离心泵的性能参数
3
问题的提出
在化工生产中，为何要用到流体输送机械？ 常用的流体输送机械有哪些？ 离心泵是如何把水从低处抽到高处的呢？
离心泵的构造 右图离心泵装置示意图
主要部件为叶轮1，叶轮上有 6-8片向后弯曲的叶片，叶轮 紧固于泵壳2内泵轴3上，泵 的吸入口4与吸入管5相连。 液体经底阀6和吸入管5进入 泵内。泵壳上的液体从排出 口8与排出管9连接,泵轴3用 电机或其它动力装置带动。
离心泵装置示 意图
1-叶轮；2-泵壳； 3-泵轴；4-吸入 口；5-吸入管； 6-底阀；7-滤网； 8-排出口；9-排 出管；10-调节阀
离心泵的工作原理
当泵内液体从叶轮中心被抛向叶轮外缘时，在 叶轮中心处形成低压区，这样就造成了吸入管贮槽 液面与叶轮中心处的压强差，液体就在这个静压差 作用下，沿着吸入管连续不断地进入叶轮中心，以 补充被排出的液体，完成离心泵的吸液过程。只要 叶轮不停地运转，液体就会连续不断地被吸入和排 出。
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表1 液体输送机械（泵）的分类
泵是一种通用的机械，广泛使用在国民经济各部门 中。其中离心泵具有结构简单、流量大而且均匀、操作 方便等优点，在化工生产中的使用最为广泛。本章重点 讲述离心泵，对其它类型的泵作一般介绍。
各种形式泵的介绍：
• 油泵
自吸油泵
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
齿轮式输油泵
无水冷却热油泵
要求具有良好的密封性能，热油泵需在轴承和轴 封处设置冷却装置。
职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库
化工单元操作（中职） —— 流体输送机械
中职专业建设与中高职衔接分项目
2
主要内容
流体输送机械 离心泵的结构及类型 离心泵的工作原理和特性 离心泵的性能参数
3
问题的提出
在化工生产中，为何要用到流体输送机械？ 常用的流体输送机械有哪些？ 离心泵是如何把水从低处抽到高处的呢？
离心泵的构造 右图离心泵装置示意图
主要部件为叶轮1，叶轮上有 6-8片向后弯曲的叶片，叶轮 紧固于泵壳2内泵轴3上，泵 的吸入口4与吸入管5相连。 液体经底阀6和吸入管5进入 泵内。泵壳上的液体从排出 口8与排出管9连接,泵轴3用 电机或其它动力装置带动。
离心泵装置示 意图
1-叶轮；2-泵壳； 3-泵轴；4-吸入 口；5-吸入管； 6-底阀；7-滤网； 8-排出口；9-排 出管；10-调节阀
《流体输送输送机械》课件
安全操作：操作人员应熟悉通风 机的操作规程，确保安全操作
管道系统的运行与维护
定期检查：检 查管道是否有 泄漏、腐蚀等
现象
定期清洗：清 洗管道，防止
堵塞和污染
定期润滑：润 滑管道，防止
磨损和生锈
定期维护：维 护管道，确保
其正常运行
流体输送输送机械的故障 诊断与处理
章节副标题
泵的故障诊断与处理
故障诊断方法：如观察、听 诊、测量等
THEME TEMPLATE
感谢观看
泵的常见施：如更换零件、 调整参数、维修等
预防措施：如定期检查、维 护、更换易损件等
压缩机的故障诊断与处理
故障类型：机 械故障、电气 故障、液压故
障等
故障原因：磨 损、腐蚀、堵
塞、泄漏等
故障诊断方法： 观察、听声音、 测量、分析等
故障处理措施： 更换零件、调 整参数、清洗、
流体输送输送机械的应用
石油、天然气等能源输送 化工、制药、食品等行业的物料输送 城市供水、排水、污水处理等市政工程 农业灌溉、排涝等农业工程 船舶、飞机等交通工具的燃料输送 热力、电力等能源输送
流体输送输送机械的组成 与结构
章节副标题
泵的组成与结构
泵体：容纳 流体，承受 压力
叶轮：将流 体加速，产 生压力
章节副标题
流体输送输送机械概述
章节副标题
定义与分类
定义：流体输送输送机械是一 种用于输送流体的机械设备， 包括泵、压缩机、风机等。
分类：根据流体输送输送机械 的工作原理和用途，可以分为 泵、压缩机、风机等类型。
泵：用于输送液体，包括离心 泵、轴流泵、混流泵等。
压缩机：用于压缩气体，包括 离心压缩机、轴流压缩机、混 流压缩机等。
化工原理课件第2章：流体输送
3. 离心泵安装时，应注意选用较大的吸入管路，减少吸入管路的弯头、 阀门等管件，以减少吸入管路的阻力损失。
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
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
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Pa' Pa
D' D
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——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
化工原理流体流动与输送机械PPT课件
1.1.1.连续介质的假定
质点指的是一个含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于 设备尺寸、但比分子自由程却大的多。
连续介质假定：假定流体是由无数内部紧密相连、彼此间 没有间隙的流体质点（或微团）所组成的连续介质。
工程意义：利用连续函数的数学工具，从宏观研究流体。
1.1.2.流体的压缩性
不可压缩性流体：流体的体积不随压力变化而变化，如液 体；
M m M 1 y 1 M 2 y 2 M n y n
y1, y2yn——气体混合物中各组分的摩尔(体积)分数。
11
1 流体流动与输送机Байду номын сангаас——1.1 流体基本性质
1.1.5.压力
流体的压力（p）是流体垂直作用于单位面积上的力，严格 地说应该称压强。称作用于整个面上的力为总压力。
压力（小写）
p
P
A
力（大写） 面积
N [p] m2 Pa
记：常见的压力单位及它们之间的换算关系
1atm =101300Pa=101.3kPa=0.1013MPa
=10330kgf/m2=1.033kgf/cm2
=10.33mH2O =760mmHg
12
1 流体流动与输送机械——1.1 流体基本性质
压力的大小常以两种不同的基准来表示：一是绝对真空， 所测得的压力称为绝对压力；二是大气压力，所测得的压强称 为表压或真空度。一般的测压表均是以大气压力为测量基准。
第1章 流体流动与输送机械
1.1 流体基本性质 1.2 流体静力学 1.3 流体动力学 1.4 流体流动的内部结构 1.5 流体流动阻力 1.6 1.7 流速与流量的测量 1.8 流体输送机械
1
∮计划学时：12学时
∮基本要求：
质点指的是一个含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于 设备尺寸、但比分子自由程却大的多。
连续介质假定：假定流体是由无数内部紧密相连、彼此间 没有间隙的流体质点（或微团）所组成的连续介质。
工程意义：利用连续函数的数学工具，从宏观研究流体。
1.1.2.流体的压缩性
不可压缩性流体：流体的体积不随压力变化而变化，如液 体；
M m M 1 y 1 M 2 y 2 M n y n
y1, y2yn——气体混合物中各组分的摩尔(体积)分数。
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1 流体流动与输送机Байду номын сангаас——1.1 流体基本性质
1.1.5.压力
流体的压力（p）是流体垂直作用于单位面积上的力，严格 地说应该称压强。称作用于整个面上的力为总压力。
压力（小写）
p
P
A
力（大写） 面积
N [p] m2 Pa
记：常见的压力单位及它们之间的换算关系
1atm =101300Pa=101.3kPa=0.1013MPa
=10330kgf/m2=1.033kgf/cm2
=10.33mH2O =760mmHg
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1 流体流动与输送机械——1.1 流体基本性质
压力的大小常以两种不同的基准来表示：一是绝对真空， 所测得的压力称为绝对压力；二是大气压力，所测得的压强称 为表压或真空度。一般的测压表均是以大气压力为测量基准。
第1章 流体流动与输送机械
1.1 流体基本性质 1.2 流体静力学 1.3 流体动力学 1.4 流体流动的内部结构 1.5 流体流动阻力 1.6 1.7 流速与流量的测量 1.8 流体输送机械
1
∮计划学时：12学时
∮基本要求：
流体输送与流体输送机械_(化工单元操作过程)-PPT精品文档
往复泵的输出流量
往复泵的理论平均流量V（m3/s） 单缸单动泵
ASn 60 ( 2 A a ) Sn V= 60 V=
单缸双动泵
式中：A —— 活塞面积 m2 S —— 活塞的冲程 m（活塞在两端点间移动的距离） n —— 活塞往复的频率 1/min a —— 活塞杆的截面积 m2 活门不能及时启闭和活塞环密封不严等原因造成容积损失。
往复泵的输出流量
单动往复泵流量不连续，流量曲线与活塞排液冲程的速度变 化规律相一致，是半周正弦曲线。
V
后果：引起流体的惯性阻力损 失，增加能量消耗，诱发管路 系统的机械振动。
0
V
2 3 (a) 单动泵的流量曲线
0 V
2
3
4
(b) 双动泵的流量曲线
0
2
34Βιβλιοθήκη 解决方法： （1）采用双动泵或多缸并联 （2）在往复泵的压出口与吸入口处设置空气室，利用气体 的可压缩性来缓冲瞬间流量增大或减小。
往复泵的性能特点
4.流量不均匀，排出压力波动 为减轻之，常采用多作用往复泵或设置空气室。 5.转速不宜太快 电动往复泵转速多在200～300 r／min以下，若n过 高，泵阀迟滞造成的容积损失就会相对增加；泵 阀撞击更为严重，引起噪声和磨损；液流和运动 部件的惯性力也将随之增加，产生有害的影响。 由于n受限，往复泵流量不大。 6.对运送液体污染度不是很敏感，但液体含固体杂质 的时，泵阀容易磨损和泄漏 ，应装吸入滤器。 7.结构比较复杂，易损件(活塞环、泵阀、填料等)较 多 由于上述特点，笨重(在Q相同时与其它泵相比) ， 造价高，管理维护麻烦，在许多场合它已被离心 泵所取代。
排除方法 定期清洗或更换过滤器 提高炉压，加温，夏季罐不满时可用 压风机吹搅 适量掺入冷水进行降温 调整盘根使靠背轮转动灵活为宜 重新填加新盘根 卸下叶轮进行清洗 关掉出口闸门，打开放空闸门放空到 液体自然流出 打开电机接线盒调整接线头 打开泵体进行紧固 启泵时出口闸门要关严但不能太死
流体输送输送机械-资料.ppt
在叶轮与泵壳间安装一固定不动 的带有叶片的导轮（diffuser）， 也可减少此项能量损失。
c
cr
u
R
机械损失：泵轴与轴承之间、泵轴与密封填料之间等产生的 机械摩擦造成的能量损失。
离心泵的特性曲线（Characteristic curves）
H [m] N [kW]
[%]
在一定转速下，泵的轴功 率随输送流量的增加而增 大，流量为零时，轴功率 最小。关闭出口阀启动离 心泵，启动电流最小。
12 30
8
N
8 20
4
4 10
0 0
20 40 60 80 100 120 1400
0
Q/ m3/h
离心泵的特性曲线反映了泵的基本性能，由制造厂附于产品 样本中，是指导正确选择和操作离心泵的主要依据。以下逐 一对其进行讨论。
离心泵的特性曲线（Characteristic curves）
H—V 曲线
液体密度的影响
离心泵的理论流量和理论压头与液体密度无关，说明 H—V
曲线不随液体密度而变，由此 —V 曲线也不随液体密度而
变。离心泵所需的轴功率则随液体密度的增加而增加，即 N—V 曲线要变。 注意：叶轮进、出口的压差 p 正比于液体密度。
气缚现象（airbound）
泵启动前空气未排尽或运转中有空气漏入，使泵内流体平均 密度下降，导致叶轮进、出口压差减小。或者当与泵相连的 出口管路系统势压头一定时，会使泵入口处的真空度减小、 吸入流量下降。严重时泵将无法吸上液体。
容积损失：一部份已获得能量的高压液体由叶轮出口处通过 叶轮与泵壳间的缝隙或从平衡孔泄漏（Leakage）返回到叶 轮入口处的低压区造成的能量损失。 解决方法：使用半开式和蔽式叶轮。蔽式叶轮容积损失量小， 但叶轮内流道易堵塞，只适宜输送清洁液体。开式叶轮不易 堵塞，但容积损失大故效率低。半开式介于二者之间。
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R
机械损失：泵轴与轴承之间、泵轴与密封填料之间等产生的 机械摩擦造成的能量损失。
离心泵的特性曲线（Characteristic curves）
H [m] N [kW]
[%]
在一定转速下，泵的轴功 率随输送流量的增加而增 大，流量为零时，轴功率 最小。关闭出口阀启动离 心泵，启动电流最小。
12 30
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20 40 60 80 100 120 1400
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Q/ m3/h
离心泵的特性曲线反映了泵的基本性能，由制造厂附于产品 样本中，是指导正确选择和操作离心泵的主要依据。以下逐 一对其进行讨论。
离心泵的特性曲线（Characteristic curves）
H—V 曲线
液体密度的影响
离心泵的理论流量和理论压头与液体密度无关，说明 H—V
曲线不随液体密度而变，由此 —V 曲线也不随液体密度而
变。离心泵所需的轴功率则随液体密度的增加而增加，即 N—V 曲线要变。 注意：叶轮进、出口的压差 p 正比于液体密度。
气缚现象（airbound）
泵启动前空气未排尽或运转中有空气漏入，使泵内流体平均 密度下降，导致叶轮进、出口压差减小。或者当与泵相连的 出口管路系统势压头一定时，会使泵入口处的真空度减小、 吸入流量下降。严重时泵将无法吸上液体。
容积损失：一部份已获得能量的高压液体由叶轮出口处通过 叶轮与泵壳间的缝隙或从平衡孔泄漏（Leakage）返回到叶 轮入口处的低压区造成的能量损失。 解决方法：使用半开式和蔽式叶轮。蔽式叶轮容积损失量小， 但叶轮内流道易堵塞，只适宜输送清洁液体。开式叶轮不易 堵塞，但容积损失大故效率低。半开式介于二者之间。
化工原理-第二章-流体输送机械PPT课件
总效率：
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
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
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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
化工单元操作技术第一章流体输送技术课件
第一章 流体流动及输送技术 化工单元操作技术
伯努利方程的讨论
（2）可压缩流体
对于可压缩流体，若流动系统两截面间的绝对压力变 化较小（常规定为 p1 p2 ）20，%则仍可用伯式进行计算，
p1 但流体密度 应以两截面间流体的平均密度 来m 代替。
第一章 流体流动及输送技术 化工单元操作技术
伯努利方程的讨论
A2 A1
d2 d1
2
（5）
说明不可压缩流体在管道内的流速与管道内径的平方成反比
式（1）至式（5）称为流体在管道中作稳定流动的连续性方程
连续性方程反映了稳定流动系统中，流量一定时管路各截面上 流速的变化规律。
第一章 流体流动及输送技术 化工单元操作技术
伯努利方程——预备知识
（一）流动系统的能量
伯努利方程——预备知识
显然，设备内流体的真空度愈高，它的绝对压力就愈低； 表压力愈高，它的绝对压力就愈高。 绝对压力、表压力、真空度以及大气压之间的关系用公式表示为：
p表 p绝 p大, p真 p大 p绝
图示为：
第一章 流体流动及输送技术 化工单元操作技术
伯努利方程——预备知识
注意！
大气压力的数值随大气温度、湿度和所在地海拔的变化而变化 压力以表压或真空度表示时应用括号注明，否则视为绝对压力 压力计算时基准要一致
位能是相对值，计算时 需规定基准水平面
位能：流体因处于重力场中而具有的能量。
单位质量流体的位能为g（z J / kg）
动能：流体因具有一定流动速度而具有的能量。
单位质量流体的动能为 1 u（2 J / kg） 2
静压能：流体具有一定的压力而具有的能量。
单位质量流体的静压能为p（J / kg）
第一章 流体流动及输送技术 化工单元操作技术
伯努利方程的讨论
（2）可压缩流体
对于可压缩流体，若流动系统两截面间的绝对压力变 化较小（常规定为 p1 p2 ）20，%则仍可用伯式进行计算，
p1 但流体密度 应以两截面间流体的平均密度 来m 代替。
第一章 流体流动及输送技术 化工单元操作技术
伯努利方程的讨论
A2 A1
d2 d1
2
（5）
说明不可压缩流体在管道内的流速与管道内径的平方成反比
式（1）至式（5）称为流体在管道中作稳定流动的连续性方程
连续性方程反映了稳定流动系统中，流量一定时管路各截面上 流速的变化规律。
第一章 流体流动及输送技术 化工单元操作技术
伯努利方程——预备知识
（一）流动系统的能量
伯努利方程——预备知识
显然，设备内流体的真空度愈高，它的绝对压力就愈低； 表压力愈高，它的绝对压力就愈高。 绝对压力、表压力、真空度以及大气压之间的关系用公式表示为：
p表 p绝 p大, p真 p大 p绝
图示为：
第一章 流体流动及输送技术 化工单元操作技术
伯努利方程——预备知识
注意！
大气压力的数值随大气温度、湿度和所在地海拔的变化而变化 压力以表压或真空度表示时应用括号注明，否则视为绝对压力 压力计算时基准要一致
位能是相对值，计算时 需规定基准水平面
位能：流体因处于重力场中而具有的能量。
单位质量流体的位能为g（z J / kg）
动能：流体因具有一定流动速度而具有的能量。
单位质量流体的动能为 1 u（2 J / kg） 2
静压能：流体具有一定的压力而具有的能量。
单位质量流体的静压能为p（J / kg）
第一章 流体流动及输送技术 化工单元操作技术
南京理工化工原理课件2-- 流体输送机械
24
分析：1.选泵
Q、He
？伯努利方程
已知
2.安装高度
Hg
u Hs H f 2g
2 1
0 1
25
根据被输送液体的性质和操作条件， 确定泵的类型；
根据具体管路布置情况对泵提出的流 量、压头要求，确定泵的型号
23
例1.热水池中水温为65℃。用离心泵以40m3/s 的流量送至凉水塔顶，再经喷头喷出落入凉水 池中，达到冷却目的。已知水进喷头前需维持 49×103Pa（表压）。喷头入口处较热水池水面 高6m。吸入管路和排出管路的压头损失分别为 1m和3m。管路中动压头可忽略不计。试选用合 适的离心泵。并确定泵的安装高度。当地大气 压强按101.33×103Pa计。
3
2-1-2 离心泵的理论压头
一、离心泵的理论压头 假设：
（1）叶轮内叶片的数目 无限多，叶片的厚度为无 限薄，液体完全沿着叶片 的弯曲表面而流动无任何 倒流现象； （2）液体为粘度等于零 的理想液体，没有流动阻 力。
离心力作功 ： 2 2 R2 F dr R2 Rw dr w 2 2 2 u2 - u12 c R1 g = R1 g = 2g R2 - R1 = 2g
大气压 强校正
饱和蒸汽 压校正
密度 校正
18
(2) 临界汽蚀余量（Δ h ）
——指离心泵入口处，液体的静压头p1/ρ g与动压
头u12/2g之和大于液体在操作温度下的饱和蒸
汽压头pv/ρ g的某一最小指定值。
p0 p1 u Hg H f g g 2g
2 1
0 1
p0 pv Hg h H f g g
l H f 8 / 2 d 4 g Qe2 d
分析：1.选泵
Q、He
？伯努利方程
已知
2.安装高度
Hg
u Hs H f 2g
2 1
0 1
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根据被输送液体的性质和操作条件， 确定泵的类型；
根据具体管路布置情况对泵提出的流 量、压头要求，确定泵的型号
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例1.热水池中水温为65℃。用离心泵以40m3/s 的流量送至凉水塔顶，再经喷头喷出落入凉水 池中，达到冷却目的。已知水进喷头前需维持 49×103Pa（表压）。喷头入口处较热水池水面 高6m。吸入管路和排出管路的压头损失分别为 1m和3m。管路中动压头可忽略不计。试选用合 适的离心泵。并确定泵的安装高度。当地大气 压强按101.33×103Pa计。
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2-1-2 离心泵的理论压头
一、离心泵的理论压头 假设：
（1）叶轮内叶片的数目 无限多，叶片的厚度为无 限薄，液体完全沿着叶片 的弯曲表面而流动无任何 倒流现象； （2）液体为粘度等于零 的理想液体，没有流动阻 力。
离心力作功 ： 2 2 R2 F dr R2 Rw dr w 2 2 2 u2 - u12 c R1 g = R1 g = 2g R2 - R1 = 2g
大气压 强校正
饱和蒸汽 压校正
密度 校正
18
(2) 临界汽蚀余量（Δ h ）
——指离心泵入口处，液体的静压头p1/ρ g与动压
头u12/2g之和大于液体在操作温度下的饱和蒸
汽压头pv/ρ g的某一最小指定值。
p0 p1 u Hg H f g g 2g
2 1
0 1
p0 pv Hg h H f g g
l H f 8 / 2 d 4 g Qe2 d
化工原理第二章 流体输送机械
离心力 叶片间液体 中心外围 ——液体被做功
动能
高速离开叶轮
2．2．2离心泵与通风机的结构、工作原 理与分类
②泵壳：液体的汇集与能量的转换 （动静）
③吸上原理与气缚现象
叶轮中心低压的形成 —液体高速离开 p 泵内有气， 则 泵入口压力 液体不能吸上 ——气缚
故离心泵在启动前必须灌泵
④轴封的作用 ⑤平衡孔的作用 ——消除轴向推力 ⑥导轮的作用 ——减少能量损失
2．2．1离心式流体输送机械的基本方程
离心式流体输送机械的基本方程的推导基于三个假 设：
(1)叶片的数目无限多，叶片无限薄， 流动的每条流线都具有与叶片相同 的形状。
（2）流动是轴对称的相对定常流动，即在 同一半径的圆柱面上，各运动参数均相同， 而且不随时间变化。
（3）流经叶轮的是理想流体，粘度 为零，因此无流动阻力损失产生。
离心泵的压头H和风机的风压pt都是指流体 通过离心泵或通风机后所获得的有效能量。
根据伯努利方程，单位体积气体通过通
风机所获得的压头为
Ht
( p2
p1 ) /
g
(u
2 2
u12 )
2g
式中 u1, u2 ——分别为通风机进口和出口速度，m/s
2．2．3离心泵与离心通风机的性能
压头计算式中，H p ( p2 p1) / g 称为通风机的静压头，
2．2．3离心泵与离心通风机的性能
1.流量
->流量是单位时间内输送出去的流体量。通
常用Q来表示体积流量，单位m3/s。
->通风机流量也常称为风量，并以进口处为 准。通风机铭牌上的风量是在“标准条件” 下，即压力1.013105Pa，温度20C下的气体 体积。
2．2．3离心泵与离心通风机的性能
动能
高速离开叶轮
2．2．2离心泵与通风机的结构、工作原 理与分类
②泵壳：液体的汇集与能量的转换 （动静）
③吸上原理与气缚现象
叶轮中心低压的形成 —液体高速离开 p 泵内有气， 则 泵入口压力 液体不能吸上 ——气缚
故离心泵在启动前必须灌泵
④轴封的作用 ⑤平衡孔的作用 ——消除轴向推力 ⑥导轮的作用 ——减少能量损失
2．2．1离心式流体输送机械的基本方程
离心式流体输送机械的基本方程的推导基于三个假 设：
(1)叶片的数目无限多，叶片无限薄， 流动的每条流线都具有与叶片相同 的形状。
（2）流动是轴对称的相对定常流动，即在 同一半径的圆柱面上，各运动参数均相同， 而且不随时间变化。
（3）流经叶轮的是理想流体，粘度 为零，因此无流动阻力损失产生。
离心泵的压头H和风机的风压pt都是指流体 通过离心泵或通风机后所获得的有效能量。
根据伯努利方程，单位体积气体通过通
风机所获得的压头为
Ht
( p2
p1 ) /
g
(u
2 2
u12 )
2g
式中 u1, u2 ——分别为通风机进口和出口速度，m/s
2．2．3离心泵与离心通风机的性能
压头计算式中，H p ( p2 p1) / g 称为通风机的静压头，
2．2．3离心泵与离心通风机的性能
1.流量
->流量是单位时间内输送出去的流体量。通
常用Q来表示体积流量，单位m3/s。
->通风机流量也常称为风量，并以进口处为 准。通风机铭牌上的风量是在“标准条件” 下，即压力1.013105Pa，温度20C下的气体 体积。
2．2．3离心泵与离心通风机的性能
流体输送机械PPT课件
第一节 液体输送机械
3.2黏度的影响：当输送液体的黏度大于常温水的黏度时,泵内液体 的能量损失增大,导致泵的流量、压头减小、效率下降，轴功率增加,
泵的特性曲线均发生变化。理论上应进行校正。但通常由于实际应用 的液体粘度总是小于20×10-6时,如汽油、煤油、轻柴油等，可不必校 正。否则可按下式校正：
对于输送酸、碱以及易燃、易爆、有毒的液体,密封的要求就比 较高,既不允许漏入空气,又力求不让液体渗出。近年来在制药生产中 离心泵的轴封装置广泛采用机械密封。如图2-7所示，它是有一个装 在转轴上的动环和另一个固定在泵壳上的静环所构成，两环的端面借 弹簧力互相贴紧而做相对运动，起到密封作用。
第一节 液体输送机械
第一节 液体输送机械
一、概述 在化工生产过程中，常常需要将流体物料从一个设备 输送至另一个设备；从一个位置输送到另一个位置。当流 体从低能位向高能位输送时必须使用输送机械，用来对物 料加入外功以克服沿程的运动阻力及提供输送过程所需的 能量。为输送流体物料提供能量的机械装置称为输送机械， 分为液体输送机械和气体输送机械。 本节先介绍液体输送机械。 液体输送机械统称为泵。因被输送液体的性质,如黏 性、腐蚀性、混悬液的颗粒等都有较大差别，温度、压力、 流量也有较大的不同，因此，需要用到各种类型的泵。根 据施加给液体机械能的手段和工作原理的不同，大致可分 为四大类，如表2-1所示。
2.3轴封装置：泵轴与泵壳之间的密封成为轴封。其作用是防止 高压液体从泵壳内沿轴的四周漏出,或者外界空气以相反方向漏入泵 壳内的低压区。常用的轴封装置有填料密封和机械密封两种，如下图 所示。普通离心泵所采用的轴封装置是填料函，即将泵轴穿过泵壳的 环隙作为密封圈，于其中填入软填料（例如浸油或涂石墨的石棉绳）, 以将泵壳内、外隔开，而泵轴仍能自由转动。
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称为效率，以η表示。
离心泵的能量损失包括以下三项，即 (1)容积损失 即泄漏造成的损失，无容积损失时泵的功率与
有容积损失时泵的功率之比称为容积效率ηv。 (2)水力损失 由于液体流经叶片、蜗壳的沿程阻力，流道面
积和方向变化的局部阻力，以及叶轮通道中的环流和旋涡 等因素造成的能量损失。这种损失可用水力效率ηh来反映。 (3)机械效率 由于高速旋转的叶轮表面与液体之间摩擦，泵 轴在轴承、轴封等处的机械摩擦造成的能量损失。机械损 失可用机械效率ηm来反映。 离心泵的总效率由上述三部分构成，即 η=ηvηhηm 离心泵的效率与泵的类型、尺寸、加工精度、液体流量和 性质等因素有关。通常，小泵效率为50～70％，而大型泵 可达90％。
18
四.离心泵安装高度
1. 离心泵安装高度的限制
离心泵安装高度又叫吸上高度，是指贮槽 液面到离心泵吸入口之间的垂直距离。当 液面上方的压强一定时，这个高度受离心 泵吸入口压强的制约，压强越低，可以吸 上液体的高度越大。以贮槽液面为0－0截 面，离心泵吸入口为1－1截面，则有：
6
2、压头（扬程) 离心泵的压头是指离心泵对单位重量（1N） 液体所提供的有效能量，一般用H表示，单 位为J/N或m。离心泵的压头与离心泵的结 构、叶轮转速以及流量有关，在上一节内 容中做过介绍。
7
3、效率 离心泵在实际运转中，由于存在各种能量损失，致使液体 获得的能量小于输入泵的功率。反映能量损失大小的参数
15
16
2．离心泵转速的影响 由离心泵的基本方程式可知，当泵的转速 发生改变时，泵的流量、压头随之发生变 化，并引起泵的效率和功率的相应改变。 当液体的粘度不大，效率变化不明显，不 同转速下泵的流量、压头和功率与转速的 关系可近似表达成如下各式，即
Q1、H1、N1------转速为n1时泵的性能； Q2、H2、N2------转速为n2时泵的性能；
第二章 机械
液体输送机械——泵 气体输送机械
两种机械根据工作原理都可以分为：离心式、 往复式、旋转式、流体作用式。气体输送机械 还可以根据送气压强分为：通风机、鼓风机、 压缩机、真空泵。
1
第一节 液体输送机械
离心泵在化工生产中应用最为广泛，这是 由于其具有性能适用范围广（包括流量、 压头及对介质性质的适应性）、体积小、 结构简单、操作容易、流量均匀、故障少、 寿命长、购置费和操作费均较低等突出优 点。因而，本章将离心泵作为流体力学原 理应用的典型实例加以重点介绍。
8
4、轴功率N 由电机输入泵轴的功率称为泵的轴功率，以N表示， 单位为W或kW。离心泵的有效功率是指液体单位 时间内从叶轮获得的能量，以Ne表示，则有
Ne = HgQρ 式中 Ne------离心泵的有效功率，W；
Q--------离心泵的实际流量，m3/s； H--------离心泵的有效压头，m。 由于泵内存在上述的三项能量损失，轴功率心泵叶轮直径的影响 当离心泵的转速一定时，泵的基本方程式表
明，其流量、压头与叶轮直径有关。对于 同一型号的泵，可换用直径较小的叶轮 （除叶轮出口其宽度稍有变化外，其它尺 寸不变），此时泵的流量、压头和功率与 叶轮直径的近似关系为
Q’、H’、N’------转速为D2’时泵的性能； Q、H、N------转速为D2时泵的性能；
N = HgQρ/η=HQρ/102η
9
离心泵的特性曲线
离心泵压头H、轴功率N及效率η均随流量Q 而变，它们之间的关系可用泵的特性曲线
或离心泵工作性能曲线表示。包括H－Q、 N－Q、η－Q等曲线 。各种型号的离心泵
都有其本身独有的特性曲线，且不受管路 特性的影响。但它们都具有一些共同的规 律：如下图所示： ..\..\化工原理课件\第二章\特性曲线.gif
主要部件 叶轮：..\化工原理仿真课件\第二章\叶轮.avi
4
泵壳： 轴封装置：
5
二.离心泵的性能参数和特性曲线
离心泵的性能参数
1、流量 离心泵的流量是指单位时间内排到管路系
统的液体体积，一般用Q表示，国际单位为 m3/s，常用单位为l/s、m3/s或m3/h等。离 心泵的流量与泵的结构、尺寸和转速有关。
2
1.1 离心泵
离心泵的工作原理及主要部件 离心泵的性能参数和特性曲线 离心泵性能的改变及换算 离心泵的安装高度和气蚀现象 离心泵的工作点及流量调节 离心泵的类型及选用
3
一.离心泵的工作原理及主要部件
工作原理
..\化工原理仿真课件\第二章\离心泵.swf ..\化工原理仿真课件\第二章\离心泵工作原理.swf
12
三.离心泵性能的改变与换算
影响离心泵的性能的因素很多，其中包括 液体性质（密度ρ和粘度μ等）、泵的结构 尺寸（如D2和β2）、泵的转速n等。当这些 参数任一个发生变化时，都会改变泵的性 能，此时需要对泵的生产厂家提供的性能 参数或特性曲线进行换算。
13
1．液体物性的影响 （1）密度的影响
离心泵的流量、压头均与液体密度无关， 效率也不随液体密度而改变，因而当被输 送液体密度发生变化时，H-Q与η-Q曲线基 本不变，但泵的轴功率与液体密度成正比。
10
11
（1）离心泵的压头一般随流量加大而下降。 （2）离心泵的轴功率在流量为零时为最小，
随流量的增大而上升。故在启动离心泵时， 应关闭泵出口阀门，以减小启动电流，保 护电机。停泵时先关闭出口阀门主要是为 了防止高压液体倒流损坏叶轮。 （3）额定流量下泵的效率最高。该最高效率 点称为泵的设计点，对应的值称为最佳工 况参数。
14
（2）粘度的影响 当被输送液体的粘度大于常温水的粘度时，泵内液
体的能量损失增大，导致泵的流量、压头减小， 效率下降，但轴功率增加，泵的特性曲线均发生 变化。当液体运动粘度γ大于20cSt（厘沲）时， 离心泵的性能需按下式进行修正，即
Q’ =Q cQ H’=H cH η’= η cη cQ、cH、cη——分别为离心泵的流量、压头和效率 的校正系数，其值从下图查得； Q、H、η——分别为离心泵输送清水时的流量， 压头和效率； Q’、H’、η’——分别为离心泵输送高粘度液体时的 流量，压头和效率。 E:\田海玲的文档\化工原理课件\第二章\换算系数.gif
离心泵的能量损失包括以下三项，即 (1)容积损失 即泄漏造成的损失，无容积损失时泵的功率与
有容积损失时泵的功率之比称为容积效率ηv。 (2)水力损失 由于液体流经叶片、蜗壳的沿程阻力，流道面
积和方向变化的局部阻力，以及叶轮通道中的环流和旋涡 等因素造成的能量损失。这种损失可用水力效率ηh来反映。 (3)机械效率 由于高速旋转的叶轮表面与液体之间摩擦，泵 轴在轴承、轴封等处的机械摩擦造成的能量损失。机械损 失可用机械效率ηm来反映。 离心泵的总效率由上述三部分构成，即 η=ηvηhηm 离心泵的效率与泵的类型、尺寸、加工精度、液体流量和 性质等因素有关。通常，小泵效率为50～70％，而大型泵 可达90％。
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四.离心泵安装高度
1. 离心泵安装高度的限制
离心泵安装高度又叫吸上高度，是指贮槽 液面到离心泵吸入口之间的垂直距离。当 液面上方的压强一定时，这个高度受离心 泵吸入口压强的制约，压强越低，可以吸 上液体的高度越大。以贮槽液面为0－0截 面，离心泵吸入口为1－1截面，则有：
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2、压头（扬程) 离心泵的压头是指离心泵对单位重量（1N） 液体所提供的有效能量，一般用H表示，单 位为J/N或m。离心泵的压头与离心泵的结 构、叶轮转速以及流量有关，在上一节内 容中做过介绍。
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3、效率 离心泵在实际运转中，由于存在各种能量损失，致使液体 获得的能量小于输入泵的功率。反映能量损失大小的参数
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2．离心泵转速的影响 由离心泵的基本方程式可知，当泵的转速 发生改变时，泵的流量、压头随之发生变 化，并引起泵的效率和功率的相应改变。 当液体的粘度不大，效率变化不明显，不 同转速下泵的流量、压头和功率与转速的 关系可近似表达成如下各式，即
Q1、H1、N1------转速为n1时泵的性能； Q2、H2、N2------转速为n2时泵的性能；
第二章 机械
液体输送机械——泵 气体输送机械
两种机械根据工作原理都可以分为：离心式、 往复式、旋转式、流体作用式。气体输送机械 还可以根据送气压强分为：通风机、鼓风机、 压缩机、真空泵。
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第一节 液体输送机械
离心泵在化工生产中应用最为广泛，这是 由于其具有性能适用范围广（包括流量、 压头及对介质性质的适应性）、体积小、 结构简单、操作容易、流量均匀、故障少、 寿命长、购置费和操作费均较低等突出优 点。因而，本章将离心泵作为流体力学原 理应用的典型实例加以重点介绍。
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4、轴功率N 由电机输入泵轴的功率称为泵的轴功率，以N表示， 单位为W或kW。离心泵的有效功率是指液体单位 时间内从叶轮获得的能量，以Ne表示，则有
Ne = HgQρ 式中 Ne------离心泵的有效功率，W；
Q--------离心泵的实际流量，m3/s； H--------离心泵的有效压头，m。 由于泵内存在上述的三项能量损失，轴功率心泵叶轮直径的影响 当离心泵的转速一定时，泵的基本方程式表
明，其流量、压头与叶轮直径有关。对于 同一型号的泵，可换用直径较小的叶轮 （除叶轮出口其宽度稍有变化外，其它尺 寸不变），此时泵的流量、压头和功率与 叶轮直径的近似关系为
Q’、H’、N’------转速为D2’时泵的性能； Q、H、N------转速为D2时泵的性能；
N = HgQρ/η=HQρ/102η
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离心泵的特性曲线
离心泵压头H、轴功率N及效率η均随流量Q 而变，它们之间的关系可用泵的特性曲线
或离心泵工作性能曲线表示。包括H－Q、 N－Q、η－Q等曲线 。各种型号的离心泵
都有其本身独有的特性曲线，且不受管路 特性的影响。但它们都具有一些共同的规 律：如下图所示： ..\..\化工原理课件\第二章\特性曲线.gif
主要部件 叶轮：..\化工原理仿真课件\第二章\叶轮.avi
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泵壳： 轴封装置：
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二.离心泵的性能参数和特性曲线
离心泵的性能参数
1、流量 离心泵的流量是指单位时间内排到管路系
统的液体体积，一般用Q表示，国际单位为 m3/s，常用单位为l/s、m3/s或m3/h等。离 心泵的流量与泵的结构、尺寸和转速有关。
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1.1 离心泵
离心泵的工作原理及主要部件 离心泵的性能参数和特性曲线 离心泵性能的改变及换算 离心泵的安装高度和气蚀现象 离心泵的工作点及流量调节 离心泵的类型及选用
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一.离心泵的工作原理及主要部件
工作原理
..\化工原理仿真课件\第二章\离心泵.swf ..\化工原理仿真课件\第二章\离心泵工作原理.swf
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三.离心泵性能的改变与换算
影响离心泵的性能的因素很多，其中包括 液体性质（密度ρ和粘度μ等）、泵的结构 尺寸（如D2和β2）、泵的转速n等。当这些 参数任一个发生变化时，都会改变泵的性 能，此时需要对泵的生产厂家提供的性能 参数或特性曲线进行换算。
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1．液体物性的影响 （1）密度的影响
离心泵的流量、压头均与液体密度无关， 效率也不随液体密度而改变，因而当被输 送液体密度发生变化时，H-Q与η-Q曲线基 本不变，但泵的轴功率与液体密度成正比。
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（1）离心泵的压头一般随流量加大而下降。 （2）离心泵的轴功率在流量为零时为最小，
随流量的增大而上升。故在启动离心泵时， 应关闭泵出口阀门，以减小启动电流，保 护电机。停泵时先关闭出口阀门主要是为 了防止高压液体倒流损坏叶轮。 （3）额定流量下泵的效率最高。该最高效率 点称为泵的设计点，对应的值称为最佳工 况参数。
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（2）粘度的影响 当被输送液体的粘度大于常温水的粘度时，泵内液
体的能量损失增大，导致泵的流量、压头减小， 效率下降，但轴功率增加，泵的特性曲线均发生 变化。当液体运动粘度γ大于20cSt（厘沲）时， 离心泵的性能需按下式进行修正，即
Q’ =Q cQ H’=H cH η’= η cη cQ、cH、cη——分别为离心泵的流量、压头和效率 的校正系数，其值从下图查得； Q、H、η——分别为离心泵输送清水时的流量， 压头和效率； Q’、H’、η’——分别为离心泵输送高粘度液体时的 流量，压头和效率。 E:\田海玲的文档\化工原理课件\第二章\换算系数.gif