第二章_流体输送机械
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化工原理(第四版)谭天恩-第二章-流体输送机械
注意安全防护
在操作流体输送机械时，应注意安全防护 ，穿戴好防护用品，避免发生意外事故。
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高效节能设计
优化流体输送机械的结构和运行方式，降低能耗，提高能效比。
减少排放
采取有效的措施减少流体输送机械在运行过程中产生的污染物排放， 如采用密封性能好的机械部件、回收利用排放的余热等。
环保材料
选择对环境友好的材料和润滑剂，减少对环境的污染。
资源循环利用
对流体输送机械中的可回收利用部分进行回收再利用，减少资源浪费 。
化工原理(第四版)谭 天恩-第二章-流体 输送机械
目录
• 流体输送机械概述 • 离心泵 • 其他类型的泵 • 流体输送机械的性能比较与选用 • 流体输送机械的维护与故障处理
01
CATALOGUE
流体输送机械概述
流体输送机械的定义与分类
定义
流体输送机械是用于将流体从一 个地方输送到另一个地方的机械 设备。
05
CATALOGUE
流体输送机械的维护与故障处理
流体输送机械的日常维护与保养
定期检查
对流体输送机械进行定期检查，确保其正 常运转，包括检查泵、管道、阀门等部件
是否完好无损，润滑系统是否正常等。
清洗与清洁
定期对流体输送机械进行清洗，清除残留 物和污垢，保持机械内部的清洁，防止堵 塞和腐蚀。
更换磨损部件
流体输送机械的应用
工业生产
在化工、石油、制药等领 域，流体输送机械广泛应 用于原料、半成品和成品 的输送。
能源与环保
流体输送机械在燃煤、燃 气等能源输送以及通风、 除尘等环保领域也有广泛 应用。
城市供暖与空调
在集中供暖和空调系统中 ，流体输送机械用于将热 源或冷源输送到各个用户 。
第二章 流体输送机械
当地大气压Pa↓,Hs`↓,Hg↓,易气蚀 Hg↑,易气蚀 吸入管Hf,0-1↑,易气蚀(故一般离心泵的吸入管比排出管粗) 密度ρ↑,Hs`↓,易气蚀 液体温度T↑,饱和蒸汽压↑,易气蚀
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
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
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。
流体输送
可见，离心泵之所以能输送液体，主要是依靠 高速旋转的叶轮，将动能和静压给予液体，在 泵壳内液体的部分动能转变成静压能，使液体 获得较高的压力，压出泵体外。
2、气缚现象 3、主要部件
A 叶轮：6～12片后弯叶片
平衡孔：平衡轴向推力
B 泵壳（蜗壳）
导轮
C 轴封装置
B型离心泵分解动画 离心泵的结构录像
N轴=Ne/= QHg /
转速
Q1/q2=n1/n2 H1/H2=(n1/n2)2 N1/N2=(n1/n2)3 叶轮直径
Q`/Q=D2`/D2 H`/H=(D2`/D2)2 N`/N=(D2`/D2)3
四、离心泵的气蚀与允许吸上高
度
1、离心泵的气蚀现象
离心泵运转时液体在泵内的压强变化
a）泵入口叶轮入口 静压头 动压头基本不变,总压头
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)/g Hs`——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 ，m液柱。 Hg=Hs`- u12/2g - Hf0-1
Hs`=[Hs+(Ha-10)-(PV/9.81×103 - 0.24)]×1000/
h=P1/g - u12/2g - Pv/g
P1/g - u12/2g =h+Pv/g
Hg=P0/g - h - Pv/g - Hf,0-
1
Hg=Hs` - u12/2g - Hf,0-1=(Pa-P1)/g - u12/2g - Hf,0-1
h`= h 为了保证泵在运转时不发生气蚀 Hg实际=Hg计算-(1～0.5)m
2、气缚现象 3、主要部件
A 叶轮：6～12片后弯叶片
平衡孔：平衡轴向推力
B 泵壳（蜗壳）
导轮
C 轴封装置
B型离心泵分解动画 离心泵的结构录像
N轴=Ne/= QHg /
转速
Q1/q2=n1/n2 H1/H2=(n1/n2)2 N1/N2=(n1/n2)3 叶轮直径
Q`/Q=D2`/D2 H`/H=(D2`/D2)2 N`/N=(D2`/D2)3
四、离心泵的气蚀与允许吸上高
度
1、离心泵的气蚀现象
离心泵运转时液体在泵内的压强变化
a）泵入口叶轮入口 静压头 动压头基本不变,总压头
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)/g Hs`——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 ，m液柱。 Hg=Hs`- u12/2g - Hf0-1
Hs`=[Hs+(Ha-10)-(PV/9.81×103 - 0.24)]×1000/
h=P1/g - u12/2g - Pv/g
P1/g - u12/2g =h+Pv/g
Hg=P0/g - h - Pv/g - Hf,0-
1
Hg=Hs` - u12/2g - Hf,0-1=(Pa-P1)/g - u12/2g - Hf,0-1
h`= h 为了保证泵在运转时不发生气蚀 Hg实际=Hg计算-(1～0.5)m
第二章 流体输送机械
26
N一定
24
22
20
18
16
14
12
10
η
H P
80
70 60
50
8 40 6 30 4 20 2 10 00
0 20 40 60 80 100120 qv m3/s
离心泵的特性曲线
1.流量的影响
1)qv
, He
; qv
0,
H
也只能达到一定值。
e
2）qv ，Pa ；qv 0，Pa最小， 离心泵启动时，应关闭出口阀门。
ha
p1
g
u12 2g
pV
g
有效气蚀余量：与吸入管路条件有关，与泵的结构尺寸无关。
必需汽蚀余量(Δhr)：表示液体从泵入口流到叶轮内最低压 力处的全部压头损失。
泵入口处压头
p1
g
u12 2g
有效汽蚀余量ha 必需汽蚀余量hr
叶轮压力最低处压头 pk
g
饱和蒸汽压头
pV
g
必需汽蚀余量越小，泵越不易发生汽蚀现象。
※泵向管路提供能量用以提高流体的势能和克服管路阻力损失。
2.2.3离心泵的流量调节和组合操作
管路特性方程：
H H0 Kqv2
泵的特性方程： He (qv ) C Dqv2
泵------供方 管路------需方
H
两特性曲线的交点即 为泵的工作点。
qV 工作点
2.流量调节
方法：改变管路特性曲线；
Q
4）离心泵的组合操作
A. 泵的并联
两台相同的离心泵并联，理论上讲在同 样的压头下，其提供的流量应为单泵的 两倍。
H H并 流量增加，使管路流动阻力增加 H
化工原理第二章 流体输送机械
的状态参数。
注意：在选用离心泵时，应使离心泵在该点附近工作。
一般要求操作时的效率应不低于最高效率的92%。
例2-1 离心泵特性曲线的测定 附图为测定离心泵特性曲线的实验装置， 实验中已测出如下一组数据：泵进口处真 空表读数 p1=2.67×104 Pa(真空度) ，泵出 口处压强表读数 p2=2.55×105 Pa(表压) ， 泵的流量 q=12.5×10-3 m3 /s ，功率表测 得电动机所消耗功率为 6.2kW ，吸入管 直径 d1=80mm，压出管直径 d2=60mm ， 两测压点间垂直距离 Z2－Z1=0.5m，泵由 电动机直接带动，传动效率可视为 1，电 动机的效率为 0.93 ，实验介质为 20℃的 清水，试计算在此流量下泵的压头 H、轴 功率 N 和效率 η。
1
1
p K z g
u 2 0 2g
He K H f
压头损失—取决于管内布局及管内流速的大小
2 l le u H f d 2g
在管路中，通常用流量反应生产任务 u
l le 8 H f 2 4 qv2 d d g
转速
当液体的粘度不大且转速n变化不大时（小于20%），利用
出口速度三角形相似的近似假定，若不变，可推知：
q' n q n H n H n
2
H
转速增大
比例定律
n
n
p' n p n
3
0
Q
叶轮直径
当叶轮直径因切割而变小时，若变化程度小于20%，不 变，则
理论压头、实际压头及各种压头损失与流量的关系为 H
q-H
实际压 头
注意：在选用离心泵时，应使离心泵在该点附近工作。
一般要求操作时的效率应不低于最高效率的92%。
例2-1 离心泵特性曲线的测定 附图为测定离心泵特性曲线的实验装置， 实验中已测出如下一组数据：泵进口处真 空表读数 p1=2.67×104 Pa(真空度) ，泵出 口处压强表读数 p2=2.55×105 Pa(表压) ， 泵的流量 q=12.5×10-3 m3 /s ，功率表测 得电动机所消耗功率为 6.2kW ，吸入管 直径 d1=80mm，压出管直径 d2=60mm ， 两测压点间垂直距离 Z2－Z1=0.5m，泵由 电动机直接带动，传动效率可视为 1，电 动机的效率为 0.93 ，实验介质为 20℃的 清水，试计算在此流量下泵的压头 H、轴 功率 N 和效率 η。
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p K z g
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He K H f
压头损失—取决于管内布局及管内流速的大小
2 l le u H f d 2g
在管路中，通常用流量反应生产任务 u
l le 8 H f 2 4 qv2 d d g
转速
当液体的粘度不大且转速n变化不大时（小于20%），利用
出口速度三角形相似的近似假定，若不变，可推知：
q' n q n H n H n
2
H
转速增大
比例定律
n
n
p' n p n
3
0
Q
叶轮直径
当叶轮直径因切割而变小时，若变化程度小于20%，不 变，则
理论压头、实际压头及各种压头损失与流量的关系为 H
q-H
实际压 头
第二章_流体输送机械
第二章_流体输送机械 22
2 流体输送机械—2.1.3 离心泵的主要性能参数
（3）叶轮转速n 1000~3000转/min（或r.p.m）；2900转/min最常见。 泵在出厂前，必须确定其各项性能参数，即以上各参 数值，并把它标在铭牌上；这些参数是在最高效率条件下 用20℃ 的水测定的。
第二章_流体输送机械 23
Q/(m3/h)
电动机免因超载而受损。
图2－12 4B型离心泵的特性曲线
（3）η～Q曲线：有极值点(最大值)，于此点下操作效
率最高，能量损失最小。在此点（设计点）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，一第二般章_不流体应输送低机于械 92％ηmax 。 26
2.1.2.2 实际压头
由于前弯叶片的绝对速度c2大，液体在泵壳内产生的冲 击剧烈得多，转化时的能量损失大为增加，效率低。故为获 得较高的能量利用率，离心泵总是采用后弯叶片。流体通过 泵的过程中压头损失的原因：
（1）叶片间的环流：由于叶片数目并非无限多，液体有
环流出现，产生涡流损失。
H
理论压头
（2）阻力损失：实际流体从泵进口 到出口有阻力损失。
Hhe g pz 2ug2 hf
第二章_流体输送机械 19
2 流体输送机械—2.1.3 离心泵的主要性能参数
2.1.3 离心泵的主要性能参数
（1）压头和流量
由b、c两截面间的柏努利方程：
pg b2 ub g 2Hh0pg c2 uc g 2hfb , c Hh0pcgpbuc22gub 2hfb , c
2 流体输送机械—2.1.4离心泵特性曲线 2.1.4 离心泵特性曲线（Characteristic
第二章流体输送机械
油泵
用于输送石油产品，油泵系列代号为Y。因油类液体具有易燃、易爆旳特点， 所以对此类泵密封性能要求较高。输送200℃以上旳热油时，还需设冷却装 置。
杂质泵
用于输送悬浮液及稠厚旳浆液等，其系列代号为P，又可分为污水泵、 砂泵、泥浆泵等。此类泵旳主要构造特点是叶轮上叶片数目少，叶片 间流道宽，有旳型号泵壳内还衬有耐磨材料。
离心泵旳并联 离心泵旳串联
离心泵旳类型与选择
离心泵旳类型
清水泵
用于输送物理、化学性质类似于水旳清洁液体。最简朴旳清水泵为单级单吸 式，系列代号为“IS”，构造简图如图，若需要旳扬程较高，则可选D系列 多级离心泵。若需要流量很大，则可选用双吸式离心泵，其系列代号为 “Sh” 。
防腐蚀泵
当输送酸、碱等腐蚀性液体时应采用耐腐蚀泵。耐腐蚀泵全部与液体介质接 触旳部件都采用耐腐蚀材料制作。离心耐腐蚀泵有多种系列，其中常用旳系 列代号为F。
6
2
3
1
4 5
离心泵旳性能参数
1.流量（Q） : 离心泵在单位时间送到管路系统旳液体体
积，常用单位为L/s或m3/h；
2.压头（H） ：离心泵对单位重量旳液体所能提供旳有
效能量，其单位为m；
3.
液体所取得，一般用效率来反应能量损失；
4.轴功率（N）： [指离心泵旳泵轴所需旳功率，单位为
1-泵体；2-泵盖；3-叶轮；4-轴；5-密封环；6-叶轮螺母；7-止动垫圈； 8-轴盖；9-填料压盖；10-填料环；11-填料；12-悬架轴承部件
离心泵旳选择
（1）拟定输送系统旳流量与压头
液体旳输送量一般为生产任务所要求，假如流量在一定范围内 波动，选泵时应按最大流量考虑。根据输送系统管路旳安排， 用柏努力方程计算在最大流量下管路所需旳压头。
用于输送石油产品，油泵系列代号为Y。因油类液体具有易燃、易爆旳特点， 所以对此类泵密封性能要求较高。输送200℃以上旳热油时，还需设冷却装 置。
杂质泵
用于输送悬浮液及稠厚旳浆液等，其系列代号为P，又可分为污水泵、 砂泵、泥浆泵等。此类泵旳主要构造特点是叶轮上叶片数目少，叶片 间流道宽，有旳型号泵壳内还衬有耐磨材料。
离心泵旳并联 离心泵旳串联
离心泵旳类型与选择
离心泵旳类型
清水泵
用于输送物理、化学性质类似于水旳清洁液体。最简朴旳清水泵为单级单吸 式，系列代号为“IS”，构造简图如图，若需要旳扬程较高，则可选D系列 多级离心泵。若需要流量很大，则可选用双吸式离心泵，其系列代号为 “Sh” 。
防腐蚀泵
当输送酸、碱等腐蚀性液体时应采用耐腐蚀泵。耐腐蚀泵全部与液体介质接 触旳部件都采用耐腐蚀材料制作。离心耐腐蚀泵有多种系列，其中常用旳系 列代号为F。
6
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4 5
离心泵旳性能参数
1.流量（Q） : 离心泵在单位时间送到管路系统旳液体体
积，常用单位为L/s或m3/h；
2.压头（H） ：离心泵对单位重量旳液体所能提供旳有
效能量，其单位为m；
3.
液体所取得，一般用效率来反应能量损失；
4.轴功率（N）： [指离心泵旳泵轴所需旳功率，单位为
1-泵体；2-泵盖；3-叶轮；4-轴；5-密封环；6-叶轮螺母；7-止动垫圈； 8-轴盖；9-填料压盖；10-填料环；11-填料；12-悬架轴承部件
离心泵旳选择
（1）拟定输送系统旳流量与压头
液体旳输送量一般为生产任务所要求，假如流量在一定范围内 波动，选泵时应按最大流量考虑。根据输送系统管路旳安排， 用柏努力方程计算在最大流量下管路所需旳压头。
化工原理内容概要-第2章
《化工原理》内容提要第二章流体输送机械1. 基本概念1）离心泵的主要构件：叶轮和蜗壳2）泵的流量q v：指泵的单位时间内送出的液体体积，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。
3）泵的压头（又称扬程）He是指泵向单位重量流体提供的能量。
4）流体输送机械的分类：动力式（叶轮式）、容积式（正位移式）、其他类型。
5）离心泵的主要构件：叶轮和蜗壳。
6）离心泵的主要性能参数：流量、扬程、效率、轴功率。
7）离心泵特性曲线：描述压头、轴功率、效率与流量关系的曲线。
8）离心泵的工作点：泵特性曲线与管路特性曲线的交点。
9）离心泵的调节：改变管路特性（阀门的开大关小，改变K值）；改变泵的特性（改变D、n，调节工作点）。
10）往复泵的结构：由泵缸、活塞、活塞杆、吸入和排出单向阀（活门）构成，有电动和汽动两种驱动形式。
2. 基本原理1）离心泵的工作原理：电动机经泵轴带动叶轮旋转，叶片间的液体在离心力作用下，沿叶片间的通道从叶轮中心进口处甩向叶轮外围，以很高速度汇入泵壳；液体经泵壳将大部分动能转变为静压能，以较高压力从压出口进入排出管。
2）泵的汽蚀现象：当水泵叶轮中心进口出压力低于操作温度下被输送液体的饱和蒸汽压时，液体将发生沸腾部分汽化。
所生成的汽泡，在随液体从叶轮进口向叶轮外围流动时，因压强升高，气泡立即凝聚。
高速度冲向原空间，在冲击点处产生高频高压强冲击。
当气泡的凝结发生在叶轮表面时，气泡周围液体在高压作用下如细小的高频水锤撞击叶片，加之气泡中可能带有氧气等对金属材料发生化学腐蚀作用，将导致叶片过早损坏。
3）离心泵的选用原则：①根据被输送液体的性质确定泵的类型；②确定输送系统的流量和所需压头；③根据所需流量和压头确定泵的型号。
4）往复泵的工作原理：活塞往复运动，在泵缸中造成容积的变化并形成负压和正压，完成一次吸入和排出。
5）气体输送的特点：气体的密度相对液体很小，①动力消耗大；②气体输送机械体积一般都很庞大；③输送机械内部气体压力变化的同时，体积和温度也将随之发生变化。
化工原理-2章流体输送机械——总结
e、平衡孔 ——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
→轴向推力 →磨损 如何 解决？ 平衡孔
平衡孔
F
平衡孔可以有效地减小轴向推力,但同时也降低了泵的效率。
2.2.2 离心泵的特性曲线 泵内造成功率损失的原因：
①阻力损失（水力损失） ——产生的摩擦阻力和局部阻力导致的损失。 ②流量损失（容积损失）
标准规定，离心泵实际汽蚀余量要比必须汽蚀余量大0.5m以上。
NPSH = (NPSH)r + 0.5
三、允许安装高度[Hg]
最大允许安装高度为：
2.2.5离心泵的类型与选用
一、离心泵的类型
按叶轮数目分类:单级、多级； 按吸液方式分类：单吸、双吸； 按输送液体性质分类:清水泵、耐腐蚀泵、油泵、杂质泵； 1) 清水泵---化工生产中最常用的泵型 (IS型、D型、Sh型) IS型－单级、单吸； 以IS100-80-125为例： IS—国际标准单级单吸清水离心泵； 100—吸入管内径，mm； 80—排出管内径,mm； 125—叶轮直径,mm
P 2 H Kqv g
1—低阻管路系统 2—高阻管路系统
由图得：需向流体提供的能量高于提高流体势能和克服 管道的阻力损失，其中阻力损失跟流体流量有 关。
（2）流体输送机械的压头（扬程）和流量
①扬程和升举高度是否相同？
扬程－能量概念；非升举高度 升举高度－泵将流体从低位升至高位 时，两液面间的高度差。
2.3.1往复泵的作用原理和类型
（1）作用原理
如图所示为曲柄连杆机构带动的往复
泵，它主要由泵缸、活柱（或活塞）和活 门组成。活柱在外力推动下作往复运动， 由此改变泵缸内的容积和压强，交替地打 开和关闭吸入、压出活门，达到输送液体 的目的。由此可见，往复泵是通过活柱的 往复运动直接以压强能的形式向液体提供
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导轮：液体经叶轮做功后直接进入泵体，与泵体产生较 大冲击，并产生噪音。为减少冲击损失，设置导轮，导轮是 位于叶轮外周的固定的带叶片的环。这此叶片的弯曲方向与 叶轮叶片的弯曲方向相反，其弯曲角度正好与液体从叶轮流 出的方向相适应，引导液体在泵壳通道内平稳地改变方向， 使能量损耗最小，动压能转换为静压能的效率高。
蜗壳内进行能量的转换 流体被压出 叶轮中心形成真空 在压力差的作用下流体被压入泵内 思考： 流体在泵内都获得了什么能量？ 其中那种能量占主导地位？
常压流体 被甩出
机械旋转 的离心力
高速流体
逐渐扩大的 泵壳通道
高压流体
7
思考：
泵启动前为什么要灌满液体？
气缚现象
未灌满 底阀漏液
液体未灌满 其它地方泄漏
hf
2.1.2.1 理论压头
假设：（1）叶轮内叶片数目无穷多，叶片的厚度无穷小, 即叶片没有厚度；
（2）液体为粘度等于零的理想流体；
（3）泵内为定态流动过程。
17
2 流体输送机械—2.1.2 离心泵的理论压头与实际压头
2.1.2.2 实际压头
由于前弯叶片的绝对速度c2大，液体在泵壳内产生的冲 击剧烈得多，转化时的能量损失大为增加，效率低。故为获 得较高的能量利用率，离心泵总是采用后弯叶片。流体通过 泵的过程中压头损失的原因：
底阀（单向阀）：当泵体安装位置高于贮槽液面时，常 装有底阀，它是一个单向阀，可防止灌泵后，泵内液体倒流 到贮槽中。
滤网：防止液体中杂质进入泵体。
14
离心泵的分类
吸液 单吸：液体只从一侧吸入 方式 双吸：液体同时从两侧吸入。具有较大的吸液
能力
IS、IR 型单级单吸离心泵
S 型单级双吸离心泵
15
叶轮 单级：只有一个叶轮 个数 多级：多个叶轮，可 提供更高
（1）叶片间的环流：由于叶片数目并非无限多，液体有
环流出现，产生涡流损失。
H
理论压头
（2）阻力损失：实际流体从泵进口 到出口有阻力损失。
（3）冲击损失：液体离开叶轮周边 冲入蜗壳四周流动的液体中，产生 涡流。
环流损失 冲击损失
a 阻力损失b
c
d Q 18
2 流体输送机械—2.1.2 离心泵的理论压头与实际压头
2
二、为什么要用不同结构和特性的输送机械
化工厂中输送的流体种类繁多：
1、流体种类有强腐蚀性的、高粘度的、含有固体悬 浮物的、易挥发的、易燃易爆的以及有毒的等等； 2、温度和压强又有高低之分； 3、不同生产过程所需提供的流量和压头又各异。
三、本章的目的
1.理解并掌握常用输送机械的操作原理、结构与性能。 2.合理选型、定规格、计算功率、安装位置。
的扬程
DFW 型卧式离心泵 ISG 型管道离心泵
DL 型立式多级泵
TSWA 型卧式多级泵
16
2.1.2 离心Βιβλιοθήκη 的理论压头与实际压头泵的压头（或扬程）：指泵对单位重量的流体所提供的有效 能量，以H表示。
H = he
管路系统输送单位重量流体所需
泵对单位重量流体提供的机械能 的机械能
he
z
p
g
u2 2g
2. 泵壳 从叶轮中抛出的流体汇集到泵壳 中，泵壳是蜗壳形的,故其流道不断地扩 大，高速的液体在泵壳中将大部份的动 能转化为静压能，从而避免高速流体在 泵体及管路内巨大的流动阻力损失。因 此泵壳不仅是液体的汇集器，而且还是 一个能量转换装置。
12
3. 轴封装置
前面已提到泵启动后在叶轮中心产生负压（吸入口在泵 体一侧），故其会吸入外界的空气；液体经过叶轮的做功， 获得机械能经过泵壳的汇集，能量转换成静压能较高的流体 进入排出管，对半开式，与闭式叶轮，叶轮四周的高压流体 可能泄漏到盖板与泵体间的空隙（叶轮可旋转，泵体相对固 定，叶轮轴与泵体间必有间隙），故其会向外界漏液。泵轴 与泵壳之间的密封成为轴封。
ρ气<<ρ液
离心力甩不出气体
叶轮中心的真空度不够
吸不上液体 泵无法正常工作
8
9
二、主要部件
1、叶轮：
叶轮（Impeller）:离心泵的关键部件，是流体获得机械能的 主要部件，作用是将原动机的机械能传给液体，使液体的静 压能和动能均有所提高,其转速一般可达1200～3600转/min， 高速10700～20450转/min。根据其结构可分为：
（1）压头和流量
由b、c两截面间的柏努利方程：
密封方式有：填料密封与机械密封，填料密封适用于一般 液体，而机械密封适用于有腐蚀性易燃、易爆液体。
填料密封：简单易行，维修工作量大，有一定的泄漏，对 燃、易爆、有毒流体不适用；
机械密封：液体泄漏量小，寿命长，功率小密封性能好， 加工要求高。
13
以上三个构件是离心泵的基本构造，为使泵更有效地工 作，还需其它的辅助部件：
实际压头的意义：泵提供的压头必须满足流体 输送的需要，而流体输送伴随着位压头（升扬高度 ），静压头、动压头的变化和阻力损失（管路阻力 损失，不含有泵的流动阻力损失，泵的阻力损失计 入泵的效率），因此
H
he
p
g
z
u 2 2g
hf
19
2 流体输送机械—2.1.3 离心泵的主要性能参数
2.1.3 离心泵的主要性能参数
概述
一、化工生产中为什么要流体输送机械？
连续流动 的各种物 料或产品
由低处送至高处 由低压送至高压设备 克服管道阻力 ……
按工作原理分： 动力式（叶轮式）：离心式，轴流式； 容积式（正位移式）：往复式，旋转式； 其它类型：喷射式，流体作用式等。
流体输送机械
——为输送流体而 提供能量的机械
气体的输送和压缩，主要用鼓风机和压缩机。 液体的输送，主要用离心泵、漩涡泵、往复泵。 固体的输送，可采用流态化的方法
3
2.1 离心泵
2.1.1 离心泵构造、原理及主要部件 一、构造和原理
1、离心泵的构造：
排出管
吸入口
泵轴
泵壳 叶轮
轴封
4
5
1、叶轮： 2、泵壳： 3、泵轴及轴封装置 ：
思考：
为什么叶片弯曲？ 泵壳呈蜗壳状？
压出导管 泵壳 叶轮
泵轴
吸入导管 底阀
6
2、离心泵的工作原理：
灌满液体 叶轮旋转 离心力甩出液体
开式
半开式
闭式
思考：三种叶轮中哪一种效率高？
10
11
哪种形式的叶轮做功效率高？
闭式叶轮效率最高，半开式叶轮效率次之，开式叶轮 效率最低；原因在于叶片间的流体倒流（外缘压力高， 叶轮中心压力低）回叶轮中心，做了无用功；增加了前 后盖板使倒流的可能性减小。 按照吸液方式可以将叶轮分为单吸式和双吸式两种。
蜗壳内进行能量的转换 流体被压出 叶轮中心形成真空 在压力差的作用下流体被压入泵内 思考： 流体在泵内都获得了什么能量？ 其中那种能量占主导地位？
常压流体 被甩出
机械旋转 的离心力
高速流体
逐渐扩大的 泵壳通道
高压流体
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思考：
泵启动前为什么要灌满液体？
气缚现象
未灌满 底阀漏液
液体未灌满 其它地方泄漏
hf
2.1.2.1 理论压头
假设：（1）叶轮内叶片数目无穷多，叶片的厚度无穷小, 即叶片没有厚度；
（2）液体为粘度等于零的理想流体；
（3）泵内为定态流动过程。
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2 流体输送机械—2.1.2 离心泵的理论压头与实际压头
2.1.2.2 实际压头
由于前弯叶片的绝对速度c2大，液体在泵壳内产生的冲 击剧烈得多，转化时的能量损失大为增加，效率低。故为获 得较高的能量利用率，离心泵总是采用后弯叶片。流体通过 泵的过程中压头损失的原因：
底阀（单向阀）：当泵体安装位置高于贮槽液面时，常 装有底阀，它是一个单向阀，可防止灌泵后，泵内液体倒流 到贮槽中。
滤网：防止液体中杂质进入泵体。
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离心泵的分类
吸液 单吸：液体只从一侧吸入 方式 双吸：液体同时从两侧吸入。具有较大的吸液
能力
IS、IR 型单级单吸离心泵
S 型单级双吸离心泵
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叶轮 单级：只有一个叶轮 个数 多级：多个叶轮，可 提供更高
（1）叶片间的环流：由于叶片数目并非无限多，液体有
环流出现，产生涡流损失。
H
理论压头
（2）阻力损失：实际流体从泵进口 到出口有阻力损失。
（3）冲击损失：液体离开叶轮周边 冲入蜗壳四周流动的液体中，产生 涡流。
环流损失 冲击损失
a 阻力损失b
c
d Q 18
2 流体输送机械—2.1.2 离心泵的理论压头与实际压头
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二、为什么要用不同结构和特性的输送机械
化工厂中输送的流体种类繁多：
1、流体种类有强腐蚀性的、高粘度的、含有固体悬 浮物的、易挥发的、易燃易爆的以及有毒的等等； 2、温度和压强又有高低之分； 3、不同生产过程所需提供的流量和压头又各异。
三、本章的目的
1.理解并掌握常用输送机械的操作原理、结构与性能。 2.合理选型、定规格、计算功率、安装位置。
的扬程
DFW 型卧式离心泵 ISG 型管道离心泵
DL 型立式多级泵
TSWA 型卧式多级泵
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2.1.2 离心Βιβλιοθήκη 的理论压头与实际压头泵的压头（或扬程）：指泵对单位重量的流体所提供的有效 能量，以H表示。
H = he
管路系统输送单位重量流体所需
泵对单位重量流体提供的机械能 的机械能
he
z
p
g
u2 2g
2. 泵壳 从叶轮中抛出的流体汇集到泵壳 中，泵壳是蜗壳形的,故其流道不断地扩 大，高速的液体在泵壳中将大部份的动 能转化为静压能，从而避免高速流体在 泵体及管路内巨大的流动阻力损失。因 此泵壳不仅是液体的汇集器，而且还是 一个能量转换装置。
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3. 轴封装置
前面已提到泵启动后在叶轮中心产生负压（吸入口在泵 体一侧），故其会吸入外界的空气；液体经过叶轮的做功， 获得机械能经过泵壳的汇集，能量转换成静压能较高的流体 进入排出管，对半开式，与闭式叶轮，叶轮四周的高压流体 可能泄漏到盖板与泵体间的空隙（叶轮可旋转，泵体相对固 定，叶轮轴与泵体间必有间隙），故其会向外界漏液。泵轴 与泵壳之间的密封成为轴封。
ρ气<<ρ液
离心力甩不出气体
叶轮中心的真空度不够
吸不上液体 泵无法正常工作
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二、主要部件
1、叶轮：
叶轮（Impeller）:离心泵的关键部件，是流体获得机械能的 主要部件，作用是将原动机的机械能传给液体，使液体的静 压能和动能均有所提高,其转速一般可达1200～3600转/min， 高速10700～20450转/min。根据其结构可分为：
（1）压头和流量
由b、c两截面间的柏努利方程：
密封方式有：填料密封与机械密封，填料密封适用于一般 液体，而机械密封适用于有腐蚀性易燃、易爆液体。
填料密封：简单易行，维修工作量大，有一定的泄漏，对 燃、易爆、有毒流体不适用；
机械密封：液体泄漏量小，寿命长，功率小密封性能好， 加工要求高。
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以上三个构件是离心泵的基本构造，为使泵更有效地工 作，还需其它的辅助部件：
实际压头的意义：泵提供的压头必须满足流体 输送的需要，而流体输送伴随着位压头（升扬高度 ），静压头、动压头的变化和阻力损失（管路阻力 损失，不含有泵的流动阻力损失，泵的阻力损失计 入泵的效率），因此
H
he
p
g
z
u 2 2g
hf
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2 流体输送机械—2.1.3 离心泵的主要性能参数
2.1.3 离心泵的主要性能参数
概述
一、化工生产中为什么要流体输送机械？
连续流动 的各种物 料或产品
由低处送至高处 由低压送至高压设备 克服管道阻力 ……
按工作原理分： 动力式（叶轮式）：离心式，轴流式； 容积式（正位移式）：往复式，旋转式； 其它类型：喷射式，流体作用式等。
流体输送机械
——为输送流体而 提供能量的机械
气体的输送和压缩，主要用鼓风机和压缩机。 液体的输送，主要用离心泵、漩涡泵、往复泵。 固体的输送，可采用流态化的方法
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2.1 离心泵
2.1.1 离心泵构造、原理及主要部件 一、构造和原理
1、离心泵的构造：
排出管
吸入口
泵轴
泵壳 叶轮
轴封
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1、叶轮： 2、泵壳： 3、泵轴及轴封装置 ：
思考：
为什么叶片弯曲？ 泵壳呈蜗壳状？
压出导管 泵壳 叶轮
泵轴
吸入导管 底阀
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2、离心泵的工作原理：
灌满液体 叶轮旋转 离心力甩出液体
开式
半开式
闭式
思考：三种叶轮中哪一种效率高？
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哪种形式的叶轮做功效率高？
闭式叶轮效率最高，半开式叶轮效率次之，开式叶轮 效率最低；原因在于叶片间的流体倒流（外缘压力高， 叶轮中心压力低）回叶轮中心，做了无用功；增加了前 后盖板使倒流的可能性减小。 按照吸液方式可以将叶轮分为单吸式和双吸式两种。