阀全开时的管路特性曲线方程为ppt课件.ppt

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1、1,第二章 流体输送机械,通过本章学习，掌握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。,学习目的与要求,2,第二章 流体输送机械,2.1 概述2.1.1 输送流体所需的能量,3,一、管路系统对流体输送机械的能量要求管路特性方程,管路对流体输送机械的能量要求由伯努利方程计算。对于液体，采用以单位重量（1N）流体为基准的伯努利方程式,J/N or m,Z1=0 Z2=H0,管路两端单位重量流体的势能差,4,一、管路系统对流体输送机械的能量要求管路特性方程,由流体的阻力损失计算式可知：,或,输送管路中

2、的流速为：,当管路一定，管内流动进入阻力平方区，中括号内为一个与管内流量无关的常数，记为K。,5,一、管路系统对流体输送机械的能量要求管路特性方程,式中:,得：,管路特性方程,6,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，,J/m3或Pa,位风压(一般可忽略),静风压,动风压,一、管路系统对流体输送机械的能量要求管路特性方程,7,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：结构简单，重量轻，投资费用低。运行可靠，操作效率高，日常操作费用低。能适应被输送流体的特性，如黏度、可燃性、毒性、腐蚀性

3、、爆炸性、含固体杂质等。,二、管路系统对输送机械的其它性能要求,8,第二章 流体输送机械,2.1 概述2.1.1 输送流体所需的能量,2.1.2 流体输送机械的分类,9,流体输送机械的分类,通风机鼓风机压缩机真空泵,按输送流体的状态分类,输送液体输送气体,泵,10,流体输送机械的分类,按工作原理分类,动力式（叶轮式）容积式（正位移式）流体作用式,11,第二章 流体输送机械,2.2 离心泵2.2.1 离心泵的工作原理和基本结构,12,离心泵是工业生产中应用最为广泛的液体输送机械。其突出特点是结构简单、体积小、流量均匀、调节控制方便、故障少、寿命长、适用范围广（包括流量、压头和介质性质）、购置费和

4、操作费用均较低。,一离心泵的工作原理,13,一离心泵的工作原理,IS型离心水泵,14,一、离心泵的工作原理,离心泵装置简图,泵壳,叶轮,吸入口,排出口,泵轴,15,一、离心泵的工作原理,工作原理：离心泵之所以能输送液体，主要是依靠离心力的作用。而离心力的大小与叶轮的转速、 叶轮的直径以及流体的密度有关。转速愈高，叶轮的直径愈大，流体的密度愈大，离心力也就愈大。,离心力,流体的质量,旋转半径,旋转角速度,16,一、离心泵的工作原理,液体质点的圆周速度,叶轮的转速,17,一、离心泵的工作原理,气缚现象如果泵启动时未充满水，叶轮转动时只能带动空气旋转，由于空气的密度远小于液体的密度，产生的离心力小，

5、而不能输送液体。这种现象称为气缚现象。,为防止泵发生气缚现象离心泵启动前必须向泵体内灌满液体,18,二、离心泵的基本结构,1离心泵的叶轮,闭式半闭式开式,离心泵的叶轮,19,单吸式双吸式,离心泵的吸液方式,吸液方式,二、离心泵的基本结构,平衡孔,20,2离心泵的泵壳和导轮,泵壳和导轮,二、离心泵的基本结构,导轮,21,3. 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。,二、离心泵的基本结构,22,第二章 流体输送机械,2.

6、2 离心泵2.2.1 离心泵的工作原理和基本结构,2.2.2 离心泵的基本方程式,23,一、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。,24,2、速度三角形,液体在离心泵中流动的速度三角形,一、液体质点在叶轮中的流动,相对速度w,圆周速度u,绝对速度c,25,一、液体质点在叶轮中的流动,26,一、液体质点在叶轮中的流动,由余弦定律得知：故进口（以下标1表示）、出口（以下标2表示），液体质点的三种速度之间的关

7、系可写为： 为了计算上的方便，常把绝对速度分解为两个分量：,或,圆周分量,径向分量,27,二、离心泵基本方程式的推导,理论压头或理论扬程 (HT)推导的方法 ： 以速度三角形为基础，以动量矩定理为依据。 在定态流动中，单位时间内叶轮对液体所作的功等于同一时间内液体从叶片进口处流到叶片出口处的动量矩变化和叶轮旋转角速度的乘积。,动量矩变化,叶轮旋转角速度 1/s,叶轮对液体所作的功Nm/s,28,二、离心泵基本方程式的推导,单位时间内叶轮对液体所作的功为： 动量矩 = 质量流量绝对速度绝对速度对旋转中心的距离 在叶片进口及出口处的动量距分别为：,29,二、离心泵基本方程式的推导,得：,离心泵基本

8、方程式,30,二、离心泵基本方程式的推导,离心泵基本方程式的其它表达形式,在离心泵的设计中，为了提高理论压头，一般使进口叶片处的1=900，则cos1=0 故(1)式可简化为：,利用速度三角形进行变换后可得：,离心泵基本方程式,离心泵基本方程式,动压头,静压头,静压头,31,二、离心泵基本方程式的推导,离心泵的理论流量qv为液体在叶片出口处流速与液流断面的乘积，设叶轮的外径为D2、叶轮出口处叶片的宽度为b2、叶片的厚度可忽略。则：液流断面为D2b2,而流速为绝对速度c的径向分量cr2。,由速度三角形：,32,简化为：,离心泵基本方程式,二、离心泵基本方程式的推导,33,三、离心泵理论压头影响因

9、素分析,（1）叶轮转速和直径,直径D2,转速n,34,（2）叶片的几何形状,叶片形状及出口速度三角形,三、离心泵理论压头影响因素分析,35,前弯 径向 后弯 但实际泵大都用后弯叶片，为什么？,三、离心泵理论压头影响因素分析,36,对后弯叶片，静压头的提高大于动压头的提高，其净结果是获得较高的有效压头。为获得较高的能量利用率，提高离心泵的经济指标，应采用后弯叶片。,前弯 径向 后弯 但实际泵大都用后弯叶片，为什么？,三、离心泵理论压头影响因素分析,37,（3）理论流量,对于后弯叶片，B0，HT随qv的增加而降低。,当2 900，ctg2 0 ， B 0 ，qv HT ,当2 = 900，ctg2

10、 = 0 ， B = 0 ，qv与 HT 无关,当2 900，ctg2 0 ， B 0 ，qv HT ,三、离心泵理论压头影响因素分析,38,HT与qv的关系曲线,三、离心泵理论压头影响因素分析,39,（4）液体密度 离心泵的理论压头与液体密度无关。但是，在同一压头下，离心泵进出口的压力差却与液体密度成正比。密度增大,离心力也增大,所产生的压力增大,但压力再除以g等于压头，所以产生的压头不变。,三、离心泵理论压头影响因素分析,40,四、离心泵实际压头与流量关系,离心泵的HTqT、Hq关系曲线,实际液体在泵内流动有各种阻力存在，会消耗能量。所以实际压头比理论压头低实际的流量压头关系由实验测定。,

11、41,第二章 流体输送机械,2.2 离心泵2.2.1 离心泵的工作原理和基本结构2.2.2 离心泵的基本方程式,2.2.3 离心泵的性能参数与特性曲线,42,一、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。,43,1、流量 qv 离心泵在单位时间里排到管路系统的液体体积单位： ls或m3h取决于泵的结构、尺寸(主要为叶轮的直径与叶片的宽度)和转速。,一、离心泵的性能参数,44,2、扬程He（有效压头） 泵对单位重量的液体所提供的有效能量。 单位：所输送液体的液柱高度m。 离心泵实际产生的压头通常是实验测定。,一、离

12、心泵的性能参数,45,在泵的进、出口两测压点间列伯努利方程式：,距离很短，阻力可忽略不计,则：,一、离心泵的性能参数,46,3、功率和效率 有效功率Pe：单位时间内液体经泵以后实际得到的机械能 轴功率Pa：电机输入离心泵的功率以Pa表示 总效率： 为什么泵的轴功率与有效功率不相等呢？ 因为泵将能量传递给液体的过程中，不可避免地会有能量损失。,J/s or w,一、离心泵的性能参数,47,（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）机械损失 由于高速旋转的叶轮表面与液体之间

13、摩擦，泵轴在轴承、轴封等处的机械摩擦造成的能量损失。,一、离心泵的性能参数,48,总效率由上述三部分构成，即,泵的效率反映三项能量损失的总和。一般小型泵的效率为50%-70，大型泵可达90左右。,一、离心泵的性能参数,49,二、离心泵的特性曲线,离心泵的特性曲线是生产厂家对泵在一定转速下对20的清水测定的H-qv、Pa-qv、-qv 之间的关系曲线。,离心泵的特性曲线,50,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。 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。,二、离心泵的特性曲线,51,离心泵的轴功率Pa在流量为零

14、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。,二、离心泵的特性曲线,52,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。 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）。,二、离心泵的特性曲线,53,设计点最佳工况参数,高效区,二、离心泵的特性曲

15、线,54,三、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成正比,55,（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。当液体运动黏度大于20cSt时,三、影响离心泵性能的因素及性能换算,56,2离心泵转速的影响,条件：保持速度三角形相似，效率相等 。,离心泵的比例定律(一),三、影响离心泵性能的因素及性能换算,57,3离心泵叶轮外径的影响,离心泵的比例定律(二),条件：保持速度三角形相似，效率相等 。,三、影响离心泵性能的因素及性能换算,58,第二章 流体输送

16、机械,2.2 离心泵2.2.1 离心泵的工作原理和基本结构2.2.2 离心泵的基本方程式2.2.3 离心泵的性能参数与特性曲线,2.2.4 离心泵的流量调节和组合操作,59,一、离心泵的工作点,安装在管路中的泵其输液量为管路的流量,在该流量下泵提供的扬程必须等于管路所要求的压头。离心泵的实际工作情况(流量、压头)是由泵特性和管路特性共同决定的。,（管路特性方程）,（泵的特性方程）,联立泵的特性方程式和管路特性方程式所解得的流量和压头即为泵的工作点。在特定曲线图上，泵的工作点对应泵的特性曲线和管路特性曲线的交点,60,管路特性曲线与泵的工作点,工作点,一、离心泵的工作点,61,例题：用水对离心泵

17、作试验得下列数据：qv m3/min 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5He mH2O 37.2 37 35.5 34.5 31.8 28.5 用该泵于两敞口贮槽间输水，两贮槽液面位差为4.8m，输送管路为764mm，长355m（包括局部阻力的当量长度），摩擦系数为0.03，求该泵运转时的输液量。解：管路曲线方程式：,一、离心泵的工作点,62,一、离心泵的工作点,m3/s,m3/min,63,qvm3/min 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5H mH2O 4.8 6.5 11.5 19.9 31.7 46.9He mH2O 37.2 37 35.5 34.5 31.8 28.

18、5,qv=0.408m3/min H=32m,工作点,一、离心泵的工作点,64,二、离心泵的流量调节,1、阀门调节流量特点：改变管路特性曲线优点：操作简便、灵活 缺点：能耗大适用：调节幅度不大的场合,阀关小,65,二、离心泵的流量调节,2、车削叶轮、改变转速调节流量特点：改变泵的特性曲线优点：能量利用较经济 缺点：调节不方便 适用：调节幅度大的场合,根据比例定律(二) ：,66,三、离心泵的组合操作,如流量或扬程要求过大，采用单台泵不能满足输送任务，可以将几台泵组合起来工作。 组合方式：并联和串联,67,1离心泵的并联,在同一压头下，并联泵的流量为单台泵的两倍。,并联泵的工作点,三、离心泵的组

19、合操作,68,并联后的总流量必低于单台泵流量的两倍，而并联压头略高于单台泵的压头。并联泵的总效率与单台的效率相同。,工作点：,三、离心泵的组合操作,69,2、离心泵的串联,在同一流量下，串联泵的压头为单台泵压头的两倍,串联泵的工作点,三、离心泵的组合操作,70,两台泵串联操作的总压头必低于单台泵压头的两倍，流量大于单台泵的。串联泵的效率为q串下单台泵的效率。,工作点：,三、离心泵的组合操作,71,3、离心泵组合方式的选择,单台泵工作点,2台泵串联工作点,2台泵并联工作点,三、离心泵的组合操作,2台泵并联工作点,2台泵串联工作点,72,如果单台泵所能提供的最大压头小于管路两端的 值，则只能采用泵

20、的串联操作。对于管路特性曲线较平坦的低阻型管路，采用并联组合方式可获得较串联组合为高的流量和压头；反之，对于管路特性曲线较陡的高阻型管路，则宜采用串联组合方式。,三、离心泵的组合操作,73,三、离心泵的组合操作,例题：用两台离心泵从水池向密闭容器供水，单台泵的特性曲线可表示为：适当关闭或开启阀门，两泵既可串联又可并联工作。已知水池和容器内液面高度为10m，容器内压强为98.1KPa（表压），管路总长为20m（包括各种管件的当量长度，但不包括闸门阀A），管径为50mm。假设管内流动已进入阻力平方区，=0.025，两支路皆很短，其阻力损失可忽略。,74,三、离心泵的组合操作,求：1、阀A全开，哪一

21、种组合方式的输送能力大？ 2、若阀A关小至=100，哪一种组合方式的输送能力大？ 3、若容器内压强升至343.4KPa（表压），阀门A全开，哪一种组合方式的输送能力大？,75,三、离心泵的组合操作,解：1、阀门A全开A=0.17，阀全开时的管路特性曲线方程为： 二泵并联时，流量加倍，压头不变，故并联泵的合成特性曲线为：,76,三、离心泵的组合操作,令H管 = H并，可求出并联泵的流量：,二泵串联时，流量不变，压头加倍，故串联泵的合成特性曲线为：令H管 = H并，可求出串联泵的流量：显然qv串 qv并采用并联方式输液能力大,77,三、离心泵的组合操作,2、当阀A关小至=100，管路特性曲线方程为

22、：令H管 = H并 令H管 = H串 阀A关小，系数K由1.347105增大到1.457106，管路阻力大。qv串 qv并 采用串联方式输液能力大,78,三、离心泵的组合操作,3、当容器内压强升至343.4KPa时，管路特性曲线方程变为：,令H”管 = H并,令H”管 = H串,显然q”v串 q”v并 采用串联方式输液能力大,结论：当（ H单），必须用串联操作。 高阻管路(K值较大),串联组合较优。 低阻管路(K值较小),并联组合较优。,79,第二章 流体输送机械,2.2 离心泵2.2.1 离心泵的工作原理和基本结构2.2.2 离心泵的基本方程式2.2.3 离心泵的性能参数与特性曲线,2.2.

23、4 离心泵的流量调节和组合操作2.2.5 离心泵的安装高度,80,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,离心泵吸液示意图,安装高度,81,若贮槽液面上方与大气相通，则p0即为大气压pa,泵的允许安装高度,泵入口处可允许的最低压力,离心泵的安装高度,82,1离心泵的安装高度的限制汽蚀现象,泵吸入口附近压力等于或低于pv。,泵扬程较正常值下降3为标志。,离心泵的安装高度,出现汽蚀的标志,产生原因,83,（1）泵体产生震动与噪音；（2）泵性能（qv、H、）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。,汽蚀的危害,离心泵的安装高度,84,2离

24、心泵的抗汽蚀性能,用NPSH表示，单位为m，其定义式,泵入口液体静压头,泵入口液体动压头,操作温度下液体的饱和蒸汽压头,离心泵的安装高度,汽蚀余量,85,（1）临界汽蚀余量（NPSH）c,当流体流量一定而且进入阻力平方区时，（NPSH）c值仅与泵的结构和尺寸有关，由泵的制造厂实验测定。,离心泵的安装高度,86,（2）必需汽蚀余量(NPSH)r为了确保离心泵的正常操作，将所测得的(NPSH)c值加上一定的安全量作为必需汽蚀余量(NPSH)r，列于泵产品样本或绘于泵的特性曲线上。其值随流量增加而加大。(NPSH)r越小，泵的抗气蚀性能越好。,离心泵的安装高度,87,（3）允许汽蚀余量NPSH,离心

25、泵的安装高度,88,3离心泵的允许安装高度,离心泵的实际安装高度应比允许安装高度减小0.51m。离心泵的实际安装高度应以夏天当地最高温度和所需要最大用水量为设计依据。,离心泵的安装高度,89,离心泵的安装高度,例题：某车间根据生产任务购回离心水泵，泵的铭牌上标着：qv=30m3/h，He=24m液柱，转数n=2900rpm，（NPSH)r=4.2m，现流量和扬程均符合要求，且已知吸入管路的全部阻力为1.5m液柱，当地大气压为1个大气压，试计算： 1、输送20的水时泵的安装高度？ 2、输送80的水时泵的安装高度？ 解： 20的水： Pv=2334.6KPa,90,离心泵的安装高度,20的水： P

26、v=2334.6KPa,80的水：Pv =47.379 KPa, =971.8kg/m3,计算的Hg为负值，说明离心泵应安装在水池液面以下0.55m。,91,第二章 流体输送机械,2.2 离心泵2.2.1 离心泵的工作原理和基本结构2.2.2 离心泵的基本方程式2.2.3 离心泵的性能参数与特性曲线,2.2.4 离心泵的流量调节和组合操作2.2.5 离心泵的安装高度2.2.6 离心泵的类型与选择,92,一、离心泵的类型,清水泵、油泵、耐腐蚀泵、杂质泵高温泵、高温高压泵、低温泵、液下泵、磁力泵,泵送液体性质和使用条件,93,一、离心泵的类型,94,1清水泵（IS型、D型、Sh型）,IS型清水泵单

27、级单吸悬臂式离心水泵 D型清水泵多级离心泵。用于要求的压头较高而流量不太大时。Sh型离心泵双吸离心泵。用于泵送液体的流量较大而所需扬程并不高时。,一、离心泵的类型,95,2油泵（Y型） 输送石油产品的泵称为油泵。因为油品易燃易爆，因而要求油泵有良好的密封性能。当输送高温油品（200以上）时，需采用具有冷却措施的高温泵。 油泵有单吸与双吸、单级与多级之分。国产油泵系列代号为Y、双吸式为YS。全系列扬程范围为60603m，流量范围为6.25500m3/h。,一、离心泵的类型,96,3防腐蚀泵（F型）,4杂质泵（P型）5屏蔽泵6磁力泵（C型）C型磁力泵全系列扬程范围为1.2100m，流量范围为0.1

28、 100m3/h。,F泵全系列扬程范围为15105m，流量范围为2400m3/h。,一、离心泵的类型,97,二、离心泵的选择,选泵时应注意以下几点：（1）根据被输送液体的性质和操作条件，确定适宜的类型。（2）根据管路系统在最大流量下的流量qe和压头He确定泵的型号。（3）当单台泵不能满足管路要求时，要考虑泵的串联和并联。（4）若输送液体的密度大于水的密度，则要核算泵的轴功率。,98,例题1：某厂废水处理量为100m3/h（废水性质接近水），经过核算（包括升扬高度、克服阻力损失等能耗），扬程为50m，其操作条件为常温，试选合适的泵。,二、离心泵的选择,解：根据废水的性质接近水可确定泵的类型为IS

29、型清水泵。由P.81图2-23（或查P.293附录），根据流量和扬程查得为IS100-65-200（n=2900转/分）。曲线上黑点指效率最高时的性能。 IS10065200型离心泵 IS国际标准单级单吸式离心泵 100吸入口径，mm 65排出口径，mm 200叶轮名义尺寸，mm,99,二、离心泵的选择,例题2：一水泵的铭牌上标有：流量：39.6m3/h，扬程：15m，轴功率：2.02kw，效率：80%，配用电机容量：2.85kw，转数：1400转/分，允许汽蚀余量：2.5m。今欲在以下情况下使用是否可以？如不可以采用什么具体措施才能满足要求（用计算结果说明）？ 1、输送密度为1800kg/m

30、3的溶液，流量38m3/h，扬程15m； 2 、输送密度为800kg/m3的油类，粘度20厘沲，流量40m3/h，扬程20m； 3 、输送密度为900kg/m3的溶液，流量30m3/h，扬程15m。在输送温度下该溶液的饱和蒸汽压为50.65Kpa，吸入管路阻力为5m液柱。,100,二、离心泵的选择,解：1、电机功率不够应选用一台功率大于3.5kw的电机即可。2、扬程不够由比例定律（一）：将转数提高到1617转/分。电机功率加大到3.1kw以上，才能满足该情况下的输送任务。,101,二、离心泵的选择,当转数提高到1617转/分时的功率为：,将转数提高到1617转/分。电机功率加大到3.1kw以上

31、，才能满足该情况下的输送任务。,102,二、离心泵的选择,3、为保证进口处的压力大于液体的饱和蒸汽压，液体液面应比泵入口处高：,103,三、离心泵的安装与操作,（1）实际安装高度要小于允许安装高度，并尽量减小吸入管路的流动阻力。（2）启动泵前要灌泵，防止产生气缚；并关闭出口阀，使启动功率最小；停泵前也应先关闭出口阀，以保护叶轮。（3）定期检查和维修。,104,第二章 流体输送机械,2.3 往复式泵2.3.1 往复泵,105,一、往复泵,往复式泵包括活塞泵、栓塞泵和隔膜泵，通称往复泵，是正位移式泵的一种，应用比较广泛。,106,1 往复泵的基本结构和工作原理,活塞,泵缸,吸入阀,活塞杆,排出阀,

32、往复泵有自吸能力，启动前不灌泵。靠活塞的往复运动，造成缸内外的压差，从而吸入和排出液体。,一、往复泵,107,为了改善单动泵流量的不均匀性，常采用两种方法。,一、往复泵,采用多缸往复泵装置空气室,108,往复泵的流量曲线,109,一、往复泵,空气室,装置空气室利用气体的压缩和膨胀来贮存或放出部分液体,减小流量的不均匀性。,空气室,110,2.往复泵的性能参数与特性曲线流量(排液能力),双动泵理论流量,单动泵理论流量,活塞的截面积,活塞冲程,活塞每分钟往复次数,活塞杆的截面积,一、往复泵,111,考虑流量的损失，实际的计算式为,功率与效率,一、往复泵,112,往复泵的特性曲线,压头和特性曲线,一

33、、往复泵,往复泵的压头只决定于管路情况,113,往复泵的输液能力只取决于活塞的位移而与管路情况无关，泵的压头仅随输送系统要求而定，这种性质称为正位移特性，具有这种特性的泵称为正位移（定排量）泵。,一、往复泵,114,3.往复泵的工作点与流量调节往复泵的工作点,往复泵的工作点,一、往复泵,流量由泵决定,与管路特性无关,115,往复泵的流量调节（1）旁路调节装置,（2）改变活塞冲程或往复频率,一、往复泵,116,第二章 流体输送机械,2.4 其他类型化工用泵（自学）,117,第二章 流体输送机械,2.5 气体输送机械2.5.1 气体输送机械的特点和分类,118,气体输送机械的特点,应用,气体输送,

34、产生高压气体,产生真空,输送特点,1、流量： 液1000气 当质量流量相同时：qv气1000qv液2、经济流速u水=1-3m/s ，u气=15-25m/s，动能项大。,119,气体输送机械的特点,3、管径 qm相同时, u10倍， 1000 倍,d10倍。4、阻力损失压头d10倍,u2 100倍,hf 10倍。特点：大流量,高压头。,120,气体输送机械,通风机鼓风机压缩机真空泵,气体输送机械的分类,出口表压：低于15kPa15kPa0.3MPa0.3MPa以上0,121,压缩比：11.15小于4大于4,气体压送机械的分类,122,设备：离心通风机罗茨鼓风机,离心鼓风机往复压缩机,离心压缩机,

35、液环压缩机水环真空泵,往复真空泵,蒸汽喷射泵旋片真空泵,气体压送机械的分类,123,第二章 流体输送机械,2.5 气体输送机械2.5.1 气体输送机械的特点和分类,2.5.2 离心通风机,124,离心式通风机,125,离心通风机,风机对单位体积气体所作的有效功称为风压，以pT表示，单位为J/m3或Pa。,根据风压的不同，将离心通风机分为三类：,低压离心通风机：中压离心通风机：高压离心通风机：,出口风压（表压）低于1kPa1 3 kPa3 15 kPa,126,1离心通风机的性能参数与特性曲线, 风量qT 风量是指单位时间内从风机出口排出的气体体积；并以风机进口处的气体状态计，单位为m3/h。

36、风压pT 是单位体积气体通过风机时所获得的能量，单位为J/m3或Pa，习惯上用mmH2O表示。,离心通风机,1mmH2O=9.81N/m2,127,全风压由静风压与动风压构成 :,全风压,动风压,静风压,若实际的操作条件与20、101.33kPa的实验条件不同,离心通风机,试验条件,实际条件,128, 轴功率与效率,注意，用上式计算功率时，pT与qv必须是同一状态下的数值。,离心通风机,kw,129,离心通风机的特性曲线是出厂前在温度为20的常压下（101.33kPa）实验测定的。离心通风机的特性曲线与离心泵的特性曲线相比，增加了一条静风压随流量的变化曲线，如图2-39所示。,离心通风机,13

37、0,离心通风机的特性曲线,离心通风机,131,2离心通风机的选择 根据管路布局和工艺条件，计算输送系统所需的实际风压 ，并换算为实验条件下的风压 。,离心通风机, 根据所输送气体的性质及所需的风压范围，确定风机的类型。 根据实际风量和实验条件下的风压，选择适宜的风机型号。 当1.2kg/m3时，要核算轴功率。,132,离心通风机,例题2：某轻化工厂洗衣粉干燥系统如图所示，常压下空气由1*风机送到预热器预热后，进入喷雾干燥塔的底部，在塔内自下而上流动，借以带走洗衣粉中蒸发出来的水分，出塔后经旋风分离器回收其中夹带的粉末由2*风机排入大气中。 进入1*风机的空气温度为20，风量为12000m3/h

38、，离开干燥塔的气体风量为15000m3/h（=1.0kg/m3），为防止粉尘外漏，干燥塔底（空气入口处）在操作时维持10mmH2O的负压，1*风机距离塔底5m，塔底距排气管出口15m，已估算出风机出口流速为23m/s。 要求选择合适的风机型号和操作参数。,133,离心通风机,洗衣粉干燥系统,134,离心通风机,各部分阻力（以mmH2O柱计）如下：1*风机出口换热器入口 25mmH2O 换热器 30 mmH2O换热器干燥塔底部 45 mmH2O 干燥塔 可忽略干燥塔顶旋风分离器入口 40 mmH2O 旋风分离器 60 mmH2O旋风分离器2*风机入口 30 mmH2O 2*风机以后的管路20mm

39、H2O,135,离心通风机,解：1*风机的选择取1*风机入口为截面1，塔底空气入口处为截面2作为研究系统。Z1=0 Z2=5m u1=0 20=1.2kg/m3位风压：静风压：,136,离心通风机,动风压：流动阻力：故1*风机所需的全风压为： 风量qv=12000m3/h 按所需的风压和风量，从风机产品样本中可查得：4-72型N06c风机可以满足要求 。,137,离心通风机,4-72型N06c风机(1*风机)性能： 全风压 风量 qv=12520-15800 m3/h 转速 n =1800r/min 功率 P轴=7.5KW,138,离心通风机,2*风机的选择 选择2*风机的排气管为截面3，截面

40、2-3之间作为研究系统，同理2-3截面之间的全风压是下列各项： 位风压：z2 =0 静风压： 动风压：u3=0,139,离心通风机,流动阻力：故2*风机所需的全风压为：换算为测定条件下的风压： 风量qv=15000m3/h 按所需的风压和风量，从风机产品样本中可查得：4-72型N06c风机可以满足要求。,140,离心通风机,4-72型N06c风机(2*风机)性能：全风压 风量 qv=15250- 17600m3/h转速 n =2000r/min功率 P轴=13KW,141,第二章 流体输送机械,2.5 气体输送机械2.5.1 气体输送机械的特点和分类,2.5.2 离心通风机2.5.3 鼓风机,

41、142,一、罗茨鼓风机,罗茨鼓风机的工作原理与齿轮泵类似。机壳内有两个渐开摆线形的转子，两转子的旋转方向相反，可使气体从机壳一侧吸，从另一侧排出。转子与转子、转子与机壳之间的缝隙很小，使转子能自由运动而无过多泄漏。,143,一、罗茨鼓风机,特性：属于正位移型的罗茨风机风量与转速成正比，与出口压强无关。风机的风量范围为2-500m3/min，出口表压可达80kPa，在40kPa左右效率最高。安装与操作： 风机出口应装稳压罐，并设安全阀。流量调节采用旁路，出口阀不可完全关闭。操作时，气体温度不能超过85，否则转子会因受热臌胀而卡住。应用：风量要求稳定而风压变动幅度较大的场合。,144,二、离心式鼓

42、风机,结构特点：外形与离心泵相象，内部结构也有许多相同之处。,蜗壳形通道亦为圆形；外壳直径与厚度之比较大；叶轮上叶片数目较多；转速较高；叶轮外周都装有导轮。单级出口表压多在30kPa以内；多级可达0.3MPa。选型方法与离心式通风机相同。,145,二、离心式鼓风机,单级离心鼓风机,多级离心鼓风机,146,二、离心式鼓风机,147,鼓风机,安装在污水处理厂的离心式鼓风机,148,学 习 指 导,149,离心泵,学 习 指 导,本章重点掌握的内容,结构及工作原理性能参数与特性曲线工作点与流量调节安装（汽蚀）与操作（气缚）类型与选型,150,往复泵,学 习 指 导,气体输送设备,结构及工作原理性能参数与特性曲线正位移特性,特性及选型,