第二章 流体输送机械 （Fluid Moving machines）思维导图模板大纲
2.1 流体输送机械概述
2.1.1 流体输送机械的作用
二、管路系统对输送机械的其他性能要求
③能适应被输送流体的特性，如黏度、可燃性、毒性、腐蚀性、爆炸性、含固体杂质等
2.2 离心泵 （Centrifugal pumps）
2.2.1 离心泵的工作原理和基本结构 （Principle and structure of centrifugal pump）
一、工作原理
液体在离心泵中获得的机械能量最终表现为静压能的提高，离心泵之所以能输送液体主要是依靠高速旋转的叶轮所产生的离心力
气缚现象（airbound）
当泵启动时，若泵内存在空气，因空气的密度很小，产生的离心力也很小，叶轮中心只能造成很小的负压力，不足以吸入液体，就会形成叶轮的空转，虽启动泵，但不能输送液体
气缚现象表明：离心泵无自吸能力，故启动前必须灌泵(pump priming)
二、离心泵的主要部件
轴封（防止泵内高压液体从缝隙流出，避免外界空气进入泵内）
2.2.2 离心泵的基本方程（能量方程） （Basic equations of centrifugal pump）
一、简化假设
①叶轮叶片无限多、无限薄，液体质点沿叶片表面流动，不发生环流
④速度三角形
ω₁²
=c₁²
+u₁²
-2c₁
u₁
cosα
₁
ω₂²
=c₂²
+u₂²
-2c₂
u₂
cosα
₂ α
为ω
所对的角
二、离心泵的基本方程的表达式
Ht∞（理论压头）=u₂²/g-u₂cotβ₂Qt/gπD₂b₂ D-叶轮外径 b-叶轮外缘宽度 Qt-理论流量
三、离心泵理论压头影响因素分析
①叶轮转速和直径
当理论流量Q，和叶片的几何尺寸一定时，离心泵的理论压
头随叶轮转速n、直径D，的增大而增高
对于后弯叶片，泵的理论压头随理论流量的增大而减小；对于径向叶片，泵的理论压头与流量无关；对于前弯叶片，理论压头随理论流量的增加而增加
Ht∞
-Qt理论特性曲线方程：Ht∞
=A-BQt
③理论流量
离心泵的实际压头小于理论压头，实际流量小于理论流量
2.2.3 离心泵的性能参数与特性曲线
(Characteristic parameters and curves of centrifugal pump)
①Volumetric flow rate (流量Q，l/s、m³/h)
2.2.4 离心泵在管路中的运行
（Operation of centrifugal pumps in pipelines）
一、离心泵的高度安装（Hg）：贮液槽液面与离心泵吸入口之间的垂直距离
①离心泵安装高度的限制--汽蚀现象（cavitation）
产生的原因：叶轮入口附近处液体的绝对压强(P)低于该液体在工作温
度下的饱和蒸汽压(Pv)。
通常把泵内气泡的形成和破裂而使叶轮材料受到损坏的过程，称为气蚀现象。
“汽蚀”现象的危害:
(1)离心泵的性能(Q、H、η
)下降；
(2)金属材料遭受损坏(点蚀到裂缝)；
(3)产生噪声和振动。
②离心泵的抗汽蚀性能
NPSH（离心泵的允许汽蚀余量）=P₁/ρg+u₁²/2g-Pv/ρg NPSH=(NPSH)r+0.5m
③离心泵的允许安装高度
Hg=(Pa-p=Pv)/ρg-NPSH-Hf,₀-₁ Hf₀-₁压头损失
二、离心泵的操作
1)安装时，必须使实际安装高度小于最大安装高度，防止气蚀
3)启动前先关出口闸，使电机在最小功率下启动，保护电机
4)停泵时也先关出口闸，防止水倒流，叶片反转，并可免去下次启动时灌水
三、离心泵的工作点 (operating point)
三、离心泵的流量调节 (djustment of centrifugal pumps)
①改变泵出口阀开度（By changing the characteristic curve of pipeline）
②改变泵的转速（By changing the pump speed）
③离心泵的并联和串联（Parallel & series operation of pump）
2.2.5 离心泵的类型和选择
一、离心泵的类型
泵送液体性质
清水泵、油泵、耐腐蚀泵、杂
质泵、高温泵、高温高压泵、低温
泵、液下泵、磁力泵
二、离心泵的选择
(1)根据被输送液体的性质和操作条件，确定适宜的类型
(2)根据管路系统在最大流量下的流量Q。和压头H。确定泵的型号
(3)当单台泵不能满足管路要求时，要考虑泵的串联和并联
(4)若输送液体的密度大于水的密度，则要核算泵的轴功率
2.3 其他类型化工用泵
2.3.1 往复泵
一、往复泵的基本结构和工作原理
①主要部件
主要由泵缸、活塞、活塞杆、单向吸入阀和单向排出阀构成
②工作原理
往复泵是靠活塞在泵缸的左右两端点做往复运动而吸入和排出液体。通常把活塞从左端点到右端点的距离称为冲程/位移
二、往复泵的性能阐述与特性曲线
①流量（排液能力）
单动泵：Qt(理论流量)=ASn A-活塞的截面积 S-活塞的冲程 n-活塞每分钟往返次数
三、往复泵的工作点与流量调节
2.往复泵的流量调节
(1)往复泵的流量与管路曲线无关，不能通过出口阀调流量，可通过增设旁路调节装置
2.3.2 回旋式泵
一、齿轮泵
流量小而扬程高，适用于粘稠液体乃至膏状物料的输送，但不能输送含固体颗粒的悬浮液
二、螺杆泵
压头高，效率高，运转平稳，噪音低，适用于高粘度液体的输送
2.3.3 旋涡泵
一种特殊类型的离心泵，工作原理与离心泵相同，依靠叶轮旋转产生离心力而吸液和排液。
2.4 气体输送和压缩风机
2.4.1 气体输送机械分类
通风机——出口表压低于1.47×10⁴Pa，压缩比为1～1.15，常见的有离心通风机
鼓风机——出口表压1.47×10⁴～2.94×10⁵
Pa，压缩比小于4，如罗茨鼓风机、离心鼓风机等
压缩机——出口表压在2.94×10⁵
Pa以上，压缩比大于4，如往复压缩机、离心压缩机、液环压缩机等
真空泵——用于减压操作，出口压力为1.013×10⁵
Pa，如水环真空泵、往复真空泵、蒸汽喷射真空泵等
2.4.2 离心通风机、离心鼓风机和离心压缩机
一、离心通风机
1、性能参数与特性曲线
②风压Ht=(P₂
-P₁
)+ρ
u₂
²
/2
2、离心通风机的选择
①根据管路布局和工艺条件，计算输送系统所需的实际风压H'，换算为实验条件下的风压Hr
②根据所输送气体的性质及所需的风压范围，确定风机的类型
③ 根据以风机进口状态计的实际风量和实验条件下的风压，从风机样本的性能表或特性曲线中查得适宜的风机型号
二、离心压缩机
流量大，供气均匀，体积小，可连续运转且安全可靠，机体内易损部件少，维修方便，体内无润滑油和污染气体
Ne（离心泵的有效功率）=HQρg N(泵的轴功率)=Ne/1000η=HQρ/102η思维导图模板大纲
3、η
-Q曲线
(2)Q ↑
，η有一最大值——设计点，泵应该在设计点附近工作
故在离心泵启动时，应先关闭出口阀，使泵在最小下启动，以防止电机超负荷，保护电机思维导图模板大纲
联立所求得的流量和压头即为泵的工作点（H=He,Q=Qe）思维导图模板大纲
Q=ηvQt η
v值：0.85~0.95思维导图模板大纲
