第二章流体输送机械(1节)

第二章流体输送机械第二章流体输送机械（1）流体输送设备：用于向流体提供能量使流体的机械能提高并能完成任务的机械装置。流体用于液体的输送(离心泵、往复泵、旋转泵、齿轮泵等)泵类。用于气体的输送风机类：流体输送设备分类：通风机、鼓风机、罗茨鼓风机、压缩机、真空泵等第二章流体输送机械（2）第一节离心泵(1)离心泵是一种抽送液体和增加液体能量的输送机械。离心泵旋转运动产生离心力切线方向产生速度当液体进行旋转流动，生产离心力，运动方向是切线方向，在此方向上产生较大的动能，静压能，同时有动能与静压能的转化；中间水面下降—压强下降；四周水面上升－压强上升。一、离心泵的主要部件1、叶轮：作用：高速旋转的叶轮将电机给予的电能变成机械能传给液体，使液体的静压能和动能都增加。叶轮分类：(1)按构造分：闭式：输送较洁净的液体；半开式与全开式：输送带有颗粒的悬浮液，但效率较低。第一节离心泵(2)(2)按液体吸收方式分：单吸式、双吸式。(3)按叶轮的数目分：单级泵、多级泵(我国一般为2～9级)。第一节离心泵(3)2、泵壳：蜗形壳作用汇集液体转能装置：使获得离心力的液体具有一定速度，并将动能转化为静压能。泵壳的结构特点：泵壳有两个口：一个在泵的中心(轴向),叶轮的眼,为液体吸入口。另一个在泵截面的最大处(切向)为液体的出口。离心泵的导论：为了减少冲击而引起的能量损失,使部分动能有效地转化为静压能，在叶轮与泵壳之间安装一个导轮。蜗形的泵壳、叶轮上后弯的叶片及导轮，都能使液体的动能转化为静压能，均可称为转能装置。第一节离心泵(4)3、轴封装置：泵轴与泵壳之间的密封称轴封:(1)填料密封装置；(2)机械密封装置。作用：防止泵内高压液体漏出及外界空气逆向漏入。二、离心泵的工作原理离心泵启动前：离心泵必须“灌液”——灌入被送液体。为什么？如果未罐液，会发生什么现象？—气缚现象。1、吸水原理2、压水原理离心泵无自吸能力。离心泵的吸入口底部安装单向底阀，是防止先前所灌的液体及空气的吸入。第一节离心泵(5)问题的提出：离心泵的基本方程式，是从理论上描述在理想情况下，离心泵可能达到的最大压头（扬程）与泵的结构、尺寸、转数、流量等因素关系的表达式。工程上采用数字模型法来研究。三个假设：(1)叶片厚度为无限薄、数目为无穷多个(∞)，液体沿叶片弯曲表面流动，为理论扬程HT∞；(2)被送液体为理想溶液μ=0;无摩擦阻力；(3)泵内为稳态流动过程。离心泵基本方程式从理论是表达了泵的压头与其结构、尺寸、转速及流量等因素之间的关系，它是用于计算离心泵理论压头的基本 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 。三、离心泵的基本方程：理论压头方程式第一节离心泵(6)1、液体通过叶轮的流动理想流体在理想叶轮中的旋转运动为等角速度的；考察等角速度旋转运动的两个坐标系：①旋转坐标系：与流体一切作等角速度运动；此时流体在叶轮中作径向运动，与普通管内的流动十分相似；②地面静止参照系：流体质点在作等角速度旋转的同时，还伴有径向流动，作二维流动。速度三角形：α表示绝对速度与圆周速度两矢量之间的夹角，β表示相对速度与圆周速度反方向沿线的夹角，称为流动角。角的大小与叶片的形状有关。根据速度三角形可确定各速度间的数量关系。由余玄定律得知：第一节离心泵(7)2、离心泵基本方程式的推导（1）液体质点在叶轮中的流动①圆周运动的圆周速度u：③和速度c：c=u+w②相对运动w：方向——在该叶片的切线方向；大小——与流量及叶片形状有关，流道渐大，动能减少，静压能增加。第一节离心泵(8)离心泵基本方程式的推导，由离心力作功，在于有效提高液体的静压能——理想流体从叶片入口到出口所获得的机械能，由伯努力方程为：该式表明，离心泵的理论静压头由液体作旋转运动的圆周速度和径向的相对速度转化而获得。第一节离心泵(9)(2)理论压头讨论与 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ：1)HT∞理论扬程与流量Q的关系与实验结果相符,即：Q↑，HT∞↓2)理论扬程HT∞与液体的ρ无关；3)理论扬程HT∞与μ的关系：μ↑HT∞↓4)理论扬程HT∞与泵的尺寸大小的关系：D2↑,b2↑,HT∞↑5)理论扬程HT∞与叶片弯曲方向关系：只有后弯叶片，产生静压强大，动能较小。符合离心泵的实际送液规律。第一节离心泵(10)以上分析似乎前弯叶片较好,因同一QT，HT∞最大；且QT↑,HT∞↑;但实际上离心泵均采用后弯叶片。离心泵想获得较大的静压头HP，如果动压头HC较大，则在泵中的能量损失较大，泵输出的有效能反而较小。第一节离心泵(11)对离心泵的后弯叶片，其理论与实际的压头与流量的关系如图前弯叶片，动能的提高大于静压能的提高；由于液体的流速过大，在动能转化为静压能的实际过程中，会产生大量机械能损失，使泵的效率降低。因此，实际都采用后弯叶片。第一节离心泵(12)(3)实际压头H离心泵的实际压头H与理论压头HT有较大的差异，原因在于流体在通过泵的过程中存在着能量损失，它主要包括：1）叶片间的环流2）流体的阻力损失3）冲击损失理论压头、实际压头及各种压头损失与流量的关系为——第一节离心泵(13)1、流量Q(体积流量m³/s、m³/h)单位时间泵向管路输送液体的体积，也称为泵的送液能力。该值取决于离心泵的结构尺寸。Q与质量流量ws的关系：ws=Qρ2、压头（扬程）H[m]单位质量的液体通过泵后所获得的能量(或能量的增加值)，也是泵提供给液体的有效压头。该值一般由实验测定：五、离心泵的主要性能参数（五个）第一节离心泵(14)3、泵的有效功率Ne及轴功率N：单位时间内流体流动流经泵所得到的有效功率值,即溶液所需要的有效功率。电机传给泵轴的功率；即泵所需的轴功率。4、泵的效率η：表示泵在运转中动力有效利用的程度。5、泵的转速(转数）n泵的铭牌上或性能表上所列的数据：Q、H、N、η、n为η最大的对应值。泵的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 点：泵的η最高时对应的Q、H、N称为泵的设计点。第一节离心泵(15)当泵的转速n一定，外界大气压为Pa=1atm下，20°C的清水，用流量Q为横坐标，扬程H、功率N、效率η为纵坐标表示出的曲线，改变Q值，其它性能的变化规律。1、Q～H曲线Q↑,H↓2、Q～N曲线Q=0，N最小(但不为0)；Q↑,N↑3、Q～η曲线：Q=0η=0Q↑η先↑后↓;P点为η最大值点称设计点(最佳效率点)。QNη①Q～H②Q～N③Q～ηQmaxPHηmaxHmax六、泵的性能曲线（工作曲线）及应用离心泵的特性曲线大致相同，只与离心泵的型号有关，与管路无关。第一节离心泵(16)1、被送液体的性质的影响：（1）液体密度ρ的影响：ρ与泵的Q、H无关，改变液体的ρ值，Q～H线不变；ρ与效率η无关，不影响η曲线，但对功率有影响，轴功率N改变，ρ↑使轴功率N增大，改变Q～N曲线。（2）被送液体黏度μ的影响：μ对Q、H、N、η都有影响。μ↑，液体流动性↓，Q↓、H↓、η↓，但N和Ne↑，Q～H线、Q～N线、Q～η线均改变。七、离心泵性能的改变和换算2、离心泵转速的影响：n对Q～H、Q～N、Q～η都有影响n→n´后Q→Q´H→H´N→N´可用于调节泵的流量Q3、叶轮尺寸对Q、H、N的影响:直径2R=D,D→D΄(切削一次)第一节离心泵(17)离心泵的安装高度Hg：泵的吸入口到贮槽液面的垂直距离，又称为离心泵的吸上高度。八、离心泵的安装度与气蚀现象泵的安装高度分析如下：由吸水原理知：△p=pa－pλ>0,△p越大似乎越好，即吸入口的真空度pλ越小似乎越好。因此Hg应与液体吸入口处的pλ值有关。第一节离心泵(18)(1)若p入值低到某个值，即常温下被送液体的饱和蒸汽压p入≤pV；此时，液体在入口处开始汽化，产生大量气泡，随液体同时进入叶轮中。(2)气液的摩尔体积：Vl＜＜Vg(3)气蚀现象的产生：由于高速旋转气泡,到泵内的高压区(大于pv)，又凝结成液体，气泡消失后四周的液体以很高的速度补充“空缺”发生猛烈的碰撞，瞬间产生很强冲击力，此现象称“汽蚀现象”，使泵不能正常工作。因此Hg不能过大。1、离心泵的气蚀现象(4)气蚀现象的后果：①离心泵的性能下降，即泵的流量、压头、效率均下降并停止工作。②产生噪声、振动，泵不能工作。③泵的部件损坏。第一节离心泵(19)在储槽液面0-0(并为基准面)至吸入口(真空表处)1-1面间列伯努列方程计算：则泵的安装高度Hg:2、离心泵的安装高度——允许吸上高度Hg如何防止汽蚀现象发生：减少泵的吸入管的阻力：吸入管采用较粗大的管路，减少吸入管的管件、阀门弯头等；降低安装高度；泵尽量靠近液源。第一节离心泵(20)有两种方法求Hg——(1)汽蚀余量（NPSH）法求Hg：将上式Hg式变形定义入口处:静压头+动压头-蒸汽压头=入口处全压头为汽蚀余量,油泵可用(NPHS)表示则安装高度Hg:第一节离心泵(21)在泵的入口1与叶轮附近k列伯努利方程：NPSH物义：为了防止汽蚀发生，在泵的入口处，单位质量液体所具有的能量，必须超过液体操作温度下的压头，该值越小越能防止汽蚀,表示离心泵的抗汽蚀性能。根据气蚀余量定义，得到临界汽蚀余量：通常在临界汽蚀余量的基础上加一定的安全量，成为必须汽蚀余量—(NPSH)τ,在离心泵的性能表中可以查到此值。将必须汽蚀余量(NPSH)τ,代入计算离心泵安装高度中，得：——安装高度的计算式第一节离心泵(22)(2)允许吸上真空度法求Hg：为了避免汽蚀发生，必须使p1>pv，将压强值表示成被送液体的液柱高为计量单位，为允许吸上真空度。定义为离心泵的允许吸上真空度。则允许吸上高度为：式中的H´s值为20℃、10mH2O柱、清水ρ=1000kg/m³时的实验值,并列表。若操作在其他条件下进行，需要对H´s校正：第一节离心泵(23)小结离心泵安装高度计算公式：实际安装高度：Hg实际=Hg－0.5[m]式中：pv－被送液体操作温度下的饱和蒸汽压(查表)(NPSH)τ－泵的允许汽蚀余量(m)，查表;pa—液面上的操作压强[Pa];Hs－允许吸收真空度(查表)，20℃10m水柱清水的值;ΣHf（0→1）—液面至吸入处的阻力损失。离心泵安装高度练习题用一水泵输送60℃的水，已知泵的压头可以满足要求，已知泵的气蚀余量(NPSH)τ=2.0m,大气压按101.3kPa计。现分别提出以下三种安装 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 (包括管件、阀门等当量长度均视为相等)，试讨论：1)三种安装法方法是否都能将水送到高位槽中？若送到，流量是否相等？2)三种安装方法中，泵所需要的轴功率是否相等？第一节离心泵(24)1、管路特性曲线对于确定的管路，将液体由液面1送到液面2，则△Z=Z2-Z1为液体的升扬高度[m],管路所需要的总扬程He应由伯努利方程解：九、离心泵的工作点和流量调节第一节离心泵(25)——管路的特性方程在特定管路中输送液体时，管路所需的压头随输送液体流量Q的平方而变。2、离心泵的工作点将泵的特性曲线与管路的特性曲线放在同一张图中，则两条曲线的交点M，即离心泵在管路中的工作点。H=HeQ=Qe第一节离心泵(26)3、离心泵的流量调节调节方法(两种)：改变管路特性曲线；改变离心泵特性曲线。(1)阀门调节方法：在泵的出口管路上要装一个调节阀,调节流量。主要是利用改变管路扬程(特性曲线)，达到改变泵工作点的目的。优点：调节方便，可连续操作，实用广泛，利用阀门开度到达调节目的。阀门调节的缺点：阀门增加了阻力损失，运转不经济。此种方法多于：①流量调节幅度不太大，但需经常调节；②满足工作需要而不是以经济效果考虑时。第一节离心泵(27)(2)改变泵转速n的调节：特点：利用改变泵转速调节泵的流量，比较经济，是改变泵的特性曲线的调节方法。若把泵的转速降到n2，则泵H～Q线下移，工作点移到M2，流量减少到QM2。优点：流量随转速下降而减小，动力消耗也相应降低；缺点：需要变速装置或价格昂贵的变速电动机，难以做到流量连续调节，化工生产中很少采用。第一节离心泵(28)4、离心泵的并联和串联（1）并联组合泵的特性曲线两台相同型号的离心泵并联，若其各自有相同的吸入管路，则在相同的压头下，并联泵的流量为单泵的两倍。但有时低于单泵的2倍。第一节离心泵(29)（2）串联组合泵的特性曲线特点：两台相同型号的离心泵串联组合，在同样的流量下，提供的压头是单台泵的两倍。但有时低于单泵的两倍。第一节离心泵(30)（3）离心泵组合方式的选择对于低阻输送管路a，并联组合泵流量的增大幅度大于串联组合泵；对于高阻输送管路b，串联组合泵的流量增大幅度大于并联组合泵。低阻输送管路——并联优于串联；高阻输送管路——串联优于并联。结论：泵的并联或串联操作按下列三个原则选择：⑴当单台泵的压头低于管路系统所要求的压头时，只能选择泵的串联操作；⑵对高阻力型管路系统，两台泵串联可获得较大的压头；⑶对低阻型管路系统，两台泵并联可获得较大的流量。第一节离心泵(31)高阻管路低阻管路判断泵的联接是串联还是并联单个泵的工作曲线串联泵的工作曲线并联泵的工作曲线若为高阻管路的工作点若为低阻管路的工作点第一节离心泵(32)十、离心泵的类型与选用1、离心泵的类型与型号：按输送液体的性质，离心泵可以有以下几种类型：(1)水泵(清水泵)：用于输送清水及物理、化学性质类似于水的清洁液体。IS型(按国际 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ISO设计)、B型：单级单吸悬臂式离心泵，泵体壳为铸铁；D型：多级(2－9级)。Sh型：双吸，即有两个吸入口。(2)油泵：Y型，用于输送石油产品。(3)耐腐蚀泵：F型，输送具有腐蚀性的液体。(4)杂质泵：P型，流道宽，用于输送悬浮液及粘稠液体。PW:污水泵；PS：砂泵；PN:泥浆泵。(5)磁力泵：C型。第一节离心泵(33)2、离心泵的选用：(1)确定输送系统的流量与压头：液体的输送量一般为生产任务所规定，如果流量在一定范围内变动，选泵时应按最大流量考虑，根据输送系统管路的安排。用伯努利方程计算在最大流量下管路所需的压头。一般选泵时：Q泵=(1.1～1.2)Q计H泵=(1.1～1.2)H计⑵选择泵的类型与型号：根据被输送液体的性质和操作条件确定泵的类型。按已确定的流量Qe和压头He从泵样本中选出合适的型号。选出的泵能提供的流量Q和压头H，不见得与管路所要求的流量Qe和压头He完全相符，而且考虑到操作条件的变化和备有一定的潜力,所选的泵可以稍大一点，但在该条件下泵的效率应比较高,即点(Qe、He)坐标位置应靠在泵的高效率范围所对应的H－Q曲线下方。第一节离心泵(34)(4)列出该泵的各种性能参数值：H,Q,N,η,n,。若是没有一个型号泵的H、Q与所要求的刚好相符，则在邻近型号中选用H和Q都稍大的一个；若有几个型号的H和Q都能满足要求，那么除了考虑那一个型号的H和Q外，还应考虑效率η在此条件下是否比较大。(3)核算轴功率:若输送液体的密度大于水的密度时，按来计算泵的轴功率。3、离心泵的安装和使用(1)泵的安装高度为了保证不发生气蚀现象或泵吸不上液体，泵的实际安装高度必须低于理论计算的安装高度，同时，应尽量降低吸入管的阻力。第一节离心泵(35)（2）启动前先“灌液”这主要是为了防止“气傅”现象的发生，在泵启动前，向泵内灌注液体直至泵壳顶部排气嘴处在打开状态下有液体冒出时为止。（4）关泵的步骤关泵时，一定要先关闭泵的出口阀，再停电机。否则，压出管中的高压液体可能反冲入泵内，造成叶轮高速反转，使叶轮被损坏。（3）离心泵应在出口阀门关闭时启动为了不致启动时电流过大而烧坏电机，泵启动时要将出口阀完全关闭，等电机运转正常后，再逐渐打开出口阀，并调节到所需的流量。（5）运转时应定时检查泵的响声、振动、滴露等情况，观察泵出口压力表的读数，以及轴承是否过热等。本节注意的概念：1、注意区分：气缚现象与汽蚀现象；2、注意区分：离心泵的扬程(压头)H与液体升的扬高度ΔZ；3、注意区分：允许安装高度Hg与允许吸上真空度Hs;4、注意区分：工作点与设计点5、汽蚀余量(NPSH)τ与允许吸上真空度Hs的区别；6、离心泵的特性曲线与管路特性曲线的区别，以及影响因素。