1、流体输送机械,流体输送机械,流体机械的用途,流体运动时需要能量，这些能量由流体机械提供；流体的流动过程由于摩擦的存在造成能量的损失，流体机械可以补充这些能量的损失。,常用的流体输送机械,1、离心泵的结构与工作原理,离心泵的主要结构,离心泵最主要的部件是叶轮、泵壳和轴封装置。,叶轮：高速旋转提供动能。,泵壳：将叶轮抛出液体的动能转变成静压能。,开式叶轮可以输送含有杂质的污水或带有纤维的液体。,半开式叶轮用于输送易于沉淀或含固体颗粒的液体。,闭式叶轮只能用于输送不含固体颗粒杂质的清洁液体。,离心泵工作过程,2) 启动后，叶轮旋转，并带动液体旋转。,液体在离心力的作用下，沿叶片向边缘抛出，获得能量，
2、液体以较高的静压能及流速流入机壳( 沿叶片方向，u, P静 )。由于涡流通道的截面逐渐增大， P动 P静 。液体以较高的压力排出泵体。,叶片不断转动，液体不断被吸入、排出，形成连续流动。,3) 由于液体被抛出，在泵的吸扣处形成一定的真空度，泵外流体的压力较高，在压力差的作用下被吸入泵口，填补抛出液体的空间。,1) 启动前，前段机壳灌满被输送的液体。,离心泵若在启动前未充满液体，泵壳内存在空气。由于空气密度小，所产生的离心力也小，在吸入口处所形成的真空度不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵，但不能输送液体。此现象称为“气缚”。,“气缚”（air binding ）现象,注意：为便于使泵内充满液体，
3、在吸入管底部安装带吸滤网的底阀，底阀为止逆阀，滤网是为了防止固体物质进入泵内，损坏叶轮的叶片或妨碍泵的正常操作。,）流量Q (/或m3/)：泵的流量（又称送液能力），是指单位时间内泵所输送的液体体积。 ）压头（扬程）（m液柱）：是指单位重量液体流经泵后所获得的能量。 3）效率系数 4）轴功率： 泵的有效功率NeHQg 。 轴功率指泵轴（电动机）所获得的功率：N=Ne/,2、 离心泵的性能参数,注意： 泵在运转时可能发生超负荷，所配电动机功率应比轴功率大。 在机电产品样本中所列出的泵的轴功率，除非特殊说明以外，均系指输送清水时的数值。,泵内部损失主要有三种：容积损失水力损失机械损失,容积损失：是
4、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。,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。,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（实际功率）大于泵的理论功率（即理论压头与理论流量所对应的功率）。理论功率与轴功率之比称为机械效率3。,特性曲线：在固定的转速下，离心泵的基本性能参数（流量、压头、功率和效率）
5、之间的关系曲线。,强调：特性曲线是在固定转速下测出的，只适用于该转速，故特性曲线图上都注明转速n的数值。,3、 离心泵的特性曲线,泵的高效率区,泵在最高效率点条件下操作最为经济合理，但实际上泵往往不可能正好在该条件下运转，一般只能规定一个工作范围，称为泵的高效率区。高效率区的效率应不低于最高效率的92%左右。,强调：泵在铭牌上所标明的是最高效率点的流量、压头和功率。,泵的高效率区,上式称为比例定律，当转速变化小于20%时，可认为效率不变，用上式进行计算误差不大。,离心泵的转数对特性曲线的影响,切割定律。,当叶轮直径变化不大，转速不变时，叶轮直径、流量、压头及功率之间的近似关系为：,叶轮直径对特
6、性曲线的影响,物理性质对特性曲线的影响,粘度的影响：所输送的液体粘度愈大，泵体内能量损失愈多。结果泵的压头、流量都要减小，效率下降，而轴功率则要增大，所以特性曲线改变。,密度的影响：离心泵的压头与密度无关。泵的轴功率随液体密度而改变。被输送液体的密度与水不同时，不能直接使用该泵所提供的Pqv曲线。,实验：泵压头的测定,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300mm。试求泵的压头。,解：根据泵压头的计算公式，则有,4、离
7、心泵的气蚀现象和允许安装高度,当p1 小于一定值后将发生气蚀现象。 (p1pv, pv 为环境温度下液体的饱和蒸汽压)，,2）离心泵的抗气蚀性能,气蚀余量,允许吸上真空高度,Hs与泵的结构、液体的物化特性等因素有关。 一般， Hs 57 mH2O.,3）安装高度,安装高度Hg的计算一般有两种估算方法： 允许吸上真空高度法； 气蚀余量法。,取截面0-0，1-1，在两截面间柏努利方程,则泵的允许安装高度为,允许吸上真空度法,汽蚀余量法,5、 离心泵的工作点,当离心泵安装在一定的管路系统中工作时，其压头和流量不仅与离心泵本身的特性有关，而且还取决于管路的工作特性。,Bqv2,在特定管路中输送液体时，
8、所需扬程随流量的平方而变化，此关系所描绘曲线，称为管路特性曲线。管路特性曲线的形状与管路布置及操作条件有关，而与泵的性能无关。,流体输送机械向每单位重量流体提供的机械能即泵压头为 ：称为管路的扬程，物理意义为将该流体提升HL的高度而使之具有的位能。,代表管路特性方程的曲线称为管路特性曲线，如图所示。,离心泵的特性曲线H-qv与其所在管路的特性曲线He-qe的交点称为泵在该管路的工作点，如图所示。,工作点所对应的流量与压头既满足管路系统的要求，又为离心泵所能提供。,工作点,改变离心泵的转速或改变叶轮外径，以改变泵的特性曲线。,调节流量实质上就是改变离心泵的特性曲线或管路特性曲线，从而改变泵的工作
9、点。,离心泵的流量调节，通常从两方面考虑：,在排出管线上装适当的调节阀，以改变管路特性曲线；,工作点的调节, 改变阀门的开度,改变泵的转数,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。,改变转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。,工作点调节方法的比较,6、 离心泵的选择(自学),1）离心泵的类型水泵（B型、D型、Sh型)用于输送清水及物理、化学性质类似于水的清洁液体。,B型单级单吸离心水泵，扬程范围898m ；流量范围4.5-
10、360m3/h。 D型多级泵，扬程范围14351m；流量范围10.8850m3/h 。级数一般29级；最多12级。 Sh型双吸泵，特点大流量小压头。扬程范围9140m ；流量范围12012500m3/h。,耐腐蚀泵（F型）用于输送腐蚀性流体。泵体使用耐腐蚀性材料。扬程范围15105m ；流量范围2400m3/h。,油泵（Y型）用于输送石油产品。油品的特点是易燃易爆，故需密封好。,杂质泵（P型）用于输送悬浮液及稠厚的浆液等。 又可分为：污水泵PW、砂泵PS、泥浆泵PN等,2）泵的型号及铭牌,铭牌：铭牌所标的数字是泵的最高效率点的数字。离心泵的工作点一般在最高效率点的80%左右。,（1）确定输送系
11、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。,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。,选择步骤为：,3）离心泵的选择,（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。,（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。,（4）确定离心泵的安装高度。,B型泵系列特性曲线
12、图,B型系列泵特性曲线图,IS型泵系列特性曲线图,BA 型泵系列特性曲线图,例：若输水管路系统要求流量为100m3/h、压头为18m，试选择一台合适的离心泵。再求该泵实际运行时所需功率及因阀门调节而多消耗的轴功率。,解：1）选泵的型号输送清水，可以选择IS型离心水泵。 qm=100m3/h，H=18m，在IS型离心水泵的系列特性曲线图上标出相应的点，该点在标有IS 100-80-125型泵弧线的下方，故选用该型号离心水泵，转速为2900rpm/min。该泵的性能如下：qm=100m3/h； H=20m；N=7kW；=78%；h=4.5m,(2) 该泵实际运行时所需轴功率 实际上是泵工作点所对应的轴功率， 即： qm=100m3/h时，N=7kW。,(3) 用阀门调节流量多消耗的功率多消耗的压头: H=20-18=2m,
