化工原理天大柴诚敬 第二章 流体输送机械1

4．离心泵的有效功率和轴功率 离心泵的有效功率是指液体在单位时间内 从叶轮获得的能量 （2-19） P Hq g
e
由电机输入泵轴的功率称为泵的轴功率，单位 为W或kW。则有
Pe Hq P 1000 102
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（2-20）
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二．离心泵的特性曲线
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图2-9 离心泵的特性曲线
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二．离心泵的特性曲线
①每种型号的离心泵在特定转速下有其独 特的特性曲线，且不受管路特性的影响。 ②在固定转速下，离心泵的流量和压头， 效率不随被输送液体的密度而变，但泵的功率 与液体密度成正比。
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二．离心泵的特性曲线
③离心泵的轴功率P在流量为零时为最小， 随流量的增大而上升，因而在启动离心泵时应 关闭泵的出口阀，以减少启动电流，保护电机。 待运转正常后，再打开泵出口阀并调节流量至 规定值。同理，停泵时也要先关出口阀，还可 防止排出管中液体倒流，保护叶轮。
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二．离心泵的特性曲线
设计 点 最佳 工况 参数
高效 区
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三．影响离心泵性能的因素及性能换算
1．液体物性的影响
（1）液体的密度
流量、压头、泵的效率不随密度而改变 泵的功率与液体密度ρ成正比
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三．影响离心泵性能的因素及性能换算
（2）液体的黏度 当被输送液体的黏度大于常温水的黏度时，泵 的流量、压头、效率随黏度增加而下降，但轴 功率增加。 当液体运动黏度ν大于20cSt时
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一．离心泵的性能参数
（1）容积损失 即泄漏造成的损失。
（2）水力损失 由于液体流经叶片、蜗壳的沿程 阻力，流道面积和方向变化的局部阻力，以及叶 轮通道中的环流和旋涡等因素造成的能量损失。 （3）机械效率 由于高速旋转的叶轮表面与液体 之间摩擦，泵轴在轴承、轴封等处的机械摩擦造 成的能量损失。
q cq q
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H cH H
c
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三．影响离心泵性能的因素及性能换算
2．离心泵转速的影响
q1 n1 q 2 n2
H1 n1 H 2 n2
2
P1 n1 P2 n2
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一．离心泵的性能参数
总效率由上述三部分构成，即
vhm
（1）闭式叶轮的容积效率值在0.85～0.95。
（2）额定流量下，水力效率最高，其值在0.8～ 0.9的范围。
（3）机械损失可用机械效率来反映 ，其值在 0.96～0.99之间。
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一．离心泵的性能参数
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第二章 流体输送机械
2.2 离心泵
2.2.4 离心泵在管路中的运行
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一．离心泵的安装高度
离心泵的安装高度 是指泵的入口距贮 槽液面的垂直距离
安装高度
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图2-12离心泵吸液示意图
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一．离心泵的安装高度
p0 p1 u12 Hg H f ,01 g 2g
第二章 流体输送机械
学习目的 与要求
通过本章学习，掌握化工中常用流体输送机 械的基本结构、工作原理和操作特性，能够根据 生产工艺要求和流体特性，合理地选择和正确操 作流体输送机械，并使之在高效下安全可靠运行。
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第二章 流体输送机械
2.1 概述 2.1.1 流体输送机械的作用
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一．离心泵的工作原理
图2-1 离心泵装置简图
排出 口 叶 轮 泵 轴
泵 壳
吸入口
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二．离心泵的基本结构
1．离心泵的叶轮 闭式 半闭式 开式
图2-2离心泵的叶轮
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二．离心泵的基本结构
吸液方式 单吸式 双吸式
平衡 孔
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泵扬程较正常值下降3％为标志。
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一．离心泵的安装高度
汽蚀的危害
（1）泵体产生震动与噪音； （2）泵性能（q、H、η）下降； （3）泵壳及叶轮冲蚀（点蚀到裂缝）。 应注意区别气缚现象与汽蚀现象。
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一．离心泵的安装高度
2．离心泵的抗汽蚀性能 汽蚀余量 用NPSH表示，单位为m，其定义式 （2-25）
图2-3 离心泵的吸液方式
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二．离心泵的基本结构
2．离心泵的泵壳和导轮
导轮
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图2-4 泵壳和导轮
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二．离心泵的基本结构
3. 离心泵的轴封装置 泵轴与泵壳之间的密封称为轴封，其作用 是防止泵内高压液体从间隙漏出，或避免外界 空气进入泵内。常用的轴封装置有填料密封和 机械密封两大类。后者适用于要求密封较高的 场合，如酸、碱、易燃、易爆及有毒液体的输 送。
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一．液体质点在叶轮中的流动
2、速度三角形
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19 图2-5 液体在离心泵中流动的速度三角形
二．离心泵基本方程的表达式
HT
u u c c 2g 2g 2g
2 2 2 1 2 1 2 2 2 2
2 1
离心泵基本方程式 表明离心泵的静压头由液体作旋转运动的圆周速度 和径向的相对速度转换而获得。
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一．离心泵的性能参数
离心泵的主要性能参数：
流量、压头、效率、轴功率等。
泵的性能参数及相互之间的关系是选泵和进行 流量调节的依据。 离心泵的特性曲线： 主要性能参数之间的关系曲线。
是在一定转速下，用20℃清水在常压下实验测 得的。
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一．离心泵的性能参数
1．流量 离心泵的流量用q表示，常用单位为L/s、m3/s。 2．压头（扬程） 一般用H表示，单位为J/N或m。 3．效率 （1）容积损失 （2）水力损失 （3）机械效 率
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二．离心泵的特性曲线
④离心泵的压头一般随流量加大而下降（在 极小流量时有例外）。此规律和离心泵理论压头 的表达式相一致。 ⑤在额定流量下泵的效率为最高。该最高效 率点称为泵的设计点，对应的各项参数称为最佳 工况参数。离心泵铭牌上标出的性能参数即是最 高效率点对应的数值。离心泵应尽可能在高效区 操作（最高效率的92%范围内）。
位风压 (一般可忽略 )
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静风压
动风压
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二．管路系统对输送机械的其它 性能要求
流体输送机械除满足工艺上对流量和压头（对 气体为风压与风量）两项主要技术指标要求外， 还应满足如下要求： ①结构简单，重量轻，投资费用低。
②运行可靠，操作效率高，日常操作费用低。
③能适应被输送流体的特性，如黏度、可燃性、 毒性、腐蚀性、爆炸性、含固体杂质等。
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离心泵的比例定律 其适用条件是离心泵的转速变化不大于±20%。
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三．影响离心泵性能的因素及性能换算
3．离心泵叶轮外径的影响
q D2 q D2
H D2 P D2
3
离心泵的切割定律
其适用条件是固定转速下，叶轮直径的车销不 大于5%D2。
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三．离心泵理论压头影响因素分析
（3）理论流量
HT A BqT
对于后弯叶片，B>0，HT∞随qT的增加而降低。
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三．离心泵理论压头影响因素分析
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图2-7 HT∞与qT的关系曲线
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三．离心泵理论压头影响因素分析
（4）液体密度 离心泵的理论压头与液体密度无关。
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第二章 流体输送机械
2.2 离心泵
2.2.2 离心泵的基本方程式
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一．液体质点在叶轮中的流动
1、简化假设 (1) 叶轮为具有无限薄、无限多叶片的理想叶轮， 流体质点将完全沿着叶片表面而流动，流体无旋 涡、无冲击损失； (2) 被输送的是理想液体，液体在叶轮内流动不存 在流动阻力； (3) 泵内为定态流动过程。
p1 u12 pv NPSH g 2g g
He K Bq
2 e
管路特性方程
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一、管路系统对流体输送机械的 能量要求─管路特性方程
对于通风机的气体输送系统，在风机进出口截 面间采用以单位体积（1m3）为基准的伯努利方 程式，
u 2 HT g Z p gH f J/m3或Pa （2-6） 2
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第二章 流体输送机械
2.1 概述
2.1.2 流体输送机械的分类
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流体输送机械的分类
输送液体 按输送流体 的状态分类 泵 通风机 鼓风机 压缩机 真空泵
输送气体
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流体输送机械的分类
动力式（叶轮式）
按工作原理分类
容积式（正位移式）
流体作用式
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练 习 题 目
思考题
1． 离心泵的主要有哪几部分组成，工作原理是 什么？
2. 什么是气缚？如何防止?
3. 叶片形状与离心泵理论压头之间有什么关系？ 为什么要采用后弯叶片？ 4. 为提高离心泵的静压能，能采取哪些措施? 作业题: 1