1
学习本节应掌握的内容
1.了解流体输送机械在化工生产中的地位、应用及分类；
2.掌握离心泵的结构、工作原理、主要性能参数、特性曲线及应用、流量调节、安装、操作注意事项及选型等；
3.了解离心泵的流量调节、安装、操作注意事项及选型。
4.了解往复压缩机的作用原理、特点。
本节重点,离心泵的工作原理、特性曲线,安装高度 及抗气蚀性能 。
本节 难点,离心泵的工作点,抗气蚀性能 及流量调节方法。
2
在化工产品的生产加工中，常常需要将流体
从低处输送到高处；
从低压处送至高压处；
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 。
为流体提供能量的机械称为流体输送机械。
概 述
3
常用的流体输送机械泵 （ Pumps）：输送液体的机械压缩机或风机 （ Compressors and blowers）：
输送气体的机械。
真空泵 （ Vacuum pumps）：
负压条件下工作的压缩机。
4
液体输送机械 —— 泵（ Pumps）
⑴离心式、轴流式（统称 叶轮式 ）：
利用高速旋转的叶轮使流体获得动能并转变为静压能。
⑵ 容积式或正位移式（ 往复式,旋转式 ）：
利用活塞或转子的周期性挤压使流体获得能量。
⑶ 流体动力式,
利用流体高速喷射时动能与静压能相互转换的原理输送另一种流体。
5
7.1离心泵（ Centrifugal Pumps）
离心泵是典型的高速旋转叶轮式液体输送机械,在泵类机械中具有代表性 。
一,离心泵 的主要部件叶轮,泵壳,轴封特点：
泵的流量与压头灵活可调,输液量稳定且适用介质范围很广 。
叶轮泵壳泵轴吸入口底阀滤网调节阀排出口吸入管排出管
6
底阀 (防止,气缚,)
滤网 (阻拦固体杂质 )
泵壳叶轮滤网 (阻拦固体杂质 )
蜗牛形通道；
叶轮偏心放置；
可减少能耗，有利于动能转化为静压能。
7
闭式叶轮的内漏较弱些，敞式叶轮的最大。
但敞式叶轮和半闭式叶轮不易发生堵塞现象
1.叶轮作用,将原动机的机械能直接传递给液体，以增加液体的静压能和动能（主要增加静压能）。
结构,叶轮上一般有 6-8片后弯叶片。
叶轮有闭式、半闭式、开（敞）式三种。
8
9
叶轮轴向力问题闭式或半闭式叶轮后盖板与泵壳之间空腔液体的压强较吸入口侧高，这使叶轮遭受指向吸入口方向的 轴向推力,这使叶轮向吸入口侧位移，引起叶轮与泵壳接触处的磨损。
解决办法,叶轮后盖板上钻一些小孔 ---平衡孔。
10
2.泵壳 (蜗壳、泵体 ) 泵壳的主要作用,① 汇集液体，并导出液体；
②能量转换装置为了减少由叶轮外缘抛出的液体与泵壳的碰撞而引起能量损失，有时在叶轮与泵壳间还安装一固定不动而带有叶片的 导轮,以引导液体的流动方向 (见图 )。
11
3,轴封装置
机械密封填料密封在泵轴伸出泵壳处，转轴和泵壳间存有间隙，在旋转的泵轴与泵壳之间的密封，
称为轴封装置。其作用是防止高压液体沿轴泄漏，或者外界空气以相反方向漏入。
常用的有填料密封和机械密封。
12
二、离 心泵的工作原理当液体在离心力的作用下由叶轮中心抛出时，
在泵的吸入口处形成一定的真空度，泵外流体的压力较高，在压力差的作用下被吸入泵内，填补抛出液体的空间。叶片不断转动，液体就被源源不断地气缚现象（ airbound）
若离心泵在启动前泵壳内不是充满液体而是空气，由于空气的密度远小于液体的密度，产生的离心力很小，因而叶轮中心区形成的低压不足以将贮槽内液体压入泵内，此时 虽启动离心泵但不能够输送液体,这种现象称作气缚。
故在 启动泵前 一定要使泵壳内 充满液体 。 13
三、离心泵的主要性能参数
1.流量 （送液能力） qV
离心泵在单位时间内排出的液体体积，单位为
m3／ h,m3／ s 。
qV与其结构、叶轮尺寸、转速、管路情况有关。
反映离心泵工作特性的参数称为性能参数。离心泵一般由电机带动，因而转速是固定的，其性能参数通常在离心泵的铭牌或样本说明书中标明，以供选用时参考。
2.扬程 （压头）
离心泵对 单位重量 的液体所提供的能量，单位为 m。
泵的扬程与泵的结构、尺寸、转速、流量等有关。
对于一定的泵和转速，扬程与流量间有一定的关系。
eH?
14
在泵的入口真空表截面和出口压力表截面间列柏努利方程，
以单位重量流体为基准：
f
M
e
V H
g
p
g
uzH
g
p
g
uz?
22
2
2
2
2
1
1
真空计压强表离心泵储槽
fVMe Hg uug pphH 2
2
1
2
2
0?
式中,pM — 压力表读数（表压）,Pa；
pV— 真空表读数（负表压值）,Pa；
u1,u2— 吸入管、排出管中液体的流速,m/s；
ΣHf— 两截面间的压头损失,m。
扬程值由实验测定
15
两截面之间管路很短，其压头损失 ∑Hf可忽略不计
g
uu
HHhH VMe
2
2
1
2
2
0
若以 HM及 HV分别表示压力表、真空表上以米液柱
（表压）表示的读数，则有
fVMe Hg uug pphH 2
2
1
2
2
0?
16
1.轴功率（ P）：泵轴所需功率。
2.有效功率 ( ）：
单位时间内液体从泵获得的功率。
kWW,3.单位：
eP
3.功率
emeVe WqHgqP
17
hmv
P
Pe
总效率：
一般：小泵,η= 50～ 70％,大泵,η > 90％
'eV gHqP?
注意,为泵选配电动机时，应计入安全系数（电动机功率 /轴功率），以防电动机烧坏。不同电动机的安全系数见 P55表 2-4。 18
2)机械效率（ ）：因机械摩擦引起。m?
1)容积效率 ( ）,因泵的泄漏引起。v?
3)水力效率 ( ）：因液体摩擦阻力及局部阻力引起。h?
4.效率（ ）?
四、离心泵的特性曲线表明一台离心泵的性能参数 qV与,P,η之间的定量关系的曲线 称之为离心泵的特性曲线，又叫工作性能曲线。
此曲线由泵的制造厂家提供，表示在泵的样本上，借助这一组曲线可以完整地了解一台离心泵的性能，供使用部门合理的选用和指导操作。
注意,特性曲线是在固定转速下测出的，只适用于该转速，故特性曲线图上都注明转速 n的数值。
图上绘有三种曲线
－ qV曲线
P－ qV曲线
η－ qV曲线
eH?
eH?
19
0 4 8 12 16 20 24 28 32
0 20 40 60 80 100 120
10
12
14
16
18
20
22
24
26
0
2
4
6
8
0
10
20
30
40
50
60
70
80
4B20
n=2900r/min
P
η
qV,l/s
m3/h
离心泵的特性曲线各种不同的泵的特性曲线不同，但其共同点如下：
P
η
eH?
eH?
20
1) － qV曲线离心泵的扬程随流量的增加而下降；当流量为零时，扬程达到一定的数值，这是离心泵的一个重要特性。
eV Hq,
2) P－ qV线功率随流量上升而平缓上升； 流量为零时，功率最小 。
所以 离心泵在启动之前，都将出口阀关闭,在流量为零的情况下启动，其目的是为了降低启动功率，以保护电动机免因超载而受损。
Pq V,
1,特性曲线的构成
0 4 8 12 16202428 32
0 20 40 60 80 100120
10
12
14
16
18
20
22
2426
02
46
8
010
20
30
40
50
6070
80
4B20
n=2900r/min
P
H
η
qV,l/sm3/h
离心泵的特性曲线
eH?
21
3)η－ qV曲线
Vq,先 再最高效率点,
称为设计点。泵在该点所对应的压头和流量下操作，其效率最高，故该点为离心泵的设计点。
额定流量,
最高效率下的流量。
离心泵铭牌上的性能参数都是最高效率下的值。
m a x m a x~%93
０ 2高效区泵的高效区：
22
液体性质（密度 ρ和粘度 μ等）、泵的结构尺寸、
泵的转速 n等。
2.影响离心泵性能的因素故 P与 ρ成正比。
一般，当 时，离心泵的特性曲线需要换算。 /62v 2 0 1 0 m s
密度：对 η、,无影响；对 P有影响。Vq
1)液体性质的影响
粘度：
eH?
'eV gHqP?
Veq H P',、,,。
23
2)离心泵的转数当转速由 n1 改变为 n2 时，其流量、压头及功率的近似关系为：
上式称为 比例定律,当转速变化小于 20%
时，可认为效率不变，用上式进行计算误差不大。
2
1
2
1
n
n
q
q
V
V?
2
2
1
2
1
n
n
H
H
e
e
24
3
2
1
2
1
n
n
P
P
3)叶轮直径 D
切割定律应用条件,D变化小于 5%,η可视为不变。
2
2
1
2
1
D
D
H
H
e
e
2
1
2
1
D
D
q
q
V
V?
3
2
1
2
1
D
D
P
P
25
五、离心泵的工作点与流量调节泵 ------供方管路 -------需方
1、管路特性曲线
2
f
puH z H
g 2 g?
0VH H f q
20VH H k q
2 e 2e
fV 25
8 l lll uHq
d 2 g dg
即泵提供的流量 = 管路所需的流量泵提供的压头 = 管路所需的压头 H
eH?
26
完全湍流时
H0
qV
工作点.
注意,管路特性曲线的形状与管路布置及操作条件有关，而与泵的性能无关。
2、离心泵的工作点工作点所对应的流量与压头既满足管路系统的要求，又为离心泵所能提供。
eH?
27
3、离心泵的流量调节两种方法
改变泵的特性曲线改变管路特性曲线 —— 改变 n、切割叶径
1) 改变阀门的开度 M1
M
M2
qVM1 qVM qVM2
H -q
V 1
2
qV
eH?
28
—— 调节阀门阀门开度 ↑,↓,↑;↓,故
fH? H V
q
阀门开度 ↓,H ↑。Vq↑,故fH? ↑,
2)改变泵的转数 n
泵的转数提高到 n1，泵的特性曲线就上移到 n1M1，工作点由 M移到 M1，流量和压头都相应加大 ;
若把泵的转数降到 n2，泵的特性曲线就移到 n2M2，工作点移到 M2，流量和压头都相应地减小。
M1
M
M2
qV
H
-qV
H-qV
n1
n
n2
3)切割叶轮直径；
4)离心泵的并联操作,增大管路流量，同时扬程增大。
5)离心泵的串联操作,增大管路扬程，同时流量增大。
eH?
29
几种 流量调节方法的比较采用阀门调节流量，方法简便，但关小阀门会使阻力加大，因而需要多消耗一部分能量以克服附加的阻力，这是不经济的。
采用改变泵转速调节流量时，流量随转速下降而减小，动力消耗也相应降低，因而节能效果显著。
但需要变速装置或价格昂贵的变速原动机，且难以做到流量连续调节，这是其主要的缺点。
在输送流体量不大的管路中，一般都用阀门来调节流量，只有在输液量很大的管路才考虑使用调速的方法。
30
六、离心泵的气 (汽 )蚀现象与安装高度
[实例 ]某厂为保证全厂的淡水供应，挖了一口 12m深的井，
在井边安装了一台水泵，但启动后，却怎么也打不上水，后来挖了一个台阶，把泵往下放了 5m，泵顺利运转起来。
(A)
(B)
此例说明离心泵必须有合适的安装高度（ 为什么？ ）。
正确地计算水泵的最大允许安装高度，泵站既能安全供水，又能节省土建造价，具有很重要的意义。 31
1）产生原因当泵的流道中液体的静压强等于或低于该液体在工作温度下的饱和蒸汽压时,液体部分汽化,含汽泡的液体进入高压区后,汽泡急骤凝结或破裂,汽泡的消失产生局部真空,周围液体就以极高的速度流向原汽泡中心,瞬间产生了极大的局部冲击力,造成对叶轮和泵壳的冲击,使其材料受到破坏。
由于泵内汽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。
1．气蚀现象
2）危害离心泵性能下降；金属材料遭受破坏；产生噪音和振动。
3）防止措施：把离心泵安装在恰当的高度上，确保泵内压强最低点处的绝对压强超过工作温度下被输送液体的饱和蒸汽压。 32
为了确定离心泵的实际安装高度（允许安装高度），在国产的离心泵标准中，采用两种指标（允许吸上真空度和允许气蚀余量）来表示泵的抗气蚀性能。
2．离心泵的抗气（ 汽） 蚀性能
g
ppH a
s?
1'
1)充许吸上真空度,
为避免发生气蚀现象,离心泵入口处可充许达到的最高真空度 (即最低绝对压强 )。
大,说明抗汽蚀性能好。
影响因素,的大小与泵的结构、流量、被输送液体的性质及当地大气压等因素有关。
'sH
—— 充许吸上真空度 (m液柱 )
—— 当地大气压 (Pa)
—— 泵入口处的静压强 (Pa)
'sH
1p
ap
'sH
'sH
33
1)充许吸上真空度,'
sH
1000)]24.0
1081.9()10([ 3
'
t
ass
pHHH
泵的样本书上的 值是以 20 ℃ 的清水为介质，
在 10m水柱下测得的，在其它条件下 与 的关系是：
sH 'sH
sH
81.9
' t
SS
pHH
tp
aH
当输送水的操作条件变化不大时
（ P58,例 2-3）
—— 操作条件下液体的饱和蒸汽压 (Pa)
—— 当地大气压 ( )OmH
2 34
g
p
g
u
g
p
h t
2
2
11
式中?h —— 充许 汽蚀余量,m；
pt —— 操作温度下液体饱和蒸汽压,Pa。
2)充许气蚀余量 （ NPSH）
离心泵入口处的 静压头和动压头之和 必须大于液体在输送温度下的 饱和蒸汽压头 某一 最小充许值，
以防止气蚀现象发生。
g
u
g
p
2
2
11?
—— 泵入口处的压头
35
一般以 20 ℃ 的清水测得，其他流体,
而,故可以不校正。
h?
1
hh'
hh)( 操 时，不气蚀；
时，开始发生气蚀；
时，严重气蚀。
hh)( 操
hh)( 操
2)充许气蚀余量 （ NPSH）
36
h?
为什么离心泵必须有合适的安装高度防止气蚀现象产生呢？
在图中贮槽液面 0-0与泵入口处
1-1截面间列柏努利方程得：
10
2
11
1
2
0
0 22 f
a H
g
u
g
pz
g
u
g
pz?
z0＝ 0,z1＝ Hg,u0＝ 0
泵的入口与贮槽液面间的最大垂直距离，用 Hg表示。
3．允许安装高度 Hg
10
2
11
2
f
a
g Hg
u
g
ppH?
，离心泵可能发生气蚀现象，故离心泵必须有合适的安装高度。
1g pH,则
37
只要已知允许吸上真空度与允许气蚀余量中的任一个参数，
均可确定泵的安装高度。
1010
2
1
2
ftafsg Hh
g
ppH
g
uHH
泵的安装高度与允许吸上真空度、允许气蚀余量有时，计算出的允许安装高度为负值，这说明该泵应该安装在液体贮槽液面以下。
允许安装高度 的大小与泵的流量有关。由其计算公式可以看出，流量越大，计算出的 Hg越小。因此用可能使用的最大流量来计算是最保险的。
实际安装高度,mHH
g )1~5.0()(实际
38
4、增大安装高度 Hg的措施
1）选 直径稍大 的吸入管径 ( d↑,u↓)，吸入管径常大于压出管径；
2）吸入管尽可能 短 (泵的位置靠近液源,l↓)；
3）吸入管尽量 减少弯头,省去不必要的管件；
4）吸入管 不安装调节阀 。 ( ζ ↓,Σ le ↓)；
5）泵安装在贮罐液面以下,可使液体利用位差自动灌泵。
液下泵：安装在液体贮槽内。
吸入管：短、直、粗、管件少
39
[例 2-13]在一输水系统中，输送流量为 100m3/h的吸入管内径为 150mm,吸入管压头损失 1mH2O，选用下图所示的泵，
该离心泵的性能参数如下：
试计算：
1、泵在天津的安装高度。已知 60℃ 的水饱和蒸汽压为 19919Pa，
天津地区平均大气压为 0.101MPa；
2、若该泵用于兰州地区某一化工厂，该泵安装高度为多少，
已知兰州地区的大气压为 0.085MPa。
40
解,1、泵在天津的安装高度
10 f
ta
g Hhg
p
g
pH
m8.215.481.91000 1991981.91000 101000
2、兰州地区的安装高度为
mH g 13.115.481.91 0 0 01 9 9 1 981.91 0 0 08 5 0 0 0
在兰州地区泵的安装高度应更低，才能正常运行。该泵用于兰州地区，应根据兰州地区的大气压数据进行计算。
41
5、离心泵的操作运行
1）启动泵前：灌泵排气（防止气缚），关闭出口阀
（保护电机，启动电流最小）；
2）启动后：检查是否漏液；
3）停泵前：先关出口阀门；
4）离心泵在运转时，应定期检查轴承、填料函等发热情况，轴承应注意润滑；
5）长期停泵，应将泵内水排空。
故障：吸不上水原因,1）启动时没灌满水，底阀漏水；
2）叶轮底阀吸入管堵塞；
3）漏气（中途吸不上水，气缚）。
42
2．选用选类型确定流量和压头选型号核算轴功率 43
七、离心泵的类型和选用
1．类型清水泵（ B,D,Sh型）
耐腐蚀泵（ F型）
油泵（ Y型）
杂质泵（ P型）
压缩比 =出口压力：进口压力
通风机,终压 ≯ 15kpa(表压 ) 压缩比 1～ 1.15
鼓风机,终压 15～ 300kpa (表压 ) 压缩比＜ 4
压缩机,终压 ＞ 300 kpa (表压 ) 压缩比＞ 4
真空泵,使设备产生真空（绝压＜大气压），
一般在 0.2kgf/cm2(绝 ) 以下。
一、气体输送机械分类
44
7-2往复压缩机和往复泵
45
二．往复压缩机
1）基本结构气缸、活塞、吸气阀、排气阀。
与往复泵的差异：气缸壁装有散热翅片。
因 小，压缩后,,故须设冷却装置以保护压缩机。
2）工作原理,通过活塞的往复运动，对气体直接加压排出。
g TVp,，
1．工作原理和基本结构
46
47
2．工作过程
1）基本假设：
现以单动往复压缩机来说明压缩机的工作过程。
为便于分析压缩机的工作过程，作如下假设：
a.被压缩气体为理想气体；
b.气体流经吸、排气阀时，流动阻力可忽略；
c.压缩机无泄露。
48
① 开始时刻
② 压缩阶段
1→ 2点,p2,V2,
③ 排气阶段
2→ 3,P2不变
④ 吸气阶段
4 → 1,p=p10?V1，
2)理想压缩循环 —— 无余隙排气终了时，活塞与气缸端盖间无空隙，称无余隙。
活塞位于 点 1,p1,V1,
工作循环：
压缩? 排气? 膨胀? 吸气余隙
(3)实际压缩循环 （有余隙）：
余隙 —— 排气结束活塞左侧留有一定空隙。
工作过程：
吸气 4→1，
压缩 1→2，
排气 2→3，
余隙气膨胀 3→4。
14
23
压缩类型等温压缩 ； 绝热压缩 ； 多变压缩绝热压缩等温压缩吸气排气压缩膨胀
p
V1V4V3
50
m
m
p
p
TT
1
1
2
12
多变压缩过程的终温：
m—— 多变（压缩）指数,m>1，量纲为 1。
越大，则 越高，
故单级压缩比一般不超过 8（ <8）。
1
2
p
p
2T
1
2
p
p
51
3、多级压缩气体只经过一次压缩的过程称为单级压缩，多级压缩是将气体进行多次压缩过程，以提高终压。
采用多级压缩的理由：
1）避免排出气体的温度过高；
2）省功，减少功耗，级数越多，越接近等温过程。
3）提高气缸利用率；
4）压缩机的结构更为合理。
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。
52
53
p
p
2
p
1
余隙
V
3
V
4
V
1
吸气排气压缩膨胀多级压缩
54
4、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
5、往复压缩机的类型和选用按其压缩气体的种类分类：
空气压缩机、氮气压缩机、氢气压缩机、
氨气压缩机、石油气压缩机；
按气体受压次数分类：
单级、多级；
按气缸摆放的位置分类：
立式、卧式等。
55
三、往复泵原理同往复压缩机。
7-3旋转泵一、齿轮泵适用高压头、小流量，粘稠以至膏状物；不适用固体悬浮液。
56
二、螺杆泵适用于高压头、小流量，粘稠以至膏状物，固体悬浮液也适用。
7-4真空泵一、水环真空泵二、喷射泵欢 迎 提 问如果您有任何问题，请毫不犹豫地提出 !
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作业,P68,T13,P69,T17。
57
学习本节应掌握的内容
1.了解流体输送机械在化工生产中的地位、应用及分类；
2.掌握离心泵的结构、工作原理、主要性能参数、特性曲线及应用、流量调节、安装、操作注意事项及选型等；
3.了解离心泵的流量调节、安装、操作注意事项及选型。
4.了解往复压缩机的作用原理、特点。
本节重点,离心泵的工作原理、特性曲线,安装高度 及抗气蚀性能 。
本节 难点,离心泵的工作点,抗气蚀性能 及流量调节方法。
2
在化工产品的生产加工中，常常需要将流体
从低处输送到高处；
从低压处送至高压处；
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 。
为流体提供能量的机械称为流体输送机械。
概 述
3
常用的流体输送机械泵 （ Pumps）：输送液体的机械压缩机或风机 （ Compressors and blowers）：
输送气体的机械。
真空泵 （ Vacuum pumps）：
负压条件下工作的压缩机。
4
液体输送机械 —— 泵（ Pumps）
⑴离心式、轴流式（统称 叶轮式 ）：
利用高速旋转的叶轮使流体获得动能并转变为静压能。
⑵ 容积式或正位移式（ 往复式,旋转式 ）：
利用活塞或转子的周期性挤压使流体获得能量。
⑶ 流体动力式,
利用流体高速喷射时动能与静压能相互转换的原理输送另一种流体。
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7.1离心泵（ Centrifugal Pumps）
离心泵是典型的高速旋转叶轮式液体输送机械,在泵类机械中具有代表性 。
一,离心泵 的主要部件叶轮,泵壳,轴封特点：
泵的流量与压头灵活可调,输液量稳定且适用介质范围很广 。
叶轮泵壳泵轴吸入口底阀滤网调节阀排出口吸入管排出管
6
底阀 (防止,气缚,)
滤网 (阻拦固体杂质 )
泵壳叶轮滤网 (阻拦固体杂质 )
蜗牛形通道；
叶轮偏心放置；
可减少能耗，有利于动能转化为静压能。
7
闭式叶轮的内漏较弱些，敞式叶轮的最大。
但敞式叶轮和半闭式叶轮不易发生堵塞现象
1.叶轮作用,将原动机的机械能直接传递给液体，以增加液体的静压能和动能（主要增加静压能）。
结构,叶轮上一般有 6-8片后弯叶片。
叶轮有闭式、半闭式、开（敞）式三种。
8
9
叶轮轴向力问题闭式或半闭式叶轮后盖板与泵壳之间空腔液体的压强较吸入口侧高，这使叶轮遭受指向吸入口方向的 轴向推力,这使叶轮向吸入口侧位移，引起叶轮与泵壳接触处的磨损。
解决办法,叶轮后盖板上钻一些小孔 ---平衡孔。
10
2.泵壳 (蜗壳、泵体 ) 泵壳的主要作用,① 汇集液体，并导出液体；
②能量转换装置为了减少由叶轮外缘抛出的液体与泵壳的碰撞而引起能量损失，有时在叶轮与泵壳间还安装一固定不动而带有叶片的 导轮,以引导液体的流动方向 (见图 )。
11
3,轴封装置
机械密封填料密封在泵轴伸出泵壳处，转轴和泵壳间存有间隙，在旋转的泵轴与泵壳之间的密封，
称为轴封装置。其作用是防止高压液体沿轴泄漏，或者外界空气以相反方向漏入。
常用的有填料密封和机械密封。
12
二、离 心泵的工作原理当液体在离心力的作用下由叶轮中心抛出时，
在泵的吸入口处形成一定的真空度，泵外流体的压力较高，在压力差的作用下被吸入泵内，填补抛出液体的空间。叶片不断转动，液体就被源源不断地气缚现象（ airbound）
若离心泵在启动前泵壳内不是充满液体而是空气，由于空气的密度远小于液体的密度，产生的离心力很小，因而叶轮中心区形成的低压不足以将贮槽内液体压入泵内，此时 虽启动离心泵但不能够输送液体,这种现象称作气缚。
故在 启动泵前 一定要使泵壳内 充满液体 。 13
三、离心泵的主要性能参数
1.流量 （送液能力） qV
离心泵在单位时间内排出的液体体积，单位为
m3／ h,m3／ s 。
qV与其结构、叶轮尺寸、转速、管路情况有关。
反映离心泵工作特性的参数称为性能参数。离心泵一般由电机带动，因而转速是固定的，其性能参数通常在离心泵的铭牌或样本说明书中标明，以供选用时参考。
2.扬程 （压头）
离心泵对 单位重量 的液体所提供的能量，单位为 m。
泵的扬程与泵的结构、尺寸、转速、流量等有关。
对于一定的泵和转速，扬程与流量间有一定的关系。
eH?
14
在泵的入口真空表截面和出口压力表截面间列柏努利方程，
以单位重量流体为基准：
f
M
e
V H
g
p
g
uzH
g
p
g
uz?
22
2
2
2
2
1
1
真空计压强表离心泵储槽
fVMe Hg uug pphH 2
2
1
2
2
0?
式中,pM — 压力表读数（表压）,Pa；
pV— 真空表读数（负表压值）,Pa；
u1,u2— 吸入管、排出管中液体的流速,m/s；
ΣHf— 两截面间的压头损失,m。
扬程值由实验测定
15
两截面之间管路很短，其压头损失 ∑Hf可忽略不计
g
uu
HHhH VMe
2
2
1
2
2
0
若以 HM及 HV分别表示压力表、真空表上以米液柱
（表压）表示的读数，则有
fVMe Hg uug pphH 2
2
1
2
2
0?
16
1.轴功率（ P）：泵轴所需功率。
2.有效功率 ( ）：
单位时间内液体从泵获得的功率。
kWW,3.单位：
eP
3.功率
emeVe WqHgqP
17
hmv
P
Pe
总效率：
一般：小泵,η= 50～ 70％,大泵,η > 90％
'eV gHqP?
注意,为泵选配电动机时，应计入安全系数（电动机功率 /轴功率），以防电动机烧坏。不同电动机的安全系数见 P55表 2-4。 18
2)机械效率（ ）：因机械摩擦引起。m?
1)容积效率 ( ）,因泵的泄漏引起。v?
3)水力效率 ( ）：因液体摩擦阻力及局部阻力引起。h?
4.效率（ ）?
四、离心泵的特性曲线表明一台离心泵的性能参数 qV与,P,η之间的定量关系的曲线 称之为离心泵的特性曲线，又叫工作性能曲线。
此曲线由泵的制造厂家提供，表示在泵的样本上，借助这一组曲线可以完整地了解一台离心泵的性能，供使用部门合理的选用和指导操作。
注意,特性曲线是在固定转速下测出的，只适用于该转速，故特性曲线图上都注明转速 n的数值。
图上绘有三种曲线
－ qV曲线
P－ qV曲线
η－ qV曲线
eH?
eH?
19
0 4 8 12 16 20 24 28 32
0 20 40 60 80 100 120
10
12
14
16
18
20
22
24
26
0
2
4
6
8
0
10
20
30
40
50
60
70
80
4B20
n=2900r/min
P
η
qV,l/s
m3/h
离心泵的特性曲线各种不同的泵的特性曲线不同，但其共同点如下：
P
η
eH?
eH?
20
1) － qV曲线离心泵的扬程随流量的增加而下降；当流量为零时，扬程达到一定的数值，这是离心泵的一个重要特性。
eV Hq,
2) P－ qV线功率随流量上升而平缓上升； 流量为零时，功率最小 。
所以 离心泵在启动之前，都将出口阀关闭,在流量为零的情况下启动，其目的是为了降低启动功率，以保护电动机免因超载而受损。
Pq V,
1,特性曲线的构成
0 4 8 12 16202428 32
0 20 40 60 80 100120
10
12
14
16
18
20
22
2426
02
46
8
010
20
30
40
50
6070
80
4B20
n=2900r/min
P
H
η
qV,l/sm3/h
离心泵的特性曲线
eH?
21
3)η－ qV曲线
Vq,先 再最高效率点,
称为设计点。泵在该点所对应的压头和流量下操作，其效率最高，故该点为离心泵的设计点。
额定流量,
最高效率下的流量。
离心泵铭牌上的性能参数都是最高效率下的值。
m a x m a x~%93
０ 2高效区泵的高效区：
22
液体性质（密度 ρ和粘度 μ等）、泵的结构尺寸、
泵的转速 n等。
2.影响离心泵性能的因素故 P与 ρ成正比。
一般，当 时，离心泵的特性曲线需要换算。 /62v 2 0 1 0 m s
密度：对 η、,无影响；对 P有影响。Vq
1)液体性质的影响
粘度：
eH?
'eV gHqP?
Veq H P',、,,。
23
2)离心泵的转数当转速由 n1 改变为 n2 时，其流量、压头及功率的近似关系为：
上式称为 比例定律,当转速变化小于 20%
时，可认为效率不变，用上式进行计算误差不大。
2
1
2
1
n
n
q
q
V
V?
2
2
1
2
1
n
n
H
H
e
e
24
3
2
1
2
1
n
n
P
P
3)叶轮直径 D
切割定律应用条件,D变化小于 5%,η可视为不变。
2
2
1
2
1
D
D
H
H
e
e
2
1
2
1
D
D
q
q
V
V?
3
2
1
2
1
D
D
P
P
25
五、离心泵的工作点与流量调节泵 ------供方管路 -------需方
1、管路特性曲线
2
f
puH z H
g 2 g?
0VH H f q
20VH H k q
2 e 2e
fV 25
8 l lll uHq
d 2 g dg
即泵提供的流量 = 管路所需的流量泵提供的压头 = 管路所需的压头 H
eH?
26
完全湍流时
H0
qV
工作点.
注意,管路特性曲线的形状与管路布置及操作条件有关，而与泵的性能无关。
2、离心泵的工作点工作点所对应的流量与压头既满足管路系统的要求，又为离心泵所能提供。
eH?
27
3、离心泵的流量调节两种方法
改变泵的特性曲线改变管路特性曲线 —— 改变 n、切割叶径
1) 改变阀门的开度 M1
M
M2
qVM1 qVM qVM2
H -q
V 1
2
qV
eH?
28
—— 调节阀门阀门开度 ↑,↓,↑;↓,故
fH? H V
q
阀门开度 ↓,H ↑。Vq↑,故fH? ↑,
2)改变泵的转数 n
泵的转数提高到 n1，泵的特性曲线就上移到 n1M1，工作点由 M移到 M1，流量和压头都相应加大 ;
若把泵的转数降到 n2，泵的特性曲线就移到 n2M2，工作点移到 M2，流量和压头都相应地减小。
M1
M
M2
qV
H
-qV
H-qV
n1
n
n2
3)切割叶轮直径；
4)离心泵的并联操作,增大管路流量，同时扬程增大。
5)离心泵的串联操作,增大管路扬程，同时流量增大。
eH?
29
几种 流量调节方法的比较采用阀门调节流量，方法简便，但关小阀门会使阻力加大，因而需要多消耗一部分能量以克服附加的阻力，这是不经济的。
采用改变泵转速调节流量时，流量随转速下降而减小，动力消耗也相应降低，因而节能效果显著。
但需要变速装置或价格昂贵的变速原动机，且难以做到流量连续调节，这是其主要的缺点。
在输送流体量不大的管路中，一般都用阀门来调节流量，只有在输液量很大的管路才考虑使用调速的方法。
30
六、离心泵的气 (汽 )蚀现象与安装高度
[实例 ]某厂为保证全厂的淡水供应，挖了一口 12m深的井，
在井边安装了一台水泵，但启动后，却怎么也打不上水，后来挖了一个台阶，把泵往下放了 5m，泵顺利运转起来。
(A)
(B)
此例说明离心泵必须有合适的安装高度（ 为什么？ ）。
正确地计算水泵的最大允许安装高度，泵站既能安全供水，又能节省土建造价，具有很重要的意义。 31
1）产生原因当泵的流道中液体的静压强等于或低于该液体在工作温度下的饱和蒸汽压时,液体部分汽化,含汽泡的液体进入高压区后,汽泡急骤凝结或破裂,汽泡的消失产生局部真空,周围液体就以极高的速度流向原汽泡中心,瞬间产生了极大的局部冲击力,造成对叶轮和泵壳的冲击,使其材料受到破坏。
由于泵内汽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。
1．气蚀现象
2）危害离心泵性能下降；金属材料遭受破坏；产生噪音和振动。
3）防止措施：把离心泵安装在恰当的高度上，确保泵内压强最低点处的绝对压强超过工作温度下被输送液体的饱和蒸汽压。 32
为了确定离心泵的实际安装高度（允许安装高度），在国产的离心泵标准中，采用两种指标（允许吸上真空度和允许气蚀余量）来表示泵的抗气蚀性能。
2．离心泵的抗气（ 汽） 蚀性能
g
ppH a
s?
1'
1)充许吸上真空度,
为避免发生气蚀现象,离心泵入口处可充许达到的最高真空度 (即最低绝对压强 )。
大,说明抗汽蚀性能好。
影响因素,的大小与泵的结构、流量、被输送液体的性质及当地大气压等因素有关。
'sH
—— 充许吸上真空度 (m液柱 )
—— 当地大气压 (Pa)
—— 泵入口处的静压强 (Pa)
'sH
1p
ap
'sH
'sH
33
1)充许吸上真空度,'
sH
1000)]24.0
1081.9()10([ 3
'
t
ass
pHHH
泵的样本书上的 值是以 20 ℃ 的清水为介质，
在 10m水柱下测得的，在其它条件下 与 的关系是：
sH 'sH
sH
81.9
' t
SS
pHH
tp
aH
当输送水的操作条件变化不大时
（ P58,例 2-3）
—— 操作条件下液体的饱和蒸汽压 (Pa)
—— 当地大气压 ( )OmH
2 34
g
p
g
u
g
p
h t
2
2
11
式中?h —— 充许 汽蚀余量,m；
pt —— 操作温度下液体饱和蒸汽压,Pa。
2)充许气蚀余量 （ NPSH）
离心泵入口处的 静压头和动压头之和 必须大于液体在输送温度下的 饱和蒸汽压头 某一 最小充许值，
以防止气蚀现象发生。
g
u
g
p
2
2
11?
—— 泵入口处的压头
35
一般以 20 ℃ 的清水测得，其他流体,
而,故可以不校正。
h?
1
hh'
hh)( 操 时，不气蚀；
时，开始发生气蚀；
时，严重气蚀。
hh)( 操
hh)( 操
2)充许气蚀余量 （ NPSH）
36
h?
为什么离心泵必须有合适的安装高度防止气蚀现象产生呢？
在图中贮槽液面 0-0与泵入口处
1-1截面间列柏努利方程得：
10
2
11
1
2
0
0 22 f
a H
g
u
g
pz
g
u
g
pz?
z0＝ 0,z1＝ Hg,u0＝ 0
泵的入口与贮槽液面间的最大垂直距离，用 Hg表示。
3．允许安装高度 Hg
10
2
11
2
f
a
g Hg
u
g
ppH?
，离心泵可能发生气蚀现象，故离心泵必须有合适的安装高度。
1g pH,则
37
只要已知允许吸上真空度与允许气蚀余量中的任一个参数，
均可确定泵的安装高度。
1010
2
1
2
ftafsg Hh
g
ppH
g
uHH
泵的安装高度与允许吸上真空度、允许气蚀余量有时，计算出的允许安装高度为负值，这说明该泵应该安装在液体贮槽液面以下。
允许安装高度 的大小与泵的流量有关。由其计算公式可以看出，流量越大，计算出的 Hg越小。因此用可能使用的最大流量来计算是最保险的。
实际安装高度,mHH
g )1~5.0()(实际
38
4、增大安装高度 Hg的措施
1）选 直径稍大 的吸入管径 ( d↑,u↓)，吸入管径常大于压出管径；
2）吸入管尽可能 短 (泵的位置靠近液源,l↓)；
3）吸入管尽量 减少弯头,省去不必要的管件；
4）吸入管 不安装调节阀 。 ( ζ ↓,Σ le ↓)；
5）泵安装在贮罐液面以下,可使液体利用位差自动灌泵。
液下泵：安装在液体贮槽内。
吸入管：短、直、粗、管件少
39
[例 2-13]在一输水系统中，输送流量为 100m3/h的吸入管内径为 150mm,吸入管压头损失 1mH2O，选用下图所示的泵，
该离心泵的性能参数如下：
试计算：
1、泵在天津的安装高度。已知 60℃ 的水饱和蒸汽压为 19919Pa，
天津地区平均大气压为 0.101MPa；
2、若该泵用于兰州地区某一化工厂，该泵安装高度为多少，
已知兰州地区的大气压为 0.085MPa。
40
解,1、泵在天津的安装高度
10 f
ta
g Hhg
p
g
pH
m8.215.481.91000 1991981.91000 101000
2、兰州地区的安装高度为
mH g 13.115.481.91 0 0 01 9 9 1 981.91 0 0 08 5 0 0 0
在兰州地区泵的安装高度应更低，才能正常运行。该泵用于兰州地区，应根据兰州地区的大气压数据进行计算。
41
5、离心泵的操作运行
1）启动泵前：灌泵排气（防止气缚），关闭出口阀
（保护电机，启动电流最小）；
2）启动后：检查是否漏液；
3）停泵前：先关出口阀门；
4）离心泵在运转时，应定期检查轴承、填料函等发热情况，轴承应注意润滑；
5）长期停泵，应将泵内水排空。
故障：吸不上水原因,1）启动时没灌满水，底阀漏水；
2）叶轮底阀吸入管堵塞；
3）漏气（中途吸不上水，气缚）。
42
2．选用选类型确定流量和压头选型号核算轴功率 43
七、离心泵的类型和选用
1．类型清水泵（ B,D,Sh型）
耐腐蚀泵（ F型）
油泵（ Y型）
杂质泵（ P型）
压缩比 =出口压力：进口压力
通风机,终压 ≯ 15kpa(表压 ) 压缩比 1～ 1.15
鼓风机,终压 15～ 300kpa (表压 ) 压缩比＜ 4
压缩机,终压 ＞ 300 kpa (表压 ) 压缩比＞ 4
真空泵,使设备产生真空（绝压＜大气压），
一般在 0.2kgf/cm2(绝 ) 以下。
一、气体输送机械分类
44
7-2往复压缩机和往复泵
45
二．往复压缩机
1）基本结构气缸、活塞、吸气阀、排气阀。
与往复泵的差异：气缸壁装有散热翅片。
因 小，压缩后,,故须设冷却装置以保护压缩机。
2）工作原理,通过活塞的往复运动，对气体直接加压排出。
g TVp,，
1．工作原理和基本结构
46
47
2．工作过程
1）基本假设：
现以单动往复压缩机来说明压缩机的工作过程。
为便于分析压缩机的工作过程，作如下假设：
a.被压缩气体为理想气体；
b.气体流经吸、排气阀时，流动阻力可忽略；
c.压缩机无泄露。
48
① 开始时刻
② 压缩阶段
1→ 2点,p2,V2,
③ 排气阶段
2→ 3,P2不变
④ 吸气阶段
4 → 1,p=p10?V1，
2)理想压缩循环 —— 无余隙排气终了时，活塞与气缸端盖间无空隙，称无余隙。
活塞位于 点 1,p1,V1,
工作循环：
压缩? 排气? 膨胀? 吸气余隙
(3)实际压缩循环 （有余隙）：
余隙 —— 排气结束活塞左侧留有一定空隙。
工作过程：
吸气 4→1，
压缩 1→2，
排气 2→3，
余隙气膨胀 3→4。
14
23
压缩类型等温压缩 ； 绝热压缩 ； 多变压缩绝热压缩等温压缩吸气排气压缩膨胀
p
V1V4V3
50
m
m
p
p
TT
1
1
2
12
多变压缩过程的终温：
m—— 多变（压缩）指数,m>1，量纲为 1。
越大，则 越高，
故单级压缩比一般不超过 8（ <8）。
1
2
p
p
2T
1
2
p
p
51
3、多级压缩气体只经过一次压缩的过程称为单级压缩，多级压缩是将气体进行多次压缩过程，以提高终压。
采用多级压缩的理由：
1）避免排出气体的温度过高；
2）省功，减少功耗，级数越多，越接近等温过程。
3）提高气缸利用率；
4）压缩机的结构更为合理。
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。
52
53
p
p
2
p
1
余隙
V
3
V
4
V
1
吸气排气压缩膨胀多级压缩
54
4、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
5、往复压缩机的类型和选用按其压缩气体的种类分类：
空气压缩机、氮气压缩机、氢气压缩机、
氨气压缩机、石油气压缩机；
按气体受压次数分类：
单级、多级；
按气缸摆放的位置分类：
立式、卧式等。
55
三、往复泵原理同往复压缩机。
7-3旋转泵一、齿轮泵适用高压头、小流量，粘稠以至膏状物；不适用固体悬浮液。
56
二、螺杆泵适用于高压头、小流量，粘稠以至膏状物，固体悬浮液也适用。
7-4真空泵一、水环真空泵二、喷射泵欢 迎 提 问如果您有任何问题，请毫不犹豫地提出 !
In case of you have
any question,do not
hesitate to ask me !
作业,P68,T13,P69,T17。
57
