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第2章 流体输送设备

2.1 概述

流体输送机械：为流体提供能量的机械或装置

流体输送机械在化工生产的作用：从低位输送到高位，从低压送至高压，从一处送至另一处。

2.1.1 对流体输送机械的基本要求

（1）满足工艺上对流量和能量的要求(最为重要）； （2）结构简单，投资费用低；

（3）运行可靠，效率高，日常维护费用低；

（4）能适应被输送流体的特性，如腐蚀性、粘性、可燃性等。 2.1.2 流体输送机械的分类

按输送流体的种类不同 泵（液体）：离心泵、往复泵、旋转泵 风机（气体）：通风机、鼓风机、压缩机，真空泵

按作用原理不同：离心式、往复式、旋转式等

本章主要讲解：流体输送机械的基本构造、作用原理、性能及根据工艺要求选择合适的输送设备。 2.2离心泵

离心泵是化工生产中最常用的一种液体输送机械，它的使用约占化工用泵的80～90％。 2.2.1离心泵的工作原理和主要部件

基本结构：蜗形泵壳，泵轴（轴封装置），叶轮 启动前：将泵壳内灌满被输送的液体（灌泵）。

输送原理：泵轴带动叶轮旋转→液体旋转→离心力（p,u）→泵壳，A↑ u↓ p↑→液体以较高的压力，从压出口进入压出管，输送到所需的场所。→中心真空→吸液

气缚现象：启动前未灌泵，空气密度很小，离心力也很小。吸入口处真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵，但不能输送体。此现象称为“气缚”。说明离心泵无自吸能力。防止：灌泵。

生产中一般把泵放在液面以下。

底阀（止逆阀），滤网是为了防止固体物质进入泵内。 2.2.2 离心泵的主要部件 1. 叶轮

叶轮是离心泵的最重要部件。其作用是将原动机的机械能传给液体，使液体的静压能和动能都有所提高。

按结构可分为以下三种：

开式叶轮：叶轮两侧都没有盖板，制造简单，效率较低。它适用于输送含杂质较多的液体。

半闭式叶轮：叶轮吸入口一侧没有前盖板，而另一侧有后盖板，它适用于输送含固体颗粒和杂质的液体。

闭式叶轮：闭式叶轮叶片两侧都有盖板，这种叶轮效率较高，应用最广。 闭式或半开式叶轮的后盖板与泵壳之间的缝隙内，液体的压力较入口侧为高，这使叶轮遭受到向入口端推移的轴向推力。

可在后盖板上钻几个小孔，称为平衡孔 平衡孔作用：消除轴向推动力。（泵的效率有所下降） 2. 泵壳

离心泵的外壳多做成蜗壳形，其内有一个截面逐渐扩大的蜗形通道。

泵壳的作用：（1）汇集液体；（2）使部分动能有效地转化为静压能。动能→静压能。 3. 轴封装置

轴封装置的作用：避免泵内高压液体沿间隙漏出，或防止外界空气从相反方向进入泵内。

离心泵的轴封装置有填料密封和机械密封。

机械密封的效果好于填料密封。

2.2.3 离心泵的主要性能参数

1. 流量（送液能力）：单位时间内泵所输送的液体体积。

qv，m3/s，m3/ｈ。与叶轮尺寸、转速、管路特性有关。 2. 扬程（压头）：单位重量液体流经泵后所获得的能量，Ｈ，m。

与泵的结构、转速及流量有关。H 用实验测定，

2 p2?p1u2?u12H?(z2?z1)????Hf ?g2g p2?p1z2?z1?h0H?h?0 ?g3. 效率

泵的效率就是反映能量损失的大小。 能量损失的原因

（１）容积损失：泵的泄漏造成的。容积效率η1。

（２）水力损失：由于流体流过叶轮、泵壳时产生的能损失。水力效率η

2。

（３）机械损失：泵在运转时，在轴承、轴封装置等机械部件接触 处由于

机械磨擦而消耗部分能量，机械效率η3。

泵的总效率η（又称效率） η＝η1×η2×η3

对离心泵来说，一般0.6~0.85左右，大型泵可达0.90 4. 轴功率

轴功率：泵轴所需要的功率，P kW

有效功率：单位时间内液体从泵的叶轮所获得的有效能量。Pe

Pe＝ qv Hρg

qv—泵的流量，m3/s； H—泵的压头，m ； ρ—液体的密度，kg/m3； g—重力加速度，m/s2。 PP?e ?泵在运转时可能发生超负荷，所配电动机的功率应比泵的轴功率大。在机电产品样本中所列出的泵的轴功率，除非特殊说明以外，均系指输送清水时的数值。

例２-１ 某离心泵以20℃水进行性能实验, 测得体积流量为720m3/h，泵出口压力表数为3.82kgf/cm2，吸入口真空表读数为210mmHg，压力表和真空表间垂直距离为410mm，吸入管和压出管内径分别为350mm及300mm。试求泵的压头。（能量损失可以忽略）

2.2.4 离心泵的特性曲线及其影响因素 1. 离心泵的特性曲线

压头、流量、功率和效率之间的关系 在一定转速下

(1) H~ qv qv↑, H ↓ (2) P~ qv qv↑, P↑。 qv =0 P=Pmin

※启动离心泵时，为了减小启动功率，应

将出口阀关闭。

(3) η~ qv qv =0 , η=0。

离心泵的设计点：效率最高点。

高效率区： ηmax×92% 铭牌：最高效率下的流量、压头和功率 2. 影响离心泵性能的主要因素

（1）液体物性对离心泵特性的影响

①密度的影响 离心泵的压头、流量、效率均与液体的密度无关。所以离心泵特性曲线中的H—qv及η—qv曲线保持不变。但泵的轴功率与输送液体的密