内蒙古农业大学食品科学与工程系《化工原理》课程讲稿 第二章§1 1 第二章 流体输送机械 The Machinery for Conveying Fluid 在化工生产中，常常需要将流体从低处输送到高处，或从低 压送至高压，或沿管道送至较远的地方。为达到此目的，必须对 流体加入外功，以克服流体阻力及补充输送流体时所不足的能 量。为流体提供能量的机械称为流体输送机械。 化工生产中，输送的流体种类很多。流体的温度、压力等操 作条件，流体的性质、流量以及所需要提供的能量等方面有很大 的不同。为了适应不同情况下的流体输送要求，因而需要不同结 构和特性的流体输送机械。流体输送机械根据工作原理的不同通 常分为四类，即离心式、往复式、旋转式及流体动力作用式。 Jetting Rotating Reciprocating Centrifugal 前已指出，气体与液体不同，气体具有可压缩性，因此，气 体输送机械与液体输送机械不尽相同。用于输送液体的机械称为 泵，用于输送气体的机械称为风机及压缩机。 流体输送机械是通用机械，它不仅在化工生产中，而且在国
内蒙古农业大学食品科学与工程系《化工原理》课程讲稿 第二章§1 1 第二章 流体输送机械 The Machinery for Conveying Fluid 在化工生产中，常常需要将流体从低处输送到高处，或从低 压送至高压，或沿管道送至较远的地方。为达到此目的，必须对 流体加入外功，以克服流体阻力及补充输送流体时所不足的能 量。为流体提供能量的机械称为流体输送机械。 化工生产中，输送的流体种类很多。流体的温度、压力等操 作条件，流体的性质、流量以及所需要提供的能量等方面有很大 的不同。为了适应不同情况下的流体输送要求，因而需要不同结 构和特性的流体输送机械。流体输送机械根据工作原理的不同通 常分为四类，即离心式、往复式、旋转式及流体动力作用式。 Jetting Rotating Reciprocating Centrifugal 前已指出，气体与液体不同，气体具有可压缩性，因此，气 体输送机械与液体输送机械不尽相同。用于输送液体的机械称为 泵，用于输送气体的机械称为风机及压缩机。 流体输送机械是通用机械，它不仅在化工生产中，而且在国
内蒙古农业大学食品科学与工程系《化工原理》课程讲稿 第二章§1 2 民经济许多领域中都有着广泛地应用，如压缩空气可供液体搅 拌、风力输送及供气动执行机构等各个生产环节使用。 本章将结合化工生产的特点，讨论流体输送机械的作用原理、 基本构造与性能及有关计算，以达到能正确选择和使用的目的。 至于其具体设计与详细结构，则属于专门领域，不在本课程讨论 范围之内。 第一节 离 心 泵 Centrifugal Pump 离心泵具有结构简单、流量大而且均匀、操作方便的优点。 它在化工生产中得到广泛地应用，约占化工用泵的 80～90％。 2－1 离心泵的结构原理 Principles of Construction 2.1A 离心泵的工作原理 Working Principles of Centrifugal Pump 最简单的离心泵其工作原理示意图如图 2-1 所示。在蜗壳形 泵壳(snail shell) 2 内，有一固定在泵轴 7 上的工作叶轮 1。叶轮 上有 6～12 片稍微向后弯曲的叶片 3，叶片之间形成了使液体通 过的通道。泵壳中央有一个液体吸入口与吸入管 4 连接。液体经 底阀和吸入管进入泵内。泵壳上的液体压出口与压出管 6 连接， 泵轴用电机或其它动力装置带动。启动前，先将泵壳内灌满被输 送的液体。启动，泵轴带动叶轮旋转，叶片之间的液体随叶轮一
内蒙古农业大学食品科学与工程系《化工原理》课程讲稿 第二章§1 2 民经济许多领域中都有着广泛地应用，如压缩空气可供液体搅 拌、风力输送及供气动执行机构等各个生产环节使用。 本章将结合化工生产的特点，讨论流体输送机械的作用原理、 基本构造与性能及有关计算，以达到能正确选择和使用的目的。 至于其具体设计与详细结构，则属于专门领域，不在本课程讨论 范围之内。 第一节 离 心 泵 Centrifugal Pump 离心泵具有结构简单、流量大而且均匀、操作方便的优点。 它在化工生产中得到广泛地应用，约占化工用泵的 80～90％。 2－1 离心泵的结构原理 Principles of Construction 2.1A 离心泵的工作原理 Working Principles of Centrifugal Pump 最简单的离心泵其工作原理示意图如图 2-1 所示。在蜗壳形 泵壳(snail shell) 2 内，有一固定在泵轴 7 上的工作叶轮 1。叶轮 上有 6～12 片稍微向后弯曲的叶片 3，叶片之间形成了使液体通 过的通道。泵壳中央有一个液体吸入口与吸入管 4 连接。液体经 底阀和吸入管进入泵内。泵壳上的液体压出口与压出管 6 连接， 泵轴用电机或其它动力装置带动。启动前，先将泵壳内灌满被输 送的液体。启动，泵轴带动叶轮旋转，叶片之间的液体随叶轮一
内蒙古农业大学食品科学与工程系《化工原理》课程讲稿 第二章§1 3 起旋转，在离心力的作用下，液体沿着叶片间的通道从叶轮中心 进口处被甩到叶轮外围，以很高的速度流入泵壳，液体流到蜗形 通道后，由于截面逐渐扩大，大部分动能转变为静压能。于是液 体以较高的压力，从压出口进入压出管，输送到所需的场所。 当叶轮中心的液体被甩出后，泵壳的吸入口就形成了一定的 真空，外面的大气压力迫使液体经底阀吸入管进入泵内，填补了 液体排出后的空间。这样，只要叶轮旋转不停，液体就源源不断 地被吸入与排出。 离心泵若在启动前未充满液体（perfusion），则泵壳内存在空 气。由于空气密度很小，所产生的离心力也很小。此时，在吸入 口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵，但不 能输送液体。此现象称为“气缚”（air binding ）。为便于使泵内 充满液体，在吸入管底部安装带吸滤网的底阀，底阀为止逆阀， 滤网是为了防止固体物质进入泵内，损坏叶轮的叶片或妨碍泵的 正常操作。 如果不灌泵 ⇒“气缚”⇒ 泵吸不上液体 ⇒ 不能正常工作 2.1B 离心泵的主要部件 Main Components of Centrifugal Pump 离心泵的主要部件有叶轮和泵轴
内蒙古农业大学食品科学与工程系《化工原理》课程讲稿 第二章§1 3 起旋转，在离心力的作用下，液体沿着叶片间的通道从叶轮中心 进口处被甩到叶轮外围，以很高的速度流入泵壳，液体流到蜗形 通道后，由于截面逐渐扩大，大部分动能转变为静压能。于是液 体以较高的压力，从压出口进入压出管，输送到所需的场所。 当叶轮中心的液体被甩出后，泵壳的吸入口就形成了一定的 真空，外面的大气压力迫使液体经底阀吸入管进入泵内，填补了 液体排出后的空间。这样，只要叶轮旋转不停，液体就源源不断 地被吸入与排出。 离心泵若在启动前未充满液体（perfusion），则泵壳内存在空 气。由于空气密度很小，所产生的离心力也很小。此时，在吸入 口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵，但不 能输送液体。此现象称为“气缚”（air binding ）。为便于使泵内 充满液体，在吸入管底部安装带吸滤网的底阀，底阀为止逆阀， 滤网是为了防止固体物质进入泵内，损坏叶轮的叶片或妨碍泵的 正常操作。 如果不灌泵 ⇒“气缚”⇒ 泵吸不上液体 ⇒ 不能正常工作 2.1B 离心泵的主要部件 Main Components of Centrifugal Pump 离心泵的主要部件有叶轮和泵轴
内蒙古农业大学食品科学与工程系《化工原理》课程讲稿 第二章§1 4 1、叶轮 Wheel 从离心泵的工作原理可知，叶轮是离心泵的最重要部件。按 结构可分为以下三种： （1）．敞式叶轮 Unshrouded(or Open-type) wheel 如图 2-2（a）所示，敞式叶轮两侧都没有盖板，制造简单， 清洗方便。但由于叶轮和壳体不能很好地密合，部分液体会流回 吸液侧，因而效率较低。它适用于输送含杂质的悬浮液。 （2）．半蔽式叶轮 Half-Shrouded wheel 半蔽式叶轮如图 2-2（b）所示，叶轮吸入口一侧没有前盖板， 而另一侧有后盖板，它也适用于输送悬浮液。 （3）．蔽式叶轮 Shrouded wheel 蔽式叶轮如图 2-2（c）所示，叶片两侧都有盖板，这种叶轮 效率较高，应用最广，但只适用于输送清洁液体。 蔽式或半蔽式叶轮的后盖板与泵壳之间的缝隙内，液体的压 力较入口侧为高，这使叶轮遭受到向入口端推移的轴向推力。轴 向推力能引起泵的振动，轴承发热，甚至损坏机件。为了减弱轴 向推力，可在后盖板上钻几个小孔，称为平衡孔（见图 2-3（a））， 让一部分高压液体漏到低压区以降低叶轮两侧的压力差。这种方
内蒙古农业大学食品科学与工程系《化工原理》课程讲稿 第二章§1 4 1、叶轮 Wheel 从离心泵的工作原理可知，叶轮是离心泵的最重要部件。按 结构可分为以下三种： （1）．敞式叶轮 Unshrouded(or Open-type) wheel 如图 2-2（a）所示，敞式叶轮两侧都没有盖板，制造简单， 清洗方便。但由于叶轮和壳体不能很好地密合，部分液体会流回 吸液侧，因而效率较低。它适用于输送含杂质的悬浮液。 （2）．半蔽式叶轮 Half-Shrouded wheel 半蔽式叶轮如图 2-2（b）所示，叶轮吸入口一侧没有前盖板， 而另一侧有后盖板，它也适用于输送悬浮液。 （3）．蔽式叶轮 Shrouded wheel 蔽式叶轮如图 2-2（c）所示，叶片两侧都有盖板，这种叶轮 效率较高，应用最广，但只适用于输送清洁液体。 蔽式或半蔽式叶轮的后盖板与泵壳之间的缝隙内，液体的压 力较入口侧为高，这使叶轮遭受到向入口端推移的轴向推力。轴 向推力能引起泵的振动，轴承发热，甚至损坏机件。为了减弱轴 向推力，可在后盖板上钻几个小孔，称为平衡孔（见图 2-3（a））， 让一部分高压液体漏到低压区以降低叶轮两侧的压力差。这种方
内蒙古农业大学食品科学与工程系《化工原理》课程讲稿 第二章§1 5 法虽然简便，但由于液体通过平衡孔短路回流，增加了内泄漏量， 因而降低了泵的效率。 按吸液方式的不同，离心泵可分为单吸（single suction） 和双吸（double suction）两种，如图 2-3 所示，单吸式构造简 单，液体从叶轮一侧被吸入；双吸式比较复杂，液体从叶轮两侧 吸入。显然，双吸式具有较大的吸液能力，而且基本上可以消除 轴向推力。 2．泵壳 Shell of Pump 离心泵的外壳多做成蜗壳形，其内有一个截面逐渐扩大的蜗 形通道如图２-１所示。 叶轮在泵壳内顺着蜗形通道逐渐扩大的方向旋转。由于通道 逐渐扩大，以高速度从叶轮四周抛出的液体可逐渐降低流速。减 少能量损失，从而使部分动能有效地转化为静压能。 有的离心泵为了减少液体进入蜗壳时的碰撞，在叶轮与泵壳 之间安装一固定的导轮，如图２-４所示。导轮具有很多逐渐转 向的孔道，使高速液体流过时能均匀而缓慢地将动能转化为静压 能，使能量损失降到最小程度。 3. 轴封装置（shaft seal assembly） 泵壳与轴要密封好，以免液体漏出泵外，或外界空气漏进
内蒙古农业大学食品科学与工程系《化工原理》课程讲稿 第二章§1 5 法虽然简便，但由于液体通过平衡孔短路回流，增加了内泄漏量， 因而降低了泵的效率。 按吸液方式的不同，离心泵可分为单吸（single suction） 和双吸（double suction）两种，如图 2-3 所示，单吸式构造简 单，液体从叶轮一侧被吸入；双吸式比较复杂，液体从叶轮两侧 吸入。显然，双吸式具有较大的吸液能力，而且基本上可以消除 轴向推力。 2．泵壳 Shell of Pump 离心泵的外壳多做成蜗壳形，其内有一个截面逐渐扩大的蜗 形通道如图２-１所示。 叶轮在泵壳内顺着蜗形通道逐渐扩大的方向旋转。由于通道 逐渐扩大，以高速度从叶轮四周抛出的液体可逐渐降低流速。减 少能量损失，从而使部分动能有效地转化为静压能。 有的离心泵为了减少液体进入蜗壳时的碰撞，在叶轮与泵壳 之间安装一固定的导轮，如图２-４所示。导轮具有很多逐渐转 向的孔道，使高速液体流过时能均匀而缓慢地将动能转化为静压 能，使能量损失降到最小程度。 3. 轴封装置（shaft seal assembly） 泵壳与轴要密封好，以免液体漏出泵外，或外界空气漏进