流体输送机械PPT课件.ppt

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1、化工原理,第二章 流体输送机械,第一节 液体输送机械,一、概述 在化工生产过程中，常常需要将流体物料从一个设备输送至另一个设备；从一个位置输送到另一个位置。当流体从低能位向高能位输送时必须使用输送机械，用来对物料加入外功以克服沿程的运动阻力及提供输送过程所需的能量。为输送流体物料提供能量的机械装置称为输送机械，分为液体输送机械和气体输送机械。本节先介绍液体输送机械。液体输送机械统称为泵。因被输送液体的性质,如黏性、腐蚀性、混悬液的颗粒等都有较大差别，温度、压力、流量也有较大的不同，因此，需要用到各种类型的泵。根据施加给液体机械能的手段和工作原理的不同，大致可分为四大类，如表2-1所示。,第一节

2、 液体输送机械,表2-1液体输送机械的分类 泵是一种通用的机械，广泛使用在国民经济各部门中。其中离心泵具有结构简单、流量大而且均匀、操作方便等优点，在化工生产中的使用最为广泛。本章重点讲述离心泵，对其它类型的泵作一般介绍。,第一节 液体输送机械,二、离心泵构造和原理 1.离心泵的工作原理 图2-1是一台安装在管路中的离心泵装置示意图，主要部件为叶轮1，叶轮上有6-8片向后弯曲的叶片，叶轮紧固于泵壳2内泵轴3上，泵的吸入口4与吸入管5相连。液体经底阀6和吸入管5进入泵内。泵壳上的液体从排出口8与排出管9连接,泵轴3用电机或其它动力装置带动。,图2-1离心泵装置示意图1-叶轮；2-泵壳；3-泵轴；

3、4-吸入口；5-吸入管；6-底阀；7-滤网；8-排出口；9-排出管；10-调节阀,第一节 液体输送机械,泵在启动前,首先向泵内灌满被输送的液体，这种操作称为灌泵。同时关闭排出管路上的流量调节阀（为什么？）,待电动机启动后，再打开出口阀。离心泵启动后高速旋转的叶轮带动叶片间的液体作高速旋转，在离心力作用下，液体便从叶轮中心被抛向叶轮的周边，并获得了机械能，同时也增大了流速，一般可达1525m/s,其动能也提高了。当液体离开叶片进入泵壳内，由于泵壳的流道逐渐加宽，液体的流速逐渐降低而压强逐渐增大，最终以较高的压强沿泵壳的切向从泵的排出口进入排出管排出，输送到所需场所，完成泵的排液过程。,第一节 液

4、体输送机械,当泵内液体从叶轮中心被抛向叶轮外缘时，在叶轮中心处形成低压区，这样就造成了吸入管贮槽液面与叶轮中心处的压强差，液体就在这个静压差作用下，沿着吸入管连续不断地进入叶轮中心，以补充被排出的液体，完成离心泵的吸液过程。只要叶轮不停地运转，液体就会连续不断地被吸入和排出。可见离心泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转的叶轮所产生的离心力，因此称为离心泵。注意：若泵启动前未进行灌泵操作，则泵内存有空气，由于空气密度比液体的密度小得多，泵内产生离心力很小，因而在吸入口处的真空度很小，贮槽液面和泵入口处的静压头差很小，不能推动液体进入泵内，启动泵后而不能输送液体的现象称为气缚现象。表示离心泵无自

5、吸能力。离心泵吸入管底部安装的带吸滤网的底阀为止逆阀，是为启动前灌泵所配置的。,第一节 液体输送机械,2.离心泵的主要部件 离心泵的主要部件为叶轮、泵壳和轴封装置。2.1叶轮：是离心泵的关键部件,其作用是将原动机的机械能传给液体,使通过离心泵的液体静压能和动能均有所提高。叶轮有6-8片的后弯叶片组成。按其机械结构可分为以下三种,如图2-2所示。开式叶轮仅有叶片,两侧均无盖板,如图(a)所示,适于输送含有固体颗粒的液体悬浮物；半闭式叶轮,没有前盖板而有后盖板,如图(b)所示,适于输送浆料或含固体悬浮物的液体,效率较低；闭式叶轮两侧分别有前、后盖板,流道是封闭的，如图(c)所示,适于输送高扬程、洁

6、净液体,效率较高。,第一节 液体输送机械,（a）（b）（c）图2-2 离心泵的叶轮（a）开式（b）半闭式（c）闭式,第一节 液体输送机械,一般离心泵大多采用闭式叶轮。开式和半闭式叶轮不仅效率较低，而且在运行时,部分高压液体漏入叶轮后侧,使叶轮后盖板所受压力高于吸入口侧,对叶轮产生轴向推力。轴向推力会使叶轮与泵壳接触而产生摩擦,严重时会引起泵的震动。为了减小轴向推力,可在后盖板上钻一些小孔,称为平衡孔如图2-3(a)中1,使部分高压液体漏至低压区,以减小叶轮两侧的压力差。平衡孔可以有效地减小轴向推力,但同时也降低了泵的效率。另外：叶轮按其吸液方式的不同可分为单吸式和双吸式两种，如图2-3所示。单

7、吸式叶轮构造简单，液体从叶轮一侧被吸入；双吸式叶轮可同时从叶轮两侧对称地吸入液体。显然，双吸式叶轮具有较大的吸液能力，并较好地消除轴向推力。故常用于大流量的场合。,第一节 液体输送机械,（a）单吸式（b）双吸式 图2-4 泵壳与导轮 图2-3 吸液方式 1-叶轮；2-导轮；3-泵壳 1-平衡孔；2-后盖板,第一节 液体输送机械,2.2泵壳：是一个截面逐渐扩大的状似蜗牛壳形的通道，常称蜗壳，如图2-5所示。叶轮在壳内顺着蜗形通道逐渐扩大的方向旋转,愈接近液体出口,通道截面积愈大。因此,液体从叶轮外缘以高速被抛出后,沿泵壳的蜗牛形通道而向排出口流动,流速便逐渐降低,减少了能量损失,且使大部分动能有

8、效地转变为静压能。可见：泵壳不仅作为一个汇集和导出液体的通道，同时其本身又是一个转能装置。,图2-5流体在泵内的流动情况,第一节 液体输送机械,在较大的泵中,在叶轮与泵壳之间还装有固定不动的导轮,如图2-4中的2所示,其目的是为了减少液体直接进入蜗壳时的冲击。由于导轮具有很多逐渐转向的通道,使高速液体流过时均匀而缓和地将动能转变为静压能,从而减少了能量损失。2.3轴封装置：泵轴与泵壳之间的密封成为轴封。其作用是防止高压液体从泵壳内沿轴的四周漏出,或者外界空气以相反方向漏入泵壳内的低压区。常用的轴封装置有填料密封和机械密封两种，如下图所示。普通离心泵所采用的轴封装置是填料函，即将泵轴穿过泵壳的环

9、隙作为密封圈，于其中填入软填料（例如浸油或涂石墨的石棉绳）,以将泵壳内、外隔开，而泵轴仍能自由转动。对于输送酸、碱以及易燃、易爆、有毒的液体,密封的要求就比较高,既不允许漏入空气,又力求不让液体渗出。近年来在制药生产中离心泵的轴封装置广泛采用机械密封。如图2-7所示，它是有一个装在转轴上的动环和另一个固定在泵壳上的静环所构成，两环的端面借弹簧力互相贴紧而做相对运动，起到密封作用。,第一节 液体输送机械,第一节 液体输送机械,第一节 液体输送机械,三、离心泵的性能参数与特性曲线 1.性能参数 表征离心泵的主要性能参数有流量、扬程、轴功率和效率，这些参数标注在离心泵的铭牌上，是评价离心泵的性能和正

10、确选用离心泵的主要依据。1.1流量：指单位时间内泵所输送到管路系统中的液体体积，也称送液能力，用符号qv 表示，其单位为m/h或m/s，其大小主要取决于泵的结构、尺寸和转速等。1.2压头：指泵对单位重量（1N）的流体所提供的有效能量，亦称扬程。用符号H表示，其单位为m液柱。离心泵压头取决于泵的结构、转速和流量，也与液体的密度有关。1.3功率：分为轴功率和有效功率。轴功率是指泵轴所需的功率，它直接由电动机提供，用符号P轴表示；有效功率是指单位时间内液体从泵中获得的有效能量，用符号Pe表示。二者单位均为W或kW。其中泵的有效功率为（2-1）,第一节 液体输送机械,1.4效率：是指有效功率与泵轴功率

11、之比。它表明液体输送过程中泵轴转动所作的功不能全部为液体所获得，不可避免地会有能量损失，这种损失包括容积损失、水力损失和机械损失，以上三种损失的大小即用离心泵的总效率表示,本质上是三种损失效率的总和。（2-2）联立（2-1）及（2-2）有：（2-3）若离心泵轴功率的单位用kW表示，则式（2-3）变为(2-4)注意：泵标牌上注明的P轴是以20的清水为试验体，其密度为1000kg/m计算的。如泵输送液体的密度较大，应看原配电机是否适用。若需要自配电机，为防止电机超负载，常按实际工作的最大流量计算轴功率作为选电机的依据。离心泵效率与泵的尺寸、类型、构造、加工精度、液体流量和所输送液体性质有关，一般小

12、型泵效率为50%-70%，大型泵可达到90%左右。,第一节 液体输送机械,离心泵工作时各功率与效率间有如下关系：2.特性曲线 离心泵的有效压头、轴功率、效率与流量之间的关系曲线称为离心泵的特性曲线,常由实验测定，如图2-8所示为国产IS100-80-125型离心水泵在n=2900rm-1时测得的特性曲线。其中以扬程和流量的关系最为重要。由于泵的特性曲线随泵转速而改变，故其数值通常是在额定转速和标准试验条件(大气压101.325kPa,20清水)下测得。通常在泵的产品样本中附有泵的主要性能参数和特性曲线,供选泵和操作时参考。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，具有以下共同的特

13、点：,第一节 液体输送机械,图2-8离心泵的特性曲线,第一节 液体输送机械,2.1-曲线 表示泵的扬程（压头）和流量的关系。曲线表明离心泵的扬程随流量的增大而下降。2.2-曲线 表示泵的轴功率和流量的关系。曲线表明离心泵的轴功率随流量的增大而上升，当流量为零时轴功率最小。所以离心泵启动时，为了减小启动功率应使流量为零即将出口阀门关闭，以保护电机。待电机运转到额定转速后，再逐渐打开出口阀门。2.3-曲线 表示泵的效率和流量的关系。曲线表明离心泵的效率随流量的增大而增大，当流量增大到一定值后，效率随流量的增大而下降，曲线存在一最高效率点即为设计点。对应于该点的各性能参数、和 称为最佳工况参数，即离

14、心泵铭牌上标注的性能参数。根据生产任务选用离心泵时应尽可能使泵在最高效率（92）点附近工作，详见下图。,第一节 液体输送机械,由图可见：qv，H，P轴，有最大值。例题：参见教材P91例2-1。,第一节 液体输送机械,3.影响离心泵特性曲线的因素 生产厂家提供的离心泵特性曲线都是针对特定型号的泵，在一定的转速和常压下用常温水为工质测得的。而实际生产中所输送的液体是多种多样的，工作情况也有很大的不同，需要考虑密度、泵的转速和叶轮直径等和实验条件的不同对泵产生的影响。并根据使用情况，对厂家提供的特性曲线进行重新换算和选泵。3.1密度的影响：一台离心泵的流量、压头均与液体的密度无关，效率也不随密度而改

15、变，当被输送液体的密度发生改变时，-曲线和-曲线基本不变。但泵的轴功率与液体的密度成正比，此时原产品说明书上的-曲线已不再适用,泵的轴功率需按（2-3）式重新计算。显然，若实际液体密度，则P轴,P轴qv曲线上移，反之下移。,第一节 液体输送机械,3.2黏度的影响：当输送液体的黏度大于常温水的黏度时,泵内液体的能量损失增大,导致泵的流量、压头减小、效率下降，轴功率增加,泵的特性曲线均发生变化。理论上应进行校正。但通常由于实际应用的液体粘度总是小于2010-6时,如汽油、煤油、轻柴油等，可不必校正。否则可按下式校正：(2-5)3.3离心泵转速的影响：对同一台离心泵若叶轮尺寸不变，仅转速变化，其特性

16、曲线也将发生变化。在转速变化小于20%时，流量、扬程及轴功率与转速间的近似关系可用式（2-6）进行计算，称为离心泵的比例定律。（2-6）式中、转速为n1时泵的流量、扬程、轴功率；、转速为n2时泵的流量、扬程、轴功率。,第一节 液体输送机械,3.4离心泵叶轮直径的影响：泵的制造厂或用户为了扩大离心泵的使用范围,除配有原型号的叶轮外,常备有外直径略小的叶轮,此种作法被称为离心泵叶轮的切割。当转速不变,若对同一型号的泵换用直径较小的叶轮,但不小于原直径的90%时,离心泵的流量、扬程及轴功率与叶轮直径之间的近似关系称为离心泵的切割定律。（2-7）若除叶轮直径变化外，叶轮的其他尺寸也发生相应变化，但只要

17、几何条件相似，那么泵的压头、流量和轴功率与叶轮直径之间具有如下关系：（2-8）式中、叶轮直径为时泵的流量、扬程、轴功率；、叶轮直径为时泵的流量、扬程、轴功率；、原叶轮的外直径和变化后的外直径。,第一节 液体输送机械,四.离心泵的工作点与流量调节 1.管路特性与离心泵工作点 每种型号的离心泵在一定转速下，都有其自身固有的特性曲线。但当离心泵安装在特定管路系统并进行操作时，实际的工作压头和流量不仅遵循泵特性曲线上二者的对应关系，而且还必然会受到管路特性所制约。所谓管路特性是指通过特定管路时流量与所需压头的关系。这个关系确定如下：如图2-10所示，利用一台离心泵把水池的水抽到水塔上去,水从吸水池流到

18、上水池的过程中,假定两液面皆维持恒定，则流体流过管路所需要的压头为(2-9)由式（2-9）可知:泵的扬程He并非是泵对流体的升扬高度 z，扬程要远大于升扬高度。,图2-10 管路系统示意图,第一节 液体输送机械,又因 对于特定的管路，式（2-9）中 为固定值，与管路中的流体流量无关，两者之和用K表示；因管径不变,则 u2/2g=0,所以式（2-9）可写成:（2-10）式（2-10）称为管路特性方程。它表明在特定管路系统中，所需要的压头与流量的平方成正比。将此关系绘制在坐标图上就可得到管路特性曲线，该曲线与泵的特性曲线正好相反。注意：管路特性曲线的形状由管路布局和流量等条件来确定，而与离心泵的性

19、能无关。若将泵的特性曲线和管路的特性曲线绘制在同一坐标图中,见图2-11所示,两曲线交点M称为离心泵的工作点。该点对应的流量和扬程既能满足管路特性,又能满足泵的特性。若泵在该点所对应的效率又是在最高效率区,即为系统的理想工作点。,第一节 液体输送机械,图2-11离心泵的工作点,图2-12（a）流量调节:改变管路特性,M1,M2,第一节 液体输送机械,2.离心泵流量调节 在实际生产中由于输送任务的变化,如果工作点的流量大于或小于所需要的输送量,应设法改变泵的工作点的位置,即进行流量调节。流量调节方法有两种：一是改变管路的特性,二是改变泵的特性。2.1改变管路特性:常用改变泵出口管路上阀门的开度，

20、即改变管路的阻力系数，可改变管路特性曲线的位置，满足流量调节的要求。若阀门开度减小时,阻力增大,管路特性曲线变陡,如图2-12（a）中的曲线所示,工作点由M移到M1,相应的流量变小；当开大阀门时，则局部阻力减小，工作点移至M2,从而增大流量。由此可见,通过调节阀门开度可使流量在设置的最大和最小值之间变动。当阀门开度减小时,因流动阻力增加,需额外消耗部分能量，此外在流量调节幅度较大时离心泵往往工作在低效区，因此这种方法的经济性差。但这种调节方法快速简便,灵活，可以连续调节，故应用很广。,第一节 液体输送机械,2.2改变泵的转速或叶轮直径:对于同一个离心泵改变泵的转速和叶轮的直径可使泵的特性曲线发

21、生改变,从而使工作点移动,这种方法不会额外增加管路阻力,并在一定范围内仍可使泵处在高效率区工作。一般来说改变叶轮直径不如改变转速简便,且当叶轮直径变小,泵和电机的效率也会降低，况且调节幅度也有限。所以常用改变转速来调节流量。如图2-12（b）所示，当转速n增大到n1时,工作点由M移到M1,流量就相应地增大；当转速n减小到n2时,工作点由M移到M2，流量就相应地减小。,图2-12（b）流量调节:改变泵的转速,第一节 液体输送机械,3.离心泵的串联与并联操作 在实际工作中，如果单台离心泵不能满足输送任务的要求,可将几台泵加以组合。组合的方式通常有两种,即并联和串联。3.1并联操作：两台泵并联操作的

22、流程如图2-13所示。设两台离心泵型号相同，并且各自的吸入管路也相同，则两台泵的流量和压头必相同。因此理论上在同一压头下,并联泵的流量为单台泵的两倍。据此可画出两泵并联后的合成特性曲线,如图2-13中蓝色曲线所示。注意：两泵并联后,虽然流量与压头均有所提高,但由于受管路特性曲线制约,管路阻力增大,实际上两台泵并联的总输送量是小于原单泵输送量的两倍。,图2-13 离心泵的并联,第一节 液体输送机械,3.2串联操作：两台泵串联操作的流程如图2-14所示。若两台泵型号相同，则在同一流量下，理论上串联泵的压头应为单泵的两倍。据此可画出两泵串联后的合成特性曲线，如图2-14中的蓝色曲线所示。注意：两泵串

23、联后，虽然压头与流量也会提高，但同样由于受管路特性曲线制约,管路阻力增大,实际上两台泵串联的总压头仍小于原单泵压头的两倍。,图2-14 离心泵的串联,第一节 液体输送机械,3.3泵组合方式的选择 从前分析可知:泵的串联和并联均可同时增大流量压头。在生产中采用何种方式比较经济合理,则取决管路特性曲线的形状。如图2-15所示,对于低阻输送管路,其管路特性较平坦(曲线1),泵并联操作的流量及压头均大于泵的串联操作；对于高阻输送管路,其管路特性较陡峭(曲线2),泵串联操作的流量及压头大于泵的并联操作。因此,对于低阻输送管路,并联组合优于串联；而对于高阻输送管路,串联组合优于并联，简称“低并高串”。必须

24、指出,上述泵的并联与串联操作,虽可以增大流量和压头以适应管路需求,但由于其操作要比单台泵复杂,通常并不随意采用。多台泵串联相当于一台多级离心泵,而后者要比前者结构紧凑,故当需要时应尽可能使用多级离心泵。双吸泵相当于两台泵的并联,也宜采用双吸泵代替两泵的并联操作。,图2-15 离心泵组合方式的选择,第一节 液体输送机械,五、离心泵的安装高度 1.离心泵的汽蚀现象：如图2-13所示，泵的吸液作用是依靠贮槽的液面0-0和泵入口截面1-1之间的势能差 实现的。当 一定,若要求吸液高度 愈大,则 就应愈小，但在离心泵的操作中，叶轮入口处压强 不能低于被送液体在工作温度下的饱和蒸气压，否则，液体将会发生部

25、分汽化,生成的气泡将随液体从低压区进入高压区,在高压区气泡会急剧收缩、凝结,使其周围的液体以极高的流速冲向刚消失的气泡中心，造成极高的局部冲击压力，直接冲击叶轮和泵壳,发生噪音,并引起震动。由于长时间受到冲击力反复作用以及液体中微量溶解氧对金属的化学腐蚀作用,叶轮的局部表面出现斑痕和裂纹,甚至呈海绵状损坏,这种现象称为汽蚀现象。,图2-13离心泵的安装高度,第一节 液体输送机械,汽蚀发生时,大量的气泡破坏液流的连续性,阻塞流道,致使泵的流量、扬程和效率的急剧下降,运行的可靠性降低,汽蚀严重时,泵会中断工作。为避免汽蚀现象的发生,泵的安装高度必须适当,以保证叶轮中心处的压强高于液体的饱和蒸气压,

26、为此就要确定离心泵的允许安装高度。2.离心泵的允许安装高度：又称允许吸上高度,是指泵的吸口与贮槽液面间允许达到的最大垂直距离,用Hg表示。显然要防止汽蚀,泵实际安装高度应小于Hg。按图2-13所示为例，在0-0与1-1截面间列能量衡算式，并整理有：(2-11)由（2-11）式可知：当流量和吸入管路一定时，允许安装高度由等式右边第一项决定。而该项与泵的吸上性能有关，常用下列两种途径确定。2.1利用“允许吸上真空度”来确定：在实验中，当泵刚出现汽蚀时，泵入口的压强P1降低至最小值，那么有：（2-12）式中 称为最大允许吸上真空度。考虑到能耗,为安全起见,常取 称为允许吸上真空度，其值由泵的生产厂家

27、提供。这样泵的允许安装高度的计算式（2-11）就变为：(2-13),第一节 液体输送机械,注意：在应用（2-13）式时，由于Hs都是泵生产厂家用200C水作为实验介质，且在贮槽液面为大气压下测定的结果，若实际使用条件与此不符，应作如下校正：（2-14）例题参见教材P103例2-4 2.2利用“汽蚀余量”来确定：离心泵的汽蚀余量为离心泵入口处1-1截面的静压头与动压头之和必须大于被输送液体在操作温度下的饱和蒸气压头之值,用h表示，即：（2-15）同前，在实验中，当泵刚出现汽蚀时，泵入口的压强P1降低至最小值 此时对应的汽蚀余量称为最小汽蚀余量，用 表示。为保证泵的正常运行，常追加一个安全校正数，

28、得到一个所谓的允许汽蚀余量：离心泵允许汽蚀余量亦为泵的性能参数其值一般由泵的生产厂家提供，列于离心泵规格表中。这样泵的允许安装高度的计算式（2-11）就变为：（2-16）,第一节 液体输送机械,注意由式（2-16）可知:2.2.1 Hg随Pa(通常为大气压)增高而增大,由于海拔愈低,大气压愈高，其吸入高度愈大,当Hf,0-1=0、hs=0、Pv=0时,Hg=Hgmax=Pa/g,即此时为最大吸入高度,该值实际上是当时当地大气压所相当的液柱高度。因此,在海拔为零的地区输水,其吸入高度也不可能最大超过10.33米水柱。2.2.2对于液体来说,由于温度愈高,Pv愈大,所以液体温度愈高,泵的吸入高度将

29、愈小。2.2.3泵吸入管路中摩擦阻力Hf,0-1越大,吸入高度愈小,因此泵入口处应尽量选用直径大的吸入管,缩短管子的长度,减少不必要的管件和弯头。2.2.4当使用条件允许时,尽量将泵直接安装在贮液槽液面以下,利用位差使液体即可自动灌人泵内。例题参见教材P104例2-5,第一节 液体输送机械,六、离心泵的类型、选用、安装与运转 1.离心泵的类型：化工生产及石油工业中被输送液体的性质相差悬殊、对流量和扬程要求千变万化,因而设计和制造出的离心泵种类繁多,现介绍工业常用的主要类型。1.1水泵：是应用最广泛的离心泵,其中最普通的清水泵是单级单吸式,其系列代号为“IS”,结构如图2-17所示。双吸泵的系列

30、代号为“Sh”。,图2-17 IS型离心泵结构图1泵体；2叶轮螺母；3止动垫圈；4密封环；5叶轮；6泵盖；7轴盖；8填料环；9填料；10填料压盖；ll悬架轴承部分；12一泵轴,第一节 液体输送机械,1.2耐腐蚀泵:输送酸、碱、浓氨水等腐蚀性液体时,必须用耐腐蚀泵。耐腐蚀泵中所有与腐蚀性液体接触的部件都要用耐腐蚀材料制造，其系列代号为“F”。耐腐蚀泵应具有优良的密封性能。1.3油泵:输送石油产品的泵称为油泵。因为油品易燃易爆,因此要求油泵同样具有良好的密封性能。当输送200以上的热油时,还需有冷却装置,一般在热油泵的轴封装置和轴承处均装有冷却水夹套，运转时通冷水冷却。油泵分单吸和双吸两种,系列号

31、分别为“Y”和“YS”。1.4液下泵:在化工生产中作为一种化工过程泵或流程泵有着广泛的应用，通常安装在液体贮槽内，对轴封要求不高，可用于输送化工过程中各种腐蚀性液体，既节省了空间又改善了操作环境。其缺点是效率不高。其系列代号为“FY”。1.5杂质泵:主要用于输送悬浮液及稠厚的浆液等,其系列代号为“P”。此类泵的叶轮为开式,且具有不易堵塞、耐磨和易拆洗特点。泵产品样本常见型号简介参见教材P106,第一节 液体输送机械,2.离心泵的选用 原则上按下列步骤进行：2.1确定输送系统的流量和压头。一般液体的输送量由生产任务决定。如果流量在一定范围内变化，应根据最大流量选泵，并根据情况计算最大流量下的管路

32、所需的压头。2.2选择离心泵的类型与型号。根据被输送液体的性质和操作条件，确定泵的类型。如清水泵、油泵等；再根据管路系统对泵提出的流量和扬程的要求，从泵的样本产品目录或系列特性曲线选出合适的型号。当遇到几种型号的泵同时在最佳工作范围内满足流量和压头的要求时，应该选择效率最高者，并参考泵的价格作综合权衡。选出泵的型号后，应列出泵的有关性能参数和转速。2.3核算泵的轴功率。若输送液体的密度大于水的密度，则要核算泵的轴功率，以选择合适的电机。,第一节 液体输送机械,3.离心泵的安装：每台泵在出厂时均附有安装与使用说明书,应当仔细阅读,以免失误而造成损失。为避免泵运转时发生汽蚀现象,泵的实际安装高度应

33、低于式(2-13)或式(2-16)计算得到的允许安装高度值；同时应当尽量缩短吸入管路的长度和减少其中的管件，泵吸入管的直径一般要大于或等于泵入口直径，以减小吸入管路的阻力。往高位或高压区输送液体的泵，在泵出口应设置止逆阀，以防止突然停泵时大量液体从高压区倒冲回泵造成水锤而破坏泵体。4.离心泵的运转 4.1泵启动前要灌泵，为避免发生气缚现象；启动时应关闭出口阀，为避免电机超载和加大电负荷，待电机运转正常后，再逐渐打开出口阀调节所需流量。4.2停泵前应先关闭出口阀再停电机，以免管路内液体倒流，使叶轮受到冲击而被损坏。4.3离心泵在运转时还应注意有无不正常的噪音，随时观察真空表和压强表指示是否正常，

34、并应定期检查轴承、轴封等发热情况，保持轴承润滑，保证轴封密闭。4.4若长期停泵不用，应放尽泵和管道内的液体，拆泵擦净后涂油防锈。,第二节 其它类型的泵,一、往复泵 往复泵是活塞泵、柱塞泵和隔膜泵的总称。是应用较广泛的容积式泵，属正位移泵，它是利用活塞的往复运动，将能量传递给液体以达到吸入和排出液体的目的。1.往复泵的结构及工作原理 往复泵的结构如图2-20所示,其主要由泵缸、活塞、单向吸入阀、单向排出阀等组成。活塞杆通过曲柄连杆机构将电机的回转运动转换成直线往复运动。工作时，活塞在外力的推动下做往复运动，由此改变泵缸的容积和压强，交替地打开吸入和排出阀门，达到输送液体的目的。活塞在泵缸内移动至

35、左右两端的顶点叫“死点”，两死点之间的活塞行程叫冲程。由此可见：往复泵就是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，完成送液过程。,第二节 其它类型的泵,图2-20 往复泵示意图1-泵缸；2-活塞；3-活塞杆；4-吸入阀；5-排出阀,第二节 其它类型的泵,2.往复泵的类型 往复泵按照作用方式的不同可分为：2.1单动往复泵如图2-20所示，活塞往复一次，吸液和排液各完成一次，其瞬时流量不均匀，形成了图2-23（a）所示的单动泵流量曲线。2.2双动往复泵其主要构造和原理如图2-21所示，与单动泵相似，但活塞在气缸的两侧，活塞往复一次，吸液和排液各两次，形成了图2-23（b）所示

36、的双动泵流量曲线。2.3三联泵就是用三台单动泵连接在同一根曲轴的三个曲柄上，如图2-22所示。分别推动三个缸的活塞，曲轴每转一周，三个泵缸分别进行一次吸排液，联合起来就有三次吸排液，较好的改善了流量的均匀程度。各台泵活塞运动的相位差为2/3，形成了图2-23（c）所示的三联泵流量曲线。,第二节 其它类型的泵,图2-23 往复泵的流量曲线,第二节 其它类型的泵,3.往复泵的特性 3.1往复泵的压头：从理论上讲只要泵的机械强度和原动力允许，往复泵的压头是可以达到任意值，与泵的几何尺寸无关。而实际压头由于受上述因素和排出管路承受能力的限制，具有一定的范围。3.2流量：其理论流量 原则上应等于单位时间

37、内活塞在泵缸中扫过的体积,它只取决与泵的几何尺寸和活塞位移,而与泵的压头和管路情况无关。单缸、单动往复泵（2-17）单缸、双动往复泵（2-18)式中 为往复泵理论流量,m3/s；为活塞截面积,m2；为活塞杆截面积,m2；L为活塞的冲程,m；为活塞每秒钟的往复次数,s-1；3.3注意：(1)往复泵的流量原则上只与泵体特性有关、与管路情况无关，而其压头却与泵体特性无关、与管路情况有关,这种特性称为正位移特性,具有这种特性的泵称为正位移泵；(2)往复泵和离心泵一样，其吸入高度亦有一定的限制，应按照泵性能和实际的操作条件确定其实际安装高度；(3)往复泵流量调节不能用出口阀门来控制，一般可采取旁路调节、

38、改变曲柄转速和活塞行程等手段控制；(4)与离心泵相比该泵缺点是结构复杂、体积大、流量既不稳定又不连续。但其在小流量、高扬程方面的优势远远超过离心泵,尤其适合于输送高黏度液体，此方面具有较高效率，一般在72%-93%之间。(5)往复泵尽管有自吸能力，但最好通过灌泵排气以缩短启动过程。,第二节 其它类型的泵,二、计量泵：其外观如下图。工作原理同于往复泵,但它是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。适于输送量或配比要求非常精确的输送过程。详见教材P111图2-26。,第二节 其它类型的泵,三、旋转泵 旋转泵又称为

39、转子泵，依靠泵壳内一个或多个转子的旋转吸入和排出液体。其扬程高、流量均匀且恒定。旋转泵的结构型式较多，最常用的有齿轮泵、螺杆泵和旋涡泵。1.齿轮泵 齿轮泵如图示，主要部件由两个齿轮、泵体和安全阀等组成，泵体、齿轮和泵盖构成的密封空间即为泵的工作腔。工作时电机带动主动齿轮及与之相啮合的从动齿轮按互为相反的方向旋转。吸入腔内两轮的齿互相拨开，形成低压区而吸入液体。排出腔内两轮的齿互相合拢，形成高压而送出液体。为防止排出管路堵塞，在泵体上装有安全阀。当排出腔压力超过允许值时，安全阀自动打开，高压液体卸流，返回低压的吸入腔。齿轮泵制造简单、运行可靠、有自吸能力，虽流量较小但扬程较高，流量比往复泵均匀。

40、常用于输送黏稠液体和膏状物料，但不能用于输送含颗粒的混悬液。,第二节 其它类型的泵,2.螺杆泵 螺杆泵如图2-28所示,主要由泵壳、一根或多根螺杆组成。与齿轮泵相似,它是利用螺杆和泵壳内螺纹间的拨开和啮合来吸入和排出液体的。螺杆泵有良好的自吸能力,启动时不用灌泵，运行平稳、效率高、压头高,适于在高压下输送高黏度液体。缺点是加工困难。图(a)为单螺杆泵，(b)为双螺杆泵。,第二节 其它类型的泵,3.旋涡泵 旋涡泵系特殊类型的离心泵，如图2-29所示，是由泵壳和叶轮组成,其工作原理和离心泵相同，即依靠叶轮的旋转产生惯性离心力，由于离心力的作用，液体在各叶片和引水道之间反复作旋涡形运动，并被叶片多次

41、拍击，从而积蓄了较高的能量，最后达到出口压力而排出。在叶轮直径和转速相同的条件下，漩涡泵比离心泵的压头高24倍，所以此泵适用于高扬程、小流量和低黏度的液体输送。但不能输送含固体颗粒的液体。与离心泵不同的是旋涡泵的扬程和功率随流量的下降而快速增大，流量为零时，轴功率最大。因此在启动时，应先打开出口阀，以免因功率过大产生瞬时高负荷而致电机烧毁；启动前仍须灌泵，避免发生气缚现象。此泵流量调节应采用旁路调节法，由于泵内液体的漩涡流作用，液体摩擦阻力增大，所以漩涡泵的效率较低，一般为30%40%。适于流量小、压头高、粘度不大的流体的输送。,第二节 其它类型的泵,图2-29 漩涡泵,第二节 其它类型的泵,

42、四、特殊泵（流体作用泵）流体作用泵是利用一种流体的作用，使流动系统中局部的压强增高或降低，而达到输送另一种流体的目的。如酸蛋、真空输送、喷射泵等，都是流体作用泵。此类泵的特点是泵内无活动部件，而且构造简单，制造方便，可衬以耐酸或抗腐蚀材料，抽气量大，工作压力范围广。这种泵适合处理含有机械杂质、水蒸气、强腐蚀性及易燃易爆气体。在生产中占有特殊地位。1.酸蛋 图2-30是流体作用泵中一种常见的型式，它是利用压缩空气的压力来输送液体，外形如蛋，俗称酸蛋。酸蛋的具体结构是一个可以承受一定压强的容器，容器上配以必要的管路，如料液输入管A和压出管D，压缩空气管B等。,第二节 其它类型的泵,操作时，首先将料

43、液通过A管注入容器内，然后关闭料液输入管上的阀门，然后将压缩空气管B上的阀门打开，通入压缩空气，以迫使料液从压出管D中排出。待料液压送完毕后，关闭压缩空气管上的阀门，打开放空阀C，使容器与大气相通以降低容器中的压力，然后打开料液输入管上的阀门，再次进料，重复前述操作步骤，如此间歇地循环操作。酸蛋经常用来输送如酸、碱类的强腐蚀性液体，和使用耐腐蚀泵相比较费用较少，使整个生产经济合理。若输送的液体遇空气有燃烧或爆炸危险时，则使用氮气和二氧化碳之类的惰性气体。若在酸液的进料管中增设一单向阀门，另对压缩空气阀门安装自动启闭的装置，则酸蛋的操作可以自动进行，这种酸蛋称为自动操作酸蛋。,图2-30 酸蛋,

44、第二节 其它类型的泵,2.真空输送 真空输送是利用真空来输送液体。图2-31所示,当阀门1和2开启而阀门3和4关闭时，容器B与真空系统接通，此时容器B处于真空状态，与容器A之间存在一定压强差，液体在此压强差的作用下，沿管路进入容器B内，其液位可随时从液面计中看出。当注满后，关阀1和2，开放空阀3，接通大气，然后开阀4，液体可从容器内放出。真空输送，简单方便，故在生产中广泛采用。但对具有挥发性的腐蚀性液体，应避免腐蚀性蒸汽直接抽进泵内，在进泵之前应先行处理。,图2-31 真空输送,第三节 各种化工用泵的比较,第三节 各种化工用泵的比较,流量：均匀；不均匀；尚可；随管路特性而变；恒定；范围广、易达

45、大流量；小流量；较小流量；压头：不易达到高压头；压头较高；压头高。效率：稍低、愈偏离额定越小；低；高；较高；流量调节：出口阀；转速；旁路；冲程自吸作用：有；没有；启动：关闭出口阀；出口阀全开；流体要求：各种物料（高粘度除外）；不含固体颗粒，腐蚀性也 可；精确计量；可输送悬浮液；高粘度液体；腐蚀性液体；不能输送腐蚀性或含固体颗粒的液体结构造价：结构简单；造价低谦；结构紧凑；加工要求高；结构复杂；造价高；体积大,第四节 气体输送机械,一、序言 气体输送和压缩是化工生产中常见的单元操作,其目的主要有四：输送气体；产生高压气体；产生真空；自动控制的回路或系统需有一定压力的气源。总的来说：气体输送要求千

46、差万别,因此输送机械种类很多。一般根据其机械按终压(出口压力)或压缩比(加压后与前压力比)分为四类通风机，出口终压不大于15kPa，其压缩比为1-1.15；鼓风机，终压在15-300kPa间，压缩比为1.15-4；压缩机，终压在300kPa以上，压缩比大于4。真空泵，制造真空，终压为1atm，压缩比由真空度决定。与液体机械类似，气体机械亦可分为离心式、旋转式、往复式等类型，但由于气体密度及粘度等小于液体，在压缩过程中其体积和温度均发生变化，从而使得气体输送机械与液体机械在结构上有所差别。二、离心式风机 包括离心通风机、鼓风机和压缩机，其工作原理与离心泵类似，均是通过叶轮旋转产生的离心力对气体做

47、功，使气体压强增大。1.离心通风机：都是单级的，按其产生的风压的不同，分为三类：低压离心通风机，出口风压低于1kPa；中压离心通风机,出口风压在(1-3)kPa；高压离心通风机,出口风压在（3-15）kPa。,第四节 气体输送机械,1.1离心通风机的结构：与离心泵相似,主要部件为叶轮和蜗形机壳；工作原理同于离心泵；特点是叶片数目多、短,有径向、前弯、后弯等,通道多呈方形。其低压式离心通风机结构如图2-32所示。,图2-32 低压离心式通风机1-机壳；2-叶轮；3-吸入口；4-排出口,第四节 气体输送机械,1.2离心式通风机性能参数与特性曲线 1.2.1 风量:是单位时间从风机出口排出的气体体积

48、，并以风机进口气体状态计,用qv表示，单位为m3/h。1.2.2风压:是指单位体积的气体通过风机时所获得的能量,用Ht表示,单位为Pa。其大小取决于风机的结构、叶轮直径和转速,并正比于气体的密度。与离心泵相似，离心通风机的风压目前也不能用理论求导，一般由试验测定相关数据,由下式计算:(2-19)式(2-19)中的(p2-p1)称为静风压，用Hst表示；称为动风压；Ht称为通风机的全风压。可见只要测定风机进出口的压强和出口处的流速就可确定全风压。1.2.3轴功率和效率:离心式通风机的轴功率用式(2-20)计算:(2-20)式中为风机的全压效率,该值大小反映了风机中能量的损失程度,一般在7090。

49、计算轴功率时相关数据应取同一状态下的数值。,第四节 气体输送机械,1.2.4风机的特性曲线：将实验测得的风 压与风量、功率与风量及效率与风量的关系 绘制成同一坐标下的曲线，称为离心通风机 特性曲线。其一般样式见图2-33，它由风机 生产厂提供。与离心泵相比较，离心通风机 增加了一根静风压性能曲线。离心通风机特 性曲线是用200C、1atm的空气为实验介质测 定的结果,该状态下空气的密度为1.2kg/m3。因此,在选择风机时应将实际气体密度 下的风压Hat换算成实验标定态下的风压Ht,即 1.3离心通风机的选用 第一步：根据气体的种类（清洁空气、易燃气体、腐蚀性气体、含尘气体、高温气体等）与风压

50、范围，确定风机的类型。第二步：据所要求的风量与全压，从产品样本或规格目录中的特性曲线或性能表格中查得适宜的类型与机号。,图2-33 风机的特性曲线,第四节 气体输送机械,2.离心鼓风机和压缩机 2.1离心式鼓风机 离心式鼓风机又称透平鼓风机,其结构 类似于多级离心泵。一般由35个叶轮串 联而成,如图2-34是五级离心式鼓风机示意 图。各级叶轮的直径大致相同,叶轮间都有 导轮,其工作原理和离心式通风机相同。气 体由吸入口进入后依次经过第一级、第二 级直到第五级叶轮和导论,最后由排出口排 出,使其完成连续送风。单级离心鼓风机出 图2-34 五级离心式鼓风机示意图 口表压多在30kPa以内,多级的出