【正文】 漩渦泵總體 及 葉輪 離心通風機 離心鼓風機 離心壓縮機及葉輪 2022/5/30 第 2 章 流 體 輸 送 機 械 8 概 述 一、化工生產中為什么要流體輸送機械？ 連續(xù)流動的各種物料或產品 由低處送至高處 由低壓送至高壓設備 克服管道阻力 流體輸送機械 …… ——為輸送流體而提供能量 的機械 按工作原理分： 動力式（葉輪式） ：離心式，軸流式； 容積式（正位移式） ：往復式，旋轉式； 其它類型 ：噴射式，流體作用式等。 固體 的輸送，可采用 流態(tài)化 的方法 氣體 的輸送和壓縮，主要用鼓風機和壓縮機。 液體 的輸送，主要用離心泵、漩渦泵、往復泵。 2022/5/30 第 2 章 流 體 輸 送 機 械 9 二、為什么要用不同結構和特性的輸送機械 化工廠中輸送的流體種類繁多： 流體種類有強腐蝕性的、高粘度的、含有固體懸浮物的、易揮發(fā)的、易燃易爆的以及有毒的等等； 溫度和壓強又有高低之分； 不同生產過程所需提供的流量和壓頭又各異。 三、本章的目的 、結構與性能。 、定規(guī)格、計算功率、安排位置。 2022/5/30 第 2 章 流 體 輸 送 機 械 10 離心泵 離心泵構造、原理及主要部件 一、構造和原理 離心泵的構造： 吸入口 排出 管 泵軸 軸封 泵殼 葉輪 2022/5/30 第 2 章 流 體 輸 送 機 械 11 演示 2022/5/30 第 2 章 流 體 輸 送 機 械 12 吸入導管 壓出導管 為什么葉片彎曲？ 泵殼呈蝸殼狀？ 思考： 泵軸 泵殼 葉輪 底閥 ?????：、：、：、泵軸及軸封裝置泵殼葉輪3212022/5/30 第 2 章 流 體 輸 送 機 械 13 離心泵的工作原理： 流體在泵內都獲得了什么能量？ 其中那種能量占主導地位？ 思考： 常壓流體 被甩出 高速流體 機械旋轉 的離心力 逐漸擴大的 泵殼通道 高壓流體 灌滿液體 葉輪旋轉 離心力甩出液體 蝸殼內進行能量的轉換 流體被壓出 葉輪中心形成真空 在壓力差的作用下流體被壓入泵內 2022/5/30 第 2 章 流 體 輸 送 機 械 14 氣縛現象泵啟動前為什么要灌滿液體？ 思考： 液體未灌滿 ρ氣 ρ液 離心力甩不出氣體 葉輪中心的真空度不夠 吸不上液體 泵無法正常工作 未灌滿 底閥漏液 其它地方泄漏 2022/5/30 第 2 章 流 體 輸 送 機 械 15 演示 2022/5/30 第 2 章 流 體 輸 送 機 械 16 二、主要部件 葉輪（ Impeller） :離心泵的 關鍵部件 ，是流體獲得機械能的主要部件， 作用 是 將原動機的機械能傳給液體，使液體的靜壓能和動能均有所提高 ,其轉速一般可達 1200～ 3600轉 /min，高速 10700～ 20450轉 /min。根據其結構可分為： 葉輪 ： 思考：三種葉輪中哪一種效率高？ 開式 半開式 閉式 2022/5/30 第 2 章 流 體 輸 送 機 械 17 2022/5/30 第 2 章 流 體 輸 送 機 械 18 哪種形式的葉輪做功效率高 ？ 閉式 葉輪效率最高 ， 半開式 葉輪效率次之 ， 開式 葉輪效率最低； 原因 在于葉片間的流體倒流 （ 外緣壓力高， 葉輪中心壓力低 ） 回葉輪中心 ， 做了無用功；增加了前后蓋板使倒流的可能性減小 。 按照吸液方式 可以 將葉輪分為 單吸式 和 雙吸式 兩種 。 2. 泵殼 從葉輪中拋出的流體匯集到泵殼中 ， 泵殼是蝸殼形的 ,故其流道不斷地擴大 ， 高速的液體在泵殼中將大部份的 動能 轉化為 靜壓能 ， 從而避免高速流體在泵體及管路內巨大的流動阻力損失 。 因此泵殼不僅是液體的匯集器 ， 而且還是一個 能量轉換裝置 。 2022/5/30 第 2 章 流 體 輸 送 機 械 19 3. 軸封裝置 前面已提到泵啟動后在葉輪中心產生 負壓 （ 吸入口在泵體一側 ） ， 故其會 吸入外界的空氣 ；液體經過葉輪的做功 ， 獲得機械能經過泵殼的匯集， 能量轉換成靜壓能較高的流體進入排出管 ， 對半開式與閉式葉輪 ， 葉輪四周的高壓流體可能泄漏到蓋板與泵體間的空隙 （ 葉輪可旋轉 ， 泵體相對固定 ， 葉輪軸與泵體間必有間隙 ） ， 故其會向外界 漏液 。 泵軸與泵殼之間的密封 稱為 軸封 。 2022/5/30 第 2 章 流 體 輸 送 機 械 20 密封方式 有： 填料密封 與 機械密封 ，填料密封 適用于 一般液體，而機械密封 適用于 有腐蝕性易燃、易爆液體。 填料密封 ：簡單易行，維修工作量大，有一定的泄漏，對燃、易爆、有毒流體不適用； 機械密封 ：液體泄漏量小，壽命長，功率小密封性能好，加工要求高。 2022/5/30 第 2 章 流 體 輸 送 機 械 21 以上三個構造是離心泵的基本構造 ， 為使泵更有效地工作 ， 還需其它的 輔助部件 ： 導輪 ：液體經葉輪做功后直接進入泵體 ， 與泵體產生較大沖擊 ， 并產生噪音 。 為減少沖擊損失設置導輪 ， 導輪是位于葉輪外周的固定的帶葉片的環(huán) 。 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 ， 引導液體在泵殼通道內平穩(wěn)地改變方向 ， 使能量損耗最小 ， 動壓能轉換為靜壓能的效率高 。 底閥 （ 單向閥 ） ：當泵體安裝位置高于貯槽液面時 ， 常裝有底閥 ， 它是一個單向閥 ， 可防止灌泵后 ， 泵內液體倒流到貯槽中 。 濾網 ：防止液體中雜質進入泵體 。 2022/5/30 第 2 章 流 體 輸 送 機 械 22 離心泵的分類 吸液 方式 單吸 ： 液體只從一側吸入 雙吸 ： 液體同時從兩側吸入。具有 較大的吸液 能力 S 型單級 雙吸 離心泵 IS、 IR 型單級 單吸 離心泵 2022/5/30 第 2 章 流 體 輸 送 機 械 23 TSWA 型臥式多級泵 單級 ： 只有一個葉輪 DL 型立式多級泵 DFW 型臥式離心泵 ISG 型管道離心泵 多級 ： 多個葉輪， 可 提供更高 的揚程 葉輪 個數 2022/5/30 第 2 章 流 體 輸 送 機 械 24 離心泵的理論壓頭與實際壓頭 H = he 泵對單位重量流體提供的機械能 管路系統(tǒng)輸送單位重量流體所需的機械能 理論壓頭 假設 ： （ 1） 葉輪內 葉片數目 無窮多 ， 葉片的 厚度 無窮小 ,即葉片沒有厚度； （ 2）液體為粘度等于零的 理想流體 ； （ 3）泵內為 定態(tài)流動 過程。 ???????? f2e 2 hgugpzh?泵的 壓頭 （或 揚程 ）： 指泵對單位重量的流體所提供的有效能量，以 H表示。 2022/5/30 第 2 章 流 體 輸 送 機 械 25 2 流體輸送機械 — 離心泵的理論壓頭與實際壓頭 gcgpHgcgp22222211 ????? ??(22) 即 gccgppH2212212 ????? ?(22a) H∞ ——葉輪對液體所加的壓頭， m； p1 、 p2 ——液體在 2兩點處的壓力， Pa； c1 、 c2 ——液體在 2兩點處的絕對速度， m/s； ρ —— 液體的密度， kg/m3； c2 w2 u2 前彎 后彎 r2 β 2 c1 w1 u1 液體進入與離開葉輪時的速度 1 2 α 2 α 1 β 1 2022/5/30 第 2 章 流 體 輸 送 機 械 26 2 流體輸送機械 — 離心泵的理論壓頭與實際壓頭 液體從點 1運動到點 2， 靜壓頭增加（ p2 – p1） /ρg的原因 ： ① 質量為 1kg的液體因受離心力作用而接受的 外功 ： ② 質量為 1kg的液體從點 1運動到點 2由于通道的截面增大，一部分動能轉變?yōu)殪o壓能 2)(2dd2122212222c2121uurrrrrF rrrr????? ?? ??22221 ww ?質量為 1kg的液體通過葉輪后其 靜壓能的增量 ： 222221212221 wwuupp ??????(23) c2 w2 u2 r2 β 2 c1 w1 u1 1 2 α 2 α 1 β 1 2022/5/30 第 2 章 流 體 輸 送 機 械 27 2 流體輸送機械 — 離心泵的理論壓頭與實際壓頭 gccgwwguuH222212222212122 ???????(24) 根據余弦定律 111212121 c o s2 ?ucucw ???(25) 222222222 c o s2 ?ucucw ???(26) gcucuH /)c o sc o s( 111222 ?? ???在離心泵設計中，一般都使設計流量下的 2/1 ?? ?(27) gcuH /c o s 222 ???離心泵的理論壓頭 2022/5/30 第 2 章 流 體 輸 送 機 械 28 2 流體輸送機械 — 離心泵的理論壓頭與實際壓頭 rcbDcbrQ 2222222 s in2 ??? ??泵的流量， m3/s 葉輪周邊的寬度， m 葉輪直徑， m 2222 2 2 2 22 2 2c o t11( ) ( ) c o tuQ QH u u r rg r b g b g? ?? ? ????? ? ? ?(210,11) gcuugcuH r /)c o t(/c o s 2222222 ?? ????(29) 葉片裝置角 c2 w2 u2 r2 β 2 c1 w1 u1 1 2 α 2 α 1 β 1 2022/5/30 第 2 章 流 體 輸 送 機 械 29 2 流體輸送機械 — 離心泵的理論壓頭與實際壓頭 根據裝置角 β2的大小，葉片形狀可分為三種： 2?2w 2c2u2?(a) (a)β2 90o為后彎葉片， cotβ2 0，Q↑， H∞ ↓ 2?2w 2c2u2?(b) (b)β2= 90o為徑向葉片， cotβ2 =0， H∞不隨 Q變化 2c2?2w2u2?(c) (c) β2 90o為前彎葉片， cotβ2 0， Q↑ ，H∞ ↑ 2022/5/30 第 2 章 流 體 輸 送 機 械 30 2 流體輸送機械 — 離心泵的理論壓頭與實際壓頭 ?? 902??? 902??? 902??HQgu /22圖 29 離心泵 H∞ Q圖 2222 2 2 2 22 2 2c o t11( ) ( ) c o tuQ QH u u r rg r b g b g? ?? ? ????? ? ? ?(210,11) 2022/5/30 第 2 章 流 體 輸 送 機 械 31 分析如下： =位頭（ ） +靜壓頭（ ） +動壓頭（ ） THz? pg?? 22ug? 而 的前彎葉片流體出口的絕對速度 很大 ， 此時增加的壓頭主要是動壓頭 ， 靜壓頭反而比后彎葉片小 。 動壓頭雖然可以通過蝸殼部分地轉化為靜壓頭 ， 但由于 大 ， 液體在泵殼內產生的沖擊劇烈得多 ， 轉換時的能量損失大為增加 ， 效率低 。 故為獲得較多的能量利用率 ， 離心泵總是采用后彎葉片 （