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此现象称为“气缚”。

说明离心泵无自吸能力。

防止：

灌泵。

生产中一般把泵放在液面以下。

底阀（止逆阀），滤网是为了防止固体物质进入泵内。

2.2.2离心泵的主要部件

1.叶轮

叶轮是离心泵的最重要部件。

其作用是将原动机的机械能传给液体，使液体的静压能和动能都有所提高。

按结构可分为以下三种：

开式叶轮：

叶轮两侧都没有盖板，制造简单，效率较低。

它适用于输送含杂质较多的液体。

半闭式叶轮：

叶轮吸入口一侧没有前盖板，而另一侧有后盖板，它适用于输送含固体颗粒和杂质的液体。

闭式叶轮：

闭式叶轮叶片两侧都有盖板，这种叶轮效率较高，应用最广。

闭式或半开式叶轮的后盖板与泵壳之间的缝隙内，液体的压力较入口侧为高，这使叶轮遭受到向入口端推移的轴向推力。

可在后盖板上钻几个小孔，称为平衡孔

平衡孔作用：

消除轴向推动力。

（泵的效率有所下降）

2.泵壳

离心泵的外壳多做成蜗壳形，其内有一个截面逐渐扩大的蜗形通道。

泵壳的作用：

（1）汇集液体；

（2）使部分动能有效地转化为静压能。

动能→静压能。

3.轴封装置

轴封装置的作用：

避免泵内高压液体沿间隙漏出，或防止外界空气从相反方向进入泵内。

离心泵的轴封装置有填料密封和机械密封。

机械密封的效果好于填料密封。

2.2.3离心泵的主要性能参数

1.流量（送液能力）：

单位时间内泵所输送的液体体积。

qv，m3/s，m3/ｈ。

与叶轮尺寸、转速、管路特性有关。

2.扬程（压头）：

单位重量液体流经泵后所获得的能量，Ｈ，m。

与泵的结构、转速及流量有关。

H用实验测定，

3.效率

泵的效率就是反映能量损失的大小。

能量损失的原因

（１）容积损失：

泵的泄漏造成的。

容积效率η1。

（２）水力损失：

由于流体流过叶轮、泵壳时产生的能损失。

水力效率η2。

（３）机械损失：

泵在运转时，在轴承、轴封装置等机械部件接触处由于机械磨擦而消耗部分能量，机械效率η3。

泵的总效率η（又称效率）η＝η1×

η2×

η3

对离心泵来说，一般0.6~0.85左右，大型泵可达0.90

4.轴功率

轴功率：

泵轴所需要的功率，PkW

有效功率：

单位时间内液体从泵的叶轮所获得的有效能量。

Pe

Pe＝qvHρg

qv—泵的流量，m3/s；

H—泵的压头，m；

ρ—液体的密度，kg/m3；

g—重力加速度，m/s2。

泵在运转时可能发生超负荷，所配电动机的功率应比泵的轴功率大。

在机电产品样本中所列出的泵的轴功率，除非特殊说明以外，均系指输送清水时的数值。

例２-１某离心泵以20℃水进行性能实验,测得体积流量为720m3/h，泵出口压力表数为3.82kgf/cm2，吸入口真空表读数为210mmHg，压力表和真空表间垂直距离为410mm，吸入管和压出管内径分别为350mm及300mm。

试求泵的压头。

（能量损失可以忽略）

2.2.4离心泵的特性曲线及其影响因素

1.离心泵的特性曲线

压头、流量、功率和效率之间的关系

在一定转速下

（1）H~qvqv↑,H↓

（2）P~qvqv↑,P↑;

qv=0P=Pmin

※启动离心泵时，为了减小启动功率，应将出口阀关闭。

（3）η~qvqv=0,η=0;

离心泵的设计点：

效率最高点。

高效率区：

ηmax×

92%铭牌：

最高效率下的流量、压头和功率

2.影响离心泵性能的主要因素

（1）液体物性对离心泵特性的影响

①密度的影响离心泵的压头、流量、效率均与液体的密度无关。

所以离心泵特性曲线中的H—qv及η—qv曲线保持不变。

但泵的轴功率与输送液体的密度有关。

密度轴功率

②粘度的影响若被输送液体的粘度大于常温下清水的粘度，则泵体内部液体的能量损失增大，因此泵的压头、流量都要减小，效率下降，而轴功率增大。

对小型泵的影响尤为显著。

（2）转速对离心泵特性的影响

离心泵的特性曲线是在一定转速n下测定的，当n改变时，泵的流量、压头及功率也相应改变。

比例定律

适用条件：

同一型号泵、同一种液体，在效率η不变的前提下。

（3）叶轮直径对离心泵特性的影响

当离心泵的转速一定时，通过切割叶轮直径D，使其变小，也能改变特性曲线。

（称为切割定律）

同一型号泵、同一液体、同一转速下直径D的切割量小于5％。

例2-2一水泵的铭牌上标有：

流量36.2m3/h，扬程12m，轴功率1.82kw，效率65%，配用电机容量2.8kw，转数1400rpm。

今欲在以下情况下使用是否可以？

如不可以，采用什么具体措施才能满足要求？

（计数说明）

（1）输送密度为1800kg/m3的溶液，流量为33m3/h，扬程为12m；

（2）输送密度为800kg/m3的油品，流量为50m3/h，扬程为24m。

2.2.5离心泵的工作特点与流量调节

1.管路特性曲线

——管路特性曲线

2.工作点

工作点：

泵的特性曲线H-qv与管路的特性曲线H-qv的交点。

适宜工作点：

工作点所对应效率在最高效率区。

3.流量调节

调节流量实质：

改变离心泵的特性曲线或管路特性曲线，从而改变泵的工作点的问题。

（1）改变管路特性曲线

阀门开小：

B↑曲线变陡qv↓H↑

阀门开大：

B↓曲线变平坦qv↑H↓

特点：

应用灵活，流量连续变化，能量损失大。

（2）改变泵的特性曲线——改变离心泵的转速或改变叶轮直径

n↑泵特性曲线向上移qv↑H↑

n↓泵特性曲线向下移qv↓H↓

（3）离心泵的并联与串联

①离心泵的并联

设将两台型号相同的泵并联于管路系统中，且各自的吸入管路相同。

在同一压头下，并联泵的流量为单台泵的两倍。

并联泵的工作点由并联特性曲线与管路特性曲线的交点决定。

并联后的总流量必低于单台泵流量的两倍，而且并联压头略高于单台

泵的压头

②离心泵的串联

两台型号相同的泵串联操作时，每台泵的流量和压头也各自相同。

两台泵串联操作的总压头必低于单台泵压头的两倍。

③离心泵组合方式的选择

对于管路特性曲线较平坦的低阻力型管路，采用并联组合方式可获得较串联组合方式为高的流量和压头；

反之，对于管路特性曲线较陡的高阻力型管路，则宜采用串联组合方式。

P57例2-3，2-4

2.2.6离心泵的汽蚀现象与安装高度

1.汽蚀现象

当泵入口处的压力等于或低于输送温度下液体的饱和蒸汽压时，液体将在该处汽化，产生气泡。

含气泡的液体进入叶轮高压区后，气泡就急剧凝结或破裂。

因气泡的消失产生局部真空，此时周围的液体以极高的速度流向原气泡占据的空间，产生了极大的局部冲击压力。

在这种巨大冲击力的反复作用下，导致泵壳和叶轮被损坏，这种现象称为汽蚀现象。

汽蚀：

当p1≤饱和蒸汽压

危害：

噪音、震动，流量、扬程明显下降

避免：

最低点压强＞饱和蒸汽压

产生原因：

①Hg高；

②泵吸入管路局部阻力过大；

③液体温度高

在0-0、1-1截面间列柏努力方程

2.离心泵的最大安装高度

为了避免气蚀的发生，泵的安装高度不能太高，采用以下两种抗气蚀性能指标来限定泵吸入口附近的最低压力。

（1）气蚀余量

（2）离心泵的允许吸上真空度

Δh和：

厂家——20℃清水做实验

实际安装高度：

应小于计算的（0.5-1）m左右。

负值：

表示在液面下。

提高Hg：

减少∑Hf（吸入管阻力，减少弯头、阀门、增大吸入管直径）

P61例2-5

例2-3用某台离心泵输送敞口水槽中40℃清水，泵入口中心线距水面以上4m，泵入口管路的压头为1mH2O。

所选用的泵汽蚀余量为2mH2O。

当地大气压为0.1MPa。

试问这个泵能否正常工作？

解：

40℃水饱和蒸汽压pν=7.377kPa，密度ρ=992.2kg/m3

实际安装高度Hg=4m＜6.51m，故能正常工作

例2-4若例2-2中的敞口水槽改为密闭水槽，槽内水面上压力为30kPa，试问这个泵能否正常工作？

实际安装高度Hg=4m＞-0.67m，故不能正常工作

2.2.7离心泵的类型与选用

1.离心泵的类型

按输送介质分：

清水泵、耐腐蚀泵、油泵、杂质泵。

按叶轮吸入方式：

单吸泵、双吸泵。

按叶轮数目：

单级泵、多级泵。

（1）清水泵（IS型、D型、Sh型）

输送物理、化学性质与清水类似的液体。

IS50-32-250：

IS——单级单吸悬臂式离心泵；

50——泵吸入口直径（mm）；

32——泵出口直径（mm）；

250——叶轮直径（mm）；

适用：

t≤80℃、qv：

4.5—360m3/h、H：

8—98m。

IS型泵的全系列扬程范围为8～98m，流量范围为4.5～360m3/h。

若要求的扬程较高而流量并不太大时，可采用多级泵。

这种泵在同一泵壳内有多只叶轮，液体串联通过各叶轮。

国产多级泵的系列代号为D，称为D型离心泵。

叶轮级数一般为2～9级，最多为12级。

全系列扬程范围为14～351m，流量范围为10.8～850m3/h。

若泵送液体的流量较大而所需扬程并不高时，则可采用双吸泵。

国产双吸泵的系列代号为Sh。

D12—25×

3型泵为例：

其中D为型号；

12表示公称流量（公称流量是指最高效率时流量的整数值）；

25表示该泵在效率最高时的单级扬程，m；

3表示级数，即该泵在效率最高时的总扬程为75m。

全系列扬程范围为9～140m，流量范围为120～12500m3/h。

100S90型泵，100表示吸入口的直径，mm；

S表示泵的类型为双吸式离心泵；

90表示最高效率时的扬程，m。

（2）耐腐蚀泵：

输送酸、碱、盐等腐蚀性液体（多采用机械密封装置）

F单级单吸式离心泵

25FB-16A25代表吸入口的直径，mm；

F代表耐腐蚀泵；

B代表所用材料为1Cr18Ni9的不锈钢；

16代表泵在最高效率时的扬程，m；

A表示该泵装配的比标准直径小一号的叶轮。

（3）油泵

密封性能必须高，以免易燃液体泄漏

Y型离心油泵

如50Y60A

50——入口直径，mm；

Y——离心油泵；

60——单级扬程，m；

A——表示该泵装配的是比标准直径小一号的叶轮。

2.离心泵的选用

离心泵的选用，通常可按下列步骤进行。

（1）根据被输送液体的性质和操作条件，确定泵的类型。

①根据输送介质决定选用清水泵、油泵、耐腐蚀泵等；

②根据现场安装条件决定选用卧式泵、立式泵等；

③根据流量大小选用单吸泵、双吸泵等；

④根据扬程大小选用单级泵、多级泵等。

（2）根据管路系统对泵提出的流量和压头的要求，从泵的样本、产品目录中选出合适的型号。

所选泵所能提供的流量和压头比管路要求值要稍大。

（3）核算泵的轴功率若被输送液体的密度大于水的密度，则要核算泵的轴功率。

2.3其他类型化工泵

2.3.1往复泵

1.往复泵工作原理

主要部件：

泵缸、活塞、吸入阀和排出阀。

吸入阀和排出阀均为单向阀。

工作原理：

活塞由曲柄连杆机构带动作往复运动，液体被吸入或排出。

适用场合：

小流量、高扬程。

冲程（行程）：

活塞在泵缸内两端间移动的距离。

往复泵的低压是靠工作室的扩张来造成的，所以在启动之前，泵内无须充满液体。

即往复泵有自吸作用。

2.往复泵的类型和流量

单动泵：

具有一个泵缸的往复泵。

缺点：

供液的不均匀。

某些对流量均匀性要求较高的场合，也不适宜采用往复泵。

双动泵和三联泵，可以改善单动泵流量的不均匀性。

单动泵双动泵

式中：

Z——泵缸数目；

AF——活塞面积，m2；

S——活塞冲程，m；

nr——活塞每分钟往复次数，1/min；

Af——活塞杆截面积，m2。

3.往复泵的流量调节

注意：

与离心泵不同,往复泵不能采用出口阀门来调节流量。

（1）旁路调节

改变旁路阀门的开度，以增减泵出口回流到进口处的流量，来调节进入管路系统的流量。

（2）改变转速和活塞行程

离心泵与往复泵比较

2.4气体输送机械

气体输送机械：

输送机械和压缩气体的设备。

压缩比：

气体排出与吸入压力的比值。

按其终压（出口压力）或压缩比大小分为四类：

①通风机：

终压不大于15kPa（表压），压缩比为1~1.15；

②鼓风机：

终压为15kPa~300kPa（表压），压缩比1.15~4；

③压缩机：

终压为300kPa（表压）以上，压缩比大于4；

④真空泵：

使设备产生真空，出口压力为1atm，压缩比由真空度决定

按结构与工作原理：

离心式，往复式，旋转式

2.4.1离心式通风机

结构：

和离心泵类似，叶片数较离心泵多。

常用的通风机有离心式和轴流式两种，轴流式通风机的送气量较大，但风压较低，常用于通风换气，而离心式通风机使用广泛。

（1）离心式通风机的基本结构和工作原理

离心式通风机的工作原理和离心泵的相似。

（2）离心式通风机的主要性能参数与特性曲线

①风量风量是气体通过进风口的体积流量，以符号qV表示，单位为m3/s或m3/h。

②风压风压是指单位体积的气体流过风机时所获得的能量，以HT表示，单位为Pa。

对风机进出截面（分别以下标1，2表示）作能量衡算

都不大，u1由大气进入

通风压的压头由两部分组成，其中称为静风压；

称为动风压，两者之和为全风压

风机的风压随进入风机的气体密度而变。

风机性能表上的风压，一般都是在20℃、101.3KPa的条件下用空气作介质测定的。

若实际的操作条件与上述的实验条件不同，应将操作条件下的风压按下式换算为实验条件下的风压。

③轴功率与效率