阀全开时的管路特性曲线方程为ppt课件

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1、,,,,,,,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,,,*,,,,,,,,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,,,*,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,1第二章 流体输送机械 通过本章学习，掌握常用,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,2第二章 流体输送机械2.

2、1 概述,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,,∵,Z,1,=0 Z,2,=H,0,管路两端单位重量流体的势能差,,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,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,。,,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

3、体的,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,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,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（,1m,3,）为基准的,伯,努利方程式，,,J/m,3,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,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,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：,①结构简单，重量轻，投资费用低。,②运行可靠，操作效

4、率高，日常操作费用低。,③能适应被输送流体的特性，如黏度、可燃性、毒性、腐蚀性、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,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）,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,,8第二章 流体输送机械2.1 概述2.1.2 流体输送机,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,,,9流体输送机械的分类 通风机按输送流体的状态分类输送液体泵,10,流体输送机械的分类,按工作原理分类,动力式

5、（叶轮式）,容积式（正位移式）,流体作用式,,10流体输送机械的分类 按工作原理分类动力式（叶轮式）,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,11第二章 流体输送机械2.2 离心泵,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）、购置费和操作费用均较低。,一．离心泵的工作原理,12 离心泵是工业生产中应用最为广泛的液体输送机械。其,13,一．离心泵的工作原理,IS,型离心水泵,13一．离心泵的工作原理IS型离心水泵,14

6、,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,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,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,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,16,一、离心泵的工作原理,,液体质点的圆周速度,叶轮的转速,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

7、,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，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,17一、离心泵的工作原理气缚现象为防止泵发生气缚现象离心泵启,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,,18二、离心泵的基本结构1．离心泵的叶轮闭式离心泵的叶轮,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,19单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,20,2,．离心泵的泵壳和导轮,泵壳和导轮,二、离心

8、泵的基本结构,导轮,202．离心泵的泵壳和导轮泵壳和导轮 二、离心泵的基本结构导,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,213. 离心泵的轴封装置 泵轴与泵壳之间的密封称为,22,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,22第二章 流体输送机械2.2 离心泵2.2.2 离心泵的,23,一、液体质点在

9、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。,23一、液体质点在叶轮中的流动1、简化假设(1) 叶轮为具有,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,①相对速度,w,②,圆周速度,u,,③,绝对速度,c,,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,25,一、液体质点在叶轮中的流动,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

10、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,26一、液体质点在叶轮中的流动由余弦定律得知：或 圆周分量,27,二、离心泵基本方程式的推导,,理论压头或理论扬程,(H,T,∞,),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,2

11、7二、离心泵基本方程式的推导 理论压头或理论扬程 (HT∞,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：,,,,,,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,29,二、离心泵基本方程式的推导,,,,,,,,,,,,得：,离心泵基本方程式,29二、离心泵基本方程式的推导 得： 离心泵基本方程式,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,α,1,=90,0,，则,

12、cosα,1,=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,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,31,二、离心泵基本方程式的推导,,,,离心泵的理论流量,q,v,Ｔ,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,D,2,、叶轮出口处叶片的宽度为,b,2,、叶片的厚度可,忽略。,则：液流断面为,πD,2,b,2,,,而流速为绝对速度,c,的径向分量,c,r2,。,,,由速度三角形：,,,31二、离心泵基本方程式的推导 离心泵的理论流量qvＴ为液体,32,简化为：,,离心泵基本方程式

13、,二、离心泵基本方程式的推导,,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素分析,（,1,）叶轮转速和直径,直径,D,2,,转速,n,,,33三、离心泵理论压头影响因素分析（1）叶轮转速和直径 直径,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,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,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,35前弯 > 径向 > 后弯 但实际泵大都用后弯叶片，为,36,对后弯叶片，静压头的提高大于动压头

14、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,36 对后弯叶片，静压头的提高大于动压头的提高，其净结,37,（,3,）理论流量,,对于后弯叶片，,B,＞,0,，,H,T∞,随,q,v,的增加而降低。,当,β,2,,＞,90,0,，,ctgβ,2,,＜,0,，,B,＜,0,，,q,v,↑,→,H,T,∞,↑,,当,β,2,= 90,0,，,ctgβ,2,= 0,，,B = 0,，,q,v,与,H,T,∞,,无关,,当,β,2,,＜,90,0

15、,，,ctgβ,2,,＞,0,，,B,＞,0,，,q,v,↑,→,H,T,∞,,↓,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，B＞0，HT∞随qv的增加,38,H,T∞,与,q,v,的关系曲线,三、离心泵理论压头影响因素分析,38HT∞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,ρ,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,39（4）液体密度 三、

16、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,H,T∞,～,q,T,、,H,～,q,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。,,,40四、离心泵实际压头与流量关系 离心泵的HT∞～qT、,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,41第二章 流体输送机械2.2 离心泵2.2.3 离心泵的,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

17、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。,42一、离心泵的性能参数离心泵的主要性能参数：,43,1,、流量,q,v,,离心泵在单位时间里排到管路系统的液体体积,单位：,l,／,s,或,m,3,／,h,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,431、流量 qv 一、离心泵的性能参数,44,2,、扬程,H,e,（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、离心泵的性能参数,442、扬程He（有效压头）一、离心泵的性能参数,45,在泵的进、

18、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,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,46,3,、功率和效率,有效功率,P,e,：,单位时间内液体经泵以后实际得到的机械能,,,轴功率,P,a,：电机输入离心泵的功率以,P,a,表示,总效率,η,：,,,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,463、功率和效率 [J/s] or [w]一、离心泵的性能,47,（,1,）,容积损失,即泄漏造成的损失。,（,2,）,水力损失,

19、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,47（1）容积损失 即泄漏造成的损失。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,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,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、,20℃,的清水测定的,H-q,v,、,P,a,-q,v,、,η-q,v,,之间的关系曲线。,,离心泵的特性曲线,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,50,①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。,②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,50 ①每种型号的离心泵在特定转速下有其独特的特性曲线,51,③离心泵的轴功率,P,a,在流量为零时为最小，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

21、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,51 ③离心泵的轴功率Pa在流量为零时为最小，随流量的,52,④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。,⑤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,52 ④离心泵的压头一般随流量加大而下降（在极小流量时,53,设

22、计点,最佳工况参数,,高效区,二,、,离心泵的特性曲线,53设计点高效区二、离心泵的特性曲线,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,ρ,成正比,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,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,ν,大于,20cSt,时,三,、,影响离心泵性能的因素及性能换算,55（2）液体的黏度 三、影响离心泵性能的因素及性能换算,56,2,．离心泵转

23、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,562．离心泵转速的影响条件：保持速度三角形相似，效率相等,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,573．离心泵叶轮外径的影响离心泵的比例定律(二)条件：保持,58,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,

24、58第二章 流体输送机械2.2 离心泵2.2.4 离心泵的,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,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,,60,,管路特性曲线与泵的工作点,工作点,一,、,离心泵的工作点,60 管路特性曲线与泵的工作点 工作点一、

25、离心泵的工作点,61,例题：用水对离心泵作试验得下列数据：,q,v,m,3,/min 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5,He mH,2,O 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,Φ76×4mm,，长,355m,（包括局部阻力的当量长度），摩擦系数,λ,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,61例题：用水对离心泵作试验得下列数据：一、离心泵的工作点,62,,,,,,一,、,离心泵的工作点

26、,m,3,/s,m,3,/min,62一、离心泵的工作点m3/sm3/min,63,q,v,′,m,3,/min 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5,H mH,2,O 4.8 6.5 11.5 19.9 31.7 46.9,H,e,mH,2,O 37.2 37 35.5 34.5 31.8 28.5,,q,v,=0.408m,3,/min H=32m,工作点,一,、,离心泵的工作点,63qv′m3/min 0 0.1,64,二、离心泵的流

27、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,64二、离心泵的流量调节1、阀门调节流量阀关小,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,),：,→,65二、离心泵的流量调节2、车削叶轮、改变转速调节流量 根,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,,66三、离心泵的组合操作如流量或扬程

28、要求过大，采用单台泵不能,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、离心泵的组合操作,671．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,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,68 并联后的总流量必低于单台泵流量的两倍，而并联压头,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,692、离心泵的串联 在同一流量下，串联泵的压头为单台泵压头,70,两台泵串

29、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,70 两台泵串联操作的总压头必低于单台泵压头的两倍，流,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,713、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,72,,①如果单台泵所能提供的最大压头小于管路两端的 值，则只能采用泵的串联操作。,②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

30、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,72,,,,单台泵工作点,2,台泵串联工作点,2,台泵并联工作点,2,台泵并联工作点,2,台泵串联工作点,72①如果单台泵所能提供的最大压头小于管路两端的,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，,λ

31、=0.025,，两支路皆很短，其阻力损失可忽略。,,,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,74,三、离心泵的组合操作,求：,1,、阀,A,全开，哪一种组合方式的输送能力大？,,2,、若阀,A,关小至,ξ=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？,,,,74三、离心泵的组合操作求：1、阀A全开，哪一种组合方式的输,75,三、离心泵的组合操作,解：,1,、阀门,A,全开,ξ,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

32、的合成特性曲线为：,,,,,,,,,,,75三、离心泵的组合操作　解：1、阀门A全开ξA=0.17，,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,q,v,串,,< q,v,并,采用并联方式输液能力大,,,,76三、离心泵的组合操作令H管 = H并，可求出并联泵的流量,77,三、离心泵的组合操作,,2,、当阀,A,关小至,ξ=100,，管路特性曲线方程为：,,,,令,H,’,管,,= H,并,,,令,H,’,管,,= H,串,,,,阀,A

33、,关小，系数,K,由,1.347×10,5,增大到,1.457×10,6,，管路阻力大。,q,′,v,串,,> q,′,v,并,采用串联方式输液能力大,,,,,,,77三、离心泵的组合操作　2、当阀A关小至ξ=100，管路特,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。,78三、

34、离心泵的组合操作3、当容器内压强升至343.4KPa,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,.,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,79第二章 流体输送机械2.2 离心泵2.2.4 离心泵的,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,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,81,若贮槽液面上方与大气相通，则,p,0,即为大气压,p,a,,泵的允许安装高度,

35、泵入口处可允许的最低压力,离心泵的安装高度,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,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,p,v,。,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,821．离心泵的安装高度的限制—汽蚀现象 泵吸入口附近压力等,83,（,1,）泵体产生震动与噪音；,（,2,）泵性能（,q,v,、,H,、,η,）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,83（1）泵体产生震动与噪音；汽蚀的危害离心泵的安装高度

36、,84,2,．离心泵的抗汽蚀性能,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,842．离心泵的抗汽蚀性能用NPSH表示，单位为m，其定义式,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,85（1）临界汽蚀余量（NPSH）c当流体流量一定而且进入阻,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

37、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,86（2）必需汽蚀余量(NPSH)r离心泵的安装高度,87,（,3,）允许汽蚀余量,NPSH,离心泵的安装高度,87（3）允许汽蚀余量NPSH离心泵的安装高度,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,0.5,～,1m,。,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,883．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,89,离心泵的安装高

38、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：,q,v,=30m,3,/h,，,H,e,=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：,P,v,=2334.6KP,a,,,,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,90,离心泵的安装高度,20℃,的水：,P,v,=2334.6KPa,,80℃,的水,：,P,v,=47

39、.379 KPa, ρ=971.8kg/m,3,,,计算的,Hg,为负值，说明离心泵应安装在水池液面以下,0.55m,。,90离心泵的安装高度20℃的水： Pv=2334.6KPa8,91,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,91第二章 流体输送机械2.2 离心泵2.2.4 离心泵的,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

40、、,液下泵、磁力泵,,叶轮数目,单级泵,多级泵,吸液方式,,单吸泵,双吸泵,泵送液体性质和使用条件,,92一、离心泵的类型清水泵、油泵、耐腐蚀泵、杂质泵叶轮数目单,93,一,、,离心泵的类型,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,941．清水泵（IS型、D型、Sh型） IS型,95,2,．油泵（,Y,型）,输送石油产品的泵称为油泵

41、。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,60,～,603m,，流量范围为,6.25,～,500m,3,/h,。,一,、,离心泵的类型,952．油泵（Y型）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,1.2,～,100m,，流量范围为,0.1,～,100m,3,/h,。,F,泵全系列扬程范围为,15,～,105m,，流量范

42、围为,2,～,400m,3,/h,。,一,、,离心泵的类型,963．防腐蚀泵（F型） 4．杂质泵（P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,q,e,和压头,H,e,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。,97二、离心泵的选择选泵时应注意以下几点：,98,例题,1,：某厂废水处理量为,100m,3,/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

43、），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,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。,,IS100,—,65,—,200,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,,98例题1：某厂废水处理量为100m3/h（废水性质接近水）,99,二,、,离心泵的选择,例题,2,：一水泵的铭牌

44、上标有：流量：,39.6m,3,/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,3,的溶液，流量,38m3/h,，扬程,15m,；,,2,、输送密度为,800kg/m,3,的油类，粘度,<20,厘沲，流量,40m,3,/h,，扬程,20m,；,,3,、输送密度为,900kg/m,3,的溶液，流量,30m,3,/h,，扬程,15m,。在输送温度下该溶液的饱和蒸汽

45、压为,50.65Kpa,，吸入管路阻力为,5m,液柱。,99二、离心泵的选择 例题2：一水泵的铭牌上标有：流量：,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。,,,,,,,,,100二、离心泵的选择解：1、电机功率不够,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，才能满足该情况下的

46、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：,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：,,,,102二、离心泵的选择 3、为保证进口处的压力大于液体的饱,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。,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,104,第二章 流体输送机械,2.3,往复

47、式泵,2.3.1,往复泵,104第二章 流体输送机械2.3 往复式泵,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。,105一、往复泵 往复式泵包括活塞泵、栓塞泵和隔膜泵，,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,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,1061． 往复泵的基本结构和工作原理活塞泵缸吸入阀活塞杆排,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,⑴,采用多缸往复泵,⑵,装置空气室,1

48、07 为了改善单动泵流量的不均匀性，常采用两种方法。,108,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,往复泵的流量曲线,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,109一、往复泵空气室装置空气室空气室,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,1102.往复泵的性能参数与特性曲线双动泵理论流量单动泵理论,111,考虑流量的损失，实际的计算式为,功率与效率,,,

49、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,、,往复泵,往复泵的压头只决定于管路情况,112 往复泵的特性曲线压头和特性曲线 一、往复泵往复泵的压,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,113 往复泵的输液能力只取决于活塞的位移而与管路情况,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,1143

50、.往复泵的工作点与流量调节往复泵的工作点一、往复泵流,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,115往复泵的流量调节（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）,,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,117第二章 流体输送机械2.5 气体输送机械,118,气体输送机械的特点,应用,,｛,气体输送,产生高压气体,产生真空,输送特点,1,、流量：,ρ,液,≈

51、,1000ρ,气,当质量流量相同时：,q,v,气,≈,1000q,v,液,2,、经济流速,u,水,=1-3m/s,，,u,气,=15-25m/s,，,动能项大。,118气体输送机械的特点应用｛气体输送产生高压气体产生真空输,119,气体输送机械的特点,3,、管径,,q,m,相同时,, u↑10,倍，,ρ↓ 1000,倍,,,,d↑10,倍,。,4,、阻力损失压头,,d↑10,倍,,u,2,↑100,倍,,,h,f,↑10,倍,。,特点：大流量,,,高压头,。,,,,,119气体输送机械的特点3、管径,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,

52、15kPa,15kPa,～,0.3MPa,0.3MPa,以上,0,120气体输送机械通风机气体输送机械的分类出口表压：,121,气体输送机械,通风机,鼓风机,压缩机,真空泵,,压缩比：,1,～,1.15,小于,4,大于,4,,气体压送机械的分类,121气体输送机械通风机压缩比：气体压送机械的分类,122,气体输送机械,通风机,鼓风机,压缩机,真空泵,,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,,,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,122气体输送机械通风机设备：气体压送机械的分类,123,第二章 流体输送

53、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,123第二章 流体输送机械2.5 气体输送机械2.5.2,124,离心式通风机,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,p,T,表示，单位为,J/m,3,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,1kPa,1,～,3 kPa,3,～,15 kPa,125离心通风机 风机对单位体积气体所作的有效功,126,1,．离心通风机的性能参数与特性曲线,①,风量,q,

54、T,,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,m,3,/h,。,②,风压,p,T,,是单位体积气体通过风机时所获得的能量，单位为,J/m,3,或,Pa,，习惯上用,mmH,2,O,表示。,离心通风机,1mmH,2,O=9.81N/m,2,1261．离心通风机的性能参数与特性曲线① 风量qT,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,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,128,③ 轴功率与效率,,注意，用上

55、式计算功率时，,p,T,与,q,v,必须是同一状态下的数值。,离心通风机,kw,128③ 轴功率与效率 注意，用上式计算功率时，pT与qv必,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,129 离心通风机的特性曲线是出厂前在温度为20℃的常,130,离心通风机的特性曲线,离心通风机,130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,① 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

56、为实验条件下的风压 。,离心通风机,② 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。,③ 根据实际风量和实验条件下的风压，选择适宜的风机型号。,④ 当,ρ,′>1.2kg/m,3,时，要核算轴功率。,1312．离心通风机的选择离心通风机② 根据所输送气体的性质,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,12000m,3,/h,，离

57、开干燥塔的气体风量为,15000m,3,/h,（,ρ=1.0kg/m,3,），为防止粉尘外漏，干燥塔底（空气入口处）在操作时维持,10mmH,2,O,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。,,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,133,离心通风机,洗衣粉干燥系统,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,mmH,2,O,柱计）如下：,1*,风机出口→换热器入口,25mmH,2,O,换热器,30 mmH,2,O,换热器→干燥塔底部,45 mmH

58、,2,O,干燥塔 可忽略,干燥塔顶→旋风分离器入口,40 mmH,2,O,旋风分离器,60 mmH,2,O,旋风分离器→,2*,风机入口,30 mmH,2,O,2*,风机以后的管路,20mmH,2,O,134离心通风机各部分阻力（以mmH2O柱计）如下：,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。,,,Z,1,=0 Z,2,=5m u,1,=0 ρ,20℃,=1.2kg/m,3,位风压：,,,静风压：,,,,135离心通风机解：1*风机的选择,136,离心通风机,动风压：,,流动阻力：,,故,1*,风

59、机所需的全风压为：,,,风量,q,v,=12000m,3,/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 。,,,,,136离心通风机动风压：,137,离心通风机,,4-72,型,N06c,风机,(1*,风机,),性能：,全风压,风量,q,v,=12520-15800 m,3,/h,,转速,n =1800r/min,,功率,P,轴,=7.5KW,,137离心通风机 4-72型N06c风机(1*风机)性能,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,2-3,之间作为研究系统，同理,2-3,截面之

60、间的全风压是下列各项：,位风压：,z,2,=0,,,,静风压：,动风压：,u,3,=0,,,,,,,138离心通风机2*风机的选择,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,q,v,=15000m,3,/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。,,,,139离心通风机流动阻力：,140,离心通风机,4-72,型,N06c,风机,(2*,风机,),性能：,全风压,风量,q,v,=15250- 17600m,3,/h,转速,n =2000r/min,功率,P,轴,=13K

61、W,,140离心通风机4-72型N06c风机(2*风机)性能：,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,141第二章 流体输送机械2.5 气体输送机械2.5.2,142,一、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。,,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,143,一、罗茨鼓风机,特性,：属于正位移型的罗茨风机风量与

62、转速成正比，与出口压强无关。风机的风量范围为,2-500m,3,/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,。,,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,144,二、离心式鼓风机,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

63、在,30kPa,以内；多级可达,0.3MPa,。,选型方法与离心式通风机相同。,,144二、离心式鼓风机结构特点：外形与离心泵相象，内部结构也,145,二、离心式鼓风机,单级离心鼓风机,多级离心鼓风机,145二、离心式鼓风机 单级离心鼓风机 多级离心,146,二、离心式鼓风机,,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,147鼓风机安装在污水处理厂的离心式鼓风机,148,基本结构与工作原理,↑,→,↓,←,参数和特性,选型,安装特点,操作与调节,学 习 指 导,148基本结构与工作原理↑→↓←参数和特性选型安装特点操作与,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,149离心泵 学 习 指 导本章重点掌握的内容结构及工作原理,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,150往复泵 学 习 指 导气体输送设备 结构及工作原理特性,