《化工原理第二章》PPT课件

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1、《化工原理》任课教师：闫志谦Teacher:YanZhiQianPrinciplesofChemicalEngineering第二章流体输送输送机械离心泵（CentrifugalPumps）离心泵是典型的高速旋转叶轮式液体输送机械，在泵类机械中具有很好的代表性。离心泵的结构和工作原理叶轮（Impeller）泵壳（Volute）特点：泵的流量与压头灵活可调、输液量稳定且适用介质范围很广。自吸：泵内液体在叶轮中心入口处因加速而减压，使泵外液体在势能差的推动下被连续地吸入泵内。离心泵的特性曲线（Characteristiccurves）离心泵主要性能参数：流量V、压头(

2、扬程)H、轴功率N和效率离心泵特性曲线：描述压头、轴功率、效率与流量关系（H—V、N—V、—V）的曲线。对实际流体，这些曲线尚难以理论推导，而是由实验测定。离心泵的特性曲线反映了泵的基本性能，由制造厂附于产品样本中，是指导正确选择和操作离心泵的主要依据。以下逐一对其进行讨论。HN离心泵的特性曲线（Characteristiccurves）H—V曲线离心泵扬程H（压头），是指泵在实际工作条件下对单位重量的流体所能提供的机械能，单位为m。扬程H随流量V的增加而下降（流量极小时不明显），这是因为采用了能量损失较小的后弯叶片。同一流量下，由于实际叶轮与理想叶轮的差异

3、以及机械能损失，泵实际提供的扬程小于理论扬程。H—V曲线代表的是在一定转速下流体流经离心泵所获得的能量与流量的关系，是最为重要的一条特性曲线。N—V曲线与—V曲线离心泵的轴功率N是指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。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值的大小直接反映了离心泵运转过程中的能量损失，主要包括容积损失，水力损失和机械损失三种形式。离心泵的能量损失（Energyloses）容积损失：一部份已获得能量的高压液体由叶轮出口处通过叶轮与泵壳间的缝

4、隙或从平衡孔泄漏（Leakage）返回到叶轮入口处的低压区造成的能量损失。解决方法：使用半开式和蔽式叶轮。蔽式叶轮容积损失量小，但叶轮内流道易堵塞，只适宜输送清洁液体。开式叶轮不易堵塞，但容积损失大故效率低。半开式介于二者之间。解决方法：蜗壳的形状按液体离开叶轮后的自由流动轨迹螺旋线设计，可使液体动压头转换为势压头的过程中能量损失最小。在叶轮与泵壳间安装一固定不动的带有叶片的导轮（diffuser），也可减少此项能量损失。离心泵的能量损失（Energyloses）水力损失：进入离心泵的粘性液体在流动过程中的摩擦阻力、局部阻力以及液体在泵壳中由冲击而造成的能量损失。

5、机械损失：泵轴与轴承之间、泵轴与密封填料之间等产生的机械摩擦造成的能量损失。离心泵的特性曲线（Characteristiccurves）在一定转速下，泵的轴功率随输送流量的增加而增大，流量为零时，轴功率最小。关闭出口阀启动离心泵，启动电流最小。随流量增大，泵的效率曲线出现一极大值即最高效率点，在与之对应的流量下工作，泵的能量损失最小。离心泵铭牌上标出的H、V、N性能参数即为最高效率时的数据。一般将最高效率值的92%的范围称为泵的高效区，泵应尽量在该范围内操作。特性曲线的变换由制造厂提供的离心泵的特性曲线是在一定转速下用20℃的清水为工质实验测定的。若输送的液体性质

6、与此相差较大时，泵的特性曲线将发生变化，应加以修正。液体密度的影响离心泵的理论流量和理论压头与液体密度无关，说明H—V曲线不随液体密度而变，由此—V曲线也不随液体密度而变。离心泵所需的轴功率则随液体密度的增加而增加，即N—V曲线要变。注意：叶轮进、出口的压差p正比于液体密度。气缚现象（airbound）泵启动前空气未排尽或运转中有空气漏入，使泵内流体平均密度下降，导致叶轮进、出口压差减小。或者当与泵相连的出口管路系统势压头一定时，会使泵入口处的真空度减小、吸入流量下降。严重时泵将无法吸上液体。解决方法：离心泵工作时、尤其是启动时一定要保证液体连续的条件。可采用

7、设置底阀、启动前灌泵（pumppriming）、使泵的安装位置低于吸入液面等措施。气缚现象（airbound）特性曲线的变换液体粘度的影响液体粘度的改变将直接改变其在离心泵内的能量损失，因此，H—V、N—V、—V曲线都将随之而变。液体运动粘度（动量扩散系数）<2010-6m2/s时影响不大，超过此值则应进行换算。有关手册上给出了不同条件下通过实验得到的换算系数。特性曲线的变换叶轮转速的影响由此可知工况改变前后液体从叶轮流出的方向不变，这意味着离心泵内影响流体能量损失的主要因素不变，因此离心泵的效率不变。改变叶轮转速来调节离心泵的流量是一种节能的操作方式。叶轮

8、转速的改变