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第二章 流体输送机械返回北京化工大学化工原理电子课件
2
第一节 概述供料点 ~需料点,B.E.
fHg
u
g
pzH
2
2
输送机械的作用,
流体的动能 ↑,或位能 ↑,静压能 ↑,
克服沿程阻力,或兼而有之对流体做功,使流体 E↑,结果返回北京化工大学化工原理电子课件
3
流体输送机械分类介质,
液体 —— 泵气体 —— 风机、压缩机工作原理,
离心式正位移式,往复式、旋转式其它 （ 如喷射式 ）
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第二节 离心泵离心泵的外观返回北京化工大学化工原理电子课件
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一 主要部件和工作原理
（ 1） 叶轮 —— 叶片 （ +盖板 ）
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4-8个叶片 （ 前弯、后弯，径向 ）?液体通道。
前盖板、后盖板，无盖板闭式叶轮 半开式 开式液体入口 —— 中心
（ 2） 泵壳,泵体的外壳,包围叶轮截面积逐渐扩大的蜗牛壳形通道出口 —— 切线
（ 3） 泵轴,垂直叶轮面,?叶轮中心。
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离心泵装置简图返回北京化工大学化工原理电子课件
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2,离心泵的工作原理原动机 —— 轴 —— 叶轮,旋转（ 1）
离心力? 叶片间液体 中心?外围
—— 液体被做功 动能? 高速离开叶轮返回北京化工大学化工原理电子课件
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（ 2） 泵壳,液体的汇集与能量的转换 （ 动?静 ）
（ 3） 吸上原理与气缚现象叶轮中心低压的形成
p 泵内有气,则
泵入口压力? 液体不能吸上 —— 气缚启动前灌泵
— 液体高速离开
（ 4） 轴封的作用
（ 5） 平衡孔的作用 —— 消除轴向推力返回北京化工大学化工原理电子课件
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（ 6） 导轮的作用 —— 减少能量损失返回北京化工大学化工原理电子课件
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二 离心泵的性能参数与特性曲线
0,离心泵的理论压头
~叶片数?—— 液体无环流
~理想流体 —— 无能量损失
g
cuct g
gb
Qr
gH
222
2
2 co s
2
1
—— 离心泵基本方程
r— 叶轮半径 ；?— 叶轮旋转角速度 ； Q— 泵的体积流量 ；
b— 叶片宽度 ；? — 叶片装置角。
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说明,（ 1） 装置角?,>90度 — 前弯叶片
< 90度 — 后弯 ~流动能量损失小
= 90度 — 径向叶片
（ 2） 后弯叶片,ctg?>0?b,r,,则 H
Q?,则 H（ 线性规律 ）
（ 3） 理论压头 H?与流体的性质无关
（ 4） H与 H?的差距 — 叶片间环流 ； 阻力损失 ； 冲击损失返回北京化工大学化工原理电子课件
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1,离心泵的主要性能参数
（ 1） (叶轮 )转速 n,1000~3000rpm； 2900rpm常见
（ 2） (体积 )流量 Q,m3/h,~叶轮结构、尺寸和转速
（ 3） 压头 （ 扬程 ） H,1N流体通过泵获得的机械能。
J/N,m ~Q、叶轮结构、尺寸和 n有关 。
Hz
（ 4） 轴功率 N,单位时间 原动 机输入泵轴的能量有效功率 Ne,单位时间液体获得的能量
gHQN e
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（ 5） 效率?,?= Ne/ N
<100% —— 容积损失,水力损失，机械损失
2,离心泵的性能曲线
H~Q N~Q?~Q
厂家实验测定?产品说明书
20?C清水返回北京化工大学化工原理电子课件
16 hmQ /,
3
mH,?
N
QN ~
QH ~
Q~? 离心泵特性曲线返回北京化工大学化工原理电子课件
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说明,
① H~Q曲线,Q?,H?。 Q很小时可能例外
② N~Q曲线,Q?,N? 。 大流量?大电机关闭出口阀启动泵,启动电流最小
③?~Q曲线,小 Q?,； 大 Q?, 。?max
泵的铭牌 ~与?max对应的性能参数选型时max
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3,离心泵特性的影响因素
（ 1） 流体的性质,
密度,,(N,Ne)?（ H,Q,?） 与?无关 ；
粘度,,（ H,Q,?）?; N?
工作流体 ~20℃ 水差别大?参数和曲线变化
（ 2） 转速 —— 比例定律
1
2
1
2
n
n
Q
Q?
2
1
2
1
2
n
n
H
H 3
1
2
1
2
n
n
N
N
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—— n?20%以内
(3)叶轮直径 —— 切割定律
1
2
1
2
D
D
Q
Q?
2
1
2
1
2
D
D
H
H
3
1
2
1
2
D
D
N
N
—— D -5%以内三 离心泵的工作点和流量调节问题,工作时,Q,H,N,?=?
1.管路特性曲线返回北京化工大学化工原理电子课件
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外加压头
fHg
u
g
pzH
2
2
Q?,Hf?,H H ~Q
—— 管路特性 (方程 )—— 管路流量 ~所 需外加压头管路压头损失
2
452
2 8
2 Qdd
ll
gg
u
d
llH ee
f
管路 &流体一定Q
令
2
52
2 8
2)( Qd
ll
gg
uQf e?
g
pzH
0
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于是 )(
0 QfHH
—— 管路特性方程 (曲线 )
说明,
g
pzH
0
① 曲线在 H轴上截距 ； 管路所需最小外加压头
② 阻力平方区,?与 Q无关，并忽略动能差
20 kQHH 其中
4528 dd llgk e
③ 高阻管路,曲线较陡 ； 低阻管路曲线较平缓。
管路特性系数返回北京化工大学化工原理电子课件
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2,离心泵的工作点
—— 泵的 H~Q与管路的 H~Q曲线的交点返回北京化工大学化工原理电子课件
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说明
① 工作点?泵的特性 & 管路的特性工作点确定,联解两特性方程作图，两曲线交点
② 泵装于管路 工作点 ~（ H,Q)
Q=泵供流量 =管得流量
Q=泵供压头 =流体得压头
③ 工作点 ~（ Q,H,N,? ） ~泵的实际工作状态返回北京化工大学化工原理电子课件
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3,离心泵的流量调节改变 流量? 改变泵的特性?改变工作点
改变 管路特性
（ 1） 改变出口阀开度 ~管路特性关小出口阀le?
H?,Q?
管特线变陡? 工作点左上移开大出口阀le?
H?,Q?
管特线变缓? 工作点右下移
（ 2） 改变叶轮转速 ~改变泵的特性返回北京化工大学化工原理电子课件
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n泵 H~Q曲线上移?工作点右上移,H?,Q?
（ 3） 车削叶轮直径例题 1 将浓度为 95%的硝酸自常压罐输送至常压设备中去，要求输送量为 36m3/h,液体的扬升高度为 7m。 输送管路由内径为 80mm
的钢化玻璃管构成，总长为 160m（ 包括所有局部阻力的当量长度）。现采用某种型号的耐酸泵，其性能列于本题附表中。问：
(1)该泵是否合用？
(2)实际的输送量、压头、效率及功率消耗各为多少？
Q(L/s) 0 3 6 9 12 15
H(m) 19.5 19 17.9 16.5 14.4 12
(%) 0 17 30 42 46 44
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四 离心泵的安装高度安装高度,
问题,
液面到泵入口处的垂直距离 (Hg)
安装高度有无限制？
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0-0~1-1,B.E.
fg Hg
u
g
pH
g
p
2
2
110
Hg?,则 p1?
当 p1?pv,叶轮中心汽化?汽泡 被抛向外围?
凝结?局部真空压力升高
周围液体高速冲向汽泡中心
撞击叶片 (水锤 )
伴随现象 ① 泵体振动并发出噪音
② H,Q,严重时不送液 ；
③ 时间长久，水锤冲击和化学腐蚀,损坏叶片返回北京化工大学化工原理电子课件
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安装高度,?汽蚀问题：如何确定 Hg的上限 —— 允许安装高度
（ 1） 三个基本概念,
2,汽蚀余量与允许安装高度
① (有效 )汽蚀余量?ha:
泵入口处：动压头 +静压头 -饱和蒸汽压 (液柱 )
g
p
g
u
g
ph v
a
2
2
11
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ha的物理意义,?ha?,p1汽蚀
② 必须 汽蚀余量?hr:
—— 发生汽蚀时的 (有效 )汽蚀余量汽蚀时,1处：动压头 +静压头 =
m in
2
11
2?
g
u
g
p
g
p
g
u
g
ph v
r
m i n
2
11
2
—— 用实验测定
③ 允许汽蚀余量?h
比最小汽蚀余量大 0.3米
3.0 rhh
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正常运转的泵
3.0 ra hhh
（ 2） 由?h计算允许安装高度 Hgmax
m a x
0
0
2
110
2
110
2
2
gf
v
f
v
a
f
vv
fg
HH
g
p
h
g
p
H
g
p
h
g
p
H
g
p
g
p
g
u
g
p
g
p
H
g
u
g
p
g
p
H
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31
（ 3） 允许汽蚀余量的校正
h~20度清水，条件不同时要校正，校正曲线?说明书
3,讨论
（ 1） 汽蚀现象产生的原因,
① 安装高度太高 ；
② 被输送流体的温度太高，液体蒸汽压过高 ；
③ 吸入管路阻力或压头损失太高。
（ 2） 计算出 的 Hgmax<0,低于贮槽液面安装返回北京化工大学化工原理电子课件
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（ 3） Hgmax大小 ~Q。 Q?,则 Hgmax?,保险? 。
（ 4） 安装泵时为保险,Hg比 Hgmax还要小 0.5至 1米。
(5)历史上 允许吸上真空度允许汽蚀余量?Hgmax
用可能的最大 Q计算 Hgmax
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33
六 离心泵的类型、选用、安装与操作
1 离心泵的类型：
按输送液体的性质不同
（ 1） 清水泵,输送清水或相近、无腐蚀性、杂质较少的液体。结构简单，造价低。 —— IS
（ 2） 耐腐蚀泵,输送腐蚀性的液体，用耐腐蚀材料制成，要求密封可靠。 —— F
（ 3） 油泵,输送石油产品的泵，要求有良好的密封性。 —— Y
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34
（ 4） 杂质泵,输送含固体颗粒的液体、稠厚的浆液，
叶轮流道宽，叶片数少。 —— P
单吸泵 ； 双吸泵返回北京化工大学化工原理电子课件
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单级泵 ； 多级泵串联组合 ； 并联组合返回北京化工大学化工原理电子课件
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2 离心泵的选用
（ 1） 根据液体的性质确定类型
（ 2） 确定管路流量和所需外加压头。
Q?生产任务,H?管路的特性方程。
（ 3） 根据所需 Q和 H确定泵的型号
① 查性能表或曲线，要求泵的 H和 Q与管路所需相适应。
② 若 需 Q有变，以最大 Q为准,H应以最大 Q值查找。
③ 若泵的 H和 Q与管路所需不符，在邻型号中找 H和 Q都稍大一点的。
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⑤ 若液体性质与清水相差大，则应对所选泵的特性曲线和参数进行校正，看是否能满足要求。
④ 若几个型号都行，应选在操作条件下?最高者
⑥ 为保险，所选泵可以稍大；但若太大，能量利用程度低。
3 离心泵的安装与操作安装
① 安装高度应小于允许安装高度
② 尽量减少吸入管路阻力，短、直、粗、管件少；
调节阀应装于出口管路。
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38
操作
① 启动前应灌泵，并排气。
② 应在出口阀关闭的情况下启动泵
③ 停泵前先关闭出口阀，以免损坏叶轮
④ 经常检查轴封情况返回北京化工大学化工原理电子课件
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第三节 其它类型泵一 往复泵
1,结构和工作原理主要部件,泵缸 ； 活塞 ； 活塞杆 ； 吸入阀,排出阀工作原理,(动画解说 )
说明,① 活塞往复运动,直接以静压能形式向液体供能
② 单动泵,供液不连续 ； 双动泵,连续。
③ 为耐高压,活塞和连杆用柱塞代替。
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40
2,往复泵的流量和压头
（ 1） 理论平均流量单动
A snQ?理双动
snaAQ 2理
（ 2） 实际平均流量
=容积效率?理论平均流量理QQ V
~与压头无关
（ 3） 瞬时流量的不均匀性
单动泵，吸、排液不连续返回北京化工大学化工原理电子课件
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曲柄连杆,活塞运动速度 ~时间?正弦规律
（ 4） 流量的精确性
Q仅 ~活塞面积,冲程、往复频率
（ 5） 往复泵的压头挤压供液,H任意高。
~材料强度，密封，电机负载最终取决于管路特性返回北京化工大学化工原理电子课件
42
（ 6） 特性曲线
Q仅 ~泵，与管路 (和 H）无关
H仅 ~管路，与泵 (和 Q)无关
— 正位移特性高阻高压 ！
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43
3,往复泵的操作要点和流量调节
（ 1） 适用场合与流体 (Q不太大,H较高，非腐蚀和悬浮物 )
（ 2） 安装高度有一定的限制
（ 3） 有自吸作用,启动前无需要灌泵
（ 4） 一般不设出口阀，有也必须打开启动
（ 5） 往复泵的流量调节方法,
① 用旁路阀调节流量
② 改变曲柄转速返回北京化工大学化工原理电子课件
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二 计量泵
1 外观返回北京化工大学化工原理电子课件
45
2 工作原理往复泵的一种原动机?偏心轮转动?柱塞的往复运动
3 流量调节调整偏心度?柱塞冲程变化? 流量调节。
4 应用场合输送量或配比要求非常精确返回北京化工大学化工原理电子课件
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三 隔膜泵
1 外观返回北京化工大学化工原理电子课件
47
2 工作原理往复泵的一种 动画解说
3 流量调节调整活柱往复频率或旁路
4 应用场合腐蚀性的液体、固体悬浮液返回北京化工大学化工原理电子课件
48
四 齿轮泵
1 剖开返回北京化工大学化工原理电子课件
49
2 工作原理旋转泵的一种 动画解说
3 流量调节
4 应用场合转速或旁路高压头、小流量。粘稠以至膏状物。
固体悬浮液返回北京化工大学化工原理电子课件
50
五 螺杆泵
1 外观返回北京化工大学化工原理电子课件
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2 工作原理旋转泵的一种 螺纹在旋转 时 有推进作用单螺杆 双螺杆 三螺杆返回北京化工大学化工原理电子课件
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3 流量调节转速或旁路
4 应用场合高压头、小流量。粘稠以至膏状物。
固体悬浮液返回北京化工大学化工原理电子课件
53
六 旋涡泵
1 工作原理 特殊类型的离心泵返回北京化工大学化工原理电子课件
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叶轮－开有凹槽的圆盘 引水道叶轮旋转，凹槽内液体被做功。在引水道和凹槽间往反多次，被多次做功。
2 流量调节 Q↓,N ↑
与正位移泵相同
3 应用场合 Q↓,H↑ ↑
高压头，较小流量
× 固体悬浮液，高粘度流体返回北京化工大学化工原理电子课件
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第四节 气体输送机械一 概述
1,气体输送机械在工业生产中的应用
① 气体输送 压力不高，但量大，动力消耗大
② 产生高压气体,终到设备压力高
③ 生产真空,上游设备负压操作
2,气体输送机械的一般特点
① 动力消耗大返回北京化工大学化工原理电子课件
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② 设备体积庞大
③ 特殊性 —— 气体的可压缩性
3,气体输送机械的分类工作原理 —— 离心式、旋转式、往复式、喷射式等口压力（终压）和压缩比
① 通风机：终压?15kPa,压缩比 1至 1.15
② 鼓风机：终压 15~300kPa，压缩比小于 4。
③ 压缩机：终压?300kPa以上，压缩比大于 4。
④ 真空泵,造成负压，终压 p0，压缩比由真空度决定。
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二 离心式通风机返回北京化工大学化工原理电子课件
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1,离心式通风机的结构特点
① 叶轮直径较大 —— 适应 大 风量
② 叶片数较多
③ 叶片有平直、前弯、后弯不求高效率时 —— 前弯
④ 机壳内逐渐扩大的通道及出口截面常为为矩形返回北京化工大学化工原理电子课件
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2,性能参数和特性曲线
（ 1） 风量,按入口状态计的单位时间内的排气体积 。
m3/s,m3/h
（ 2） 全风压,单位体积气体通过风机时获得的能量
J/m3,Pa
风机进、出口之间写 B.E.
ft h
uuppzzgp
2
)()()( 2122
1212
gzz?)( 12?
忽略 0
1?u
忽略能量损失返回北京化工大学化工原理电子课件
60
kstt pp
uppp
2)(
2
2
12
说明 ① 气体获能 =进出口静压差 (静风压 )+动能差 (动风压 )
② 出口速度很高，且压缩比小，动风压占比例很高
（ 3） 轴功率和效率
1000?
tpQN
1000?
N
pQ t?
性能表上参数 (1atm,20℃ )
30 /20.1 mkg
pt0,pst0
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~Q
N~Q Q
pT~Q
pS~Q
p
（ 4） 特性曲线
1atm,20℃ 用空气测定?pt0~Q,pst0~Q,N~Q,?~Q
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3,离心式通风机的选型
（ 1） 根据气体种类和风压范围，确定风机的类型
（ 2） 确定 Q0和 pt0
生产任务?Q
tpEB?..
2.10
0 tt pp
（ 3） 根据 Q0和 pt0查找合适型号
0
0?
QQ?
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例题 2 用离心通风机将空气送至表压为 490.5Pa的锅炉燃烧室，
通风机的特性曲线如图所示。已知在夏季（气温为 20?C,大气压为 101.3Kpa） 管路中的气体流量为 2.4kg/s,且流动已进入阻力平方区。试求在冬季气温降为 -20?C,大气压不变的情况下，管路中的气体质量流量为多少？
A
1 2
1
2
3
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三 离心式的鼓风机结构特点 外形?离心泵 蜗壳形通道常为圆形外壳直径与厚度之比较大 叶片数目较多转速较高 叶轮外周都装有导论单级出口表压多在 30kPa以内 ； 多级可达 0.3MPa
选型方法与离心通风相同四 离心式压缩机
1,结构 —— 定子与转子返回北京化工大学化工原理电子课件
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转子,主轴、多级叶轮、轴套及平衡元件定子,气缸和隔板返回北京化工大学化工原理电子课件
66
叶轮返回北京化工大学化工原理电子课件
67
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68
2,工作原理气体?叶轮中心 离心力做功?高速到达外围扩压器降速、增压
弯道，回流器?下一级叶轮中心增压多次，高压离开
3,特性曲线
—— 与离心通风机相似返回北京化工大学化工原理电子课件
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4,特点 —— 与往复压缩机相比体积和重量都很小而流量很大 ；
供气均匀 ； 运转平稳易损部件少、维护方便已有取代往复式压缩机的趋势返回北京化工大学化工原理电子课件
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五 罗茨鼓风机工作原理?齿轮泵 动画解说正位移型,风量?n,与出口压强无关风量,2~500m3/min 出口表压 可达 80kPa
气体温度?85℃ —— 否则转子会因受热臌胀而卡住返回北京化工大学化工原理电子课件
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六 往复式压缩机返回北京化工大学化工原理电子课件
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1,操作原理与理想压缩循环
2'
4
3
2
1
V
P
P
1
P
2
S
D
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① 开始时刻 P1,V1,
② 压缩阶段
，活塞位于最右端,点 1
向左运动 S关 D关直至 2点,D被顶开之前 P2,V2,
③ 排气阶段 继续向左 D开排气 P2不变直至最左端,V=0 点 3
④ 吸气阶段 向右运动 P=P1 0?V1 点 1
点 2
2,压缩类型等温压缩 ； 绝热压缩 ； 多变压缩返回北京化工大学化工原理电子课件
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3,压缩功多变压缩,每一循环 (J)
1
1
1
1
2
11
m
m
p
p
Vp
m
m
W
m—— 多变指数 —— 1-2-3-4所围成的面积相对大小：等温 <多变 <绝热返回北京化工大学化工原理电子课件
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4,有余隙的压缩循环余隙 —— 排气结束活塞左侧留有一定空隙
V
4
V
3
V
1
4
3 2
1
V
P
P
1
P
2
31
3
VV
V
活塞推进一次扫过体积余隙体积余隙系数?
活塞推进一次扫过体积实际吸气体积余隙系数?
31
41
0 VV
VV
余隙膨胀阶段 —— 3?4
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76
11
/1
1
2
0
m
p
p
说明,余隙的存在使吸、排气量减小且，则,吸、排气量?
压缩比?，则,吸、排气量?
5,多级压缩 —— 级间冷却原因,压缩比大时,则,吸、排气量?
气体温度过高机械结构不合理返回北京化工大学化工原理电子课件
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级数越多，越接近等温压缩，结构越复杂常用 2-6级，级压缩比 3~5
各级压缩比相等，则总压缩功最小
6,往复式压缩机的流量调节
（ 1） 调节原动机转速
（ 2） 旁路调节
（ 3） 改变气缸余隙体积返回北京化工大学化工原理电子课件
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第六节 真空泵一 真空泵的一般特点二 各种类型真空泵简介
1
第二章 流体输送机械返回北京化工大学化工原理电子课件
2
第一节 概述供料点 ~需料点,B.E.
fHg
u
g
pzH
2
2
输送机械的作用,
流体的动能 ↑,或位能 ↑,静压能 ↑,
克服沿程阻力,或兼而有之对流体做功,使流体 E↑,结果返回北京化工大学化工原理电子课件
3
流体输送机械分类介质,
液体 —— 泵气体 —— 风机、压缩机工作原理,
离心式正位移式,往复式、旋转式其它 （ 如喷射式 ）
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第二节 离心泵离心泵的外观返回北京化工大学化工原理电子课件
5
一 主要部件和工作原理
（ 1） 叶轮 —— 叶片 （ +盖板 ）
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6
4-8个叶片 （ 前弯、后弯，径向 ）?液体通道。
前盖板、后盖板，无盖板闭式叶轮 半开式 开式液体入口 —— 中心
（ 2） 泵壳,泵体的外壳,包围叶轮截面积逐渐扩大的蜗牛壳形通道出口 —— 切线
（ 3） 泵轴,垂直叶轮面,?叶轮中心。
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离心泵装置简图返回北京化工大学化工原理电子课件
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2,离心泵的工作原理原动机 —— 轴 —— 叶轮,旋转（ 1）
离心力? 叶片间液体 中心?外围
—— 液体被做功 动能? 高速离开叶轮返回北京化工大学化工原理电子课件
9
（ 2） 泵壳,液体的汇集与能量的转换 （ 动?静 ）
（ 3） 吸上原理与气缚现象叶轮中心低压的形成
p 泵内有气,则
泵入口压力? 液体不能吸上 —— 气缚启动前灌泵
— 液体高速离开
（ 4） 轴封的作用
（ 5） 平衡孔的作用 —— 消除轴向推力返回北京化工大学化工原理电子课件
10
（ 6） 导轮的作用 —— 减少能量损失返回北京化工大学化工原理电子课件
11
二 离心泵的性能参数与特性曲线
0,离心泵的理论压头
~叶片数?—— 液体无环流
~理想流体 —— 无能量损失
g
cuct g
gb
Qr
gH
222
2
2 co s
2
1
—— 离心泵基本方程
r— 叶轮半径 ；?— 叶轮旋转角速度 ； Q— 泵的体积流量 ；
b— 叶片宽度 ；? — 叶片装置角。
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12
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13
说明,（ 1） 装置角?,>90度 — 前弯叶片
< 90度 — 后弯 ~流动能量损失小
= 90度 — 径向叶片
（ 2） 后弯叶片,ctg?>0?b,r,,则 H
Q?,则 H（ 线性规律 ）
（ 3） 理论压头 H?与流体的性质无关
（ 4） H与 H?的差距 — 叶片间环流 ； 阻力损失 ； 冲击损失返回北京化工大学化工原理电子课件
14
1,离心泵的主要性能参数
（ 1） (叶轮 )转速 n,1000~3000rpm； 2900rpm常见
（ 2） (体积 )流量 Q,m3/h,~叶轮结构、尺寸和转速
（ 3） 压头 （ 扬程 ） H,1N流体通过泵获得的机械能。
J/N,m ~Q、叶轮结构、尺寸和 n有关 。
Hz
（ 4） 轴功率 N,单位时间 原动 机输入泵轴的能量有效功率 Ne,单位时间液体获得的能量
gHQN e
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15
（ 5） 效率?,?= Ne/ N
<100% —— 容积损失,水力损失，机械损失
2,离心泵的性能曲线
H~Q N~Q?~Q
厂家实验测定?产品说明书
20?C清水返回北京化工大学化工原理电子课件
16 hmQ /,
3
mH,?
N
QN ~
QH ~
Q~? 离心泵特性曲线返回北京化工大学化工原理电子课件
17
说明,
① H~Q曲线,Q?,H?。 Q很小时可能例外
② N~Q曲线,Q?,N? 。 大流量?大电机关闭出口阀启动泵,启动电流最小
③?~Q曲线,小 Q?,； 大 Q?, 。?max
泵的铭牌 ~与?max对应的性能参数选型时max
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18
3,离心泵特性的影响因素
（ 1） 流体的性质,
密度,,(N,Ne)?（ H,Q,?） 与?无关 ；
粘度,,（ H,Q,?）?; N?
工作流体 ~20℃ 水差别大?参数和曲线变化
（ 2） 转速 —— 比例定律
1
2
1
2
n
n
Q
Q?
2
1
2
1
2
n
n
H
H 3
1
2
1
2
n
n
N
N
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19
—— n?20%以内
(3)叶轮直径 —— 切割定律
1
2
1
2
D
D
Q
Q?
2
1
2
1
2
D
D
H
H
3
1
2
1
2
D
D
N
N
—— D -5%以内三 离心泵的工作点和流量调节问题,工作时,Q,H,N,?=?
1.管路特性曲线返回北京化工大学化工原理电子课件
20
外加压头
fHg
u
g
pzH
2
2
Q?,Hf?,H H ~Q
—— 管路特性 (方程 )—— 管路流量 ~所 需外加压头管路压头损失
2
452
2 8
2 Qdd
ll
gg
u
d
llH ee
f
管路 &流体一定Q
令
2
52
2 8
2)( Qd
ll
gg
uQf e?
g
pzH
0
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21
于是 )(
0 QfHH
—— 管路特性方程 (曲线 )
说明,
g
pzH
0
① 曲线在 H轴上截距 ； 管路所需最小外加压头
② 阻力平方区,?与 Q无关，并忽略动能差
20 kQHH 其中
4528 dd llgk e
③ 高阻管路,曲线较陡 ； 低阻管路曲线较平缓。
管路特性系数返回北京化工大学化工原理电子课件
22
2,离心泵的工作点
—— 泵的 H~Q与管路的 H~Q曲线的交点返回北京化工大学化工原理电子课件
23
说明
① 工作点?泵的特性 & 管路的特性工作点确定,联解两特性方程作图，两曲线交点
② 泵装于管路 工作点 ~（ H,Q)
Q=泵供流量 =管得流量
Q=泵供压头 =流体得压头
③ 工作点 ~（ Q,H,N,? ） ~泵的实际工作状态返回北京化工大学化工原理电子课件
24
3,离心泵的流量调节改变 流量? 改变泵的特性?改变工作点
改变 管路特性
（ 1） 改变出口阀开度 ~管路特性关小出口阀le?
H?,Q?
管特线变陡? 工作点左上移开大出口阀le?
H?,Q?
管特线变缓? 工作点右下移
（ 2） 改变叶轮转速 ~改变泵的特性返回北京化工大学化工原理电子课件
25
n泵 H~Q曲线上移?工作点右上移,H?,Q?
（ 3） 车削叶轮直径例题 1 将浓度为 95%的硝酸自常压罐输送至常压设备中去，要求输送量为 36m3/h,液体的扬升高度为 7m。 输送管路由内径为 80mm
的钢化玻璃管构成，总长为 160m（ 包括所有局部阻力的当量长度）。现采用某种型号的耐酸泵，其性能列于本题附表中。问：
(1)该泵是否合用？
(2)实际的输送量、压头、效率及功率消耗各为多少？
Q(L/s) 0 3 6 9 12 15
H(m) 19.5 19 17.9 16.5 14.4 12
(%) 0 17 30 42 46 44
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26
四 离心泵的安装高度安装高度,
问题,
液面到泵入口处的垂直距离 (Hg)
安装高度有无限制？
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27
0-0~1-1,B.E.
fg Hg
u
g
pH
g
p
2
2
110
Hg?,则 p1?
当 p1?pv,叶轮中心汽化?汽泡 被抛向外围?
凝结?局部真空压力升高
周围液体高速冲向汽泡中心
撞击叶片 (水锤 )
伴随现象 ① 泵体振动并发出噪音
② H,Q,严重时不送液 ；
③ 时间长久，水锤冲击和化学腐蚀,损坏叶片返回北京化工大学化工原理电子课件
28
安装高度,?汽蚀问题：如何确定 Hg的上限 —— 允许安装高度
（ 1） 三个基本概念,
2,汽蚀余量与允许安装高度
① (有效 )汽蚀余量?ha:
泵入口处：动压头 +静压头 -饱和蒸汽压 (液柱 )
g
p
g
u
g
ph v
a
2
2
11
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29
ha的物理意义,?ha?,p1汽蚀
② 必须 汽蚀余量?hr:
—— 发生汽蚀时的 (有效 )汽蚀余量汽蚀时,1处：动压头 +静压头 =
m in
2
11
2?
g
u
g
p
g
p
g
u
g
ph v
r
m i n
2
11
2
—— 用实验测定
③ 允许汽蚀余量?h
比最小汽蚀余量大 0.3米
3.0 rhh
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30
正常运转的泵
3.0 ra hhh
（ 2） 由?h计算允许安装高度 Hgmax
m a x
0
0
2
110
2
110
2
2
gf
v
f
v
a
f
vv
fg
HH
g
p
h
g
p
H
g
p
h
g
p
H
g
p
g
p
g
u
g
p
g
p
H
g
u
g
p
g
p
H
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31
（ 3） 允许汽蚀余量的校正
h~20度清水，条件不同时要校正，校正曲线?说明书
3,讨论
（ 1） 汽蚀现象产生的原因,
① 安装高度太高 ；
② 被输送流体的温度太高，液体蒸汽压过高 ；
③ 吸入管路阻力或压头损失太高。
（ 2） 计算出 的 Hgmax<0,低于贮槽液面安装返回北京化工大学化工原理电子课件
32
（ 3） Hgmax大小 ~Q。 Q?,则 Hgmax?,保险? 。
（ 4） 安装泵时为保险,Hg比 Hgmax还要小 0.5至 1米。
(5)历史上 允许吸上真空度允许汽蚀余量?Hgmax
用可能的最大 Q计算 Hgmax
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33
六 离心泵的类型、选用、安装与操作
1 离心泵的类型：
按输送液体的性质不同
（ 1） 清水泵,输送清水或相近、无腐蚀性、杂质较少的液体。结构简单，造价低。 —— IS
（ 2） 耐腐蚀泵,输送腐蚀性的液体，用耐腐蚀材料制成，要求密封可靠。 —— F
（ 3） 油泵,输送石油产品的泵，要求有良好的密封性。 —— Y
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34
（ 4） 杂质泵,输送含固体颗粒的液体、稠厚的浆液，
叶轮流道宽，叶片数少。 —— P
单吸泵 ； 双吸泵返回北京化工大学化工原理电子课件
35
单级泵 ； 多级泵串联组合 ； 并联组合返回北京化工大学化工原理电子课件
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2 离心泵的选用
（ 1） 根据液体的性质确定类型
（ 2） 确定管路流量和所需外加压头。
Q?生产任务,H?管路的特性方程。
（ 3） 根据所需 Q和 H确定泵的型号
① 查性能表或曲线，要求泵的 H和 Q与管路所需相适应。
② 若 需 Q有变，以最大 Q为准,H应以最大 Q值查找。
③ 若泵的 H和 Q与管路所需不符，在邻型号中找 H和 Q都稍大一点的。
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37
⑤ 若液体性质与清水相差大，则应对所选泵的特性曲线和参数进行校正，看是否能满足要求。
④ 若几个型号都行，应选在操作条件下?最高者
⑥ 为保险，所选泵可以稍大；但若太大，能量利用程度低。
3 离心泵的安装与操作安装
① 安装高度应小于允许安装高度
② 尽量减少吸入管路阻力，短、直、粗、管件少；
调节阀应装于出口管路。
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38
操作
① 启动前应灌泵，并排气。
② 应在出口阀关闭的情况下启动泵
③ 停泵前先关闭出口阀，以免损坏叶轮
④ 经常检查轴封情况返回北京化工大学化工原理电子课件
39
第三节 其它类型泵一 往复泵
1,结构和工作原理主要部件,泵缸 ； 活塞 ； 活塞杆 ； 吸入阀,排出阀工作原理,(动画解说 )
说明,① 活塞往复运动,直接以静压能形式向液体供能
② 单动泵,供液不连续 ； 双动泵,连续。
③ 为耐高压,活塞和连杆用柱塞代替。
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40
2,往复泵的流量和压头
（ 1） 理论平均流量单动
A snQ?理双动
snaAQ 2理
（ 2） 实际平均流量
=容积效率?理论平均流量理QQ V
~与压头无关
（ 3） 瞬时流量的不均匀性
单动泵，吸、排液不连续返回北京化工大学化工原理电子课件
41
曲柄连杆,活塞运动速度 ~时间?正弦规律
（ 4） 流量的精确性
Q仅 ~活塞面积,冲程、往复频率
（ 5） 往复泵的压头挤压供液,H任意高。
~材料强度，密封，电机负载最终取决于管路特性返回北京化工大学化工原理电子课件
42
（ 6） 特性曲线
Q仅 ~泵，与管路 (和 H）无关
H仅 ~管路，与泵 (和 Q)无关
— 正位移特性高阻高压 ！
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43
3,往复泵的操作要点和流量调节
（ 1） 适用场合与流体 (Q不太大,H较高，非腐蚀和悬浮物 )
（ 2） 安装高度有一定的限制
（ 3） 有自吸作用,启动前无需要灌泵
（ 4） 一般不设出口阀，有也必须打开启动
（ 5） 往复泵的流量调节方法,
① 用旁路阀调节流量
② 改变曲柄转速返回北京化工大学化工原理电子课件
44
二 计量泵
1 外观返回北京化工大学化工原理电子课件
45
2 工作原理往复泵的一种原动机?偏心轮转动?柱塞的往复运动
3 流量调节调整偏心度?柱塞冲程变化? 流量调节。
4 应用场合输送量或配比要求非常精确返回北京化工大学化工原理电子课件
46
三 隔膜泵
1 外观返回北京化工大学化工原理电子课件
47
2 工作原理往复泵的一种 动画解说
3 流量调节调整活柱往复频率或旁路
4 应用场合腐蚀性的液体、固体悬浮液返回北京化工大学化工原理电子课件
48
四 齿轮泵
1 剖开返回北京化工大学化工原理电子课件
49
2 工作原理旋转泵的一种 动画解说
3 流量调节
4 应用场合转速或旁路高压头、小流量。粘稠以至膏状物。
固体悬浮液返回北京化工大学化工原理电子课件
50
五 螺杆泵
1 外观返回北京化工大学化工原理电子课件
51
2 工作原理旋转泵的一种 螺纹在旋转 时 有推进作用单螺杆 双螺杆 三螺杆返回北京化工大学化工原理电子课件
52
3 流量调节转速或旁路
4 应用场合高压头、小流量。粘稠以至膏状物。
固体悬浮液返回北京化工大学化工原理电子课件
53
六 旋涡泵
1 工作原理 特殊类型的离心泵返回北京化工大学化工原理电子课件
54
叶轮－开有凹槽的圆盘 引水道叶轮旋转，凹槽内液体被做功。在引水道和凹槽间往反多次，被多次做功。
2 流量调节 Q↓,N ↑
与正位移泵相同
3 应用场合 Q↓,H↑ ↑
高压头，较小流量
× 固体悬浮液，高粘度流体返回北京化工大学化工原理电子课件
55
第四节 气体输送机械一 概述
1,气体输送机械在工业生产中的应用
① 气体输送 压力不高，但量大，动力消耗大
② 产生高压气体,终到设备压力高
③ 生产真空,上游设备负压操作
2,气体输送机械的一般特点
① 动力消耗大返回北京化工大学化工原理电子课件
56
② 设备体积庞大
③ 特殊性 —— 气体的可压缩性
3,气体输送机械的分类工作原理 —— 离心式、旋转式、往复式、喷射式等口压力（终压）和压缩比
① 通风机：终压?15kPa,压缩比 1至 1.15
② 鼓风机：终压 15~300kPa，压缩比小于 4。
③ 压缩机：终压?300kPa以上，压缩比大于 4。
④ 真空泵,造成负压，终压 p0，压缩比由真空度决定。
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57
二 离心式通风机返回北京化工大学化工原理电子课件
58
1,离心式通风机的结构特点
① 叶轮直径较大 —— 适应 大 风量
② 叶片数较多
③ 叶片有平直、前弯、后弯不求高效率时 —— 前弯
④ 机壳内逐渐扩大的通道及出口截面常为为矩形返回北京化工大学化工原理电子课件
59
2,性能参数和特性曲线
（ 1） 风量,按入口状态计的单位时间内的排气体积 。
m3/s,m3/h
（ 2） 全风压,单位体积气体通过风机时获得的能量
J/m3,Pa
风机进、出口之间写 B.E.
ft h
uuppzzgp
2
)()()( 2122
1212
gzz?)( 12?
忽略 0
1?u
忽略能量损失返回北京化工大学化工原理电子课件
60
kstt pp
uppp
2)(
2
2
12
说明 ① 气体获能 =进出口静压差 (静风压 )+动能差 (动风压 )
② 出口速度很高，且压缩比小，动风压占比例很高
（ 3） 轴功率和效率
1000?
tpQN
1000?
N
pQ t?
性能表上参数 (1atm,20℃ )
30 /20.1 mkg
pt0,pst0
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61
~Q
N~Q Q
pT~Q
pS~Q
p
（ 4） 特性曲线
1atm,20℃ 用空气测定?pt0~Q,pst0~Q,N~Q,?~Q
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62
3,离心式通风机的选型
（ 1） 根据气体种类和风压范围，确定风机的类型
（ 2） 确定 Q0和 pt0
生产任务?Q
tpEB?..
2.10
0 tt pp
（ 3） 根据 Q0和 pt0查找合适型号
0
0?
QQ?
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63
例题 2 用离心通风机将空气送至表压为 490.5Pa的锅炉燃烧室，
通风机的特性曲线如图所示。已知在夏季（气温为 20?C,大气压为 101.3Kpa） 管路中的气体流量为 2.4kg/s,且流动已进入阻力平方区。试求在冬季气温降为 -20?C,大气压不变的情况下，管路中的气体质量流量为多少？
A
1 2
1
2
3
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64
三 离心式的鼓风机结构特点 外形?离心泵 蜗壳形通道常为圆形外壳直径与厚度之比较大 叶片数目较多转速较高 叶轮外周都装有导论单级出口表压多在 30kPa以内 ； 多级可达 0.3MPa
选型方法与离心通风相同四 离心式压缩机
1,结构 —— 定子与转子返回北京化工大学化工原理电子课件
65
转子,主轴、多级叶轮、轴套及平衡元件定子,气缸和隔板返回北京化工大学化工原理电子课件
66
叶轮返回北京化工大学化工原理电子课件
67
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68
2,工作原理气体?叶轮中心 离心力做功?高速到达外围扩压器降速、增压
弯道，回流器?下一级叶轮中心增压多次，高压离开
3,特性曲线
—— 与离心通风机相似返回北京化工大学化工原理电子课件
69
4,特点 —— 与往复压缩机相比体积和重量都很小而流量很大 ；
供气均匀 ； 运转平稳易损部件少、维护方便已有取代往复式压缩机的趋势返回北京化工大学化工原理电子课件
70
五 罗茨鼓风机工作原理?齿轮泵 动画解说正位移型,风量?n,与出口压强无关风量,2~500m3/min 出口表压 可达 80kPa
气体温度?85℃ —— 否则转子会因受热臌胀而卡住返回北京化工大学化工原理电子课件
71
六 往复式压缩机返回北京化工大学化工原理电子课件
72
1,操作原理与理想压缩循环
2'
4
3
2
1
V
P
P
1
P
2
S
D
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73
① 开始时刻 P1,V1,
② 压缩阶段
，活塞位于最右端,点 1
向左运动 S关 D关直至 2点,D被顶开之前 P2,V2,
③ 排气阶段 继续向左 D开排气 P2不变直至最左端,V=0 点 3
④ 吸气阶段 向右运动 P=P1 0?V1 点 1
点 2
2,压缩类型等温压缩 ； 绝热压缩 ； 多变压缩返回北京化工大学化工原理电子课件
74
3,压缩功多变压缩,每一循环 (J)
1
1
1
1
2
11
m
m
p
p
Vp
m
m
W
m—— 多变指数 —— 1-2-3-4所围成的面积相对大小：等温 <多变 <绝热返回北京化工大学化工原理电子课件
75
4,有余隙的压缩循环余隙 —— 排气结束活塞左侧留有一定空隙
V
4
V
3
V
1
4
3 2
1
V
P
P
1
P
2
31
3
VV
V
活塞推进一次扫过体积余隙体积余隙系数?
活塞推进一次扫过体积实际吸气体积余隙系数?
31
41
0 VV
VV
余隙膨胀阶段 —— 3?4
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76
11
/1
1
2
0
m
p
p
说明,余隙的存在使吸、排气量减小且，则,吸、排气量?
压缩比?，则,吸、排气量?
5,多级压缩 —— 级间冷却原因,压缩比大时,则,吸、排气量?
气体温度过高机械结构不合理返回北京化工大学化工原理电子课件
77
级数越多，越接近等温压缩，结构越复杂常用 2-6级，级压缩比 3~5
各级压缩比相等，则总压缩功最小
6,往复式压缩机的流量调节
（ 1） 调节原动机转速
（ 2） 旁路调节
（ 3） 改变气缸余隙体积返回北京化工大学化工原理电子课件
78
第六节 真空泵一 真空泵的一般特点二 各种类型真空泵简介
