1、2022-5-71 1 流體流動和輸送流體流動和輸送1.6 流體輸送設備流體輸送設備一、離心泵一、離心泵 二、往復壓縮機二、往復壓縮機2022-5-7第六節第六節 流體輸送設備流體輸送設備 輸送液體的機械通稱為泵； 例如：離心泵離心泵、往復泵、旋轉泵和漩渦泵。 輸送氣體的機械按不同的工況分別稱為: 通風機、鼓風機、壓縮機和真空泵。 本節以離心泵和往復壓縮機為例，簡單介紹它們的基本節以離心泵和往復壓縮機為例，簡單介紹它們的基本構造、原理及其相關特性。本構造、原理及其相關特性。2022-5-71.6 .1 離心泵離心泵一離心泵的構造與工作原理一離心泵的構造與工作原理1、構造構造 離心泵離心泵是化工

2、是化工生產上廣泛應用的生產上廣泛應用的一種一種液體輸送設備液體輸送設備。 它的主要構造它的主要構造如圖所示。泵的主如圖所示。泵的主要部件有：要部件有：底閥、底閥、吸入管、葉輪、泵吸入管、葉輪、泵軸、蝸狀泵殼、壓軸、蝸狀泵殼、壓出管等。出管等。2022-5-72、離心泵的工作原理、離心泵的工作原理 開泵前，開泵前，先在泵內先在泵內灌滿要輸送的液體灌滿要輸送的液體。 開泵后，泵軸帶動葉輪一起高速旋轉產生離心力。液體在開泵后，泵軸帶動葉輪一起高速旋轉產生離心力。液體在 此作用下，從葉輪中心被拋向葉輪邊沿，此作用下，從葉輪中心被拋向葉輪邊沿，獲得動能獲得動能，并，并以很以很高的速度流入泵殼。高的速度流

3、入泵殼。 在蝸形泵殼中由于流道的不斷擴大，在蝸形泵殼中由于流道的不斷擴大，液體的流速減慢液體的流速減慢，使，使大部分動能轉化為靜壓能。最后液體大部分動能轉化為靜壓能。最后液體以較高的靜壓強從排出以較高的靜壓強從排出口流入排出管道。口流入排出管道。 泵內的液體被拋出后，葉輪的中心形成了真空，泵內的液體被拋出后，葉輪的中心形成了真空，在液面壓在液面壓 強（大氣壓）與泵內壓力（負壓）的壓差作用下強（大氣壓）與泵內壓力（負壓）的壓差作用下，液體便，液體便 經吸入管路進入泵內，填補了被排除液體的位置。經吸入管路進入泵內，填補了被排除液體的位置。 2022-5-7 離心泵之所以能輸送液體，主要是離心泵之所

4、以能輸送液體，主要是依靠高速旋轉葉輪依靠高速旋轉葉輪所產生的離心力，所產生的離心力，因此稱為因此稱為離心泵離心泵。 3 3、氣縛、氣縛 離心泵離心泵啟動啟動時，如果時，如果泵殼內存在空氣泵殼內存在空氣，由于空氣的密度，由于空氣的密度遠小于液體的密度，葉輪旋轉所產生的遠小于液體的密度，葉輪旋轉所產生的離心力很小離心力很小，葉輪中，葉輪中心處產生的低壓心處產生的低壓不足以造成吸上液體所需要的真空度不足以造成吸上液體所需要的真空度，這樣，這樣，離心泵就無法工作，這種現象稱作，離心泵就無法工作，這種現象稱作“氣縛氣縛”。 為了使啟動前泵內充滿液體，在吸入管道底部裝一為了使啟動前泵內充滿液體，在吸入管道

5、底部裝一止止逆閥。逆閥。此外，在離心泵的出口管路上也裝一此外，在離心泵的出口管路上也裝一調節閥調節閥，用于，用于開停車和調節流量。開停車和調節流量。2022-5-7二、離心泵的主要性能參數與特性曲線二、離心泵的主要性能參數與特性曲線 1 1、離心泵的性能參數、離心泵的性能參數 1 1）離心泵的流量）離心泵的流量 指離心泵在單位時間里排到管路系統的液體體積，指離心泵在單位時間里排到管路系統的液體體積，一般一般用用qv表示表示，單位為，單位為m3/s。又稱為泵的送液能力又稱為泵的送液能力 。2 2）離心泵的揚程）離心泵的揚程 泵對單位重量的液體所提供的有效能量，亦即液體泵對單位重量的液體所提供的有

6、效能量，亦即液體進出泵前后的壓頭差進出泵前后的壓頭差, ,以以HeHe表示，單位為米液柱表示，單位為米液柱。離心泵的主要性能參數有揚程、流量、軸功率和效率。離心泵的主要性能參數有揚程、流量、軸功率和效率。 2022-5-73 3）軸功率）軸功率軸功率：軸功率： 電機輸入離心泵的功率電機輸入離心泵的功率,用用Na表示。表示。化學工程基礎化學工程基礎采用采用 P 表示。表示。有效功率：有效功率：排送到管道的液體從葉輪獲得的功率，用排送到管道的液體從葉輪獲得的功率，用NeNe表示表示 /eaNN 4）效率）效率 由于泵輸送流體時對流體所作的功不能全部被流體所由于泵輸送流體時對流體所作的功不能全部被流

7、體所獲得，故泵的軸功率大于其有效功率，它們的關系為：獲得，故泵的軸功率大于其有效功率，它們的關系為：2022-5-72 2、離心泵的特性曲線、離心泵的特性曲線 離心泵的離心泵的HeHe、 、 NaNa都與離心泵的都與離心泵的qv 有關，它們之有關，它們之間的關系由實驗來測定，實驗測出的一組關系曲線：間的關系由實驗來測定，實驗測出的一組關系曲線： HeHe qv 、 qv 、 Na Na qv 離心泵的特性曲線離心泵的特性曲線 注意：它是在常溫、常壓下用水作實驗測定的。注意：它是在常溫、常壓下用水作實驗測定的。 各種型號的離心泵都有本身獨自的特性曲線，但形狀各種型號的離心泵都有本身獨自的特性曲線

8、，但形狀基本相似，具有共同的特點。基本相似，具有共同的特點。 2022-5-71）Heqv曲線曲線：表示泵的壓頭與流量的關系，離心泵的：表示泵的壓頭與流量的關系，離心泵的壓頭普遍是隨流量的增大而下降。壓頭普遍是隨流量的增大而下降。2 2）NaNaqv曲線：曲線：表示泵的軸功率與流量的關系，表示泵的軸功率與流量的關系，離心泵離心泵的軸功率隨流量的增加而上升的軸功率隨流量的增加而上升，流量為零時軸功率最小。，流量為零時軸功率最小。 離心泵啟動時，應關閉出口閥，離心泵啟動時，應關閉出口閥，使啟動電流最小，以免使啟動電流最小，以免電動機超載。電動機超載。3 3）qv曲線：曲線：表示泵的效率與流量的關系

9、，表示泵的效率與流量的關系，隨著流量隨著流量的增大，泵的效率將上升并達到一個最大值，以后流量再的增大，泵的效率將上升并達到一個最大值，以后流量再增大，效率便下降。增大，效率便下降。2022-5-7 離心泵在一定轉速下有一離心泵在一定轉速下有一最高效率點最高效率點。離心泵在與最離心泵在與最高效率點相對應的流量及壓頭下工作最為經濟。高效率點相對應的流量及壓頭下工作最為經濟。 與最高效率點所對應的與最高效率點所對應的qv 、He、Na值稱為最佳工值稱為最佳工況參數。況參數。離心泵的銘牌上標明的各種性能參數均為最高效離心泵的銘牌上標明的各種性能參數均為最高效率點下相對應的參數值率點下相對應的參數值。

10、在實際工作中，由于輸送條件的限制，往往不能保證在實際工作中，由于輸送條件的限制，往往不能保證在最高效率點下操作，于是將在最高效率點下操作，于是將最高效率的最高效率的92%區域區域規定為規定為泵的高效區泵的高效區。在選用離心泵時，應盡量選用其特性處于這。在選用離心泵時，應盡量選用其特性處于這一區域之內的泵。一區域之內的泵。 2022-5-7離心泵的轉速與離心泵的轉速與q qV V,He,He及及NaNa的關系式如下：的關系式如下：212,1 ,nnqqVV2212,1 ,)(nnHHee3212,1 ,)(nnNNaa 因此，特性曲線隨轉速而變，選用離心泵時，要特因此，特性曲線隨轉速而變，選用離

11、心泵時，要特別注意。別注意。2022-5-73 3、離心泵的安裝高度和離心泵的安裝高度和氣蝕現象氣蝕現象 1)1)離心泵的安裝高度離心泵的安裝高度 如圖所示，以貯槽液面為截面如圖所示，以貯槽液面為截面0-0，泵的吸入口為截面，泵的吸入口為截面1-1。 離心泵的離心泵的允許安裝允許安裝高度高度，指泵的吸入口與，指泵的吸入口與貯槽液面間可允許達到貯槽液面間可允許達到的最大垂直距離，以的最大垂直距離，以Hg表示。表示。2022-5-7貯槽液面貯槽液面0-0與入口處與入口處1-1兩截面間列柏努利兩截面間列柏努利方程方程1021102fhgugPPHg若貯槽上方與大氣相通，則若貯槽上方與大氣相通，則P0

12、即為大氣壓強即為大氣壓強Pa 102112fahgugPPHg用用Hs表示表示2022-5-72 2) )離心泵的吸上真空度離心泵的吸上真空度Hs gppHaS/ )(1 H HS S 表示泵吸入口處壓力表示泵吸入口處壓力 p1 可達到的真空度。可達到的真空度。P1越小越小，Hs越大，越大，Hg便越大。便越大。但當但當P1等于或小于在當時溫度下的等于或小于在當時溫度下的飽和蒸氣壓時，液體將生成大量氣泡，氣泡隨液體流到葉飽和蒸氣壓時，液體將生成大量氣泡，氣泡隨液體流到葉輪壓力較高的區域后，被壓縮、破裂又突然凝結，產生很輪壓力較高的區域后，被壓縮、破裂又突然凝結，產生很大的沖擊力沖擊葉輪和泵殼內表

13、面，使葉輪和泵殼內表面大的沖擊力沖擊葉輪和泵殼內表面，使葉輪和泵殼內表面造成嚴重的剝蝕現象，這種現象稱為造成嚴重的剝蝕現象，這種現象稱為“氣蝕氣蝕”。離心泵的吸上真空高度離心泵的吸上真空高度 定義式定義式2022-5-7 氣蝕發生時產生噪音和震動，葉輪局部在巨大沖擊的反氣蝕發生時產生噪音和震動，葉輪局部在巨大沖擊的反復作用下，表面出現斑痕及裂紋，甚至呈海棉狀逐漸脫落復作用下，表面出現斑痕及裂紋，甚至呈海棉狀逐漸脫落 液體流量明顯下降，同時壓頭、效率也大幅度降低，嚴液體流量明顯下降，同時壓頭、效率也大幅度降低，嚴重時會輸不出液體。重時會輸不出液體。氣蝕產生的后果：氣蝕產生的后果： 泵的氣蝕現象剛

14、發生時，所對應的吸上真空高度稱為泵的氣蝕現象剛發生時，所對應的吸上真空高度稱為最大吸上真空高度最大吸上真空高度( (H Hs,maxs,max) )。為了保證泵在運轉中不發生。為了保證泵在運轉中不發生氣蝕現象，規定留有氣蝕現象，規定留有0.30.3米的安全量，稱為米的安全量，稱為允許吸上真空允許吸上真空高度高度( (H Hs s) )2022-5-7若輸送其它液體，且操作條件與上述實驗條件若輸送其它液體，且操作條件與上述實驗條件( (泵的泵的HsHs值是以清水在值是以清水在2020和和10米水柱下測定的米水柱下測定的) )不符時，需對不符時，需對H HS S進行校正。進行校正。 )24. 0(

15、)10(vaSHHHsH泵的允許安裝高度與允許吸上真空高度的關系泵的允許安裝高度與允許吸上真空高度的關系: :10212fhguHsHg液81. 9vvpH其中其中:2022-5-73)3)離心泵的實際安裝高度離心泵的實際安裝高度 離心泵的實際安裝高度應小于允許安裝高度，一般比允許離心泵的實際安裝高度應小于允許安裝高度，一般比允許值值小小0.50.51 1m m 。 mHHgg) 15 . 0(實4)4)注意事項注意事項離心泵的允許吸上真空度與流量有關，大流量下離心泵的允許吸上真空度與流量有關，大流量下HS較較小，因此，必須注意小，因此，必須注意使用最大額定流量值使用最大額定流量值進行計算。進

16、行計算。當液體輸送溫度較高或液體沸點較低時，可能出現當液體輸送溫度較高或液體沸點較低時，可能出現允許安允許安裝高度為負值裝高度為負值的情況，此時，應的情況，此時，應將離心泵安裝于貯槽液面以將離心泵安裝于貯槽液面以下下，使液體利用位差自流入泵內。，使液體利用位差自流入泵內。2022-5-74、離心泵的使用、離心泵的使用1 1）啟動前先）啟動前先“灌泵灌泵” 這主要是為了防止這主要是為了防止“氣縛氣縛”現象的發生，在泵啟動前，向泵現象的發生，在泵啟動前，向泵內灌注液體直至泵殼頂部排氣嘴處在打開狀態下有液體冒出內灌注液體直至泵殼頂部排氣嘴處在打開狀態下有液體冒出時為止。時為止。2 2）離心泵應在出口

17、閥門關閉時啟動）離心泵應在出口閥門關閉時啟動 為了不致啟動時電流過大而燒壞電機，為了不致啟動時電流過大而燒壞電機，泵啟動時要將出口閥泵啟動時要將出口閥完全關閉，等電機運轉正常后，再逐漸打開出口閥，并調節完全關閉，等電機運轉正常后，再逐漸打開出口閥，并調節到所需的流量。到所需的流量。2022-5-73 3）關泵的步驟）關泵的步驟 關泵時，一定要先關閉泵的出口閥，再停電機關泵時，一定要先關閉泵的出口閥，再停電機。否則，壓出。否則，壓出管中的高壓液體可能反沖入泵內，造成葉輪高速反轉，使葉管中的高壓液體可能反沖入泵內，造成葉輪高速反轉，使葉輪被損壞。輪被損壞。4）運轉時應定時檢查泵的響聲、振動、滴露等

18、情況，觀察運轉時應定時檢查泵的響聲、振動、滴露等情況，觀察泵出口壓力表的讀數，以及軸承是否過熱等。泵出口壓力表的讀數，以及軸承是否過熱等。 2022-5-75、泵的類型與選用、泵的類型與選用 水泵：水泵：B型為單級單吸懸臂式離心水泵型為單級單吸懸臂式離心水泵 4B91A: 吸入口徑吸入口徑4英寸約英寸約100mm，揚程，揚程91m水柱，水柱，A表示該泵葉輪直徑比表示該泵葉輪直徑比4B91小一級。小一級。 耐腐蝕泵：耐腐蝕泵：用用F表示表示 40FH-26：40mm吸入口徑，揚程吸入口徑，揚程26m水柱水柱，H表示材料為灰口鑄鐵，用于輸送硫酸、表示材料為灰口鑄鐵，用于輸送硫酸、 油泵：油泵：用用

19、Y表示表示 80Y-100*2： 單吸離心油泵，單吸離心油泵，80mm吸入口吸入口徑，揚程徑，揚程200m水柱，水柱，2表示葉輪級數。表示葉輪級數。 泥漿泵：泥漿泵：用用P表示，輸送懸浮液和稠漿液表示，輸送懸浮液和稠漿液2022-5-7離心泵的選用離心泵的選用 （1）根據輸送液體性質和操作條件，選定泵的類）根據輸送液體性質和操作條件，選定泵的類型；型； （2）根據輸送任務的最大流量和管路系統情況，）根據輸送任務的最大流量和管路系統情況，計算所需壓頭；計算所需壓頭； （3）根據流量和壓頭，選用泵的合適型號。）根據流量和壓頭，選用泵的合適型號。 所選泵的流量和壓頭均應大于所需的流量和壓頭所選泵的流量和壓頭均應大于所需的流量和壓頭，并保證泵的操作范圍在高效區。，并保證泵的操作范圍在高效區。 （4）根據所選泵的特性參數，核算泵的軸功率。）根據所選泵的特性參數，核算泵的軸功率。2022-5-7按照出口壓力與壓縮比，氣體輸送設備可分為：按照出口壓力與壓縮比，氣體輸送設備可分為： 壓縮機壓縮機：鼓風機鼓風機： 通風機通風機： 真空泵：真空泵： 終壓不大于終壓不大于14.7kPa (表壓表壓) ，壓縮比在，壓縮比在11.5之間之間終壓為終壓為14.730