1、第二章 流体输送机械,1、输送机械的主要结构、工作原理和性能：,2、合理选取设备，从事相关计算、运行管理和安装调试等。,第一节 概述,在供料点需料点之间，建立B.E. 得：,输送机械,输送机械的作用：,流体的动能， 或位能，静压能，克服沿程阻力，或兼而有之。,对流体做功，使流体能量, 结果:,管路所需能量：,流体输送机械分类,介质：液体泵气体风机、压缩机,工作原理： 离心式 正位移式：往复式、旋转式 其它（如喷射式）,第二节 离心泵,离心泵的外观,离心泵的优点： 课本P87,离心泵装置简图,滤网底阀（单向阀）吸入管泵体压出管(装有阀门),沿流体流动方向,一 泵体的主要部件,1、叶轮,（核心）叶
2、片（+盖板）、轮毂,48（或612）个叶片（后弯）,液体通道。,前盖板、后盖板，无盖板,闭式叶轮,半开式,开式,液体入口叶轮侧向中心；,2、泵壳（蜗壳）：,泵体的外壳，包围叶轮,结构特点：沿流体流动方向截面积逐渐扩大的蜗牛壳形通道,出口叶轮边缘切线方向,做成蜗壳的目的：减少能量损失。,泵旋转有方向性,叶轮的作用：将电机的机械能通过泵轴传给液体，使液体的能量提高。,目的：减少能耗；减小应力，延长寿命。,平衡孔的作用,消除部分轴向推力,泵壳的作用（1）导出液体的通道 （2）能量转换装置 部分动能 静压能,3、泵轴及轴封装置 泵轴：电机和叶轮的连接轴.垂直叶轮面，叶轮中心。 轴封装置 a、填料密封：
3、填料函（主要由填料，水封环，填料筒，填料压盖，水封管组成）。 优点 ：结构简单，加工使用方便，价廉。 缺点：须经常维修，耗功率较大，密封性能差。故不宜输送易燃、易爆和有毒的液体。 b、机械密封：动环和静环。 优点：密封性能好，使用寿命长，不易被磨损，功耗小。 缺点：加工精度高，复杂，安装要求严格，装卸更换麻烦，价格高。,二 离心泵的工作原理,1、排液原理 原动机轴叶轮，高速旋转,离心力,叶片间液体,中心外围,液体被做功,能量（液体获得的主要能量动能）,液体高速离开叶轮，（u=1525m/s）。解释速度三角形 （后弯）,泵在启动前必须用被送液体灌满泵此操作称为灌泵。,液体汇集到泵壳并进行能量转换
4、,（动静）,2、吸上原理与气缚现象,叶轮中心低压的形成,p,若泵内有气， 则,泵入口压力,液体不能吸上,气缚现象,启动前用被送液体灌满泵并且防止漏气。, 液体高速离开,p,3、导轮的作用,减少能量损失,导轮是位于叶轮外周的固定的带叶片的环。这些叶片的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。,三 离心泵的性能参数与特性曲线,0. 离心泵的基本方程式,叶片数液体无环流,理想流体无能量损失,离心泵基本方程,r叶轮半径；u圆周速度；c绝对速度；b叶片宽度； 、 叶片装置角（流动角）。,
5、理想假设,理论压头,说明：,（1）装置角：90度 前弯叶片,0,b、r、, 则H ,Q ，则H （线性规律）,（3）理论压头H和理论流量与流体的性质无关,（4）H与H的差距 ,叶片间环流；阻力损失；冲击损失,理论流量,cr绝对速度的径向分量；b叶片宽度； D 叶轮外径。,1、离心泵的主要性能参数,（1）(叶轮)转速n：,10003000rpm；2900rpm常见,（2）(体积)流量Q:,m3/h，叶轮结构、尺寸和转速,（3）压头（扬程）H：,泵能提供给1N流体的机械能。,J/N；m,Q、叶轮结构、尺寸和n有关。,由实验得经验式：HA-BQ2 (A,B与泵及转速有关）,（4）轴功率（实际）N：,
6、单位时间电机输入泵轴的能量 J/s; W,实际工作流量还与管路特性有关。,实验研究：N = N电 传 电,（5）效率： = Ne/ N,100%,容积损失，机械损失，水力损失,2、离心泵的特性曲线,HQ,NQ,Q,厂家实验测定产品说明书,常压下，20C清水,有效功率Ne：,单位时间液体从泵获得的能量,设计计算时：N = Ne/ ,额定流量：最高效率下的流量。,与泵的类型、尺寸、制造精度、液体的流量和性质有关。,小泵5070，大90,【容积损失】：泵的液体泄漏所造成的损失（密封圈，平衡孔，密封压盖等）。 与泵的结构及液体在泵的进出口处的压强差有关。 【机械损失】：泵轴与轴承之间，泵轴与填料函之间
7、以及叶轮盖板外表面与液体之间摩擦引起的损失。 【水力损失】：粘性液体流经叶轮通道和蜗壳时产生的摩擦阻力以及泵局部处因流速和方向改变引起的环流和冲击而造成的局部阻力。 与泵的结构，流量和液体的性质有关。 前两者与流量近似无关。但水力损失与流量有关：其中摩擦阻力与流量的平方成正比；局部阻力是在某一流量下为最小（液体流动方向恰与叶片入口角一致）,离心泵特性曲线,泵不同，曲线不同；转速不同，曲线不同；被送液体不同，曲线也不同。但变化趋势不变。,说明：,HQ曲线，Q，H。,Q很小时可能例外。 HABQ2 最重要,NQ曲线： Q，N 。,大流量大电机,关闭出口阀启动泵，启动电流最小，保护电机。,Q曲线 ：
8、小Q ， ；大Q ， 。, max,泵的铭牌与max对应的性能参数,选泵类型时 max。一般只能在一定范围工作泵的高效区，通常为最高效率的92左右。,离心泵的最高效率点：设计点,性能表与max对应的性能参数,如何设计实验？,实验：泵的特性曲线测定,很小可忽略,3、离心泵特性的影响因素,（1）流体的性质：,密度：, , (N、Ne) ,（H，Q，）与无关；,粘度：, ，（H，Q，）;,N ,工作流体20水差别大,参数和曲线变化,（2）泵的转速比例定律,假设：速度三角形相似；效率相同。, n 20%以内，假设成立。,(3)叶轮直径切割定律,D 10%（20%）以内，假设成立。,讨论HA-BQ2的变
9、化,假设：速度三角形相似；效率相同； 叶轮其它尺寸不变，出口截面积基本不变。,注：若叶轮其它尺寸也变化时,管路所需压头,对于特定管路系统，一定操作条件下：,1、管路特性曲线,工作状态点，Q, H, N, =?,问题：,四 离心泵的工作点和流量调节,管路压头损失,(H0),于是,管路特性方程(曲线),讨论：,曲线在H轴上截距，,管路所需最小外加压头。, 影响因素。在图中介绍He与Q 的关系。 k的影响因素。对于特定管路，在阻力平方区，k为常数。,k大为高阻管路，曲线较陡；k小为低阻管路，曲线较平缓。,-管路特性系数,令,只与管路布局、操作条件和流体物性有关，与泵无关。,管路流量所需外加压头,泵提
10、供的压头H必须管路需要的压头He。A必须大于H0,2、离心泵的工作点,泵的HQ与管路的HeQ曲线的交点,H,Q,H0,A,管路特性曲线,泵特性曲线,Q工作,H工作,阻力消耗,H0消耗,说明:,工作点,泵的特性 & 管路的特性,联解两特性方程(注意Q的单位要统一）,作图，两曲线交点,泵装于管路,工作点 （Q,H),Q=泵供流量=管得流量,H=泵供压头(H)=流体得压头(He),泵的实际工作状态,非定态流动的泵送流体过程,能量衡算,H0变管路特性曲线变工作点变流量变、所需能量变等。,m3/h,m3/s,【练习题】：用离心泵将河水送往敞口高位槽，高位槽液面高出河水液面10米，输送管路内径为54mm，
11、整个输送系统管路总长为90m（包括局部阻力），摩擦系数为0.025。泵的特性曲线为H=30-6105Q2（Q的单位为m3/s，H的单位为m）。试求：（1）流量为多少？（2）若河水液面下降3m，流量为多少？此时，泵前真空表的读数怎样变化？,【练习题】：用离心泵将河水送往敞口高位槽，高位槽液面高出河水液面15米，当泵的转速为2900转/分时，泵的特性曲线为H=45-1.3106Q2（Q的单位为m3/s，H的单位为m），管内流量为0.003m3/s。试求：（1）当泵的转速调为2800转/分时，管路不变，流量为多少？（2）当泵的转速保持2900转/分不变，利用关小阀门，使流量与（1）相同，管路曲线怎样
12、？,【练习题】：用离心泵将敞口水池的水送往敞口高位槽，高位槽液面高出水池液面5米，输送管路内径为50mm，压出管路上装有一阀门，当阀门全开（=0.17）时，泵入口处真空表的读数为52.6kPa，泵出口处压力表的读数为155.9kPa，泵的特性曲线为H=23.1-1.43105Q2（Q的单位为m3/s，H的单位为m）。试求：（1） 阀门全开（=0.17）时，泵的有效功率为多少？（2） 将阀门关小（=80）而保持管路其它情况不变，流量为多少？,【练习题】：某型号的离心泵，其压头与流量的关系为H=18-0.6106Q2（Q的单位为m3/s，H的单位为m）。若用该泵从常压储水池将水抽送到渠道中，已知储
13、水池的截面积为100m2，池中水深7m。输水之初池内水面低于渠道水平面2m，假设渠道水平面保持不变，且与大气相通。管路系统的压头损失为Hf=0.4106Q2（Q的单位为m3/s，Hf的单位为m）。求：将储水池内的水全部抽出所需的时间和能量。,【练习题】：用离心泵将敞口水池的水以30m3/h输水量送往吸收塔塔顶，塔顶压力为0.5kgf/cm2（表压），塔顶高出水池液面10米，输送管路内径为81mm，输送管路长18m，管线局部阻力系数和为13（阀全开，不包括出口阻力），摩擦系数=0.01227+0.7543/Re0.38试求：（1） 输送所需的有效功率为多少？（2）泵的特性曲线：扬程为H=22.4
14、+5Q-20Q2 效率为=2.5Q-2.1Q2 （Q的单位为m3/min，H的单位为m）。 最高效率点的效率为多少？该泵是否适用？如适用，调节阀消耗的功率增加多少？,【练习题】 将浓度为95%的硝酸自常压罐输送至常压设备中去，要求输送量为36m3/h,液体的扬升高度为7m。输送管路由内径为80mm的钢化玻璃管构成，总长为160m（包括所有局部阻力的当量长度）。已知：酸液在输送温度下粘度为1.1510-3Pas；密度为1545kg/m3。摩擦系数可取为0.015。现采用某种型号的耐酸泵，其性能列于本题附表中。问：(1)该泵是否合用？ (2)实际的输送量、压头、效率及功率消耗各为多少？,选泵或判断
15、适用性：HHe；高效区。,【练习题】有一离心泵，其特性曲线为H=40-6.079104Q2（Q的单位：m3/s），如图所示，现拟用该泵将水池中的清水送到20m高的敞口高位水槽，泵入口处与水池液面间垂直距离4.4m，输送管路的管内径为100mm，吸入管路总长（包括所有局部阻力当量长度）为10m，摩擦系数为0.02。当离心泵进口处真空表的读数为50kPa时，试求：（1）输水体积流量；（2）管路系统因流动摩擦阻力而消耗的有效功率。,20m,3、离心泵的流量调节,调节流量, 改变泵的特性,改变工作点, 改变管路特性,（1）改变管路特性,调节出口阀开度,关小出口阀 k , H ，Q , 管特线变陡, 工
16、作点左上移,开大出口阀 k , H ，Q , 管特线变平缓, 工作点右下移,（2）改变泵的特性,改变叶轮转速,H0变管路特性曲线变工作点变流量等性能变。,n泵HQ曲线上移,工作点右上移， H ，Q ,车削叶轮直径,思考：比较以上方法的优缺点。,多泵组合（见后）,阀门开度为 k 时的管路特性曲线为 1，此时，泵的工作点为 A，流量为 QA,阀门开度关至 k 时管路特性曲线 2，此时，泵的工作点为 B，流量为 QB,在阀门开度为 k 时，管路阻力损失为 HC-H0在阀门开度关至 k 时，管路阻力损失为 HB-H0,若要求把流量调节至 QB，,所以，阀门开度有 k 降为 k，增加的阻力损失为HB-H
17、C,调节阀门开度简单灵活，但阻力损失增大，不经济。,调节出口阀开度,要把泵的转数提高到n1，泵的特性曲线就上移到n1位置，工作点由A移到B，流量和压头都相应加大;,改变离心泵的转数以调节流量，实质上是维持管路特性曲线不变，而改变泵的特性曲线。,若把泵的转数降到n2，泵的特性曲线就移到n2位置，工作点移到C，流量和压头都相应地减小。,改变泵的转数,这种流量调节方式没有附加的能量损失，经济性好，但电动机转速调节不方便，故目前使用不多，只有大型的水电站使用。,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
18、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，维持高效率工作，流量随转速下降而减小，动力消耗也相应降低，节能效果显著，但需要变速装置，难以做到流量连续调节。,几种流量调节方法的比较,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。,【练习题】有一离心泵，其特性曲线为H=40-7.0104Q2（Q的单位：m3/s），如图所示，现拟用该泵将水池中的清水送到10m高的密闭高位水槽，高位水槽液面上方压力表的读数为100kPa时，输水量为10L/s，此时管内流动已进入阻力平方区。若管路及阀门开度不变，当高位水槽液面上方压力表的读数为80kP
19、a时，试求：（1）管路的特性方程；（2）输水体积流量；（3）离心泵的有效功率。,10m,【练习题】：用离心泵将水由储槽A送往高位槽B，两槽均为敞口，且液位恒定，B槽液面高出A槽液面3米。已知输送管路为45mm2.5mm，在出口阀门全开的情况下，整个输送系统管路总长为20米（包括所有局部阻力的当量长度），摩擦系数可取0.02。在输送范围内该泵的特性方程为H=18-6105Q2（Q的单位为m3/s，H的单位为m）。试求（1）阀门全开时离心泵的流量和压头；（2）现关小阀门使流量减为原来的90，写出此时的管路特性方程，并计算由于阀门关小而多消耗的功率/由于调节流量损失在阀门上的功率（设泵的效率为62，
20、且忽略其变化）。,50,QB=0.9QA,HB=HC,【练习题】：用离心泵将密度为975kg/m3的某水溶液由储槽A送往敞口高位槽B， B槽液面高出A槽液面4米，储槽A液面上方真空度为450mmHg。已知输送管路内径为50mm，在出口阀门全开时，整个输送系统管路总长为50m（包括局部阻力），摩擦系数为0.03。当叶轮转速为2900rpm时，泵在615m3/h流量范围内的特性曲线为H=16.08-0.0233Q2（Q的单位为m3/h，H的单位为m）。试求：（1）若要求流量为10m3/h，此台离心泵能否完成输送任务？（2）关小出口阀门，将输送量由10m3/h减至8m3/h，泵的输送功率减少的百分数
21、；（3）若采用改变离心泵转速的方法将输送量由10m3/h减至8m3/h，则转速应为多少？此时泵的输送功率减少的百分数又为多少？,52,【练习题】：用离心泵将密度为800kg/m3的煤油由敞口储槽A送往吸收塔顶B， 入塔管口高出A槽液面20米，吸收塔顶压力为0.03MPa（表）。已知输送管路内径为50mm，整个输送系统管路总长为350m（包括除流量调节阀以外的局部阻力），摩擦系数为0.02。泵的特性曲线为H=40-0.075Q2（Q的单位为m3/h，H的单位为m）。调节阀全开时流量为8.48m3/h。试求：（1）调节阀全开时的局部阻力系数及当量长度；（2）若调节阀开度不变，应在压出管段多长范围内
22、并联一根等长等径的管子，可使煤油流量增加5%。,五 离心泵的并联和串联,1、并联,当两台型号相同的离心泵并联操作时，由于各自的管路相同，管路特性相同，所以，两泵的流量和压头等参数必然相同。 实验证明：在同一压头下，两台并联相同泵的流量等于单台泵的两倍。即H一定，Q并2Q单（根据实验结果作图）。n台泵并联时， Q并nQ单。 并联泵的合成特性曲线为 H并= A - B(Q并/n)2。 问题：流量如何确定？ 由实验结果可知：压头和流量均有增大，但流量小于单台泵的n倍。,53,56,H,Q,两泵并联,单泵,并联泵,管路曲线,H0,A,52,2、串联,当两台型号相同的离心泵串联操作时，由于各自的管路相同
23、，管路特性相同，所以，两泵的流量和压头等参数也必然相同。 实验证明：在同一流量下，两台串联相同泵的压头等于单台泵的两倍。即Q一定，H串2H单（根据实验结果作图）。n台泵串联时， H串nH单。 串联泵的合成特性曲线为 H串= n(A BQ串2)。 问题：流量如何确定？ 由实验结果可知：压头和流量均有增大，但压头小于单台泵的n倍。,55,H,Q,两泵串联,单泵,串联泵,管路曲线,H0,A,2A,54,3、组合方式的选择,取决于管路曲线形状,低阻管路：并联优于串联。 高阻管路：串联优于并联。 但对于H0值高于单泵所能提供最大压头的特定管路，则只能采用串联组合方式。,H,Q,组合方式的选择,单泵,串联
24、泵,高阻管路曲线,并联泵,低阻管路曲线,H0,A,2A,离心泵的并联,离心泵的串联,【练习题】 某排洪系统，采用单台离心泵将洪水由甲地排往乙地，两地水面基本无落差。离心泵的特性曲线为H=30-1620Q2（Q的单位：m3/s），排洪水量为400m3/h，此时管内流动已进入阻力平方区。现因排涝抗洪需要，在原离心泵上并联一台型号完全相同的离心泵。试求：（1）管路的特性方程；（2）并联泵后的排洪量；（3）并联泵后，排出管路上压力表读数的变化。,A,B,9m,泵1,泵2,【练习题】 如同所示的输水循环系统，两台离心泵型号相同，两条管路除两个阀门开度不同外，其它条件完全相同，流向如图。封闭容器B内的真空
25、度为70000Pa，两管路的流速均为3m/s，泵1出口阀两端的汞压差计读数为300mm。试求：（1）泵1出口阀局部阻力系数；（2）泵2出口阀局部阻力系数。,满足串联泵的规律,六 离心泵的安装高度,1、安装高度:,问题：,供液点液面到泵入口处的垂直距离(Hg),安装在什么位置，高度有无限制？,在0-01-1面间，建立柏努利方程得：,Hg，则p1,当p1pv，,叶轮中心汽化汽泡,被抛向外围,凝结 局部真空,压力升高,周围液体高速冲向汽泡中心, 撞击叶片(水锤),伴随现象,泵体振动并发出噪音、介质温度升高；,出口压力不稳定, 严重时不送液， H, Q ；,时间长久，水锤冲击和化学腐蚀，损坏叶片。,汽
26、蚀现象,汽蚀现象的原因,（1）吸入液面下降或灌注头高度不够量。（2）泵安装地点的海拔越高，大气压力降低。（3）系统内压力降低。（4）介质温度升高，饱和蒸汽压加大，(指易于汽化的介质)。（5）液体流速增高，阻力损失加大。（6）吸入管阻力大。(这一点取决于泵结构和吸入管安装的是否合理。)（7）吸入管路漏空气。,问题：如何确定Hg的上限,允许（最大）安装高度,（1）抗汽蚀性能参数：,2、允许（最大）安装高度Hgmax,汽蚀余量(NPSH或者h):,泵入口处：动压头+静压头-饱和蒸汽压(液柱),a、 (有效或装置)汽蚀余量ha:,ha的物理意义：,ha，p1 汽蚀,b、临界（最小）汽蚀余量hc:,发生
27、汽蚀时的汽蚀余量,汽蚀时，1处：动压头+静压头=,用实验测定,c、允许（必需）汽蚀余量hr：,比最小汽蚀余量大0.3米,样本性能表中给出的值,正常运转的泵,允许吸上真空度( Hs )逐步被淘汰,Hs与泵的结构和尺寸、流量、被送液体的物理性质及当地大气压等因素有关。通常由实验测定（实验条件为1at或当地大气压，20的清水）。 Hs Q的关系也叫泵的特性曲线， Q Hs 。,hr与泵的结构和尺寸、流量、被送液体的物理性质及当地大气压等因素有关。通常由实验测定（实验条件为1at或当地大气压，20的清水）。 hrQ的关系也叫泵的特性曲线，Q hr 。,允许汽蚀余量的校正 查校正曲线或校正因数。,允许吸
28、上真空度的校正 ：,（2）允许安装高度(Hgmax)的计算,由h 计算,3、讨论,（1）避免产生汽蚀现象的方法：,降低安装高度、提高供料点系统压力；,降低被输送液体的温度，降低液体蒸汽压；,降低吸入管路阻力或压头损失。可采用短、直、粗、管件少的管路。（流速增大会引起管阻增加）,由Hs计算,注：要用最大流量下的hr或 Hs计算。,（降低被送液体的饱和蒸气压；增大入口压力。）,（3） Hgmax大小Q。 Q，则Hgmax ，保险。,（4）安装泵时为保险， Hg比Hgmax还要小 0.5至1米。,用可能的最大Q计算Hgmax,（2）计算出的Hgmax0, 低于贮槽液面安装。 此时，液体自动灌入泵体倒
29、灌。,七 离心泵的类型、选用、安装与操作,1、离心泵的类型,按输送液体的性质不同,（1）清水泵：输送清水或相近、无腐蚀性、杂质较少的液体。结构简单，造价低。 IS 单级单吸、D多级、Sh双吸。,（2）耐腐蚀泵：输送腐蚀性的液体，用耐腐蚀材料制成，要求密封可靠。 F（FM等）,（3）油泵：输送石油产品的泵，石油产品易燃，要求有良好的密封性。 Y、YS双吸。,（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。 P（PW污水、PS砂泵、PN泥浆）,（5）液下泵：安装在液体贮槽内，输送各种腐蚀性液体，节省空间、改善操作环境，效率不高。 FY,（6）屏蔽泵：无泄漏泵，叶轮和电机联体，
30、输送易燃、易爆、剧毒和放射性液体，效率较低。,（7）其它离心泵：管道泵、低温用泵等。,砂泵,砂泵,液下泵,屏蔽泵,砂泵,单吸泵双吸泵,泵的型号是由字母和数字组合而成：,如：IS125-100-200; 40FM1-26; 100Y-1202,单级泵；多级泵（下图）,2、离心泵的选用,（1）根据液体的性质确定类型,（2）确定管路流量和所需外加压头 Q生产任务，H 管路的特性方程。,（3）根据所需Q和H确定泵的型号,查性能表或曲线，要求泵的H和Q与管路所需相适应。,若需Q有变，以最大Q为准，H应以最大Q值查找。,若泵的H和Q与管路所需不符，在邻型号中找H和Q都稍大一点的。,若液体性质与清水相差大，
31、则应对所选泵的特性曲线和参数进行校正，看是否能满足要求。,若几个型号都行，应选在操作条件下最高者。,为保险，所选泵可以稍大；但若太大，能量利用程度低。,3、离心泵的安装与操作,安装:,安装高度应小于允许安装高度；,尽量减少吸入管路阻力，短、直、粗、管件少。 流量调节阀应装于排液管路。,操作:,启动前应灌泵，并排气；,应在出口阀关闭的情况下启动泵；,停泵前先关闭出口阀，以免液体倒流，损坏叶轮；,经常检查轴封情况并及时维修。,八 离心泵常见故障及处理,1、现象：泵灌不满 原因： 底阀未关或吸入系统泄漏； 底阀已损坏。 处理方法： 关闭底阀或排除泄漏； 修理或更换底阀。,2、现象：抽不上液体 原因：
32、 吸入压头过低；吸入或排除管路调节阀关闭；吸入管路存在气体或蒸汽；吸液系统管子或仪表漏气；排液管压力太大；输入容器压力过高。 处理方法： 在入口处提高液位、提高吸入压力或在吸入容器中能通过外部装置加压；打开阀门、检查是否所有阀门均打开；排除吸入管路中的气体；检查吸液管和仪表并排除；清洗排液管或减少管件数；调整塔内压力。,3、现象：流量过小 原因： 泵中仍存在空气；入口管路调节阀未充分打开；管路、叶轮、装置堵塞结垢、变脏；叶轮转向错误；密封环径向间隙增大，内泄漏增加；吸液部分不严密；出口压力高出额定值；输送的温度过高，产生汽蚀现象。 处理方法： 充气排净空气；充气打开阀门；充分清洗；改变电机接线
33、方式；检修；检查吸液部分各连接密封状况，拧紧螺母或更换填料；更换泵；降低液体输送温度。,4、现象：泵工作不稳定 原因： 吸入压头过低；泵和电机组装中的外部问题；轴承磨损（通常伴随着消耗功率的增大而产生）；泵不能充分灌注和排除；汽蚀、压力波动。 处理方法： 提高吸入压头，或使用外部装置给容器加压或提高液位，如果可能，降低泵的安装位置；拆卸、组检清洗；检查轴承间隙、更换轴承；重复罐泵和排除的过程；消除汽蚀的危险。,5、现象：填料函漏液过多 原因： 填料磨损；填料安装错误；平衡盘失效 泵轴弯曲或磨损。 处理方法： 更换填料； 拧紧填料压盖或补加填料、重新安装填料； 修理平衡盘； 修理或更换泵轴。,6
34、、现象：填料过热 原因： 填料压得过紧； 填料内冷却水进不去； 轴或轴套表面有损坏。 处理方法： 适当放松填料压盖； 松弛填料或检查填料环孔有否堵塞； 修理轴表面或更换轴套。,7、现象：轴承过热 原因： 轴承内润滑油不良或油量不足； 轴已弯曲或轴承滚珠变形； 轴承安装不正确或间隙不适当； 泵轴与电动机同心度不符合要求； 轴承已磨损或松动。 处理方法： 更换合格新油并加足油量；检修可更换零件；检查并加以修理；重新找正；检修或更换轴承,8、现象：振动 原因： 叶轮磨损不均匀或部分流道堵塞，使叶轮失去平衡；轴承磨损；泵轴弯曲；转动部分有磨损；动部分零件松弛或破裂；泵内发生汽蚀现象；两联轴器结合不良；
35、地脚螺栓松动 。 处理方法： 对叶轮作平衡校正或清洗叶轮；修理或更换轴承；校直或更换泵轴；检修；检修或更换磨损部件；排除产生汽蚀原因；重新调整；拧紧地脚螺母。,往复泵装置示意图,滤网吸入管路泵体排出管路,第三节 其它类型泵,一 往复泵,1、泵体结构和工作原理,主要部件：,泵缸；活塞；活塞杆；吸入阀、排出阀,工作原理：,说明：,活塞往复运动，直接以静压能形式向液体供能,单动泵，供液不连续；双动泵，连续；流量不均匀。,水锤现象：吸入行程，排出阀关闭，排液管内液体惯性向前流动，形成真空，出现反向压差，液体出现反向流动，冲击阀门，消耗能量。,工作室和冲程,2、往复泵的特性参数和特性曲线,（1）理论平均
36、流量,单动,双动,（2）实际平均流量,=容积效率理论平均流量,与压头无关,（3）瞬时流量的不均匀性,单动泵，吸、排液不连续,1）流量,曲柄连杆，活塞运动速度时间正弦规律,（4）流量的精确性,Q仅与泵的几何尺寸（活塞面积、冲程）和活塞的往复频率有关，而与泵的压头及管路情况无关。,2）往复泵的压头,挤压供液。H与泵的几何尺寸无关，只要泵材料的机械强度、密封和电机的负载（功率）允许，可任意高。,最终取决于管路特性,3）特性曲线,Q仅与泵有关，与管路(和H）无关,H仅与管路有关，与泵(和Q)无关正位移特性,高阻高压！,Q=常数,工作点： 两线决定,压头只取决于管路情况,3、往复泵的操作要点和流量调节,
37、（1）适用场合与流体(适用于Q不太大，H较高和高粘度液体；不适合腐蚀性液体和悬浮液)。,（2）安装高度有一定的限制：与当地大气压、管路阻力、被送液体性质和温度等有关。有无汽蚀现象？,（3）有自吸能力，启动前无需要灌泵 。无气缚现象。,（4）一般不设出口阀，有也必须打开启动 。避免泵内压强急剧升高，造成泵体、管路、电机的损坏。,（5）往复泵的流量调节方法：,用旁路阀调节流量 ；,改变活塞冲程和往复次数（曲柄转速）。,【练习题】：用一往复泵将密度为1200kg/m3的某水溶液由敞口储槽A送往敞口高位槽B，往复泵的流量为5m3/h。输送开始，B槽液面高出A槽液面10米，输送过程中， A槽液面不断下降
38、， B槽液面不断上升。已知输送管路内径为30mm，整个输送系统管路总长为15m（包括局部阻力），摩擦系数为0.04， A槽截面积为12m2， B槽截面积为4.15m2。试求：把25m3液体从槽A送往槽B所需的时间和能量。,二 计量泵,1 外观,2 工作原理,往复泵的一种,原动机偏心轮转动柱塞的往复运动,3 流量调节,调整偏心度柱塞冲程变化 流量调节。,4 应用场合,输送量或配比要求非常精确,三 隔膜泵,1 外观,2 工作原理,往复泵的一种,3 流量调节,调整活柱往复频率或旁路,4 应用场合,腐蚀性的液体、固体悬浮液,四 齿轮泵,1 剖开,2 工作原理,旋转泵的一种,3 流量调节,4 应用场合,
39、转速或旁路,高压头、小流量。粘稠以至膏状物。 固体悬浮液,五 螺杆泵,1 外观,2 工作原理,旋转泵的一种,螺纹在旋转时有推进作用,单螺杆,双螺杆,三螺杆,3 流量调节,转速或旁路,4 应用场合,高压头、小流量。粘稠以至膏状物。固体悬浮液,六 旋涡泵,1 工作原理,特殊类型的离心泵,叶轮开有凹槽的圆盘,引水道,叶轮旋转，凹槽内液体被做功。在引水道和凹槽间往反多次，被多次做功。,2 流量调节,Q， N ,与正位移泵相同,3 应用场合,Q，H ,高压头，较小流量,固体悬浮液，高粘度流体,七 常用化工用泵的性能比较 p119,第四节 气体输送机械,一 概述,2.气体输送机械在工业生产中的应用,气体输
40、送 ：,压力不高，但量大，动力消耗大,产生高压气体：,终到设备压力高,生产真空：,上游设备负压操作,3.气体输送机械的一般特点,动力消耗大,1.作用：机械对流体作功，提高流体的压强（静压能）,设备体积庞大,特殊性气体的可压缩性,4.气体输送机械的分类,工作原理离心式、旋转式、往复式、喷射式等,出口压力（终压）和压缩比,通风机：终压15kPa，压缩比1至1.15鼓风机：终压15300kPa，压缩比小于4。压缩机：终压300kPa以上，压缩比大于4。真空泵： 造成负压，终压p0，压缩比由真空度决定。,二 离心式通风机,1离心式通风机的结构特点,叶轮直径较大,适应大风量,叶片数较多,叶片有平直、前弯
41、、后弯,不求高效率时前弯,机壳内逐渐扩大的通道及出口截面常为矩形,2性能参数和特性曲线,（1）风量：按入口状态计的单位时间内的排气体积。,Q: m3/s，m3/h,（2）全风压：单位体积气体通过风机时获得的能量,Pt (HT): J/m3，Pa, 风机进、出口之间写B.E.,可忽略,忽略能量损失,与风机的结构、叶轮尺寸、转速和气体的密度有关。通常须实验测定。,说明 气体获能=进出口静压差(静风压)+动能差(动风压),出口速度很高，动风压不能忽略；且压缩比较小，所以动风压也占有较高比例。,（3）轴功率和效率,性能表上参数(1atm、20 ),pt0, pst0,铭牌上的参数：风压（20，常压下空
42、气1.2kg/m3 校正HT=HT/),Q,NQ,Q,ptQ,pstQ,p,（4）特性曲线,1atm、20用空气测定,pt0Q， pst0Q，NQ，Q,3离心式通风机的选型,（1）根据气体种类和风压范围，确定风机的类型,（2）确定Q0和pt0,生产任务Q,（3）根据Q0和pt0查找合适型号,例题2 用离心通风机将空气送至表压为490.5Pa的锅炉燃烧室，通风机的特性曲线如图所示。已知在夏季（气温为20C，大气压为101.3Kpa）管路中的气体流量为2.4kg/s，且流动已进入阻力平方区。试求在冬季气温降为-20C、大气压不变的情况下，管路中的气体质量流量为多少？,A,1,2,1,2,3,三 离
43、心式的鼓风机,结构特点,外形离心泵,蜗壳形通道常为圆形,外壳直径与厚度之比较大,叶片数目较多,转速较高,叶轮外周都装有导论,单级出口表压多在30kPa以内；多级可达0.3MPa,选型方法与离心通风机相同,四 离心式压缩机,1结构定子与转子,转子：主轴、多级叶轮、轴套及平衡元件,定子：气缸和隔板,叶轮,2工作原理,气体叶轮中心,离心力做功高速到达外围,扩压器降速、增压,弯道，回流器,下一级叶轮中心,增压多次，高压离开,3特性曲线,与离心通风机相似,4特点,与往复压缩机相比,体积和重量都很小而流量很大；,供气均匀；运转平稳,易损部件少、维护方便,已有取代往复式压缩机的趋势,五 罗茨鼓风机,工作原理
44、齿轮泵,动画解说,正位移型：风量n，与出口压强无关,风量：2500m3/min,出口表压可达80kPa,气体温度85否则转子会因受热臌胀而卡住,六 往复式压缩机,1操作原理与理想压缩循环,开始时刻,P1,V1,压缩阶段,，活塞位于最右端，点1,向左运动,S关D关,直至2点，D被顶开之前,P2,V2,排气阶段,继续向左,D开排气,P2不变,直至最左端，V=0,点3,吸气阶段,向右运动,P=P1,0V1,点1,点2,2压缩类型,等温压缩；绝热压缩；多变压缩,3压缩功,多变压缩 ，每一循环(J),m多变指数,1-2-3-4所围成的面积,相对大小：等温多变绝热,4有余隙的压缩循环,余隙排气结束活塞左侧
45、留有一定空隙,余隙膨胀阶段 34,说明：,余隙的存在使吸、排气量减小,且 ，则 ，吸、排气量,压缩比，则 ，吸、排气量,5多级压缩,级间冷却,原因：,压缩比大时，则 ，吸、排气量,气体温度过高；功耗大，不经济；,机械结构不合理。一般8 。,级数越多，越接近等温压缩，结构越复杂,常用2-6级，级压缩比35,各级压缩比相等，则总压缩功最小,6往复式压缩机的流量调节,（1）调节原动机转速,（2）旁路调节,（3）改变气缸余隙体积,第六节 真空泵,一 真空泵的一般特点,二 各种类型真空泵简介,1、往复式真空泵2、旋片真空泵3、水环真空泵4、液环真空泵5、喷射真空泵,化工机械与设备（chemical machinery and equipment）,
