第二节流体输送设备.docVIP

《食品工程原理(1)》教案 （第13次课 2学时） 一 授课题目 第二章 流体输送设备 第二节 离心泵(1) 二 教学目的和要求 通过本节学习，使学生对常见的液体输送设备---离心泵有个全面系统的了解，要求学生掌握离心泵的工作原理，及其安装高度的计算方法，从而为离心泵的选型、安装、调试及故障排除做好理论准备。 三 教学重点和难点 教学重点：1、离心泵的工作原理及其主要性能参数； 2、汽蚀现象与离心泵允许安装高度的计算。 教学难点：离心泵允许安装高度的计算 四 教学过程 教学方法：讲授法、图示法、实验法 教学手段：传统教学---板书（建议本节内容最好采用多媒体，效果会更好）、　　　　　　　　网络自学 第二章 流体输送设备 第二节 离心泵（１） 引入： 在食品的生产中，常需要将流体从低处输送到高处，从低压送至高压，沿管道送至较远的地方，为达到此目的，必须对流体加入外功，以克服流体阻力及补充输送流体时所不足的能量。我们把向流体做功，为流体提供能量的机械称为流体输送机械，其中专门用来输送液体的输送机械称为泵，离心泵是其中应用最广的一大类泵。 离心泵（centrifugal pump）的特点：结构简单、流量大而均匀、操作方便 离心泵的工作原理 1、离心泵的基本结构 叶轮泵壳底阀(防止“气缚”)滤网(阻拦固体杂质)蜗牛形通道；叶轮偏心放；可减少能耗，有利于动能转化为静压能。 叶轮 泵壳 底阀(防止“气缚”) 滤网(阻拦固体杂质) 蜗牛形通道；叶轮偏心放；可减少能耗，有利于动能转化为静压能。 叶轮：离心泵的核心部分，一般有6~12片叶片； 泵壳：蜗牛形通道，能量转换装置。 2、离心泵的工作原理 泵内液体在离心力的作用下由中心向外缘作径向运动的同时，叶轮中心形成低压区，而在泵的进出口处产生压力差，于泵的吸入管路浸没于输送液体中，压差的作用下液体不断地被吸入管路，流体流动，而达到输送目的。 即：离心力→压力差→流体流动 3、离心泵的具体工作过程： （1）启动前：将所需输送的液体灌满泵壳和吸入管路，防止“气缚”发生； （2）启动后：泵轴带动叶轮作高速旋转，并带动液体旋转； （3）泵内液体在离心力的作用下沿叶片由中心向边缘抛出，在此过程中泵通过叶轮向液体提供了能量，从而使液体以较高的静压能及较高的流速（约15~25m/s）进入蜗形泵壳，由于蜗形通道的截面逐渐增大，液体的流速不断减慢，动能逐渐转换为静压能，从而使静压强相应提高，最终以较高的压强排出泵体，切向流入排出管路； （4）由于液体被抛出，在叶轮中心处形成低压区，而泵外流体压力较高，在压力差的作用下，流体被吸入泵口，填补被排出液体的位置； （5）叶片不断转动，液体不断被离心泵吸入、排出，形成连续流动，完成输送任务。 注：“气缚现象”：离心泵叶轮高速旋转，但是不出液体的现象。 解释：离心泵启动前，若未充满液体，则泵壳内存在空气，由于空气密度很小，所产生的离心力（）也很小，此时，在吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内，所以虽启动离心泵，但不能输送液体。 危害：电机空转，烧坏电机。 防止措施：启动离心泵前首先灌泵。 离心泵的主要性能参数 　　离心泵的主要性能参数有：流量、压头（扬程）、功率和效率、转速 1、流量Q m3/s（m3/h、L/s、L/min） 泵的流量（又称“泵的送液能力”）：指单位时间内泵所输送的液体体积。 2、泵的压头（扬程）H m(J/N) 　　泵的压头（扬程）：指单位重量液体流经泵后所获得的能量。 (1)在一定的管路输送系统中，泵的压头的表现形式： 将液体位压头提高； 将液体静压头提高； 抵偿了液体在管路中流动的压头损失(、)； 将液体动压头提高（可略）。 公式表达：（） 注：a、升举高度=吸上高度+排出高度 b、从上式可看出，泵的扬程≠泵的升举高度,升举高度只是泵扬程的一部分。 (2)实验：泵压头的测定 如下图：在泵进、出口附近分别安装真空表和压力表，在两表间列实际流体流动能量平衡方程（即选两表所在面为截面），则有： 化简：（∵管路很短，∴两截面间的压头损失可忽略不计即） 真空计压强表 真空计 压强表 离心泵 储槽 贮液槽 压力表 真空表空表空表 离心泵心泵离心泵 孔板流量计心泵离心泵 吸入管路 排出管路 h0----两表所在截面间高度，m(可通过实验测定而得出)； pm----压力表读数（即表压），N/m2 pv----真空表读数（即真空度），N/m2 3、泵的功率P和效率η (1) 泵的有效功率Pe：单位时间内流体流经泵后所获得的功。 (2) 泵的轴功率P：泵轴从电动机上得到的实际功率。（P＞Pe） (3) 泵的效率η：泵的有效功率与轴功率之比。即 造成η＜1的原因分析： A、机械损失：泵运转时，轴承、轴