化工原理(第四版)谭天恩-第二章-流体输送机械
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化工原理：第二章 流体输送机械 总结+习题课
H
Hf
u2 2g
=
H
f
3
u32 2g
l l u 2
H f 3 d
2g
依题意：；
u3 2u
H
f3
3
l3
d3
l3 u32 2g
则
V3 A3u3 4A 2u 4 2V
1、图示离心泵管路系统，吸入管直径 d直在1径压=8d出02m=管m60C,m长出ml装1,=长6有ml2阀=,阻1门3力m，系,阻其数力局λ系部1=数0阻.0λ力22压=系0出.数0管3ζ， ＝6.4，吸入管路和排出管路各有一个90º弯 ζ=0.75。管路两端水面高度差H＝10m，泵 进口高于水面2m，管内水流量为12L/s。试 求： （1）每千克流体需从泵获得多少机械能？ （少2？）泵进，出口断面的压强PA和PB各为多
离心泵的性能参数与基本方程式
扬程
H T
u2c2
co s 2
g
流量 Q c D b
T
r2
22
轴功率 Ne HQg
效率
Ne
N
N Ne
离心泵的性能曲线 H~Q N~Q ~Q
H,m
~Q
n一定
H ~Q N ~Q
离
心
N
泵 特
性
曲
线
Q, m3/h
离心泵性能影响因素
密度的影响：（H，Q，）与无关；, (N、Ne) 粘度的影响： ，（H，Q，）；N
（7）离心泵的扬程含义是
。
（8）为避免发生气蚀现象，应使离心泵内的最低
压力
输送温度下液体的饱和蒸汽压。
习题课
例1：如图的输水系统。已知管内径为d=50mm, 在 阀门全开时输送系统的Σ(l+le)=50m，摩擦系数可取 λ=0.03，泵的性能曲线，在流量为6m3/h至15m3/h范 围内可用下式描述: H=18.92－0.82Q0.8，此处H为泵 的扬程m，Q为泵的流量m3/h，问:
化工原理第2章 流体输送(2)67页PPT
2、串联组合泵的特性曲线
H
H串2H单 H单
H 单
O
管路特性曲线
B
AC Ⅱ
Ⅰ
qv单
qv串qv单
qv
泵的串联使用 可以提高泵的压头。
两台泵串联使 用，每台泵的流量 和压头均相同。
在同样流量下， 串联泵的压头为单 泵的两倍。即总压 头为每台泵压头之 和。
如图，两台泵串联时的H-qv 曲 线，单泵的工作点为A，串联后工作点
移至C点。C点的压头为HⅡ，较单台泵 时的H单增大了，并不等于A点的压头 H单的两倍。但是流量qv串较qv单增大了。 多台泵串联操作相当一台多级泵。多
级泵的结构紧凑，安装、维修方便。
因而应该选用多级泵代替多台串联。
六、 离心泵的安装高度和气蚀现象
(一)、 气蚀现象
离心泵运转时，液体在泵 内压强变化如图：
HH 0 Hf
其中，压头损失
Hf
( l le
d
)
u2 2g
8
2g
(
l
d5
le
d4
)qv2
（2-8）
若为特定管路，l、le、d及ζ为定值， λ是Re的函数，即qv的函数。当Re数较大 时，λ随Re的变化很小，可以看作常数。
令，8 (l
2g d
Ⅱ阀门关小， Hf
H
加大，管路特
Ⅱ 性曲线变陡
B
Ⅰ
HB HA
A
Ⅲ
HC C
O
qvB qvA qvC qv
改变阀门开度调节流量示意图
2、改变泵的转速
改变离心泵的转速以
调节流量，实质是维持管
H
化工原理ppt-第二章流体输送机械
H
' S
p a p1
g
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二、离心泵安装高度
3.允许气蚀余量
H
' S
p a p1
g
由于HS′使用起来不便，有时引入另一表示气蚀性 能的参数，称为气蚀余量。 以NSPH表示，定义为防止气蚀发生，要求离心泵 入口处静压头与动压头之和必须大于液体在输送温 度下的饱和蒸汽压头的最小允许值。
性能曲线包括H～Q曲线、
N～Q曲线和 ～Q曲线。
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二、离心泵的性能参数与特性曲线
2．性能曲线
① H～Q特性曲线 随着流量增加，泵的压头下降，
即流量越大，泵向单位重量流体提 供的机械能越小。
② N～Q特性曲线 轴功率随着流量的增加而上升，
所以大流量输送一定对应着大的配 套电机。离心泵应在关闭出口阀的 情况下启动，这样可以使电机的启 动电流最小。
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三、离心泵的选用、安装与操作
1.离心泵类型
（1）清水泵：适用于输送清水或物 性与水相近、无腐蚀性且杂质较少的 液体。结构简单，操作容易。 （2）耐腐蚀泵：用于输送具有腐蚀 性的液体，接触液体的部件用耐腐蚀 的材料制成，要求密封可靠。 （3）油泵：输送石油产品的泵，要 求有良好的密封性。 （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。
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三、离心泵的选用、安装与操作
3.安装与操作离心泵
（1）安装 ①安装高度不能太高，应小于允许安装高度。 ②尽量减少吸入管路阻力，以减少发生汽蚀可能性。 主要考虑：吸入管路应短而直；吸入管路直径可稍大； 吸入管路减少不必要管件；调节阀装于出口管路。 （2）操作 ①启动前应灌泵，并排气。②应在出口阀关闭情况下 启动泵。③停泵前先关闭出口阀，以免损坏叶轮。④ 经常检查轴封情况
化工原理第二章-流体输送机械
w2 w2 w2 c2小，泵内流动阻力损失小
c2 c2
c2
uuu222
前径后弯向弯叶叶叶片片片
3) 理论流量
H T
u22 g
u2ctg2 gD2b2
若离心泵的几何尺寸（b2、D2、β2）和转速n一定，则式可表示
为
表示HT∞与QT呈线性关系，该直线的斜率与叶 片形状β2有关，即 β2>90°时，B<0, HT∞随QT的增加而增大。 β2=90°时，B=0, HT∞与QT的无关。 β2<90°时，B>0, HT∞随QT的增加而减少。
Ne
轴功率 N ：电机输入到泵轴的功率，由于泵提供给流 体的实际扬程小于理论扬程，故泵由电机获得的轴功并不 能全部有效地转换为流体的机械能。
N Ne
有效功率 Ne：流体从泵获得的实际功率，可直
接由泵的流量和扬程求得
Ne = HgQρ
N QH 102
电机
泵
2. 离心泵特性曲线及其换算
用20C清水测定
包括 ：H~Q曲线(平坦型、陡降型、 驼峰型) N~Q曲线、 ~Q曲线
QgH
N
由图可见： Q，H ，N，
有最大值。
思考： ➢ 离心泵启动时均关闭 出口阀门，why？ ➢为什么Q＝0时，N0？
０2
高效区
与最高效率相比， 效率下降5％～8％
设计点
3.离心泵性能的改变和换算
1）液体性质的影响 （1）密度:
思考：泵壳的主要作用是什么？
①汇集液体，并导出液体； ②能量转换装置
轴封装置：离心泵工作时是泵轴旋转而泵壳不动，泵轴与泵 壳之间的密封。
作用：防止高压液体从泵壳内沿间隙漏出，或外界空气 漏入泵内。
第2章 化工原理中的流体输送
(2) 兰州地区的安装高度为： H g max
85000 19919 4.5 1 1.13 m 1000 9.81 1000 9.81
在兰州地区安装高度应更低，才能正常运行。所以该设计图用于兰州地区，则应该根据兰州地区大 气压数据进行修改。
这个例题说明，同样的工艺流程，用于海拔不同的地区，离心泵安 装高度是不同的。若在天津地区输送20℃的水，安装高度又如何变化？
试计算： 1） （ 泵的安装高度。 已知 60 oC 水的饱和蒸汽压为19910P a ， 天津地区平均大气压为0.101 MP a 。 （2）若该设计图用于兰州地区某化工厂，该泵能否正常运行？已知兰州地区平均大气压为0.085 MP a 。
解:
(1) H g max
p0 p 101330 19919 v h h f 4 .5 1 2 .8 m g g 1000 9.81 1000 9.81
P
扬程的确定，分别在吸入口处和排出口处取两个截面，能 量损失忽略不计：
2 2 u1 P u2 P 1 Z1 H Z2 2 2g g 2g g 2 2 u 2 u1 P2 P 1 H Z 2 Z1 2g g
泵的铭牌上标出的性能参数指最高效率下的参数
三、离心泵的特性曲线
η
H
H
P
qv
影响特性曲线的因素：比例定律，切割定律
泵性能实验装置示意图
泵性能实验原理图。泵的流量，压头，功率，效率之间的关系，可以 用实验方法测得。在这套实验装置中，水是循环的，水泵前后安装了真空 表和压力表，还有流量计和电功率表。改变水的流量，读得真空表，压力 表，功率表数据，即为一组数据。读10—15组数据，就可以得到泵性能曲 线。
化工原理第2章 流体输送(1).
• 上式推广到任一截面，即：ρAu=常数，
流体流速与管道截面成反比。
• 上 式 称 为 连 续 性 方 程 式 (equation of countinuity)。
• 若流体不可压缩，ρ=常数，则上式简化 为：Au=常数。
• 对于圆形管道得：u1/u2=(d2/d1)2 • 注：d2、d1分别为截面1和2 处的管内径。
上式表明：只有当1－1截面处总能量 大于2－2截面处的总能量，流体才能克 服阻力流至2－2截面。
实际流体机械能衡算式
在化工生产，常常要 将流体从总能量低的位置 输送到较大处，此时就需 要利用流体输送设备（如 泵）向流体输入外加功 （机械功）（如图），以 补偿管路两截面处的总能 量之差及流体流动时的能 量损失。
• h f g H―f 单位质量流体的机械能损失，J/kg。
单位时间输送设备对流体所作的有效 功，称作有效功率。已Pe表示。 Pe=WeG=WeVρ
Pe=We qm =WeVρ
形式3：以单位体积流体为衡算基准：
gz 1
p1
u
2 1
2
We gz 2
p2
u
（4）当系统无外加功，且处于静止状态
时，因u=0，无流动阻力， h f 0
柏努力方程式变为：
实际流体机械能衡算式
z1
p1
g
u12 2g
＋H
z2
p2
g
u22 2g
Hf
(1-31)
• 各项单位为ｍ。H―外加压头；ｍ。
形式2:以单位质量流体为衡算基准
z1g
P1
化工原理流体输送机械共10页word资料
第2章流体输送机械概述2.1 离心泵2.1.1 离心泵的工作原理和主要部件2.1.2 离心泵的基本方程式2.1.3 离心泵的主要性能参数和特性曲线2.1.4 离心泵的气蚀现象和允许安装高度2.1.5 离心泵的工作点与流量调节2.1.6 离心泵的类型、选择与使用2.2 往复泵2.3 离心通风机概述流体输送设备就是向流体作功以提高其机械能的装置，所供能量用以克服沿程阻力、高差、压差等1.管路系统对流体输送机械的要求流体输送是化工生产及日常生活中最常见、最重要的单元操作之一。
从输送的工程目的出发，管路系统对输送机械的要求通常为：①应满足工艺上对流量及能量（压头、风压、或压缩比）的要求；②结构简单，质量轻，设备费低；③操作效率高，日常操作费用低；④能适应物料特性（如黏度、腐蚀性，含固体物质等）要求。
2.输送机械的分类（1）根据被输送流体的种类或状态分类通常输送液体的机械称为泵；输送气体的机械按其产生压强的高低分别称之为通风机、鼓风机、压缩机及真空泵。
（2）按工作原理可分成以下四类：离心式，往复式，旋转式，流体动力作用式。
液体输送机械根据流量和压头的关系，液体输送机械分为离心式和正位移式。
2.1 离心泵2.1.1 离心泵的工作原理和主要部件(1)主要部件①叶轮—通常由6-12片后弯叶片组成，可分为闭式、半闭式和开式三种形式。
将原动机的机械能直接传给液体，以增加其动能和静压能。
②泵壳—呈蜗壳形，是汇集液体和能量转换的场所。
使部分动能转化为静压能。
为了减少液体直接进入泵壳时因碰撞引起的能量损失，再也论和泵壳之间有时还装有一个固定不动而且带有叶片的导轮。
轴封装置——用于泵壳与泵轴间的密封，分填料密封（小型泵）和机械密封（大型泵）两种。
（2）工作原理液体自吸入口吸入后，在高速旋转的叶片上获得能量，在离心力作用下飞向泵壳内，因蜗壳型流道渐宽而将部分动能转化成静压能，于是液体以较高的静压能从排出口排出。
当液体自叶轮中心甩向四周后，叶轮中心产生了低压区，此时外界作用于贮槽上方的压强大于泵吸入口处的压强，在此压差作用下液体被吸入管路。
化工原理第二章第二节讲稿.
2019/7/17
2019/7/17
水环具有密封作用，使叶片间的空隙形成大小不同的密封 室。当小室增大时，气体从吸入口吸入，当小室从大变小 时，气体由压出口排出。 水环真空泵可以造成的最高真空度为83.4×103Pa左右，它 也可作鼓风机用，但所产生的表压强不超过98.07×103Pa当 被抽吸的气体不宜与水接触时，泵内可充以其它液体。 此类泵结构简单、紧凑，易于制造和维修。但泵的效率较 低，一般为30%～50%。另外，该泵产生的真空度受泵内水 温的限制。
2
（P2－P1）称为静风压，以HSt表示
u22 称为动风压。
2
离心通风机的风压为静风压和动风压之和，称为全风压。
2019/7/17
风压与被输送气体的密度ρ成正比，风机性能表上列出
风压是按“标准状态”下(20℃，1.01×105Pa)的空气密度测
定的。若实际操作条件与上述试验条件不同，应将操作条件
2019/7/17
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缝隙很小，使转子能自由运动而无过多的泄漏，两转子的 旋转方向相反，可使气体从技巧一侧吸入，从另一侧排出 。若改变两转子的旋转方向，则吸入和排出口互换。 罗次鼓风机的特点：
(1)风量与转速成正比，转速一定时，出口压力提高，风 量可保持大体不变。
(2)输气量范围：2~500m3/min。出口表压在80kPa以内且 在40kPa附近效率较高。
(3)流量调节一般用支路调节，出口阀不能完全关闭，且 操作温度≯80-85oC
2019/7/17
2、液环压缩机
液环压缩机也称纳氏泵，由略呈椭圆性的外壳和旋转叶轮所 组成，叶轮在存有适量液体的壳体内旋转，由叶片带动，液 体在离心力作用下抛向壳体周边形成椭圆形液环。椭圆形长 轴处则形成两个月牙形空隙，供气体吸入和排出。当叶轮旋 转一周时，在液环和叶片间所形成的密闭空间逐渐变大和变 小各两次，气体从两个吸气口进入机内，从两个排气口排出 。 液环压缩机使气体只与叶轮接触而不与壳体接触，可用 于输送腐蚀性气体。
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水环具有密封作用，使叶片间的空隙形成大小不同的密封 室。当小室增大时，气体从吸入口吸入，当小室从大变小 时，气体由压出口排出。 水环真空泵可以造成的最高真空度为83.4×103Pa左右，它 也可作鼓风机用，但所产生的表压强不超过98.07×103Pa当 被抽吸的气体不宜与水接触时，泵内可充以其它液体。 此类泵结构简单、紧凑，易于制造和维修。但泵的效率较 低，一般为30%～50%。另外，该泵产生的真空度受泵内水 温的限制。
2
（P2－P1）称为静风压，以HSt表示
u22 称为动风压。
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离心通风机的风压为静风压和动风压之和，称为全风压。
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风压与被输送气体的密度ρ成正比，风机性能表上列出
风压是按“标准状态”下(20℃，1.01×105Pa)的空气密度测
定的。若实际操作条件与上述试验条件不同，应将操作条件
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缝隙很小，使转子能自由运动而无过多的泄漏，两转子的 旋转方向相反，可使气体从技巧一侧吸入，从另一侧排出 。若改变两转子的旋转方向，则吸入和排出口互换。 罗次鼓风机的特点：
(1)风量与转速成正比，转速一定时，出口压力提高，风 量可保持大体不变。
(2)输气量范围：2~500m3/min。出口表压在80kPa以内且 在40kPa附近效率较高。
(3)流量调节一般用支路调节，出口阀不能完全关闭，且 操作温度≯80-85oC
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2、液环压缩机
液环压缩机也称纳氏泵，由略呈椭圆性的外壳和旋转叶轮所 组成，叶轮在存有适量液体的壳体内旋转，由叶片带动，液 体在离心力作用下抛向壳体周边形成椭圆形液环。椭圆形长 轴处则形成两个月牙形空隙，供气体吸入和排出。当叶轮旋 转一周时，在液环和叶片间所形成的密闭空间逐渐变大和变 小各两次，气体从两个吸气口进入机内，从两个排气口排出 。 液环压缩机使气体只与叶轮接触而不与壳体接触，可用 于输送腐蚀性气体。
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气缚现象 请点击观看动画
6
《化工原理》电子教案/第二章
二．离心泵主要构件的结构及功能
1．叶轮 请点击观看动画 叶轮是离心泵的心脏部件，有2 至6 片弯曲的叶片。
闭式叶轮 敞式叶轮 半闭式叶轮
思考：三种叶轮中哪一种效率高？
闭式叶轮的内漏最小，故效率最高，敞式叶轮 的内漏最大。 但敞式叶轮和半闭式叶轮不易发生堵塞现象
思考：由（1）、（2）可以得出什么结果？
由 ( 1 ) 液 体 在 泵 内 无 摩 擦 阻 力 损 失
由 ( 2 ) 流 体 与 叶 片 的 相 对 运 动 的 运 动 轨 迹
可 视 为 与 叶 片 形 状 相 同 。
12
《化工原理》电子教案/第二章
理论压头H
液体在高速旋转的叶轮中的运动分为2种:
周向运动： ur
沿叶片表面的运动：处处与叶片相切，速度w
思考：u1、u2孰大？ w1 、w2孰大？
w2
2
c2
u2
《化工原理》电子教案/第二章
w1
c1
1
13
u1
理论压头H
在1与2之间列伯努利方程式，得：
H
p2
p1
c
2 2
c
2 1
g
2g
p2 g
p1
产生的原因：
原因一：离心力作功
1 kg液体受到的离心力为：Fc 2r
r2
r1
Fcdr
p2
p1
1
r2
2rdr
r1
12
2
r22
r12
u22 u12 2
《化工原理》电子教案/第二章
c2
2
c1
1
14
理论压头H
H
p2
p1Βιβλιοθήκη c2 2c
2 1
g
2g
原因一：离心力作功
p2
p1
1
u22
u12 2
原因二：液体由1流到2时，由于流动通道逐渐扩大，
w逐渐变小，这部分能量将转化为静压能。 c2
目录
第二章 流体输送机械
第一节 离心泵
一、离心泵的构造和工作原理 二、离心泵主要构件的结构及功能 三、离心泵的主要性能参数 四、离心泵的特性曲线 五、离心泵的工作点与流量调节
六、离心泵的安装高度 七、离心泵的类型、选用、安装与操作
1
化工原理》电子教案/目录
目录
第二节 其它类型泵
一、其它叶片式泵 二、容积式泵 三、各类泵在化工生产中的应用
❖ 流量 Q，泵单位时间实际输出的液体量，m3/s或m3/h。
可测量。
❖ 压头 H，又称扬程，泵对单位重量流体提供的有效能 量，m。可用如图装置测量。
在泵进口b 、泵出口 c 间列机械能衡算式：
pb ub2 H
g 2g
pc
g
uc2 2g
h0
hf
H pc pb pc(表) pb(真)
g
g
流量计
对于输送酸、碱的离心泵，密封要求比较严，多 用机械密封。
9
《化工原理》电子教案/第二章
三．离心泵的主要性能参数
离心泵的主要性能参数
转速 压流头量 轴功率和效率 允许汽蚀余量
铭 牌
10
《化工原理》电子教案/第二章
❖ 转速
转速
三．离心泵的主要性能参数 压流头量
n，单位r.p.s或r.p.m
轴功率和效率 允许汽蚀余量
p2 p1
g
2
w12 w22 2g
2
《化工原理》电子教案/第二章
c1
1
15
理论压头H
H u2 2u1 22 gw 1 2w2 2c2 22 gc1 2 根据余弦定理可知：
w 1 2c1 2u 1 22 c1u 1co1s w 2 2c2 2u 2 22 c2u 2co2s
Hc2u2cos2g c1u1co1 s
第三节 通风机、鼓风机、压缩机和真空泵
一、离心通风机 二、往复压缩机
2
化工原理》电子教案/目录
第二章 流体输送机械
液体输送机械
流体输送机械
气体压送机械
泵
通风机
鼓风机 压缩机
真 空 泵
3
《化工原理》电子教案/第二章
第二章 流体输送机械
按泵的工作原理分:
叶片式：如 离心式、轴流式、混流式等
《化工原理》电子教案/第二章
w2 2
1
c2
u2
w1
c1
16
u1
理论压头H
Hc2u2cos2g c1u1co1 s
r2
c2r
c2uc2
离心泵设计中，一般都使设计流量下的1=90 则cos1=0。于是
Hc2u2cgos2 c2u gu2
又 Q 2r2b2c2r
u2 c2u c2r
cot2
c2u
u2
Q
4. 轴封装置 ----减少泵内高压液体外流，或防止空气侵入泵内。
填料密封 请点击观看动画
填料如浸油或渗涂石墨的石棉带、碳纤维、氟纤维和膨胀石墨等， 填料不能压得过紧，也不能压得过松，应以压盖调节到有液体成滴
状向外渗透。
机械密封 请点击观看动画
由两个光滑而密切贴合的金属环形面构成，动环随轴转动，静环 装在泵壳上固定不动，二者在泵运转时保持紧贴状态以防止渗漏。
2r2b2
cot2
《化工原理》电子教案/第二章
b2
w2
2 2
c2
2
c2u
u c2r 2
w1
c1
1 1 17
u1
理论压头H
r2
c2r
H 1 g u 2 2 2 Q r2 b 22c uo 2 t1 g r22 2 Q b 2co 2 t
7
《化工原理》电子教案/第二章
二．离心泵主要构件的结构及功能
2．泵壳 呈蜗牛壳状
思考：泵壳的主要作用是什么？ ①汇集液体，并导出液体； ②能量转换装置（动能变静压能）
3．导轮 请点击观看动画 固定不动
思考：为什么导轮的弯曲方向与叶片 弯曲方向相反？ 答案见后面的内容
8
《化工原理》电子教案/第二章
二．离心泵主要构件的结构及功能
泵轴
思考： 为什么叶片弯曲？ 泵壳呈蜗壳状？
答案见后面的内容
《化工原理》电子教案/第二章
压 出 导 管
泵壳
叶轮
吸 入 导 管
底阀
5
一、离心泵的构造和工作原理
2、离心泵的工作原理 请点击观看动画
思考： 流体在泵内都获得了哪几种能量？ 其中哪种能量占主导地位？
答案：动能和静压能，其中静压能占主导
思考：泵启动前为什么要灌满液体
特点：依靠旋转的叶片向液体传送机械能
泵容积式：如往复式、回转式等
特点：机械内部的工作容积不断发生变化。
其它式：射流式、旋泵涡等。
特点：工作原理无法归到上述两者的泵
4
《化工原理》电子教案/第二章
第一节 离心泵
一、离心泵的构造和工作原理
1、离心泵的构造：请点击观看动画
1、叶 轮： 2、泵 壳： 3、泵 轴 及 轴 封 装：置
真空表 压力表
c
h0
b
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《化工原理》电子教案/第二章
三．离心泵的主要性能参数
理论压头----理想情况下单位重量液体所获得的能量称为
理论压头，用H 表示。
泵的压头H与影响因素的关系式只能由实验测定，但 理想情况下的关系式则可理论推导得到。
(1)流 体 为 理 想 流 体 (2)叶 轮 的 叶 片 数 目 多为 ，无 且穷 叶 片 厚 度 不 计 。
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《化工原理》电子教案/第二章
二．离心泵主要构件的结构及功能
1．叶轮 请点击观看动画 叶轮是离心泵的心脏部件，有2 至6 片弯曲的叶片。
闭式叶轮 敞式叶轮 半闭式叶轮
思考：三种叶轮中哪一种效率高？
闭式叶轮的内漏最小，故效率最高，敞式叶轮 的内漏最大。 但敞式叶轮和半闭式叶轮不易发生堵塞现象
思考：由（1）、（2）可以得出什么结果？
由 ( 1 ) 液 体 在 泵 内 无 摩 擦 阻 力 损 失
由 ( 2 ) 流 体 与 叶 片 的 相 对 运 动 的 运 动 轨 迹
可 视 为 与 叶 片 形 状 相 同 。
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《化工原理》电子教案/第二章
理论压头H
液体在高速旋转的叶轮中的运动分为2种:
周向运动： ur
沿叶片表面的运动：处处与叶片相切，速度w
思考：u1、u2孰大？ w1 、w2孰大？
w2
2
c2
u2
《化工原理》电子教案/第二章
w1
c1
1
13
u1
理论压头H
在1与2之间列伯努利方程式，得：
H
p2
p1
c
2 2
c
2 1
g
2g
p2 g
p1
产生的原因：
原因一：离心力作功
1 kg液体受到的离心力为：Fc 2r
r2
r1
Fcdr
p2
p1
1
r2
2rdr
r1
12
2
r22
r12
u22 u12 2
《化工原理》电子教案/第二章
c2
2
c1
1
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理论压头H
H
p2
p1Βιβλιοθήκη c2 2c
2 1
g
2g
原因一：离心力作功
p2
p1
1
u22
u12 2
原因二：液体由1流到2时，由于流动通道逐渐扩大，
w逐渐变小，这部分能量将转化为静压能。 c2
目录
第二章 流体输送机械
第一节 离心泵
一、离心泵的构造和工作原理 二、离心泵主要构件的结构及功能 三、离心泵的主要性能参数 四、离心泵的特性曲线 五、离心泵的工作点与流量调节
六、离心泵的安装高度 七、离心泵的类型、选用、安装与操作
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化工原理》电子教案/目录
目录
第二节 其它类型泵
一、其它叶片式泵 二、容积式泵 三、各类泵在化工生产中的应用
❖ 流量 Q，泵单位时间实际输出的液体量，m3/s或m3/h。
可测量。
❖ 压头 H，又称扬程，泵对单位重量流体提供的有效能 量，m。可用如图装置测量。
在泵进口b 、泵出口 c 间列机械能衡算式：
pb ub2 H
g 2g
pc
g
uc2 2g
h0
hf
H pc pb pc(表) pb(真)
g
g
流量计
对于输送酸、碱的离心泵，密封要求比较严，多 用机械密封。
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《化工原理》电子教案/第二章
三．离心泵的主要性能参数
离心泵的主要性能参数
转速 压流头量 轴功率和效率 允许汽蚀余量
铭 牌
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《化工原理》电子教案/第二章
❖ 转速
转速
三．离心泵的主要性能参数 压流头量
n，单位r.p.s或r.p.m
轴功率和效率 允许汽蚀余量
p2 p1
g
2
w12 w22 2g
2
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c1
1
15
理论压头H
H u2 2u1 22 gw 1 2w2 2c2 22 gc1 2 根据余弦定理可知：
w 1 2c1 2u 1 22 c1u 1co1s w 2 2c2 2u 2 22 c2u 2co2s
Hc2u2cos2g c1u1co1 s
第三节 通风机、鼓风机、压缩机和真空泵
一、离心通风机 二、往复压缩机
2
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第二章 流体输送机械
液体输送机械
流体输送机械
气体压送机械
泵
通风机
鼓风机 压缩机
真 空 泵
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《化工原理》电子教案/第二章
第二章 流体输送机械
按泵的工作原理分:
叶片式：如 离心式、轴流式、混流式等
《化工原理》电子教案/第二章
w2 2
1
c2
u2
w1
c1
16
u1
理论压头H
Hc2u2cos2g c1u1co1 s
r2
c2r
c2uc2
离心泵设计中，一般都使设计流量下的1=90 则cos1=0。于是
Hc2u2cgos2 c2u gu2
又 Q 2r2b2c2r
u2 c2u c2r
cot2
c2u
u2
Q
4. 轴封装置 ----减少泵内高压液体外流，或防止空气侵入泵内。
填料密封 请点击观看动画
填料如浸油或渗涂石墨的石棉带、碳纤维、氟纤维和膨胀石墨等， 填料不能压得过紧，也不能压得过松，应以压盖调节到有液体成滴
状向外渗透。
机械密封 请点击观看动画
由两个光滑而密切贴合的金属环形面构成，动环随轴转动，静环 装在泵壳上固定不动，二者在泵运转时保持紧贴状态以防止渗漏。
2r2b2
cot2
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b2
w2
2 2
c2
2
c2u
u c2r 2
w1
c1
1 1 17
u1
理论压头H
r2
c2r
H 1 g u 2 2 2 Q r2 b 22c uo 2 t1 g r22 2 Q b 2co 2 t
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《化工原理》电子教案/第二章
二．离心泵主要构件的结构及功能
2．泵壳 呈蜗牛壳状
思考：泵壳的主要作用是什么？ ①汇集液体，并导出液体； ②能量转换装置（动能变静压能）
3．导轮 请点击观看动画 固定不动
思考：为什么导轮的弯曲方向与叶片 弯曲方向相反？ 答案见后面的内容
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《化工原理》电子教案/第二章
二．离心泵主要构件的结构及功能
泵轴
思考： 为什么叶片弯曲？ 泵壳呈蜗壳状？
答案见后面的内容
《化工原理》电子教案/第二章
压 出 导 管
泵壳
叶轮
吸 入 导 管
底阀
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一、离心泵的构造和工作原理
2、离心泵的工作原理 请点击观看动画
思考： 流体在泵内都获得了哪几种能量？ 其中哪种能量占主导地位？
答案：动能和静压能，其中静压能占主导
思考：泵启动前为什么要灌满液体
特点：依靠旋转的叶片向液体传送机械能
泵容积式：如往复式、回转式等
特点：机械内部的工作容积不断发生变化。
其它式：射流式、旋泵涡等。
特点：工作原理无法归到上述两者的泵
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《化工原理》电子教案/第二章
第一节 离心泵
一、离心泵的构造和工作原理
1、离心泵的构造：请点击观看动画
1、叶 轮： 2、泵 壳： 3、泵 轴 及 轴 封 装：置
真空表 压力表
c
h0
b
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《化工原理》电子教案/第二章
三．离心泵的主要性能参数
理论压头----理想情况下单位重量液体所获得的能量称为
理论压头，用H 表示。
泵的压头H与影响因素的关系式只能由实验测定，但 理想情况下的关系式则可理论推导得到。
(1)流 体 为 理 想 流 体 (2)叶 轮 的 叶 片 数 目 多为 ，无 且穷 叶 片 厚 度 不 计 。