化工原理(少学时)课件和辅导教程、考试重点例题复习题及课后答案1.7流体输送机械

返回2020/2/1011.7流体输送机械返回2020/2/102概述输送机械的作用：对流体做功，流体获得能量，根据能量守恒原理可知：流体的动能↑，位能↑，或静压能↑，克服沿程阻力，或兼而有之。返回2020/2/103流体输送机械分类介质：液体——泵气体——风机、压缩机工作原理：离心式正位移式：往复式、旋转式其它（如喷射式）返回2020/2/104第一节离心泵离心泵的外观返回2020/2/105一主要部件和工作原理（1）叶轮——叶片（+盖板）返回2020/2/1064-8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液体入口——中心（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出口——切线（3）泵轴：垂直叶轮面，叶轮中心。返回2020/2/107离心泵装置简图返回2020/2/1082．离心泵的工作原理原动机——轴——叶轮，旋转（1）离心力叶片间液体由中心外围——液体被做功获得能量截面积变大较高压力离开叶轮动能转变为静压能返回2020/2/109（2）泵壳：液体的汇集与能量的转换（动静）（3）吸上原理与气缚现象叶轮中心低压的形成泵内有气，则形成的真空度小液体不能吸上——气缚启动前灌泵—液体高速离开（4）轴封的作用——防止泄漏（5）平衡孔的作用——消除轴向推力返回2020/2/1010（6）导轮的作用——减少能量损失返回2020/2/1011二离心泵的性能参数与特性曲线返回2020/2/1012说明：装置角：90度—前弯叶片90度—后弯~流动能量损失小=90度—径向叶片返回2020/2/1013可根据泵进出口两截面间的柏努利方程：guugpphHguugpphHvMfvM2~22122021220fMvHgugphHgugp22022021返回2020/2/10141．离心泵的主要性能参数（1）(叶轮)转速n：1000~3000rpm；2900rpm常见（2）(体积)流量qv:m3/h（3）压头（扬程）H：1N流体通过泵获得的机械能。J/N,mHz（4）轴功率P：单位时间原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返回2020/2/1015（5）效率：=Pe/P2．离心泵的性能曲线H~qvP~qv~qv厂家实验测定产品说明书20C清水返回2020/2/1016hm/,q3vmH,Pvq~Pvq~Hvq~离心泵特性曲线返回2020/2/1017说明：①H~qv曲线，qv，H。qv很小时可能例外②P~qv曲线：qv，P。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，。max泵的铭牌~与max对应的性能参数选型时max返回2020/2/10183．离心泵特性的影响因素（1）流体的性质：粘度：——叶轮内流体流速↓——流量↓——经过泵时的流体摩擦损失——扬程↓——叶轮盖板与液体间的摩擦引起能量损失——所需的轴功率返回2020/2/1019密度：此两者均与密度无关，故流量与密度无关。流体在离心力作用下从p1变为p2，离心力与质量成正比，即(p2-p1)与密度成正比，ρg也与密度成正比，则H与密度无关。P与密度成正比AuqvgppH12gHqPv返回2020/2/1020例1-22:用离心泵在两敞口容器间输液,在同一管路中，若用离心泵来输送密度为1200kg/m3的某液体(液体其它性质与水相同），与输送水相比，离心泵的流量_____，扬程_____，泵出口压力______,轴功率___,效率_____。(变大,变小,不变,不确定)返回2020/2/1021（2）转速——比例定律121v2vqqnn21212nnHH31212nnPP——n20%以内返回2020/2/1022(3)叶轮直径——切割定律121v2vqqDD21212DDHH31212DDPP——D-5%以内返回2020/2/1023三离心泵的工作点和流量调节1.管路特性曲线外加压头：fHgugpzH22fHHHgugpz022则：可忽略。为常数，返回2020/2/1024——管路特性方程管路压头损失：22452282vveefkqqddllggudllH＝20vkqHH返回2020/2/1025说明：gpzH0①曲线在H轴上截距；管路所需最小外加压头②高阻管路，曲线较陡；低阻管路曲线较平缓。返回2020/2/10262．离心泵的工作点——泵的H～qv与管路的H～qv曲线的交点返回2020/2/1027说明①工作点泵的特性&管路的特性工作点确定：联解两特性方程作图，两曲线交点②泵装于管路泵供流量=管得流量泵供压头=流体得压头③工作点：泵的实际工作状态返回2020/2/1028例-23在一管路系统中,用一台离心泵将密度为1000kg/m3的清水从敞口地面水池输送到高位密封贮槽(表压为1kgf/cm2),两端液面的位差Δz=10m,管路总长L=50m(包括所有局部阻力的当量长度),管内径均为40mm,摩擦系数λ=0.02。试求：（1）该管路的特性曲线方程；（2)若离心泵的特性曲线方程为H=40-200qv2(H为压头，m；qv为流量，m3/min),则该管路的输送量为多少m3/min？扬程为多少m?若此时泵的效率为0.6，泵的轴功率为多少W？返回2020/2/1029解:（1）u=(qv/60)/0.785d2=13.27qvqv:m3/minu:m/s在敞口地面水池和高位密封贮槽间列BE.得管路的特性曲线方程：222237.22420204.05002.0010102.2veeqgugudllgugPzH(2)联立管路特性曲线方程和泵的特性曲线方程H=40-200qv2,解出：qv=0.217m3/min,H=30.58mWgHqPPvea18086.060/217.058.3081.91000%100返回2020/2/10303．离心泵的流量调节改变流量改变泵的特性曲线改变工作点改变管路特性曲线（1）改变出口阀开度改变管路特性关小出口阀阻力损失H，qv管特线变陡工作点左上移开大出口阀阻力损失H，qv管特线变缓工作点右下移返回2020/2/1031对流量qVB而言，阀门开度为k时管路阻力损失为HC-H0，阀门开度为k’时管路阻力损失为HB-H0，则阀门开度从k减小到k’时所增加的阻力损失为HB-HC。返回2020/2/1032（2）改变叶轮转速～改变泵的特性n泵H～qv曲线上移工作点右上移，H，qv返回2020/2/1033泵由转速n减小到n’，工作点由A移到C，流量和压头都相应减小，但没有截流引起的附加能量损失。返回2020/2/10343．离心泵的串并联返回2020/2/1035返回2020/2/1036离心泵组合方式的选择•对于低阻输送管路a，并联组合泵流量的增大幅度大于串联组合泵；•对于高阻输送管路b，串联组合泵的流量增大幅度大于并联组合泵。低阻输送管路----并联优于串联；高阻输送管路----串联优于并联。返回2020/2/1037例1-24:某工厂仓库中有两台完全相同的离心泵可供使用，已知该泵的单泵特性方程为He=20-2qv2(qv---m3/min),现要求用这两台离心泵来完成输液流量qv=1.6m3/min,补充能量为He=35J/N的输送任务，应采用()（Ａ）单泵工作（Ｂ）双泵串联（Ｃ）双泵并联（Ｄ）该两台泵无法满足要求返回2020/2/1038例1-25:两个不同的离心泵，其特性曲线方程分别为：H=a1-b1qv2及H=a2-b2qv2,若两台泵并联，则并联泵组合的特性曲线方程为：，若两台泵串联，则串联泵组合的特性曲线方程为：。221211111)()(vvvvqbbaaHHqbHabHaqqH相加不变，串联：相加不变，并联：返回2020/2/1039离心泵的工作点与安装高度[实例]某厂为保证全厂的淡水供应，挖了一口12m深的井，在井边安装了一台水泵，但启动后，却怎么也打不上水，后来挖了一个台阶，把泵往下放了5m，泵顺利运转起来。[分析]离心泵及工作条件，管路情况皆确定后，可由工作点确定流量。工作点的确定，并没有对安装高度作任何限制。如图：不同的安装高度可以有同一的工作点。(A)(B)返回2020/2/1040四离心泵的安装高度安装高度:液面到泵入口处的垂直距离(Hg)安装高度有无限制？0-0~1-1，B.E.fgHgugpHgp22110返回2020/2/1041Hg，u或压头损失则p1当p1pv，叶轮中心汽化汽泡被抛向外围气泡破裂压力升高周围液体高速冲向汽泡中心撞击叶片(水锤)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fgHguHgpgp22101返回2020/2/1042安装高度，汽蚀问题：如何确定Hg的上限——允许安装高度（1）三个基本概念：2．汽蚀余量与允许安装高度①汽蚀余量NPSH:泵入口处：动压头+静压头-饱和蒸汽压头(液柱)gpgugpNPSHv2211返回2020/2/1043NPSH的物理意义：NPSH，p1汽蚀②临界汽蚀余量（NPSH）c——发生汽蚀时的(有效)汽蚀余量汽蚀时，1处：动压头+静压头=min2112gugpgpgugpNPSHvcmin2112)(——用实验测定③必需汽蚀余量(NPSH)r比最小汽蚀余量大0.3米3.0)()(cNPSHrNPSH返回2020/2/1044（2）由（NPSH）r计算最大允许安装高度[Hg]frvgHNPSHgpgpH]5.0)[(][0返回2020/2/10453．讨论（1）汽蚀现象产生的原因：①安装高度太高；②被输送流体的温度太高，液体蒸汽压过高；③吸入管路阻力或压头损失太高。（2）计算出的[Hg],低于贮槽液面安装返回2020/2/1046（3）[Hg]大小~qv。qv，则Hg。（4）安装泵时为安全，实际安装高度Hg比[Hg]还要小0.5至1米。为保险起见，用可能的最大qv计算[Hg]返回2020/2/1047例1-26:离心泵的调节阀开大时,则()（Ａ）泵入口处真空度减小（Ｂ）泵工作点的扬程升高（Ｃ）吸入管路阻力损失不变（Ｄ）泵出口的压力减小例1-27:从敞口地槽向常压高位槽送液，离心泵在额定工作点下操作，将出口阀门开度增大，则流量将，泵前真空表读数，泵后压力表读数，泵的扬程，泵的轴功率，泵的效率。（A）升高，(B)降低，(C)不变，(D)不确定返回2020/2/1048六离心泵的类型、选用、安装与操作1离心泵的类型：按输送液体的性质不同（1）清水泵：输送清水或相近、无腐蚀性、杂质较少的液体。结构简单，造价低。——IS（2）耐腐蚀泵：输送腐蚀性的液体，用耐腐蚀材料制成，要求密封可靠。——F（3）油泵：输送石油产品的泵，要求有良好的密封性。——Y返回2020/2/1049（4）杂质泵：输送含固体颗粒的液体、稠厚的浆液，叶轮流道宽，叶片数少。——P单吸泵；双吸泵返回2020/2/1050单级泵；多级泵串联组合；并联组合返回2020/2/10512离心泵的选用（1）根据液体的性质确定类型（2）确定管路流量和所需外加压头。qv生产任务，H管路的特性方程。（3）根据所需qv和H确定泵的型号①查性能表或曲线，要求泵的qv和H与管路所需相适应。②若需qv有变，以最大qv为准，H应以最大qv值查找。③若泵的H和qv与管路所需不符