化工原理之流體輸送機(jī)械

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1、1 第 二 章 流 體 輸 送 機(jī) 械 2 1 本 章 學(xué) 習(xí) 的 目 的 本 章 是 流 體 力 學(xué) 原 理 的 具 體 應(yīng) 用 。 通 過(guò) 學(xué) 習(xí) 掌 握工 業(yè) 上 最 常 用 的 流 體 輸 送 機(jī) 械 的 基 本 結(jié) 構(gòu) 、 工 作原 理 及 操 作 特 性 ， 以 便 根 據(jù) 生 產(chǎn) 工 藝 的 要 求 ， 合理 地 選 擇 和 正 確 地 使 用 輸 送 機(jī) 械 ， 以 實(shí) 現(xiàn) 高 效 、可 靠 、 安 全 的 運(yùn) 行 。2 本 章 應(yīng) 掌 握 的 內(nèi) 容 重 點(diǎn) 掌 握 離 心 泵 的 工 作 原 理 、 操 作 特 性 及 其 選 型 。 3 流 體 輸 送 機(jī) 械 的 分 類(lèi)

2、流 體 輸 送 機(jī) 械 是 指 為 流 體 提 供 機(jī) 械 能 的 機(jī) 械 設(shè) 備（ 1） 動(dòng) 力 式 ： 借 助 于 高 速 旋 轉(zhuǎn) 的 葉 輪 使 流 體 獲 得 能 量 。 包括 離 心 式 、 軸 流 式 輸 送 機(jī) 械（ 2） 容 積 式 ： 利 用 活 塞 或 轉(zhuǎn) 子 的 擠 壓 使 流 體 升 壓 以 獲 得 能量 。 包 括 往 復(fù) 式 、 旋 轉(zhuǎn) 式 輸 送 機(jī) 械（ 3） 流 體 作 用 式 ： 依 靠 能 量 轉(zhuǎn) 換 原 理 以 實(shí) 現(xiàn) 輸 送 流 體 任 務(wù) 。如 噴 射 泵 4 2.1 離 心 泵1. 離 心 泵 的 主 要 部 件2. 離 心 泵 的 工 作 原 理

3、3. 離 心 泵 的 性 能 參 數(shù)4. 離 心 泵 的 特 性 曲 線(xiàn)5. 影 響 離 心 泵 性 能 的 因 素 和 性 能 換 算6. 離 心 泵 的 氣 蝕 現(xiàn) 象 與 安 裝 高 度7. 離 心 泵 的 工 作 點(diǎn) 與 流 量 調(diào) 節(jié)8. 離 心 泵 的 類(lèi) 型 與 選 擇 5 123 456離 心 泵 的 工 作 原 理 和 主 要 部 件工 作 原 理 ： （ 1） 液 體 隨 葉 輪 旋 轉(zhuǎn) ， 在 慣 性 離 心 力 的 作 用 下自 葉 輪 中 心 被 甩 向 外 周 并 獲 得 了 能 量 ， 使 流 向 葉輪 外 周 的 液 體 的 靜 壓 強(qiáng) 提 高 ， 流 速 增

4、大 。 液 體 離開(kāi) 葉 輪 進(jìn) 入 蝸 殼 ， 因 蝸 殼 內(nèi) 流 道 逐 漸 擴(kuò) 大 而 使 流體 速 度 減 慢 ， 液 體 的 部 分 動(dòng) 能 轉(zhuǎn) 換 成 靜 壓 能 。 于是 ， 具 有 較 高 壓 強(qiáng) 的 液 體 從 泵 的 排 出 口 進(jìn) 入 排 出管 路 ， 被 輸 送 到 所 需 的 管 路 系 統(tǒng) 。 （ 2） 由 于 離 心 力 的 作 用 ， 泵 的 進(jìn) 出 口 出 產(chǎn) 生 壓力 差 ， 從 而 使 流 體 流 動(dòng) 。 6 7 離 心 泵 的 主 要 部 件（ 1） 葉 輪 ： 葉 輪 是 離 心 泵 的 核 心 部 件 ， 由 葉 片 組 成 ， 構(gòu) 成了 數(shù) 目 相

5、 同 的 液 體 通 道 。 按 有 無(wú) 蓋 板 分 為 開(kāi) 式 、 閉 式 和 半開(kāi) 式 。（ 2） 泵 殼 ： 泵 體 的 外 殼 ， 它 包 圍 葉 輪 ， 在 葉 輪 四 周 開(kāi) 成 一個(gè) 截 面 積 逐 漸 擴(kuò) 大 的 蝸 牛 殼 形 通 道 。 此 外 ， 泵 殼 還 設(shè) 有 與葉 輪 所 在 平 面 垂 直 的 入 口 和 切 線(xiàn) 出 口 。（ 3） 泵 軸 ： 位 于 葉 輪 中 心 且 與 葉 輪 所 在 平 面 垂 直 的 一 根 軸 。它 由 電 機(jī) 帶 動(dòng) 旋 轉(zhuǎn) ， 以 帶 動(dòng) 葉 輪 旋 轉(zhuǎn) 。 8 9 10葉 輪 11 12 平 衡 孔 13 14 15 16 葉

6、 輪 外 周 安 裝 導(dǎo) 輪 ， 使 泵 內(nèi) 液 體 能 量 轉(zhuǎn) 換 效 率 高 。 導(dǎo) 輪 是 位 于 葉 輪 外 周 的 固 定 的 帶 葉 片 的 環(huán) 。 這 此 葉 片 的 彎 曲 方 向 與 葉 輪 葉 片 的 彎 曲 方 向 相 反 ， 其彎 曲 角 度 正 好 與 液 體 從 葉 輪 流 出 的 方 向 相 適 應(yīng) ， 引 導(dǎo)液 體 在 泵 殼 通 道 內(nèi) 平 穩(wěn) 地 改 變 方 向 ， 使 能 量 損 耗 最 小 ，動(dòng) 壓 能 轉(zhuǎn) 換 為 靜 壓 能 的 效 率 高 。 17 軸 封 裝 置 ： 保 證 離 心 泵 正 常 、 高 效 運(yùn) 轉(zhuǎn) 。軸 封 裝 置 的 作 用 ：

7、離 心 泵 在 工 作 是 泵 軸 旋 轉(zhuǎn) 而 殼不 動(dòng) ， 其 間 的 環(huán) 隙 如 果 不 加 以 密 封 或 密 封 不 好 ，則 外 界 的 空 氣 會(huì) 滲 入 葉 輪 中 心 的 低 壓 區(qū) ， 使 泵 的流 量 、 效 率 下 降 。 嚴(yán) 重 時(shí) 流 量 為 零 氣 縛 。通 常 ， 可 以 采 用 機(jī) 械 密 封 或 填 料 密 封 來(lái) 實(shí) 現(xiàn) 軸 與殼 之 間 的 密 封 。 18 123 456 液 體 吸 上 原 理 ： 依 靠 葉 輪高 速 旋 轉(zhuǎn) ， 迫 使 葉 輪 中 心的 液 體 以 很 高 的 速 度 被 拋開(kāi) ， 從 而 在 葉 輪 中 心 形 成低 壓 ， 低

8、位 槽 中 的 液 體 因此 被 源 源 不 斷 地 吸 上 。 19 氣 縛 現(xiàn) 象 ： 如 果 離 心 泵 在 啟 動(dòng) 前 殼 內(nèi) 充 滿(mǎn) 的 是 氣 體 ，則 啟 動(dòng) 后 葉 輪 中 心 氣 體 被 拋 時(shí) 不 能 在 該 處 形 成 足 夠 大的 真 空 度 ， 這 樣 槽 內(nèi) 液 體 便 不 能 被 吸 上 。 這 一 現(xiàn) 象 稱(chēng)為 氣 縛 。 灌 泵 :為 防 止 氣 縛 現(xiàn) 象 的 發(fā) 生 ， 離 心 泵 啟 動(dòng) 前 要 用 外來(lái) 的 液 體 將 泵 殼 內(nèi) 空 間 灌 滿(mǎn) 。 這 一 步 操 作 稱(chēng) 為 灌 泵 。 為 防 止 灌 入 泵 殼 內(nèi) 的 液 體 因 重 力 流 入

9、 低 位 槽 內(nèi) ， 在 泵吸 入 管 路 的 入 口 處 裝 有 止 逆 閥 （ 底 閥 ） ； 如 果 泵 的 位置 低 于 槽 內(nèi) 液 面 ， 則 啟 動(dòng) 時(shí) 無(wú) 需 灌 泵 。 20 離 心 泵 的 基 本 方 程 式2 21 21 1 2 21 12 2e fp pz u H z u Hg g g g 21 離 心 泵 的 基 本 方 程 式 離 心 泵 的 理 論 壓 頭 ： 在 理 想 情 況 下 可 能 達(dá) 到 的 最 大 的 壓 頭 。 離 心 泵 的 理 論 壓 頭 與 如 下 幾 個(gè) 假 定 條 件 相 對(duì) 應(yīng) ： 葉 輪 內(nèi)葉 片 數(shù) 目 無(wú) 限 多 ， 液 體 完 全

10、 沿 著 葉 片 的 彎 曲 表 面 流 動(dòng) ， 無(wú)任 何 環(huán) 流 現(xiàn) 象 ； 液 體 為 粘 度 等 于 零 的 理 想 流 體 ， 液 體 在流 動(dòng) 中 沒(méi) 有 阻 力 。 在 這 兩 個(gè) 假 定 條 件 下 ， 離 心 泵 的 理 論 壓頭 可 以 表 示 為 ： 其 中 ： D 2葉 輪 外 徑 ； u2葉 輪 旋 轉(zhuǎn) 速 度 ； Q T 泵 的 體 積 流 量 ； b2葉 片 寬 度 ； 2葉 片 裝 置 角 。222 TT 2 22QuuH ctgg g Db 22 23 離 心 泵 的 基 本 方 程 式 的 討 論 ： 裝 置 角 是 葉 片 的 一 個(gè) 重 要 設(shè) 計(jì) 參 數(shù)

11、 。 當(dāng) 其 值 小 于 90度時(shí) 稱(chēng) 為 后 彎 葉 片 ； 等 于 90度 時(shí) 稱(chēng) 為 徑 向 葉 片 ； 大 于 90度 時(shí) 稱(chēng) 為 前 彎 葉 片 。 葉 片 后 彎 時(shí) 液 體 流 動(dòng) 能 量 損 失 小 ，所 以 一 般 都 采 用 后 彎 葉 片 。 24 離 心 泵 的 基 本 方 程 式 的 討 論 ： 當(dāng) 采 用 后 彎 片 時(shí) ， 可 知 理 論 壓 頭 隨 葉 輪 直 徑 、 轉(zhuǎn) 速 及葉 輪 周 邊 寬 度 的 增 加 而 增 加 ， 隨 流 量 的 增 加 呈 線(xiàn) 性 規(guī)律 下 降 。 理 論 壓 頭 與 流 體 的 性 質(zhì) 無(wú) 關(guān) 。 222 TT 2 22Quu

12、H ctgg g Db 25 理 論 流 量 與 理 論 壓 頭 的 關(guān) 系 26 實(shí) 際 操 作 中 ， 由 于 以 下 三 方面 的 原 因 ， 使 得 單 位 重 量 液 體 實(shí)際 獲 得 的 能 量 ， 即 實(shí) 際 壓 頭 ， 與離 心 泵 的 理 論 壓 頭 有 一 定 的 差 距 ： （ A） 葉 片 間 環(huán) 流 ； （ B） 阻 力 損 失 ； （ C） 沖 擊 損 失 。 考 慮 以 上 三 方 面 之 后 ， 壓 頭與 流 量 之 間 的 線(xiàn) 性 關(guān) 系 也 將 發(fā) 生變 化 。 27 理 論 壓 頭 與 液 體 密 度 的 關(guān) 系理 論 壓 頭 與 液 體 密 度 沒(méi) 有

13、關(guān) 系離 心 泵 出 口 壓 強(qiáng) 與 密 度 成 正 比 28 2.1.3 離 心 泵 的 主 要 性 能 參 數(shù) 與 特 性 曲 線(xiàn)離 心 泵 的 性 能 參 數(shù) 1.流 量 （ Q ） : 離 心 泵 在 單 位 時(shí) 間 送 到 管 路 系 統(tǒng) 的 液 體 體 積 ，常 用 單 位 為 L/s或 m3/h； 2.壓 頭 （ H） ： 離 心 泵 對(duì) 單 位 重 量 的 液 體 所 能 提 供 的 有 效 能量 ， 其 單 位 為 m； 3.效 率 （ ） ： 由 原 動(dòng) 機(jī) 提 供 給 泵 軸 的 能 量 不 能 全 部 為 液 體所 獲 得 ， 通 常 用 效 率 來(lái) 反 映 能 量 損

14、 失 ； 4.軸 功 率 （ N） ： 指 離 心 泵 的 泵 軸 所 需 的 功 率 ， 單 位 為 W或kW 29 離 心 泵 的 能 量 損 失 （ 反 映 離 心 泵 能 量 損 失 ） ， 包 括 ：容 積 損 失 ： 由 于 泵 的 泄 漏 所 造 成 的 損 失 。 一 部 份 已 獲 得能 量 的 高 壓 液 體 由 葉 輪 出 口 處 通 過(guò) 葉 輪 與 泵 殼 間 的 縫隙 或 從 平 衡 孔 漏 返 回 到 葉 輪 入 口 處 的 低 壓 區(qū) 造 成 的 能量 損 失 。水 力 損 失 ： 進(jìn) 入 離 心 泵 的 粘 性 液 體 產(chǎn) 生 的 摩 擦 阻 力 以 及在 泵

15、的 局 部 處 因 流 速 與 方 向 改 變 引 起 的 環(huán) 流 和 沖 擊 而產(chǎn) 生 的 局 部 阻 力 。機(jī) 械 損 失 ： 由 泵 軸 與 軸 承 之 間 、 泵 軸 與 填 料 函 之 間 以 及葉 輪 蓋 板 外 表 面 與 液 體 之 間 產(chǎn) 生 的 機(jī) 械 摩 擦 引 起 的 能 量 損 失 。 30 功 率 ：（ A） 有 效 功 率 ： 離 心 泵 單 位 時(shí) 間 內(nèi) 對(duì) 流 體 做 的 功 ；（ B） 軸 功 率 ： 單 位 時(shí) 間 內(nèi) 由 電 機(jī) 輸 入 離 心 泵 的 能量 。 gHQNe 31 離 心 泵 的 特 性 曲 線(xiàn)特 性 曲 線(xiàn) ： 在 固 定 的 轉(zhuǎn) 速

16、 下 ， 離 心 泵 的 基 本 性 能 參 數(shù) （ 流 量 、 壓 頭 、 功 率 和 效 率 ） 之 間 的 關(guān) 系 曲 線(xiàn) 。強(qiáng) 調(diào) ： 特 性 曲 線(xiàn) 是 在 固 定 轉(zhuǎn) 速 下 測(cè) 出 的 ， 只 適 用 于該 轉(zhuǎn) 速 ， 故 特 性 曲 線(xiàn) 圖 上 都 注 明 轉(zhuǎn) 速 n的 數(shù) 值 。 320 20 40 60 80 100 120 14004812 16202428 3236 0102030 40506070 8090 04812 n=2900r/minIS00-80-160B 離 心 泵 H m Q/ m3/h % N kW 33 離 心 泵 的 特 性 曲 線(xiàn) 一 般 由 離

17、 心 泵 的 生 產(chǎn) 廠(chǎng) 家提 供 ， 標(biāo) 繪 于 泵 產(chǎn) 品 說(shuō) 明 書(shū) 中 ， 其 測(cè) 定 條 件 一般 是 20 清 水 ， 轉(zhuǎn) 速 也 固 定 。 34 討 論 從 H Q 特 性 曲 線(xiàn) 中 可 以 看 出 ， 隨 著 流 量 的 增 加 ， 泵 的 壓頭 是 下 降 的 ， 即 流 量 越 大 ， 泵 向 單 位 重 量 流 體 提 供 的 機(jī) 械能 越 小 。 但 是 ， 這 一 規(guī) 律 對(duì) 流 量 很 小 的 情 況 可 能 不 適 用 。 軸 功 率 隨 著 流 量 的 增 加 而 上 升 ， 所 以 大 流 量 輸 送 一 定 對(duì) 應(yīng)著 大 的 配 套 電 機(jī) 。 另 外

18、， 這 一 規(guī) 律 還 提 示 我 們 ， 離 心 泵 應(yīng)在 關(guān) 閉 出 口 閥 的 情 況 下 啟 動(dòng) ， 這 樣 可 以 使 電 機(jī) 的 啟 動(dòng) 電 流最 小 。 35 泵 的 效 率 先 隨 著 流 量 的 增 加 而 上 升 ， 達(dá) 到 一 最 大 值 后 便 下降 ， 根 據(jù) 生 產(chǎn) 任 務(wù) 選 泵 時(shí) ， 應(yīng) 使 泵 在 最 高 效 率 點(diǎn) 附 近 工 作 ，其 范 圍 內(nèi) 的 效 率 一 般 不 低 于 最 高 效 率 點(diǎn) 的 92%。 離 心 泵 的 銘 牌 上 標(biāo) 有 一 組 性 能 參 數(shù) ， 它 們 都 是 與 最 高 效 率點(diǎn) 對(duì) 應(yīng) 的 性 能 參 數(shù) 。例 題 2-

19、2 36 影 響 離 心 泵 性 能 的 因 素 和 性 能 換 算 泵 的 生 產(chǎn) 部 門(mén) 所 提 供 的 離 心 泵 特 性 曲 線(xiàn) 是 在 一 定 轉(zhuǎn) 速 和常 壓 下 ， 以 常 溫 的 清 水 為 工 質(zhì) 做 實(shí) 驗(yàn) 測(cè) 定 的 。 若 所 輸 送的 液 體 性 質(zhì) 與 此 相 差 較 大 時(shí) ， 泵 的 特 性 曲 線(xiàn) 將 發(fā) 生 變 化 ，應(yīng) 當(dāng) 重 新 進(jìn) 行 換 算 。 a. 流 體 密 度 的 影 響 ： 由 離 心 泵 的 基 本 方 程 可 看 出 ， 離 心 泵的 壓 頭 、 流 量 均 與 液 體 的 密 度 無(wú) 關(guān) ， 說(shuō) 明 離 心 泵 特 性 曲線(xiàn) 中 的 H

20、 Q及 Q曲 線(xiàn) 保 持 不 變 。 但 離 心 泵 所 需 的 軸功 率 則 隨 液 體 密 度 的 增 加 而 增 加 ， 即 NQ曲 線(xiàn) 要 變 。 37 b. 黏 度 的 影 響 液 體 粘 度 的 改 變 將 直 接 改 變 其 在 離 心 泵 內(nèi) 的 能量 損 失 ， 因 此 ， H Q、 NQ、 Q曲 線(xiàn) 都 將隨 之 而 變 。 當(dāng) 液 體 運(yùn) 動(dòng) 粘 度 2010-8 m2/s 時(shí) ，離 心 泵 的 性 能 則 需 按 下 式 進(jìn) 行 換 算 ， 即 Q = CQQ H = CH H = C 例 題 2-3 38 C.轉(zhuǎn) 速 的 影 響 比 例 定 律 轉(zhuǎn) 速 變 化 特 性

21、 曲 線(xiàn) 變 化 ， 在 轉(zhuǎn) 速 變 化 小 于 20%范 圍 內(nèi)可 做 如 下 的 假 設(shè) ：1. 液 體 離 開(kāi) 葉 輪 處 的 速 度 三 角 形 相 似2. 不 同 轉(zhuǎn) 速 下 離 心 泵 的 效 率 相 同 1 12 2Q nQ n 21 12 2( )H nH n 31 12 2( )N nN n 39 d.葉 輪 直 徑 的 影 響 切 割 定 律 在 葉 輪 直 徑 變 化 小 于 20%， 當(dāng) 泵 的 葉 輪 直 徑 和 其 他 尺 寸均 發(fā) 生 變 化可 作 如 下 的 假 設(shè)1. 液 體 離 開(kāi) 葉 輪 時(shí) 的 出 口 速 度 三 角 形 相 似2. 葉 輪 出 口 截

22、面 積 基 本 不 變3. 離 心 泵 的 效 率 相 同 1 12 2Q DQ D 1 12 2 2( )H DH D 1 12 2 3( )N DN D 40 2.1.4 離 心 泵 的 氣 蝕 現(xiàn) 象 和 允 許 安 裝 高 度離 心 泵 的 安 裝 高 度 ：離 心 泵 的 安 裝 高 度 是 指 要 被輸 送 的 液 體 所 在 貯 槽 的 液 面到 離 心 泵 入 口 處 的 垂 直 距離 ， 如 圖 。 由 此 產(chǎn) 生 了 這 樣 一 個(gè) 問(wèn)題 ， 在 安 裝 離 心 泵 時(shí) ， 安 裝高 度 是 否 可 以 無(wú) 限 制 的 高 ，還 是 受 到 某 種 條 件 的 制 約 。

23、H g 11 KK0 00p 41 42 氣 蝕 現(xiàn) 象 ：葉 輪 中 心 處 的 壓 力 下 降 到 被 輸 送 流 體 在 操 作 溫 度 下 的 飽 和 蒸汽 壓 時(shí) ， 則 在 泵 內(nèi) 會(huì) 產(chǎn) 生 ： 被 輸 送 流 體 在 葉 輪 中 心 處 發(fā) 生 汽 化 ， 產(chǎn) 生 大 量 汽 泡 ； 汽 泡 在 由 葉 中 心 向 周 邊 運(yùn) 動(dòng) 時(shí) ， 由 于 壓 力 增 加 而 急 劇 凝結(jié) ， 產(chǎn) 生 局 部 真 空 ， 周 圍 液 體 以 很 高 的 流 速 沖 向 真 空 區(qū) 域 ； 當(dāng) 汽 泡 的 冷 凝 發(fā) 生 在 葉 片 表 面 附 近 時(shí) ， 眾 多 液 滴 尤 如 細(xì) 小的

24、 高 頻 水 錘 撞 擊 葉 片 ； 43 離 心 泵 在 氣 蝕 狀 態(tài) 下 工 作 的 危 害 ： 泵 體 振 動(dòng) 并 發(fā) 出 噪 音 ； 壓 頭 、 流 量 在 幅 度 下 降 ， 嚴(yán) 重 時(shí) 不 能 輸 送 液 體 ； 時(shí) 間 長(zhǎng) 久 ， 在 水 錘 沖 擊 和 液 體 中 微 量 溶 解 氧 對(duì) 金 屬 化學(xué) 腐 蝕 的 雙 重 作 用 下 ， 葉 片 表 面 出 現(xiàn) 斑 痕 和 裂 縫 ， 甚至 呈 海 綿 狀 逐 漸 脫 落 。 44 氣 蝕 余 量 NPSH： 泵 入 口 處 的 動(dòng) 壓 頭 與 靜 壓 頭 之 和 與 以 液 柱高 度 表 示 的 被 輸 送 液 體 在 操

25、作 溫 度 下 的 飽 和 蒸 汽 壓 之 差 。 為 了 避 免 發(fā) 生 氣 蝕 現(xiàn) 象 ， 在 離 心 泵 的 入 口 處 液 體 的 靜 壓 頭p1/g與 動(dòng) 壓 頭 u12/2g之 和 必 須 大 于 操 作 溫 度 下 的 液 體 飽 和蒸 汽 壓 頭 pv/g某 一 數(shù) 值 ， 此 數(shù) 值 即 為 離 心 泵 的 氣 蝕 余 量（ NPSH)， 即 2 v1 12 pp uNPSH g g g 45 離 心 泵 的 臨 界 氣 蝕 余 量 （ NPSH)c：在 泵 入 口 1-1和 葉 輪 入 口 k-k兩 截 面 間 列 柏 努 利 方 程 式 ， 可 得變 形 得 出 ：通 常

26、 將 所 測(cè) 到 得 臨 界 氣 蝕 余 量 加 上 一 定 得 安 全 量 ， 成 為 必 需 氣 蝕 余 量記 為 （ NPSH)r 221,min v1 ,12 2k f kp p uu Hg g g g 221,min v 1 ,1( ) 2 2kc f kp p uuNPSH Hg g g 46 47 離 心 泵 的 允 許 吸 上 真 空 度 若 以 輸 送 液 體 的 液 柱 高 度 來(lái) 計(jì) 算 離 心 泵 入 口 處 的 最 高 真 空度 ， 則 此 真 空 度 稱(chēng) 為 離 心 泵 的 允 許 吸 上 真 空 度 ， 以 Hs來(lái)表 示 ， 即 Hs值 的 大 小 與 泵 的 結(jié)

27、 構(gòu) 、 流 量 、 被 輸 送 液 體 的 性 質(zhì) 及 當(dāng)?shù)?大 氣 壓 等 因 素 有 關(guān) 。 通 常 由 泵 的 制 造 工 廠(chǎng) 在 98.1kPa下 ，用 20 為 介 質(zhì) 進(jìn) 行 測(cè) 定 。 若 輸 送 其 他 液 體 ， 或 操 作 條 件 與 上 述 的 實(shí) 驗(yàn) 條 件 不 同 時(shí) ，應(yīng) 按 下 式 進(jìn) 行 換 算 ， 即 2-22. 1aS p pH g 48 假 設(shè) 離 心 泵 在 可 允 許 的 安 裝 高 度 下 操 作 ， 于 儲(chǔ) 槽 液 面 0-0與 泵 入 口 處 1-1兩 截 面 間 列 柏 努 利 方 程 式 ， 可 得 避 免 發(fā) 生汽 蝕 離 心 泵 的 H

28、 g20 1 1 ,0 12g fp p uH Hg g 0 vg f,0 1p pH NPSH r Hg （ ） 2 1g s f,0 1uH H H2g 49 討 論 (1)氣 蝕 是 由 于 安 裝 高 度 太 高 引 起 的 ， 事 實(shí) 上 氣 蝕 現(xiàn) 象 的 產(chǎn)生 可 以 有 以 下 三 方 面 的 原 因 ： 離 心 泵 的 安 裝 高 度 太 高 ； 被 輸 送 流 體 的 溫 度 太 高 ， 液 體 蒸 汽 壓 過(guò) 高 ； 吸 入 管 路 的 阻 力 或 壓 頭 損 失 太 高 。 允 許 安 裝 高 度 這 一 物 理 量 正 是 綜 合 了 以 上 三 個(gè) 因 素 對(duì) 汽蝕

29、 的 貢 獻(xiàn) 。 推 論 ： 一 個(gè) 原 先 操 作 正 常 的 泵 也 可 能 由 于 操 作 條 件 的 變化 而 產(chǎn) 生 汽 蝕 ， 如 被 輸 送 物 料 的 溫 度 升 高 ， 或 吸 入 管 線(xiàn) 部 分 堵 塞 。 50 （ 2） 有 時(shí) ， 計(jì) 算 出 的 允 許 安 裝 高 度 為 負(fù) 值 ， 這 說(shuō) 明 該 泵 應(yīng) 該 安 裝 在 液體 貯 槽 液 面 以 下 。（ 3） 允 許 安 裝 高 度 的 大 小 與 泵 的 流 量 有 關(guān) 。 由 其 計(jì) 算 公 式 可 以 看 出 ，流 量 越 大 ， 計(jì) 算 出 的 越 小 。 因 此 用 可 能 使 用 的 最 大 流 量

30、來(lái) 計(jì) 算 是 最 保險(xiǎn) 的 。（ 4） 安 裝 泵 時(shí) ， 為 保 險(xiǎn) 計(jì) ， 實(shí) 際 安 裝 高 度 比 允 許 安 裝 高 度 還 要 小 0.5至 1米 。 （ 如 考 慮 到 操 作 中 被 輸 送 流 體 的 溫 度 可 能 會(huì) 升 高 ； 或 由 貯 槽 液 面降 低 而 引 起 的 實(shí) 際 安 裝 高 度 的 升 高 ） 。（ 5） 歷 史 上 曾 經(jīng) 有 過(guò) 允 許 吸 上 真 空 度 和 允 許 氣 蝕 余 量 并 存 的 時(shí) 期 ， 二者 都 可 用 以 計(jì) 算 允 許 安 裝 高 度 ， 前 者 曾 廣 泛 用 于 清 水 泵 的 計(jì) 算 ； 而 后 者 常 用 于 油

31、 泵 中 。 51 2.1.5 離 心 泵 的 工 作 點(diǎn) 與 流 量 調(diào) 節(jié) 管 路 特 性 曲 線(xiàn) ： 表 示 在 特 定 管路 系 統(tǒng) 中 ， 于 固 定 操 作 條 件 下 ，流 體 流 經(jīng) 該 管 路 時(shí) 所 需 的 壓 頭與 流 量 的 關(guān) 系 。 H e K BQe2 離 心 泵 的 工 作 點(diǎn) ： 泵 的 特 性 曲線(xiàn) H-Q 線(xiàn) 與 所 在 管 路 特 性 曲 線(xiàn)H eQ e線(xiàn) 的 交 點(diǎn) （ M 點(diǎn) )。 工 作 點(diǎn) H 泵 的 特 性 曲 線(xiàn) Q M 52 2e fp uH = Z+ + +Hg 2g 由 伯 努 利 方 程 得 ：Z pK g 令 ： 02u2g 簡(jiǎn) 化

32、 ： 22 ec e c e 3600AH + +2 2e ef Ql l l lud g d g 壓 頭 損 失 為 ： 53 He K BQ e2說(shuō) 明 為 管 路 特 性 曲 線(xiàn) 在 H軸 上 的 截 距 ， 表 示 管 路 系 統(tǒng) 所 需 要的 最 小 外 加 壓 頭 。 當(dāng) 流 動(dòng) 處 于 阻 力 平 方 區(qū) ， 摩 擦 因數(shù) 與 流 量 無(wú) 關(guān) ， 管 路 特 性 方 程 可 以表 示 為 ： 高 阻 管 路 ， 其 特 性 曲 線(xiàn) 較 陡 ； 低阻 管 路 其 特 性 曲 線(xiàn) 較 平 緩 。pK z g 2KeH BQ 54 泵 的 工 作 點(diǎn) 由 泵 的 特 性 和 管 路 的

33、 特 性 共 同 決 定 ， 可 通 過(guò)聯(lián) 立 求 解 泵 的 特 性 方 程 和 管 路 的 特 性 方 程 得 到 ； 安 裝 在 管 路 中 的 泵 ， 其 輸 液 量 即 為 管 路 的 流 量 ； 在 該 流量 下 泵 提 供 的 揚(yáng) 程 也 就 是 管 路 所 需 要 的 外 加 壓 頭 。 因 此 ，泵 的 工 作 點(diǎn) 對(duì) 應(yīng) 的 泵 壓 頭 既 是 泵 提 供 的 ， 也 是 管 路 需 要 的 ； 工 作 點(diǎn) 對(duì) 應(yīng) 的 各 性 能 參 數(shù) （ ） 反 映 了 一 臺(tái) 泵 的實(shí) 際 工 作 狀 態(tài) 。 NHQ , 55 例 題 ： 用 一 離 心 泵 將 貯 水 池 中 的

34、冷 卻 水 經(jīng) 換 熱 器 送 到 高 位 槽 。已 知 高 位 槽 液 面 比 貯 水 池 液 面 高 出 10m， 管 路 總 長(zhǎng) （ 包 括局 部 阻 力 的 當(dāng) 量 長(zhǎng) 度 在 內(nèi) ） 為 400m， 管 內(nèi) 徑 為 75mm， 換熱 器 的 壓 頭 損 失 為 32（ u2/2g） ， 摩 擦 系 數(shù) 取 0.03， 離 心 泵的 特 性 曲 線(xiàn) 方 程 為 ： H e=45 9.2 105Q2m， 式 中 Q的 單 位是 m3/s。 試 求 ：（ 1） 管 路 特 性 曲 線(xiàn) ；（ 2） 泵 的 工 作 點(diǎn) 及 其 相 應(yīng) 的 流 量 及 壓 頭 。 56 解 ： （ 1） 管 路

35、 特 性 曲 線(xiàn) 57 （ 2） 泵 的 工 作 點(diǎn) 及 其 相 應(yīng) 的 流 量 及 壓 頭 。泵 的 特 性 曲 線(xiàn) 方 程 為 ： H e=45 9.2 105Q2管 路 特 性 曲 線(xiàn) 方 程 為 ： H e=10 5.01 105Q2解 之 得 ： Q =4.96 10-3 m3/s=17.87m3/hH e=22.34m 58 離 心 泵 的 流 量 調(diào) 節(jié)離 心 泵 流 量 的 調(diào) 節(jié) 就 是 改 變 泵 的 工 作 點(diǎn) 。方 法 有 二 ：1.改 變 閥 門(mén) 的 開(kāi) 度 即 改 變 離 心 泵 出 口 管 路 上 調(diào) 節(jié) 閥 門(mén)開(kāi) 度 改 變 管 路 特 性 曲 線(xiàn) ， 靈 活

36、方 便 ， 耗 能 大 ； 59 2.改 變 泵 的 轉(zhuǎn) 速 改 變 泵 轉(zhuǎn) 速 實(shí) 質(zhì) 上 是 改 變 泵 特 性 曲 線(xiàn) ，節(jié) 能 ， 投 資 大 。 60 設(shè) 計(jì) 點(diǎn) 離 心 泵 在 一 定 轉(zhuǎn) 速 下 有 一 最 高 效 率 點(diǎn) ， 該 點(diǎn) 稱(chēng) 為 設(shè) 計(jì)點(diǎn) ， 設(shè) 計(jì) 點(diǎn) 對(duì) 應(yīng) 的 流 量 、 壓 頭 和 軸 功 率 稱(chēng) 為 額 定 流 量 、額 定 壓 頭 和 額 定 軸 功 率 ， 標(biāo) 注 在 泵 的 銘 牌 上 。 一 般 將最 高 效 率 值 的 92%的 范 圍 稱(chēng) 為 泵 的 高 效 區(qū) ， 泵 應(yīng) 盡 量在 該 范 圍 內(nèi) 操 作 。P106 例 2-8 61 離 心

37、 泵 的 并 聯(lián) 與 串 聯(lián) 離 心 泵 并 聯(lián) 和 串 聯(lián) ， 將 組 合 安 裝 的 兩 臺(tái) 型 號(hào) 相 同 離 心 泵 視 為一 個(gè) 泵 組 ， 泵 組 的 特 性 曲 線(xiàn) 或 稱(chēng) 合 成 特 性 曲 線(xiàn) ， 據(jù) 此 確 定泵 組 工 作 點(diǎn) 。 離 心 泵 并 聯(lián) 操 作 時(shí) ， 泵 在 同 一 壓 頭 下 工 作 ， 兩 臺(tái) 并 聯(lián) 泵 的 流量 等 于 單 臺(tái) 泵 的 兩 倍 。 62 離 心 泵 串 聯(lián) 操 作 時(shí) ， 泵 送 流 量 相 同 ， 兩 臺(tái) 串 聯(lián) 泵 的 揚(yáng) 程為 該 流 量 下 單 泵 的 揚(yáng) 程 兩 倍 。 63 64 離 心 泵 組 合 方 式 的 選 擇

38、：（ 1） K大 于 單 泵 可 提 供 最 大 壓 頭 的 情 況 ： 必 須 采 用 串 聯(lián) 操 作 ； （ 2） 低 阻 管 路 ： 并 聯(lián)（ 3） 高 阻 管 路 ： 串 聯(lián) 65 計(jì) 算 ： 有 兩 臺(tái) 相 同 的 離 心 泵 ， 單 泵 性 能 曲 線(xiàn) 方 程 為 H =459.2 105Q2m， 式 中 Q的 單 位 是 m3/s。 當(dāng) 兩 泵 并 聯(lián) 操 作 ， 可將 6.5L /s的 水 從 低 位 槽 輸 至 高 位 槽 。 兩 槽 皆 敞 口 ， 兩 槽 水面 垂 直 位 差 13m。 輸 水 管 終 端 淹 沒(méi) 于 高 位 水 槽 水 中 。 問(wèn) ： 若 二 泵 改 為

39、 串 聯(lián) 操 作 ， 水 的 流 量 為 多 少 ？ 66 67 68 2.1.6 離 心 泵 的 類(lèi) 型 、 選 擇 與 使 用 按 泵 輸 送 的 液 體 分 ： 清 水 泵 （ IS： 單 級(jí) 單 吸 懸 臂 式 ； D： 多 級(jí) 泵 ； Sh： 雙吸 泵 ） 耐 腐 蝕 泵 （ F） 油 泵 （ Y） 雜 質(zhì) 泵 （ P） 按 葉 輪 吸 入 方 式 分 ： 單 吸 泵 、 雙 吸 泵 按 葉 輪 數(shù) 目 分 ： 單 級(jí) 泵 、 多 級(jí) 泵 69 離 心 泵 的 類(lèi) 型 清 水 泵 ： 用 于 輸 送 物 理 、 化 學(xué) 性 質(zhì) 類(lèi) 似 于 水 的 清 潔 液 體 。最 簡(jiǎn) 單 的 清

40、 水 泵 為 單 級(jí) 單 吸 式 ， 系 列 代 號(hào) 為 “ IS”， 若 需要 的 揚(yáng) 程 較 高 ， 則 可 選 D系 列 多 級(jí) 離 心 泵 。 若 需 要 流 量 很大 ， 則 可 選 用 雙 吸 式 離 心 泵 ， 其 系 列 代 號(hào) 為 “ Sh” 。 防 腐 蝕 泵 ： 當(dāng) 輸 送 酸 、 堿 等 腐 蝕 性 液 體 時(shí) 應(yīng) 采 用 耐 腐 蝕 泵 。耐 腐 蝕 泵 所 有 與 液 體 介 質(zhì) 接 觸 的 部 件 都 采 用 耐 腐 蝕 材 料 制作 。 離 心 耐 腐 蝕 泵 有 多 種 系 列 ， 其 中 常 用 的 系 列 代 號(hào) 為 F。 70 71 油 泵 ： 用 于

41、輸 送 石 油 產(chǎn) 品 ， 油 泵 系 列 代 號(hào) 為 Y。 因 油 類(lèi) 液體 具 有 易 燃 、 易 爆 的 特 點(diǎn) ， 因 此 對(duì) 此 類(lèi) 泵 密 封 性 能 要 求 較高 。 輸 送 200 以 上 的 熱 油 時(shí) ， 還 需 設(shè) 冷 卻 裝 置 。 雜 質(zhì) 泵 ： 用 于 輸 送 懸 浮 液 及 稠 厚 的 漿 液 等 ， 其 系 列 代 號(hào) 為P， 又 可 分 為 污 水 泵 、 砂 泵 、 泥 漿 泵 等 。 這 類(lèi) 泵 的 主 要 結(jié)構(gòu) 特 點(diǎn) 是 葉 輪 上 葉 片 數(shù) 目 少 ， 葉 片 間 流 道 寬 ， 有 的 型 號(hào) 泵殼 內(nèi) 還 襯 有 耐 磨 材 料 。 72 復(fù)

42、習(xí) 柏 努 利 方 程 離 心 泵 工 作 原 理 操 作 特 性 特 性 曲 線(xiàn) 工 作 點(diǎn) 離 心 泵 的 串 聯(lián) 與 并 聯(lián) 73 離 心 泵 的 選 擇 1） 確 定 輸 送 系 統(tǒng) 的 流 量 和 壓 頭 ： 一 般 情 況 下 液 體 的 輸 送量 是 生 產(chǎn) 任 務(wù) 所 規(guī) 定 的 ， 如 果 流 量 在 一 定 范 圍 內(nèi) 波 動(dòng) ， 選泵 時(shí) 按 最 大 流 量 考 慮 ， 然 后 ， 根 據(jù) 輸 送 系 統(tǒng) 管 路 的 安 排 ，用 柏 努 利 方 程 計(jì) 算 出 在 最 大 流 量 下 管 路 所 需 壓 頭 。 74 2） 選 擇 泵 的 類(lèi) 型 與 型 號(hào) ： 首 先

43、 根 據(jù) 被 輸 送 液 體 的 性質(zhì) 和 操 作 條 件 確 定 泵 的 類(lèi) 型 ， 按 已 確 定 的 流 量 和 壓頭 從 泵 樣 本 或 產(chǎn) 品 目 錄 中 選 出 適 合 的 型 號(hào) 。 若 是 沒(méi) 有 一 個(gè) 型 號(hào) 的 H 、 Q與 所 要 求 的 剛 好 相 符 ，則 在 鄰 近 型 號(hào) 中 選 用 H 和 Q都 稍 大 的 一 個(gè) ； 若 有 幾 個(gè)型 號(hào) 的 H 和 Q都 能 滿(mǎn) 足 要 求 ， 那 么 除 了 考 慮 那 一 個(gè) 型號(hào) 的 H 和 Q外 ， 還 應(yīng) 考 慮 效 率 在 此 條 件 下 是 否 比 較大 。 75 3)核 算 軸 功 率 :若 輸 送 液 體

44、 的 密 度 大 于 水 的 密度 時(shí) ， 按 /gQHN 來(lái) 計(jì) 算 泵 的 軸 功 率 76 1） 泵 的 安 裝 高 度 為 了 保 證 不 發(fā) 生 氣 蝕 現(xiàn) 象 或 泵 吸 不 上 液 體 ， 泵 的實(shí) 際 安 裝 高 度 必 須 低 于 理 論 上 計(jì) 算 的 最 大 安 裝 高度 ， 同 時(shí) ， 應(yīng) 盡 量 降 低 吸 入 管 路 的 阻 力 。離 心 泵 的 安 裝 和 使 用2） 啟 動(dòng) 前 先 “ 灌 泵 ” 這 主 要 是 為 了 防 止 “ 氣 縛 ” 現(xiàn) 象 的 發(fā) 生 ， 在 泵啟 動(dòng) 前 ， 向 泵 內(nèi) 灌 注 液 體 直 至 泵 殼 頂 部 排 氣 嘴 處在 打

45、 開(kāi) 狀 態(tài) 下 有 液 體 冒 出 時(shí) 為 止 。 77 3） 離 心 泵 應(yīng) 在 出 口 閥 門(mén) 關(guān) 閉 時(shí) 啟 動(dòng) 為 了 不 致 啟 動(dòng) 時(shí) 電 流 過(guò) 大 而 燒 壞 電 機(jī) ， 泵 啟 動(dòng) 時(shí)要 將 出 口 閥 完 全 關(guān) 閉 ， 等 電 機(jī) 運(yùn) 轉(zhuǎn) 正 常 后 ， 再 逐漸 打 開(kāi) 出 口 閥 ， 并 調(diào) 節(jié) 到 所 需 的 流 量 。4） 關(guān) 泵 的 步 驟 關(guān) 泵 時(shí) ， 一 定 要 先 關(guān) 閉 泵 的 出 口 閥 ， 再 停 電 機(jī) 。否 則 ， 壓 出 管 中 的 高 壓 液 體 可 能 反 沖 入 泵 內(nèi) ， 造成 葉 輪 高 速 反 轉(zhuǎn) ， 使 葉 輪 被 損 壞 。

46、5） 運(yùn) 轉(zhuǎn) 時(shí) 應(yīng) 定 時(shí) 檢 查 泵 的 響 聲 、 振 動(dòng) 、 滴 露 等情 況 ， 觀(guān) 察 泵 出 口 壓 力 表 的 讀 數(shù) ， 以 及 軸 承 是 否過(guò) 熱 等 。 78 例 某 離 心 泵 的 特 性 曲 線(xiàn) 方 程 表 示 為 ： H=25-2.0Q 2(式 中 H的 單 位 為 m， Q 為 m3/min)。 若 用 泵 將 20 水 從貯 槽 輸 送 到 某 設(shè) 備 ， 已 知 管 路 系 統(tǒng) 調(diào) 節(jié) 閥 全 開(kāi) 時(shí) 管 路特 性 方 程 ： He=20+1.86Q 2e， 試 求（ 1） 離 心 泵 運(yùn) 行 時(shí) 的 流 量 和 壓 頭（ 2） 關(guān) 小 閥 門(mén) 使 工 作

47、點(diǎn) 的 流 量 變 至 56m3/h時(shí) 需 多消 耗 的 壓 頭（ 3） 關(guān) 小 閥 門(mén) 后 的 管 路 特 性 方 程 79 解 ： （ 1） 離 心 泵 運(yùn) 行 時(shí) 的 流 量 和 壓 頭實(shí) 際 上 是 求 泵 在 該 管 路 上 的 工 作 點(diǎn) ， 泵 的 工 作 點(diǎn) 可由 泵 的 特 性 方 程 和 管 路 特 性 方 程 聯(lián) 解 求 得 ， 即 ： eQHe QH 286.120 0.225 2 聯(lián) 立 求 解 得 :Q =Q e=1.138m3/min=68.3m3/hH=He=22.41m 80 (2)關(guān) 小 閥 門(mén) 多 消 耗 的 壓 頭由 離 心 泵 特 性 方 程 得 工

48、作 點(diǎn) 下 的 壓 頭 mQH 36.23)6056(0.2250.225 22 管 路 要 求 的 壓 頭 62.21)6056(86.12086.120 2 eQHe故 多 消 耗 的 壓 頭 64.162.2136.23 eHHH 81 (3)關(guān) 小 閥 門(mén) 后 的 管 路 特 性 方 程管 路 特 性 方 程 通 式 為 : 2eBQKHe gpZK /B值 因 關(guān) 小 閥 門(mén) 而 變 大 .但 關(guān) 小 閥 門(mén) 后 泵 的 特 性 不 變 .前已 求 得 流 量 為 56m3/h時(shí) 的 泵 的 壓 頭 為 23.26m,將 此Q ,H,K值 代 入 管 路 特 性 方 程關(guān) 小 閥 門(mén)

49、 后 K不 發(fā) 生 變 化 仍 為 20 82 742.3 )6056(2026.23 2B B解 得所 以 關(guān) 小 閥 門(mén) 后 管 路 特 性 方 程 為 2742.320 ee QH 83H 0 Q pa 例 1 用 離 心 泵 將 江 水 送 至 高 位 槽 。 若 管路 條 件 不 變 ， 則 下 列 參 數(shù) 隨 著 江 面 的 下降 有 何 變 化 ？ （ 設(shè) 泵 仍 能 正 常 工 作 ） 泵 的 壓 頭 H ， 管 路 總 阻 力 損 失 H f， 泵 出 口 處 壓 力 表 讀 數(shù) ， 泵 入 口 處 真 空 表 讀 數(shù) 。管 路 特 性 曲 線(xiàn) 平 行 上 移 222 BQA

50、HgugpzH fe 不 變 操 作 性 問(wèn) 題 分 析解 ： 江 面 下 降 ， 泵 特 性 曲 線(xiàn) 不 變 工 作 點(diǎn) 左 移 84H 0 Q 32,233222 22 fHgugpgugp 2pgppH )(12 真 （ 真 ）1p不 含 動(dòng) 能 2332 fHEtEt 3 3 pa 0 0 2 21 1 3 3 85 2.2 其 他 類(lèi) 型 液 體 輸 送 機(jī) 械往 復(fù) 泵往 復(fù) 泵 裝 置 簡(jiǎn) 圖 泵 缸排 氣 閥工 作 室吸 氣 閥 活 塞 86 87 當(dāng) 活 塞 從 左 向 右 移 動(dòng) 時(shí) ， 工 作 時(shí) 容 積 增 大 ， 形 成低 壓 ， 吸 入 閥 開(kāi) ， 排 出 閥 關(guān)

51、（ 排 出 管 液 體 壓 力 作用 而 關(guān) 閉 ） 。 當(dāng) 活 塞 移 動(dòng) 到 右 邊 時(shí) ， 工 作 室 的 容積 增 大 ， 吸 入 的 液 體 量 也 最 大 。 當(dāng) 活 塞 從 右 向 左移 動(dòng) 時(shí) ， 泵 缸 內(nèi) 液 體 受 擠 壓 ， 壓 強(qiáng) 增 大 使 吸 入 閥關(guān) 閉 而 推 開(kāi) 排 出 閥 將 液 體 排 出 ， 活 塞 移 到 右 端 ，排 液 完 畢 ， 完 成 了 一 個(gè) 工 作 循 環(huán) 。 往 復(fù) 泵 的 特 點(diǎn) ： 靠 活 塞 對(duì) 液 體 做 功 ,以 靜 壓 能 的 形式 直 接 傳 給 液 體 。1、 往 復(fù) 泵 工 作 原 理 88 一 些 基 本 名 詞行

52、 程 或 沖 程 ： 活 塞 從 左 端 點(diǎn) 到 右 端 點(diǎn) 的 距 離 。(泵 左 右 兩 個(gè) 端 點(diǎn) 稱(chēng) 為 死 點(diǎn) 。 )單 動(dòng) 泵 吸 入 閥 和 排 出 閥 裝 在 活 塞 的 一 側(cè) ， 只 有在 活 塞 的 這 一 側(cè) 才 有 吸 液 和 排 液 作 用 ， 即 每 當(dāng) 軸轉(zhuǎn) 一 周 時(shí) 只 有 一 次 吸 入 過(guò) 程 和 一 次 排 出 過(guò) 程 。 活塞 在 往 復(fù) 一 次 中 ， 只 吸 進(jìn) 一 次 和 排 出 一 次 的 泵 叫單 動(dòng) 泵 。 89 雙 動(dòng) 泵 :活 塞 的 兩 側(cè) 各 裝 有 吸 入 閥 和 排 出 閥 ，活 塞 兩 側(cè) 都 有 吸 液 和 排 液 作 用

53、 。 即 軸 每 轉(zhuǎn) 一 周 時(shí)有 兩 次 吸 入 過(guò) 程 和 兩 次 排 出 過(guò) 程 。 三 動(dòng) 泵 :它 是 由 三 個(gè) 單 動(dòng) 泵 并 聯(lián) 而 成 ， 泵 軸的 曲 柄 角 互 成 ， 每 當(dāng) 軸 轉(zhuǎn) 一 周 時(shí) 有 三 次 吸入 和 三 次 排 出 過(guò) 程 0120電 動(dòng) 機(jī)S 2上 死 點(diǎn) 下 死 點(diǎn) 3連 桿十 字 頭 排液量曲 柄單 動(dòng) 泵 圓 心 角 度 (或弧 度 )單 動(dòng) 泵 流 量 曲 線(xiàn) 圖 90 2、 往 復(fù) 泵 的 特 點(diǎn) 流 量 取 決 于 泵 本 身 的 幾 何 尺 寸 和 活 塞 往 復(fù) 次 數(shù) 而與 泵 的 壓 頭 無(wú) 關(guān) ， 故 稱(chēng) 容 積 式 泵 或 正

54、 位 移 泵 （ 揚(yáng) 程和 流 量 無(wú) 關(guān) 的 泵 ） 。單 動(dòng) 泵 rT AsnQ TQ min3m往 復(fù) 泵 的 理 論 流 量A 2m活 塞 的 截 面 積； rn min1活 塞 的 每 分 鐘 往 復(fù) 次 數(shù)； s m活 塞 的 沖 程a 2mrT snaAQ )2( 雙 動(dòng) 泵 活 塞 桿 截 面 積 91 3、 往 復(fù) 泵 的 流 量 和 壓 頭（ 1） 理 論 平 均 流 量單 動(dòng) AsnQ 理雙 動(dòng) snaAQ 2理 92 （ 2） 實(shí) 際 平 均 流 量=容 積 效 率 理 論 平 均 流 量 理QQ V與 壓 頭 無(wú) 關(guān)（ 3） 瞬 時(shí) 流 量 的 不 均 勻 性 單 動(dòng)

55、 泵 ， 吸 、 排 液 不 連 續(xù)曲 柄 連 桿 ， 活 塞 運(yùn) 動(dòng) 速 度 時(shí) 間 正 弦 規(guī) 律 93 （ 4） 流 量 的 精 確 性 Q 僅 活 塞 面 積 、 沖 程 、 往 復(fù) 頻 率 （ 5） 往 復(fù) 泵 的 壓 頭 擠 壓 供 液 ， H任 意 高 。材 料 強(qiáng) 度 ， 密 封 ， 電 機(jī) 負(fù) 載最 終 取 決 于 管 路 特 性 94 （ 6） 特 性 曲 線(xiàn) Q 僅 泵 ， 與 管 路 (和 H） 無(wú) 關(guān) H僅 管 路 ， 與 泵 (和 Q )無(wú) 關(guān)正 位 移 特 性 95 4、 往 復(fù) 泵 的 操 作 要 點(diǎn) 和 流 量 調(diào) 節(jié) （ 1） 適 用 場(chǎng) 合 與 流 體 (

56、Q 不 太 大 ， H較 高 ， 非 腐 蝕 和 非 懸 浮 物 )（ 2） 安 裝 高 度 有 一 定 的 限 制（ 3） 有 自 吸 作 用 ， 啟 動(dòng) 前 無(wú) 需 要 灌 泵 （ 4） 一 般 不 設(shè) 出 口 閥 ， 有 也 必 須 打 開(kāi) 啟 動(dòng) （ 5） 往 復(fù) 泵 的 流 量 調(diào) 節(jié) 方 法 ： 用 旁 路 閥 調(diào) 節(jié) 流 量 改 變 曲 柄 轉(zhuǎn) 速 96雙動(dòng)往復(fù)泵 單缸單作用往復(fù)泵流量曲線(xiàn)單缸雙作用往復(fù)泵流量曲線(xiàn)雙缸雙作用往復(fù)泵流量曲線(xiàn) 97 98 99 100 二 、 計(jì) 量 泵1 外 觀(guān) 101 2 工 作 原 理往 復(fù) 泵 的 一 種原 動(dòng) 機(jī) 偏 心 輪 轉(zhuǎn) 動(dòng) 柱 塞

57、的 往 復(fù) 運(yùn) 動(dòng)3 流 量 調(diào) 節(jié)調(diào) 整 偏 心 度 柱 塞 沖 程 變 化 流 量 調(diào) 節(jié) 。 4 應(yīng) 用 場(chǎng) 合輸 送 量 或 配 比 要 求 非 常 精 確 102 103 三 、 隔 膜 泵1 外 觀(guān) 104 2 工 作 原 理往 復(fù) 泵 的 一 種3 流 量 調(diào) 節(jié)調(diào) 整 活 柱 往 復(fù) 頻 率 或 旁 路4 應(yīng) 用 場(chǎng) 合腐 蝕 性 的 液 體 、 固 體 懸 浮 液 105 四 、 齒 輪 泵1 剖 開(kāi) 106 2 工 作 原 理旋 轉(zhuǎn) 泵 的 一 種 互 相 嚙 合 的 兩 齒 撥 開(kāi) 形 成 低 壓 ， 兩 齒 合攏 形 成 高 壓 ， 將 液 體 排 出 。3 流 量 調(diào)

58、 節(jié)4 應(yīng) 用 場(chǎng) 合轉(zhuǎn) 速 或 旁 路高 壓 頭 、 小 流 量 。 粘 稠 以 至 膏 狀 物 。 固 體 懸 浮 液 107 108螺 桿 泵 五 螺 桿 泵 螺 桿 泵 內(nèi) 有 一 個(gè) 或 一 個(gè) 以 上 的螺 桿 。 在 單 螺 桿 泵 中 ， 螺 桿 在 有 內(nèi)螺 旋 的 殼 內(nèi) 運(yùn) 動(dòng) ， 使 液 體 沿 軸 向 推進(jìn) ， 擠 壓 到 排 出 口 。 在 雙 螺 桿 泵 中 ，一 個(gè) 螺 桿 轉(zhuǎn) 動(dòng) 時(shí) 帶 動(dòng) 另 一 個(gè) 螺 桿 ，螺 紋 互 相 嚙 合 ， 液 體 被 攔 截 在 嚙 合室 內(nèi) 沿 桿 軸 前 進(jìn) ， 從 螺 桿 兩 端 被 擠向 中 央 排 出 。 螺 桿

59、泵 效 率 高 ， 噪 音 小 ， 適 用 于在 高 壓 下 輸 送 粘 稠 性 液 體 ， 并 可 以 輸 送 帶 顆 粒 的 懸 浮 液 。 109螺 桿 泵 110 六 旋 渦 泵 旋 渦 泵 是 一 種 特 殊 類(lèi) 型 的 離 心 泵 。 它 的 葉 輪 是 一 個(gè) 圓 盤(pán) ， 四 周 銑 有凹 槽 ， 成 輻 射 狀 排 列 。 葉 輪 在 泵 殼 內(nèi) 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 其 間 有 引 水 道 。 泵 內(nèi) 液體 在 隨 葉 輪 旋 轉(zhuǎn) 的 同 時(shí) ， 又 在 引 水 道 與 各 葉 片 之 間 ， 因 而 被 葉 片 拍擊 多 次 ， 獲 得 較 多 能 量 。 液 體 中 旋 渦 泵 中

60、 獲 得 的 能 量 與 液 體 在 流 動(dòng) 過(guò) 程 中 進(jìn) 入 葉 輪 的 次 數(shù) 有關(guān) 。 當(dāng) 流 量 減 小 時(shí) ， 流 道 內(nèi) 流 體 的 運(yùn) 動(dòng) 速 度 減 小 ， 液 體 流 入 葉 輪 的平 均 次 數(shù) 增 多 ， 泵 的 壓 頭 必 然 增 大 ； 流 量 增 大 時(shí) ， 則 情 況 相 反 。 111 112 旋 渦 泵 的 特 點(diǎn) 如 下 ： 啟 動(dòng) 時(shí) 應(yīng) 打 開(kāi) 出 口 閥 ， 改 變 流 量 時(shí) ， 旁 路 調(diào) 節(jié) 比 安 裝 調(diào)節(jié) 閥 經(jīng) 濟(jì) 。 在 葉 輪 直 徑 和 轉(zhuǎn) 速 相 同 的 條 件 下 ， 旋 渦 泵 的 壓 頭 比 離 心泵 高 出 24倍 ， 適

61、 用 于 高 壓 頭 、 小 流 量 的 場(chǎng) 合 。 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 、 加 工 容 易 ， 且 可 采 用 各 種 耐 腐 蝕 的 材 料 制 造 。 輸 送 液 體 的 粘 度 不 宜 過(guò) 大 ， 否 則 泵 的 壓 頭 和 效 率 都 將 大幅 度 下 降 。 輸 送 液 體 不 能 含 有 固 體 顆 粒 。 113 常 用 化 工 用 泵 的 性 能 比 較 全 開(kāi)全 開(kāi)全 開(kāi)關(guān) 閉啟 動(dòng) 時(shí) 出 口 閥 門(mén)關(guān) 閉 與 否 有有部 分 型 號(hào) 有無(wú)是 否 有 自 吸 能 力 較 高高低稍 低效 率 較 高高低不 大壓 頭 大 小 旁 路旁 路 或 轉(zhuǎn) 速 、行 程 調(diào) 節(jié)旁 路出 口

62、 閥 門(mén)流 量 調(diào) 節(jié) 方 式 小小小大流 量 大 小 不 隨 管 路 特 性 而 變 （ 恒 定 ）隨 管 路 特 性 而 變流 量 與 管 路 關(guān) 系 旋 轉(zhuǎn) 泵 （ 齒 輪 泵 、螺 杠 泵 ） 往 復(fù) 泵 （ 計(jì) 量泵 、 隔 膜泵 ）漩 渦 泵離 心 泵 正 位 移 泵非 正 位 移 泵泵 的 類(lèi) 型 114 2.3 氣 體 輸 送 和 壓 縮 機(jī) 械氣 體 輸 送 機(jī) 械 在 工 業(yè) 生 產(chǎn) 中 的 應(yīng) 用1. 氣 體 輸 送 ： 為 了 克 服 管 路 的 阻 力 ， 需 要 提 高 氣 體 的 壓 力 。 純 粹 為 了輸 送 的 目 的 而 對(duì) 氣 體 加 壓 ， 壓 力 一

63、 般 都 不 高 。 但 氣 體 輸 送 往 往 輸 送量 很 大 ， 需 要 的 動(dòng) 力 往 往 相 當(dāng) 大 。2. 產(chǎn) 生 高 壓 氣 體 ： 化 學(xué) 工 業(yè) 中 一 些 化 學(xué) 反 應(yīng) 過(guò) 程 需 要 在 高 壓 下 進(jìn) 行 ，如 合 成 氨 反 應(yīng) ， 乙 烯 的 本 體 聚 合 ； 一 些 分 離 過(guò) 程 也 需 要 在 高 壓 下 進(jìn)行 ， 如 氣 體 的 液 化 與 分 離 。 這 些 高 壓 進(jìn) 行 的 過(guò) 程 對(duì) 相 關(guān) 氣 體 的 輸 送機(jī) 械 出 口 壓 力 提 出 了 相 當(dāng) 高 的 要 求 。 3. 生 產(chǎn) 真 空 ： 相 當(dāng) 多 的 單 元 操 作 是 在 低 于

64、常 壓 的 情 況 下 進(jìn) 行 ， 這 時(shí) 就需 要 真 空 泵 從 設(shè) 備 中 抽 出 氣 體 以 產(chǎn) 生 真 空 。 115 氣 體 輸 送 機(jī) 械 的 一 般 特 點(diǎn) 動(dòng) 力 消 耗 大 ： 因 此 氣 體 輸 送 管 中 的 流 速 比 液 體 要 大 得 多 ， 前 者經(jīng) 濟(jì) 流 速 （ 1525m/s） 約 為 后 者 （ 13m/s） 的 10倍 。 這 樣 ， 以各 自 的 經(jīng) 濟(jì) 流 速 輸 送 同 樣 的 質(zhì) 量 流 量 ， 經(jīng) 相 同 的 管 長(zhǎng) 后 氣 體 的阻 力 損 失 約 為 液 體 的 10倍 。 因 而 氣 體 輸 送 機(jī) 械 的 動(dòng) 力 消 耗 往 往很 大

65、 。 氣 體 輸 送 機(jī) 械 體 積 一 般 都 很 龐 大 ， 對(duì) 出 口 壓 力 高 的 機(jī) 械 更 是 如此 。 由 于 氣 體 的 可 壓 縮 性 ， 故 在 輸 送 機(jī) 械 內(nèi) 部 氣 體 壓 力 變 化 的 同 時(shí) ， 體 積 和 溫 度 也 將 隨 之 發(fā) 生 變 化 。 這 些 變 化 對(duì) 氣 體 輸 送 機(jī) 械 的 結(jié)構(gòu) 、 形 狀 有 很 大 影 響 。 116 氣 體 輸 送 機(jī) 械 的 分 類(lèi)氣 體 輸 送 機(jī) 械 也 可 以 按 工 作 原 理 分 為1. 離 心 式2. 旋 轉(zhuǎn) 式3. 往 復(fù) 式4. 噴 射 式 等 117 按 出 口 壓 力 （ 終 壓 ） 和

66、壓 縮 比 不 同 分 為 如 下 幾 類(lèi) ： 通 風(fēng) 機(jī) ： 終 壓 （ 表 壓 ， 下 同 ） 不 大 于 15kPa（ 約1500mmH2O） ,壓 縮 比 1至 1.15 鼓 風(fēng) 機(jī) ： 終 壓 15300kPa， 壓 縮 比 小 于 4。 壓 縮 機(jī) ： 終 壓 在 300kPa以 上 ， 壓 縮 比 大 于 4。 真 空 泵 ： 在 設(shè) 備 內(nèi) 造 成 負(fù) 壓 ， 終 壓 為 大 氣 壓 ， 壓 縮比 由 真 空 度 決 定 。 118 2.3.1離 心 通 風(fēng) 機(jī) 、 鼓 風(fēng) 機(jī) 與 壓 縮 機(jī) 離 心 通 風(fēng) 機(jī) 及 葉 輪1機(jī) 殼 ; 2葉 輪 ; 3吸 入 口 ; 4排 出 口 2 119 離 心 式 通 風(fēng) 機(jī) 的 結(jié) 構(gòu) 特 點(diǎn)離 心 式 通 風(fēng) 機(jī) 工 作 原 理 與 離 心 泵 相 同 ， 結(jié) 構(gòu) 也 大 同 小 異 。 為 適 應(yīng) 輸 送 風(fēng) 量 大 的 要 求 ， 通 風(fēng) 機(jī) 的 葉 輪 直 徑 一 般 是比 較 大 的 。 葉 輪 上 葉 片 的 數(shù) 目 比 較 多 。 葉 片 有 平 直 的 、 前 彎 的 、 后 彎 的 。 通 風(fēng) 機(jī) 的 主 要