【论文摘要】化工生产都是连续流动的各种物料或产品。由于工艺需要常需将流体由低处送至高

　　处；由低压设备送至高压设备；或者克服管道阻力由一车间（某地）水平地送至另一车间（另一地）。为了达

　　到这些目的，必须对流体作功以提高流体能量，完成输送任务。这就需要流体输送机械。

　　化工生产都是连续流动的各种物料或产品。由于工艺需要常需将流体由低处送至高处；由低

　　压设备送至高压设备；或者克服管道阻力由一车间（某地）水平地送至另一车间（另一地）。为了达到这些目

　　一般可分为四类：即离心式、往复式、旋转式和流体动力作用式。这四种类型机械均有国

　　为了能选用一台既符合生产要求，又经济合理的输送机械，不仅要熟知被输送流体的性质、工作条件、

　　输送要求，同时还必须了解各种类型输送机械的工作原理、结构和特性。这样才能正

　　离心泵的种类很多，但工作原理相同，构造小异。其主要工作部件是旋转叶轮和固定的泵壳

　　（如图（此图最好能实现动态）所示）。叶轮是离心泵直接对液体作功的部件，其上通常有6

　　到12片后弯叶片（即叶片弯曲方向与旋转方向相反）。离心泵工作时，叶轮由电机驱动作高速旋转运动，迫

　　使叶片间的液体也随之作旋转运动。同时因离心力的作用，使液体由叶轮中心向外

　　缘作径向运动。液体在流经叶轮的运动过程中获得能量，并以高速离开叶轮外缘进入蜗形泵壳。在泵壳，由于

　　流道的逐渐扩大而减速，又将部分动能转化为静压能，达到较高的压强，最后沿切

　　在液体受迫由叶轮中心流向外缘的同时，在叶轮中心处形成真空。泵的吸入管路一端与叶轮

　　中心处相通，另一端则浸没在输送的液体，在液面压力（常为大气压）与泵压力（负压）的压差作用下，液体

　　经吸入管路进入泵，只要叶轮的转动不停，离心泵便不断地吸入和排岀液体。由此

　　量以及影响获得能量的因素，可以从理论上来分析。由于液体在叶轮的运动比较复杂，故作如下

　　（1）叶轮叶片的数目无限多，叶片的厚度为无限薄，液体完全沿着叶片的弯曲表面而流动，无任何倒

　　（2）液体为粘度等于零的理想流体，没有流动阻力。如图所示，叶轮带动液体一起作旋转

　　运动时，液体具有一个随叶轮旋转的圆周速度u,其运动方向为所处圆周的切线方向；同时，液

　　体又具有沿叶片间通道流的相对速度w,其运动方向为所在处叶片的切线方向；液体在叶片之间

　　任一点的绝对速度c为该点的圆周速度u与相对速度w的向量和。由图可导岀三者之间的关系：

　　上式没有考虑进、出口两点高度不同，因叶轮每转一周，两点高低互换两次，按时均计此高差

　　（1）液体在叶轮受离心力作用，接受了外功。质量为m的液体旋转时受到的离心力为：

　　（2）相邻两叶片所构成的通道截面积由而外逐渐扩大，液体通过时速度逐渐变小，一部分动能转变为

　　质量为1kg的液体通过叶轮后其静压能的增加量应为上述两项之和，即（2-5）

　　由上式看岀，当cosa2=0时，得到的压头最大。故离心泵设计时，一般都使ai=90°，于

　　D2...............叶轮外径，m；将式（2-9）及式（2-10）代入式（2-8）可得泵的理论压头与泵的理论流量之间

　　上式为离心泵基本方程式的又一表达形式，表示离心泵的理论压头与流量、叶轮的转速和直

　　由式（2-11）可看岀，当叶片几何尺寸（b，p）与流量一定时，离心泵的理论压头随叶轮 的转速或直

　　根据式（2-11 ），当叶轮的速度、直径、叶片的宽度以及流量一定时，离心泵的理 论压头随着

　　由上可见，前弯叶片产生的理论压头最高， 但理论压头包括动压头及静压头两部分。

　　弯叶片静压头提高大于动压头提高，而前弯叶片则相反。离心泵希望获得的是静压头，而不 是动压

　　头。虽有一部分动压头可经蜗壳部分转化为静压头，但在此转化过程中将导致较多的 能量损失，因

　　从式（2-11 ）可看岀B 2 90°时，比随流量的增大而加大。 如图所示： 3 2 = 90° 出与流量

　　泵在运转过程中由于存在种种损失，使泵的实际（有效）压头和流量均较理论值为低， 而输入泵的功

　　由电机输入离心泵的功率称为泵的轴功率，以 N表示。有效功率与轴功率之比定义为泵

　　由于泵的泄漏所造成的损失称为容积损失。 无容积损失时泵的功率与有容积损失时泵的

　　（2）水力损失 流体流过叶轮、泵壳时，流速大小和方向的改变以及逆压强梯度的存在引起了环流和旋

　　涡，造成了能量损失，这种损失称为水力损失。额定流量下离心泵的水力效率n h 一般为0.8

　　高速转动的叶轮与液体间的摩擦以及轴承、 轴封等处的机械摩擦造成的损失称为机械损

　　离心泵的性能参数 H、Qn 及N之间并非孤立的，而是相互联系相互制约的。其具体定量

　　关系由实验测定，并将测定结果用曲线形式表示，即为特性曲线 型清水泵在转速 n = 2900 转/分钟条件下测得的特性曲线。

　　(3) 随着流量 Q的增大，泵的效率n 也随之上升，并达到一最大值。以后流量再增大，效率就

　　下降。这说明离心泵在一定转速下有一最高效率点，称为设计点。与最高效率点对应的 Q H、P

　　值称为最佳工况参数。根据输送条件的要求，离心泵往往不可能正好在最佳工况点运转， 因此一

　　离心泵的特性曲线是在一定转速下测定的，当转速由 ni 改变为n2 时，与流量、压头及功

　　当叶轮直径变化不大，转速不变时，叶轮直径与流量、压头及功率之间的近似关系为

　　由离心泵的基本方程式可知，离心泵的压头、流量均与液体的密度无关，所以效率也不随 液体的密度而

　　所输送的液体粘度越大，泵能量损失越多，泵的压头、流量都要减小，效率下降，而轴功 率则要增大。

　　离心泵的特性曲线是泵本身固有的特性， 它与外界使用情况无关。但是，一旦泵被安排在一

　　定的管路系统中工作时，其实际工作情况就不仅与离心泵本身的特性有关， 而且还取决于管路的

　　在特定管路中输送液体时，管路所需压头 He 随着流量 Q的平方而变化。将此关系绘在坐标

　　若将离心泵的特性曲线与其所在管路特性曲线绘于同一坐标纸上，如 图所示，此两线交点 M

　　称为泵的工作点。 选泵时，要求工作点所对应的流量和压头既能满足管路系统的要求， 又正好是

　　改变离心泵出口管线上的阀门开关，其实质是改变管路特性曲线。如 图所示，当阀门关小

　　时，管路的局部阻力加大，管路特性曲线变陡，工作点由 M移至M，流量由Q减小到QM。当阀

　　门开大时，管路阻力减小，管路特性曲线变得平坦一些，工作点移至 M，流量加大到

　　用阀门调节流量迅速方便，且流量可以连续变化，适合化工连续生产的特点。所以应用十分 广泛。缺点是

　　改变泵的转速实质上是改变泵的特性曲线。泵原来转速为 n，工作点为M如图所示，若把

　　在实际工作中，当单台离心泵不能满足输送任务的要求时， 有时可将泵并联或串联使用。

　　当一台泵的流量不够时，可用两台泵并联操作，以增大流量。如 图所示，两台相同的泵并

　　联操作时，在同样的压头下，并联泵的流量为单台泵的两倍， 所以将单台泵的特性曲线 的横坐

　　标加倍，纵坐标不变，便可得到两泵并联后的合成特性曲线。但需注意，对于同一管路，并联

　　两台相同型号的泵串联工作时， 每台泵的压头和流量也是相同的。 因此，在同样的流量下，

　　串联泵的压头为单台泵的两倍。 将单台泵的特性曲线 的纵坐标加倍，横坐标保持不变，可得到

　　两台泵串联后的合成特性曲线 （如图所示）。由图中可知，单台泵的工作点为 A,串联后移至

　　在如图所示的管路中， 在液面o— 0 与泵进口附近截面 1 — 1 之间无外加能量， 液体靠压强 差流动。

　　因此，提高泵的安装位置，叶轮进口处的压强可能降至被输送液体的饱和蒸汽压， 弓I 起

　　实际上，泵中压强最低处位于叶轮缘叶片的背面，当泵的安装位置高至一定距离，首先在 该处发生汽化

　　并产生汽泡。含汽泡的液体进入叶轮后， 因压强升高，汽泡立即凝聚，汽泡的消失

　　产生局部真空，周围液体以高速涌向汽泡中心， 造成冲击和振动。尤其是当汽泡的凝聚发生在叶

　　片表面附近时，众多液体质点犹如细小的高频水锤撞击着叶片； 另外汽泡中还可能带有氧气等对

　　金属材料发生化学腐蚀作用。 泵在这种状态下长期运转， 将会导致叶片的过早损坏， 这种现象称

　　离心泵在产生汽蚀条件下运转，泵体振动并发出噪音，流量、扬程和效率都明显下降，严

　　重时甚至吸不上液体。为了避免汽蚀现象，泵的安装位置不能太高， 以保证叶轮中各处的压强高 于液体的饱和

　　一般采用两种指标对泵的安装高度加以限制，以免发生汽蚀，现将这两种指标介绍如下:

　　允许吸上真空高度 Hs 是指泵入口出压力 pi 可允许达到的最高真空度，其表达式为：

　　在同一流量下应选用直径稍大的吸入管路；为了减小X H0-1，应尽量减少阻力元件如弯头、截止

　　注意，工厂在泵岀厂时给岀的 Hs 是在介质为清水，20C，大气压为10mHO时的值。若使

　　汽蚀余量/ h 是指离心泵入口处，液体的静压头P1/ p g 与动压头U1

　　应当注意，泵产品样本上的/ h 值也是按输送20C水而规定的。当输送其他液体时，需进

　　离心泵的种类很多，化工生产中常用的离心泵有清水泵、耐腐蚀泵、油泵、液下泵、屏蔽泵、杂 质泵、管道泵

　　在泵样本中，各种类型的离心泵都附有系列特性曲线，以便于泵的选用。每一种型号的泵

　　都有其最佳的工作围， 有时会有几种型号的泵同时在最佳工作围满足流量 Q及压头H的要求，这

　　时可分别确定各泵的工作点， 比较各泵在工作点的效率。 一般总是选择其中效率最高的一种， 但 同时也应考

　　在化工生产中除了离心泵之外，还会用到其它一些种类的泵， 包括往复泵、计量泵、旋转泵

　　往复泵装置如 图所示。往复泵是利用活塞的往复运动， 将能量传递给液体， 以完成液体输 送任务，往

　　复泵输送液体的流量只与活塞的位移有关， 而与管路情况无关，但往复泵的压头只与

　　与离心泵一样，往复泵也是借助泵体减压而吸入液体， 所以吸入高度也有一定的限制。 往复

　　泵的低压是靠泵体活塞移动使空间扩大而形成的。往复泵在开动之前，没有充满液体也能吸液，

　　离心泵可以用岀口阀门来调节流量，但对往复泵此法却不能采用。因为往复泵属正位移泵，

　　其流量只与泵的几何尺寸和泵的往复次数有关， 而与管路特性无关。安装调节阀非但不能改变流

　　量，而且还会造成危险。一旦岀口阀完全关闭，泵缸的压强将会急剧上升，导致机件破损或电机 烧毁，根据

　　如图所示，在往复泵岀口处装上旁路，使一部分液体返回进口处。在旁路上装调节阀，

　　通过阀门调节旁路流量，可以达到调节主管流量的目的。这种方法简单方便， 但很不经济，只适

　　改变原动机的转速和活塞的行程， 可以改变泵的流量。因电动机是通过减速装置与往复

　　泵相连接的，改变减速装置的传动比可以方便地改变转速， 达到流量调节的目的。 因此改变转速

　　此外，对输送易燃、易爆液体的蒸汽推动往复泵，可改变蒸汽进入量使活塞往复次数改变，

　　气体输送机械的结构和原理与液体输送机械大体相同。 但是气体具有可压缩性和比液体小得

　　多的密度(约为液体密度的千分之一左右)，从而使气体输送具有某些不同于液体输送的特点。

　　气体输送机械根据它所能产生的进、出口压强差或压强比(称为压缩比)进行如下分类：

　　此外，气体输送机械按其机构与工作原理又可分为离心式、往复式、旋转式和流体作用式。

　　离心通风机的主要性能参数有流量（风量）、压头（风压）、轴功率和效率。由于气体通过 风机的压强

　　变化较小，可视为不可压缩，所以离心泵基本方程也可用来分析离心通风机的性能。

　　（1）风量 风量是单位时间从风机岀口排岀的气体体积， 并以风机进口处气体的状态计，

　　（2）风压 离心泵的压头是以单位质量流体所受能量为基准，压头的单位是 对于通风

　　机，如果也以此为基准，则压头的数值很大（ 1mm水柱约等于1m空气柱），使用不便。因此习

　　离心通风机的风压目前还不能用理论方法精确计算， 而是由实验测定。 一般通过测量风机进

　　气体为基准，在风机进、岀口的截面 1 — 1 及2 — 2 间列柏努利方程，可得离心通风

　　风机进、岀口间管段很短，故 pE hf 1-2 也可忽略，又当空气直接由大气进入风机， U1 也可忽

　　从上式看岀，通风机的风压由两部分组成：（ P2-P1）习惯上称静风压；而p U2

　　风压。在离心泵中，泵进、出口处的动能差很小，可以忽略，但在离心通风机中，气体出口速度 很大，动能

　　差不能忽略。因此，通风机的性能参数比离心泵多了一个动风压。 离心通风机的风压

　　离心通风机的风压取决于风机的结构、叶轮尺寸、转速与进入风机的气体密度。离心通风 机的风压目

　　前还不能用理论方法精确计算， 而是由实验测定。一般通过测量风机进岀口处气体的

　　通风机在岀厂前，必须通过试验测定其特性曲线（如图所示），试验介质是压强为

　　1.013 10 Pa，温度为20C的空气（p = 1.2kg/m ）。若实际操作条件与上述试验条件不同时，

　　应按下式将操作条件下的风压 PT1 换算为试验条件下的风压 PT，然后以PT的数值来选择风机。

　　风机的轴功率与被输送气体的密度有关， 风机性能表上列岀的轴功率均为试验条件下， 即空

　　气的密度为1.2kg/m时的数据。若输送的气体密度不同，可按下式进行换算：

　　离心式气体输送机械除了离心通风机之外还有离心鼓风机和离心压缩机， 它们的工作原理与

　　其它的气体输送机械还有很多，如罗茨鼓风机、液环压缩机、真空泵、往复压缩机等等。对 于这些实际十大买球的app