chap2流体输送机械
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化工原理-流体输送机械
第二章流体输送机械流体输送机械：向流体作功以提高流体机械能的装置。
•输送液体的机械通称为泵；例如：离心泵、往复泵、旋转泵和漩涡泵。
•输送气体的机械按不同的工况分别称为:通风机、鼓风机、压缩机和真空泵。
本章的目的：结合化工生产的特点，讨论各种流体输送机械的操作原理、基本构造与性能，合理地选择其类型、决定规格、计算功率消耗、正确安排在管路系统中的位置等。
第一节离心泵2-1-1 离心泵的操作原理和主要部件 2-1-11、操作原理•由若干个弯曲的叶片组成的叶轮置于具有蜗壳通道的泵壳之内。
• 叶轮紧固于泵轴上泵轴与电机相连，可由电机带动旋转。
• 吸入口位于泵壳中央与吸入管路相连，并在吸入管底部装一止逆阀。
•泵壳的侧边为排出口，与排出管路相连，装有调节阀。
离心泵的工作过程：•开泵前，先在泵内灌满要输送的液体。
•开泵后，泵轴带动叶轮一起高速旋转产生离心力。
液体在此作用下，从叶轮中心被抛向叶轮外周，压力增高，并以很高的速度（15-25 m/s）流入泵壳。
•在蜗形泵壳中由于流道的不断扩大，液体的流速减慢，使大部分动能转化为压力能。
最后液体以较高的静压强从排出口流入排出管道。
•泵内的液体被抛出后，叶轮的中心形成了真空，在液面压强（大气压）与泵内压力（负压）的压差作用下，液体便经吸入管路进入泵内，填补了被排除液体的位置。
离心泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转叶轮所产生的离心力，因此称为离心泵。
2）泵壳A.泵壳的作用•汇集液体，作导出液体的通道；•使液体的能量发生转换，一部分动能转变为静压能。
B.导叶轮为了减少液体直接进入蜗壳时的碰撞，在叶轮与泵壳之 为了减少液体直接进入蜗壳时的碰撞，在叶轮与泵壳之间有时还装有一个固定不动的带有叶片的圆盘，称为导叶轮。
导叶轮上的叶片的弯曲方向与叶轮上叶片的弯曲方向相反，其弯曲角度正好与液体从叶轮流出的方向相适应，引导液体在泵壳的通道内平缓的改变方向，使能量损失减小，使动能向静压能的转换更为有效。
化工原理(第四版)谭天恩-第二章-流体输送机械
注意安全防护
在操作流体输送机械时，应注意安全防护 ，穿戴好防护用品，避免发生意外事故。
THANKS
感谢观看
高效节能设计
优化流体输送机械的结构和运行方式，降低能耗，提高能效比。
减少排放
采取有效的措施减少流体输送机械在运行过程中产生的污染物排放， 如采用密封性能好的机械部件、回收利用排放的余热等。
环保材料
选择对环境友好的材料和润滑剂，减少对环境的污染。
资源循环利用
对流体输送机械中的可回收利用部分进行回收再利用，减少资源浪费 。
化工原理(第四版)谭 天恩-第二章-流体 输送机械
目录
• 流体输送机械概述 • 离心泵 • 其他类型的泵 • 流体输送机械的性能比较与选用 • 流体输送机械的维护与故障处理
01
CATALOGUE
流体输送机械概述
流体输送机械的定义与分类
定义
流体输送机械是用于将流体从一 个地方输送到另一个地方的机械 设备。
05
CATALOGUE
流体输送机械的维护与故障处理
流体输送机械的日常维护与保养
定期检查
对流体输送机械进行定期检查，确保其正 常运转，包括检查泵、管道、阀门等部件
是否完好无损，润滑系统是否正常等。
清洗与清洁
定期对流体输送机械进行清洗，清除残留 物和污垢，保持机械内部的清洁，防止堵 塞和腐蚀。
更换磨损部件
流体输送机械的应用
工业生产
在化工、石油、制药等领 域，流体输送机械广泛应 用于原料、半成品和成品 的输送。
能源与环保
流体输送机械在燃煤、燃 气等能源输送以及通风、 除尘等环保领域也有广泛 应用。
城市供暖与空调
在集中供暖和空调系统中 ，流体输送机械用于将热 源或冷源输送到各个用户 。
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。
化工原理之二 流体输送机械
第二章：液体输送机械在化工生产中,为了满足工艺条件的要求,常需把流体从一处送到另一处,有时还需提高流体的压强或将设备造成真空,这就需采用为流体提供能量的输送设备。
为液体提供能量的输送设备称为泵为气体提供能量的输送设备称为风机及压缩机。
它们都是化工厂最常用的通用设备,因此又称为通用机械。
为气体提供能量的输送设备称为风机及压缩机。
它们都是化工厂最常用的通用设备,因此又称为通用机械。
化工生产中被输送的流体是多种多样的,且在操作条件、输送量等方面也有较大的差别,所用的输送设备必须能满足生产上不同的要求。
化工生产又多为连续过程,如果过程骤然中断,可能会导致严重事故,因此要求输送设备在操作上安全可靠。
输送设备运行时要消耗动力,动力费用直接影响产品的成本,故要求各种输送设备能在较高的效率下运转,以减少动力消耗。
为此,必须了解流体输送设备的操作原理、主要结构与性能,以便合理地选择和使用这些通用机械。
第一节液体输送设备液体输送设备的种类很多,按照工作原理的不同,分为离心泵、往复泵、旋转泵与旋涡泵等几种。
其中,以离心泵在生产上应用最为广泛。
２－１－１离心泵一、离心泵的工作原理和主要部件(一) 离心泵的工作原理上图为一台离心泵。
它的基本部件是旋转的叶轮和固定的泵壳。
具有若干弯曲叶片的叶轮安装在泵壳内，并紧固于泵轴上,泵轴可有电动机带动旋转.泵壳中央的吸入口与吸入管路相连接，而在吸入管路底部装有底阀.侧旁的排出口与排出管路相连接,其上装有调节阀.离心泵在启动前需向壳内灌满被输送的液体，启动后泵轴带动叶轮一起旋转，迫使叶片内的液体旋转,液体在离心力的作用下从叶轮中心被抛向外缘并获得了能量，使叶轮外缘的液体静压强提高，流速增大，一般可达15～25m/s。
液体离开叶轮进入泵壳后，由于泵壳中流道逐渐加宽而使液体的流速逐渐降低，部分动能转变为静压能.于是, 具有较高的压强的液体从泵的排出口进入排出管路,输送至所需的场所。
当泵内液体从叶轮中心被抛向外缘时，在中心处形成了低压区.由于贮槽液面上方的压强大于泵吸入口处的压强，致使液体被吸进叶轮中心。
《流体输送设备》课件
控制系统 的组成： 包括传感 器、控制 器、执行 器等
传感器的 作用：检 测流体输 送设备的 运行参数， 如压力、 温度、流 量等
控制器的 作用：根 据传感器 检测到的 参数，控 制执行器 的动作， 实现对流 体输送设 备的控制
执行器的 作用：根 据控制器 的指令， 执行相应 的动作， 如调节阀 门开度、 改变泵转 速等
输送和储存
食用油输送： 使用流体输送 设备进行食用 油的输送和储
存
其他行业的应用案例
食品行业：输送牛奶、果汁、饮料 等 化工行业：输送化学原料、溶剂等
制药行业：输送药物、疫苗等
石油行业：输送原油、成品油等 建筑行业：输送混凝土、砂浆等 农业行业：输送肥料、农药等
01
流体输送设备的常见问题及解决方 案
流体输送设备的应用领域
石油化工行业：输送原油、成品油、天然 气等
食品饮料行业：输送果汁、牛奶等
电力行业：输送冷却水、循环水等
制药行业：输送药物、试剂等
冶金行业：输送铁矿石、钢水等
环保行业：输送污水、污泥等
流体输送设备的发展趋势
智能化：设备将具备自我诊断、自我调整和自我修复功能 节能化：设备将更加注重节能降耗，提高能源利用效率 环保化：设备将更加注重环保，减少对环境的污染 集成化：设备将更加注重集成化，提高设备的集成度和自动化程度
公司
流体输送设备PPT 课件大纲
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目录
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01
流体输送设备概述
02
流体输送设备的工作原理
03
流体输送设备的组成结构
04
流体输送设备的安装与调试
05
流体输送设备的应用案例
《流体输送机械 》课件
介绍流体输送机械的定义，包括离心泵、排污泵、螺旋输送机等多种类型。
2 原理和工作过程
解释流体输送机械的工作原理，如离心力、容积效率等，并说明其在输送过程中的工作 过程。
3 应用领域
探讨流体输送机械在化工、石油、水处理等领域中的广泛应用。
常见的流体输送机械
管道输送机
介绍管道输送机的构造、优 势以及适用场景，如液体输 送和气体输送。
螺旋输送机
解释螺旋输送机的工作原理 和特点，包括连续输送和适 用于颗粒物料。
浓缩输送机
说明浓缩输送机的作用和优 势，如固液分离、废水处理 等。
流体输送机械的设计和选择
1 设计要点和考虑因素
解读流体输送机械的设计要点，如流量计算、选型和材料选择。
2 输送机械的选择和优化
提供选择适合需求的流体输送机械的方法和技巧，如性能评估和经济效益分析。
流体输送机械的维护和故障排除
1 日常维护和保养
介绍流体输送机械的日常维护措施，如润滑、清洁和紧固件检查。
2 常见故障及解决方法
列举常见的流体输送机械故障，并提供相应的解决方法和机械故障的 案例，阐述事故原因和解决方 案。
案例二
介绍一次成功的流体输送机械 设计和应用案例，并探讨其取 得的成就。
案例三
讲解一个流体输送机械的维护 和保养案例，包括日常维护和 故障排除。
《流体输送机械》PPT课 件
课程介绍
课程目标和重要性
了解流体输送机械的基本概念和原理，掌握其在工程领域中的重要性。
课程内容
讲解流体输送机械的定义、分类、工作原理、应用领域以及设计和维护方法。
学习方法
通过理论讲解、案例分析和实践操作等方式帮助学生深入了解流体输送机械。
流体输送机械概述
1 定义和分类
2 原理和工作过程
解释流体输送机械的工作原理，如离心力、容积效率等，并说明其在输送过程中的工作 过程。
3 应用领域
探讨流体输送机械在化工、石油、水处理等领域中的广泛应用。
常见的流体输送机械
管道输送机
介绍管道输送机的构造、优 势以及适用场景，如液体输 送和气体输送。
螺旋输送机
解释螺旋输送机的工作原理 和特点，包括连续输送和适 用于颗粒物料。
浓缩输送机
说明浓缩输送机的作用和优 势，如固液分离、废水处理 等。
流体输送机械的设计和选择
1 设计要点和考虑因素
解读流体输送机械的设计要点，如流量计算、选型和材料选择。
2 输送机械的选择和优化
提供选择适合需求的流体输送机械的方法和技巧，如性能评估和经济效益分析。
流体输送机械的维护和故障排除
1 日常维护和保养
介绍流体输送机械的日常维护措施，如润滑、清洁和紧固件检查。
2 常见故障及解决方法
列举常见的流体输送机械故障，并提供相应的解决方法和机械故障的 案例，阐述事故原因和解决方 案。
案例二
介绍一次成功的流体输送机械 设计和应用案例，并探讨其取 得的成就。
案例三
讲解一个流体输送机械的维护 和保养案例，包括日常维护和 故障排除。
《流体输送机械》PPT课 件
课程介绍
课程目标和重要性
了解流体输送机械的基本概念和原理，掌握其在工程领域中的重要性。
课程内容
讲解流体输送机械的定义、分类、工作原理、应用领域以及设计和维护方法。
学习方法
通过理论讲解、案例分析和实践操作等方式帮助学生深入了解流体输送机械。
流体输送机械概述
1 定义和分类
《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
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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。
化工原理流体输送机械
减小能量损失。
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。
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。
第二部分流体输送机械
（3）核算泵的轴功率
若输送液体的密度大于水的密度时，可按 N QH ,kW
核算泵的轴功率。
102
W或kW
离心泵的能量损失
反映离心泵能量损失，包括： 容积损失：由于崩的泄漏所造成的损失。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 缝隙或从平衡孔漏返回到叶轮入口处的低压区造成的 能量损失。 水力损失：进入离心泵的粘性液体产生的摩擦阻力以 及在泵的局部处因流速与方向改变引起的环流和冲击 而产生的局部阻力。 机械损失：由泵轴与轴承之间、泵轴与填料函之间以 及叶轮盖板外表面与液体之间产生的机械摩擦引起的 能量损失。
H z 2 z 1 p 2 g p 1 0 .5 0 .2 1 8 0 0 0 0 . 0 2 9 5 .8 1 1 0 6 3 1 .6 m H 2 O
在工作流量下泵的有效功率为
N e H Q 3 .6 1 g 2 3 1 5 6 0 9 . 0 8 0 0 2 1 0W 1 2 5 .1 k 0 5 W
3 本章学习中应注意的问题
在学习过程中，加深对流体力学原理的理解，并从工程应 用的角度出发，达到经济、高效、安全地实现流体输送。
（一）离心泵的主要部件
离心泵由两个主要部分构成：
包括叶轮和泵轴的旋转部件 由泵壳、填料函和轴承组成的静止部件
（二）离心泵的工作原理
液体随叶轮旋转，在惯性离心力的作用下自叶轮中 心被甩向外周并获得了能量，使流向叶轮外周的液 体的静压强提高，流速增大。液体离开叶轮进入蜗 壳，因蜗壳内流道逐渐扩大而使流体速度减慢，液 体的部分动能转换成静压能。于是，具有较高压强 的液体从泵的排出口进入排出管路，被输送到所需 的管路系统。
离心泵的特性曲线
通常，离心泵的特性曲线由制造厂附于泵的样本 或说明书中，是指导正确选择和操作离心泵的主要 依据。
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。
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
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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。
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
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
流体输送机械分类和作用
2.压头（扬程）H：泵向单位重量流体提供的机械能he。 m 。与流量、叶轮结构、尺寸和转速有关。一般实际 压头由实验测定。
注意：扬程 H 与 升举高度z 的区别
第1节 离心泵
3.功率： （1）有效功率 N e ：指液体从叶轮获得的能量；
Ne HQ g Q－m3/s
（2）轴功率 N：指泵轴所需的功率。当泵直接由电机驱
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。
第 1节 离 心 泵
（1）从H～Q特性曲线中可以看出，随着流量的增加，泵的压 头是下降的，即流量越大，泵向单位重量流体提供的机械能越 小。 （2）轴功率随着流量的增加而上升，流量为零时轴功率最小， 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，以保护电机。 （3）泵的效率先随着流量的增加而上升，达到一最大值后便 下降。但流量为零时，效率也为零。根据生产任务选泵时，应 使泵在最高效率点附近工作，称泵的高效区，在高效区内泵的 效率一般不低于最高效率点的92%。 （4）离心泵的铭牌上标有一组性能参数，它们都是与最高效 率点对应的性能参数，称为最佳工况参数。
在化工生产中，选择适宜的流体输送机械类型和型号是十 分重要的。
第1节 离心泵
2. 1.1 离心泵的主要部件和工作原理
一、离心泵的主要部件
（1）叶轮：离心泵的核心部件，由4-8片叶片组成。 作用：通过高速旋转，将原动机的能量传给液体。 分类：开式、闭式和半开式。
第1节 离心泵
（2）泵壳：泵的外壳，包围叶轮，形成一个截面积逐渐扩大的蜗牛 壳形通道。将液体的大部分动能转变成静压能。
第1节 离心泵
2.转速 若离心泵的转速变化不大（小于20％），可以假设：
注意：扬程 H 与 升举高度z 的区别
第1节 离心泵
3.功率： （1）有效功率 N e ：指液体从叶轮获得的能量；
Ne HQ g Q－m3/s
（2）轴功率 N：指泵轴所需的功率。当泵直接由电机驱
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。
第 1节 离 心 泵
（1）从H～Q特性曲线中可以看出，随着流量的增加，泵的压 头是下降的，即流量越大，泵向单位重量流体提供的机械能越 小。 （2）轴功率随着流量的增加而上升，流量为零时轴功率最小， 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，以保护电机。 （3）泵的效率先随着流量的增加而上升，达到一最大值后便 下降。但流量为零时，效率也为零。根据生产任务选泵时，应 使泵在最高效率点附近工作，称泵的高效区，在高效区内泵的 效率一般不低于最高效率点的92%。 （4）离心泵的铭牌上标有一组性能参数，它们都是与最高效 率点对应的性能参数，称为最佳工况参数。
在化工生产中，选择适宜的流体输送机械类型和型号是十 分重要的。
第1节 离心泵
2. 1.1 离心泵的主要部件和工作原理
一、离心泵的主要部件
（1）叶轮：离心泵的核心部件，由4-8片叶片组成。 作用：通过高速旋转，将原动机的能量传给液体。 分类：开式、闭式和半开式。
第1节 离心泵
（2）泵壳：泵的外壳，包围叶轮，形成一个截面积逐渐扩大的蜗牛 壳形通道。将液体的大部分动能转变成静压能。
第1节 离心泵
2.转速 若离心泵的转速变化不大（小于20％），可以假设：
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
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Chap 2流体输送机械
• 2.1 概述 • 2.2离心泵
• 2.2.1离心泵的工作原理 • 2.2.2离心泵的主要部件 • 2.2.3离心泵的主要性能参数 • 2.2.4离心泵的特性曲线 • 2.2.5离心泵的工作点与流量调节 • 2.2.6离心泵的气蚀现象与安装高度 • 2.2.7离心泵的类型与选用
已知p0=100kPa, Hf=1m , △h=2m,代入上式：
H g m a p 0 x g p v h H f 1 9 0 7 .3 .3 9 9 . 0 8 7 1 2 3 1 7 0 2 1 6 .5 m 1
• 允许汽蚀余量△h △h= △hr +0.3m
ha
p1
g
u 21g2 pg v
泵入口处压头
p1
u
2 1
g 2g
Δha
Δh
有
允许
效
气蚀
气
余量Biblioteka 蚀余量Δhr 必需 气蚀 余量
饱和蒸气压pv/ρg
• 最大允许安装高度
Hgpg0pgvha Hf
Hg增大，有效气蚀余量减小。当Δha与允许气蚀 余量Δh相等时，此时为最大允许安装高度Hgmax
心泵输送清水。已知管路局部阻力的当量长度为85m,摩擦系
数可取为0.03。离心泵特性特性曲线如附图所示。若
△z+△p/ρg为20m(水柱），试求离心泵的工作点。
解： 已知 d=0.15m, l=280m, le=85m, λ=0.03
H0
z
p
g
管路特性系数：
k82gld5le
11930
得到： HH0kQ 22 0119 Q230
泵的串联、并联操作
2.2.6离心泵的汽蚀现象与安装高度
• 汽蚀：当叶轮入口最低 压力点处的压力，降到 液体在此处温度下的饱 和蒸气压pv时，液体将 有部分汽化，生成大量 气泡。气泡破裂，冲击 叶轮，发生噪音，引起 震动，使叶轮破损，这 种现象，称为气蚀。
图2.8离心泵吸液示意图
气蚀余量
• 有效汽蚀余量△ha • 必需汽蚀余量△hr
在附图上标绘出管路特性曲线，与离心泵特性曲线的交点，即
工作点的流量Q=74m3/h.扬程H为25m（水柱）。
三.流量调节
1.改变阀门开度
改变管路特性曲线，操作方便， 但增加能量损失。
2.改变泵的转速
改变泵的特性曲线，无附加
能量损失，比较经济。
图2-6改变阀门开度调节流量
图2-7改变叶轮转速调节流量
2.2 离心泵
2.2.1离心泵的工作原理
• 电机启动后，泵轴带动叶 轮旋转，叶片之间的液体 随叶轮一起旋转，在离心 力的作用下，液体沿着叶 片间的通道从叶轮中心处 被甩到叶轮外围，以高速 度流入泵壳，在蜗形通道 内，动能转变为静压能。 液体以较高的压力，输送 到所需的场所。
气缚现象（air binding)
• 2.3其他类型化工用泵 • 2.3气体输送机械
2.1概述
• 流体输送机械的类型： 1.离心式：离心泵、离心鼓风机、离心压缩机； 2.正位移式：往复泵、齿轮泵、罗茨风机、往复真
空泵、往复压缩机；
3.离心—正位移式：旋涡泵、轴流泵、轴流风机 • 气体的输送：鼓风机、压缩机、真空泵； • 液体的输送：离心泵、旋涡泵、往复泵； • 固体的输送：鼓风机、压缩机
叶轮
2.2.3离心泵的主要性能参数
• 流量Ｑ：单位时间内泵所 输送的液体体积，m3/h
• 扬程Ｈ：流体通过离心泵 所获得的有效能量, m
Hh0
pM pV
g
图2-4压头的测定
例题：某离心泵用20℃清水测定扬程H。测得流量 为720m3/h,泵出口压力表读数为0.4MPa,泵吸入 口处真空读数为-0.028mPa,压力表与真空表间垂 直距离为0.41m.
解： 9 . 2 k 9 / m 3 g ,p 8 M 0 . 4 M ,p V P 0 . 0 ,h a 2 0 . 4 m 8 1
泵的扬程为
H 0.4 1 4 150 ( 2.8 14)04.1 4 m 9.9 29 8.81
2.2.3离心泵的主要性能参数
• 轴功率Ｎ：电动机传给泵轴的功率（W） • 有效功率Ｎe: 单位时间内液体从泵中叶轮
(3) ρ , N
2.2.5 离心泵的工作点与流量调节
一、管路特性曲线
HZpu2
g 2g
Hf
Zp定 值 u 2
g
2g
0
HH0Hf
Hf
(lle
d
)u2
2g
u Q d2 4
Hf 8 2g(l d 5le d4)Q2 kQ2
HH0kQ2
二、工作点 H
Q 工作点
例题： 在内径为150mm、长度为280m的管路系统中，用离
Hgmaxpg 0pg vh Hf
例题：某台离心水泵，从样品上查得汽蚀余量△h=2m(水 柱）。现用此泵输送敞口水槽中40℃清水，若泵吸入口 距水面以上4m高度处，吸入管路的压头损失为1m,当地 环境大气压力为0.1MPa。试求该泵的安装高度是否合适？ 解： 40℃水的饱和蒸气压pv=7.377kPa,ρ=992.2kg/m3,
2.2.2离心泵的主要部件
一.旋转部件：叶轮、转轴 二.静止部件：吸入室、蜗壳 叶轮：开式叶轮；半开式叶轮；闭式叶轮
图2-1 叶轮的类型
2.2.2离心泵的主要部件 图2-2 吸液方式
2.2.2离心泵的主要部件 图2-3离心泵基本结构
油泵
卧式离心泵
清水泵
多级离心泵
热水泵
计量泵
防爆药液离心泵 卫生泵
比例定律：
Q2 n2 Q1 n1
H2 H1
n2 n1
2
3
N2 N1
n2 n1
二.叶轮直径对特性曲线的影响
切割定律:
Q2 D2 Q1 D1
H2 H1
D2 D1
2
3
N2 N1
D2 D1
三.液体粘度对特性曲线的影响
μ ，Q、H ，N ，η ； 原因： (1) μ ，hf , H ；
(2) μ ,u ,Q ； (3) μ,叶轮前后能量损失， N ； 四.液体密度对特性曲线的影响 (1) Q不变。Q与泵出口截面有关。 (2) H不变。 F离心力 ρ , p2-p1 ρ ( p2-p1) / ρg 与 ρ 无关 , H ( p2-p1) / ρg
所获得的有效能量。
Ｎe=gρHQ • 效率：有效功率与轴功率之比。
ή＝Ｎe／Ｎ 泵内造成功率损失的原因：水力损失；容积损
失；机械损失
2.2.4离心泵的特性曲线
特性曲线：额定转数和标准状态下时，离心泵的 H、N、η与Q的关系曲线。
图2-5某离心水泵的特性曲线
2.2.4离心泵的特性曲线
一.离心泵的转速对特性曲线的影响
• 2.1 概述 • 2.2离心泵
• 2.2.1离心泵的工作原理 • 2.2.2离心泵的主要部件 • 2.2.3离心泵的主要性能参数 • 2.2.4离心泵的特性曲线 • 2.2.5离心泵的工作点与流量调节 • 2.2.6离心泵的气蚀现象与安装高度 • 2.2.7离心泵的类型与选用
已知p0=100kPa, Hf=1m , △h=2m,代入上式：
H g m a p 0 x g p v h H f 1 9 0 7 .3 .3 9 9 . 0 8 7 1 2 3 1 7 0 2 1 6 .5 m 1
• 允许汽蚀余量△h △h= △hr +0.3m
ha
p1
g
u 21g2 pg v
泵入口处压头
p1
u
2 1
g 2g
Δha
Δh
有
允许
效
气蚀
气
余量Biblioteka 蚀余量Δhr 必需 气蚀 余量
饱和蒸气压pv/ρg
• 最大允许安装高度
Hgpg0pgvha Hf
Hg增大，有效气蚀余量减小。当Δha与允许气蚀 余量Δh相等时，此时为最大允许安装高度Hgmax
心泵输送清水。已知管路局部阻力的当量长度为85m,摩擦系
数可取为0.03。离心泵特性特性曲线如附图所示。若
△z+△p/ρg为20m(水柱），试求离心泵的工作点。
解： 已知 d=0.15m, l=280m, le=85m, λ=0.03
H0
z
p
g
管路特性系数：
k82gld5le
11930
得到： HH0kQ 22 0119 Q230
泵的串联、并联操作
2.2.6离心泵的汽蚀现象与安装高度
• 汽蚀：当叶轮入口最低 压力点处的压力，降到 液体在此处温度下的饱 和蒸气压pv时，液体将 有部分汽化，生成大量 气泡。气泡破裂，冲击 叶轮，发生噪音，引起 震动，使叶轮破损，这 种现象，称为气蚀。
图2.8离心泵吸液示意图
气蚀余量
• 有效汽蚀余量△ha • 必需汽蚀余量△hr
在附图上标绘出管路特性曲线，与离心泵特性曲线的交点，即
工作点的流量Q=74m3/h.扬程H为25m（水柱）。
三.流量调节
1.改变阀门开度
改变管路特性曲线，操作方便， 但增加能量损失。
2.改变泵的转速
改变泵的特性曲线，无附加
能量损失，比较经济。
图2-6改变阀门开度调节流量
图2-7改变叶轮转速调节流量
2.2 离心泵
2.2.1离心泵的工作原理
• 电机启动后，泵轴带动叶 轮旋转，叶片之间的液体 随叶轮一起旋转，在离心 力的作用下，液体沿着叶 片间的通道从叶轮中心处 被甩到叶轮外围，以高速 度流入泵壳，在蜗形通道 内，动能转变为静压能。 液体以较高的压力，输送 到所需的场所。
气缚现象（air binding)
• 2.3其他类型化工用泵 • 2.3气体输送机械
2.1概述
• 流体输送机械的类型： 1.离心式：离心泵、离心鼓风机、离心压缩机； 2.正位移式：往复泵、齿轮泵、罗茨风机、往复真
空泵、往复压缩机；
3.离心—正位移式：旋涡泵、轴流泵、轴流风机 • 气体的输送：鼓风机、压缩机、真空泵； • 液体的输送：离心泵、旋涡泵、往复泵； • 固体的输送：鼓风机、压缩机
叶轮
2.2.3离心泵的主要性能参数
• 流量Ｑ：单位时间内泵所 输送的液体体积，m3/h
• 扬程Ｈ：流体通过离心泵 所获得的有效能量, m
Hh0
pM pV
g
图2-4压头的测定
例题：某离心泵用20℃清水测定扬程H。测得流量 为720m3/h,泵出口压力表读数为0.4MPa,泵吸入 口处真空读数为-0.028mPa,压力表与真空表间垂 直距离为0.41m.
解： 9 . 2 k 9 / m 3 g ,p 8 M 0 . 4 M ,p V P 0 . 0 ,h a 2 0 . 4 m 8 1
泵的扬程为
H 0.4 1 4 150 ( 2.8 14)04.1 4 m 9.9 29 8.81
2.2.3离心泵的主要性能参数
• 轴功率Ｎ：电动机传给泵轴的功率（W） • 有效功率Ｎe: 单位时间内液体从泵中叶轮
(3) ρ , N
2.2.5 离心泵的工作点与流量调节
一、管路特性曲线
HZpu2
g 2g
Hf
Zp定 值 u 2
g
2g
0
HH0Hf
Hf
(lle
d
)u2
2g
u Q d2 4
Hf 8 2g(l d 5le d4)Q2 kQ2
HH0kQ2
二、工作点 H
Q 工作点
例题： 在内径为150mm、长度为280m的管路系统中，用离
Hgmaxpg 0pg vh Hf
例题：某台离心水泵，从样品上查得汽蚀余量△h=2m(水 柱）。现用此泵输送敞口水槽中40℃清水，若泵吸入口 距水面以上4m高度处，吸入管路的压头损失为1m,当地 环境大气压力为0.1MPa。试求该泵的安装高度是否合适？ 解： 40℃水的饱和蒸气压pv=7.377kPa,ρ=992.2kg/m3,
2.2.2离心泵的主要部件
一.旋转部件：叶轮、转轴 二.静止部件：吸入室、蜗壳 叶轮：开式叶轮；半开式叶轮；闭式叶轮
图2-1 叶轮的类型
2.2.2离心泵的主要部件 图2-2 吸液方式
2.2.2离心泵的主要部件 图2-3离心泵基本结构
油泵
卧式离心泵
清水泵
多级离心泵
热水泵
计量泵
防爆药液离心泵 卫生泵
比例定律：
Q2 n2 Q1 n1
H2 H1
n2 n1
2
3
N2 N1
n2 n1
二.叶轮直径对特性曲线的影响
切割定律:
Q2 D2 Q1 D1
H2 H1
D2 D1
2
3
N2 N1
D2 D1
三.液体粘度对特性曲线的影响
μ ，Q、H ，N ，η ； 原因： (1) μ ，hf , H ；
(2) μ ,u ,Q ； (3) μ,叶轮前后能量损失， N ； 四.液体密度对特性曲线的影响 (1) Q不变。Q与泵出口截面有关。 (2) H不变。 F离心力 ρ , p2-p1 ρ ( p2-p1) / ρg 与 ρ 无关 , H ( p2-p1) / ρg
所获得的有效能量。
Ｎe=gρHQ • 效率：有效功率与轴功率之比。
ή＝Ｎe／Ｎ 泵内造成功率损失的原因：水力损失；容积损
失；机械损失
2.2.4离心泵的特性曲线
特性曲线：额定转数和标准状态下时，离心泵的 H、N、η与Q的关系曲线。
图2-5某离心水泵的特性曲线
2.2.4离心泵的特性曲线
一.离心泵的转速对特性曲线的影响