1、2018/6/19,第二章 流体输送机械,2018/6/19,第 二章 流体输送机械,第 一 节 液体输送机械第二节 气体输送和压缩设备,2018/6/19,在食品的生产加工中，常常需要将流体从低处输送到高处；从低压送至高压；沿管道送至较远的地方。 为达到此目的，必须对流体加入外功，以克服流体阻力及补充输送流体时所不足的能量。,2018/6/19,要 求,了解流体输送机械的分类掌握离心泵的构造、工作原理、性能参数及曲线、安装高度、工作点的确定及调节、联合工作、选用了解其他类型的流体输送机械了解空气输送机械,2018/6/19,第 一 节 液体输送机械,离心泵离心泵的操作原理、构造与类型 离心泵
2、的基本方程式 离心泵的主要性能参数与特性曲线 离心泵性能的改变 离心泵的气蚀现象与允许吸上高度离心泵的工作点与流量调节 其他类型的泵,2018/6/19,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。,流体输送机械种类：,流体输送机械：向流体作功以提高流体机械能的装置。,2018/6/19,一离心泵的构造、操作原理与类型,1. 构造,2018/6/19,叶轮 轴 612片叶片机壳等。,蜗牛形通道；叶轮偏心放；可减少能耗，有利于动能转化为静压能。,叶轮,机壳,底阀(防止“气缚”),滤网(阻拦固体杂质),20
3、18/6/19,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。,2018/6/19,2018/6/19,2. 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。,2018/6/19,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
4、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。,2018/6/19,3.气 缚 现 象 离心泵启动时，如果泵壳内存在空气，由于空气的密度远小于液体的密度，叶轮旋转所产生的离心力很小，叶轮中心处产生的低压不足以造成吸上液体所需要的真空度，这样，离心泵就无法工作，这种现象称作“气缚”。,为了使启动前泵内充满液体，在吸入管道底部装一止逆阀。此外，在离心泵的出口管路上也装一调节阀，用于开停车和调节流
5、量。,2018/6/19,4. 基本部件和构造1）叶轮a)叶轮的作用 将电动机的机械能传给液体,使液体的动能有所提高。 b)叶轮的分类,闭式叶轮,开式叶轮,半闭式叶轮,叶片的内侧带有前后盖板，适于输送干净流体，效率较高。,没有前后盖板，适合输送含有固体颗粒的液体悬浮物。,只有后盖板，可用于输送浆料或含固体悬浮物的液体，效率较低。,2018/6/19,2018/6/19,单吸式叶轮,双吸式叶轮,液体只能从叶轮一侧被吸入，结构简单。,相当于两个没有盖板的单吸式叶轮背靠背并在了一起，可以从两侧吸入液体，具有较大的吸液能力，而且可以较好的消除轴向推力。,2018/6/19,2018/6/19,2）泵壳
6、 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。,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。,2018/6/19,2018/6/19,3）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：,机械密封：,主要由填料函壳、软填料和填料压盖组成，普通
7、离心泵采用这种密封。,主要由装在泵轴上随之转动的动环和固定于泵壳上的静环组成，两个环形端面由弹簧的弹力互相贴紧而作相对运动，起到密封作用。,端面密封,2018/6/19,2018/6/19,2018/6/19,2018/6/19,2018/6/19,5、离心泵的分类1）按照轴上叶轮数目的多少,单级泵,多级泵,轴上只有一个叶轮的离心泵，适用于出口压力不太大的情况；,轴上不止一个叶轮的离心泵 ，可以达到较高的压头。离心泵的级数就是指轴上的叶轮数，我国生产的多级离心泵一般为2-9级。,2）按叶轮上吸入口的数目,单吸泵,双吸泵,叶轮上只有一个吸入口，适用于输送量不大的情况。,叶轮上有两个吸入口，适用于
8、输送量很大的情况。,2018/6/19,2018/6/19,3）按离心泵的不同用途,水泵,输送清水和物性与水相近、无腐蚀性且杂质很少的液体的泵, （B型）,耐腐蚀泵,接触液体的部件（叶轮、泵体）用耐腐蚀材料制成。要求：结构简单、零件容易更换、维修方便、密封可靠、用于耐腐蚀泵的材料有：铸铁、高硅铁、各种合金钢、塑料、玻璃等。（F型）,油泵,输送石油产品的泵 ，要求密封完善。（Y 型）,杂质泵,输送含有固体颗粒的悬浮液、稠厚的浆液等的泵 ，又细分为污水泵、砂泵、泥浆泵等 。要求不易堵塞、易拆卸、耐磨、在构造上是叶轮流道宽、叶片数目少。,2018/6/19,2018/6/19,2018/6/19,二
9、、离心泵的基本方程式,1、离心泵基本方程式的导出 假设如下理想情况： 1）泵叶轮的叶片数目为无限多个，也就是说叶片的厚度为无限薄，液体质点沿叶片弯曲表面流动，不发生任何环流现象。 2）输送的是理想液体，流动中无流动阻力。,2018/6/19,在高速旋转的叶轮当中，液体质点的运动包括：,液体随叶轮旋转 ；,经叶轮流道向外流动。,液体与叶轮一起旋转的速度u1或u2方向与所处圆周的切线方向一致，大小为：,工作角,安装角,2018/6/19,液体沿叶片表面运动的速度1、2，方向为液体质点所处叶片的切线方向，大小与液体的流量、流道的形状等有关,单位重量液体由点1到点2获得的机械能为:,单位重量理想液体，
10、通过无数叶片的旋转，获得的能量称作理论压头，用H表示。,两个速度的合成速度就是液体质点在点1或点2处相对于静止的壳体的速度，称为绝对速度，用c1、c2来表示。,2018/6/19,HC: 液体经叶轮后动能的增加 HP: 液体经叶轮后静压能的增加；静压能增加项HP主要由于两方面的因素促成：1）液体在叶轮内接受离心力所作的外功，单位质量液体所 接受的外功可以表示为：,2）叶轮中相邻的两叶片构成自中心向外沿逐渐扩大的液体 流道，液体通过时部分动能转化为静压能，这部分静 压能的增加可表示为：,2018/6/19,单位重量流体经叶轮后的静压能增加为:,（a）,根据余弦定理，上述速度之间的关系可表示为：,
11、2018/6/19,代入（a）式，并整理可得到：,(b),一般离心泵的设计中，为提高理论压头，使1=90，即cos1=0,离心泵的基本方程式离心泵理论压头的表达式,2018/6/19,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,从点2处的速度三角形可以得出,代入 H=u2c2cos2/g,离心泵基本方程式,表示离心泵的理论压头与理论流量，叶轮的转速和直径、叶轮的几何形状间的关系。,2018/6/19,对于某个离心泵（即其2、2、b2固定），当转速一定时，理论压头与理论流量之间呈线形关系，可表示为：,2018/6/19,2、离心泵基本方程式的讨论,1）离心泵的
12、理论压头与叶轮的转速和直径的关系 当叶片几何尺寸（b2，2）与理论流量一定时，离心泵的理论压头随叶轮的转速或直径的增加而加大。,2018/6/19,2）离心泵的理论压头与叶片几何形状的关系,根据叶片出口端倾角2的大小,叶片形状可分为三种:,工作角,安装角,2018/6/19,a）后弯叶片(20 。泵的理论压头随流量QT的增大而减小b）径向叶片（2=90）ctg2=0 。泵的理论压头不随流量QT而变化。c）前弯叶片(290）ctg20 。泵的理论压头随理论流量QT的增大而增大。,2018/6/19,前弯叶片产生的理论压头最高，这类叶片是最佳形式的叶片吗？NO,2018/6/19,静压头的增加：,
13、动压头的增加：,前弯叶片，动能的提高大于静压能的提高。 由于液体的流速过大，在动能转化为静压能的实际过程中，会有大量机械能损失，使泵的效率降低。 一般都采用后弯叶片,2018/6/19,3、实际压头 离心泵的实际压头与理论压头有较大的差异，原因在于流体在通过泵的过程中存在着压头损失，它主要包括：1）叶片间的环流 2）流体的阻力损失 3）冲击损失,2018/6/19,三离心泵的主要性能参数与特性曲线,1、离心泵的性能参数 1）离心泵的流量 指离心泵在单位时间里排到管路系统的液体体积，一般用Q表示，单位为m3/h。又称为泵的送液能力 。2）离心泵的压头 泵对单位重量的液体所提供的有效能量，以 H
14、表示，单位为m。又称为泵的扬程。,2018/6/19,离心泵的压头取决于： 泵的结构（叶轮的直径、叶片的弯曲情况等） 转速 n 流量 Q，,如何确定转速一定时，泵的压头与流量之间的关系呢？ 实验测定,b,c,2018/6/19,H的计算可根据b、c两截面间的柏努利方程：,离心泵的压头又称扬程。必须注意，扬程并不等于升举高度Z，升举高度只是扬程的一部分。,2018/6/19,例- 某离心泵以20水进行性能实验，测得体积流量为720m3/h，泵出口压力表读数为3.82kgf/cm2，吸入口真空表读数为210mmHg，压力表和真空表间垂直距离为410mm，吸入管和压出管内径分别为350mm及300m
15、m。试求泵的压头。,解：根据泵压头的计算公式，则有,2018/6/19,查得水在20时密度为998 kg/m3，则 HM=3.8210.0=38.2 mH2O HV=0.21013.6=2.86 H2O,计算进出口的平均流速,将已知数据代入，则,2018/6/19,3）离心泵的效率 离心泵输送液体时，通过电机的叶轮将电机的能量传给液体。在这个过程中，不可避免的会有能量损失，也就是说泵轴转动所做的功不能全部都为液体所获得，通常用效率来反映能量损失。这些能量损失包括：容积损失 水力损失 机械损失 泵的效率反应了这三项能量损失的总和，又称为总效率。与泵的大小、类型、制造精密程度和所输送液体的性质有关
16、,2018/6/19,容积损失,容积损失是由于泵的泄漏造成的。离心泵在运转过程中，有一部分获得能量的高压液体，通过叶轮与泵壳之间的间隙流回吸入口。从泵排出的实际流量要比理论排出流量为低，其比值称为容积效率1。,2018/6/19,水力损失,原因：水力损失是由于流体流过叶轮、泵壳时，由于流速大小和方向要改变，且发生冲击，而产生的能量损失。泵的实际压头要比泵理论上所能提供的压头为低,其比值称为水力效率2。,2018/6/19,机械损失,原因：机械损失是泵在运转时，在轴承、轴封装置等机械部件接触处由于机械磨擦而消耗部分能量。泵的轴功率大于泵的理论功率（即理论压头与理论流量所对应的功率）。理论功率与轴
17、功率之比称为机械效率3。,2018/6/19,4）轴功率及有效功率轴功率：,电机输入离心泵的功率,用N表示，单位为J/S,W或kW,有效功率：,排送到管道的液体从叶轮获得的功率，用Ne表示,轴功率和有效功率之间的关系为 ：,有效功率可表达为,轴功率可直接利用效率计算,2018/6/19,2、离心泵的特性曲线,离心泵的H、 、 N 都与离心泵的Q有关，它们之间的关系由确定离心泵压头的实验来测定，实验测出的一组关系曲线： HQ 、Q 、 NQ 离心泵的特性曲线 注意：特性曲线随转速而变。 各种型号的离心泵都有本身独自的特性曲线，但形状基本相似，具有共同的特点,2018/6/19,2018/6/19
18、,1）HQ曲线：表示泵的压头与流量的关系，离心泵的压头普遍是随流量的增大而下降（流量很小时可能有例外）2）NQ曲线：表示泵的轴功率与流量的关系，离心泵的轴功率随流量的增加而上升，流量为零时轴功率最小。 离心泵启动时，应关闭出口阀，使启动电流最小，以保护电机。3）Q曲线：表示泵的效率与流量的关系，随着流量的增大，泵的效率将上升并达到一个最大值，以后流量再增大，效率便下降。,2018/6/19,离心泵在一定转速下有一最高效率点。离心泵在与最高效率点相对应的流量及压头下工作最为经济。 与最高效率点所对应的Q、H、N值称为最佳工况参数。离心泵的铭牌上标明的就是指该泵在运行时最高效率点的状态参数。 注意
19、：在选用离心泵时，应使离心泵在该点附近工作。一般要求操作时的效率应不低于最高效率的92%。,2018/6/19,四、离心泵性能的改变,1、液体性质的影响 1）液体密度的影响,离心泵的流量,与液体密度无关。,离心泵的压头,与液体的密度无关,HQ曲线不因输送的液体的密度不同而变 。泵的效率不随输送液体的密度而变。,离心泵的轴功率与输送液体密度有关 。,2018/6/19,2）粘度的影响 当输送的液体粘度大于常温清水的粘度时，泵的压头减小泵的流量减小泵的效率下降泵的轴功率增大 泵的特性曲线发生改变，选泵时应根据原特性曲线进行修正当液体的运动粘度小于20cst（厘池）时，如汽油、柴油、煤油等粘度的影响
20、可不进行修正。,2018/6/19,2、转速对离心泵特性的影响 当液体的粘度不大且泵的效率不变时，泵的流量、压头、轴功率与转速的近似关系可表示为：,比例定律,3、叶轮直径的影响 1）属于同一系列而尺寸不同的泵，叶轮几何形状完全相似，b2/D2保持不变，当泵的效率不变时，,2018/6/19,2）某一尺寸的叶轮外周经过切削而使D2变小，b2/D2变大 若切削使直径D2减小的幅度在20%以内，效率可视为不变，并且切削前、后叶轮出口的截面积也可认为大致相等, 此时有：,-切割定律,2018/6/19,五、离心泵的汽蚀现象与允许吸上高度,1、汽蚀现象,汽蚀产生的条件叶片入口附近K处的压强PK等于或小于
21、输送温度下液体的饱和蒸气压,2018/6/19,汽蚀产生的后果：,汽蚀发生时产生噪音和震动，叶轮局部在巨大冲击的反复作用下，表面出现斑痕及裂纹，甚至呈海棉状逐渐脱落 液体流量明显下降，同时压头、效率也大幅度降低，严重时会输不出液体。,2018/6/19,2、离心泵的允许吸上高度 离心泵的允许吸上高度又称为允许安装高度，指泵的吸入口与吸入贮槽液面间可允许达到的最大垂直距离，以Hg表示。,2018/6/19,贮槽液面0-0与入口处1-1两截面间列柏努利方程,以0-0为基准,若贮槽上方与大气相通，则P0即为大气压强Pa,？降低安装高度,减小,减小,2018/6/19,2、离心泵的允许吸上真空度,注意
22、：HS 单位是压强的单位，通常以m液柱来表示。在水泵的性能表里一般把它的单位写成 m（实际上应为mH2O）。,离心泵的允许吸上真空度 定义式,允许吸上高度的计算式,2018/6/19,HS值越大，表示该泵在一定操作条件下抗气蚀性能好，安装高度Hg越高。 HS与泵的结构、流量、被输送液体的物理性质及当地大气压等因素有关。通常由泵的制造工厂试验测定，实验在大气压为10mH2O下,以20清水为介质进行的。,2018/6/19,HS随Q增大而减小确定离心泵安装高度时应使用泵最大流量下的HS进行计算若输送其它液体，且操作条件与上述实验条件不符时，需对HS进行校正。,2018/6/19,3、汽蚀余量,为防
23、止汽蚀现象发生，在离心泵入口处液柱的静压头 与动压头 之和必需大于液体在操作温度下的饱和蒸汽压头的 一个最小值。,2018/6/19,气蚀余量定义式,h 与Hg 的关系,当叶轮入口附近(k-k)最小压强等于液体的饱和蒸汽压pv 时，泵入口处压强(1-1)必等于某确定的最小值p1。 在1-1和k-k间列柏努利方程：,2018/6/19,当流量一定且流体流动为阻力平方区时，汽蚀余量仅与泵的结构和尺寸有关，是泵抗气蚀性能参数。,允许吸上高度的计算式,h随Q增大而增大计算允许安装高度时应取高流量下的h值。,2018/6/19,2018/6/19,离心泵的汽蚀余量值 也是由生产泵的工厂通过实验测定的,泵
24、性能表上所列的h值也是按输送20的清水测定的，当输送其它液体时应乘以校正系数予以校正，但因一般校正系数小于1，故把它作为外加的安全系数，不再校正。,2018/6/19,4、离心泵的实际安装高度,离心泵的实际安装高度应小于允许安装高度，一般比允许值小0.51m。,2018/6/19,注意：1）离心泵的允许吸上真空度和允许汽蚀余量值是与其流量有关的，大流量下h较大而HS 较小，因此，必须注意使用最大额定流量值进行计算。2）离心泵安装时，应注意选用较大的吸入管路，减少吸入管路的弯头、阀门等管件，以减少吸入管路的阻力。3）当液体输送温度较高或液体沸点较低时，可能出现允许安装高度为负值的情况，此时，应将
25、离心泵安装于贮槽液面以下，使液体利用位差自流入泵内。,2018/6/19,例2-2 某台离心泵从样本上查得允许吸上真空高度Hs=6m，现将该泵安装在海拔高度为500m处，若夏季平均水温为40。问修正后的Hs应为多少？若吸入管路的压头损失为1mH2O，泵入口处动压头为0.2mH2O。问该泵安装在离水面5m高度处是否合适？,2018/6/19,解: 当水温为40时，Hv=0.75m。查表得Ha=9.74m。 Hs=Hs(Ha10)(Hv0.24) =6(9.7410)(0.750.24) =5.23m,泵的安装高度为: H=Hs u12/2g Hf =5.230.21 =4.93m5m,故泵安装在
26、离水面5m高度处不合适。,2018/6/19,六、离心泵的工作点与流量调节,1、管路特性曲线与泵的工作点 1）管路特性曲线,管路特性曲线,流体通过某特定管路时所需的压头与液体流量的关系曲线。,在截面1-1与 2-2 间列柏努利方程式，并以1-1截面为基准水平面，则液体流过管路所需的压头为：,2018/6/19,式中：,上式简化为,而,令,2018/6/19,管路的特性 方程,在特定管路中输送液体时，管路所需的压头随所输送液体流量Q 的平方而变.,2018/6/19,2）离心泵的工作点,离心泵的特性曲线与管路的特性曲线的交点M，就是离心泵在管路中的工作点。,M点所对应的流量Qe和压头He表示离心
27、泵在该特定管路中实际输送的流量和提供的压头。,2018/6/19,2、离心泵的流量调节1）改变出口阀开度 改变管路特性曲线,阀门关小时： 管路局部阻力加大，管路特性曲线变陡，工作点由原来的M点移到M1点，流量由QM降到QM1；,A,2018/6/19,当阀门开大时： 管路局部阻力减小，管路特性曲线变得平坦一些，工作点由M移到M2流量加大到QM2。,优点：调节迅速方便，流量可连续变化；,缺点：流量阻力加大，要多消耗动力，不经济。,2018/6/19,2）改变泵的转速改变泵的特性曲线,若把泵的转速提高到n1：则HQ线上移，工作点由M移至M1 ，流量由QM 加大到QM1；,2018/6/19,若把泵
28、的转速降至n2：则HQ线下移，工作点移至M2,流量减小到QM2,优点：流量随转速下降而减小，动力消耗也相应降低；,缺点：需要变速装置或价格昂贵的变速电动机，难以做到流量连续调节，生产中很少采用。,2018/6/19,3 )车削叶轮的外径,车削叶轮的外径是离心泵调节流量的一种独特方法。在车床上将泵叶轮的外径车小，这时叶轮直径、流量、压头和功率之间关系，可进行计算。,切割定律,2018/6/19,4) 几种流量调节方法的比较,采用什么方法来调节流量，关系到能耗问题。,改变阀门开度调节流量 方法简便，应用广泛。 但关小阀门会使阻力加大，因而需要多消耗一部分能量以克服附加的阻力，该法不经济的。,改变转
29、速调节流量 可保持管路特性曲线不变，流量随转速下降而减小，动力消耗也相应降低，因节能效果显著，但需要变速装置，难以做到流量连续调节。,2018/6/19,改变叶轮直径 可改变泵的特性曲线，但可调节流量范围不大，且直径减小不当还会降低泵的效率。,在输送流体量不大的管路中，一般都用阀门来调节流量，只有在输液量很大的管路才考虑使用调速的方法。,2018/6/19,3、离心泵的联合工作1）串联组合泵的特性曲线,两台相同型号的离心泵串联组合，在同样的流量下，其提供的压头是单台泵的两倍 。,2018/6/19,2）并联组合泵的特性曲线 两台相同型号的离心泵并联，若其各自有相同的吸入管路，则在相同的压头下，
30、并联泵的流量为单泵的两倍。,2018/6/19,3）离心泵组合方式的选择,对于低阻输送管路a，并联组合泵流量的增大幅度大于串联组合泵；对于高阻输送管路b，串联组合泵的流量增大幅度大于并联组合泵。,低阻输送管路-并联优于串联；高阻输送管路-串联优于并联。,2018/6/19,七、离心泵的类型、选用、安装和使用,1.离心泵的类型1）清水泵（IS、D、Sh）2）耐腐蚀泵（F）3）油泵（Y）4）杂质泵（P）,2018/6/19,离心泵的代号说明,IS100-80-160IS单级单吸离心水泵100泵的吸入口内径，mm80泵的排出口内径，mm160泵的叶轮直径，mm,2018/6/19,离心泵的代号说明,
31、40FM1-2640泵的吸入口内径，mmF悬臂式耐腐蚀离心泵M与液体接触部件的材料代号1轴封类型代号26泵的扬程，m,2018/6/19,离心泵的代号说明,100Y-1202100泵的吸入口内径，mmY单吸离心油泵120泵的单级扬程，m2叶轮级数,2018/6/19,2.离心泵的选用,选择离心泵的基本原则，是以能满足液体输送的工艺要求为前提的。 步骤,（1）确定输送系统的流量与压头 流量一般为生产任务所规定。 根据输送系统管路的安排，用柏努利方程式计算管路所需的压头。,2018/6/19,（2）选择泵的类型与型号 根据输送液体性质和操作条件确定泵的类型；按确定的流量和压头从泵样本产品目录选出合
32、适的型号；如果没有适合的型号，则应选定泵的压头和流量都稍大的型号；如果同时有几个型号适合，则应列表比较选定按所选定型号，进一步查出其详细性能数据。,2018/6/19,（3）校核泵的特性参数 如果输送液体的粘度和密度与水相差很大，则应核算泵的流量与压头及轴功率。,2018/6/19,2、离心泵的安装和使用 1）泵的安装高度 为了保证不发生气蚀现象或泵吸不上液体，泵的实际安装高度必须低于理论上计算的最大安装高度，同时，应尽量降低吸入管路的阻力。,2018/6/19,2）启动前先“灌泵” 这主要是为了防止“气傅”现象的发生，在泵启动前，向泵内灌注液体直至泵壳顶部排气嘴处在打开状态下有液体冒出时为止
33、。3）离心泵应在出口阀门关闭时启动 为了不致启动时电流过大而烧坏电机，泵启动时要将出口阀完全关闭，等电机运转正常后，再逐渐打开出口阀，并调节到所需的流量。,2018/6/19,4）关泵的步骤 关泵时，一定要先关闭泵的出口阀，再停电机。否则，压出管中的高压液体可能反冲入泵内，造成叶轮高速反转，使叶轮被损坏。5）运转时应定时检查泵的响声、振动、滴露等情况，观察泵出口压力表的读数，以及轴承是否过热等。,2018/6/19,例题：用泵把20的苯从地下贮罐送到高位槽，流量为300 l/min。高位槽液面比贮罐液面高10m。泵吸入管用 894mm的无缝钢管，直管长为15m，管上装有一个底阀(可初略地按旋启
34、式止回阀全开时计算)、一个标准弯头；泵排出管用 573.5mm的无缝钢管，直管长度为50m，管路上装有一个全开的截止阀和三个标准弯头。贮罐和高位槽上方均为大气压。设贮罐液面维持恒定。试选择合适的泵。,2018/6/19,式中，z1=0, z2=10m, p1=p2, u10, u2 0, W=9.8110+hf,解： 依题意，绘出流程示意图。取截面和基准面，如图所示。在两截面间列柏努利方程，则有,2018/6/19,进口段：,d=89-24=81mm, l=15m,查图， 得=0.029,2018/6/19,进口段的局部阻力：底阀：le=6.3m 弯头：le=2.73m进口阻力系数：=0.5,
35、2018/6/19,d=57-23.5=50mm, l=50m,查图， 得=0.0313,出口段：,2018/6/19,出口段的局部阻力：全开闸阀： le=0.33m全开截止阀：le=17m标准弯头(3)：le=1.63=4.8m出口阻力系数： =1.0,总阻力：,2018/6/19,轴功率：,选泵,Q泵=1.130060/1000=19.8 m3/hH泵=1.1(w/g)=1.1(252.4/9.81)=28.33 m,从离心泵的产品目录中选择泵：2B31，其参数为：流量： 20 m3/h；扬程： 30.8 m;转速： 2900 r/min;功率： 2.6 kW;效率： 64%；允许吸上真空
36、高度： 7.2m,2018/6/19,校正安装高度,允许： Hs=Hs+(Ha-10)-(Hv-0.24) =7.2+(10-10)-(0.24-0.24) =7.2 m,安装高度：,所以，所选泵不可用。,2018/6/19,例2-4 如附图所示，今有一输送河水的任务，要求将某处河水以80m3/h的流量，输送到一高位槽中，已知高位槽水面高出河面10m，管路系统的总压头损失为7mH2O。试选择一适当的离心泵,并估算由于阀门调节而多消耗的轴功率。,2018/6/19,解 根据已知条件，选用清水泵。取河面1-1截面,高位槽水面2-2截面,以为1-1基准面，并取1-1与2-2间列柏努利方程式，则,根据
37、流量Q(80m3/h) 和H(17m) 可选4B20型号的泵。由附录查得该泵性能为： 流量90m3/h；压头20mH2O；轴功率6.36kW；效率78% 。 由于所选泵压头较高，操作时靠关小阀门调节，因此多消耗功率为：,2018/6/19,2018/6/19,在管路系统装有离心泵，管径均为60mm，吸入管直管长度6m，压出管长度13m，摩擦系数均为0.03，阀门阻力系数6.4，管路两端面的水面高差10m，管内流量0.012m3/s，试求：,1.泵的扬程2.泵进口处断面上的压强3.如果是高位槽中的水沿同样管路流回，不计泵内阻力，是否可流过同样流量。弯头阻力系数0.75，高位槽水面保持不变。,20
38、18/6/19,2018/6/19,2018/6/19,2018/6/19,2-1-2其他类型泵按工作原理分,叶片式泵有高速旋转的叶轮。 如离心泵、轴流泵、涡流泵。往 复 泵靠往复运动的活塞排挤液体。如活塞泵、柱塞泵等。旋转式泵靠旋转运动的部件推挤液体。如齿轮泵、螺杆泵等。,2018/6/19,一、往复泵1、往复泵的结构及工作原理,往复泵是一种容积式泵，它依靠作往复运动的活塞依次开启吸入阀和排出阀从而吸入和排出液体。,2018/6/19,往复泵的结构,主要部件有泵缸、活塞、活塞杆、吸入单向阀和排出单向阀。活塞经传动和机械在外力作用下在泵缸内作往复运动。活塞与单向阀之间的空隙称为工作室。,201
39、8/6/19,工作原理：,当活塞自左向右移动时，工作室的容积增大，形成低压，贮池内的液体经吸入阀被吸入泵缸内，排出阀受排出管内液体压力作用而关闭。当活塞移到右端时，工作室的容积最大。活塞由右向左移动时，泵缸内液体受挤压，压强增大，使吸入阀关闭而推开排出阀将液体排出，活塞移到左端时，排液完毕，完成了一个工作循环，此后开始另一个循环。,2018/6/19,活塞从左端点到右端点的距离叫行程或冲程。活塞在往复一次中，只吸入和排出液体各一次的泵，称为单动泵。由于单动泵的吸入阀和排出阀均装在活塞的一侧，吸液时不能排液，因此排液不是连续的。,2018/6/19,为了改善单动泵流量的不均匀性，多采用双动泵或三
40、联泵,2018/6/19,2018/6/19,工作原理特点,往复泵的工作原理与离心泵不同，具有以下特点：1）往复泵的流量只与泵本身的几何形状和活塞的往复次数有关，而与泵的压头无关。无论在什么压头下工作，只要往复一次，泵就排出一定的液体。,其理论流量：对单动泵对双动泵,2018/6/19,2）往复泵的压头与泵的几何尺寸无关，只要泵的机械强度及原动机的功率允许，输送系统要求多高的压头，往复泵就能提供多大的压头。 3）往复泵的吸上真空度也随泵安装地区的大气压强、输送液体的性质和温度而变，所以往复泵的吸上高度也有一定的限制。但往复泵的低压是靠工作室的扩张来造成的，所以在开动之前，泵内无须充满液体，往复
41、泵有自吸作用。,2018/6/19,4）往复泵不能简单地用排出管路阀门来调节流量，一般采用回路调节。,5)往复泵适用于小流量、高压强的场合，输送高粘度液体时的效果也比离心泵好，但不能输送腐浊性液体和固体粒子的悬浮液。,2018/6/19,二、计量泵,计量泵就是往复泵的一种。通过偏心轮把电机的旋转运动变成柱塞的往复运动。偏心轮的偏心距离可以调整，使柱塞的冲程随之改变。这样就达到控制和调节流量的目的,2018/6/19,2018/6/19,三、旋转泵 旋转泵靠泵内一个或多个转子的旋转来吸入或排出液体，又称转子泵 1、齿轮泵 泵壳内有两个齿轮。一个用电机带动旋转，另一个被啮合着向相反方向旋转，吸入腔
42、内两轮的齿互相拨开，形成低压而吸入液体，被吸入的液体被齿嵌住，随齿轮转动而达到排出腔 ，排出腔内两轮的齿互相合拢，形成高压而排出液体。,2018/6/19,齿轮泵可以产生较高的压头，但流量较小，用于输送粘稠的液体，但不能输送含颗粒的悬浮液。,2018/6/19,2、螺杆泵,螺杆泵分为单螺杆泵、双螺杆泵、三螺杆泵、五螺杆泵等 图（a）为单螺杆泵，螺杆在具有内罗纹的泵壳中偏心转动，将液体沿轴向推进，最终沿排出口排出。（b）为双螺杆泵，工作原理与齿轮泵十分相似，利用两根相互啮合的螺杆来输送液体。 螺杆泵的压头高，效率高，无噪音，适用于高粘度液体的输送。 往复泵、旋转泵均属于正位移泵。,2018/6/19,2018/6/19,2018/6/19,2018/6/19,3、旋涡泵,旋涡泵是一种特殊类型的离心泵，它是由叶轮和泵体组成。叶轮是一个圆盘，四周由凹槽构成的叶片成辐射状排列。叶轮在泵壳内转动，其间有引水道，吸入管接头和排出管接头之间为间壁，间壁与叶轮只有很小的缝隙，用来分隔吸腔和排出腔。泵内液体在随叶轮旋转的同时，又在引水道与各叶片间作漩涡形运动。因而，被叶片拍击多次，获得较多的能量。液体在叶片与引水道之间的反复迂回是靠离心力的作用。因此，旋涡泵在开动前也要灌满液体。旋涡泵适用于要求输送量小，压头高而粘度不大的液体。,2018/6/19,2018/6/19,2018/6/19,
