免费在线 流体输送机械（多）第二章 和设备）。一、 流体输送机械：为流体提供外加能量的机械（机器? 分类二、 ? 液体 泵， 气体风机或压缩机或真空泵， （离心泵、离心风机） 或动力式或叶轮式离心式? （往复泵、往复压缩机）往复式 容积式或正位移式 （齿轮泵、罗茨鼓风机）旋转式 （喷射泵）流体动力作用式 离心泵 第一节 一、工作原理 2-1。． 结构：见图1 理：甩出、线叶轮旋转时，叶片之间的液体随叶轮一起旋转，在离心力的作用下，液体沿叶片间的通道从叶轮中心被甩到叶轮外围，具有很高的能量，从而液体可流 到所需场所。当液体被甩出后，在叶轮中心就会形成一定的真空，外界压力与该真空的压差就使液体经底阀，吸入管道流入叶轮中心。这样，只要叶轮不停地旋转， 液体就源源不断地被吸入和排出。 缚：叶轮旋转时不能输送液体的现象。气．3 若离心泵启动前未充满液体，则叶片间必充满气体。由于气体密度很小，所产生的离心力也很小。所以在叶轮中心形成的真空不足以将液体吸入泵内， 2 这时叶轮虽然旋转，但不能输送液体。 二、主要部件 。2-2 叶轮：见图和图2-31． （开式） 敞式 单吸 半蔽式 （半闭式） （闭式） 蔽式 双吸 ）或采用双吸为平衡轴向推力，可在叶轮后盖板上钻一些小孔（见图2-3a 式叶轮。 。泵壳：见图2-42．十大买球的app 泵壳一般制成蜗牛壳形，以便动能有效地转化为静压能，为了进一步提高 转化率，有时在叶轮与泵壳之间装有一个导轮。 封（装置）：旋转的泵轴与固定的泵体之间的密封。 3．轴 填料密封(1)填料一般采用浸油或涂石墨的石棉绳。结构简单，但功率消耗大，且有一 定程度的泄漏。 机械（端面）密封(2)动环硬度大，常用硬质合金、陶瓷等，而静环硬度较小，常用石墨制品、 聚四氟乙烯等。 3 三、基本方程 心力场流线??cos?r? m?F2??cosmr2z?? sin?r?r mmg?Fgyg?? mx 0X?22???yY?rcos?? 22???g???sinz?gZ?r 由流线柏努利方程的最初形式：2??1p1u????ddy?hdz)???Ydy?Zdz?dp?dt?(hdxhXdx ?? zxy??t2??? 对理想流体，有2??1?up1???d?dp?dt?Xdx?Ydy?Zdz ?? ??2t??? 对匀速离心力场和重力场中的稳定流动或某一时刻，有2??1u?22??????0)dz?dp?rcosrdy?(dsin??g ?? ?2??2??1u?22????0d?ydy?z?dz?gdzdp? ?? ?2?? 对不可压缩流体沿流线??Const??gz??y?z ?222222?upr?Const????gz ?22 4 222222????uurprp221211?gz?????gz? ——离心力场流线． 假定：叶轮为具有无穷多个叶片、每个叶片无限薄的理想叶轮，即液体质点严(1) 格沿叶片表面而流动，在同一圆周上所有液体质点的所有物理量都各自 相等。 流过叶轮的液体为理想液体，即液体流过叶轮时无能量损失。(2) 两点间列某一时刻流线?gz?gz???W? 2T1???2222cp?p?c1212?gW?(z?z)? 所以 12T??2 2两点间列同一时刻流线柏努利方程，则站在叶轮上，在1、222222??wrpwrp222111???gz???gz? 21??2222222222??w?wpr?rp?212121?g(??z?z) 12?222222wu?wu?2121?)u?r??( w?wu?uc?122112???W 所以 ?T222222222c?wc?wu?u111222H???(2-4)(P89) ——理论压头 ?Tgg22g2 由余弦定理222?cosw?cu?u?2c 111111222?cosucuc??2?w 222222??sc?occusuco122121?H(2-5)(P89) 得 ——基本方程 ?Tg 5 =0 cos??=90?，则在离心泵的设计中，一般使11?soucc222 所以 ?H ?Tg?c?uscco?u22u?222?cg?t 由 2cc2r2r?? 得o?ctcgcus?c222r22?? ogc?s?ucctc222r222?gctu?uc222r2?H 代入上式，得 ?Tg? 又将 b?c?DQ2r2T2?nD2 ?u 2602222???nctguuDctgn22222 代入上式，得 Q?H???Q TTT??gb603600ggDbg222 基本方程的讨论3． 理论压头与叶轮直径及转速成正比。(1) 叶片的几何形状对理论压头的影响：(2)2u2?H ?，ctg??0，后弯叶片，a. ??9022 ?Tg2u2H?，?=0?=90?，ctgb. 径向叶片，22 ?Tg2u2H?， ?ctg?0?c. 前弯叶片，?90?，22 ?Tg?大于?90?由上可见，值越大，H值越高，似乎前弯叶片较好。但由于2T2?的增加，动压头增加，静压头反而减小，从而能量损失大，效率低。以后，随?2 。因此，实际上离心泵的叶片总是后弯的。见图2-9 理论流量对理论压头的影响(3) 一定时，理论压头与理论流量呈线(n)和转速)、b、当叶轮的几何尺寸(D?222 性关系。 6 ，H??90?，Q?a. ??TTHH或T ??，H=90b. ??，Q?T2T ??，Hc. ?90?，Q?2TQT 实际上，叶轮的叶片数是有限的，液体也是非理想的，所以实际压头和实 际流量的关系曲线应在理论压头和理论流量的关系曲线的下方。 四、性能参数33 L/s、m。/h1． 流量：单位时间内泵所输送的液体体积，Q，m或/s 液柱。程（压头）：单位重量的液体流经泵后所获得的能量，H，m 2．扬 扬程（一般）由实验测定，装置如图，原理如下： 在真空表和压力表之间列柏努利方程：22uppu2?2112H??Hz?????z? f12??g2gg2gh0? —叶轮提供给单位重量的液体的能量，m液柱。式中 H122u?pup??1212?z?z?HH???H? 所以 12f?g2g2222p)p?p)?(pp(p?uuu?u?vmavma1122?h?H???h?? 所以 00???g2g2gggp,p 。分别是压力表和真空表的读数，Pa—— 式中 vm W。效功率：液体流经泵后所获得的功率， 有N，3．e3??JNkgmmm????g?HQNW??m??? 显然 ?? e23ssssm??Ne?? 效4． 率：有效功率与轴功率之比，即 N ?，高压液体泄漏到低压处，Q 容积损失? v ?，轴与轴承，轴封的摩擦 机械损失能量损失? m H，液体内摩擦及液体与液体及泵壳的碰撞，水力损失 ??h 7 所以 ???????hmv W。功率：电机提供给泵轴的功率，N，5． 轴Ne 由 ?N ??gHQ 得 ?N ???HQ807HQ?9.kW ， 或 ??N ??1021000 五、特性曲线性曲线：反应扬程、轴功率、效率和 特1． min2900rpn??C?流量之间函数关系的曲线 的清水在特定转速下由实验测定。H应关由轴功率特性曲线知，启动泵时，N 闭出口阀门，以保护电机。 由效率特性曲线知，泵的工作点 。应在高效率区(??92%) 2．各因素对特性曲线) 密度的影响扬程与液体的密度又由泵的基本方程可知，与知Q?无关，a. 由uA?Q 曲线不变。无关，所以H~Q曲线及轴的摩擦有关，所以效率也与密度无关，?~QH十大买球的appb. 由?只与Q、 不变。?HQ?N知，N~Q曲线)粘度增大，能量损失增大，因此泵的压头、流量都要减小，效率下降，而 轴功率增大。 ， 即 ??H??，Q，??N，? 8 特性曲线的改变可按下式进行换算：????? ?CH,?C?Q,H??CQ??HQ 查得。及图2-15，C——换算系数，可由图2-14式中 C，C?HQ 转速(3) ）时，有以下近似关系：当转速变化不大（≤±20%32????nQnHNn????222222??,,? ——比例定律???? nNHQnn????111111 叶轮直径(4) 10%）时，有以下近似关系：当叶轮直径变化不大（≤±32????DNDHDQ????222222?,??, ——切割定律???? DNHQDD????111111 六、气蚀现象和安装高度 蚀现象：液体汽化后又凝结，且对叶轮产生破坏的现象。 气1．当叶轮入口处压力等于或低于液体的饱和蒸汽压时，该处液体就会汽化并产生汽泡，这些汽泡流到高压处又重新凝结，凝结时会产生很高的局部冲击力，会使叶轮因疲劳而破坏成蜂窝或海绵状，而且会产生很大的噪音和强烈的振动。 产生气蚀现象可以是安装高度过高、液体温度过高、吸入管路阻力过大等。?H许吸上线) 定义 H? s?g ；p——泵入口处允许达到的最低绝对压力，Pa式中 1?H液柱，——用液柱高度来表示的泵入口处允许达到的最高线 C的清水由实验测定。的大气压下，用Pa)20?通常在10mHO(9.807?102?H与H(2) 允许安装高度 的关系gs 在贮槽液面与泵入口处之间列柏努利方程， 22upup0011?Hz????z?? 则 01f??gg2gg2 9 2pp?u1 101??z???Hz 所以 0f1?g2gp0Hg1p?p 若 00a02u?1H??HH?? ——(2-26) 则 sgfg2 校正(3)??p1000???v 24.?H?(H?10)?0H????? ssa3?10?9.81???? 蚀余量． 汽3 定义(1) 2??pup??v11???NPSH ?? ??ggg2??——汽蚀余量，泵入口处静压头和动压头之和与操作温度下液体饱 NPSH式中 和蒸汽压头之差。p2??pu1min,??v1??(NPSH)? ?? c??g2gg??——临界汽蚀余量，泵入口处最低静压头和动压头之和操作温度 (NPSH)式中 c的清水由实验测定，在一固定流量下，通过?C下液体饱和蒸汽压头之差。用20作为发生气蚀的依据，测出相应的3%关小泵吸入管路的阀门，以泵的扬程下降 。p1,min3.NPSH)?0(NPSH)?( cr ——必需汽蚀余量，由临界汽蚀余量加上一定的安全量而得。 (NPSH)式中r 与H(NPSH)的关系(2) rg2pup011H??H??? fg??gg2g2pppupv0v11 2-25）——（H??????? f????gg2gggppv0H?)??(NPSH?? fr??gg (3) 校正：通常不校正而把它作为安全系数。 10 七、工作点和流量调节 路特性曲线 两截面间列柏努利方程，得1、2在22uu??pp1212H???H?z?z? f12?g2g1 1 2ll??u??e??? 又 ??H????? ecfgd2??2Q4???? 2l?l??l?l?8????d??2ee?????? Q????????????? eecc42?dgd2gd????22u??pup1221?zz?K?? 令 12?gg2l?l?8??e??? ???B??? ec42?dgd??2BQ?K?H ——管路特性曲线 则 当泵在管路系统中工作时，工作点：泵的特性曲线与管路特性曲线的交点。流经管路的流量就是流经泵的流量；管路所需要的外加能量就是液体流经泵后 所获得的能量。 流量调节 2． 改变阀门的开度(1) 实质是改变管路特性曲线。 能损大，但方便，多采用。 (2) 改变泵的转速 实质是改变泵的特性曲线。 能损小，但昂贵，少采用。 (3) 改变叶轮的直径 实质也是改变泵的特性曲线。 不方便，相当于换一台泵，极少采用。 3．并联可以用两台泵当一台泵的流量不够时， 11 并联操作，以增大流量。两台相同的泵并联时，其联合特性曲 线为单台特性曲线在流量上的两倍。 但并联后的流量并非单台泵流量的两 倍，因为流量增大，管路阻力增加。 4． 串联可以用两台泵当一台泵的扬程不够时， 串联操作，以提高扬程。其联合特性曲线两台相同的泵串联时， 为单台特性曲线在扬程上的两倍。但串联后的扬程并非单台泵扬程的两 倍，因为扬程提高，管路阻力也增加。 八、类型和选择 型1． 类 分类(1) IS 单级， 型 单吸 型，扬程高 多级，D 水泵 型，流量大双吸，Sh 型，耐腐蚀耐腐蚀泵，F Y型，密封性好 油泵， 型 污水泵，PW 防堵、耐磨 PS型 杂质泵，P型， 砂泵， 型泥浆泵，PN 低温泵，隔热性好 型号(2) 160 80——IS10040FM1-26 2 100Y-120 ? 12 系列特性曲线)曲线绘在一个总图将同一类型的各种型号泵的较高效率范围内的H~Q ），以方便选用。上（如图2-28，P113 择2． 选 确定输送系统的流量和扬程(1) 流量 生产任务?? 扬程 管路系统?? (2) 选择泵的类型和型号 液体性质 类型 操作条件 流量 型号 扬程 (3) 核算泵的特性曲线 若液体的密度和粘度与水相差很大，则应核算泵的特性曲线?QCQ?? Q?H??HC H?????C ? 然后根据核算后的泵的特性曲线 其它类型泵第二节 复泵一、 往 构1． 结 理2． 原当活塞向右运动时，工作室的容积增大，形成负压，将液体经吸入阀吸入工作室；当活塞向左运动时，工作室的容积缩小，形成高压，将液体经排出阀 排出工作室。 ． 分类3 单动 双动 三联 点 特4． 容积式泵：往复一次，就排出一定体积的液体，而与压头无关。(1) nASQ? 单动泵： rT 理论流量：Sn)?a?Q(2A 双单泵： rT 由于漏泄，实际流量低于理论流量。 压头无限：只要泵的机械强度和原动机功率允许。是正位移泵之一。(2) 有自吸能力(3) 用回路调节流量(4) 量泵：装有可调偏心轮的往复泵，通过调节偏心轮来调节冲程，从而严 计二、 格地调节流量。 膜泵：活柱往复泵，用弹性薄膜（橡胶或金属）将活柱与液体隔开，适 隔三、 合输送腐蚀性液体和悬浮液。 14 转泵：正位移泵之一。 四、旋 轮泵：两齿拨开形成低压，两齿合拢形成高压。． 齿1 杆泵：两杆均合拢。 螺2． 涡泵：一种特殊的离心泵，启动前要灌满液体，启动时要全开出口阀， 旋五、 并用回路调节流量。 15 气体输送和压缩机械第三节 一、用途 送气体1． 输 产2． 生高压气体 3． 产生线kPa (表 ? 通风机 4 ，压缩比?=14.7~294kPa(表) 鼓风机 终压 4 ?表)，压缩比 ?294kPa (压缩机 ，初压为负压大气压) =Pa ( 真空泵 三、离心通风机 分类1． ) 0.9807kPa (表 〈 低压离心通风机 ) 表 =0.9807~2.942kPa ( 终压 中压离心通风机 ) =2.942~14.7kPa (表 高压离心通风机 与离心泵相似理： 原 2． 与离心泵相似结构： 3． 能参数 性4．，风量：单位时间内排出的气体体积，并换算成吸入状态的数值，Q(1) 3 。m/h3，=Pa，(2) 风压：单位体积的气体流径风机后，所获得的能量，HJ/mT OmmH。2 风压也由实验测定，装置与测泵扬程的装置相似，原理如下： 在风机进出口之间列柏努利方程，得 16 22uup?p?1122h??)W?g(z?z?? f1e2?222?)(u?u12????g(z?z)??h?(pp)H??W? 1feT212222??uu22??pp)??HH?( 所以 T12TS2221. ? 校正 H?H?HT TT?HST (3) 轴功率与效率? QHTkW,N? N ?1000 Q 性曲线 Q与之间函数关系的曲线。反应H、H、N、?STT 选择6． 确定输送系统的风量和风压(1)Q 态风量生产任务??进口(吸入) ?H实际风压?? 管路系统 ??实验风压H T T (2) 确定风机的类型和型号 气体性质 类型 实验风压范围 )态风量吸入 进口( 型号 实验风压H T 四、离心鼓风机 又称透平鼓风机，结构和原理与多级离心泵类似。 17 五、离心压缩机结构和原理与离心鼓风机的相似，只是离心压缩机的级数更多，一般要分 级降温，且叶轮逐级缩小。 六、罗茨鼓风机 结构如图，原理与齿轮泵相似。 七、液环压缩机 结构如图，原理为气室的变化。 八、往复压缩机 构如图1． 结 P2 理．2 原 假设 P1 ①理想气体 ②无气阀阻力 ③无泄漏 (1) 理想压缩循环：/ // 23 2 2 P2 活塞与气缸端盖之间没有空隙 P 或没有余隙。11 4 过程数a.1~2 等温， 吸气 / 绝热，1~2 压缩 // 多变，1~2 排气 b. 循环功1?m?????? pmm??21V?Wp? ???? 11pm1?????1?? m式中 ——多变指数。 18 实际压缩循环：活塞与气缸端盖之间有空隙或有余隙。(2) 过程数a. 2 3 吸气 压缩 1 4 排气 膨胀 b. 循环功1m????? pmm????2 1VW?p(V?)????? 4111p?m??1???? 余隙系数：余隙体积与活塞扫过体积之比，即c.V3?? VV?31 容积系数：吸气体积与活塞扫过体积之比，即d.VV?41?? 0V?V31 的关系e. ?与?01?? ??pm????2??1?1?? ???? 0p??1???? mk；式中 m——多变指数， k——绝热指数。p??2?,?,? 所以 0p1 性． 能参数3，V (1)排气量：单位时间内排出的气体体积换算成吸入状态的数值，min3 。m/min 理想循环a. ?VASn? minr b.实际循环 19 ????V?0.8~0.95),V?( minddmin0 轴功率与效率(2) 有效功率（理论功率）a.1m??? ??p1mm????2 1?pVN?????
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