化工原理 流体输送机械PPT课件
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化工原理第2章 流体输送(2)67页PPT
2、串联组合泵的特性曲线
H
H串2H单 H单
H 单
O
管路特性曲线
B
AC Ⅱ
Ⅰ
qv单
qv串qv单
qv
泵的串联使用 可以提高泵的压头。
两台泵串联使 用，每台泵的流量 和压头均相同。
在同样流量下， 串联泵的压头为单 泵的两倍。即总压 头为每台泵压头之 和。
如图，两台泵串联时的H-qv 曲 线，单泵的工作点为A，串联后工作点
移至C点。C点的压头为HⅡ，较单台泵 时的H单增大了，并不等于A点的压头 H单的两倍。但是流量qv串较qv单增大了。 多台泵串联操作相当一台多级泵。多
级泵的结构紧凑，安装、维修方便。
因而应该选用多级泵代替多台串联。
六、 离心泵的安装高度和气蚀现象
(一)、 气蚀现象
离心泵运转时，液体在泵 内压强变化如图：
HH 0 Hf
其中，压头损失
Hf
( l le
d
)
u2 2g
8
2g
(
l
d5
le
d4
)qv2
（2-8）
若为特定管路，l、le、d及ζ为定值， λ是Re的函数，即qv的函数。当Re数较大 时，λ随Re的变化很小，可以看作常数。
令，8 (l
2g d
Ⅱ阀门关小， Hf
H
加大，管路特
Ⅱ 性曲线变陡
B
Ⅰ
HB HA
A
Ⅲ
HC C
O
qvB qvA qvC qv
改变阀门开度调节流量示意图
2、改变泵的转速
改变离心泵的转速以
调节流量，实质是维持管
H
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。
2022/8/12
9
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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24
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
化工原理2.1-2.4 流体输送设备课件教材
与转速的平方成正比
12
离心泵扬程的测定
Z1
u12 2g
p1
g
He
Z2
u22 2g
p2
g
H
f
两测压点之间的管路很短，其间的流 动阻力可忽略不计，即Hf=0m液柱
He
Z2
Z1
u22 u12 2g
p2 p1
g
2 1
扬程并不等于升举高度△Z，升举高度只是扬程的一部分。
13
功率：在单位时间内，液体自泵实际得到的功称为泵
5
2. 2 离 心 泵(centrifugal pump)
6
离心泵的构造
主要组成部分是叶轮 (impeller)和蜗形泵壳 (pump case)。叶轮 安装在泵壳内，液体入 口在泵壳中央，正对叶 轮中心，并与吸入导管 相连。压出口在泵壳旁 侧，联结压出导管。
7
叶轮：由4～12片向后弯曲的叶片(vane,blade)组成， 安装在泵轴上，由电动机带动而快速旋转。
qe的单位为m3/s，在操作条件下，泵的
特性曲线方程为H=38-2.8105q2 ，q的
单位为m3/s，试求（1）管路的特性方程； （2）离心泵工作点的流量、压头和理论 功率。
27
离心泵的选择
1）选择泵的类型：首先根据被输送液体的性质和操作条件 确定泵的类型。 2）选择泵的型号：根据管路系统在最大流量下管路所需压 头，按已确定的流量和压头从泵样本或产品目录中选出适 合的型号。
的有效功率，pe，单位为W。 与转速的三次方成正比
pe qV gHe
效率： pe / pa
pa 泵的轴功率
14
离心泵的特性曲线 (characeristic curve)
12
离心泵扬程的测定
Z1
u12 2g
p1
g
He
Z2
u22 2g
p2
g
H
f
两测压点之间的管路很短，其间的流 动阻力可忽略不计，即Hf=0m液柱
He
Z2
Z1
u22 u12 2g
p2 p1
g
2 1
扬程并不等于升举高度△Z，升举高度只是扬程的一部分。
13
功率：在单位时间内，液体自泵实际得到的功称为泵
5
2. 2 离 心 泵(centrifugal pump)
6
离心泵的构造
主要组成部分是叶轮 (impeller)和蜗形泵壳 (pump case)。叶轮 安装在泵壳内，液体入 口在泵壳中央，正对叶 轮中心，并与吸入导管 相连。压出口在泵壳旁 侧，联结压出导管。
7
叶轮：由4～12片向后弯曲的叶片(vane,blade)组成， 安装在泵轴上，由电动机带动而快速旋转。
qe的单位为m3/s，在操作条件下，泵的
特性曲线方程为H=38-2.8105q2 ，q的
单位为m3/s，试求（1）管路的特性方程； （2）离心泵工作点的流量、压头和理论 功率。
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离心泵的选择
1）选择泵的类型：首先根据被输送液体的性质和操作条件 确定泵的类型。 2）选择泵的型号：根据管路系统在最大流量下管路所需压 头，按已确定的流量和压头从泵样本或产品目录中选出适 合的型号。
的有效功率，pe，单位为W。 与转速的三次方成正比
pe qV gHe
效率： pe / pa
pa 泵的轴功率
14
离心泵的特性曲线 (characeristic curve)
化工原理课程课件PPT之第二章流体输送机械
思考： 为什么导轮的弯曲方向与叶片弯曲方向相反？
2021/6/25
16
3 轴封装置
a)轴封的作用 为了防止高压液体从泵壳内沿轴的四周而漏出，或者外界
空气漏入泵壳内。 b)轴封的分类
填料密封：主要由填料函壳、软填料和填料压盖组
轴封装置
成。普通离心泵采用这种密封。
机械密封：主要由装在泵轴上随之转动的动环和固 端面密封 定于泵壳上的静环组成，两个环形端面
第二章 流体输送机械
流体输 向流体作功以提高流体 送机械 机械能的装置。
•输送液体的机械通称为泵。
•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。
2021/6/25
1
输送机械
工作原理
1. 动力式（叶轮式）： 叶轮高速旋转使流体获能 离心式、轴流式
2. 容积式（正位移式）：活塞/转子挤压使流体获能 往复式、旋转式
理论压头、实际压头及各种压头损失与流
量的关系为:
2021/6/25
35
2021/6/25
36
实际压头比理论压头要小。具体原因如下：
（1）叶片间的环流运动
主要取决于叶片
数目、装置角2、叶
轮大小等因素，而几 乎与流量大小无关。
2021/6/25
37
（2）阻力损失 -----可近似视为与流
速的平方呈正比
HT u2c2 cos2 / g
——离心泵的基本方程式 ——离心泵理论压头的表达式
2021/6/25
27
理论压头与理论流量QT关系 流量可表示为叶轮出口处的径向速度与出口截面积的乘积
QT 2r2b2c2 sin 2
从点2处的速度三角形可以得出
c2 cos2 u2 c2 sin 2 ctg2
2021/6/25
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3 轴封装置
a)轴封的作用 为了防止高压液体从泵壳内沿轴的四周而漏出，或者外界
空气漏入泵壳内。 b)轴封的分类
填料密封：主要由填料函壳、软填料和填料压盖组
轴封装置
成。普通离心泵采用这种密封。
机械密封：主要由装在泵轴上随之转动的动环和固 端面密封 定于泵壳上的静环组成，两个环形端面
第二章 流体输送机械
流体输 向流体作功以提高流体 送机械 机械能的装置。
•输送液体的机械通称为泵。
•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。
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1
输送机械
工作原理
1. 动力式（叶轮式）： 叶轮高速旋转使流体获能 离心式、轴流式
2. 容积式（正位移式）：活塞/转子挤压使流体获能 往复式、旋转式
理论压头、实际压头及各种压头损失与流
量的关系为:
2021/6/25
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36
实际压头比理论压头要小。具体原因如下：
（1）叶片间的环流运动
主要取决于叶片
数目、装置角2、叶
轮大小等因素，而几 乎与流量大小无关。
2021/6/25
37
（2）阻力损失 -----可近似视为与流
速的平方呈正比
HT u2c2 cos2 / g
——离心泵的基本方程式 ——离心泵理论压头的表达式
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27
理论压头与理论流量QT关系 流量可表示为叶轮出口处的径向速度与出口截面积的乘积
QT 2r2b2c2 sin 2
从点2处的速度三角形可以得出
c2 cos2 u2 c2 sin 2 ctg2
《流体输送》PPT课件
3〕HT与VT的关系
令：A=u2/g
B= u2ctgβ2/g2πr 2b2
HT=A-BV 直线 〔三条〕
一般采用后弯叶片， 原因：
2.3、离心泵的性能曲线
2.3.1．实际的H～V线 1、实际情况为: ① 叶片数目是有限的6～12片，叶 片间的流道较宽，这样叶片对液体流 束的约束就减小了，使HT有所降低。 ② 液体在叶片间流道内流动时存在 轴向涡流，导致泵的压头降低。
1、离心泵的汽蚀现象
汽蚀现象汽蚀状态：扬程比正常下降 3％
泵的安装以不发生汽蚀现象为依据
2、正常操作必须满足 的条件
pk/ρg≥pv/ρg+e e＝0.3－0.5 我国e＝0.3 pv:饱和蒸汽压 允许极限状态：pk允/ρg＝
pv/ρg+e pk到达pk允时，p2到达p2允
3、最大安装高度Hg,max的 计算
3、最大安装高度Hg,max的 计算
Hg,max=p1/ρg -pv/ρg△h允-∑Hf1-2 (2-20式)
一般△h允与泵的构造和尺寸 有关，由实验测定，并同标 绘于性能曲线图上。
实验条件为大气压
3、最大安装高度Hg,max的 计算
2〕允许汲上真空度 HS,允计算 在1-2截面间列柏式 p1/g=Hg,max+p2允/ρg
工作原理：离心式 往复式 旋转式 流体作用式〔如喷射式〕
一．离心泵的工作原理及 主要部件
1．构造
1〕叶轮：叶轮内6～12片弯曲的叶 片
作用：原动机的机械能→液体→静压 能↑和动能↑
一．离心泵的工作原理及 主要部件
叶轮按其构造形状分有三种：
① 闭式：前后有盖板
② 半闭式：前有盖板
③敞式〔开式〕：前后无盖板
化工原理流体流动与输送机械精品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；
（5）流体输送设计型和操作型问题的定量计算。 ∮基本内容：
（1）密度、比容、比重及影响因素；压力、压力的不同表示方法， 流体静止的基本方程；U型管压差计、皮托管、液位计、液封、 流体流动的基本方程、连续性方程、柏努里方程；
（2）粘度、牛顿粘性定律、雷诺数、边界层效应、边界层形成、 边界层分离。
（3）直管阻力、局部阻力、当量长度、当量直径、因次分析法。 （4）简单管路计算，各流量计的结构及测定原理； （5）离心泵基本原理、构造；离心泵基本方程式；离心泵主要特 性参数、特性曲线、安装高度、工作点与流量调节；
17
1 流体流动与输送机械——1.2 流体静力学
（2）双液体U管压差计
适用于压差较小的场合。
密度接近但不互溶的两种指示液A和
C
(A C ) ；
扩大室内径与U管内径之比应大于
10 。
p1 p2 Rg( A C )
18
1 流体流动与输送机械——1.2 流体静力学
（3） 倒U形压差计 指示剂密度小于被测流体密度，
如空气作为指示剂
p1 p2 Rg( 0 ) Rg
（4） 倾斜式压差计 适用于压差较小的情况。
（5） 复式压差计 适用于压差较大的情况。
19
1 流体流动与输送机械——1.2 流体静力学
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；
（5）流体输送设计型和操作型问题的定量计算。 ∮基本内容：
（1）密度、比容、比重及影响因素；压力、压力的不同表示方法， 流体静止的基本方程；U型管压差计、皮托管、液位计、液封、 流体流动的基本方程、连续性方程、柏努里方程；
（2）粘度、牛顿粘性定律、雷诺数、边界层效应、边界层形成、 边界层分离。
（3）直管阻力、局部阻力、当量长度、当量直径、因次分析法。 （4）简单管路计算，各流量计的结构及测定原理； （5）离心泵基本原理、构造；离心泵基本方程式；离心泵主要特 性参数、特性曲线、安装高度、工作点与流量调节；
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1 流体流动与输送机械——1.2 流体静力学
（2）双液体U管压差计
适用于压差较小的场合。
密度接近但不互溶的两种指示液A和
C
(A C ) ；
扩大室内径与U管内径之比应大于
10 。
p1 p2 Rg( A C )
18
1 流体流动与输送机械——1.2 流体静力学
（3） 倒U形压差计 指示剂密度小于被测流体密度，
如空气作为指示剂
p1 p2 Rg( 0 ) Rg
（4） 倾斜式压差计 适用于压差较小的情况。
（5） 复式压差计 适用于压差较大的情况。
19
1 流体流动与输送机械——1.2 流体静力学
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：
化工原理课件-第二章 流体输送设备
٭一般 ( H g )实际 H g (0.5 ~ 1), m ;
28
《制作化者：工黄德原春 理》课件——第二章 流体输送设备
第一节 离心泵 《化工五原、理》离课心件泵—的—第气一蚀章现流象体与流动允许安装高度
(3)防止气蚀的措施
Hg
Hs
u12 2g
H
f ,01
Hg
pa
g
pv
g
h
H f ,01
p0
pa Hg
pa p1
g
u12 2g
H
f
,01
22
《制作化者：工黄德原春 理》课件——第二章 流体输送设备
第一节 离心泵 五、离心泵的气蚀现象与允许安装高度
(1)允许吸上真空度( H)：s
Hg
pa p1
g
u12 2g
H f ,01
吸上真空度
p p H a 1
s g
Hg
Hs
u12 2g
例：吸入管内径100mm,排出管内径80mm,两测压口 间垂直距离为0.5m。转速2900r/min,以20oC清水为 介质测得流量为15L/s;泵出口 表压为2.55105Pa,入口真空度 为2.67104Pa;电动机输入功率 6.2kW,泵由电动机直接带动, 电动机效率93%。求泵的压头, 轴功率和效率。
② ٭Q h ③ ٭h与泵的结构和尺寸有关
27
《制作化者：工黄德原春 理》课件——第二章 流体输送设备
第一节 离心泵 《化工五原、理》离课心件泵—的—第气一蚀章现流象体与流动允许安装高度
注意：
٭应取Qmax 时的( H s )min 和(h)max ;
٭若 p0 ,则pa用 替代p贮 槽 ； pa
28
《制作化者：工黄德原春 理》课件——第二章 流体输送设备
第一节 离心泵 《化工五原、理》离课心件泵—的—第气一蚀章现流象体与流动允许安装高度
(3)防止气蚀的措施
Hg
Hs
u12 2g
H
f ,01
Hg
pa
g
pv
g
h
H f ,01
p0
pa Hg
pa p1
g
u12 2g
H
f
,01
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《制作化者：工黄德原春 理》课件——第二章 流体输送设备
第一节 离心泵 五、离心泵的气蚀现象与允许安装高度
(1)允许吸上真空度( H)：s
Hg
pa p1
g
u12 2g
H f ,01
吸上真空度
p p H a 1
s g
Hg
Hs
u12 2g
例：吸入管内径100mm,排出管内径80mm,两测压口 间垂直距离为0.5m。转速2900r/min,以20oC清水为 介质测得流量为15L/s;泵出口 表压为2.55105Pa,入口真空度 为2.67104Pa;电动机输入功率 6.2kW,泵由电动机直接带动, 电动机效率93%。求泵的压头, 轴功率和效率。
② ٭Q h ③ ٭h与泵的结构和尺寸有关
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《制作化者：工黄德原春 理》课件——第二章 流体输送设备
第一节 离心泵 《化工五原、理》离课心件泵—的—第气一蚀章现流象体与流动允许安装高度
注意：
٭应取Qmax 时的( H s )min 和(h)max ;
٭若 p0 ,则pa用 替代p贮 槽 ； pa
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。
化工原理PPT课件 第三章 流体输送与流体输送机械
第三章流体输送与流体输送机械概述化学工业是流程工业，从原料输入到成品输出的每一道工序都在一定的流动状态下进行，整个工厂的生产设备是由流体输送管道构成体系。
装臵中的传热、传质和化学反应情况与流体流动状态密切相关，流动参数的任何改变将迅速波及整个系统，直接影响所有设备的操作状态。
因此，往往选择流体的流量、压强和温度等参数作为化工生产系统的主要控制参数。
流体流动与输送有其共同的规律。
各种流体输送机械也有共通的原理，所以有通用机械之称。
化工生产系统中流体输送的主要任务是满足对工艺流体的流量和压强的要求。
流体输送系统包括：流体输送管路、流体输送机械、流动参数测控装臵。
流体输送计算以描述流体流动基本规律的传递理论为基础。
根据流体流动的质量守恒、动量守恒与能量守恒原理，不可压缩流体在管路中稳定流动时应服从常数=uA ρh z g p u h z g p fe +++=+++22222111122ραραdV A V u 24π==∑+++=+++f e h gz p u h gz p u 2222112122ρρ连续性方程柏努利方程体积平均流速由于流体输送系统的流速一般不会很低（湍流），因此动能校正系数α往往接近于1.0。
对于流速较低的层流流动，α值与1.0 相差较大，但由于动能项在总能量中所占比例很小，也可不加校正。
输送单位质量流体所需加入的外功，是决定流体输送机械的重要数据。
单位为J/s （或W ）对可压缩流体，若在所取系统两截面之间流体的绝对压强变化小于10％，仍可按不可压缩流体计算，而流体密度以两截面之间的流体的平均密度ρm 代替。
wh N e e ⋅=ηηwh N N e e⋅==∑fh包括所选截面间全部管路阻力损失h e若管路输送的流体的质量流量为w （kg/s ），则输送流体所需供给的功率（即流体输送机械的有效功率）为：如果流体输送机械的效率为η，则实际消耗的功率即流体输送机械的轴功率为：注意单位！给定流体输送任务（质量流量w 或体积流量V 、输送距离l 、输送目标点的静压强p 2和垂直高差z 2）和流体的初始状态（静压强p 1、垂直高差z 1）设计型：吸收塔11222z 1z 1p 2p 依据连续性方程和柏努利方程对流体输送系统进行设计或者优化操作计算，结合管路的实际条件，合理地确定流速u 和管径d 。
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泵的压头（或扬程）：指泵对单位重量的流体所提供的有效 能量，以H表示。
H = he
管路系统输送单位重量流体所需
泵对单位重量流体提供的机械能 的机械能
he
p u2 z
g 2g
hf
2.1.2.1 理论压头
假设：（1）叶轮内叶片数目无穷多，叶片的厚度无穷小, 即叶片没有厚度；
（2）液体为粘度等于零的理想流体；
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第2章 流体输送机械
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密封方式有：填料密封与机械密封，填料密 封适用于一般液体，而机械密封适用于有腐 蚀性易燃、易爆液体。
填料密封：简单易行，维修工作量大，有一定 的泄漏，对燃、易爆、有毒流体不适用；
机械密封：液体泄漏量小，寿命长，功率小密 封性能好，加工要求高。
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常压流体 被甩出
机械旋转 的离心力
高速流体
逐渐扩大的 泵壳通道
高压流体
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第2章 流体输送机械
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思考：
泵启动前为什么要灌满液体？
气缚现象
未灌满 底阀漏液
液体未灌满 其它地方泄漏
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
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第2章 流体输送机械
S 型单级双吸离心泵
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第2章 流体输送机械
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叶轮 单级：只有一个叶轮 个数 多级：多个叶轮，可 提供更高
的扬程
DFW 型卧式离心泵
ISG 型 管 道 离 心 泵
20D2L0/8型/6 立式多级泵
第 2 章 流 体TS输W送A 机型械卧式多级泵
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2.1.2 离心泵的理论压头与实际压头
.
1
.
2
.
3
漩涡泵总体及叶轮
.
4
离心通风机
.
5
离心鼓风机
.
6
离心压缩机及叶轮
.
7
概述
一、化工生产中为什么要流体输送机械？
连续流动 的各种物 料或产品
由低处送至高处 由低压送至高压设备 克服管道阻力 ……
按工作原理分： 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； 其它类型：喷射式，流体作用式等。
三、本章的目的
1.理解并掌握常用输送机械的操作原理、结构与性能。 2.合理选型、定规格、计算功率、安排位置。
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第2章 流体输送机械
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2.1 离心泵
2.1.1 离心泵构造、原理及主要部件 一、构造和原理
1、离心泵的构造：
排出管
吸入口
泵轴
泵壳 叶轮
轴封
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第2章 流体输送机械
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演 示
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二、主要部件
1、叶轮：
叶轮（Impeller）:离心泵的关键部件，是流体获得机械能的 主要部件，作用是将原动机的机械能传给液体，使液体的静 压能和动能均有所提高,其转速一般可达1200～3600转/min， 高速10700～20450转/min。根据其结构可分为：
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演示
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第2章 流体输送机械
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1、叶 轮： 2、泵 壳： 3、泵 轴 及 轴 封 装：置
思考：
为什么叶片弯曲？ 泵壳呈蜗壳状？
压出导管 泵壳 叶轮
泵轴
吸入导管 底阀
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第2章 流体输送机械
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2、离心泵的工作原理：
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 思考： 流体在泵内都获得了什么能量？ 其中那种能量占主导地位？
流体输送机械
——为输送流体而 提供能量的机械
气体的输送和压缩，主要用鼓风机和压缩机。
液体的输送，主要用离心泵、漩涡泵、往复泵。
固体的输送，可采用流态化的方法
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第2章 流体输送机械
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二、为什么要用不同结构和特性的输送机械
化工厂中输送的流体种类繁多：
1、流体种类有强腐蚀性的、高粘度的、含有固体悬 浮物的、易挥发的、易燃易爆的以及有毒的等等； 2、温度和压强又有高低之分； 3、不同生产过程所需提供的流量和压头又各异。
第2章 流体输送机械
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以上三个构造是离心泵的基本构造，为使泵更有效地工
作，还需其它的辅助部件：
导轮：液体经叶轮做功后直接进入泵体，与泵体产生较 大冲击，并产生噪音。为减少冲击损失设置导轮，导轮是位 于叶轮外周的固定的带叶片的环。弯曲方向与叶轮叶片的弯 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。
（3）泵内为定态流动过程。
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第2章 流体输送机械
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2 流体输送机械—2.1.2 离心泵的理论压头与实际压头
pg1 2c1g2 Hpg2 2c2g2
(2-2)
c2
w2
α2 u2
β2 2
后弯
即
H
p2 p1
g
c22 c12 2g
前弯
β1
w1
1 α1c1
底阀（单向阀）：当泵体安装位置高于贮槽液面时，常 装有底阀，它是一个单向阀，可防止灌泵后，泵内液体倒流 到贮槽中。
滤网：防止液体中杂质进入泵体。
离心泵的分类
吸液 单吸：液体只从一侧吸入 方式 双吸：液体同时从两侧吸入。具有较大的吸液
能力
IS、IR 型单级单吸离心泵
开式
半开式
闭式
思考：三种叶轮中哪一种效率高？
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第2章 流体输送机械
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哪种形式的叶轮做功效率高？
闭式叶轮效率最高，半开式叶轮效率次之，开式叶轮 效率最低；原因在于叶片间的流体倒流（外缘压力高， 叶轮中心压力低）回叶轮中心，做了无用功；增加了前 后盖板使倒流的可能性减小。 按照吸液方式可以将叶轮分为单吸式和双吸式两种。
2. 泵壳 从叶轮中抛出的流体汇集到泵壳中，泵壳是蜗
壳形的,故其流道不断地扩大，高速的液体在泵壳中将大 部份的动能转化为静压能，从而避免高速流体在泵体及 管路内巨大的流动阻力损失。因此泵壳不仅是液体的汇 集器，而且还是一个能量转换装置。
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第2章 流体输送机械
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3. 轴封装置
前面已提到泵启动后在叶轮中心产生负压（吸 入口在泵体一侧），故其会吸入外界的空气；液 体经过叶轮的做功，获得机械能经过泵壳的汇集 ，能量转换成静压能较高的流体进入排出管，对 半开式与闭式叶轮，叶轮四周的高压流体可能泄 漏到盖板与泵体间的空隙（叶轮可旋转，泵体相 对固定，叶轮轴与泵体间必有间隙），故其会向 外界漏液。泵轴与泵壳之间的密封称为轴封。