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1、第二章 流体输送机械,介质：液体泵气体风机、压缩机,工作原理：离心式 往复式 旋转式 流体作用式（如喷射式）,流体输送机械分类,一离心泵的工作原理及主要部件,1结构1）叶轮：叶轮内612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,叶轮按其结构形状分有三种：闭式：前后有盖板 半闭式：前有盖板敞式（开式）：前后无盖板,一离心泵的工作原理及主要部件,6-12个叶片（前弯、后弯，径向）液体通道。2）泵壳：截面积逐渐扩大的蜗牛壳形通道,液体入口中心,出口切线,3）泵轴：垂直叶轮面，叶轮中心。,作用:汇集由叶轮抛出的液体，。Aup(部分动能静压能),一离心泵的工作原理及
2、主要部件,轴封装置：泵轴与泵壳之间的密封称为轴封。作用是防止高压液体泄漏。种类：填料密封：用于普通离心泵 机械密封：用于输送易燃易爆、有毒液体等要求高的泵内,一离心泵的工作原理及主要部件,灌液关出口阀启动电机离心力作用使叶片间液体由中心外围 P，u 液体进入泵壳Au,p 打开出口阀门液体排出叶轮中心处形成低压区，液体便被吸入泵内只要叶轮不停的转动，液体便不断的被吸入和排出。,2离心泵的工作原理,2离心泵的工作原理,3、气缚现象：不灌液，则泵体内存有空气，空气液产生的离心力很小，形成的压差小，液体排不出去，也吸不进来。,2离心泵的工作原理,灌液方式：自灌式：泵在储罐下方 外灌式：泵在储罐上方单向
3、底阀：截留灌入泵体内的液体滤网：拦阻液体中的固体物质被吸入而堵塞管道和泵壳。,2离心泵的工作原理,4、启动与停泵：启动：灌液关闭出口阀（泵的轴功率最小，启动电流较小）启动泵渐渐开启出口阀。停泵：关闭出口阀停机（避免排出管内的水柱倒冲泵壳内叶轮，叶片，以延长泵的使用寿命）,2.2 离心泵操作性能基本方程式,离心泵的主要性能参数1流量V：单位时间内泵输送的液体体积,m3/s（或m3/h，l/s等）。2扬程H（压头）：泵对单位重量的液体所提供的有效能量，m液柱。He=We/g,1-12-2列柏努利方程：H=We/g=(Z2-Z1)+(p2+p1)/g+(u22-u12)/2g吸入管和排出管管径相同，
4、压力表和真空表等高，则：H=（p2+p1）/g,2.2 离心泵操作性能基本方程式,3轴功率及效率轴功率Na（N）:原动机（电动机或蒸汽透平等）传送给泵轴的功率，kW。效率:泵轴通过叶轮传给液体能量的过程中的能量损失。,2.2 离心泵操作性能基本方程式,有效功率Ne=WeW=WeVg/g=gVH轴功率N=Ne/=gVH/能量损失：容积损失：泄漏p65 水力损失：粘性、涡流 机械损失：机械摩擦,2.2 离心泵操作性能基本方程式,离心泵的基本方程式,假设：叶轮内叶片的数目为无穷多，厚度为无限薄。液体质点的运动轨迹与叶片的外形相重合。输送的是理想液体，流动阻力可略。过程定态,1液体质点在叶轮内的运动情
5、况分析,液体质点在叶轮内的速度有三个：圆周运动速度u：液体质点作圆周运动的速度u=2rn/60,1液体质点在叶轮内的运动情况分析,n转速r.p.m.方向：液体质点所在圆周的切线方向,1液体质点在叶轮内的运动情况分析,相对运动速度：相对于叶片的速度。方向：液体质点所在叶片的切线方向,绝对运动速度c：u和的矢量和两个重要夹角：c与u之间的夹角（离角）：与u的延长线之间的夹角,b2：叶轮出口处叶片的宽度2r2b2：叶轮外缘截面积u2：叶轮外缘处流体的圆周速度2：叶轮外缘处的离角,2离心泵基本方程式的推导,1）HT与叶片几何形状的关系叶片形状有三种：）后弯叶片（常用）20）径向叶片2=90 ctg2=
6、0）前弯叶片290 ctg20,3离心泵基本方程式的讨论,3）HT与VT的关系,令：A=u2/gB=u2ctg2/g2r2b2HT=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,实际的HV线1、实际情况为:叶片数目是有限的612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。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。,2.3、离心泵的性能曲线,液体具有粘性泵内有各种泄漏现象，实际的V小于VT,2离心泵的特性曲线p67转速n一定时，由实验测得HV，NaV，V，这三条曲线称为特性曲线，由泵制造厂提供。供泵用户使用。泵厂以20清水作为
7、工质做实验测定性能曲线。,2.3、离心泵的性能曲线,说明：,HV曲线，V，H。V很小时可能例外,呈抛物线H=ABV2,NV曲线：V，N。大流量大电机,当V=0，Na最小,关闭出口阀启动泵，启动电流最小,2.3、离心泵的性能曲线,2.3、离心泵的性能曲线,V曲线：小V，；大V，。max称为设计点。泵的铭牌与max对应的性能参数选型时 max=92%max,（1）流体的性质：,密度：,(N、Ne),（H，V，）与无关；,粘度：,，（H，V，）;,N,工作流体20水差别大参数和曲线变化,3离心泵性能改变及换算,Ne=gVH,3离心泵性能改变及换算,（2）转速比例定律,n 20%以内,(3)叶轮直径切
8、割定律,D-5%以内,3离心泵性能改变及换算,三 离心泵的工作点和流量调节,1.管路特性曲线1122截面间列柏努利方程:He=Z+p/g+u2/2g+Hfu1=0 u2=0,三 离心泵的工作点和流量调节,Hf=8(L+Le)V2/2d5g令：H0Z+p/g K8(L+Le)/2d5gHe=H0K V2(2-17式),三 离心泵的工作点和流量调节,2）工作点工作点M：离心泵的性能曲线与管路特性曲线的交点。M点：H=ABV2 H=H0K V2泵装于管路:V=泵供流量=管路得流量 He=泵供压头=流体得压头,3离心泵的流量调节,（1）改变出口阀开度改变管路特性关小出口阀 le 管特线变陡 工作点左上
9、移 H，V,（2）改变叶轮转速改变泵的特性nn1，H-V线上移，MM点，Vnn2，H-V线下移，MM点，V,（3）车削叶轮直径,改变泵的叶轮直径：实际改变泵的HV曲线DD，H-V线下移，MM点，V,3离心泵的流量调节,2、离心泵的组合操作,设离心泵型号相同，吸入管路相同，则两泵的流量和扬程必相同。1）泵的串联(1)两泵串联的合成特性曲线原则：流量相同，扬程相加,串联工作点：串联的合成特性曲线与管路特性曲线的交点M即为工作点。,2、离心泵的组合操作,2、离心泵的组合操作,设单泵的特性曲线：HA-BV2两泵串联的合成特性曲线:H串2A-2BV2H串H单，V串V单，单泵在b点工作,2、离心泵的组合操
10、作,2)泵的并联（1）两泵并联的合成特性曲线原则：扬程相同，流量相加,2、离心泵的组合操作,并联工作点：并联的合成特性曲线与管路特性曲线的交点M即为工作点。,设单泵的特性曲线：HA-BV2两泵并联的合成特性曲线:H并A-B(V/2)2由图可知：V并V单，H并H单，单泵在b点状态下工作。,3)组合方式的选择(1)如果管路中须增加压头,采用串联操作。(2)实际情况多数属于单泵可以输液，只是流量达不到指定要求。若以增大流量为目的，则泵的串，并联的选择取决于管路特性曲线。,）对管路特性曲线而言，V1并=V1串，并、串联相同。）对管路特性曲线而言，V2并V2串，采用并联。（低阻管路）对管路特性曲线而言，
11、V3并V3串，采用串联。（高阻管路）,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/gpv/g+e e0.30.5 我国e0.3pv:饱和蒸汽压允许极限状态：pk允/gpv/g+e pk达到pk允时，p2达到p2允,3、最大安装高度Hg,max的计算,1)允许汽蚀余量h允计算在1k截面间列柏式p1/g=Hg,max+(pv/g+0.3)+uk2/2g+Hf1-2+Hf2-k,3、最大安装高度Hg,max的计算,Hg,max=(p1-pv)/g-(uk2/2g+Hf2-k+0.3)-Hf1-2定义：允许汽蚀余量h允h允u
12、k2/2g+Hf2-k+0.3,3、最大安装高度Hg,max的计算,Hg,max=p1/g-pv/g-h允-Hf1-2(2-20式)一般h允与泵的结构和尺寸有关，由实验测定，并同标绘于性能曲线图上。实验条件为大气压10.33mH2O，20清水，适用于任何液体,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/g+u22/2g+Hf1-2,3、最大安装高度Hg,max的计算,Hg,max=p1/g-p2允/g-u22/2g-Hf1-2定义：最大汲上真空高度HS,允HS,允p1/g-p2允/g,最大安装高度Hg,max的计算,Hg
13、,max=HS,允-u22/2g-Hf1-2标定：大气压10.33mH2O，20清水,若输液的物性与水不同，且操作条件与标定条件不符时，则需换算：HS,允Hs-10.33+0.24+p1/g-pv/g,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,2.6 离心泵的类型和选择,2.6 离心泵的类型和选择,（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,（3）油泵：输送石油产品的泵，要求有良好的密封性。Y,（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,2.6 离心泵的类型和选择,
14、（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。V生产任务，H 管路的特性方程。,（3）根据所需V和H确定泵的型号,2 离心泵的选用,2 离心泵的选用,若需V有变，以最大V为准，H应以最大V值查找。,要求在满足V的基础上，使H比实际所需稍大，一便用阀门调节流量。,若泵的H和V与管路所需不符，在邻型号中找H和V都稍大一点的。,若几个型号都行，应选在操作条件下最高者,若液体性质与清水相差大，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。,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、
15、直、粗、管件少；调节阀装于出口管路。,2 离心泵的选用,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，以免损坏叶轮,经常检查轴封情况,2 离心泵的选用,一往复泵,1工作原理活塞左右，工作室面积p吸入阀打开，吸入液体，排出阀关闭,活塞右左，液体受挤压p排出阀打开，排出液体，吸入阀关闭活塞左右左，一个工作循环，排液不连续。,2与离心泵的区别1）HeV曲线为一垂线，He与V无关。工作点由HeV和HeV的交点确定。,一往复泵,一往复泵,2）正位移性泵的排液能力只与活塞位移有关，而与管路情况无关，压头受管路的承压能力所限制，这种特性称为正位移性。这种泵称为正位移泵。往复泵是正位移泵之一。,3）流量调节采用旁路调节，不能用出口阀来调节。4）往复泵不需灌液，具有自吸能力。但是，安装高度过高，会发生气蚀现象。,一往复泵,
