第二章 流体输送机械
第一节 概述
流体输送机械 — 为流体提供能量的机械。
泵 — 输送液体机械；
风机或压缩机 — 气体输送机械 。
第二节 离心泵
2— 1 离心泵的工作原理
1.工作原理：在离心力的作用下，高速流体在涡
形通道截面逐渐增大，动能转变为静压能，液体
获得较高的压力，进入压出管。
2.气缚现象：
2— 2 离心泵的主要部件
一,叶轮
1.敞式叶轮
2.敝式叶轮
3.半敝式叶轮
二,泵壳：蜗形
三,轴封装置：密封涵 机械密封
2— 3 离心泵的主要性能参数
一,流量：离心泵的送液能力； [m3/h];
二,扬程 H：泵的压头,[m]，单位重量液体流
经泵后所获得的能量。
影响泵压头大小的因素：
1.泵的结构（叶轮大小、弯曲程度）；
2.转速；
3.流量。
压头测定实验：
如果 P1为真空度,P1则为负值，
∑H f = 0
VM HHhg
PPhH ???
?
???
0
12
0
fHg
uu
g
PPhH ?
?
??????
2
2
1
2
212
0
0h
三,有效功率 Ne
Ne= H Qρg = W G
H — 扬程 [m]； W— 外加能量
Q — 流量 [m3/s]; G — 质量流量 [kg/s];
Qρg— 流体重量流量 。
四,效率
η= Ne / N轴
能量损失的原因：
1.容积损失；
2.水利损失；
3.机械损失 。
2 — 4 离心泵的特性曲线
一、离心泵的特性曲线
当转速一定时
H,N,ρ与 Q的关系曲线
H
?
N
QH ?
Q??
QN ?
Q
最高效率点为工作点
二、离心泵的转速对特性曲线的影响
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 ?
转速 < 20％,η不变
三、离心泵的直径对特性曲线的影响
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 ?
四、液体粘度和密度的影响
1.粘度的影响
μ ?, Q,H ?,N ?,η ?；
原因,(1) μ ?, hf ?,H ?；
(2) μ ?,u ?,V ?；
(3) μ ?,叶轮前后能量损失 ?,N ?；
2,密度影响
(1) V不变。 V与泵出口截面有关。
(2) H不变。 F离心力 ?ρ,p2-p1 ?ρ
( p2-p1) / ρg 与 ρ 无关,H? ( p2-p1) / ρg
(3) ρ ?,N ?
2-5 离心泵的工作点与流量调节
一、管路特性曲线
fHg
u
g
pZH ????????
2
2
?
定值??gpZ ???? 0
2
2
?? gu f
HHH ??? 0
g
u
d
llH e
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d
Q
u
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452 )(
8 Q
dd
ll
g
H ef ??
?
?????? 2kQ?
20 kQHH ??
二、工作点
Q
H
工作点
三、流量调节
自学
2— 5 离心泵的安装高度和气蚀现象
一,气蚀现象
二,离心泵的安装高度
1.允许吸上真空度法
Hs = ( Pa - P1) /ρg
fg Hg
u
g
PH
g
P ?????
2
2
110
??
fg Hg
uHsH ????
2
2
1
fHg
u
g
PPHg ?????
2
2
110
?
0
当容器敞口时
1
Hg
Hs的校正
Hs’= [ Hs + ( Ha – 10 ) - ( Hv – 4 ) ]× 1000 /ρ
Ha — 实际大气压 [m水柱 ]；
Hv — 操作温度下水的饱和蒸汽压 ；
[m水柱 ]
ρ — 操作温度下流体密度 [kg/m3]。
2,气蚀余量
g
P
g
u
g
Ph V
??
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2
(
2
11
10
0
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u
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g
P ?????
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2
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( ?????? fH
g
u
g
P
g
PHg
??
例题：某离心泵在样本中查得允许吸上真空度为
6m,现将泵安装在海拔高度 500m处，水温 40度，
问（ 1）修正后的 Hs?
（ 2）若吸入管路压头损失为 1m，动压头为 0.2m，
该泵安装在离水面 5m高处是否合适？
解,1、水 40℃, P v = 55.32 mmHg,
500 m处 Pa = 9.74 mH2O，
Hv = 55.32 / 760× 10.3=0.75mH2O
Ha = 9.74 mH2O
Hs’=Hs + ( Ha - 10) - (Hv - 0.24)
=6 + (9.74-10)-(0.75-0.24) = 5.23
Hg = Hs’ － u21/ 2g － ∑Hf
= 5.23－ 0.2 － 1
= 4.03 m
计算的允许安装高度值 (4.03m)低于实际安装
高度值 (5m),因此泵安装高度不合适。
例题：
用油泵从贮罐向反应器输送异丁烷，密度 530
kg / m3，罐内液面恒定，且上方绝对压强为 6.65
kgf / cm2，吸入管压头损失为 1.6m，饱和蒸汽压为
6.5 kgf/cm2,泵的气蚀余量为 3.5m，确定泵的安装
高度。（ ψ=0.9）
Po = 6.65 × 98100 Pa
PV = 6.5 × 98100 Pa
∑Hf =1.6 m
△ h’= 0.9 × 3.5 = 3.15 m
Hg = -1.92 m
泵应安装于罐液面下 1.92m之下
f
V Hh
g
PPHg ????? '0 ?
?
解：
第一节 概述
流体输送机械 — 为流体提供能量的机械。
泵 — 输送液体机械；
风机或压缩机 — 气体输送机械 。
第二节 离心泵
2— 1 离心泵的工作原理
1.工作原理：在离心力的作用下，高速流体在涡
形通道截面逐渐增大，动能转变为静压能，液体
获得较高的压力，进入压出管。
2.气缚现象：
2— 2 离心泵的主要部件
一,叶轮
1.敞式叶轮
2.敝式叶轮
3.半敝式叶轮
二,泵壳：蜗形
三,轴封装置：密封涵 机械密封
2— 3 离心泵的主要性能参数
一,流量：离心泵的送液能力； [m3/h];
二,扬程 H：泵的压头,[m]，单位重量液体流
经泵后所获得的能量。
影响泵压头大小的因素：
1.泵的结构（叶轮大小、弯曲程度）；
2.转速；
3.流量。
压头测定实验：
如果 P1为真空度,P1则为负值，
∑H f = 0
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三,有效功率 Ne
Ne= H Qρg = W G
H — 扬程 [m]； W— 外加能量
Q — 流量 [m3/s]; G — 质量流量 [kg/s];
Qρg— 流体重量流量 。
四,效率
η= Ne / N轴
能量损失的原因：
1.容积损失；
2.水利损失；
3.机械损失 。
2 — 4 离心泵的特性曲线
一、离心泵的特性曲线
当转速一定时
H,N,ρ与 Q的关系曲线
H
?
N
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Q??
QN ?
Q
最高效率点为工作点
二、离心泵的转速对特性曲线的影响
比例定律：
1
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三、离心泵的直径对特性曲线的影响
切割定律：
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四、液体粘度和密度的影响
1.粘度的影响
μ ?, Q,H ?,N ?,η ?；
原因,(1) μ ?, hf ?,H ?；
(2) μ ?,u ?,V ?；
(3) μ ?,叶轮前后能量损失 ?,N ?；
2,密度影响
(1) V不变。 V与泵出口截面有关。
(2) H不变。 F离心力 ?ρ,p2-p1 ?ρ
( p2-p1) / ρg 与 ρ 无关,H? ( p2-p1) / ρg
(3) ρ ?,N ?
2-5 离心泵的工作点与流量调节
一、管路特性曲线
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二、工作点
Q
H
工作点
三、流量调节
自学
2— 5 离心泵的安装高度和气蚀现象
一,气蚀现象
二,离心泵的安装高度
1.允许吸上真空度法
Hs = ( Pa - P1) /ρg
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Hs的校正
Hs’= [ Hs + ( Ha – 10 ) - ( Hv – 4 ) ]× 1000 /ρ
Ha — 实际大气压 [m水柱 ]；
Hv — 操作温度下水的饱和蒸汽压 ；
[m水柱 ]
ρ — 操作温度下流体密度 [kg/m3]。
2,气蚀余量
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例题：某离心泵在样本中查得允许吸上真空度为
6m,现将泵安装在海拔高度 500m处，水温 40度，
问（ 1）修正后的 Hs?
（ 2）若吸入管路压头损失为 1m，动压头为 0.2m，
该泵安装在离水面 5m高处是否合适？
解,1、水 40℃, P v = 55.32 mmHg,
500 m处 Pa = 9.74 mH2O，
Hv = 55.32 / 760× 10.3=0.75mH2O
Ha = 9.74 mH2O
Hs’=Hs + ( Ha - 10) - (Hv - 0.24)
=6 + (9.74-10)-(0.75-0.24) = 5.23
Hg = Hs’ － u21/ 2g － ∑Hf
= 5.23－ 0.2 － 1
= 4.03 m
计算的允许安装高度值 (4.03m)低于实际安装
高度值 (5m),因此泵安装高度不合适。
例题：
用油泵从贮罐向反应器输送异丁烷，密度 530
kg / m3，罐内液面恒定，且上方绝对压强为 6.65
kgf / cm2，吸入管压头损失为 1.6m，饱和蒸汽压为
6.5 kgf/cm2,泵的气蚀余量为 3.5m，确定泵的安装
高度。（ ψ=0.9）
Po = 6.65 × 98100 Pa
PV = 6.5 × 98100 Pa
∑Hf =1.6 m
△ h’= 0.9 × 3.5 = 3.15 m
Hg = -1.92 m
泵应安装于罐液面下 1.92m之下
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解：
