1、第第10講講 第第2章章 流體輸送機(jī)械流體輸送機(jī)械 教學(xué)難點(diǎn)：離心泵安裝高度的確定。教學(xué)難點(diǎn)：離心泵安裝高度的確定。教學(xué)內(nèi)容：教學(xué)內(nèi)容： 2.1 2.1 離心泵離心泵教學(xué)目的：掌握離心泵的構(gòu)造、操作原理、主要性能教學(xué)目的：掌握離心泵的構(gòu)造、操作原理、主要性能 參數(shù)及特性曲線；確定離心泵的安裝高度。參數(shù)及特性曲線；確定離心泵的安裝高度。教學(xué)重點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)：1 1、離心泵的操作原理、離心泵的操作原理；2 2、離心泵的主要性能參數(shù)。、離心泵的主要性能參數(shù)。3 3、離心泵的允許安裝高度。、離心泵的允許安裝高度。 輸送液體的機(jī)械通稱為泵，輸送氣體的機(jī)械通稱為風(fēng)機(jī)輸送液體的機(jī)械通稱為泵，輸送氣體的機(jī)械通稱

2、為風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)。或壓縮機(jī)。特殊地特殊地：負(fù)壓下氣體輸送機(jī)械負(fù)壓下氣體輸送機(jī)械真空泵。真空泵。概述：概述：（1 1）流體輸送機(jī)械：向流體做功以提高流體機(jī)械能的裝置。）流體輸送機(jī)械：向流體做功以提高流體機(jī)械能的裝置。B B、提高流體的壓強(qiáng)（加壓。例：壓縮機(jī)）或造成真空度以滿、提高流體的壓強(qiáng)（加壓。例：壓縮機(jī)）或造成真空度以滿足工藝要求。足工藝要求。（2 2）流體輸送的目的：）流體輸送的目的：A A、將工藝流體以一定的流量從低位到高位、從一處送到另一、將工藝流體以一定的流量從低位到高位、從一處送到另一處（向流體作功以提高機(jī)械能）；處（向流體作功以提高機(jī)械能）；（3 3）流體輸送機(jī)械分類：按工作原理分

3、類。）流體輸送機(jī)械分類：按工作原理分類。A、動力式（葉輪式）、動力式（葉輪式） B、容積式（正位移式）、容積式（正位移式）C、流體作用式、流體作用式2.1 離心泵離心泵2.1.1 離心泵的工作原理離心泵的工作原理和主要部件和主要部件 在泵啟動前，泵殼內(nèi)灌滿被輸送的液體；啟動后，葉在泵啟動前，泵殼內(nèi)灌滿被輸送的液體；啟動后，葉輪由泵軸帶動高速轉(zhuǎn)動，在離心力的作用下，液體從葉輪輪由泵軸帶動高速轉(zhuǎn)動，在離心力的作用下，液體從葉輪中心被拋向外緣并獲得能量，以高速離開葉輪外緣進(jìn)入蝸中心被拋向外緣并獲得能量，以高速離開葉輪外緣進(jìn)入蝸形泵殼。在蝸殼中，液體由于流道的逐漸擴(kuò)大而減速，又形泵殼。在蝸殼中，液體由

4、于流道的逐漸擴(kuò)大而減速，又將部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，最后以較高的壓力流入排出管將部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，最后以較高的壓力流入排出管道。液體由葉輪中心流向外緣時(shí)，在葉輪中心形成一定的道。液體由葉輪中心流向外緣時(shí)，在葉輪中心形成一定的真空，由于貯槽液面上方的壓力大于泵入口處的壓力，液真空，由于貯槽液面上方的壓力大于泵入口處的壓力，液體便被連續(xù)壓入葉輪中心。體便被連續(xù)壓入葉輪中心。1 1、離心泵的工作原理、離心泵的工作原理 可見：離心泵之所以能輸送液體，主要是依靠高速旋可見：離心泵之所以能輸送液體，主要是依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉輪，液體在離心力的作用下獲得能量以提高靜壓轉(zhuǎn)的葉輪，液體在離心力的作用下獲得能量以提

5、高靜壓強(qiáng)。強(qiáng)。 解決措施：解決措施： 為了使泵內(nèi)充滿液體，通常在吸入管底部為了使泵內(nèi)充滿液體，通常在吸入管底部安裝一帶濾網(wǎng)的底閥，該底閥為止逆閥，也稱單向底閥。目的：安裝一帶濾網(wǎng)的底閥，該底閥為止逆閥，也稱單向底閥。目的：保證泵停止工作時(shí)，吸入管路中的液體不倒流。濾網(wǎng)的作用是保證泵停止工作時(shí)，吸入管路中的液體不倒流。濾網(wǎng)的作用是防止固體雜質(zhì)進(jìn)入泵內(nèi)損壞葉輪或防礙泵的正常操作。防止固體雜質(zhì)進(jìn)入泵內(nèi)損壞葉輪或防礙泵的正常操作。離心泵的離心泵的“氣縛氣縛”現(xiàn)象現(xiàn)象 離心泵在啟動時(shí)，若泵殼內(nèi)和吸入管內(nèi)未充滿液體或離心離心泵在啟動時(shí)，若泵殼內(nèi)和吸入管內(nèi)未充滿液體或離心泵在動轉(zhuǎn)過程中發(fā)生漏氣，均會使泵內(nèi)積

6、存空氣。因空氣的密泵在動轉(zhuǎn)過程中發(fā)生漏氣，均會使泵內(nèi)積存空氣。因空氣的密度比液體的密度小得多而產(chǎn)生較小的離心力。從而，貯槽液面度比液體的密度小得多而產(chǎn)生較小的離心力。從而，貯槽液面上方與泵吸入口處之壓力差不足以將貯槽內(nèi)液體壓入泵內(nèi)，即上方與泵吸入口處之壓力差不足以將貯槽內(nèi)液體壓入泵內(nèi)，即離心泵無自吸能力，使離心泵不能正常輸送液體，此種現(xiàn)象稱離心泵無自吸能力，使離心泵不能正常輸送液體，此種現(xiàn)象稱為為“氣縛現(xiàn)象氣縛現(xiàn)象”。啟動前進(jìn)行灌液排氣，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)防止空氣漏入。啟動前進(jìn)行灌液排氣，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)防止空氣漏入。2 2、離心泵的主要部件：、離心泵的主要部件：葉輪、泵殼和軸封裝置。葉輪、泵殼和軸封裝置。（1 1

7、）葉輪：）葉輪： 作用：將原動機(jī)的機(jī)作用：將原動機(jī)的機(jī)械能直接傳給液體，以械能直接傳給液體，以增加液體的靜壓能和動增加液體的靜壓能和動能能( (主要增加靜壓能主要增加靜壓能) )。按結(jié)構(gòu)分類：按結(jié)構(gòu)分類：開式、半閉式和閉式開式、半閉式和閉式 按吸液方式分：按吸液方式分：單吸式和雙吸式單吸式和雙吸式（2 2） 泵殼泵殼 泵殼是將葉輪封閉在一定的泵殼是將葉輪封閉在一定的空間，以便由葉輪的作用吸入和空間，以便由葉輪的作用吸入和壓出液體。壓出液體。 泵殼作用：泵殼作用： 既是一個(gè)液體匯集裝置，既是一個(gè)液體匯集裝置，同時(shí)又是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換裝置。同時(shí)又是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換裝置。思考：泵殼為什么多做成蝸殼形？思考：

8、泵殼為什么多做成蝸殼形？ 由于流道截面積逐漸擴(kuò)大，由于流道截面積逐漸擴(kuò)大，故從葉輪四周甩出的高速液體故從葉輪四周甩出的高速液體逐漸降低流速，使部分動能有逐漸降低流速，使部分動能有效地轉(zhuǎn)換為靜壓能。效地轉(zhuǎn)換為靜壓能。導(dǎo)輪：導(dǎo)輪： 在葉輪與泵殼之間有在葉輪與泵殼之間有時(shí)還裝有一個(gè)固定不動而時(shí)還裝有一個(gè)固定不動而帶有葉片的導(dǎo)輪。帶有葉片的導(dǎo)輪。 作用：使高速液體流過時(shí)，作用：使高速液體流過時(shí)，能均勻而平緩地降低流速，調(diào)能均勻而平緩地降低流速，調(diào)整流向，減少能量損失。整流向，減少能量損失。思考：導(dǎo)輪葉片方向與葉輪思考：導(dǎo)輪葉片方向與葉輪葉片方向相反，為什么？葉片方向相反，為什么？常用密封方式：常用密封

9、方式：（3 3）軸封裝置：）軸封裝置：作用作用: 在固定不動的泵殼與轉(zhuǎn)動的泵軸之間進(jìn)行的密封在固定不動的泵殼與轉(zhuǎn)動的泵軸之間進(jìn)行的密封,防止泵殼內(nèi)液體沿軸漏出或防止泵殼內(nèi)液體沿軸漏出或外界空氣漏入泵殼內(nèi)。外界空氣漏入泵殼內(nèi)。A A、填料函密封：填料一般用、填料函密封：填料一般用浸油或涂有石墨的石棉繩。浸油或涂有石墨的石棉繩。B B、機(jī)械密封：機(jī)械密封主要、機(jī)械密封：機(jī)械密封主要是由一個(gè)裝在轉(zhuǎn)軸上的動環(huán)和是由一個(gè)裝在轉(zhuǎn)軸上的動環(huán)和另一固定在泵殼上的靜環(huán)所構(gòu)另一固定在泵殼上的靜環(huán)所構(gòu)成，兩環(huán)的端面借彈簧力互相成，兩環(huán)的端面借彈簧力互相貼緊而作相對運(yùn)動，達(dá)到密封貼緊而作相對運(yùn)動，達(dá)到密封的目的。的目

10、的。2.1.3 離心泵的主要性能參數(shù)與特性曲線離心泵的主要性能參數(shù)與特性曲線 離心泵的主要性能參數(shù)有：轉(zhuǎn)速離心泵的主要性能參數(shù)有：轉(zhuǎn)速n n、流量、流量Q Q、壓頭、壓頭H H、軸、軸功率功率NeNe、效率、效率和氣蝕余量。和氣蝕余量。 (2) (2)壓頭壓頭H H：離心泵的壓頭又稱揚(yáng)程，指離心泵對單位重：離心泵的壓頭又稱揚(yáng)程，指離心泵對單位重量（量（1N1N）液體所能提供的有效能量。單位：）液體所能提供的有效能量。單位：m m。1 1、離心泵的主要性能參數(shù)、離心泵的主要性能參數(shù) （1 1）流量）流量Q Q：離心泵在：離心泵在單位時(shí)間內(nèi)排送到管路系統(tǒng)的液單位時(shí)間內(nèi)排送到管路系統(tǒng)的液體體積。單位

11、：體體積。單位：m m3 3/s/s或或m m3 3/h/h。 注意：注意：Q Q與泵的結(jié)構(gòu)、尺寸（主要為葉輪直徑和寬度）及與泵的結(jié)構(gòu)、尺寸（主要為葉輪直徑和寬度）及轉(zhuǎn)速有關(guān)。操作時(shí)，轉(zhuǎn)速有關(guān)。操作時(shí)，Q Q還與管路特性有關(guān)。還與管路特性有關(guān)。 注：注： 與泵的結(jié)構(gòu)（如葉片的彎曲情況、葉輪直徑與泵的結(jié)構(gòu)（如葉片的彎曲情況、葉輪直徑等）、轉(zhuǎn)速及流量等）、轉(zhuǎn)速及流量有關(guān)。實(shí)際壓頭一般用實(shí)驗(yàn)方法測定。有關(guān)。實(shí)際壓頭一般用實(shí)驗(yàn)方法測定。 泵的軸功率泵的軸功率N是指泵軸運(yùn)轉(zhuǎn)所需功率，即電機(jī)傳給泵是指泵軸運(yùn)轉(zhuǎn)所需功率，即電機(jī)傳給泵軸的功率。單位：軸的功率。單位：W或或kW。（3 3）軸功率）軸功率N N、

12、有效功率、有效功率NeNe和效率和效率：有效功率有效功率NeNe液體從泵獲得的實(shí)際功率。液體從泵獲得的實(shí)際功率。效率效率反映泵對外加能量的利用程度。反映泵對外加能量的利用程度。 注：注：值與泵的類型、大小、結(jié)構(gòu)、制造精度、液體的值與泵的類型、大小、結(jié)構(gòu)、制造精度、液體的流量和輸送液體的性質(zhì)有關(guān)。流量和輸送液體的性質(zhì)有關(guān)。 ewHgvhmvhm seewWQgHNHQ geNHQ gNNA A、容積損失：容積效率、容積損失：容積效率C C、水力損失：水力效率、水力損失：水力效率B B、機(jī)械損失：機(jī)械效率、機(jī)械損失：機(jī)械效率且有：且有：相互關(guān)系：相互關(guān)系：說明：說明：能量損失的三種主要形式：能量損

13、失的三種主要形式：2 2、離心泵的特性曲線、離心泵的特性曲線（1 1）H HQ Q曲線曲線（2 2）N NQ Q曲線曲線（3 3）Q Q曲線曲線 注：注：特性曲線是特性曲線是對特定的離心泵在固定對特定的離心泵在固定轉(zhuǎn)速下于常壓下用轉(zhuǎn)速下于常壓下用2020的清水實(shí)驗(yàn)得到的。的清水實(shí)驗(yàn)得到的。 離心泵的銘牌上標(biāo)出的性能參數(shù)是指泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)效離心泵的銘牌上標(biāo)出的性能參數(shù)是指泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)效率最高點(diǎn)（設(shè)計(jì)點(diǎn)）的參數(shù)。率最高點(diǎn)（設(shè)計(jì)點(diǎn)）的參數(shù)。離心泵啟動時(shí)應(yīng)關(guān)閉出口閥，以使功率為最小。離心泵啟動時(shí)應(yīng)關(guān)閉出口閥，以使功率為最小。 例例22用附圖所示的裝置測定離心泵的性能。泵的吸入管內(nèi)徑用附圖所示的裝置測定離心泵

14、的性能。泵的吸入管內(nèi)徑為為100mm，排出管內(nèi)徑為，排出管內(nèi)徑為80mm，兩測壓口間垂直距離為，兩測壓口間垂直距離為0.5m。泵的轉(zhuǎn)速為泵的轉(zhuǎn)速為2900r/min，以，以20的清水為介質(zhì)測得以下數(shù)據(jù)：的清水為介質(zhì)測得以下數(shù)據(jù)：流量：流量：15 L/s泵出口處表壓：泵出口處表壓：2.55105 Pa泵入口處真空度：泵入口處真空度：2.67104 Pa 功率表測得電動機(jī)所消耗的功率表測得電動機(jī)所消耗的功率：功率：6.2 kW 泵由電動機(jī)直接帶動，電動機(jī)的效率為泵由電動機(jī)直接帶動，電動機(jī)的效率為93%。試求該泵在。試求該泵在輸送條件下的壓頭，軸功率和效率。輸送條件下的壓頭，軸功率和效率。離心泵主要

15、性能參數(shù)的實(shí)驗(yàn)測定方法：離心泵主要性能參數(shù)的實(shí)驗(yàn)測定方法： 分析：與泵的特性曲線相關(guān)的性能參數(shù)有泵的轉(zhuǎn)速分析：與泵的特性曲線相關(guān)的性能參數(shù)有泵的轉(zhuǎn)速n n、流量、流量Q Q、壓頭壓頭H H、軸功率、軸功率N N和效率和效率。其中流量和電動機(jī)輸入功率已由實(shí)。其中流量和電動機(jī)輸入功率已由實(shí)驗(yàn)直接測出，壓頭和效率則需進(jìn)行計(jì)算。驗(yàn)直接測出，壓頭和效率則需進(jìn)行計(jì)算。解：（解：（1 1）泵的壓頭）泵的壓頭H H： 以真空表和壓力表所在處的截面分別為以真空表和壓力表所在處的截面分別為1-11-1、2-22-2截截面，在兩截面間對單位重量流體列柏努利方程：面，在兩截面間對單位重量流體列柏努利方程： 22212

16、121,1 2()2fppuuHzzHgg已知：已知：z2-z1=0.5m d1=0.1m d2=0.08m Hf,1-20 p1= -2.67104Pa（表壓）（表壓） p2=2.55105Pa(表壓）表壓） 3122115 101.91/ ;0.785 0.14Qum sd代入：代入：54222.55 102.67 102.981.910.529.51000 9.812 9.81Hm3222215 102.98/0.785 0.084Qum sd（2）泵的軸功率）泵的軸功率Ne已知：已知： 電電=93% ，一般，一般 傳傳=100%泵的軸功率為泵的軸功率為 N=6.20.93=5.77kW

17、(3)泵的效率泵的效率:4.34100%75.2%5.77eNN315 101000 29.5 9.814.34eseNwWQHgkW效率效率:有效功率有效功率:2.1.4 離心泵的氣蝕現(xiàn)象與允許安裝高度離心泵的氣蝕現(xiàn)象與允許安裝高度1. 離心泵的氣蝕現(xiàn)象離心泵的氣蝕現(xiàn)象(1)(1)氣蝕產(chǎn)生原由氣蝕產(chǎn)生原由葉輪入口葉輪入口處壓強(qiáng)小于操作條處壓強(qiáng)小于操作條件下液體飽和蒸氣壓件下液體飽和蒸氣壓，液體，液體氣化，氣泡向邊緣運(yùn)動，被氣化，氣泡向邊緣運(yùn)動，被增壓的流體壓碎凝結(jié)，周圍增壓的流體壓碎凝結(jié)，周圍液體以極高的速度涌向原氣液體以極高的速度涌向原氣泡處，沖擊葉輪和泵殼，發(fā)泡處，沖擊葉輪和泵殼，發(fā)出噪

18、聲，泵的流量、揚(yáng)程及出噪聲，泵的流量、揚(yáng)程及效率都達(dá)不到要求。嚴(yán)重時(shí)效率都達(dá)不到要求。嚴(yán)重時(shí)吸不上液體，葉輪很快損壞吸不上液體，葉輪很快損壞。2011,0 12gfpupHHggg 合理確定泵的安裝高度，以確保泵內(nèi)壓強(qiáng)最低值高于合理確定泵的安裝高度，以確保泵內(nèi)壓強(qiáng)最低值高于操作溫度下被輸送液體的飽和蒸汽壓。操作溫度下被輸送液體的飽和蒸汽壓。(4)(4)有效防范措施有效防范措施(3)(3)氣蝕產(chǎn)生的危害氣蝕產(chǎn)生的危害(5)(5)離心泵抗氣蝕性能參數(shù)離心泵抗氣蝕性能參數(shù)氣蝕余量、允許吸上真空度。氣蝕余量、允許吸上真空度。葉輪及泵殼受損。氣蝕嚴(yán)重時(shí)，泵吸不上液體，不能工作。葉輪及泵殼受損。氣蝕嚴(yán)重時(shí)

19、，泵吸不上液體，不能工作。 (2)(2)氣蝕特征氣蝕特征 汽蝕發(fā)生時(shí)，泵體因受沖擊而發(fā)生振動，噪音增大；汽蝕發(fā)生時(shí)，泵體因受沖擊而發(fā)生振動，噪音增大；因產(chǎn)生大量氣泡，使泵的流量、壓頭及效率明顯下降。因產(chǎn)生大量氣泡，使泵的流量、壓頭及效率明顯下降。2.離心泵的抗氣蝕性能離心泵的抗氣蝕性能(1)離心泵的氣蝕余量離心泵的氣蝕余量 2112vppuNPSHggg當(dāng)當(dāng)pk=pv時(shí)，在時(shí)，在1-1與與k-k間：間：221,min1,122vkfkppuuHgggg221,min1,1()22vkcfkppuuNPSHHgggg臨界氣蝕余量臨界氣蝕余量必須氣蝕余量：必須氣蝕余量：hr=（NPSH）r=（NP

20、SH）c+安全量安全量(2)(2)離心泵的允許吸上真空度離心泵的允許吸上真空度1asppHg31000100.249.81 10vssapHHH 若輸送其它液體或操作條件與實(shí)驗(yàn)條件不符時(shí)，若輸送其它液體或操作條件與實(shí)驗(yàn)條件不符時(shí)，應(yīng)校正為：應(yīng)校正為：校正大氣壓校正大氣壓校正蒸氣壓校正蒸氣壓校正密度校正密度(2-22)(2-21)3.離心泵的允許安裝（或允許吸上）高度離心泵的允許安裝（或允許吸上）高度如圖示，在如圖示，在0-0與與1-1間：間：2011,0 12gfpupHHggg2011,0 12gfppuHHgg得：得：,0 1avgfrppHNPSHHg用允許吸上真空度表示：用允許吸上真空

21、度表示：21,0 12gsfuHHHg 若若p0=pa，離心泵的允許安裝高離心泵的允許安裝高度度用必須氣蝕余量表示：用必須氣蝕余量表示：注：為安全起見，離注：為安全起見，離心泵的實(shí)際安裝高度心泵的實(shí)際安裝高度應(yīng)比允許值低應(yīng)比允許值低0.51m。(2-26)(2-25) 例例2-62-6用用IS80-65-160IS80-65-160型水泵從一敞口水槽中將水送到它處，型水泵從一敞口水槽中將水送到它處，槽內(nèi)液面恒定。輸水量為槽內(nèi)液面恒定。輸水量為454555m55m3 3/h/h，在最大流量下吸入管路，在最大流量下吸入管路的壓頭損失為的壓頭損失為1m1m，液體在吸入管路的動壓頭可忽略。試計(jì)算，液體

22、在吸入管路的動壓頭可忽略。試計(jì)算：（1 1）輸送）輸送2020水時(shí)泵的安裝高度；（水時(shí)泵的安裝高度；（2 2）輸送）輸送65 65 水時(shí)泵的水時(shí)泵的安裝高度。安裝高度。 泵安裝地區(qū)的大氣壓為泵安裝地區(qū)的大氣壓為9.819.8110104 4PaPa。在泵的流量。在泵的流量范圍內(nèi)允許吸上真空度范圍內(nèi)允許吸上真空度HsHs分別為分別為5.0m5.0m和和3.0m3.0m。 解：解：（1 1）輸送）輸送2020水時(shí)泵的安裝高度水時(shí)泵的安裝高度21,0 12gsfuHHHg已知：已知：21,0 11 ,02fuHmg取取H Hs s=3m=3m3 12gHm 為安全起見，泵的實(shí)際安裝高度應(yīng)該小于為安全起見，泵的實(shí)際安裝高度應(yīng)該小于2m2m。（2）輸送）輸送65水時(shí)泵的安裝高度水時(shí)泵的安裝高度31000100.249.81 10vssapHHH432.554 101000310 100.240.659.81 10980.5sHm其中：其中：Hs=3m，Ha=9.81104Pa10mH2O查得查得65水的飽和蒸汽