化工原理 第二章

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1、2流体输送机械教学要求：掌握离心泵的结构、工作原理、主要性能参数、特性曲线及其应用、泵的安装、操作注意事项、泵的选型；离心泵的流量调节、串并联特征；了解其它类型的液体输送设备，如往复泵、旋转泵、计量泵等。了解流体输送机械在化工生产中的作用；了解气体输送设备的工作原理、特点及主要性能参数。教学重点：离心泵主要性及特性曲线的;管路特性曲线；泵的工作点及流量调节;离心泵安装高度的确定、开停车操作要点、泵的选型教学难点：泵的工作点及流量调节；离心泵安装高度的确定2.1概述如果说管路是设备与设备之间、车间

2、与车间之间、工厂与工厂之间联系的通道的话，则流体输送机械是这种联系的动力所在。以供料点和需料点为截面列柏努利方程：其中是流体输送机械对单位重量流体所做的功。从上式可以看出，采用流体输送机械操作的目的可能是为了提高流体的动能、位能或静压能，或用于克服沿程的阻力，也可能几种目的兼而有之。流体输送机械分类：介质：液体——泵气体——风机、压缩机工作原理：离心式正位移式（容积式）：往复式、旋转式其它（如喷射式）2.2离心泵离心泵结构简单，操作容易，流量易于调节，且能适用于多种特殊性质物料，因此在工业生产中

3、普遍被采用。232.2.1离心泵的主要部件和工作原理1．离心泵的主要部件（1）叶轮：叶轮是离心泵的核心部件，由4-8片的叶片组成，构成了数目相同的液体通道。按有无盖板分为开式、闭式和半开式（其作用见教材）。（2）泵壳：泵体的外壳，它包围叶轮，在叶轮四周开成一个截面积逐渐扩大的蜗牛壳形通道。此外，泵壳还设有与叶轮所在平面垂直的入口和切线出口。（3）泵轴：位于叶轮中心且与叶轮所在平面垂直的一根轴。它由电机带动旋转，以带动叶轮旋转。2．离心泵的工作原理（1）叶轮被泵轴带动旋转，对位于叶片间的流体做功，

4、流体受离心力的作用，由叶轮中心被抛向外围。当流体到达叶轮外周时，流速非常高。（2）泵壳汇集从各叶片间被抛出的液体，这些液体在壳内顺着蜗壳形通道逐渐扩大的方向流动，使流体的动能转化为静压能，减小能量损失。所以泵壳的作用不仅在于汇集液体，它更是一个能量转换装置。（3）液体吸上原理：依靠叶轮高速旋转，迫使叶轮中心的液体以很高的速度被抛开，从而在叶轮中心形成低压，低位槽中的液体因此被源源不断地吸上。气缚现象：如果离心泵在启动前壳内充满的是气体，则启动后叶轮中心气体被抛时不能在该处形成足够大的真空度，这样

5、槽内液体便不能被吸上。这一现象称为气缚。（通过第一章的一个例题加以类比说明）。23为防止气缚现象的发生，离心泵启动前要用外来的液体将泵壳内空间灌满。这一步操作称为灌泵。为防止灌入泵壳内的液体因重力流入低位槽内，在泵吸入管路的入口处装有止逆阀（底阀）；如果泵的位置低于槽内液面，则启动时无需灌泵。（4）叶轮外周安装导轮，使泵内液体能量转换效率高。导轮是位于叶轮外周的固定的带叶片的环。这此叶片的弯曲方向与叶轮叶片的弯曲方向相反，其弯曲角度正好与液体从叶轮流出的方向相适应，引导液体在泵壳通道内平稳地改变

6、方向，使能量损耗最小，动压能转换为静压能的效率高。（5）后盖板上的平衡孔消除轴向推力。离开叶轮周边的液体压力已经较高，有一部分会渗到叶轮后盖板后侧，而叶轮前侧液体入口处为低压，因而产生了将叶轮推向泵入口一侧的轴向推力。这容易引起叶轮与泵壳接触处的磨损，严重时还会产生振动。平衡孔使一部分高压液体泄露到低压区，减轻叶轮前后的压力差。但由此也会此起泵效率的降低。（6）轴封装置保证离心泵正常、高效运转。离心泵在工作是泵轴旋转而壳不动，其间的环隙如果不加以密封或密封不好，则外界的空气会渗入叶轮中心的低压区

7、，使泵的流量、效率下降。严重时流量为零——气缚。通常，可以采用机械密封或填料密封来实现轴与壳之间的密封。2.2.2离心泵的性能参数与特性曲线性能参数表征离心泵性能的好坏，其中最重要的性能参数是压头。离心泵的压头是指泵对单位重量流体提供的机械能。以下首先从理论上分析其影响因素。0．离心泵的理论压头离心泵的理论压头与如下几个假定条件相对应：①叶轮内叶片数目无限多，液体完全沿着叶片的弯曲表面流动，无任何环流现象；②液体为粘度等于零的理想流体，液体在流动中没有阻力。在这两个假定条件下，离心泵的理论压头可

8、以表示为：其中：—叶轮半径；—叶轮旋转角速度；—泵的体积流量；—叶片宽度；——叶片装置角。23讨论①装置角是叶片的一个重要设计参数。当其值小于90度时称为后弯叶片；等于90度时称为径向叶片；大于90度时称为前弯叶片。叶片后弯时液体流动能量损失小，所以一般都采用后弯叶片。②当采用后弯片时，为正，可知理论压头随叶轮直径、转速及叶轮周边宽度的增加而增加，随流量的增加呈线性规律下降。③理论压头与流体的性质无关。④前式给出的是理论压头的表达式。实际操作中，由于以下三方面的原因，使得单位重量液体实际获得的能