最新化工原理-2章流体输送机械——总结

泵壳
叶轮
叶轮轴向力问题
e、平衡孔 ——闭式或半闭式叶轮
后盖板与泵壳之间空腔液 体的压强较吸入口侧高
→轴向推力
→磨损
如何 解决？
平衡孔
F
平衡孔
平衡孔可以有效地减小轴向推力,但同时也降低了泵的效率。
2.2.2 离心泵的特性曲线
泵内造成功率损失的原因：
①阻力损失（水力损失） ——产生的摩擦阻力和局部阻力导致的损失。 ②流量损失（容积损失） ——泵内有部分高压液体泄漏到低压区，使排出液体
③叶轮直径——切割定律
直径D 在原有基础改变5%以内，适用。
2.2.3离心泵的流量调节和组合操作 1、工作点
管路特性曲线：
泵特性曲线：
泵安装在特定的管路中，其特性曲线He-qv与管路特性曲 线H-qv的交点P称为离心泵的工作点。
如何理解？ 离心泵在特定的管路系统中运转时所提供的压头和流量
恰好等同于管路所需的压头和流量。 ——理想工作点
2、流量调节
老式水龙头
现代水龙头 化工生产流量调节方式
改变管路的特性曲线 改变泵的特性曲线
（1）改变管路特性曲线
调节阀
排出管 排出口
吸入口 吸入管
——ຫໍສະໝຸດ Baidu节泵出口管路上的阀门
叶轮
泵 泵轴 壳
底 阀
滤 网
改变管路特性曲线调节: 优点：调节迅速方便，灵活，可连续调节。 缺点：流体阻力加大，需额外消耗能量，不经济。
有效功率Pe W，单位时间液体获得的能量
Pe qVgH
电机
P
Pe Pη
Pe
泵
④效率
pe 100%
pa
<100% —— 容积损失，水力损失，机械损失
⑤(叶轮)转速n
1000~3000rpm；2900rpm常见
(2)离心泵的特性曲线
H~qV Pa~qV ~qV
厂家实验测定产品说明书
测定条件：常压下、20C、清水
H
P
g
Kqv2
—— 管路特性曲线方程
H—输送机械向单位重量流体提供的能量，称该机械的压头或扬程
管路特性方程：管路需要补加的机械能与流量的关系。
*流体输送机械的作用：对流体做功，使流体E↑。
H
P
g
Kqv2
1—低阻管路系统 2—高阻管路系统
由图得：需向流体提供的能量高于提高流体势能和克服 管道的阻力损失，其中阻力损失跟流体流量有 关。
叶轮
部件
泵壳 轴封装置
导轮
a、离心泵的叶轮 ——将机械能直接传给液体，以提高液体的 静压能与动能。
图2-2离心泵的叶轮
吸液方式 单吸式 双吸式
图2-3 离心泵的吸液方式
b、离心泵的蜗壳
泵体也称为蜗壳，一般用铸铁制成，多作成蜗牛壳 的形状。叶轮四周甩出的液体汇集到叶轮与蜗壳间的通 道后，沿此通道螺旋式地转至排出口并排出泵外。泵壳 内壁应光滑，以减少液体的摩擦损失。
蜗壳的主要作用： ①汇集液体，并导出液体 ②能量转换装置
A↑
u↓
p↑
c、 轴封装置
旋转的泵轴与固定的泵壳 之间的密封。
作用： 防止高压液体沿轴
漏出或外界空气漏入。
填料密封 机械密封
d、离心泵的导轮
导轮的作用：减少液体进入窝壳时的碰撞，使高速液体流过时 能均匀而缓慢地将动能转化为静压能,使能量损失 降到最低程度 导轮
n一定 H
~ qv
He ~ qv P
Pa ~ qv
qV
离心泵特性曲线
（1） qv-He曲线：
（2） qv-Pa曲线：
当流量qV=0时，泵轴消耗的功率最小。
因此离心泵启动时应关闭出口阀门，使启动 功率最小，以保护电机。
（3） qv -曲线：
最高效率点称为离心泵的设计点。对应
于该点的各性能参数qV 、H 和Pa称为最
➢气体输送机械：压缩机或风机（Compressors and blowers）
排出口
第二节 离心泵
吸入口
蜗壳
电动机 轴封装置
离心泵是工业生产中应用最为广泛的液体 输送机械，使用占化工用泵的80%-90%。输 送的工质范围很广，包括腐蚀性液体和含固体 悬浮物的液体。其突出特点是结构简单、体积 小、流量均匀、调节控制方便、故障少、寿命 长、适用范围广（包括流量、压头和介质性 质）、购置费和操作费用均较低。
佳工况参数，即离心泵铭牌上标注的性能参 数。
根据生产任务选用离心泵时应尽可能使 泵在最高效率点附近工作。
(3)离心泵性能的影响因素 ①流体的性质：
密度： （H，qV，）与无关； , (Pa、Pe)
粘度： ，（H，qV，）; Pa 工作流体与20℃水差别大 参数和曲线变化
②转速——比例定律
—— n 的改变：20%以内，比例定律适用。
（2）改变泵特性曲线
——通过改变泵的转速或直径 改变泵的性能。
改变叶轮的转速
切削叶轮
改变泵的转速:
优点：流量随转速的下降而减小，动力消耗相应 降低，较经济。
缺点：需变速装置，或价格昂贵的变速电机，难以 做到流量连续调节
3、离心泵的并联
两台型号相同的泵并 联于管路系统中，且各自 吸入管路相同，则:
化工原理-2章流体输送 机械——总结
第二章 流体输送机械
第一节 概述 第二节 离心泵 第三节 往复泵 第四节 其他化工用泵 第五节 气体输送机械
第一节 概 述
一、化工生产中为什么要流体输送机械？ ——为输送流体而提供能量的设备
二、输送流体所需的能量 （1）管路特性曲线方程
——描述管路中流量qv与所需补加能量H的关系式
2.2.1 离心泵的工作原理
排出口
泵轴
叶轮 蜗壳
吸入口
灌满液体 叶轮旋转 离心力甩出液体
蜗壳内进行能量的转换 流体被压出
叶轮中心形成真空
在压力差的作用下 流体被压入泵内
气缚现象
液体未灌满 ρ气<<ρ液
离心力甩不出气体 叶轮中心的真空度不够
吸不上液体 泵无法正常工作
离心泵在启动前必须灌泵。
（1）离心泵的主要构件——叶轮和蜗壳
的流量小于流经叶轮的流量导致的损失。 ③机械损失 ——泵轴与轴承之间的摩擦，以及泵轴密封处的摩擦
等造成的损失。
(1)离心泵的主要性能参数
①(体积)流量qV m3/h，叶轮结构、尺寸和转速
②扬程（压头）H 1N流体通过泵获得的机械能。
J/N, m 与qV、叶轮结构、尺寸和n有关。 ③轴功率Pa W，单位时间原动机输入泵轴的能量
（2）流体输送机械的压头（扬程）和流量
①扬程和升举高度是否相同？
扬程－能量概念；非升举高度 升举高度－泵将流体从低位升至高位
时，两液面间的高度差。
②扬程和升举高度关系？
升举高度仅为扬程的一部分，泵工作时，其扬程大于升举高度。 H>h
三、流体输送机械分类
➢液体输送机械：泵（Pumps），如离心泵、往复泵。