流体输送机械概述
第二章 流体输送机械
五、离心泵的工作点及流量调节
1、 管路的特性曲线
管路的特性曲线是表示一定的管路系统所必需的有效压 头He与流量Qe的关系。 在一稳定流动系统中，在1-1、2-2列柏努利方程式得： 当管路系统一定时，∆Z与∆P/ρg均为定值，上式可整理成 如下形式： 此式表示在特定的管路中，送液量Qe与所需压头He的关系 称此式为管路特性曲线方程。将此关系标绘在图上，即可 得He—Qe曲线。
二、离心泵的主要性能参数
单位:m 1、流量（送液能力Q ）单位:m3/s 流量（送液能力 扬程（ ）单位:m 2、扬程（H）单位:m
2 We p2 − p1 u2 − u1 p2 − p1 2 H = = h0 + + + hf 1-2 = h0 + g ρg 2g ρg
3、轴功率（N轴） 轴功率（ 4、效率（η） 效率（
为了确定离心泵的允许安装高度，在国 产的离心泵标准中，采用两种指标来表 示泵的抗气蚀性能。 1)离心泵的允许吸上真空度 1)离心泵的允许吸上真空度 2)气蚀余量 2)气蚀余量
1)离心泵的允许吸上真空度
为了避免气蚀现象，泵入口处压强应为允许的最低绝对压强，则Pa-P1为泵人 口处的最高真空度。 令Hs`=(Pa-P1)/ρg Hs`——离心泵的允许吸上真空度 离心泵的允许吸上真空度，是指在泵人口处可允许达到的最高真空度 离心泵的允许吸上真空度 ，m液柱。 ∴Hg=Hs`- u12/2g - Hf0-1
离心通风机
构造和原理:与离心泵相似：机壳、叶轮、吸入口、排出口 性能参数和特性曲线 :风量、全风压、静风压、轴功率、效率 离心通风机的特性曲线级有：Q-HT、Q-Hp、Q-N、Q-η 离心通风机的选择
流体输送与流体输送机械1(化工单元操作过程)
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流体输送管道系统
管材选择
管件与阀门
根据流体性质、工作压力、温度等参数， 选择合适的管材，如钢管、塑料管、铜管 等。
根据管道系统的需要，选择合适的管件和 阀门，如弯头、三通、截止阀、止回阀等 。
管道连接方式
管道支撑与固定
根据管材和管件的特点，选择合适的连接 方式，如焊接、法兰连接、承插连接等， 以确保管道系统的密封性和稳定性。
回收利用余热和排放气体
通过回收利用余热和排放气体，减少能源浪费和环境污染。
流体输送过程的自动化与智能化
自动化控制
采用自动化控制系统，实现流体输送过程的远程 监控和自动调节。
数据采集与分析
持
利用人工智能技术，对流体输送过程进行智能分 析、预测和优化，提高决策效率和准确性。
设计合理的管道支撑和固定结构，以防止 管道振动、变形和位移，确保管道系统的 安全性和稳定性。
流体输送过程中的安全与环保问题
流体泄漏与控制
采取有效措施防止流体输送过程中的泄漏， 如选用密封性能良好的阀门和管件、定期 检查管道密封性能等。
流体压力控制
合理设计流体压力控制系统，防止超压和 欠压现象对管道和设备造成损坏或影响生 产过程。
选择输送方式
根据流体性质、输送距离、地形条件等因素，选择适当的输送方式， 如泵送、压缩空气输送、真空吸送等。
设计输送管道系统
根据工艺流程图，设计合理的输送管道系统，包括管道的走向、连接 方式、支撑结构等，以确保流体输送的稳定性和可靠性。
确定控制方式
根据工艺要求和流体特性，选择适当的控制方式，如远程控制、自动 控制、手动控制等，以满足生产过程的自动化和安全性需求。
化工原理流体输送机械
化工原理流体输送机械1. 引言化工过程中，涉及到大量的流体输送工作。
流体输送机械是一类用于输送、泵送、搅拌、混合等操作的设备。
本文将介绍化工原理中常用的流体输送机械，包括离心泵、齿轮泵、隔膜泵、搅拌器等。
2. 离心泵离心泵是一种常用的流体输送机械，它利用离心力将流体从低压区域输送到高压区域。
离心泵的工作原理是通过转子的旋转使得流体在离心力的作用下产生压力差，从而实现输送效果。
离心泵具有结构简单、造价低廉、输送流量大的优点，广泛应用于化工领域。
2.1 离心泵的结构离心泵主要由叶轮、泵壳、轴和轴承等部分组成。
叶轮是离心泵中最关键的部件，它负责将流体由低压区域吸入并输出到高压区域。
泵壳是离心泵的外壳，起到固定叶轮和导向流体的作用。
轴和轴承用于传输转子的动力，并保证转子的平稳运转。
2.2 离心泵的工作原理离心泵的工作原理是基于离心力的作用。
当叶轮旋转时，流体将沿着叶轮的轴向方向进入泵壳，然后受到叶轮的离心力的作用，沿着辐射方向产生压力差。
高压区域的流体将通过出口管道输出，形成流动。
离心泵的输出流量取决于叶轮的转速和叶片的数目，可以通过调节叶轮的转速和叶片的数目来控制流量大小。
3. 齿轮泵齿轮泵是一种常用的流体输送机械，它利用齿轮的旋转来实现流体的输送。
齿轮泵的工作原理是通过两个或多个齿轮的啮合来产生压力差，从而将流体从低压区域输送到高压区域。
齿轮泵具有结构紧凑、输送流量稳定的优点，适用于输送高粘度的流体。
3.1 齿轮泵的结构齿轮泵由齿轮、泵体和轴等部分组成。
齿轮是齿轮泵中最关键的部件，它负责将流体从低压区域吸入并输出到高压区域。
泵体是齿轮泵的外壳，起到固定齿轮和导向流体的作用。
轴用于传输齿轮的旋转动力。
3.2 齿轮泵的工作原理齿轮泵的工作原理是基于齿轮的旋转和啮合作用。
当齿轮旋转时，流体将被齿轮齿槽所包围，形成封闭的空间。
齿轮的旋转使得空间逐渐缩小，流体被压缩，并在齿轮齿槽的作用下产生压力差。
高压区域的流体将通过出口管道输出，形成流动。
化工原理 流体输送机械
化工原理流体输送机械
流体输送机械，是化工工程中常用的一类设备，其主要功能是将液体或气体从一个地方输送到另一个地方。
常见的流体输送机械有管道、泵、阀门等。
管道是流体输送的基础设施。
管道可以分为直接埋设在地下的地下管道和架空或隧道中的地上管道。
管道的材料可以选择金属、塑料、橡胶等。
泵是常用的流体输送机械之一。
泵的工作原理是利用旋转运动或往复运动产生的压力差，将液体或气体推动到设定的位置。
泵的种类很多，常见的有离心泵、容积泵、螺杆泵等。
阀门在流体输送中起到控制流体流动的作用。
阀门可以分为手动阀、自动阀和电动阀等。
通过控制阀门的开关状态，可以调节流体的流动速度和流量。
除了上述常见的流体输送机械，还有一些其他的设备和工艺可以用于特定的流体输送需求。
例如，喷雾器可以将液体变成雾状或气雾状进行输送；干燥器可以将湿润的固体物料转化为干燥的状态进行输送。
在化工生产中，正确选择和使用流体输送机械是非常重要的。
不同的流体输送机械具有不同的工作原理和适用范围，需要根据具体的流体性质和输送要求进行选择。
同时，合理设计和布置流体输送系统，合理设置管道和阀门，也是确保流体输送稳定和安全的关键。
流体输送设备
流体输送设备第2章流体输送设备2.1 概述流体输送机械：为流体提供能量的机械或装置流体输送机械在化⼯⽣产的作⽤：从低位输送到⾼位，从低压送⾄⾼压，从⼀处送⾄另⼀处。
2.1.1 对流体输送机械的基本要求（1）满⾜⼯艺上对流量和能量的要求(最为重要）；（2）结构简单，投资费⽤低；（3）运⾏可靠，效率⾼，⽇常维护费⽤低；（4）能适应被输送流体的特性，如腐蚀性、粘性、可燃性等。
2.1.2 流体输送机械的分类按输送流体的种类不同泵（液体）：离⼼泵、往复泵、旋转泵风机（⽓体）：通风机、⿎风机、压缩机，真空泵按作⽤原理不同：离⼼式、往复式、旋转式等本章主要讲解：流体输送机械的基本构造、作⽤原理、性能及根据⼯艺要求选择合适的输送设备。
2.2 离⼼泵离⼼泵是化⼯⽣产中最常⽤的⼀种液体输送机械，它的使⽤约占化⼯⽤泵的80～90％。
2.2.1 离⼼泵的⼯作原理和主要部件基本结构：蜗形泵壳，泵轴（轴封装置），叶轮启动前：将泵壳内灌满被输送的液体（灌泵）。
输送原理：泵轴带动叶轮旋转→液体旋转→离⼼⼒（p,u）→泵壳，A↑u↓p↑→液体以较⾼的压⼒，从压出⼝进⼊压出管，输送到所需的场所。
→中⼼真空→吸液⽓缚现象：启动前未灌泵，空⽓密度很⼩，离⼼⼒也很⼩。
吸⼊⼝处真空不⾜以将液体吸⼊泵内。
虽启动离⼼泵，但不能输送体。
此现象称为“⽓缚”。
说明离⼼泵⽆⾃吸能⼒。
防⽌：灌泵。
⽣产中⼀般把泵放在液⾯以下。
底阀（⽌逆阀），滤⽹是为了防⽌固体物质进⼊泵内。
2.2.2 离⼼泵的主要部件1. 叶轮叶轮是离⼼泵的最重要部件。
其作⽤是将原动机的机械能传给液体，使液体的静压能和动能都有所提⾼。
按结构可分为以下三种：开式叶轮：叶轮两侧都没有盖板，制造简单，效率较低。
它适⽤于输送含杂质较多的液体。
半闭式叶轮：叶轮吸⼊⼝⼀侧没有前盖板，⽽另⼀侧有后盖板，它适⽤于输送含固体颗粒和杂质的液体。
闭式叶轮：闭式叶轮叶⽚两侧都有盖板，这种叶轮效率较⾼，应⽤最⼴。
化工原理(第二版)第二章
p0
g
p1
g
u12 2g
H f
p0
g
p1
g
u12 2g
pv
g
pv
g
H
f
p0
g
ha
pv
g
Hf
p0
g
h
pv
g
Hf
Hg max
47
（3）允许汽蚀余量的校正
h~20度清水，条件不同时要校正，校正曲线说明书
2. 离心泵的实际压头
实际压头比理论压头要小。具体原因如下： （1）叶片间的环流运动
主要取决于叶片数目、装置角2、叶轮大小、液体粘度等因素，而几 乎与流量大小无关。
c2 c2
23
阻 力 损 失
（2）水力损失 冲 击损 失 阻力损失 可近似视为与流速的平方呈正比
24
冲击损失 在设计流量下，此项损失最小。流量若偏离设计量越远， 冲击损失越大。
高效
区
设计点 Q
33
3．离心泵特性的影响因素
（1）流体的性质：
密度的影响
对 H~Q 曲线、~Q 曲线无影响，但N QgH ，
故，N~Q 曲线上移。
粘度的影响 当比 20℃清水的大时，H，N，
实验表明，当<20 厘斯时，对特性曲 线的影响很小，可忽略不计。
化工原理——流体输送机械
3）轴封装置：泵轴与泵壳之间的密封称为轴封。 A 轴封的作用
为了防止高压液体从泵壳内沿轴的四周而漏出， 或者外界空气漏入泵壳内。
B 轴封的分类 主要由填料函壳、软填料和填料 填料密封：压盖组成，普通离心泵采用这种
轴封
密封。
装置
机械密封：主要由装在泵轴上随之转动的动环 和固定于泵壳上的静环组成，两个
2）按叶轮上吸入口的数目 单吸泵 叶轮上只有一个吸入口，适用于输送量不 大的情况。
双吸泵 叶轮上有两个吸入口，适用于输送量很大 的情况。
3）按离心泵的不同用途
水泵 输送清水和物性与水相近、无腐蚀性且 杂质很少的液体的泵, （B型）
耐腐蚀泵 接触液体的部件（叶轮、泵体）用耐腐蚀 材料制成。要求：结构简单、零件容易更 换、维修方便、密封可靠、用于耐腐蚀泵 的材料有：铸铁、高硅铁、各种合金钢、 塑料、玻璃等。（F型）
油泵
杂质泵
油泵 输送石油产品的泵 ，要求密封完善。(Y 型）
输送含有固体颗粒的悬浮液、稠厚的浆液等的 杂质泵 泵 ，又细分为污水泵、砂泵、泥浆泵等 。要
求不易堵塞、易拆卸、耐磨、在构造上是叶轮 流道宽、叶片数目少。( P 型 )
叶轮轴向力问题
闭式或半闭式叶轮后盖板 与泵壳之间空腔液体的压 强较吸入口侧高，这使叶 轮遭受指向吸入口方向的 轴向推力，这使叶轮向吸 入口侧位移，引起叶轮与 泵壳接触处的磨损。
往复泵：利用活塞的往复运动，将能量传 给液体，以完成输送任务。
回转泵：靠泵内一个或一个以上的转子旋 转来吸入和排出液体。
旋涡泵：一种特殊类型的离心泵。
掌握要求 基本原理 主要结构 性能参数
本章的目的：
选择泵、计算功率 确定安装位置
结合化工生产的特点，讨论各种流体输送机械的操作
《流体输送输送机械》课件
安全操作：操作人员应熟悉通风 机的操作规程，确保安全操作
管道系统的运行与维护
定期检查：检 查管道是否有 泄漏、腐蚀等
现象
定期清洗：清 洗管道，防止
堵塞和污染
定期润滑：润 滑管道，防止
磨损和生锈
定期维护：维 护管道，确保
其正常运行
流体输送输送机械的故障 诊断与处理
章节副标题
泵的故障诊断与处理
故障诊断方法：如观察、听 诊、测量等
THEME TEMPLATE
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泵的常见施：如更换零件、 调整参数、维修等
预防措施：如定期检查、维 护、更换易损件等
压缩机的故障诊断与处理
故障类型：机 械故障、电气 故障、液压故
障等
故障原因：磨 损、腐蚀、堵
塞、泄漏等
故障诊断方法： 观察、听声音、 测量、分析等
故障处理措施： 更换零件、调 整参数、清洗、
流体输送输送机械的应用
石油、天然气等能源输送 化工、制药、食品等行业的物料输送 城市供水、排水、污水处理等市政工程 农业灌溉、排涝等农业工程 船舶、飞机等交通工具的燃料输送 热力、电力等能源输送
流体输送输送机械的组成 与结构
章节副标题
泵的组成与结构
泵体：容纳 流体，承受 压力
叶轮：将流 体加速，产 生压力
章节副标题
流体输送输送机械概述
章节副标题
定义与分类
定义：流体输送输送机械是一 种用于输送流体的机械设备， 包括泵、压缩机、风机等。
分类：根据流体输送输送机械 的工作原理和用途，可以分为 泵、压缩机、风机等类型。
泵：用于输送液体，包括离心 泵、轴流泵、混流泵等。
压缩机：用于压缩气体，包括 离心压缩机、轴流压缩机、混 流压缩机等。
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H T 随叶片形状 2 而变。
①径向叶片， 2
= 9 0 o，c t g 2 =0，H
T
=
u
2
g
2
与q v
无关。
②后弯叶片，2 90o,ctg2 0,HTug22
③前弯叶片， 2 90o,ctg2 0,HTug22
由此可见，前弯叶片产生的H T 最大，似乎前弯叶片最有利，实际 情况是否果真如此呢？
由图可见： ①一般离心泵扬程H随流量 Q的增大而下降（Q 很小时可能例外 ）。当 Q=0时，由图可知 H也只能达到一定数值，这是离心泵的一个 重要特性； ②轴功率N随流量增大而增加，当Q 0 时，N最小。这要求离心 泵在启动时，应关闭泵的出口阀门，以减小启动功率，保护电动机免 因超载而受损；
③ Q曲线有极值点（最大值），在此点下操作效率最高,能量
2.2离心泵
2.2.1离心泵的工作原理 2.2.2离心泵的特性曲线 2.2.3离心泵的流量调节和组合操作 2.2.4离心泵的安装高度 2.2.5离心泵的类型与选用
2.2.1离心泵的工作原理
（1）离心泵的主要构件——叶轮和蜗壳
（2）离心泵的理论压头 H T
假设：①叶片的数目无限多，叶片的厚度无限薄，从而可以认为 液体完全沿着叶片的弯曲表面流动，无任何环流现象；②液体是理想 流体，无摩擦阻力损失。在叶轮的进、出口截面到机械能衡算式，从 而导出离心泵理论压头 H T 为 ：
cos2
g
与
无关，实际
H
也
e
Pa
qvHe（KW） 102
P392泵性能表上列出轴功率指输送
20o
算
C
清
Pa
水时的
Pa
Pa ， ，若 P
所
a
选泵用于输送 比水大的液体应先核
表中的电机功率，应更换功率大的电
机，否则电机会烧坏。
2.2.2离心泵的特性曲线
（4）液体粘度 对特性曲线的影响
， H f ， q v H e ， ， P a （ 的幅度超过 q v H e 的幅
转换时的能量损失大为增加，效率低。故为获得较多的能量利用率，离
心泵总是采用后弯叶片（
2 2）5o ~。30o
2.2.1离心泵的工作原理
（5）液体密度 对理论压头的影响
H T 与 无关，也就是说被输送液体
不变。可以这样解释：
变，在其他条件不变时 H T
F c m r 2 ,pF A c2 ,H Tp g与 无 关 .
heH， qvQ， Bzp g
② qv(m3/s),H(m)
若指定解题时 qv(m3/h或 m3/min)，所求H仍为（m）。K=？
③阀门关小， （ le ） ， K ， 管路特性曲线变陡，在同样流量 q v
下所需补加能量 H 。
2.1 概述
（2）流体输送机械的压头和流量（风机的全风压和风量）
p u2
g
2g
Hf
2.1 概述
2
Hf
l d
u2 2g
qv
l d
4 2g
8(2dld
4g
)
qv2
Kqv2
HBAqv2 管路特性曲线方程
p B
g
K 8( 2 d ld4 g )8(d l2d 4 g)82 g(l+ d 5le)
2.1 概述
注意： ①解题指南p177，式（11-9）he BKQ2等于上式
2.2.1离心泵的工作原理
我们分析如下：
H
T
=位头（
z
）+静压头（
p g
）+动压头（
u2 2g
）
而 2 90o 的前弯叶片流体出口的绝对速度 c 2 很大，此时增加的压
头主要是动压头，静压头反而比后弯叶片小。动压头虽然可以通过蜗壳
部分地转化为静压头，但由于 c 2 大，液体在泵壳内产生的冲击剧烈得多，
泵的流量指泵的单位时间内送出的液体体积，也等于管路中
的流量，这是输送任务所规定必须达到的输送量。
泵的压头（又称扬程）H
（解题指南用H表示，m）是指泵向
e
单位重量流体提供的能量。
泵H
与
e
q
v
的关系是本章的主要内容。
2.1 概述
（3）流体输送机械的分类 ① 动力式（叶轮式）：包括离心式、轴流式； ② 容积式（正位 移式）：包括往复式，旋转式； ③ 其他类型：如喷射式等。
实验测出的特性曲线如图所示，图中有三条曲线，在图 左上角应标明泵的型号（如4B20）及转速 n，说明该图特性 曲线是指该型号泵在指定转速下的特性曲线，若泵的型号或 转速不同，则特性曲线将不同。借助离心泵的特性曲线可以 较完整地了解一台离心泵的性能，供合理选用和指导操作。
2.2.2离心泵的特Biblioteka 曲线2.2.2离心泵的特性曲线
轴功率
P a P eqV H eg （ W） =q 1 V 0 H 2 e（ K W ）
2.2.2离心泵的特性曲线
(2)离心泵的特性曲线
由于离心泵的种类很多，前述各种泵内损失难以估计， 使得离心泵的实际特性曲线关系 H Q、 N Q、 Q 只能 靠实验测定，在泵出厂时列于产品样本中以供参考。
HT
u2c2cos2
g
2.2.1离心泵的工作原理
（3）流量对理论压头的影响：
HT
u22 g
u2ctg2
gA2
qV
A2 2r2b2
q vA 2 c 2 r 2r 2 b 2 c 2sin2
2.2.1离心泵的工作原理
（4）叶片形状对理论压头的影响
当泵转速n、叶轮直径D 2 、叶轮出口处叶片宽度b 2 、流量 q v 一定时，
2.1 概述
（1）管路特性曲线方程——描述管路中流量 q v 与所需补加能量H 的关系式
2.1 概述
列以单位重量流体为蘅算基准的机械能蘅算式（实际流体柏努利方程式）
z1pg 1u 21 g 2Hz2pg 2u 22 g 2 H f
H (z2p g 2)(z1p g 1)u22 2 g u 12 H f
气缚现象（前一节已解释）
2.2.2离心泵的特性曲线
（1）泵的有效功率 P e 和效率 液体从泵中实际得到的功率称为有效功率 P e
Pe qvHeg
电动机给予泵轴的功率称为轴功率 P a 。泵在运转过程中由于
存在种种原因导致机械能损失，使得Pe Pa ，Pe与 Pa之比称为泵的
效率
Pe Pa
损失最小。与此点对应的流量称为额定流量。泵的铭牌上即标注额定
值，泵在管路上操作时，应在此点附近操作，一般不应低于92% max 。
2.2.2离心泵的特性曲线
（3）液体密度 对特性曲线的影响
理论 qvD 2b2c2sin2与 无关，实际 q v 与 也无关，
但 与
qm qv与有关理论
无关。
HT
u2c2