油氣儲運工程專業(yè)泵與壓縮機浙江海洋學(xué)院石化與能源學(xué)院

石油儲運工程系2014.10課程簡介課程目標(biāo)：油氣儲運工程專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課培養(yǎng)對泵和壓縮機合理選型、使用維護、調(diào)節(jié)控制和技術(shù)改造的工程應(yīng)用能力預(yù)修課程：工程力學(xué)、工程流體力學(xué)、工程熱力學(xué)基本要求：1.了解泵與壓縮機的典型結(jié)構(gòu)和技術(shù)特點2.掌握泵與壓縮機的工作原理和基本方程3.熟悉泵與壓縮機的性能特點和性能參數(shù)4.熟悉泵與壓縮機的工程應(yīng)用技術(shù)（調(diào)節(jié)和選型）參考教材課程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容課程內(nèi)容流體機械結(jié)構(gòu)第一章離心泵結(jié)構(gòu)型式流體力學(xué)第二章離心壓縮機原理工程熱力學(xué)能量轉(zhuǎn)換往復(fù)活塞式性能第三章質(zhì)量守恒壓縮機調(diào)節(jié)控制應(yīng)用第四章其它型式的泵選型操作引言油氣儲運工程：儲存和運輸石油（液體介質(zhì)）或天然氣（氣體介質(zhì)）儲運設(shè)備：管輸機械即流體機械流體機械：對流體介質(zhì)（液、氣及散狀固體）傳遞能量（輸入或輸出能量）機械用途：通用機械設(shè)備礦山、冶金、石化、機械、國防、交通、農(nóng)業(yè)其中：泵：輸送液體介質(zhì)并提高其能頭壓縮機：輸送氣體介質(zhì)并提高其能頭泵與壓縮機：連接管道與儲罐的輸送動力長輸油氣管線的輸送機械動力儀表控制循環(huán)的動力機械泵與壓縮機分類分類工作機（泵與壓縮機）原動機離心（泵、壓縮機、風(fēng)機）汽輪機、燃?xì)廨啓C葉片式軸流（泵、壓縮機）、混流泵風(fēng)力發(fā)電機、水輪機速度式（透平式）旋渦泵、水輪泵螺旋槳推進器（動力式）噴射式噴氣發(fā)動機射流泵、噴射器噴水推進器（流體作用式）往復(fù)（泵、壓縮機）柴油發(fā)動機往復(fù)式活塞泵、柱塞泵、隔膜泵汽油發(fā)動機容積式齒輪泵、螺桿（泵、壓縮機）齒輪馬達(dá)回轉(zhuǎn)式羅茨（泵、腰輪鼓風(fēng)機）螺桿馬達(dá)水錘泵、電磁泵其他形式液壓馬達(dá)酸蛋（液體活塞）第一章離心泵第一節(jié)離心泵的工作原理及分類第二節(jié)離心泵的基本方程式第三節(jié)液體所獲能頭的分析第四節(jié)有限葉片數(shù)對理論揚程的影響第五節(jié)離心泵的性能曲線第六節(jié)離心泵的相似原理及其應(yīng)用第七節(jié)離心泵的汽蝕與吸入特性第八節(jié)輸送粘液時離心泵性能曲線的換算第九節(jié)離心泵的裝置特性與工況調(diào)節(jié)第十節(jié)離心泵的系列及選用第十一節(jié)離心泵的主要零部件第十二節(jié)離心泵的節(jié)能第一節(jié)離心泵的工作原理及分類要求了解離心泵的基本構(gòu)成和分類掌握離心泵的工作原理掌握離心泵的主要工作參數(shù)內(nèi)容一、離心泵的基本構(gòu)成二、離心泵的工作原理三、離心泵的分類四、離心泵的主要工作參數(shù)一、離心泵的基本構(gòu)成葉輪泵體軸承(蝸殼)吸入室口環(huán)(葉輪前密封)泵軸密封部件(葉輪后密封)一、離心泵的基本構(gòu)成一、離心泵的基本構(gòu)成工作部件：流體做功葉輪、（誘導(dǎo)輪）過流部件：導(dǎo)流轉(zhuǎn)能吸入室、蝸殼、（導(dǎo)葉）密封部件：防止泄漏口環(huán)（葉輪前泄漏）軸封（葉輪后軸端泄漏）[填料、機械密封]其它部件：傳動支承軸（傳動）、軸承平衡盤[鼓]（軸向力）、泵體等二、離心泵的工作原理灌泵（葉輪存液）→葉輪旋轉(zhuǎn)→液體離心甩出葉輪中心真空→液體吸入補充→循環(huán)輸送液體三、離心泵的分類1．吸入方式：單吸式、雙吸式泵2．葉輪級數(shù)：單級（懸臂、雙吸、通軸）多級（分段、蝸殼、徑向剖分、筒形）3．殼體剖分：（水平）中開式、（多級）分段式4．泵體形式：蝸殼泵、雙蝸殼泵、筒式泵5．輸送介質(zhì)：清水泵、油泵、污水泵、雜質(zhì)泵耐腐蝕泵、液態(tài)烴泵等三、離心泵的分類雙吸式泵三、離心泵的分類多級泵四、離心泵的主要工作參數(shù)1.流量泵在單位時間內(nèi)輸送的液體量體積流量Q，m3/s（m3/h，L/s）質(zhì)量流量m，kg/s（kg/h）m=ρQ式中ρ——流體密度，kg/m3四、離心泵的主要工作參數(shù)2.揚程H單位質(zhì)量流體由泵獲得能量增值，J/kg或m即(kg-m)/kg利用管路進出口參數(shù)計算：（下標(biāo)A、B）22pB?pAcB?cAH=+g(HB?HA)++∑hjJ/kg（1-1）ρ222pB?pAcB?cAH=+(HB?HA)++∑hjmρg2g式中pA、pB——吸、排液罐液面壓力，PaHA、HB——吸、排液罐液面高度，mcA、cB——吸、排液罐液面流體平均流速，m/sΣhf——吸、排管路總流動阻力損失，J/kg或m四、離心泵的主要工作參數(shù)2.揚程H利用泵進出口參數(shù)計算：（下標(biāo)S、D）22pD?pScD?cSH=+gZSD+J/kgρ222pD?pScD?cSm（1-2）H=+ZSD+ρg2gZSD——泵進口到出口垂直距離式中揚程H與壓差?p關(guān)系Pa（H單位J/kg）?p＝ρＨPa（H單位m）?p＝ρgＨ四、離心泵的主要工作參數(shù)3.轉(zhuǎn)速n泵軸單位時間內(nèi)旋轉(zhuǎn)的次數(shù)，r/min（rpm或r/s）（另有比轉(zhuǎn)速ns參數(shù)）4.功率N（軸功率）單位時間內(nèi)做功，kWρHQkW有效功率（1-4）Ne=10005.效率η有效功率Ne與軸功率N之比，％Neη=×100％（1-5）N其他參數(shù)：汽蝕余量?h；吸入真空度Hs等（第七節(jié)）第一節(jié)離心泵的工作原理及分類小結(jié)◆離心泵主要由葉輪（工作部件）及其他部件組成◆離心泵主要有單、雙吸式，單、多級等類型◆離心泵中液體從葉輪獲得能量，增加壓能和動能◆離心泵主要有流量、揚程、轉(zhuǎn)速、功率和效率等工作參數(shù)第二節(jié)離心泵的基本方程式要求了解離心泵葉輪中液體流動的速度三角形掌握離心泵的基本方程式內(nèi)容一、液體在葉輪中的流動——速度三角形二、離心泵的基本方程式一、液體在葉輪中的流動——速度三角形wcwuuωωω(a)相對運動(b)圓周運動(c)絕對運動一、液體在葉輪中的流動——速度三角形葉輪透平機械理論基礎(chǔ)，適用壓縮機、泵、汽輪機等速度三角形：葉輪中任一液體質(zhì)點的三個速度矢量組成的封閉三角形相對速度w、圓周速度u和絕對速度c下標(biāo)：1—葉輪進口截面；2—葉輪出口截面A—葉片；T—理論參數(shù)∞—葉片無限多（薄，不占體積）速度參數(shù)：絕對速度（氣流速度）c、c2、c1相對速度（流動速度）w、w2、w1牽連速度（圓周速度）u、u2、u1u＝πDn（轉(zhuǎn)速）一、液體在葉輪中的流動——速度三角形圖1-8速度三角形一、液體在葉輪中的流動——速度三角形分速度：絕對速度c兩個分量徑向分速度cr、c2r、c1r，c徑向分量，圓周速度u垂直流量（流速）有關(guān)周向分速度cu、c2u、c1u，c周向分量，圓周速度u平行能量（揚程）有關(guān)液流角度：α——絕對速度c與圓周速度u夾角α1（∠c1，u1）；α2（∠c2，u2）β——相對速度w與圓周速度反向-u夾角β1（∠w1，-u1）；β2（∠w2，-u2）一、液體在葉輪中的流動——速度三角形結(jié)構(gòu)角度：葉片角βA——葉片切線與圓周速度反向-u間夾角（出口葉片角）β2A，（∠出口葉片切線，-u2反向）與流動和介質(zhì)無關(guān)（理想狀況β2＝β2A）后彎葉片型β2A＜90?（常用）前彎葉片型β2A＞90?徑向葉片型β2A＝90?其他參數(shù)：D——葉輪直徑，mb——葉輪軸面流道寬度，mz——葉片數(shù)目二、離心泵的基本方程式歐拉方程（葉輪機械基本能量方程、理論揚程方程式）動量矩定理推導(dǎo)，理想情況下泵內(nèi)無損失葉輪葉片數(shù)無限多（薄）情況下的理論揚程HT∞：222u2?u12w12∞?w2∞c2∞?c12∞HT∞=u2c2u∞?u1c1u∞=++J/kg（1-7,9）222222u2c2u∞?u1c1u∞u2?u12w12∞?w2∞c2∞?c12∞m（1-7,9）HT∞==++g2g2g2g前為理論表達(dá)式，后為實用表達(dá)式無預(yù)旋（軸向吸入室液流進入流道無預(yù)旋，c1u＝0）1HT∞=u2c2u∞HT∞=u2c2u∞簡化公式或（1-7b,c）g二、離心泵的基本方程式（歐拉方程）說明：1.適用葉輪式輸送機械（離心、軸流壓縮機，泵）也適用葉輪式原動機械（汽輪機、燃?xì)廨啓C，符號改變）2.適用任何流體（氣、液），與介質(zhì)（密度ρ、溫度t）無關(guān)（輸水、輸氣能頭相同，但出口壓力不同）3.物理意義（3部分能量）：離心力做功轉(zhuǎn)靜壓能＋w減速轉(zhuǎn)靜壓能＋動能增量4.增加理論能頭措施：HT∞↑：葉輪直徑D2↑，轉(zhuǎn)速n↑，→圓周速度u2↑5.（流體進入）無預(yù)旋c1u＝0；忽略u1c1u∞項第二節(jié)離心泵的基本方程式小結(jié)◆葉輪中流體絕對速度c、相對速度w和圓周速度u三個速度矢量組成速度三角形◆速度三角形中絕對速度徑向分速度cr和周向分速度cu是與流量和揚程有關(guān)的重要參數(shù)◆離心泵的基本方程式為歐拉方程，即理論揚程方程式第三節(jié)液體所獲能頭的分析要求了解液體從葉輪獲得能頭的狀況了解葉輪葉片型式對能頭的影響內(nèi)容一、泵使液體獲得能頭的分析二、葉輪葉片型式對能頭的影響一、泵使液體獲得能頭的分析葉輪葉片進出口伯努利方程HT∞2p2?p1c2∞?c12∞HT∞=++g(Z2?Z1)J/kgρ22p2?p1c2∞?c12∞HT∞=++(Z2?Z1)mρg2g式中p1、p2——葉片進、出口液流靜壓力，PaZ1、Z2——葉片進、出口位高，m一、泵使液體獲得能頭的分析理論揚程HT∞（單位質(zhì)量液體從葉輪中獲得的能量）222u2?u12w12∞?w2∞c2∞?c12∞HT∞=++J/kg222HT∞兩種形式：22u2?u12w12∞?w2∞Hpol=+（壓力能）靜揚程222c2∞?c12∞Hdyn=（動能）動揚程2反作用度ρR∞＝Hpol/HT∞（靜揚程與理論揚程之比）希望葉輪ρR∞大，靜揚程在HT∞中比例大，泵效率高一、泵使液體獲得能頭的分析出口葉片角β2A影響理論揚程HT∞、靜揚程Hpol和動揚程Hdynβ2A↑，HT∞↑，但靜揚程Hpol↓，動揚程Hdyn↑β2A↓，HT∞↓，但靜揚程Hdyn↑，動揚程Hpol↓理論HT∞—QT關(guān)系為線性關(guān)系β2A＞90o時HT∞—QT為上升直線β2A＝90o時HT∞—QT為水平直線β2A＜90o時HT∞—QT為下降直線二、葉輪葉片型式對能頭的影響(a)后彎型葉片(b)徑向葉片(c)前彎型葉片二、葉輪葉片型式對能頭的影響出口葉片角β2A有一定范圍圖1-14各種β2A時的出口速度三角形二、葉輪葉片型式對能頭的影響后彎葉片型前彎葉片型常用βA2HT∞H15o～40oHdynρT∞βA2βA2＝90oβA2minβA2maxρR∞＝1ρR∞＝1/2ρR∞＝0Hpol＝HT∞Hpol＝HhynHpol＝0Hhyn＝0Hhyn＝?HT∞Hhyn＝HT∞二、葉輪葉片型式對能頭的影響葉輪葉片揚程靜能頭動能頭說明型式出口角（能量頭）比例比例HT（葉片）β2A（壓力）（速度）常用后彎型＜90?小↓大↑小↓葉彎旋轉(zhuǎn)反向（后向）（泵通用）徑向型＝90?中中中直葉片少用前彎型＞90?大↑小↓大↑葉彎旋轉(zhuǎn)同向（前向）（極少通風(fēng)機）第三節(jié)液體所獲能頭的分析小結(jié)◆離心泵理論揚程HT∞包括靜揚程Hpol和動揚程Hdyn◆希望靜揚程Hpol在理論揚程HT∞中的比例較大為好即反作用度ρR∞越大越好◆后彎葉片型葉輪（β2A＜90o）有較大反作用度ρR∞◆離心泵常用后彎葉片型葉輪第四節(jié)有限葉片數(shù)對理論揚程的影響要求了解有限葉片數(shù)對離心泵性能的影響內(nèi)容一、液體在有限葉片數(shù)葉輪中的流動二、有限葉片數(shù)對理論揚程的影響一、液體在有限葉片數(shù)葉輪中的流動葉片數(shù)目有限葉輪流道中液體慣性形成軸向漩渦運動產(chǎn)生與u2反向的附加相對速度?w2u相對速度w變小方向由β2A變?yōu)棣?二、有限葉片數(shù)對理論揚程的影響軸向旋渦運動c2Δw2w2∞c2∞出口速度三角形偏移w2c2u＜c2u∞，HT＜HT∞cΔ2u滑移（環(huán)流）系數(shù)μccu22u2u（半經(jīng)驗公式計算）反映葉輪葉片數(shù)有限ω對理論揚程HT∞的影響c2uHTμ==<1βHT∞c2u∞2圖1-18有限葉片數(shù)對出口速度三角形的影響β∞2有限葉片數(shù)葉輪理論揚程HT＝μHT∞＝μu2c2u∞（1-12）第四節(jié)有限葉片數(shù)對理論揚程的影響小結(jié)◆離心泵葉片數(shù)有限時在葉輪流道中產(chǎn)生軸向旋渦◆葉片數(shù)有限軸向旋渦使葉輪出口速度三角形偏移◆葉片數(shù)有限軸向旋渦使液體獲得理論能頭減少第五節(jié)離心泵的性能曲線要求了解離心泵的各種損失掌握離心泵的各種功率和效率掌握離心泵的實際性能曲線內(nèi)容一、離心泵的各種損失二、離心泵的各種功率和效率三、離心泵的實際性能曲線第五節(jié)離心泵的性能曲線理想狀態(tài)下泵性能曲線（后彎葉片型葉輪）揚程—流量HT∞—QT性能理論揚程特性理論效率特性HT∞－QTηT∞－QT下降直線（β2A＜90°）理論功率特性功率—流量NT—QT性能NT－QT二次拋物線（計算公式）效率—流量ηT—QT性能水平直線（無損失）圖1-19理想狀態(tài)下泵性能曲線但實際性能與理論性能不同一、離心泵中的各種損失1.流動損失圖1-20流動損失曲線摩阻損失hf：沿程局部損失，與流量Q平方成正比沖擊損失hs：沖擊旋渦損失，與設(shè)計Qd平方成正比圖1-21沖擊損失示意圖一、離心泵中的各種損失2.流量損失q（泄漏）葉輪口環(huán)→泵殼之間軸封軸套→泵體之間3.機械損失Nm葉輪→液體之間摩擦泵軸→軸承之間摩擦泵軸→密封件間摩擦（與u三次方成正比）圖1-23泵內(nèi)液體泄漏損失定量計算困難二、離心泵的各種功率和效率1.水力功率和水力效率水力功率（單位時間葉輪輸出功率）Nh＝ρQTHT水力效率（實際揚程/理論揚程）ηh＝H/HT＝0.80～0.95H＝ηhHT＝ηhμHT∞＝ηhμu2c2u∞（1-17）2.容積效率容積效率（實際流量/理論流量）ηv＝Q/QT＝0.85～0.98Q＝ηvQT＝ηhπD2τ2c2u∞（1-18）二、離心泵的各種功率和效率3.機械（摩擦）損失功率與機械效率總機械損失功率Nm＝輪阻損失Ndf＋軸封摩擦損失ΔN2＋軸承摩擦損失ΔN3機械效率（水力功率/軸功率）ηm＝Nh/N＝0.85～0.974.泵效率泵總效率（有效功率/軸功率）η＝Ne/N＝ηvηhηm（1-19）三、離心泵的實際性能曲線1.揚程—流量H–Q性能曲線2.功率—流量N–Q性能曲線3.效率—流量η–Q性能曲線（另有吸入特性曲線）三、離心泵的實際性能曲線理論特性HT∞–QT1.揚程—流量H葉片有限理論特性HT–QTH–Q性能曲線考慮摩擦損失特性H–QT2.功率—流量N–Q性能曲線考慮泄漏損失特性H–Q3.效率—流量考慮沖擊損失特性H–QTη–Q性能曲線Q（另有吸入特性曲線）泄漏損失H–q沖擊損失hsh–Q摩擦損失hf–Q三、離心泵的實際性能曲線4.實際性能曲線的用途特性曲線形狀用途說明選型性能曲線H―Q1揚程↘操作平緩、陡降、駝峰曲線平緩、陡峭啟動運行N―Q(離心泵關(guān)閥)2功率↗選驅(qū)動機(軸流泵開閥)最高效率ηmax±7％工作范圍3效率η―Q↗↘(高效工作區(qū))經(jīng)濟性[Δh]―Q緩升↗吸入判斷4[Hs]―Q汽蝕工況特性↘緩降三、離心泵的實際性能曲線說明：1.實際特性。非理論特性（歐拉方程）2.定性分析。定量困難，損失難計算3.實驗測試。理論計算困難，“性能預(yù)測”研究4.后彎葉片。β2A＜90o5.特性換算。工作條件（轉(zhuǎn)速n、粘度等）改變（相似、切割定律及粘度換算）第五節(jié)離心泵的性能曲線小結(jié)◆離心泵各種損失：流動損失、流量損失和機械損失◆離心泵功率參數(shù)：水力功率Nh、有效功率Ne和軸功率N◆離心泵效率參數(shù)：水力效率ηh、容積效率ηv和機械效率ηm總效率η為水力效率ηh、容積效率ηv和機械效率ηm的乘積◆離心泵實際性能曲線：揚程–流量H–Q性能曲線功率–流量N–Q性能曲線效率–流量η–Q性能曲線（另有吸入特性曲線，即汽蝕特性曲線）第六節(jié)離心泵的相似原理及其應(yīng)用要求了解相似原理基礎(chǔ)知識和相似條件掌握相似定律、比例定律、切割定律和比轉(zhuǎn)數(shù)了解相似拋物線和切割拋物線內(nèi)容一、相似原理的基礎(chǔ)知識二、相似原理在離心泵中的應(yīng)用一、相似原理的基礎(chǔ)知識相似原理：流體機械試驗研究、相似設(shè)計和性能換算的理論基礎(chǔ)1.相似條件幾何相似：兩機流通部分對應(yīng)尺寸成比例，角度相等運動相似：兩機對應(yīng)點速度成比例，速度方向相同動力相似：兩機對應(yīng)點作用力成比例，力方向相同熱力相似：兩機流動傳熱過程和熱力過程相似2.動力相似準(zhǔn)數(shù)佛魯?shù)孪嗨茰?zhǔn)數(shù)Fr：反映重力影響（慣性力/重力）雷諾相似準(zhǔn)數(shù)Re：反映粘滯力影響（慣性力/粘滯力）歐拉相似準(zhǔn)數(shù)Eu：反映壓力影響（壓力/慣性力）馬赫相似準(zhǔn)數(shù)M：反映彈性力影響（慣性力/彈性力）二、相似原理在離心泵中的應(yīng)用1.離心泵的相似條件離心泵流動相似條件簡化為兩項幾何相似：模型泵和原型泵通流部分（葉輪）幾何相似進口運動相似：模型泵和原型泵對應(yīng)點速度三角形相似（流動雷諾數(shù)處于自動?；癄顟B(tài)滿足動力相似要求）相似泵：滿足幾何相似和運動相似條件二、相似原理在離心泵中的應(yīng)用2.相似定律兩臺相似泵性能參數(shù)關(guān)系23Q′H′N′3n′2?n′?5?n′?=λl=λl??=λl??QnHN?n??n?（1-24，25，26）式中：λl——尺寸比例系數(shù)（模型縮放比）n——轉(zhuǎn)速上標(biāo)“′”——表示模型機參數(shù)二、相似原理在離心泵中的應(yīng)用3.比例定律與相似拋物線比例定律：同一泵不同轉(zhuǎn)速下相似工況點對應(yīng)性能參數(shù)關(guān)系23Q′n′H′?n′?N′?n′?==??=??QnH?n?N?n?（1-27，28，29）同一泵變速調(diào)節(jié)性能參數(shù)換算相似定律特例，設(shè)效率相等二、相似原理在離心泵中的應(yīng)用3.比例定律與相似拋物線圖1-34變速H-Q曲線換算和相似拋物線相似拋物線：改變轉(zhuǎn)速時相似工況點軌跡通用性能曲線：同一泵不同轉(zhuǎn)速下性能曲線二、相似原理在離心泵中的應(yīng)用4.離心泵的比轉(zhuǎn)數(shù)（比轉(zhuǎn)速）表征葉片泵運轉(zhuǎn)性能和葉輪幾何特征的綜合性能參數(shù)Qns=3.65n比轉(zhuǎn)數(shù)ns（1-31）3/4H式中：流量Q，m3/s（雙吸泵Q/2）揚程H，m（多級泵H/i級數(shù)）轉(zhuǎn)速n，r/min說明：①.用途：結(jié)構(gòu)分類、?；O(shè)計、系列型譜、選擇使用②.參數(shù)：唯一設(shè)計（額定）參數(shù)，即最佳ηmax工況4.離心泵的比轉(zhuǎn)數(shù)二、相似原理在離心泵中的應(yīng)用二、相似原理在離心泵中的應(yīng)用5.切割定律與切割拋物線切割問題：現(xiàn)場需同類型泵系列流量范圍小，無變速條件變尺寸（成套葉輪）成本增加簡單方法：切割葉輪外徑，同葉輪不同外徑D2認(rèn)為切割前后葉輪近似幾何相似二、相似原理在離心泵中的應(yīng)用5.切割定律與切割拋物線切割定律：同一原型機葉輪切割性能參數(shù)換算23Q′D′2H′?D′2?N′?D′2???==?=?QD2H?D2?N?D2?????（1-32，33，34）相似定律簡化，設(shè)效率接近切割拋物線：葉輪切割不同直徑時對應(yīng)工況點軌跡二、相似原理在離心泵中的應(yīng)用等效率線5.切割定律與切割拋物線切割或變速范圍切割高效區(qū)：切割高效工作范圍說明：①.葉輪最大切割量（表1-2）切割范圍＜20％（最高效率±7％）保證高效，超范圍效率η過低②.ns大（葉輪矮胖）→允許切割量小高效范圍→軸流泵不允許切割③.切割前后非相似工況（幾何、速度三角形不相似），對應(yīng)工況（近似相似）第六節(jié)離心泵的相似原理及其應(yīng)用小結(jié)◆離心泵相似條件：幾何相似和進口速度三角形相似◆相似定律：兩相似泵性能參數(shù)關(guān)系◆比例定律：同一泵不同轉(zhuǎn)速下性能參數(shù)關(guān)系◆比轉(zhuǎn)數(shù)：表征泵性能和葉輪幾何特征的綜合性能參數(shù)◆切割定律：同一泵用不同直徑葉輪時性能參數(shù)關(guān)系第七節(jié)離心泵的汽蝕與吸入特性要求掌握汽蝕余量、吸上真空度、幾何安裝高度等汽蝕性能參數(shù)了解吸入特性和汽蝕比轉(zhuǎn)數(shù)掌握離心泵抗汽蝕措施內(nèi)容一、汽蝕概念二、汽蝕余量三、吸上真空度四、吸入特性五、離心泵的允許幾何安裝高度六、汽蝕比轉(zhuǎn)數(shù)七、提高離心泵抗汽蝕性能的措施一、汽蝕概念汽蝕現(xiàn)象：汽蝕Cavitation：空化、空蝕、空洞、氣泡水力機械特有的一定條件下流體與氣體相互轉(zhuǎn)化引起破壞現(xiàn)象汽蝕過程：葉輪進口處液體汽化、凝結(jié)、沖擊、破壞現(xiàn)象汽蝕發(fā)生機理：→泵運行葉輪進口壓力下降→→局部最低壓力pk＜汽化壓力pv→→液體汽化氣泡逸出體積增大→→葉輪做功氣泡凝結(jié)潰滅→→氣泡急劇收縮形成空穴→→液體合圍撞擊沖擊流道→→局部高壓、高溫、高頻→→剝蝕表面、擴展裂紋、電化腐蝕一、汽蝕概念嚴(yán)重后果：部件損壞（表面剝蝕、麻點、蜂窩、裂紋、穿孔）性能下降（流量、揚程和效率下降）噪聲振動（氣泡潰滅、液體撞擊）機器失效（抽空斷流，氣泡堵塞流道）機器破壞（葉輪損壞、共振破壞）易汽蝕泵：高溫泵（鍋爐給水泵）輕油泵（夏季高溫）二、汽蝕余量泵裝置有效汽蝕余量Δha（NPSHa）液流自吸液罐（池）經(jīng)吸入管路到泵入口高出汽化壓力所富余能量頭pApvΔha=??Hg1?hA?smρgρg（1-38）式中pA——吸入液面壓力，Papv——汽化壓力，PaHg1——泵安裝高度，mhA-s——吸入管路流動損失，m二、汽蝕余量泵本身必需汽蝕余量Δhr（NPSHr）液流自泵入口到葉輪內(nèi)壓力最低pk處所消耗的能量頭（靜壓能頭降低值）22c0w0Δhr=λ1+λ2m（1-40a）2g2g式中c0——葉輪進口平均流速，m/sw0——葉片入口相對速度，m/s系數(shù)λ1＝1.2～1.4（流速及流動損失）λ2＝0.2～0.4（流體繞流葉片壓降）二、汽蝕余量離心泵汽蝕判別式22pscs2pvc0w0Δha=??=λ1+λ2=Δhrm（1-39）ρg2gρg2g2g離心泵汽蝕判別條件Δha＞Δhr，泵不發(fā)生汽蝕Δha＝Δhr，泵開始發(fā)生汽蝕Δha＜Δhr，泵發(fā)生嚴(yán)重汽蝕三、吸上真空度吸上真空度Hs（泵入口處真空表讀數(shù)）papAcs2Hs=?++Hg1+hA?sm（1-43）ρgρg2g式中pA——吸入液面壓力，Papa——當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ琍acs——泵入口流速，m/shA-s——吸入管路流動損失，m最大吸上真空度(Hs)max（發(fā)生汽蝕時泵入口真空表讀數(shù)）papvcs2(Hs)max=?+?Δhrm（P47d）ρgρg2g四、吸入特性安全運轉(zhuǎn)條件參數(shù)保證泵不發(fā)生汽蝕，加安全裕量[Δh]＝Δhr允許汽蝕余量＋K（0.3～0.5m）允許吸上真空度[Hs]＝(Hs)max－K（0.3～0.5m）允許安裝高度[Hg1]＝(Hg1)max－K（0.3～0.5m）吸入特性：表示泵汽蝕性能的關(guān)系曲線①.汽蝕余量特性[Δh]－Q②.允許吸上真空度特性[Hs]－Q四、吸入特性圖1-48圖1-49[Δh]—Q[Hs]—Q性能曲線性能曲線四、吸入特性汽蝕安全區(qū)余量汽蝕發(fā)生區(qū)NPSH[NPSHr]–QNPSHr–Q圖1-48[Δh]—QNPSHa–Q性能曲線Q安全區(qū)汽蝕區(qū)余量HS圖1-49HS–Q[Hs]—Q性能曲線(HS)max–Q[HS]–QQ安全區(qū)汽蝕區(qū)五、離心泵的允許幾何安裝高度泵安裝高度Hg1papAcs2Hg1=Hs?+??hA?sm（P49）ρgρg2g式中pA——吸入液面壓力，Papa——當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ琍acs——泵入口流速，m/shA-s——吸入管路損失，m泵最大安裝高度(Hg1)maxpp(Hg1)max=A?v?hA?s?Δhrmρgρg六、汽蝕比轉(zhuǎn)速汽蝕相似定律反映兩臺相似泵的必須汽蝕余量Δhr與葉輪進口直徑D1和轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系2Δhr′?n′D1′?（1-48）=??nD??Δhr?1?汽蝕比轉(zhuǎn)速C判斷汽蝕性能，C值大，Δhr值小，抗汽蝕性能好5.62nQC=（1-49）(Δhr)34式中：Q——最佳工況流量，m3/s（雙吸泵Q/2）Δhr——必須汽蝕余量，mn——轉(zhuǎn)速，r/min七、提高離心泵抗汽蝕性能的措施1.泵本身抗汽蝕措施減小泵必須汽蝕余量Δhr雙吸葉輪（降低流速）葉片合理形狀（減少流動損失）葉輪前誘導(dǎo)輪（增壓作用）抗汽蝕材料2.提高裝置有效汽蝕余量Δha增加吸液罐液面壓力降低泵安裝高度（灌注頭，罐高泵低，Hg1負(fù)值）減小吸入阻力損失（管徑大、管長短、管件少、開閥）降低液體飽合蒸汽壓（降溫）第七節(jié)離心泵的汽蝕與吸入特性小結(jié)◆汽蝕特性參數(shù)：汽蝕余量Δh、吸上真空度Hs和泵安裝高度Hg1◆汽蝕余量：裝置有效汽蝕余量Δha和泵必須汽蝕余量Δhr◆汽蝕判別式：Δha＝Δhr◆吸入特性：汽蝕余量[Δh]－Q和允許吸上真空度[Hs]－Q特性◆汽蝕比轉(zhuǎn)數(shù)C：表達(dá)泵汽蝕性能的綜合性參數(shù)◆抗汽蝕措施：泵本身抗汽蝕性能和泵裝置設(shè)計性能第八節(jié)輸送粘液時離心泵性能曲線的換算引言一般了解輸送粘液對離心泵性能的影響內(nèi)容一、液體的粘度對離心泵性能參數(shù)的影響二、輸送粘液時離心泵性能曲線的換算一、液體的粘度對離心泵性能參數(shù)的影響樣本性能曲線：制造廠常溫清水介質(zhì)試驗曲線輸送油品介質(zhì)：密度、飽和蒸汽壓、粘度等與清水不同介質(zhì)密度：影響泵功率介質(zhì)飽和蒸汽壓：影響裝置有效汽蝕余量介質(zhì)粘度：影響流量、揚程、功率、效率及汽蝕余量二、輸送粘液時離心泵性能曲線的換算液體粘度比20℃清水粘度大20倍泵功率、流量、揚程和效率明顯變化泵性能曲線需要換算兩種輸送粘液時性能曲線換算方法：前蘇聯(lián)國家石油機械研究設(shè)計院換算方法換算揚程、流量、效率和汽蝕余量范圍較窄美國水力協(xié)會換算方法換算工況范圍較寬，無汽蝕余量換算第八節(jié)輸送粘液時離心泵性能曲線的換算小結(jié)◆輸送液體性質(zhì)影響離心泵性能曲線◆輸送液體粘度較大時需要換算離心泵性能曲線第九節(jié)離心泵的裝置特性與工況調(diào)節(jié)要求掌握管路特性和工作點了解離心泵并聯(lián)和串聯(lián)工作特性了解離心泵分支和交匯管路工作特性掌握離心泵工況調(diào)節(jié)方法內(nèi)容一、單根管路特性與工作點二、離心泵并聯(lián)、串聯(lián)工作的裝置特性三、離心泵在分支管路、交匯管路中工作的裝置特性四、離心泵運轉(zhuǎn)工況的調(diào)節(jié)五、離心泵的不穩(wěn)定工作一、單根管路特性與工作點泵特性H―Q：不同流量泵所提供能頭管路特性h―Q：不同流量管路所消耗能頭2?pB?pA??l?c2h=Hpol+kQ=?+(HB+HA)?+?∑λ+∑ζ?d?2g?ρg??（1-58）式中Hpol——靜揚程，mkQ2——動揚程，m（HB+HA）——吸排液面高度，mk——管路特性系數(shù)與管長l、管截面積f沿程阻力系數(shù)λ局部阻力系數(shù)ξ有關(guān)一、單根管路特性與工作點裝置特性：H―Q和h―Q特性圖工作點：H―Q和h―Q交點滿足能量守恒（泵提供＝管消耗）滿足質(zhì)量守恒（泵流量＝管流量）圖1-59裝置特性二、離心泵并聯(lián)、串聯(lián)工作的裝置特性泵并聯(lián)特性：流量不足用。同揚程泵流量相加，揚程＞單泵揚程流量＞單泵單獨流量，流量＜兩泵單獨流量之和泵串聯(lián)特性：揚程不足用。同流量泵揚程相加，流量＞單泵流量揚程＞單泵單獨揚程，揚程＜兩泵單獨揚程之和注意：并聯(lián)泵性能差異；串聯(lián)泵強度、密封及開停泵順序二、離心泵并聯(lián)、串聯(lián)工作的裝置特性泵并聯(lián)特性：流量不足用。同揚程泵流量相加，揚程＞單泵揚程流量＞單泵單獨流量，流量＜兩泵單獨流量之和泵串聯(lián)特性：揚程不足用。同流量泵揚程相加，流量＞單泵流量揚程＞單泵單獨揚程，揚程＜兩泵單獨揚程之和注意：并聯(lián)泵性能差異；串聯(lián)泵強度、密封及開停泵順序泵串聯(lián)工作點并聯(lián)泵特性泵并聯(lián)工作點串聯(lián)泵特性單泵單泵特性特性三、離心泵在分支管路、交匯管路中工作的裝置特性分支管路：管路并聯(lián)與串聯(lián)問題管路并聯(lián)特性：并聯(lián)管路同揚程的流量相加管路串聯(lián)特性：串聯(lián)管路同流量的揚程相加裝置工作點：合成管路特性與泵特性的交點三、離心泵在分支管路、交匯管路中工作的裝置特性分支管路：管路并聯(lián)與串聯(lián)問題管路并聯(lián)特性：并聯(lián)管路同揚程的流量相加管路串聯(lián)特性：串聯(lián)管路同流量的揚程相加裝置工作點：合成管路特性與泵特性的交點分支分支管路管路工作點特性單管特性三、離心泵在分支管路、交匯管路中工作的裝置特性交匯管路：不同泵在不同特性管路上工作交匯到一條管路工作點問題：交匯點剩余能頭相同交匯管中能量為兩管流量之和三、離心泵在分支管路、交匯管路中工作的裝置特性交匯管路：不同泵在不同特性管路上工作交匯到一條管路工作點問題：交匯點剩余能頭相同交匯管中能量為兩管流量之和單管交匯特性管路特性交匯管路工作點四、離心泵運轉(zhuǎn)工況的調(diào)節(jié)1.改變管路特性調(diào)節(jié)管路節(jié)流調(diào)節(jié)（出口閥門）。常用調(diào)節(jié)方法旁路調(diào)節(jié)。浪費功耗（吸排液罐液位調(diào)節(jié)）四、離心泵運轉(zhuǎn)工況的調(diào)節(jié)2.改變泵性能曲線調(diào)節(jié)改變工作轉(zhuǎn)速、切割葉輪外徑串聯(lián)、并聯(lián)調(diào)節(jié)。（葉片角度調(diào)節(jié)）五、離心泵的不穩(wěn)定工作低比轉(zhuǎn)數(shù)離心泵駝峰型性能曲線不穩(wěn)定工作點五、離心泵的不穩(wěn)定工作穩(wěn)定工作點低比轉(zhuǎn)數(shù)離心泵駝峰型性能曲線不穩(wěn)定工作點不穩(wěn)定工作點第九節(jié)離心泵的裝置特性與工況調(diào)節(jié)小結(jié)◆管路特性：管路所需能頭與流量關(guān)系曲線◆裝置特性：泵特性曲線和管路特性曲線◆泵工作點：泵特性曲線與管路特性的交點◆工況調(diào)節(jié)：改變管路特性或改變泵特性曲線◆離心泵并聯(lián)、串聯(lián)工作，或在分支、交匯管路中工作時具有不同裝置特性◆離心泵應(yīng)防止發(fā)生不穩(wěn)定工況第十節(jié)離心泵的系列及選用要求熟悉泵的型譜圖了解離心泵的系列化掌握泵的選用方法內(nèi)容一、離心泵的系列化二、離心泵的選用一、離心泵的系列化型譜圖：同類型離心泵切割高效工作區(qū)坐標(biāo)圖系列化：制定整套泵性能曲線型譜便于成批設(shè)計、制造和用戶選用例如：教材圖1-73離心水泵性能曲線綜合型譜教材圖1-74Y型離心油泵性能曲線型譜一、離心泵的系列化一、離心泵的系列化一、離心泵的系列化一、離心泵的系列化型號編制方法漢語拼音字母。首部數(shù)字，中部字母，尾部數(shù)字例如：型號：2B-6A2B-6A↑↑↑↑吸入直徑2in.單級單吸懸臂比轉(zhuǎn)數(shù)60葉輪一次切割型號：250D60×5250D60×5↑↑↑↑吸入直徑250mm分段多級單級揚程60m5級另有其它型號表示方法，新舊型號二、離心泵的選用選泵基本要求滿足生產(chǎn)工藝：流量、揚程、介質(zhì)性質(zhì)良好吸入性能：正常運轉(zhuǎn)、可靠密封、潤滑冷卻工作范圍寬廣：工況變化高效操作尺寸小、重量輕、成本低、結(jié)構(gòu)簡單用戶特殊要求：防爆、防腐選泵方法步驟列出基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：介質(zhì)物性、操作條件、裝置狀況估算流量揚程：流量范圍、流動損失、揚程余量選擇類型型號：系列型譜圖、性能規(guī)格表、切割高效區(qū)核算性能參數(shù)：汽蝕余量、吸上真空度、泵高度、揚程計算功率參數(shù)：軸功率、驅(qū)動功率，選擇電機第十節(jié)離心泵的系列及選用小結(jié)◆型譜圖：同類型泵切割高效工作區(qū)坐標(biāo)圖◆系列化：整套泵性能曲線型譜◆離心泵選用：工藝條件、性能參數(shù)設(shè)計計算、型式型號換算校核第十一節(jié)離心泵的主要零部件要求了解離心泵葉輪結(jié)構(gòu)了解離心泵軸封裝置結(jié)構(gòu)原理了解離心泵軸向力及其平衡方法內(nèi)容一、葉輪二、蝸殼、導(dǎo)葉及吸入室三、軸封裝置四、軸向力、徑向力及其平衡一、葉輪結(jié)構(gòu)型式：閉式半開式開式雙吸式圖1-81離心泵葉輪型式二、蝸殼、導(dǎo)葉及吸入室蝸殼（螺旋形壓出室）：葉輪出口轉(zhuǎn)能部件。圓形、矩形、倒梯形截面二、蝸殼、導(dǎo)葉及吸入室導(dǎo)葉：多級泵級間導(dǎo)流轉(zhuǎn)能部件。徑向式、流道式結(jié)構(gòu)二、蝸殼、導(dǎo)葉及吸入室吸入室：葉輪前導(dǎo)流部件。錐形管、螺旋形、環(huán)形結(jié)構(gòu)三、軸封裝置軸封：旋轉(zhuǎn)軸與固定殼體間密封填料密封：徑向壓緊型式軸向泄漏機械密封：軸向壓緊型式徑向泄漏三、軸封裝置機械密封：軸向壓緊型式、徑向泄漏結(jié)構(gòu)：摩擦副（動環(huán)和靜環(huán)）、密封圈、壓緊件、傳動件分類：內(nèi)裝式與外裝式平衡型與非平衡型單彈簧與多彈簧旋轉(zhuǎn)式與靜止式內(nèi)流式與外流式單端面與雙端面問題：摩擦副材料端面比壓比壓與線速度乘積密封面寬度四、軸向力、徑向力及其平衡軸向力及其平衡原因：葉輪兩側(cè)液體壓力差；方向：指向葉輪吸入口方向單級泵平衡措施：雙吸葉輪、平衡孔或平衡管、平衡葉片多級泵平衡措施：對稱布置葉輪、平衡鼓、自動平衡盤徑向力及其平衡原因：葉輪周圍壓力和流速不均勻平衡措施：雙層蝸殼對稱流道第十一節(jié)離心泵的主要零部件小結(jié)◆離心泵葉輪有閉式、半開式、開式和雙吸式型式◆離心泵軸封裝置有填料密封和機械密封結(jié)構(gòu)型式◆離心泵軸向力方向指向葉輪吸入口方向第十二節(jié)離心泵的節(jié)能要求了解離心泵的節(jié)能途徑內(nèi)容一、泵的能耗分析及節(jié)能的意義二、離心泵節(jié)能途徑簡述第十二節(jié)離心泵的節(jié)能一、泵的能耗分析及節(jié)能的意義泵為量大面廣、耗電量大的機械設(shè)備二、離心泵節(jié)能途徑簡述高效節(jié)能新泵產(chǎn)品正確選型合理配套能量綜合回收利用舊泵裝置節(jié)能改造合理操作精心維護第一章離心泵其他類型離心泵1.高速離心泵高速部分流泵（切線增速泵）原理：葉輪部分流體擴壓管流出其余繼續(xù)旋轉(zhuǎn)做功流體多次增加能量性能：轉(zhuǎn)速高（6000～25000r/min）揚程大（800～1900m）效率低性能優(yōu)于多級離心泵應(yīng)用：石化工藝輸送泵第一章離心泵其他類型離心泵2.無軸封泵①.磁力傳動泵結(jié)構(gòu)：磁力傳動器原理：電機帶動外磁轉(zhuǎn)子磁力帶動隔離套內(nèi)磁轉(zhuǎn)子性能：無泄漏，效率低禁含磁性顆粒液體第一章離心泵其他類型離心泵2.無軸封泵①.磁力傳動泵第一章離心泵其他類型離心泵2.無軸封泵②.屏蔽泵原理：直聯(lián)屏蔽電機定子轉(zhuǎn)子間屏蔽套密閉第一章離心泵其他類型離心泵3.多相混輸泵①.螺旋軸流式多相泵（海神Poseidon多相泵）反向旋轉(zhuǎn)軸流泵、多相旋轉(zhuǎn)動力泵、混輸轉(zhuǎn)子動力泵、旋轉(zhuǎn)動力式多相泵、多級軸流式渦輪泵機組等工作原理：電潛離心泵基礎(chǔ)，葉輪旋轉(zhuǎn)獲能單元級結(jié)構(gòu)：軸向螺旋形葉輪＋整流器。保證均質(zhì)流要求應(yīng)用場合：陸上、高含沙量稠油、海洋平臺、海下采油裝置主要優(yōu)點：高含氣率（94％～96％），含固體顆粒流體離心泵與軸流壓縮機雙重性能，流量范圍廣，中大流量、中高氣壓結(jié)構(gòu)簡單、緊湊輕重、運行穩(wěn)定、操作方便變頻電機、機械增速和液力偶合驅(qū)動近海、海下、沙漠及邊遠(yuǎn)油田技術(shù)問題：氣液兩相均勻混合、多相密封，轉(zhuǎn)軸振動、軸承潤滑冷卻監(jiān)測等②.容積式雙螺桿多相泵（油氣混輸泵）第一章離心泵離心泵安全操作1.安全操作開泵前：檢查閥門開關(guān)、冷卻、潤滑、儀表、防護裝置、密封情況盤車檢查，排氣灌注啟動后：檢查轉(zhuǎn)向、負(fù)荷電流、泵內(nèi)壓力泵壓正常后緩慢開閥，泵開啟后關(guān)閥不超過3分鐘運轉(zhuǎn)時：檢查壓力、流量、電流、溫度、潤滑、冷卻、密封等情況停泵時：關(guān)閉出口閥，泵進入空轉(zhuǎn)，停下原動機，關(guān)閉入口閥不正常情況：異聲、振動、壓力降、流量小、電流大等，停泵檢查原因2.故障處理不供液：灌泵、密封、轉(zhuǎn)向、堵塞等原因，應(yīng)排氣、修研、更換、清洗等啟動負(fù)荷大：未關(guān)閥、堵塞、動力等原因，應(yīng)啟動關(guān)閥、清洗、檢查等流量小：轉(zhuǎn)速低、泵進氣、管阻、堵塞等原因，應(yīng)檢查、清理、更換等壓頭低：轉(zhuǎn)速低、液含氣、破裂、磨損等原因，應(yīng)檢查、排氣、更換等原動機過熱：轉(zhuǎn)速超值、流量大、動力等原因，應(yīng)檢查、關(guān)閥、修理等振動異聲：裝配、堵塞、損壞、松動、汽蝕原因，應(yīng)調(diào)整、更換、緊固等第二章其他類型的泵要求了解其他型式泵的結(jié)構(gòu)特點和工作原理內(nèi)容第一節(jié)自吸式離心泵第二節(jié)旋渦泵第三節(jié)射流泵第四節(jié)往復(fù)泵第五節(jié)螺桿泵第六節(jié)齒輪泵第七節(jié)滑片泵第八節(jié)液環(huán)泵第一節(jié)自吸式離心泵動力型葉片式泵結(jié)構(gòu)特點：分離罐吸液管高于泵軸排液處設(shè)置氣液分離罐工作原理：→啟動前葉輪充液→葉輪旋轉(zhuǎn)氣液混合排出→分離罐中氣排出液回流→葉輪繼續(xù)氣液混合排出→直至完全吸入液體性能特點：自吸功能第二節(jié)旋渦泵動力型葉片泵結(jié)構(gòu)特點：葉輪徑向葉片泵腔環(huán)形流道工作原理：→葉輪旋轉(zhuǎn)→液體沿環(huán)形流道旋渦運動→液體多次進出葉輪獲能性能特點：揚程高、流量小；效率低第三節(jié)射流泵動力型流體作用式泵結(jié)構(gòu)型式：噴嘴、吸入室、擴散器工作原理：利用動力流體能量抽送工作流體性能特點：結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠；效率較低容積型往復(fù)式泵結(jié)構(gòu)型式：往復(fù)運動部件、單向閥第四節(jié)往復(fù)泵工作原理：往復(fù)運動改變工作容積性能特點：高壓、常用；結(jié)構(gòu)復(fù)雜第五節(jié)螺桿泵容積型螺桿式泵結(jié)構(gòu)型式：單螺桿、雙螺桿、三螺桿等工作原理：螺桿嚙合密封腔容積改變性能特點：流量均勻、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)第六節(jié)齒輪泵容積型齒輪式泵結(jié)構(gòu)型式：內(nèi)嚙合、外嚙合工作原理：齒輪相互嚙合工作容積變化性能特點：結(jié)構(gòu)簡單、運轉(zhuǎn)可靠；但流量壓力脈動第七節(jié)滑片泵容積型滑片式泵結(jié)構(gòu)特點：轉(zhuǎn)子槽內(nèi)置滑片轉(zhuǎn)子泵內(nèi)偏心安裝工作原理：滑片間工作容積周期變化性能特點：滑片因離心力作用緊貼泵體保證密封第八節(jié)液環(huán)泵容積型液環(huán)式泵結(jié)構(gòu)特點：直葉片葉輪葉輪泵體內(nèi)偏心安裝泵體內(nèi)引進液體工作原理：葉輪旋轉(zhuǎn)形成液環(huán)葉片與液環(huán)間月牙形工作容積周期變化性能特點：結(jié)構(gòu)簡單，無吸排氣閥流量均勻；效率較低常用水環(huán)真空泵第八節(jié)液環(huán)泵容積型液環(huán)式泵結(jié)構(gòu)特點：直葉片葉輪葉輪泵體內(nèi)偏心安裝泵體內(nèi)引進液體工作原理：葉輪旋轉(zhuǎn)形成液環(huán)葉片與液環(huán)間月牙形工作容積周期變化性能特點：結(jié)構(gòu)簡單，無吸排氣閥流量均勻；效率較低常用水環(huán)真空泵第二章其他類型的泵小結(jié)◆自吸式離心泵、旋渦泵和射流泵屬于動力型泵◆往復(fù)泵、螺桿泵、齒輪泵、滑片泵和液環(huán)泵屬于容積型泵第三章離心壓縮機第一節(jié)離心壓縮機的主要構(gòu)件及基本工作原理第二節(jié)氣體在級中流動的概念及基本方程第三節(jié)級中能量損失第四節(jié)級的性能曲線第五節(jié)多級離心壓縮機的性能曲線第六節(jié)相似原理在離心壓縮機中的應(yīng)用第七節(jié)離心壓縮機和管路的聯(lián)合工作及工況調(diào)節(jié)第八節(jié)離心壓縮機的主要零部件第一節(jié)離心壓縮機的主要構(gòu)件及基本工作原理要求了解離心壓縮機主要構(gòu)件了解離心壓縮機基本工作原理內(nèi)容一、離心壓縮機的主要構(gòu)件二、基本工作原理三、離心壓縮機的主要優(yōu)缺點一、離心壓縮機的主要構(gòu)件（機）級：一套葉輪及動靜部件（壓縮機基本單元）段：一對進出口之間所有級（冷卻或工藝要求）缸：一套機殼及缸內(nèi)所有級一、離心壓縮機的主要構(gòu)件（級）（級）中間級：葉輪、擴壓器、彎道、回流器首級：加吸氣室，葉輪、擴壓器、彎道、回流器末級：加蝸殼，葉輪、擴壓器，無彎道和回流器彎道蝸殼回流器擴壓器葉輪吸氣室彎道回流器一、離心壓縮機的主要構(gòu)件擴壓器水平中葉輪開式離心密封裝置壓縮機吸氣室出口蝸殼一、離心壓縮機的主要構(gòu)件（級）1.葉輪：作功部件。增加氣體能量（壓能、動能）2.擴壓器：轉(zhuǎn)能裝置。氣體動能→壓能（減速→擴壓）3.彎道：轉(zhuǎn)向通道。氣流離心方向→向心方向4.回流器：級間導(dǎo)流。氣流均勻流動→下級葉輪入口5.吸氣室：（首級）進氣管（或中冷器出口）氣體導(dǎo)入葉輪6.蝸殼：集氣部件。收集擴壓器（或葉輪）氣體減速擴壓7.其他：密封裝置、軸向力平衡裝置（平衡盤）等轉(zhuǎn)子部件：葉輪、軸、軸承、平衡盤等固定部件：擴壓器、彎道、回流器、吸氣室和蝸殼等吸氣室進口彎道進口回流器進口二、基本工作原理擴壓器進口→氣體（進入葉輪）→→增速（葉輪旋轉(zhuǎn)作功）→葉輪出口→增壓（擴壓器減速）→→輸出（下一級或蝸殼）→葉輪進口葉道進口回流器出口關(guān)鍵截面：s：吸氣室進口（機進口）3：擴壓器進口0：葉輪進口（級進口）4：擴壓器出口（彎道進口）1：葉輪葉道進口5：回流器進口（彎道出口）2：葉輪出口6：回流器出口（級出口）三、離心壓縮機的主要優(yōu)缺點離心壓縮機與同規(guī)格往復(fù)活塞式壓縮機對比優(yōu)點：排氣量大結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小運轉(zhuǎn)可靠、易損件少、維修方便氣體不接觸潤滑油轉(zhuǎn)速較高，適宜汽輪機驅(qū)動缺點：不適用氣量過小及壓比過高工況效率較低穩(wěn)定工作區(qū)較窄第一節(jié)離心壓縮機的主要構(gòu)件及基本工作原理小結(jié)◆離心壓縮機主要部件為葉輪、擴壓器、彎道、回流器、吸氣室、蝸殼等◆離心壓縮機基本工作原理與離心泵類似葉輪旋轉(zhuǎn)做功增加氣體能量◆離心壓縮機有排量大、結(jié)構(gòu)緊湊、運轉(zhuǎn)可靠等優(yōu)點第二節(jié)氣體在級中流動的概念及基本方程要求了解歐拉方程式、熱焓方程式、伯努利方程式掌握級的總耗功、功率、級效率了解級中氣體狀態(tài)參數(shù)的變化內(nèi)容一、歐拉方程式二、級的總耗功和功率三、熱焓（焓值）方程式四、伯努利方程式五、級效率六、級中氣體狀態(tài)參數(shù)的變化七、級中關(guān)鍵截面氣流參數(shù)計算舉例（級效率法）絕對速度c相對速度w一、歐拉方程式圓周速度u離心式機械基本方程式（葉輪做功和液體運動表示）速度三角形：速度c、u、w氣流角α、β，葉片角βA

等符號和下標(biāo)與離心泵相同葉片型式：（常用）后彎葉片型β2A

＜90分速度：周向分速度cu、c2u

、c1u，與能量頭有關(guān)理論能頭（周速）系數(shù)φ2u

＝c2u/u2

（2-3a）徑向分速度cr、c2r

、c1r

，與流量（流速）有關(guān)流量系數(shù)φ2r＝c2r/u2（2-6）葉輪出口速度三角形w2w2∞cr2c2c2∞一、歐拉方程式β2β2Au2c2u離心式機械基本方程式c2u∞（葉輪做功和液體運動表示）β1Ac1β1速度三角形：w1u1c、u、w速度氣流角α、β，葉片角βA等符號和下標(biāo)與離心泵相同葉輪進口速度三角形90葉片型式：（常用）后彎葉片型β2A＜分速度：周向分速度cu、c2u、c1u，與能量頭有關(guān)理論能頭（周速）系數(shù)φ2u＝c2u/u2（2-3a）徑向分速度cr、c2r、c1r，與流量（流速）有關(guān)流量系數(shù)φ2r＝c2r/u2（2-6）一、歐拉方程式歐拉方程（理論能頭）222u2?u12w12?w2c2?c12HT=u2c2u?u1c1u=++J/kg（2-1,2）222氣體無預(yù)旋進入葉輪（即α1＝90°；c1u＝0）c2u22HT=u2c2u=u2=?2uu2u2π2=u(1??2rctgβ2A?sinβ2A)J/kg（2-2a,4）2z理論能頭（周速）系數(shù)c2ucπ?2u==1?2rctgβ2A?sinβ2A（2-3a）u2u2z式中z——葉輪葉片數(shù)一、歐拉方程式葉片有限時軸向旋渦對理論能頭HT影響（斯陀道拉公式）HT=μHT∞πsinβ2AHczμ=T=2u=1?滑移系數(shù)（2-3b）cHT∞c2u∞1?2rctgβ2Au2c2rQs?2r==流量系數(shù)（2-6）u2πD2b2τ2u2kv2式中Qs——壓縮機進口狀態(tài)氣體體積流量，m3/sD2、b2——葉輪出口直徑、葉道寬度，mτ2——葉輪出口葉片阻塞系數(shù)（2-7式）kv2——葉輪出口氣體比容比（進口比容vs/v2）二、級的總耗功和功率能頭H——氣體獲得能量頭（包含吸收功耗熱量），J/kg作功L——葉輪作功或耗功（包含損失轉(zhuǎn)化熱量），J/kg功率N——單位時間做功或耗功，kW氣體獲得總能頭Htot＝葉輪對單位質(zhì)量氣體的總功Ltot氣體總能頭Htot包括三部分：氣體獲理論能頭HT＝葉輪通過葉片對氣體作葉片功LT氣體獲輪阻損失能頭Hdf＝輪盤蓋與氣體摩擦輪阻損失功Ldf氣體獲漏氣損失能頭Hl＝泄漏氣體循環(huán)消耗漏氣損失功Ll二、級的總耗功和功率總能頭Htot＝HT＋Hdf＋Hl＝(1＋βl＋βdf)HTJ/kg（2-8,10）式中輪阻損失系數(shù)βdf＝Hdf/HT內(nèi)漏氣損失系數(shù)βl＝Hl/HT總功率mHTNtot=NT+Ndf+Nl=mHT(1+βdf+βl)=(1+βdf+βl)1000（2-9）βdfmHTNdf=式中輪阻損失功率（2-11）1000βlmHTNl=內(nèi)漏氣損失功率（2-12）1000m——有效質(zhì)量流量，kg/s三、熱焓（焓值）方程熱量形式表示的能量方程式（級進出口s-d截面）22cd?cs2cd?cs2kRJ/kgHtot=cp(Td?Ts)+=(Td?Ts)+2k?12（2-16）——級總能頭，J/kg式中：HtotTs，Td——級進、出口氣體溫度，Kcs，cd——級進、出口氣體速度，m/sR——氣體常數(shù)，J/kg·K方程中實際溫度含級中輪阻和內(nèi)漏損失引起溫度變化四、伯努利方程式機械能形式表示的能量方程式（級進出口s-d截面）表明穩(wěn)定流動中外界對氣體作功為：2pdcd?cs2提高氣體靜壓頭∫pvdp和速度頭并克服能量損失htots22pcd?cs2d+hhyd理論能頭HT=∫pvdp+（2-23）s22pdcd?cs2總能頭Htot=HT+hdf+hl=∫pvdp++hhyd+hdf+hls2（2-21,22）理論能頭中含靜壓頭、速度頭和流動損失能頭hhyd總能頭中含靜壓頭，速度頭，流動、輪阻和內(nèi)漏損失能頭pd總能頭中靜壓頭∫vdp大小與氣體壓縮過程有關(guān)ps四、伯努利方程式壓縮功（壓縮能頭或靜壓頭）理論壓縮過程（理論壓縮功或理論能頭計算）用p–V壓容圖和T–S溫熵圖表示等溫過程（m＝1）；絕熱過程（m＝k）多變過程（離心壓縮機m＞k，往復(fù)壓縮機1＜m＜k）m=1pT多變過程離心壓縮機1<m<km=kp2絕熱過程m>kp2多變過程往復(fù)壓縮機p1p1等溫過程SV四、伯努利方程式壓縮功（壓縮能頭或靜壓頭）1.等溫壓縮過程（等溫壓縮功His）pHis=RTslndkW（2-24）ps2.絕熱壓縮過程（絕熱壓縮功Had）??pdkk1?kkTd'kHad=RTs?()?1?=RTs(?1)=R(Td'?Ts)kWk?1Tsk?1?ps?k?1（2-25）3.多變壓縮過程（多變壓縮功Hpol）??pdmm1?mmHpol=RTs?()?1?=R(Td?Ts)kW（2-26）m?1?ps?m?1R——氣體常數(shù)，J/kg·K；Ts——進口溫度，K式中五、級效率級效率η：壓縮能頭與可用能頭比值pdvdp∫psη=2（2-27）cd?cs2Htot?2級效率反映級中各種損失的大小可用能頭：外功中增加氣體壓力能和克服損失的能頭2cd?cs2Htot?2多變、等溫、絕熱三種壓縮過程對應(yīng)多變、等溫、絕熱三種級效率五、級效率1.多變效率ηpol：多變壓縮功與可用能頭比值pdmmlnR(Td?Ts)Hpolm?1m?1=k?1?psηpol===22kkTdkcd?csR(Td?Ts)lnHtot?k?1k?1Ts2（