流體輸送設(shè)備（通用機(jī)械）：

液體輸送設(shè)備—泵,；

氣體輸送設(shè)備—通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī),、壓縮機(jī)或真空泵,；

作用：向系統(tǒng)輸入能量，補(bǔ)充所需機(jī)械能,；用于流體的輸送或加壓,。

根據(jù)泵的工作原理和結(jié)構(gòu)分類：

離心泵外形：

工作原理：

(a)排出階段：葉輪旋轉(zhuǎn)(產(chǎn)生離心力，使液體獲得能量）→流體流入渦殼(動(dòng)能→靜壓能)→流向輸出管路,。

(b)吸入階段：液體自葉輪中心甩向外緣→葉輪中心形成低壓區(qū)→貯槽液面與泵入口形成壓差→液體吸入泵內(nèi),。

氣縛現(xiàn)象：泵內(nèi)未充滿液體,，氣體密度低,，產(chǎn)生離心力小，在葉輪中心形成的低壓不足以將液體吸上,。

說(shuō)明：離心泵無(wú)自吸能力,，啟動(dòng)前必須將泵體內(nèi)充滿液體。

(c)主要部件作用：

泵殼：動(dòng)能→靜壓能,，提高液體壓力,，能量轉(zhuǎn)換裝置。

葉輪：把原動(dòng)機(jī)(電機(jī))的機(jī)械能,，傳遞給液體,，提高液體的動(dòng)能和靜壓能。

葉輪形式：葉輪由6～12片葉片組成,。

按葉片兩側(cè)有無(wú)蓋板：敞式,、半蔽式、蔽式,。

蔽式葉輪：適用于輸送清潔液體,。

敞式和半蔽式葉輪：流道不易堵塞,，適用于輸送含有固體顆粒的液體懸浮液，效率低,。

按吸液方式：?jiǎn)挝?、雙吸式。

單吸式：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,，液體從葉輪一側(cè)被吸入,。

雙吸式：吸液能力大，基本上消除軸向推力,。

離心泵的性能參數(shù)：

離心泵的特性曲線：

（1）離心泵的特性曲線：

說(shuō)明：

（a）由廠家提供標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定條件：常壓,、20℃清水為工質(zhì)；

（b）曲線與葉輪轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān),，故圖中應(yīng)標(biāo)明轉(zhuǎn)數(shù),。

（c）H-qV曲線，選泵時(shí)常用,，qV↑,，H↓；

（d）P-qV曲線：

封閉啟動(dòng) (關(guān)出口閥啟動(dòng)）,。

目的：防止電機(jī)過(guò)載,，燒壞。

（e）η-qV曲線

設(shè)計(jì)點(diǎn)：最高效率點(diǎn),，對(duì)應(yīng)的參數(shù)值稱為最佳工況參數(shù),；高效區(qū)范圍：

選用離心泵，盡可能在高效區(qū)內(nèi)工作,。

（2）離心泵性能曲線實(shí)驗(yàn)測(cè)定：

③ 繪制特性曲線,。

（3）液體物性對(duì)離心泵特性曲線的影響

① 密度對(duì)泵特性曲線的影響

（4）葉輪直徑對(duì)特性曲線的影響

切削法：同一型號(hào)的泵，可通過(guò)切削葉輪直徑,，而維持其余尺寸（包括葉輪出口截面積）不變的方法來(lái)改變泵的特性曲線的方法,。在葉輪直徑變化不大（不超過(guò)10~20%），近似認(rèn)為葉輪出口的速度三角形及泵的效率基本不變的前提下：

切削定律：

適用：葉輪切削量小于10%-20%,。

（5）葉輪轉(zhuǎn)數(shù)對(duì)特性曲線的影響

同一臺(tái)離心泵,，轉(zhuǎn)速改變，特性曲線也發(fā)生變化,。

若轉(zhuǎn)速改變后,，葉輪出口速度三角形、泵的效率近似 保持不變,，則有：

比例定律：

適用：葉輪轉(zhuǎn)數(shù)變化不超過(guò)20%,。

離心泵的汽蝕現(xiàn)象和安裝高度：

(1) 離心泵的汽蝕現(xiàn)象

① 汽蝕現(xiàn)象（空蝕）

吸入管段：無(wú)外加機(jī)械能，液體靠勢(shì)能差，吸入離心泵,。

至泵內(nèi)壓力最低點(diǎn)K處,，若

② 泵汽蝕時(shí)的特征：泵體振動(dòng)、噪聲大,；泵流量,、壓頭、效率都顯著下降,。

③ 主要危害：造成葉片損壞,，離心泵不能正常操作。

④ 汽蝕發(fā)生的位置：葉輪內(nèi)壓力最低處 (葉輪內(nèi)緣,， 葉片背面 K處),。

⑤ 衡量泵抗汽蝕能力的參數(shù)：汽蝕余量、吸上真空高度,。

(2) 離心泵的汽蝕余量

① 汽蝕余量,，列1-1(泵入口)及K-K間的機(jī)械能衡算式：

關(guān)于NPSH（Net Positive Suction Head）

泵抗汽蝕能力的參數(shù)

NPSH↓，則泵抗汽蝕能力↑,。

NPSH=f(泵結(jié)構(gòu),、流體種類、流量)

流量↑,，則NPSH↑,，泵抗汽蝕能力↓

由泵樣本提供，工程上常用,。

(a) 必須汽蝕余量 (NPSHr)廠家提供,，泵樣本中給出。實(shí)驗(yàn)條件：常壓,，20℃的清水校正：

(b) 裝置汽蝕余量(NPSHa)

指：根據(jù)裝置實(shí)際情況計(jì)算的汽蝕余量,，列0-0及K-K間機(jī)械能衡算式：

(e) 其它汽蝕參數(shù)

吸上真空度 Hs，換算：

汽蝕比轉(zhuǎn)數(shù),，吸入比轉(zhuǎn)數(shù),；

(3) 離心泵的安裝高度

安裝高度：泵入口與吸入液面間的垂直距離,。

① 最大安裝高度zmax

在0-0,，k-k 截面間列機(jī)械能衡算方程：

說(shuō)明：為保證泵不發(fā)生汽蝕；

離心泵在管路中的工況

（1）管路特性與泵的工作點(diǎn)

管路特性：流體流經(jīng)管路系統(tǒng)時(shí),，需要的壓頭和流量之間的關(guān)系,，反映管路對(duì)泵的要求。

離心泵的工作點(diǎn)： 泵工作時(shí)的 qV,、H,、P、η。

說(shuō)明：泵工作點(diǎn)受到泵性能,、管路特性制約,。

離心泵的流量調(diào)節(jié)，實(shí)質(zhì)：對(duì)工作點(diǎn)的調(diào)整,；

方法：改變泵或管路特性曲線,。

① 節(jié)流調(diào)節(jié)（閥門調(diào)節(jié)）；

方法：改變泵出口閥門開(kāi)度,。

實(shí)質(zhì)：改變管路特性曲線 (閥門上阻力損失變化),，泵特性曲線不變。節(jié)流,，多消耗在閥門上能量：

優(yōu)點(diǎn)：迅速方便,連續(xù)調(diào)節(jié),；代價(jià)：閥門阻力損失↑；

適用：流量調(diào)節(jié)幅度不大,，須經(jīng)常調(diào)節(jié)的地方,。

泵出口閥：兩套(手動(dòng)閥和自動(dòng)閥)。

② 調(diào)節(jié)離心泵轉(zhuǎn)速或改變?nèi)~輪直徑

實(shí)質(zhì)：改變泵特性曲線,，管路特性不變,。

優(yōu)點(diǎn)：不因調(diào)節(jié)流量而損失能量。

適用：流量變化幅度大的場(chǎng)合,。

離心泵的組合運(yùn)轉(zhuǎn)工況分析：

組合方式：并聯(lián)和串聯(lián),。

目的：提高泵輸出的流量或壓頭。

(1) 并聯(lián)操作

泵型號(hào)相同,，吸入管路相同,，出口閥開(kāi)度相同。

① 泵合成特性曲線改變：在相同壓頭下,，流量加倍,。

(3) 兩種組合方式的比較及選擇：

① 截距A > He單max

應(yīng)采用串聯(lián)操作，原因：并聯(lián)泵壓頭不夠大,。

② 串,、并聯(lián)都滿足時(shí)，應(yīng)根據(jù)管路特性選擇,，對(duì)于低阻管路(B較小),，宜采用并聯(lián)操作；對(duì)于高阻管路(B較大),，宜采用串聯(lián)操作,；

(4) 組合泵的流量調(diào)節(jié)

方法：同單泵；注意：確定組合泵的工作點(diǎn)時(shí),，應(yīng)使用泵的合成特性曲線和管路特性曲線,。

離心泵的類型與選用：

(1) 離心泵的類型：按輸送液體的性質(zhì)或泵結(jié)構(gòu)分類,，用英語(yǔ)或漢語(yǔ)拼音為系列代號(hào)。

① 清水泵

B型：?jiǎn)渭?jí)單吸式,，系列揚(yáng)程范圍 8~ 98m,，流量范圍：4.5~360m3/h，屬常用型,。

D型：多級(jí)離心泵(一般2~9級(jí)),。

系列揚(yáng)程范圍：14~351m，流量范圍：10.8~850m3/h,，適用：壓頭高,，而流量不大的場(chǎng)合。

S 型：雙吸式離心泵,。系列揚(yáng)程范圍：9~140m,；

流量范圍：120~1250m3/h；

適用：壓頭要求不高,，流量較大的場(chǎng)合,。

② 油泵：Y型

要求密封性能好，一般具有冷卻措施,。

流量：6.5~500 m3/h,，壓頭：60~603m。

③ 其它類型泵：耐腐蝕泵(F型)：密封性能好(常用機(jī)械密封),，雜質(zhì)泵(P型)：不易堵,，耐磨，葉輪：敞式或半閉式,。

屏蔽泵：機(jī)泵一體,，用于輸送易燃、易爆液體,。

液下泵(EY型)：無(wú)泄漏問(wèn)題,，化工常用泵。

(2) 離心泵的選用：

原則：①確定泵的類型,；依據(jù)：

a）輸送流體的性質(zhì)→清水泵,、油泵、耐腐蝕泵等,；

b）現(xiàn)場(chǎng)安裝條件→臥式泵,、立式泵等；

c）流量大小→單吸泵,、雙吸泵等,；

d）揚(yáng)程大小→單級(jí)泵、多級(jí)泵等,。

② 選擇泵的具體型號(hào)

a）由管路所需壓頭,、流量，確定泵壓頭,、流量,。

工程觀點(diǎn)：選擇時(shí)，有一定生產(chǎn)裕度,。

b）抗汽蝕性能好

c）經(jīng)濟(jì)性好：泵的操作點(diǎn)應(yīng)處于高效區(qū)內(nèi),。

③ 校核和最終選型：

效率高、汽蝕余量小,、重量輕,、價(jià)格低。

容積式泵(正位移泵)：

往復(fù)泵：

(1) 結(jié)構(gòu)和工作原理

① 結(jié)構(gòu)：泵缸,、活塞,、閥門。

沖程：活塞在兩端點(diǎn)間移動(dòng)的距離,。

沖程容積：活塞往復(fù)一次的容積排量,。

② 工作原理：活塞右移時(shí)，排出閥關(guān)閉,， 吸液閥開(kāi)啟,，開(kāi)始吸液，當(dāng)活塞移至右端點(diǎn)時(shí),，吸液行程結(jié)束,；

活塞由右端點(diǎn)向左移時(shí)，吸液閥關(guān)閉,，排出閥開(kāi)啟,，開(kāi)始排液，當(dāng)活塞移至左端點(diǎn)時(shí),，排液行程結(jié)束,。

③ 往復(fù)泵的輸液量

單缸單作用泵：

雙動(dòng)泵：

b）壓頭與流量無(wú)關(guān)，取決于管路需要理論上,，往復(fù)泵壓頭可按系統(tǒng)需要無(wú)限增大,。

實(shí)際上，受泵體強(qiáng)度及泵原動(dòng)機(jī)限制,。

注意：這一點(diǎn)不同于離心泵,。

(2) 往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)：

① 改變活塞沖程；

② 改變活塞往復(fù)次數(shù),；

④ 旁(支)路調(diào)節(jié),，不能封閉啟動(dòng)。

(3) 往復(fù)泵的安裝：

① 有自吸能力,，不需灌泵,。

② 有允許安裝高度限制,。

影響安裝高度的因素：液面上方壓力、流體飽和蒸汽壓,、吸入管路情況,。

(4)適用場(chǎng)合

適用于：流量小，揚(yáng)程高,，粘度大的流體,。

不適用：腐蝕性介質(zhì)或含有固體顆粒的流體。

離心泵,、往復(fù)泵,、轉(zhuǎn)子泵比較：

各類泵的比較與選擇：

(1)原則：應(yīng)考慮各種泵的不同特性和適宜的使用范圍，根據(jù)生產(chǎn)要求具體分析,，選擇適當(dāng)種類和類型的泵,。

離心泵是應(yīng)首先考慮采用的一種泵。

往復(fù)泵易于獲得高壓頭而難以獲得大流量,。

轉(zhuǎn)子泵只適用于流量小,，而壓頭較高的場(chǎng)合，對(duì)高粘度料液尤其適宜,。

(2)參考步驟：泵類型的選擇框圖：

通風(fēng)機(jī),、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和真空泵：

屬于氣體輸送設(shè)備,。

(1) 分類：

按出口壓力分類：

通風(fēng)機(jī)：終壓不大于1.471×104Pa (表壓),，壓縮比<1.15；

鼓風(fēng)機(jī)：終壓不大于1.471~29.2×104Pa (表壓) ,，壓縮比<4,；

壓縮機(jī)：終壓> 29.2×104Pa (表壓) ，壓縮比> 4,；

真空泵：終壓接近于0,，壓縮比由真空度決定；從設(shè)備中抽出氣體,，使設(shè)備中產(chǎn)生負(fù)壓,。

說(shuō)明：

風(fēng)機(jī)主要用于：氣體輸送；

壓縮機(jī)主要用于：壓縮氣體,。

(3)氣,、液體輸送設(shè)備區(qū)別：

① 能量衡算基準(zhǔn)不同

② 氣體壓縮時(shí)，產(chǎn)生熱效應(yīng),，需設(shè)冷卻裝置,。

離心式通風(fēng)機(jī)

型式：離心式—多用于氣體輸送；

軸流式—一般用于通風(fēng)換氣,。

(1) 離心式通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理

① 結(jié)構(gòu)：

主要部件：葉輪,、蝸殼,；

葉片形式：低壓風(fēng)機(jī)—葉片平直；中,、高壓風(fēng)機(jī)— 葉片彎曲,。

② 工作原理 ：同離心泵

(2) 離心通風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)與特性曲線

① 風(fēng)量qV：以進(jìn)氣口體積流量計(jì),，m3/s,、m3/h；

② 全風(fēng)壓HT：?jiǎn)挝惑w積的氣體流過(guò)風(fēng)機(jī)時(shí)所獲得的能量,，Pa,；

風(fēng)機(jī)內(nèi)壓力變化小，氣體可視為不可壓縮流體,，對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn),、出口截面作能量衡算：

鼓風(fēng)機(jī)：

類型：離心式、羅茨式,；

（1）離心式鼓風(fēng)機(jī)（透平鼓風(fēng)機(jī)）

主要結(jié)構(gòu)和工作原理與離心通風(fēng)機(jī)類似,，為產(chǎn)生較高的風(fēng)壓，采用多級(jí),。出口表壓力一般不超過(guò)294×103Pa,。

（2）羅茨鼓風(fēng)機(jī)

① 結(jié)構(gòu)：

② 工作原理：同齒輪泵

說(shuō)明：

①為正位移型，風(fēng)量與轉(zhuǎn)速成正比,，而與出口壓力無(wú)關(guān),；

② 流量采用旁路調(diào)節(jié)；

③ 出口閥不能完全關(guān)閉,；

④ 操作溫度不超過(guò)85℃,。

壓縮機(jī)

類型：離心式、往復(fù)式

(1) 離心式壓縮機(jī)（透平壓縮機(jī)）

作用原理與離心鼓風(fēng)機(jī)相同,，為達(dá)到較高的出口壓力,，采用多級(jí)數(shù)，大葉輪直徑,，高轉(zhuǎn)數(shù) (一般在5000rpm以上),。

說(shuō)明：壓縮比高，溫升過(guò)高,，故壓縮機(jī)分為幾段,。段間設(shè)冷卻器，各段溫度大致相等,。葉輪直徑逐段減小,，葉輪寬度逐級(jí)略有減小。

優(yōu)點(diǎn)：與往復(fù)壓縮機(jī)相比,，離心壓縮機(jī)具有機(jī)體體積較小,，流量大,，供氣均勻，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),，易損部件少和維修較方便等,。

缺點(diǎn)：離心式壓縮機(jī)的制造精度要求極高，否則,，在高轉(zhuǎn)速情況下將會(huì)產(chǎn)生很大的噪音和振動(dòng),。

注意：當(dāng)離心式壓縮機(jī)進(jìn)氣量減小到允許的最小值，壓縮機(jī)會(huì)發(fā)生喘振,。因此,，壓縮機(jī)必須在比喘振流量大5%~10%的范圍內(nèi)操作。

多級(jí)壓縮：一般地,，壓縮比> 8時(shí),，應(yīng)采用多級(jí)壓縮。

原因：存在壓縮極限,；溫度過(guò)高,；機(jī)械結(jié)構(gòu)不合理。

增加氣缸—減小壓縮比,，減少余隙的影響,；

中間冷卻器—降低氣體溫度，降低壓縮機(jī)功耗,。

（a）多級(jí)壓縮與單級(jí)壓縮所需軸功的比較

分三級(jí)絕熱壓縮所需的軸功<一級(jí)絕熱壓縮所需軸功,。

常用的級(jí)數(shù)：2 ~ 6級(jí)。

壓縮機(jī)的分類和構(gòu)造：

分類方法：

（a） 吸,、排氣體方式：?jiǎn)蝿?dòng),、復(fù)動(dòng)；

（b） 壓縮級(jí)數(shù)：?jiǎn)渭?jí)（壓縮比2～8）,；

兩級(jí)（壓縮比8～50）,；

多級(jí)（壓縮比100～1000）。

（c） 終壓 ：低壓（10.133×105Pa）,；

中壓（10.133~101.33×105Pa）,；

高壓（101.33~1013.3×105Pa）。

（d） 生產(chǎn)能力：小型（10m3／min以下）,；

中型（10～30m3／min）,；

大型（30m3／min以上）。

（e）壓縮氣體的種類：空氣壓縮機(jī),、氨氣壓縮機(jī),、石油氣壓縮機(jī)等；

（f）氣缸在空間的位置:立式（氣缸垂直放置）；

臥式（氣缸水平放置）,；

角式（氣缸互相配置成V型,、W型、L型）,。

⑦ 選用與操作

a）選定壓縮機(jī)的種類,，依據(jù)：所處理的氣體

b）選定結(jié)構(gòu)形式，依據(jù)：操作環(huán)境

c）定出壓縮機(jī)的規(guī)格

依據(jù)：生產(chǎn)中所要求的排氣量與排氣壓力,。

真空泵：將氣體由大氣壓以下的低壓氣體經(jīng)過(guò)壓縮而排向大氣的設(shè)備,，實(shí)際上，也是一種壓縮機(jī),。

（1）與一般壓縮機(jī)的區(qū)別：

① 進(jìn)氣壓力與排氣壓力之差最多也只是1.0133×105Pa,，但隨著進(jìn)氣壓力逐漸趨于真空,，壓縮比將要變得很高,。

② 隨著真空度的提高，設(shè)備中的液體及其蒸氣也將越來(lái)越容易地與氣體同時(shí)被抽吸進(jìn)來(lái),，其結(jié)果是使可以達(dá)到的真空度下降,。

③ 因?yàn)樗幚淼臍怏w的密度很小，所以氣缸容積和功率對(duì)比就要大一些,。在一般的多級(jí)壓縮中,，是越到高壓級(jí)氣缸直徑就越小，但在多級(jí)真空泵中,，則通常是做成同一尺寸的氣缸,。

（2）真空泵的主要性能參數(shù)

① 極限真空度或殘余壓力：真空泵所能達(dá)到的最高真空度；

② 抽氣速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)真空泵在殘余壓力和溫度條件下所能吸入的氣體體積,，即真空泵的生產(chǎn)能力,，以m3／h或l/s計(jì)量。

（3）真空泵的型式

化工廠中常用的幾種有：往復(fù)真空泵,、旋轉(zhuǎn)真空泵,、噴射泵。

① 往復(fù)真空泵

構(gòu)造和作用原理雖與往復(fù)壓縮機(jī)的基本相同,；

吸入和排出閥門必須更加輕巧而靈活,；

氣缸左右兩端之間設(shè)有平衡氣道。

② 旋轉(zhuǎn)真空泵

（a）液環(huán)真空泵：常用的有水環(huán)真空泵,、納西泵,。

特點(diǎn)：屬于濕式真空泵，最高真空度可達(dá)85％,；

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,、緊湊、沒(méi)有活門、經(jīng)久耐用,；為了維護(hù)泵內(nèi)液封以及冷卻泵體,，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)常需要不斷向泵內(nèi)充水。

液環(huán)真空泵的特點(diǎn)：

抽出的氣體不與泵殼直接接觸,，因此,，在抽吸腐蝕性氣體時(shí)只要葉輪采用耐腐蝕材料制造即可。

泵內(nèi)所注入的液體必須不與氣體起化學(xué)反應(yīng),。

（b）滑片真空泵

③ 噴射泵

原理：利用流體流動(dòng)時(shí),，靜壓能與動(dòng)壓能相互轉(zhuǎn)換的原理來(lái)吸送流體的。它可用于吸送氣體,，也可吸送液體,。

工作流體：蒸氣（蒸氣噴射泵）、水（水噴射泵）或其它流體,。

優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單,，制造容易，可用各種耐腐材料制成,，不需傳動(dòng)設(shè)備,。

缺點(diǎn)：產(chǎn)生的壓頭小，效率低而外,，其所輸送的流體還與工作流體混合,，從而使其應(yīng)用范圍受到限制。

用途：一般多用作抽真空,，而不作輸送用,。蒸氣噴射泵也常用于小型鍋爐的注水操作。

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