流体输送机械

第二章 流体输送机械

授课时间：8学时

授课方式：板书+幻灯片 授课内容提纲：

离心泵结构、操作原理和类型；离心泵的理论压头和实际压头；离心泵特性参数和特性曲线；管路特性曲线；离心泵的工作点和流量调节；离心泵安装高度的确定；离心泵的选用；往复泵和其它类型泵；通风机、鼓风机、 压缩机和真空泵

教学目的、要求：

1.了解离心泵主要部件，重点掌握离心泵的工作原理，掌握离心泵基本方程式及应用，离心泵主要性能参数，重点掌握离心泵的特性曲线及其应用、离心泵的工作点与流量调节、离心泵的安装高度及其计算，熟悉离心泵的类型与选择。了解往复泵、计量泵和旋转泵等其他类型泵的工作原理和构造。

2.了解离心通风机、鼓风机与压缩机的构造和工作原理。了解往复压缩机的构造及工作原理，压缩循环的有关计算。

教学重点及难点：

重点：离心泵操作原理；离心泵的工作点和流量调节；离心泵安装高度的确定。 难点：离心泵特性参数和特性曲线；管路特性曲线。

教学方法和教学手段：

新课引入：1.播放动画、2.播放图片 新课教学：1.动画图示、2.过程解析

讨论：离心泵启动前为什么灌满液体；离心泵的安装高度目的

本讲要点：离心泵的工作原理，离心泵基本方程式及应用，掌握离心泵的特性曲线及其应用、离心泵的工作点与流量调节、离心泵的安装高度及其计算。

作业布置：3；5

教学内容：

第二章 流体输送机械

如果说管路是设备与设备之间、车间与车间之间、工厂与工厂之间联系的通道的话，则流体输送机械是这种联系的动力所在。以供料点和需料点为截面列柏努利方程：

f e H g

u g p z H +∆+∆+∆=22

ρ

其中e H 是流体输送机械对单位重量流体所做的功。从上式可以看出，采用流体输送机械操作的目的可能是为了提高流体的动能、位能或静压能，或用于克服沿程的阻力，也可能几种目的兼而有之。

流体输送机械目的：实现非自动化过程。 流体输送机械的分类：

（1）按输送流体的状态分：

液体输送机械 如：泵

气体输送机械 如：风机、压缩机、真空泵

（2）按工作原理通常分三大类： 离心式

正位移式

流体动力作用式

第一节 离心泵

一、离心泵的操作原理与构造

1.离心泵的构造：

2.操作原理： 启动：

1泵内灌满液体（灌泵），2关出口阀， 3开泵(开出口阀)。 原理：

(a) 排出阶段

叶轮旋转(产生离心力，使液体获得能量）→流体流入涡壳(动能→静压能) →流向输出管路。

(b) 吸入阶段

液体自叶轮中心甩向外缘 → 叶轮中心形成低压区→ 贮槽液面与泵入口形成压差 → 液体吸入泵内。

离心泵之所以能够输送液体，主要依靠高速旋转的叶轮，产生离心力，在惯性作用下，获得了能量以提高压强。

⎪⎩⎪⎨⎧：、：

、：

、泵轴及轴封装置泵壳叶轮321 离心泵结构示意图

气缚现象：泵内未充满液体，气体密度低，产生离心力小，在叶轮中心形成的低压不足以将

液体吸上。

说明：离心泵无自吸能力，启动前必须将泵体内充满液体。 3．离心泵的主要部件 1） 叶轮：

敞式：结构简单，制造清洗方便，用于含较多固体悬浮物的液体；液体回流，效率

较低。

半闭式：适于输送易于沉淀的液体，效率较低。

闭式：适于输送不含固体杂质的清洁液体，结构较复杂，效率较高。（较多采用）

叶轮后盖板上平衡孔的作用：平衡轴向应力 吸液方式：单吸式和双吸式 2） 泵壳

蜗壳形 汇集和导出液体通道，能量转换装置。 3) 导轮

固定不动；导轮的弯曲方向与叶片弯曲方向相反

引导液体在泵壳通道内平稳地改变方向，使能量损耗最小，动压能转换为静压能的效率高。 4) 轴封装置

泵轴与泵壳之间的密封。作用：防止液体外漏，气体进入。 a. 填料密封 结构简单，加工方便，功率消耗大，密封不严。

b. 机械密封 密封性好，功率消耗少，广泛使用，加工精度高，价格高。

二．离心泵的理论压头与实际压头

1. 压头 H ，又称扬程，泵对单位重量流体提供的机械能，m 。

动压头的增量与其他项相比，一般可以忽略。因此，泵产生的压头主要用于使液体位置升高、静压头增大以及克服流动过程中的压头损失。

2． 离心泵的理论压头

定义：理想情况下单位重量液体所获得的能量称为理论压头，用H ∞ 表示。 理想情况：

∑

+∆+∆+==f e h g

u g p ΔΖh H 22

ρ⎩⎨

⎧多，且叶片厚度不计。

叶轮的叶片数目为无穷流体为理想流体)2()1(

泵的压头H 与影响因素的关系式只能由实验测定，但理想情况下的关系式则可理论推导得到。

在1与2之间列伯努利方程式，得：

产生的原因：

原因一：离心力作功；

原因二：液体由1流到2时，由于流动通道逐渐扩大，w 逐渐变小，这部分能量将转化为静压能。 3.实际压头H

实际压头比理论压头要小。原因：泵内各种能量损失，包括： （1）叶片间的环流运动 （2）阻力损失

（3）冲击损失

三．离心泵的主要性能参数

1.压头和流量

前已述及，仅介绍方法。 如图，在泵进口b 、泵出口 c 间列机械能衡算式：

2. 有效功率、轴功率和效率

（1）离心泵的有效功率是指液体从叶轮获得的能量,单位为W 或kW 。 Ne=Q ρgH=WsWe [KW] 式中：

Q 一泵在输送条件下的流量，m 3／s ；g —重力加速度，m ／s 2 H —泵在输送条件下的压头，m ；ρ—输送液体的密度 kg/m 3

（2）轴功率N 是指泵轴所需的功率，即电机传给泵轴的功率，单位为W 或kW 。 （3）效率η

η=(Ne/N )×100%

η小于1，离心泵在输送液体过程中存在能量损失，主要有三种： a.容积损失 容积损失是指泵的泄漏所造成的损失；

b.机械损失 由机械摩擦而引起的能量损失称为机械损失；

c.水力损失 粘性液体流经叶轮通道和蜗壳时产生的摩擦阻力以及在泵局部处而产生的局部阻力，统称为水力损失。

c 2 ω 2

c 1 1

=∞H +-g p p ρ12g c c 22122-g p

p ρ1

2- 流量计

真空表 压力表

h 0 c

b =++H g u g p b b 22ρf

c c h h g u g p +++02

2ρ=-≈g p p H b c ρg p p b c ρ

)()(真表+