化工原理第二章.ppt

u2c2
cos 2 u1c1 cos1
g
1 90o
HT
u2c2
cos 2
g
17
理论流量：QT cr2D2b2
cr2
QT
D2b2
c2 cos2 u2 cr2ctg2
H T
u2c2 cos 2
g
u
2 2
g
u 2 ctg 2 gD2b2
QT
u2
D2 n
60
18
1） 叶轮的转速和直径 离心泵的理论压头随叶轮的转速和直径的增
Hc
c22 c12 2g
流体流经叶轮后所增加的动压头
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H T
u
2 2
u12
2g
w12 w22 2g
源自文库
c22 c12 2g
w12 c12 u12 2c1u1 cos1
w22
c22
u
2 2
2c2u2
cos 2
H T
u2c2 cos 2 u1c1 cos1
g
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3.基本方程式的讨论
H T
第二章 流体输送机械
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要求：
1.了解流体输送设备的分类； 2.掌握离心泵的工作原理、主要部件、基本方程式、 性能参数和特性曲线、性能改变和换算、气蚀现象 和允许吸上高度、工作点与调节、类型与选择； 3.了解其他泵的工作原理与应用； 4.了解气体输送设备和压缩设备的工作原理与应用。
2
重点：
离心泵的工作原理、主要部件、基本方程式、性 能参数和特性曲线、性能改变和换算、气蚀现象 和允许吸上高度、工作点与调节、类型与选择。
-Q 曲线
26
4B20 n=2900 r/min
24
22
H
20
18
16
N
8
14
6
12
4
10
2
0 4 8 12 16 20 24 28 32 Q,l/s0
Q,m3/h 0 20 40 60 80100120140
80 70 60 50 40 30 20 10 0
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①H~Q曲线：较大范围内，Q
H
② P~Q曲线：Q
3）效率 ：与容积损失、机械损失、水力损失有关；
一般，小型泵，效率为50~70%，大型泵效率可达90%。
Ne 100%
N
27
④ 轴功率N: 泵轴所需的功率
轴功率N，有效功率Ne
Ne HQg , W
Ne
QH 102
, kW
28
2．离心泵的特性曲线
H,m N,kw
,%
H - Q曲线 N –Q 曲线
——表明离心泵无自吸能力
离心泵启动前应灌泵排气，防止气缚。
7
由于泵内存有空气，空气的密度远小于液体 的密度，叶轮旋转产生的离心力小，因而叶轮中 心处所形成的低压不足以将贮槽内的液体吸入泵 内，此时虽启动离心泵，也不能输送液体，这种 现象称为气缚现象。
——表明离心泵无自吸能力
离心泵启动前应灌泵排气，防止气缚。
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（3） 轴封装置
填料密封装置 机械密封装置
作用：防止高压液体沿轴漏出； 防止外界气体进入泵壳内。
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2.1.2 离心泵的基本方程式
基本方程式：离心泵的理论压头与泵的结构、尺 寸、转速及流量等因素之间的定量关系。 理论压头：理想情况下离心泵可能达到的最大压 头。 理想情况： ➢叶轮具有无限多叶片； ➢被输送的液体是理想液体。
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1.液体通过叶轮的流动
w2 2
c2
cr2
u2
2 cu2
w1
R2
l2
l1
c1
R1
u1
c：液体的绝对速度； ：角速度； u：线速度； w：相对叶轮的速度。
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2.基本方程式
HT
Hp Hc
p2 p1
g
c22 c12 2g
Hp
u22 u12 2g
w12 w22 2g
流体流经叶轮后所增加的静压头
N
Q=0时，N
Nmin
• 离心泵启动时，应关闭出口阀门
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③ ~Q曲线：
离心泵在一定转速下有一最高效率点 ——离心泵的设计点
离心泵铭牌上标注的性能参数均为最高效率点下之值。 离心泵的高效工作区： 92%max
例2-2（P93）
31
8
原理：依靠高速旋转的叶轮，使液体在离心力的作用下 获得能量以提高压强，从而能输送液体。
9
2. 离心泵的主要部件
（1） 叶轮 作用 ：将原动机的能量传给液体，使液体静压能
及动能都有所提高——给能装置 按结构分为：
开式
半开（闭）式
闭式
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（2） 泵壳 (蜗壳） 作用：汇集叶轮甩出的液体；
实现动能到静压能的转换——转能装置； 导轮：减少能量损失。
加而加大。
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2）叶片的几何形状
20
流动角 2 后弯叶片： 2 90 0 径向叶片： 2 90 0 前弯叶片： 2 90 0
ctg 2 0 ctg2 0 ctg2 0
H T
u
2 2
g
H T
u
2 2
g
H T
u
2 2
g
21
H 20°
HT-2
Hc
Hp 90°
Hp-2
实际上离心泵采用后弯叶片，主要是液体获得 的静压头较高，能量损失较小。
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2.1.3 离心泵的性能参数与特性曲线
离心泵的主要性能：流量Q 、压头(扬程)H 、效
率 、轴功率N 、气蚀余量（或允许吸上真空度）
等。
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1．离心泵的主要性能参数
1）流量Q，m3/h：单位时间内泵所输送液体的体积， 与泵的结构、尺寸、转速有关； 2）压头(扬程)H，m：单位重量的液体经泵后所获 得的能量，与泵的结构、尺寸、转速、流量有关；
1.离心泵的工作原理
5
一、 离心泵的工作原理
叶轮 泵壳 泵轴 底阀 吸入管路 排出管路
1-叶轮；2-泵壳，3-泵轴； 4-吸入管；5-底阀；6-压出管
离心泵装置简图
6
充液（灌泵） 排液: 出口切线方向 吸液：叶轮中心
由于泵内存有空气，空气的密度远小于液体 的密度，叶轮旋转产生的离心力小，因而叶轮中 心处所形成的低压不足以将贮槽内的液体吸入泵 内，此时虽启动离心泵，也不能输送液体，这种 现象称为气缚现象。
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3）理论流量
2 90 0，HT随QT的增加而增大； 2 90 0，HT与QT 无关； 2 90 0，HT随QT的增加而减小。
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HT a b c
QT
HT或H
HT-QT H-Q
QT或Q
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实际流量较理论流量低的原因： ➢非理想情况 ➢泵内存在泄漏
4）液体密度 ➢理论压头与密度无关。 ➢离心泵出口处的压强（或进出口处的压强差） 与液体的密度成正比。
3
流体分为液体和气体。通常，将输送液体的机 械称为泵；将输送气体的机械按所产生压强的高低 分别称之为通风机、鼓风机、压缩机和真空泵。 流体输送机械按工作原理分为： 动力式（叶轮式）：离心式、轴流式 容积式（正位移式）：往复式、旋转式 其他类型：喷射式等
4
2.1 离心泵
2.1.1 离心泵的工作原理和主要部件