第2章 流体输送.

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1 第2章 流体输送

2 学习目的和要求 通过本章学习，掌握化工中常用的流体输送 机械的基本结构、工作原理和特性，能够根据输
送任务，正确地选择输送机械的类型和规格，决 定输送机械在管路中的位置，计算所消耗的功率 等，使输送机械能在高效率下可靠地运行。

3 第2章 流体输送机械 流体输送机械就是向流体作功以提高流体机械能的装置，因此流体通过流体输送机械后即可获得能量，以用于克服液体输送沿程中的机械能损失，提高位能以及提高流体压强(或减压)等。

4 第2章 流体输送机械 输送液体 输送气体 泵 按输送流体的状态分类 通风机 鼓风机 压缩机 真空泵

5 第2章 流体输送机械 动力式（叶轮式） 容积式（正位移式） 其他类型(如喷射式等) 按工作原理分类

6 第2章 流体输送机械 2.1 离心泵 2.1.1 离心泵的工作原理和主要部件

7 1.离心泵的工作原理 离心泵在化工生产中应用最为广泛，这是因为离心泵具有以下优点: ①结构简单，操作容易，便于调节和自控;
②流量均匀，效率较高; ③流量和压头的适用范围较广; ④适用于输送腐蚀性或含有悬浮物的液体。

8 1.离心泵的工作原理 排出口 叶轮 泵轴 泵壳 吸入口 1-叶轮 2-泵壳 3-泵轴 4-吸入口 5-吸入管 6-底阀 7-滤网 8-排出口
1-叶轮 泵壳 3-泵轴 吸入口 5-吸入管 6-底阀 7-滤网 排出口 9-排除管 10-调节阀 泵轴 泵壳 吸入口 图2-1 离心泵装置简图

9 2.离心泵的主要部件 1）叶轮 图2-2离心泵的叶轮 (a)闭式 (b)半闭式 (c)开式

10 2.离心泵的主要部件 吸液方式 平衡孔 图2-3 离心泵的吸液方式 (a)单吸式 (b)双吸式

11 2.离心泵的主要部件 导轮 2）泵壳 图2-4 泵壳和导轮 1-泵壳 2-叶轮 3-导轮

12 2.离心泵的主要部件 3） 轴封装置 由于泵轴转动而泵壳固定不动，泵轴穿过泵壳处必定会有间隙。为防止泵内高压液体沿间隙漏出或外界空气漏入泵内，必须设置轴封装置。常用的轴封装置有填料密封和机械密封两种。

13 2.离心泵的主要部件 (1)填料密封装置，又称填料函。 1-填料函壳 2-软填料 3-液封圈 4-填料压盖 5-内衬套
1-填料函壳 2-软填料 3-液封圈 4-填料压盖 5-内衬套 图2-5 填料密封装置

14 2.离心泵的主要部件 (2)机械密封装置 1-螺钉 2-传动座 3-弹簧 4-椎环 5-动环密封圈 6-动环 7-静环 8-静环密封圈 9-防转销 图2-6 机械密封装置

15 第2章 流体输送机械 2.1 离心泵 2.1.1 离心泵的工作原理和主要部件 2.1.2 离心泵的基本方程式

16 1.液体通过叶轮的流动 离心泵的基本方程式从理论上表达了泵的压头与其结构、尺寸、转速及流量等因素之间的关系，它是用于计算离心泵理论压头的基本公式。 离心泵的理论压头是指在理想情况下离心泵可能达到的最大压头。

17 1.液体通过叶轮的流动 理想情况 ①叶轮为具有无限多叶片(叶片的厚度当然为无限薄)的理想叶轮，因此液体质点将完全沿着叶片表面流动，不发生任何环流现象; ②被输送的液体是理想液体，因此无黏性的液体在叶轮内流动时不存在流动阻力。

18 1.液体通过叶轮的流动 速度三角形 图2-7 液体在离心泵中的流动

19 2.离心泵基本方程的推导 采用由离心力作功导出离心泵基本方程式。
根据伯努利方程，单位重量的理想液体通过离心泵叶片入口截面1-1′到叶片出口截面2-2′所获得的机械能为 静压头的增量 动压头的增量

20 2.离心泵基本方程的推导 能量转换 离心力作功 所以

21 2.离心泵基本方程的推导 将速度三角形的余弦定理关系式代入，可得 一般使α1=90°，则cosα1=0，故 还可以简化为：

22 2.离心泵基本方程的推导 离心泵基本方程式

23 3.离心泵基本方程式的讨论 1） 叶轮的转速和直径 直径D2 转速n

24 3.离心泵基本方程式的讨论 2） 叶片的几何形状 图2-8 叶片形状及出口速度三角形 (a)后弯叶片 (b)径向叶片 (c)前弯叶片

25 3.离心泵基本方程式的讨论

26 3.离心泵基本方程式的讨论 图 、 与 的关系曲线

27 3.离心泵基本方程式的讨论 3） 理论流量 对于后弯叶片，B >0，HT∞随QT的增加而降低。

28 3.离心泵基本方程式的讨论 前弯 径向 后弯 图2-10 HT∞与QT的关系曲线

29 3.离心泵基本方程式的讨论 4） 液体密度 离心泵的理论压头与液体密度无关。
但应注意，离心泵出口处的压强(或泵进、出口处的压强差)却与液体的密度成正比。

30 4.离心泵的实际压头和实际流量 由实验测定 图2-11 离心泵的HT∞-QT、H -Q关系曲线

31 练 习 题 目 思考题 1. 离心泵主要由哪几部分组成，工作原理是什么？ 2. 什么是气缚？如何防止?
3. 叶片形状与离心泵理论压头之间有什么关系？为什么要采用后弯叶片？ 4. 为提高离心泵的静压能，可采取哪些措施?

32 第2章 流体输送机械 2.1 离心泵 2.1.1 离心泵的工作原理和主要部件 2.1.2 离心泵的基本方程式
第2章 流体输送机械 2.1 离心泵 2.1.1 离心泵的工作原理和主要部件 2.1.2 离心泵的基本方程式 2.1.3 离心泵的主要性能参数与特性曲线

33 1.离心泵的主要性能参数 离心泵的主要性能参数：流量、压头、效率、轴功率等。 泵的性能参数及相互之间的关系是选泵和进行流量调节的依据。
离心泵的特性曲线：主要性能参数之间的关系曲线。它是在一定转速下，用20℃清水在常压下实验测得的。

34 1.离心泵的主要性能参数 1） 流量 离心泵的流量是指离心泵在单位时间内排送到管路系统的液体体积，用Q表示，常用单位为L/s或m3/s或m3/h。离心泵的流量与泵的结构、尺寸(主要为叶轮直径和宽度)及转速等有关。 2） 压头（扬程） 离心泵对单位重量(1N)的液体所能提供的有效能量，一般用H表示，单位为J/N或m。

35 1.离心泵的主要性能参数 3）效率 ①容积损失，即泄漏造成的损失，用ηv表示。
②机械效率，由于高速旋转的叶轮表面与液体之间摩擦，泵轴在轴承、轴封等处的机械摩擦造成的能量损失，用ηm表示。 ③水力损失，由于液体流经叶片、蜗壳的沿程阻力，流道面积和方向变化的局部阻力，以及叶轮通道中的环流和旋涡等因素造成的能量损失，用ηh表示。

36 1.离心泵的主要性能参数 总效率由上述三部分构成，即 ① 闭式叶轮的容积效率值在0.85～0.95；
② 机械效率来反映，在0.96～0.99之间； ③ 额定流量下，水力效率最高，其值在0.8～0.9的范围。

37 1.离心泵的主要性能参数 离心泵的轴功率N是指泵轴所需的功率。当泵直接由电动机带动时，它即是电机传给泵轴的功率，单位为W或kW。
离心泵的有效功率Ne是指液体从叶轮获得的能量。 （kW）

38 2.离心泵的特性曲线 图2-13 离心泵的特性曲线

39 2.离心泵的特性曲线 离心泵的特性曲线一般由H-Q、N-Q及η-Q三条曲线所组成。
特性曲线随泵的转速而变，故特性曲线图上或说明书中一定要标出测定时的转速。 离心泵的轴功率随流量的增大而上升，流量为零时轴功率最小。所以离心泵启动时，应关闭泵的出口阀门，减少启动电流，以保护电机。

40 2.离心泵的特性曲线 离心泵在一定转速下有一最高效率点，通常称为设计点。泵在与最高效率相对应的流量及压头下工作最为经济，所以与最高效率点对应的Q、H、N值称为最佳工况参数。 离心泵的铭牌上标出的性能参数，就是指该泵在运行时效率最高点的性能参数。根据输送条件的要求，离心泵往往不可能正好在最佳工况下运转，因此一般只能规定一个工作范围，称为泵的高效率区，通常为最高效率的92%左右。

41 2.离心泵的特性曲线 设计点 最佳工况参数 高效区

42 3.离心泵性能的改变和换算 1）液体物性的影响 (1）密度的影响 流量、压头、泵的效率不随密度而改变。 泵的功率与液体密度ρ成正比。

43 3.离心泵性能的改变和换算 (2)黏度的影响 若被输送液体的黏度大于常温下清水的黏度，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。 当液体的运动黏度ν大于20 cSt(厘沲)时，离心泵的性能需按下式进行换算，即

44 图2-14 大流量离心泵的黏度换算系数

45 图2-15 小流量离心泵的黏度换算系数

46 3.离心泵性能的改变和换算 2）离心泵转速的影响 转速改变，泵的压头、流量、效率和轴功率 随之改变。 若离心泵转速变化不大，则可作以下假设:
①转速改变前后，液体离开叶轮处的速度三角形相似。 ②不同转速下离心泵的效率相同。

47 3.离心泵性能的改变和换算 可得不同转速下，泵的压头、流量及轴功率与转速间近似关系为 离心泵的比例定律
其适用条件是离心泵的转速变化不大于±20%。

48 3.离心泵性能的改变和换算 3）离心泵叶轮直径的影响 离心泵的切割定律 其适用条件是固定转速下，叶轮直径的变化不大于±10%。

49 第2章 流体输送机械 2.1 离心泵 2.1.1 离心泵的工作原理和主要部件 2.1.2 离心泵的基本方程式
第2章 流体输送机械 2.1 离心泵 2.1.1 离心泵的工作原理和主要部件 2.1.2 离心泵的基本方程式 2.1.3 离心泵的主要性能参数与特性曲线 2.1.4 离心泵的气蚀现象和允许安装高度

50 1.离心泵的气蚀现象 离心泵的安装高度是指贮液槽液面与离心泵吸入口之间的垂直距离 安装高度 图2-16离心泵吸液示意图

51 1.离心泵的气蚀现象 泵入口处压强越低 泵的吸上高度越高 但是泵的吸入口的低压是有限制的。

52 1.离心泵的气蚀现象 当叶片入口附近液体的静压强等于或低于输送温度下液体的饱和蒸气压时，液体将在该处部分汽化，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，这种现象称为气蚀。

53 1.离心泵的气蚀现象 离心泵的安装高度的限制——气蚀现象 产生原因 叶片入口附近液体的静压强等于或低于输送温度下液体的饱和蒸气压。
气蚀的危害 ①离心泵的性能下降，泵的流量、压头和效率均降低。若生成大量的气泡，则可能出现气缚现象，且使离心泵停止工作。

54 1.离心泵的气蚀现象 ②产生噪声和振动，影响离心泵的正常运行和工作环境。 ③泵壳和叶轮的材料遭受损坏，降低了泵的使用寿命。 泵的允许安装高度
泵入口处可允许的最低压强

55 2.离心泵的抗气蚀性能 1）离心泵的气蚀余量 气蚀余量 用NPSH表示，单位为m，其定义式为 泵入口液体静压头 泵入口液体动压头
操作温度下液体的饱和蒸汽压头

56 2.离心泵的抗气蚀性能 临界气蚀余量(NPSH)c
发生气蚀时泵入口处的压强 临界气蚀余量(NPSH)c 当流体流量一定而且进入阻力平方区时，(NPSH)c值仅与泵的结构和尺寸有关，由泵的制造厂实验测定。

57 2.离心泵的抗气蚀性能 (NPSH)c实验方法
在一固定流量下，通过关小泵吸入管路的阀门，逐渐降低p1，直至泵内恰发生气蚀(以泵的压头较正常值下降3%作为发生气蚀的依据)时测得相应的p1,min。(NPSH)c随流量增加而加大。

58 2.离心泵的抗气蚀性能 必需气蚀余量(NPSH)r
为确保离心泵的正常操作，通常将所测得的临界气蚀余量加上一定的安全量，称为必需气蚀余量，记为(NPSH)r。在离心泵样本性能表中给出的是必需气蚀余量(NPSH)r。 泵性能表给出的(NPSH)r值是按输送20℃的清水测定得到的。当输送其他液体时应乘以校正系数予以修正。但因一般校正系数小于1，故通常将它作为外加的安全因素，不再校正。

59 2.离心泵的抗气蚀性能 必需气蚀余量 图2-17 (NPSH )r-Q 曲线示意图

60 2.离心泵的抗气蚀性能 2）离心泵的允许吸上真空度 允许吸上真空度 m 液柱
泵的允许吸上真空度 是泵的抗气蚀性能参数，其值与泵的结构、流量、被输送液体的性质及当地大气压等因素有关。

61 2.离心泵的抗气蚀性能 值通常由泵的制造厂实验测定。实验是在大气压为98.1kPa (10mH2O)下，以20℃清水为介质进行的。
允许吸上真空度 值通常由泵的制造厂实验测定。实验是在大气压为98.1kPa (10mH2O)下，以20℃清水为介质进行的。 图2-17 Hs-Q 曲线示意图

62 2.离心泵的抗气蚀性能 若输送其他液体，且操作条件与上述的实验条件不符时，可按下式对水泵性能表上的Hs值进行换算。

63 3.离心泵的允许安装高度 假设离心泵在可允许的安装高度下操作，于贮槽液面0-0′与泵入口处1-1′两截面间列伯努利方程式，可得 安装高度
图2-16 离心泵吸液示意图

64 3.离心泵的允许安装高度 离心泵的实际安装高度应比允许安装高度减小0.5～1 m。
离心泵的实际安装高度应以夏天当地最高温度和所需要最大用水量为设计依据。

65 3.离心泵的允许安装高度 当液体的输送温度较高或沸点较低时，由于液体的饱和蒸气压较高，就要特别注意泵的安装高度。若泵的允许安装高度较低，可采用下列措施: ①尽量减小吸入管路的压头损失，可采用较大的吸入管径，缩短吸入管的长度，减少拐弯，并省去不必要的管件和阀门等; ②把泵安装在贮罐液面以下，使液体利用位差自动灌入泵体内，称之为“倒灌”。

66 第2章 流体输送机械 2.1 离心泵 2.1.1 离心泵的工作原理和主要部件 2.1.2 离心泵的基本方程式
第2章 流体输送机械 2.1 离心泵 2.1.1 离心泵的工作原理和主要部件 2.1.2 离心泵的基本方程式 2.1.3 离心泵的主要性能参数与特性曲线 2.1.4 离心泵的气蚀现象和允许安装高度 2.1.5 离心泵的工作点与流量调节

67 1.管路特性与离心泵的工作点 截面1-1′与2-2′间列伯努利方程式 图2-18 管路输送系统示意图

68 1.管路特性与离心泵的工作点 令

69 1.管路特性与离心泵的工作点 方程 变为 管路特性方程

70 1.管路特性与离心泵的工作点 （管路特性方程） （泵的特性方程）
联解上述两方程，得到的解即为泵的工作点。或将泵的特性曲线H-Q与管路特性曲线He-Qe标绘在同一图上，两曲线的交点M即为泵的工作点。

71 1.管路特性与离心泵的工作点 工作点 图2-19 管路特性曲线与泵的工作点

72 练 习 题 目 思考题 1.描述离心泵性能的参数有哪些？特性曲线中每条线是如何变化的？ 2.气蚀现象是什么，与气缚有什么差别？如何防止?
3.描述离心泵抗气蚀性能的参数有哪些？它们的定义以及与安装高度的关系是什么？

73 第2章 流体输送机械 2.1 离心泵 2.1.1 离心泵的工作原理和主要部件 2.1.2 离心泵的基本方程式
第2章 流体输送机械 2.1 离心泵 2.1.1 离心泵的工作原理和主要部件 2.1.2 离心泵的基本方程式 2.1.3 离心泵的主要性能参数与特性曲线 2.1.4 离心泵的气蚀现象和允许安装高度 2.1.5 离心泵的工作点与流量调节

74 2.离心泵的流量调节 1）改变阀门的开度 关小阀门 图2-20 改变阀门开度时流量变化示意图

75 2.离心泵的流量调节 采用阀门来调节流量快速简便，且流量可以连续变化，适合化工连续生产的特点，因此应用十分广泛。其缺点是，当阀门关小时，因流动阻力加大，需要额外多消耗一部分能量，且在调节幅度较大时离心泵往往在低效区工作，因此经济性差。

76 2.离心泵的流量调节 2）改变泵的转速 增加转速 图2-21 改变泵的转速时流量变化示意图

77 2.离心泵的流量调节 改变泵的转速，实质上是改变泵的特性曲线。流量随转速下降而减小，动力消耗也相应降低，因此从能量消耗来看是比较合理的。但是，改变泵的转速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，因此至今化工生产中较少采用。

78 2.离心泵的流量调节 3）离心泵的并联和串联操作 （1）离心泵的并联 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
图2-22 离心泵的并联 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

79 2.离心泵的流量调节 由于流量增大使管路流动阻力增加，因此两台泵并联后的总流量必低于原单台泵流量的两倍。而并联压头略高于单台泵的压头。

80 2.离心泵的流量调节 （2）离心泵的串联 在同一流量下，串联泵的压头为单台泵压头的两倍。
串联泵的工作点 （2）离心泵的串联 图2-23 离心泵的串联 在同一流量下，串联泵的压头为单台泵压头的两倍。 两台泵串联操作的总压头必低于单台泵压头的两倍。流量大于单台泵的。

81 2.离心泵的流量调节 （3）离心泵组合方式的选择 2台泵并联工作点 2台泵串联工作点 单台泵工作点

82 2.离心泵的流量调节 （4）离心泵组合方式的选择 2台泵串联工作点 2台泵并联工作点 单台泵工作点

83 2.离心泵的流量调节 ①对于管路所要求的ΔZ+Δp/ρg值高于单泵可提供最大压头的特定管路，则只能采用泵的串联操作。
②对于管路特性曲线较平坦的低阻管路(如图2-24中曲线a所示)，采用并联组合，可获得较串联组合高的流量和压头;对于管路特性曲线较陡的高阻管路(图2-24中曲线b)，采用串联组合，可获得较并联组合高的流量和压头。

84 第2章 流体输送机械 2.1 离心泵 2.1.1 离心泵的工作原理和主要部件 2.1.2 离心泵的基本方程式
第2章 流体输送机械 2.1 离心泵 2.1.1 离心泵的工作原理和主要部件 2.1.2 离心泵的基本方程式 2.1.3 离心泵的主要性能参数与特性曲线 2.1.4 离心泵的气蚀现象和允许安装高度 2.1.5 离心泵的工作点与流量调节 2.1.6 离心泵的类型、选择与使用

85 1.离心泵的类型 单级泵 叶轮数目 多级泵 单吸泵 吸液方式 双吸泵 清水泵、耐腐蚀泵、油泵 杂质泵、屏蔽泵、液下泵 泵送液体性质和使用条件
管道泵、低温泵 泵送液体性质和使用条件

86 1.离心泵的类型 1）清水泵（IS型、D型、Sh型） IS型清水泵——单级单吸悬臂式离心水泵。 D型清水泵——多级离心泵，用于要求的压头较
高而流量不太大时。 Sh型离心泵——双吸离心泵，用于泵送液体的流 量较大而所需扬程并不高时。

87 1.离心泵的类型 2）耐腐蚀泵（F型） 输送酸、碱等腐蚀性液体，密封要求高，与液体接触的泵部件用耐腐蚀材料制成。
F型泵全系列的扬程范围为15～105 m，流量范围为2～400 m3/h。

88 1.离心泵的类型 3）油泵（Y型） 输送石油产品的泵称为油泵。油品的特点是易燃、易爆，因此对油泵的一个重要要求是密封完善。当输送200℃以上的油品时，还要求对轴封装置和轴承等进行良好的冷却，故这些部件常装有冷却水夹套。 国产油泵的系列代号为Y，有单吸和双吸、单级和多级(2～6级)油泵，全系列的扬程范围为60～603 m，流量范围为6.25～500 m3/h。

89 1.离心泵的类型 4）杂质泵（P型） 杂质泵用于输送悬浮液及稠厚的浆液等，系列代号为P，又细分为污水泵PW、砂泵PS、泥浆泵PN等。对这类泵的要求是：不易被杂质堵塞、耐磨、容易拆洗。所以它的特点是叶轮流道宽、叶片数目少，常采用半闭式或开式叶轮。有些泵壳内还衬以耐磨的铸钢护板。

90 2.离心泵的选择 选泵时应注意以下几点： ①确定输送系统的流量与压头； ②选择泵的类型与型号；
③核算泵的轴功率，若输送液体的密度大于水的密度时，需要核算泵的轴功率。

91 3.离心泵的安装与操作 在离心泵的安装与操作中应注意： ①实际安装高度要小于允许安装高度，并尽量减小吸入管路的流动阻力。
②离心泵在启动前必须向泵内充满待输送的液体，保证泵内和吸入管路内无空气积存。 ③离心泵应在出口阀关闭的条件下启动，这样启动功率最小。停泵前也应先关闭出口阀，以免排出管路内液体倒流，使叶轮受冲击而被损坏。 ④定期检查和维修。

92 第2章 流体输送机械 2.2 其他类型液体输送机械 2.2.1 往复泵

93 往复泵 往复泵是活塞泵、柱塞泵和隔膜泵的统称。按驱动方式，往复泵可分为电动泵(电动机驱动)、直动泵(蒸汽、气体或液体驱动)和手动泵三类，其中以电动往复泵最为常见。

94 往复泵 1.往复泵的工作原理 图2-29 往复泵装置简图 活塞杆 排出阀 泵缸 活塞 吸入阀 往复泵有自吸能力，启动前不灌泵。

95 往复泵 图2-30 双动泵示意图 为了改善单动泵流量的不均匀性，设计出了双动泵和三联泵。

96 （a）单动泵 （b）双动泵 （c）三联泵 图2-31 往复泵的流量曲线图

97 往复泵 2.往复泵的特性 (1)往复泵的压头 往复泵的压头与泵的几何尺寸无关。 图2-32 往复泵的特性曲线

98 往复泵 往复泵的排液能力与活塞位移有关，但与管路情况无关，压头则受管路承受能力的限制，这种性质称为正位移特性，具有这种特性的泵称为正位移泵。往复泵是正位移泵之一。

99 往复泵 (2)往复泵的流量(排液能力) 单动泵理论流量 双动泵理论流量 活塞每分钟往复次数 活塞杆的截面积 活塞的截面积 活塞冲程

100 往复泵 考虑流量的损失，实际的计算式为

101 往复泵 (3)往复泵的特性曲线 往复泵的理论平均流量仅决定于活塞扫过的体积，因此往复泵的特性方程可表示为 QT=常数

102 往复泵 (4)往复泵的工作点 图2-32 往复泵的工作点

103 往复泵 3.往复泵的流量调节 ①旁路调节装置； ②改变活塞冲程和往复次数。 图2-33 往复泵旁路调节流量示意图

104 往复泵 往复泵主要适用于小流量、高压强的场合，输送高黏度液体时的效果也比离心泵好，但它不宜输送腐蚀性液体和含有固体粒子的悬浮液。

105 第2章 流体输送机械 2.2 其他类型液体输送机械 2.2.1 往复泵 2.2.2 旋转泵（自学） 2.2.3 旋涡泵（自学）
第2章 流体输送机械 2.2 其他类型液体输送机械 2.2.1 往复泵 2.2.2 旋转泵（自学） 2.2.3 旋涡泵（自学） 2.2.4 常用化工用泵的性能比较（自学）

106 练 习 题 目 思考题 1.离心泵流量的调节方式有哪些？ 2.离心泵如何选型？安装和操作中须注意哪些问题？
3.哪些属于正位移泵？比较离心泵和正位移泵的特性。

107 第2章 流体输送机械 2.3 气体输送和压缩机械

108 气体压送机械的分类 出口表压： 低于1.47×104 Pa 1.47×104～2.94×105 Pa 通风机 鼓风机
通风机 鼓风机 压缩机 真空泵 气体输送机械

109 气体压送机械的分类 压缩比： 1～1.15 < 4 > 4 气体输送机械 通风机 鼓风机 压缩机 真空泵

110 气体压送机械的分类 设备： 离心通风机 罗茨鼓风机,离心鼓风机 通风机 鼓风机 往复压缩机,离心压缩机,液环压缩机 压缩机
水环真空泵,往复真空泵,蒸汽喷射泵 气体输送机械 通风机 鼓风机 压缩机 真空泵

111 第2章 流体输送机械 2.3 气体输送和压缩机械 2.3.1 离心通风机、鼓风机和压缩机

112 离心通风机 风机对单位体积气体所作的有效功称为风压，以HT表示，单位为J/m3或Pa。 离心通风机按所产生的风压不同，可分为以下三类：
出口风压（表压） 低于0.9807×103 Pa 0.9807×103 ～2.942×103 Pa 2.942×103 ～14.7×103 Pa 低压离心通风机： 中压离心通风机： 高压离心通风机：

113 离心通风机 1.离心通风机的 结构 图2-40 低压离心通风机 1—机壳 2—叶轮 3—吸入口 4—排出口

114 离心通风机 2．离心通风机的性能参数与特性曲线
① 风量Q，是指单位时间内从风机出口排出的气体体积。以风机进口处的气体状态计，单位为m3/h。 ② 风压HT，是单位体积的气体流过风机时所获得的能量，单位为J/m3(即Pa)。由于HT的单位与压强的单位相同，故称为风压。风压的单位习惯上用mmH2O来表示。

115 离心通风机 全风压由静风压与动风压构成，即
风机性能表上的风压，一般都是在20℃、1.013×105 Pa的条件下用空气测得的，该条件下空气的密度为1.2 kg/m3。

116 离心通风机 若实际的操作条件与20℃、101.33kPa的实验条件不同，则

117 离心通风机 ③ 轴功率与效率 kW η为效率，因按全风压定出，故又称为全压效率。 注意，式中的Q与HT必须是同一状态下的数值。

118 离心通风机 离心通风机的特性曲线表示某种型号的风机在一定转速下，风量Q与风压HT、静风压Hst、轴功率N、效率η四者的关系。

119 离心通风机 图2-41 离心通风机的特性曲线

120 离心通风机 3．离心通风机的选择 ①计算输送系统所需的实际风压 ，再将 其换算成实验条件下的风压 。
①计算输送系统所需的实际风压 ，再将 其换算成实验条件下的风压 。 ②根据所输送气体的性质(如清洁空气、易燃、易爆或腐蚀性气体以及含尘气体等)与风压的范围，确定风机的类型。 ③根据以风机进口状态计的实际风量与实验条件下的风压 ，从风机样本或产品目录中的特性曲线或性能表中选择合适的机号。

121 第2章 流体输送机械 2.3 气体输送和压缩机械 2.3.1 离心通风机、鼓风机和压缩机 2.3.2 旋转鼓风机与压缩机（自学）
第2章 流体输送机械 2.3 气体输送和压缩机械 2.3.1 离心通风机、鼓风机和压缩机 2.3.2 旋转鼓风机与压缩机（自学） 2.3.3 往复压缩机

122 1.往复压缩机的工作过程 往复压缩机的构造、工作原理与往复泵相似。往复压缩机的主要部件有汽缸、活塞、吸气阀和排气阀，依靠活塞的往复运动而将气体吸入和压出。

123 1.往复压缩机的工作过程 图2-45 立式单动双缸压缩机 1—汽缸体 2—活塞 3—排气阀 4—吸气阀 5—曲轴 6—连杆

124 1.往复压缩机的工作过程 与往复泵相比，往复压缩机的特殊性： ①压缩后气体的温度升高，体积变小，具有可压缩性。
② 为移除压缩放出的热量以降低气体的温度，还应附设冷却装置。 ③ 由于汽缸中余隙的影响，往复压缩机实际的工作过程也比往复泵的更加复杂。

125 1.往复压缩机的工作过程 简化假设： ①被压缩的气体为理想气体； ②气体流经吸气阀的流动阻力可忽略不计； ③压缩机无泄漏。

126 1.往复压缩机的工作过程 1）理想压缩循环 吸气阶段 压缩阶段 排气阶段 图2-46 理想压缩的p-V 图

127 1.往复压缩机的工作过程 一个理想压缩循环所需的外功为 依据不同的过程积分上式，得到 等温压缩过程：

128 1.往复压缩机的工作过程 绝热压缩指数 绝热压缩过程 多变指数 多变压缩过程 等温压缩过程所需的外功最少，而绝热压缩过程消耗的外功最多。

129 1.往复压缩机的工作过程 2）实际压缩循环 吸气阶段 压缩阶段 排气阶段 余隙气体膨胀 图2-47实际压缩循环的p-V 图

130 1.往复压缩机的工作过程 在实际压缩循环中，若按绝热压缩过程考虑，实际压缩循环功应为

131 1.往复压缩机的工作过程 余隙体积占活塞推进一次所扫过体积的百分率，称为余隙系数，以ε表示，即 余隙系数 容积系数
压缩机一次循环吸入气体的体积V1-V4和活塞一次扫过体积V1-V3之比，称为容积系数，以λ0表示，即。

132 1.往复压缩机的工作过程 容积系数与余隙系数之间的关系为 余隙系数对压缩机性能的影响：
①当气体的压缩比一定时，余隙系数加大，容积系数就变小，压缩机的吸气量也就减少。 ②对于一定的余隙系数，气体的压缩比愈高，余隙气体膨胀后所占汽缸的体积也就愈大，使每一循环吸气量下降得更多。当压缩比高到某一程度时，容积系数可能变为零。

133 1.往复压缩机的主要性能参数 1）排气量 (1)理论吸气量 单动往复压缩机 双动往复压缩机 (2)实际的排气量 排气系数
(0.8～0.95)λ0

134 2.往复压缩机的主要性能参数 2）轴功率和效率 绝热压缩过程压缩机的理论功率为 绝热总效率 一般取0.7～0.9 实际所需的轴功率

135 2.往复压缩机的主要性能参数 实际所需的轴功率比理论功率大，原因是:
①实际吸气量比实际排气量大，凡吸入的气体都要经历压缩过程，多消耗了能量； ②气体在汽缸内湍动及通过阀门等的流动阻力要消耗能量； ③压缩机运动部件的摩擦也要消耗能量。

136 3.多级压缩 当生产过程的压缩比大于8时，工业上大都采取多级压缩。 多级压缩的优点是： ①避免排出气体温度过高； ②减少功耗；
③提高汽缸容积利用率（保持在λ0较高范围）； ④压缩机结构更为合理。

137 3.多级压缩 多级压缩的缺点： 压缩机的级数愈多，整个压缩系统结构愈复杂，冷却器、油水分离器等辅助设备的数量也随级数成比例地增加，且为克服阀门、管路系统和设备的流动阻力而消耗的能量也增加。

138 4.往复压缩机的类型与选择 1）往复压缩机的类型 往复压缩机有多种分类方法，按压缩的气体种类分，则有 空气压缩机 氨气压缩机 氢气压缩机
石油气压缩机 往复压缩机

139 4.往复压缩机的类型与选择 2）压缩机的选用 ①根据输送气体的性质确定压缩机的种类；
②根据生产任务及厂房的具体条件，选定压缩机结构的类型，如立式、卧式，还是角式； ③根据生产上所要求的排气量和排气压强，在相应的压缩机样本或产品目录中选择合适的型号。

140 第2章 流体输送机械 2.3 气体输送和压缩机械 2.3.1 离心通风机、鼓风机和压缩机 2.3.2 旋转鼓风机与压缩机（自学）
第2章 流体输送机械 2.3 气体输送和压缩机械 2.3.1 离心通风机、鼓风机和压缩机 2.3.2 旋转鼓风机与压缩机（自学） 2.3.3 往复压缩机 2.3.4 真空泵（自学）

141 练 习 题 目 思考题 1.离心通风机的性能参数与离心泵比较有哪些特别之处？ 2.离心通风机如何选型？
3.压缩机采用多级压缩有哪些优点和缺点？哪些属于正位移泵？比较离心泵和正位移泵的特性。

142 学 习 指 导 本章重点掌握的内容 离心泵 结构及工作原理 性能参数与特性曲线 工作点与流量调节 安装（气蚀）与操作（气缚） 类型与选型

143 学 习 指 导 正位移泵 结构及工作原理 性能参数与特性曲线 正位移特性 气体输送设备 特性及适用场合