第二章、流动输送机械

第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件化工原理第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校主讲：寇鹏斌Email：[e-mail]第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件第二章流体输送机械Fluid-movingMachinery第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件概述伯努利方程告诉我们：流体在无外功的情况下，只能从高能位状态向低能位状态流动在实际生产中，流体从一处向另一处输送，往往需要提高其位置或增加其静压强或克服管路的沿途阻力供料点~需料点低处→高处低压→高压较远的地方则必须向流体施加外部的机械功把向流体作功以提高流体机械能的装置叫做流体输送机械第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件输送机械的作用：对流体做功流体的动能↑，或位能↑，静压能↑，克服沿程阻力，或兼而有之将流体输送到所需要的地方即从供料点输送到需料点第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件一、流体输送机械：为流体提供外加能量的机械（机器和设备）。二、分类液体输送——泵按流体种类分气体输送——鼓风机、通风机、压缩机、真空泵.离心式往复式按原理分旋转式流体动力式第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件第一节离心泵第二节其它类型泵第三节气体输送机械二齿轮泵一往复泵三旋涡泵四螺杆泵第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件第一节离心泵离心泵的外观第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件TSWA型卧式多级泵DL型立式多级泵多级离心泵第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件离心泵装置(结构)简图离心泵原理演示.swf第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件一、离心泵的工作原理：启动前、先必须用所输送的液体将泵灌满，启动后电机带动叶轮旋转，叶片之间的液体随叶轮一起旋转，在离心力的作用下，液体沿叶片间的通道从叶轮中心被甩到叶轮外围，压力增大、高速流入泵壳，在壳内减速动能转化为压力能，从而液体进入排出管路，流到所需场所。当液体被甩出后，在叶轮中心就会形成一定的真空，液面压力（外界大气压）与该真空的压差就使液体经底阀，吸入管道流入叶轮中心。这样，只要叶轮不停地旋转，液体就源源不断地被吸入和排出。第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件为便于使泵内充满液体，在吸入管底部安装带吸滤网的底阀，底阀为止逆阀（单向阀），滤网是为了防止固体物质进入泵内，损坏叶轮的叶片或妨碍泵的正常操作。气缚：叶轮旋转时不能输送液体的现象。若离心泵启动前未充满液体，则叶片间必充满气体。由于气体密度很小，所产生的离心力也很小。所以在叶轮中心形成的真空不足以将液体吸入泵内，这时叶轮虽然旋转，但不能输送液体。由此可见，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，故称为离心泵第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件二、主要部件——叶轮、泵壳(1)叶轮：见附图分类1开式(敞式)按叶片的形式分半闭式(半蔽式)闭式(蔽式)6～8个叶片（前弯、后弯，径向）液体通道。前盖板、后盖板，无盖板闭式叶轮半开式开式第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件（1）叶轮—叶片（+盖板）第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件开式叶轮优点：两侧都没有盖板，制造简单，清洗方便。缺点：但由于叶轮和壳体不能很好地密合，部分液体会流回吸液侧，因而效率较低。适用：它适用于输送含杂质的悬浮液。半开式特点：叶轮吸入口一侧没有前盖板，而另一侧有后盖板，适用：它也适用于输送悬浮液。闭式叶轮特点：叶片两侧都有盖板，这种叶轮效率较高，应用最广。适用：但只适用于输送清洁液体。第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件轴向推力的形成：闭式或半开式叶轮的后盖板与泵壳之间的缝隙内，液体的压力较入口侧高，这使叶轮遭受到向入口端推移的轴向推力。轴向推力的破坏性：能引起泵的振动，轴承发热，甚至损坏机件。平衡孔的作用：为了减弱轴向推力，可在后盖板上钻几个小孔，称为平衡孔，让一部分高压液体漏到低压区以降低叶轮两侧的压力差。平衡孔的缺点：液体通过平衡孔短路回流，增加了内泄漏量，降低了泵的效率。平衡孔第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件单吸构造简单，液体从叶轮一侧被吸入按吸入方式分双吸比较复杂，液体从叶轮两侧吸入双吸式具有较大的吸液能力，而且基本上可以消除轴向推力。叶轮分类2第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件（2）泵壳：泵体的外壳，包围叶轮，截面积逐渐扩大的蜗牛壳形通道。蜗牛壳形——以便动能有效地转化为静压能。（3）泵轴：垂直叶轮面，叶轮中心。为了减少液体进入蜗壳时的碰撞，进一步提高转化率，有时在叶转与泵壳之间装有一个导轮(如下图)。导轮－－具有很多逐渐转向的孔道，使高速液体流过时能均匀而缓慢地将动能转化为静压能，使能量损失降到最小程度。液体的汇集与能量的转换（动静）第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件导轮第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件（4）轴封装置：泵轴和泵壳之间的密封。作用：防止泵内高压液体延间隙漏出，或者外界空气漏入泵内分类：填料密封机械密封填料密封的特点：简单易行、维修工作量大、容易泄露，不适用于易燃易爆有毒或者贵重液体的输送。第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件1、泵的流量（又称送液能力）是指单位时间内泵所输送的液体体积。用符号qV表示，单位为m3/ｈ。三、离心泵的主要性能参数流量、扬程、功率和效率。影响因素~叶轮结构、尺寸（叶轮直径和叶片宽度）和转速第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件2扬程H：影响因素~qV、叶轮结构（叶片弯曲程度）、尺寸和转速n有关。Hz泵的扬程（又称泵的压头）是指单位重量（1N）液体流经泵后所获得的能量，用符号Ｈ表示，单位为J/N＝m（指m液柱）。第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件泵的压头可用实验方法测定，如图2-1所示。在泵的进出口处分别安装真空表和压力表，在真空表与压力表之间列柏努得方程式，即或fMVHgugphHgugp22022021fVMHguugpphH221220由于两截面之间管路很短，其压头损失∑Hf可忽略不计。也很小，也可忽略。则上式可改写为gpphHVM0guu22122离心泵的主要性能参数第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件例２-１某离心泵以20℃水进行性能实验测得体积流量为720m3/h，压出口压力表数为0.4MPa，吸入口真空表读数为-0.028MPa，压力表和真空表间垂直距离为410mm。试求泵的压头。第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件解：根据查得水在20℃时密度为ρ＝998.2kg/m3，则pM=0.4MPapV=0.028MPa将已知数据代入，得泵的扬程gpphHVM0OmHH261.4481.92.99810)]028.0(4.0[41.0第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件（1）轴功率Pa和有效功率Pe轴功率Pa：单位时间发动机输入泵轴的能量。有效功率Pe：单位时间液体获得的能量。gHqPVe3、功率和效率功率：单位时间里所做的功。gHqPme即：第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件（2）效率：100%—水力损失:流体流动摩擦容积损失:漏液机械损失:轴与轴承摩擦=Pe/Pa1.泵在运转时可能发生超负荷，所配电动机的功率应比泵的轴功率大。2.在机电产品样本中所列出的泵的轴功率，除非特殊说明以外，均系指输送清水时的数值。【注意】一般为0.6～0.85，大型泵可达0.90。第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件四、离心泵的特性曲线H~qVPa~qV~qV厂家实验测定产品说明书1atm大气压、20C清水、额定转数n1、离心泵的特性曲线压头H、流量qV、功率Pa和效率是离心泵的主要性能参数。特性曲线－－H、、Pa与qV之间的关系曲线。第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件hmqV/,3mH,%/kWP/VqH~Vq~离心泵特性曲线VaqP~第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件说明：①H～qV曲线，qV，H。qV很小时可能例外②Pa～qV曲线：qV，Pa。大流量大电机关闭出口阀启动泵，启动电流最小。③～qV曲线：小qV，；大qV，。存在max－－额定点～额定流量选型时max下的7％以内第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件转速——比例定律1212nnqqVV21212nnHH31212nnPPaa2、离心泵的转速对特性曲线的影响当转速由n1改变为n2时，其流量、压头及功率的近似关系为：当转速变化小于20%时，可认为效率不变.离心泵的特性曲线是在一定转速下测定的。条件：同一型号泵，同一种液体，效率η不变。第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件补充：叶轮直径对特性曲线的影响当叶轮直径变化不大，转速不变时，叶轮直径、流量、压头及功率之间的近似关系为1212DDqqVV21212DDHH31212DDPPaa上式称为离心泵的切割定律，当D2变化小于5%时，效率η不变时成立。第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件3、液体黏度和密度的影响（1）粘度的影响粘度：，（H，qV，）;Pa工作流体～20℃水差别大参数和曲线变化结果：特性曲线改变。原因：a、叶轮内液体流速降低，流量减少；b、流动摩擦损失增大，扬程减小；c、叶轮前、后盖板与液体之间的摩擦引起能量损失增大，使所需轴功率增大。第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件密度：,(Pa、Pe)（qV，H，）与无关；（2）密度的影响原因：a、qV=Au，流量不变；(A叶轮周边出口截面积，u液体在周边处的径向速度)b、扬程不变；，所以H~Q曲线不变。c、轴功率随密度增大而增大。gpphHVM0/gHqPVa第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件五、离心泵的安装高度安装高度:问题：液面到泵入口处的垂直距离(Hg)安装高度有无限制？第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件（1）汽蚀现象在贮液槽液面0-0与泵入口1-1截面间列柏努力方程，并以贮液槽液面为基准水平面，得：可知，若液面压强p0，吸入管路流量及管路一定（即u、一定），安装高度Hg增大，则p1减小。fgHgugpHgp22110fgHguHgpgp22101所以fH第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件当p1pv，叶轮中心汽化汽泡被抛向外围破碎、凝结局部真空压力pV区周围液体高速冲向消失的汽泡中心局部冲击力撞击叶片(水锤)动画P39伴随现象①泵体振动并发出噪音;②H,qV,严重时不送液；③时间长久，水锤冲击和化学腐蚀，损坏叶片。局部压强:高达几百个大气压，冲击频率:高达每秒几万次之多。第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件结论：1汽蚀现象是有害的，必须加以避免。2泵的安装高度Hg不能太高，以保证叶轮中各处压强高于被输送液体的饱和蒸汽压pV。问题：如何确定Hg的上限——允许安装高度第二章流体输送机械甘肃煤炭工业学校化工原理电子课件（1）基本概念：2．汽蚀余量（NPSH）①有效汽蚀余量ha泵入口处：动压头+静压头-饱和蒸汽压(液柱)gpgugphva