文档介绍：2 流体输送机械
流体输送机械根据其作用的对象不同主要分为二大类:
(1)对液体做功的输送机械——泵
(2)对气体做功的输送机械——风机、压缩机(通风机、鼓风机、压缩机、真空泵)
由于不同的物料(腐蚀性—酸碱、粘度高—润滑油)不同的输送要求(高压、大流量)等对输送机械具有不同的性能要求,所以泵、风机、压缩机的种类繁多。本章主要以离心泵为研究对象。
2 流体输送机械— 离心泵
离心泵(Centrifugal pumps )
工作原理及构造
(1) 工作原理
1叶轮,2蜗壳形泵体(泵壳),3泵轴,
4吸入管路,5底阀(单向阀)和滤网,6排出管路
2 流体输送机械— 工作原理及构造
若在泵启动前,泵内没有液体,而是被气体填充,此时启动是否能够吸上液体呢?
此时泵内充满气体(其密度远小于液体),叶轮转动产生的离心力小,即产生的真空度不够大,贮槽液面与泵吸入口间的压力差小,不足以克服流体在吸入管路中的阻力损失以及液体位能的变化而吸上液体,这种现象称为“气缚”现象。因此在离心泵启动之前,我们必须进行灌泵操作(使泵内充满被输送的液体)。
2 流体输送机械— 工作原理及构造
(2) 构造及其作用
叶轮(Impeller):离心泵的心脏,是流体获得机械能的主要部件,其转速一般可达1200~3600转/min,高速10700~20450转/min。根据其结构可分为:
开式
半开式
闭式
图2-2 离心泵叶轮
2 流体输送机械— 工作原理及构造
哪种形式的叶轮做功效率高?
闭式叶轮效率最高,半开式叶轮效率次之,开式叶轮效率最低;原因在于叶片间的流体倒流(外缘压力高,叶轮中心压力低)回叶轮中心,做了无用功;增加了前后盖板使倒流的可能性减小。
泵壳从叶轮中抛出的流体汇集到泵壳中,泵壳是蜗壳形的故其流道不断地扩大,高速的液体在泵壳中将大部份的动能转化为静压能,从而避免高速流体在泵体及管路内巨大的流动阻力损失。因此泵壳不仅是液体的汇集器,而且还是一个能量转换装置。
2 流体输送机械— 工作原理及构造
轴封装置
前面已提到泵启动后在叶轮中心产生负压(吸入口在泵体一侧),故其会吸入外界的空气;液体经过叶轮的做功,获得机械能经过泵壳的汇集,能量转换成静压能较高的流体进入排出管,对半开式,与闭式叶轮,叶轮四周的高压流体可能泄漏到盖板与泵体间的空隙(叶轮可旋转,泵体相对固定,叶轮轴与泵体间必有间隙),故其会向外界漏液。
密封方式有:填料密封与机械密封,填料密封适用于一般液体,而机械密封适用于有腐蚀性易燃、易爆液体。
填料密封:简单易行,维修工作量大,有一定的泄漏,对燃、易爆、有毒流体不适用;
机械密封:液体泄漏量小,寿命长,功率小密封性能好,加工要求高。
2 流体输送机械— 工作原理及构造
以上三个构造是离心泵的基本构造,为使泵更有效地工作,还需其它的辅助部件:
导轮:液体经叶轮做功后直接进入泵体,与泵体产生较大冲击,并产生噪音。为减少冲击损失,设置导轮,导轮是位于叶轮外周的固定的带叶片的环。这此叶片的弯曲方向与叶轮叶片的弯曲方向相反,其弯曲角度正好与液体从叶轮流出的方向相适应,引导液体在泵壳通道内平稳地改变方向,使能量损耗最小,动压能转换为静压能的效率高。
底阀(单向阀):当泵体安装位置高于贮槽液面时,常装有底阀,它是一个单向阀,可防止灌泵后,泵内液体倒流到贮槽中。若泵安装于液面之下,底阀是否有必要?启动前是否也要灌泵?
滤网:防止液体中杂质进入泵体。
2 流体输送机械— 离心泵的理论压头与实际压头
离心泵的理论压头与实际压头
H = he
泵对单位重量流体提供的机械能
管路系统输送单位重量流体所需的机械能
理论压头
假设:
(1)叶轮内叶片数目无穷多,叶片的厚度无穷小,即叶片没有厚度;
(2)液体为粘度等于零的理想流体。
2 流体输送机械— 离心泵的理论压头与实际压头
(2-2)
即
(2-2a)
H∞——叶轮对液体所加的压头,m;
p1 、p2 ——液体在1、2两点处的压力,Pa;
c1 、c2 ——液体在1、2两点处的绝对速度,m/s;
ρ——液体的密度,kg/m3;
c2
w2
u2
前弯
后弯
r2
β2
c1
w1
u1
图2-8 液体进入与离开叶轮时的速度
1
2
α2
α1
β1
2 流体输送机械— 离心泵的理论压头与实际压头
液体从点1运动到点2,静压头增加( p2 – p1)/ρg的原因:
①质量为1kg的液体因受离心力作用而接受的外功:
②质量为1kg的液体从点1运动到点2由于通