第二章流体输送机械 流体输送机械—指向流体供给机械能的设备。 泵—输送液体的设备 压缩机—输送气体的设备 流体输送机械分类: 1.叶轮式(动力式)—依靠高速旋转的叶轮给液体动能,后再转变为静压能; 离心泵 轴流泵 2.容积式(正位移式)—依靠机械密封的工作空间作周期性的变化,挤压流 体,以增加流体的静压能; 往复泵 旋转泵 3.流体动力作用式—利用流体流动时,动能与静压能相互转换来吸送流体 喷射泵 酸蛋 虹吸管 气体输送机械:通风机,鼓风机,压缩机,真空泵 第一节离心泵 离心泵的结构和工作原理 离心泵具有结构简单、流量大且均匀,操作方便的优点。 1.结构——由一高速旋转的叶轮和蜗状泵壳所组成。 工作原理
1 第二章 流体输送机械 流体输送机械——指向流体供给机械能的设备。 泵——输送液体的设备 压缩机——输送气体的设备 流体输送机械分类： 1．叶轮式（动力式）—依靠高速旋转的叶轮给液体动能，后再转变为静压能； 离心泵 轴流泵 2．容积式（正位移式）—依靠机械密封的工作空间作周期性的变化，挤压流 体，以增加流体的静压能； 往复泵 旋转泵 3．流体动力作用式—利用流体流动时，动能与静压能相互转换来吸送流体； 喷射泵 酸蛋 虹吸管 气体输送机械：通风机，鼓风机，压缩机，真空泵 第一节 离心泵 一、离心泵的结构和工作原理 离心泵具有结构简单、流量大且均匀，操作方便的优点。 1．结构——由一高速旋转的叶轮和蜗状泵壳所组成。 2．工作原理
(1)离心泵的操作 灌液——克服气缚现象 启动——先关闭出口阀门,再合闸 运转——逐步开启出口阀门,调节流量 停车—先关闭出口阀门,再拉闸 (2)工作原理 1)液体的排出 2)液体的吸入 离心泵能不断地输送液体,主要是依靠泵内叶轮的髙速旋转和逐渐扩 大的通道,液体在泵壳内因离心力作用而获得了能量(动能)以提高压 强。 (3)气缚现象——若离心泵在启动前,未灌满液体,壳内存在空气,使 密度减小,产生的离心力就小,此时在吸入口所形成的真空度不足以 将液体吸入泵内。所以尽管启动了离心泵,但不能输送液体。 二、离心泵的主要性能参数 离心泵上的铭牌 流量Q(送液能力):指单位时间内泵能输送的液体量[L/s,m/h] 2.扬程le(泵的压头):指单位重量液体流径泵后所获得的流量。[米液柱] 测定压头的实验 流量计 真 Z1
2 （1） 离心泵的操作 灌液——克服气缚现象 启动——先关闭出口阀门，再合闸 运转——逐步开启出口阀门，调节流量 停车——先关闭出口阀门，再拉闸 （2） 工作原理： 1）液体的排出 2）液体的吸入 离心泵能不断地输送液体，主要是依靠泵内叶轮的高速旋转和逐渐扩 大的通道，液体在泵壳内因离心力作用而获得了能量（动能）以提高压 强。 （3） 气缚现象——若离心泵在启动前，未灌满液体，壳内存在空气，使 密度减小，产生的离心力就小，此时在吸入口所形成的真空度不足以 将液体吸入泵内。所以尽管启动了离心泵，但不能输送液体。 二、离心泵的主要性能参数 离心泵上的铭牌—— 1．流量 Q（送液能力）：指单位时间内泵能输送的液体量[L/s，m3 /h] 2．扬程 He（泵的压头）：指单位重量液体流径泵后所获得的流量。[米液柱] 测定压头的实验： 压 力 计 真 空 表 Z1 Z2 ho 流量计 1 2
在1-1与2-2截面间列伯努利方程 He=h+H表压+H空度+ +∑h 注意:泵的扬程不能仅仅理解为升举高度 3.功率和效率 (1)有效功率:单位时间内液体由泵实际得到的功。 2g[w] (2)轴功率:泵轴从电动机得到的实际功率N Ne (3)效率n 1)容积损失——由泵的泄漏所造成的。 1离开叶轮的高压液体,在吸入口与泵壳间的间隙回流到吸入口 2液体由轴套处,流出外界。 因此泵所排出的液体量小于泵的吸入量 2〉水力损失——液体在泵内摩擦阻力和局部阻力所引起的。 3〉机械损失—泵运转时,与轴承、轴封等机械部件的机械摩擦。 泵的总效率反映了上述三种损失之总和 三、离心泵的特性曲线
3 在 1-1 与 2-2 截面间列伯努利方程 1 2 2 1 2 2 2 + − − == o + 表压 + 真空度 + hf， u u He h H H 注意：泵的扬程不能仅仅理解为升举高度。 3．功率和效率 （1）有效功率：单位时间内液体由泵实际得到的功。 Ne=HeQg [w] （2）轴功率：泵轴从电动机得到的实际功率 N Ne N = （3）效率 1〉容积损失——由泵的泄漏所造成的。 1 离开叶轮的高压液体，在吸入口与泵壳间的间隙回流到吸入口； 2 液体由轴套处，流出外界。 因此泵所排出的液体量小于泵的吸入量。 2〉水力损失——液体在泵内摩擦阻力和局部阻力所引起的。 3〉机械损失——泵运转时，与轴承、轴封等机械部件的机械摩擦。 泵的总效率反映了上述三种损失之总和 三、离心泵的特性曲线
1.离心泵的特性曲线 (1)He-Q曲线 (2)NQ曲线 (3)nQ曲线 讨论 1)为什么在启动离心泵时,要关闭出口阀门? 2)泵的铭牌上所标明的,是在最高效率下的流量,扬程和功率。 3)高效率区—在最高效率的93%内 2.叶轮转数及尺寸对特性曲线的影响 比例定律:皇=,=(),A2=(n)y, O n, He 切割定律:9=D2,12=(2y,A=(2 D, He D,D 3.物理性质对特性曲线的影响 1)4:41,h,Het,Q,Nt,n4 2)p:He、Q无影响,N↑ 四、离心泵的安装位置和汽蚀现象 P 0 0
4 1．离心泵的特性曲线 （1）He-Q 曲线 （2）N-Q 曲线 （3）- Q 曲线 讨论： 1）为什么在启动离心泵时，要关闭出口阀门？ 2）泵的铭牌上所标明的，是在最高效率下的流量，扬程和功率。 3）高效率区——在最高效率的 93%内。 2．叶轮转数及尺寸对特性曲线的影响 比例定律： 3 1 2 1 2 2 1 2 1 2 1 2 1 2 , ( ) , ( ) n n N N n n He He n n Q Q = = = ， 切割定律： 3 1 2 1 2 2 1 2 1 2 1 2 1 2 , ( ) , ( ) D D N N D D He He D D Q Q = = = 3．物理性质对特性曲线的影响 1）：↑，hf ↑，He↑，Q↑，N↑，↓ 2）：He、Q 无影响，N↑ 四、离心泵的安装位置和汽蚀现象 0 0 1 Hg P0
离心泵的安装位置可高于液面,也可低于液面。离心泵吸入液体是依靠叶轮 的高速旋转,在吸入口(叶轮中心处)形成负压。 假设吸入口(叶轮中心处)形成的负压为绝对真空,则压差为latm,可将 液体吸上10.33m高度 当吸入口的压强接近水的饱和蒸汽压时,就会吸不上水——汽蚀现象 1.汽蚀现象 当泵的安装位置不合适时,液体的静压能在吸入管内流动克服位差、动 能、阻力后,在吸入口处压强降至该温度下液体的饱和蒸汽压P,时,液 体会汽化,并逸出所溶解的气体。这些汽泡进入泵体的高压区后,遽然 凝结,产生局部真空,使周围的液体以高速涌向汽泡中心,造成冲击和 振动。大量气泡破坏了液体的连续性,阻塞流道,增大阻力,使流量. 扬程、效率明显下降,严重时泵不能正常工作,给泵体以破坏。 2.离心泵的安装高度 (1)最大吸上真空高度:发生汽蚀现象时的吸上真空高度,H,m P。-P s, IEx [m液柱] g 允许吸上真空高度:H=P-B{m液柱] H,允许=H,max-0.3m(安全量 在液面-吸入口之间列伯努利方程
5 离心泵的安装位置可高于液面，也可低于液面。离心泵吸入液体是依靠叶轮 的高速旋转，在吸入口（叶轮中心处）形成负压。 假设吸入口（叶轮中心处）形成的负压为绝对真空，则压差为 1atm，可将 液体吸上 10.33m 高度. 当吸入口的压强接近水的饱和蒸汽压时，就会吸不上水——汽蚀现象 1．汽蚀现象 当泵的安装位置不合适时，液体的静压能在吸入管内流动克服位差、动 能、阻力后，在吸入口处压强降至该温度下液体的饱和蒸汽压 Pv 时，液 体会汽化，并逸出所溶解的气体。这些汽泡进入泵体的高压区后，遽然 凝结，产生局部真空，使周围的 液体以高速涌向汽泡中心，造成冲击和 振动。大量气泡破坏了液体的连续性，阻塞流道，增大阻力，使流量、 扬程、效率明显下降，严重时泵不能正常工作，给泵体以破坏。 2．离心泵的安装高度 （1）最大吸上真空高度：发生汽蚀现象时的吸上真空高度，Hs，max。 g p p H o v s − ,max = [m 液柱] 允许吸上真空高度： g p p H o s 1 , − 允许 = [m 液柱] Hs，允许=Hs，max－0.3m（安全量） 在液面-吸入口之间列伯努利方程