第三章流体输送机械

授课时间第周课次授课方式（请打√）理论课□讨论课□实验实训课□习题课□其他□课时安排2授课题目（教学章、节或主题）：第三章流体输送机械第一节概述第二节离心泵教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）通过学习要求学生了解离心泵的类型，熟悉离心泵的结构，重点掌握离心泵的工作原理、性能参数以及特性曲线和工作点，还有离心泵安装高度的确定。教学重点及难点：重点：离心泵的结构、工作原理和安装高度的确定；难点：离心泵的性能参数和特性曲线以及工作点；教学基本内容新课教授第一节概述为流体提供能量的机械称为流体输送机械。输送液体的机械通称为泵，输送气体的机械通称为风机或压缩机。化工生产中要输送的流体种类繁多，流体的温度、压力、流量等操作条件也有较大的差别。为了适应不同情况下输送流体的要求，需要不同结构和特性的流体输送机械。化工厂中常用的液体输送机械，按其工作原理可分为四类：离心式、往复式、旋转式及流体动力式。第二节离心泵一、离心泵的工作原理1.工作原理排液工作原理：在泵启动前，泵壳内灌满被输送的液体；启动后，叶轮由轴带动高速转动，叶片间的液体也必须随着转动。以高速离开叶轮外缘进入蜗形泵壳。在蜗壳中，液体由于流道的逐渐扩大而减速，又将部分动能转变为静压能，最后以较高的压力流入排出管道，送至需要场所。吸液工作原理：液体由叶轮中心流向外缘时，在叶轮中心形成了一定的真空，由于贮槽液面上方的压力大于泵入口处的压力，液体便被连续压入叶轮中。2.“气缚”现象当泵壳内存有空气，因空气的密度比液体的密度小得多而产生较小的离心力。从而，贮槽液面上方与泵吸入口处之压力差不足以将贮槽内液体压入泵内，即离心泵无自吸能力，使离心泵不能输送液体，此种现象称为“气缚现象”。思考：防止“气缚”现象的产生应采取哪些措施？二、离心泵的结构教学基本内容11..叶叶轮轮--------作作用用是是将将原原动动机机的的机机械械能能直直接接传传给给液液体体，，以以增增加加液液体体的的静静压压能能和和动动能能。。叶叶轮轮有有开开式式、、半半闭闭式式和和闭闭式式三三种种。。22..泵泵壳壳--------作作用用是是将将叶叶轮轮封封闭闭在在一一定定的的空空间间，，以以便便通通过过叶叶轮轮的的作作用用吸吸入入和和压压出出液液体体。。除除了了汇汇集集由由叶叶轮轮甩甩出出的的液液体体，，同同时时又又是是一一个个能能量量转转换换装装置置。。33..轴轴封封装装置置----------作作用用是是防防止止泵泵壳壳内内液液体体沿沿轴轴漏漏出出或或外外界界空空气气漏漏入入泵泵壳壳内内。。常常用用的的有有填填料料密密封封和和机机械械密密封封。。三三、、离离心心泵泵的的性性能能参参数数11..流流量量QQ------------离离心心泵泵的的送送液液能能力力。。单单位位时时间间内内泵泵所所输输送送的的液液体体体体积积。。22..扬扬程程HH------------离离心心泵泵的的压压头头，，是是指指单单位位重重量量流流体体经经泵泵后后获获得得的的能能量量。。在在一一管管路路系系统统中中两两截截面面间间((包包括括泵泵))列列出出柏柏努努利利方方程程式式并并整整理理可可得得：：22fpuHzHgg33..有有效效功功率率NNee--------------单单位位时时间间内内液液体体经经离离心心泵泵所所获获得得的的实实际际机机械械能能量量。。eNQgH44..轴轴功功率率NN------------单单位位时时间间内内通通过过泵泵轴轴传传入入泵泵的的机机械械能能量量，，用用来来提提供供泵泵的的有有效效功功率率并并克克服服机机械械损损失失。。55..效效率率ηη------------泵泵在在输输送送液液体体过过程程中中，，轴轴功功率率大大于于排排送送到到管管道道中中的的液液体体从从叶叶轮轮处处获获得得的的功功率率，，因因为为容容积积损损失失、、水水力力损损失失物物、、机机械械损损失失都都要要消消耗耗掉掉一一部部分分功功率率，，而而离离心心泵泵的的效效率率即即反反映映泵泵对对外外加加能能量量的的利利用用程程度度。。eNN例例33--11：：现现测测定定一一台台离离心心泵泵的的扬扬程程。。工工质质为为2200℃℃清清水水，，测测得得流流量量为为6600mm//hh时时，，泵泵进进口口真真空空表表读读数数为为--00..0022MMppaa,,出出口口压压力力表表读读数数为为00..4477MMppaa((表表压压))，，已已知知两两表表间间垂垂直直距距离离为为00..4455mm，，若若泵泵的的吸吸入入管管与与压压出出管管管管径径相相同同。。试试计计算算该该泵泵的的扬扬程程？？四、特性曲线及其影响因素分析11..特特性性曲曲线线离离心心泵泵的的特特性性曲曲线线是是将将由由实实验验测测定定的的QQ--HH、、QQ--PP、、QQ--ηη的的变变化化关关系系绘绘制制在在同同一一坐坐标标系系中中而而组组成成的的曲曲线线。。教学基本内容不不同同型型号号泵泵的的特特性性曲曲线线不不同同，，但但均均有有以以下下三三条条曲曲线线：：（（11））QQ--HH线线表表示示流流量量和和压压头头的的关关系系；；（（22））QQ--PP线线表表示示流流量量和和泵泵轴轴功功率率的的关关系系；；（（33））QQ--ηη线线表表示示流流量量和和泵泵的的效效率率的的关关系系；；2.影响因素（1）液体物性-----粘度增大，能量损失增大，扬程、流量减小，效率下降。（2）转速2211QnQn22211HnHn32211NnNn（3）叶轮直径2211QDQD22211HDHD32211NDND五、离心泵的工作点（1）管路特性曲线当离心泵安装在特定的管路系统中时，泵应提供的流量qV和压头He应依管路的要求而定。管路所需压头与流量的关系曲线称为管路特性曲线，管路特性方程为：2eVHABq（2）工作点泵的特性曲线（Q-H）与管路特性曲线（qV-He）的交点即为泵的工作点。工作点所示的流量与压头既是泵提供的流量和压头，又是管路所需要的流量和压头。离心泵只有在工作点工作，管中流量才能稳定。泵的工作点以在泵的效率最高区域内为宜。思考：改变离心泵工作点的方法有哪些？如何改变工作点？六、离心泵的汽蚀现象与安装高度1.汽汽蚀蚀现现象象当当贮贮槽槽液液面面上上的的压压强强一一定定时时，，吸吸上上高高度度越越高高，，则则泵泵入入口口压压强强越越小小，，至至输输送送温温度度下下液液体体的的饱饱和和蒸蒸汽汽压压时时，，在在泵泵进进口口处处，，液液体体就就会会沸沸腾腾，，大大量量汽汽化化，，产产生生的的大大量量汽汽泡泡随随液液体体进进入入高高压压区区时时，，又又被被周周围围的的液液体体压压粹粹，，而而重重新新凝凝结结为为液液体体。。在在汽汽泡泡凝凝结结时时，，气气泡泡处处形形成成真真空空，，周周围围的的液液体体以以极极大大的的速速度度冲冲向向汽汽泡泡中中心心。。。。教学基本内容这这种种极极大大的的冲冲击击力力可可使使叶叶轮轮和和泵泵壳壳表表面面的的金金属属脱脱落落，，形形成成斑斑点点、、小小裂裂缝缝，，称称为为汽汽蚀蚀。。汽汽蚀蚀发发生生时时，，泵泵体体因因受受冲冲击击而而发发生生振振动动，，并并发发出出噪噪音音；；因因产产生生大大量量汽汽泡泡，，使使流流量量、、扬扬程程下下降降，，严严重重时时不不能能工工作作。。33..汽汽蚀蚀余余量量为为了了防防止止汽汽蚀蚀的的发发生生，，泵泵在在运运转转时时，，必必须须使使泵泵入入口口压压强强大大于于液液体体的的饱饱和和蒸蒸汽汽压压，，即即22202vppuhggg能能保保证证不不发发生生汽汽蚀蚀的的最最小小值值，，称称为为允允许许汽汽蚀蚀余余量量，，4.安装高度在在泵泵的的入入口口中中心心与与吸吸入入贮贮槽槽液液面面间间列列柏柏努努利利方方程程：：2211221222fupupzzhgggg以贮液槽为基准212222fppuzhgg设液面为标准大气压，忽略动能和阻力损失：210.33mz泵的安装高度有限制。作业和思考题：课后小结：本本节节重重点点介介绍绍了了离离心心泵泵的的结结构构、、工工作作原原理理、、性性能能参参数数以以及及泵泵的的安安装装高高度度，，重重点点使使学学生生理理解解离离心心泵泵的的特特性性曲曲线线和和工工作作点点，，掌掌握握泵泵允允许许安安装装高高度度的的计计算算。。授课时间第周课次授课方式（请打√）理论课□讨论课□实验实训课□习题课□其他□课时安排2授课题目（教学章、节或主题）：第三节其他类型的化工用泵第四节气体输送机械教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）通过学习要求学生了解其它泵的结构和工作原理，熟悉气体输送机械的结构和原理，掌握往复泵的结构、工作原理以及离心式通风机的特性曲线。教学重点及难点：重点：往复泵的结构和工作原理。难点：离心式通风机的性能参数和特性曲线。教学基本内容复习导入1.离心泵的工作原理2.气缚和汽蚀现象3.离心泵的性能参数第三节其它类型的化工用泵一、往复泵1.主要部件：泵缸、活塞，活塞杆及吸人阀、排出阀。2.工作原理：活塞自左向右移动时，泵缸内形成负压，则贮槽内液体经吸入阀进入泵缸内。当活塞自右向左移动时，缸内液体受挤压，压力增大，由排出阀排出。活塞往复一次，各吸入和排出一次液体，称为一个工作循环；这种泵称为单动泵。若活塞往返一次，各吸入和排出两次液体，称为双动泵。活塞由一端移至另一端，称为一个冲程。3.往复泵的输液量往复泵的流量与压头无关，与泵缸尺寸、活塞冲程及往复次数有关。单动泵的理论流量为：TQASn4.往往复复泵泵的的安安装装高高度度和和流流量量调调节节往往复复泵泵启启动动时时不不需需灌灌入入液液体体，，因因往往复复泵泵有有自自吸吸能能力力，，但但其其吸吸上上真真空空高高度度亦亦随随泵泵安安装装地地区区的的大大气气压压力力、、液液体体的的性性质质和和温温度度而而变变化化，，故故往往复复泵泵的的安安装装高高度度也也有有一一定定限限制制。。新课教授教学基本内容往往复复泵泵的的流流量量不不能能用用排排出出管管路路上上的的阀阀门门来来调调节节，，而而应应采采用用旁旁路路管管或或改改变变活活塞塞的的往往复复次次数数、、改改变变活活塞塞的的冲冲程程来来实实现现。。往往复复泵泵适适用用于于高高压压头头、、小小流流量量、、高高粘粘度度液液体体的的输输送送，，但但不不宜宜于于输输送送腐腐蚀蚀性性液液体体。。有有时时由由蒸蒸汽汽机机直直接接带带动动，，输输送送易易燃燃、、易易爆爆的的液液体体二二、、其其它它类类型型泵泵11..计计量量泵泵属属于于往往复复泵泵，，在在化化工工生生产产中中用用来来准准确确的的定定量量输输送送某某种种液液体体，，保保证证液液体体的的配配比比。。22..隔隔膜膜泵泵用用耐耐腐腐蚀蚀性性材材料料制制成成隔隔膜膜，，将将活活柱柱与与输输送送液液体体隔隔开开，，用用于于输输送送腐腐蚀蚀性性液液体体或或悬悬浮浮液液。。二二、、旋旋转转泵泵依依靠靠泵泵内内一一个个或或多多个个转转子子的的旋旋转转改改变变操操作作容容积积并并吸吸入入和和排排出出液液体体的的泵泵。。适适用用于于输输送送流流量量较较小小，，高高粘粘度度的的液液体体，，但但不不能能输输送送含含有有固固体体颗颗粒粒的的悬悬浮浮液液。。三三、、旋旋涡涡泵泵依依靠靠离离心心力力对对液液体体做做功功，，液液体体随随叶叶轮轮高高速速旋旋转转，，并并且且在在叶叶片片与与流流道道间间反反复复旋旋转转运运动动，，液液体体每每经经过过一一个个叶叶片片相相当当于于受受到到一一次次离离心心力力作作用用。。因因此此在在出出口口时时可可得得到到较较高高的的扬扬程程，，在在启启动动前前需需要要灌灌泵泵。。第第四四节节气气体体输输送送机机械械气气体体输输送送机机械械主主要要用用于于克克服服气气体体在在管管路路中中的的流流动动阻阻力力和和管管路路两两端端的的压压强强差差以以输输送送气气体体，，或或产产生生一一定定