化工原理第二章-流体输送机械.ppt

第二章 流体输送机械 Transportation of fluids 第一节、概　述 一、流体输送机械的作用 对流体做功以完成输送任务的机械称作流体输送机械。 　　输送液体的机械统称为泵（离心泵、往复泵、齿轮泵、管道泵）。 　　输送气体的机械统称为风机（离心风机、压缩机、真空泵）。 工厂水泵房 二、输送流体所需的能量 注意：Ｋ的表达形式与流量qv单位有关。 单位为m3/s时： 管路特性曲线 三、压头和流量是流体输送机械的主要技术指标 ------输送机械向单位重量流体输送的能量 四、流体输送机械的分类 依作用原理分为 动力式（叶轮式）： 包括离心式、轴流式等 容积式（正位移式）： 包括往复式（多动泵、计量泵、隔膜泵） 旋转式等 其它类型：不属于上述两类的其他形式。 第二节 离心泵 (Impeller pump) 一、离心泵工作原理： 　　 1、离心泵主要部件 （1） 叶轮：将原动机的机械能传给液体，提高液体的动能和压强能。 蔽式叶轮：两侧均有盖板 　　效率高，但不宜清洗 适用于输送清洁液体 吸入方式： 单吸（有轴向推力，可在后盖板开平衡孔） 小测验 请自备一张纸，写清班级、学号及姓名 上节重点内容回顾 上节重点内容回顾 1.输送 的机械统称为泵, 　输送 的机械统称为风机。 2、液体质点在叶片间的运动 　　离心泵工作时，液体在与叶轮一起作圆周运动的同时，又从叶轮中心向外缘运动。 作圆周运动的切向速度u： 3、离心泵理论压头 在理想状态下，离心泵提供的最大压头称作理论压头。 　　理想状态： ⑴ 液体在叶片间作定态流动； 　　 ⑵ 叶片有无限多，厚度无限小，无回流、反混； 　　 ⑶ 理想流体。 在叶轮入口处1至出口处2 之间列柏努力方程, 得： 液体从截面1到截面2虚拟压头的变化来自以下两方面 ∴虚拟压差可写成 整理得到理论压头（离心泵基本方程）： 4、流量对理论压头的影响 设叶轮直径为D2 ，叶轮厚度为b2 则流量：qV=cr2A2=cr2πD2b2 ， 径向流速：cr2= qV /(πD2b2 ) 又∵ c2cosα2=u2-cr2ctgβ2 ∴ 上式表达理论压头、流量、转速、叶片形状、叶轮几何尺寸之间的关系，也是离心泵的主要特性。 β2—叶轮出口相对速度w与圆周速度u反方向延长线的夹角称为叶片倾角 又称为离角 5、叶片形状对理论压头的影响 当 b2 、 D2 、 n(u2)一定时， HT与β2 、 qV 的关系： 　 β2 ＜90°，后弯叶片, qV ↑使 HT ↓ ? β2 ＝90°，径向叶片, HT与qV 无关 ?　β2 ＞90°，前弯叶片, qV ↑使 HT ↑ 离心泵采用后弯叶片的原因： 考虑的出发点：水力效率，电机的选择 径向叶片：相邻叶片张角大，环流强烈、涡流损失大，水力效率低，不选 前弯叶片： qV ↑， HT ↑ , Pa↑ ↑选电机困难 冲击损失大，水力效率低 不选 ∴为获得较高的能量利用率，离心泵总是采用后弯叶片。 6、液体密度的影响 二、离心泵的特性曲线 1、泵的轴功率、有效功率和效率 轴功率Pa — 由电机输入离心泵的功率，w 有效功率Pe —单位时间内液体从泵处获得的机械能，w Pe =(ρgqV)× He 泵的（总）效率η— 有效功率与轴功率之比 η= Pe / Pa 效率构成因素： 容积损失、水力损失、机械损失 2、离心泵的各项效率分析 容积损失 漏损液体的流动途径： 　　内漏、外漏 水力损失 实际流体流经泵内损失的部分机械能称为水力损失。 包括： 由于实际叶轮的叶片并非无限多引起的环流损失； 流体流动的摩擦损失（逆压梯度）； 在叶轮内、外缘和泵壳内的冲击损失。 机械损失 旋转叶轮盘面与液体间的摩擦以及轴承机械摩控所造成的能量损失ηm 有效功率 Pe =(ρgqV)× He 轴功率 Pa= (ρgqvT)× HT / ηm ∴效率 η= Pe / Pa=(qV/qvT)·(He / HT) · ηm = ηV · ηh · ηm 上式说明：效率为容积效率、水力效率与机械效率之乘积。 η v=0.85~0.95，η h=0.8~0.9 ，ηm=0.96~0.99 。 3、离心泵的特性曲线 当离心泵确定之后，其主要特性参数之间存在着必然的内在关系，表示这种内在关系的曲线称作泵的性能曲线。 特性曲线的特点: ⑴在一定转速下测定 (2900rpm.) ⑵He－qV线： qV ↑→He↓ ⑶Pa－ qV线： qV ↑→Pa↑ 例