制药化工原理课件 第二章 流体输送设备.ppt

1,第二章 流体输送设备,讲授人:黄德春中国药科大学,2,内容纲要（一）,概述,液体输送设备,工作原理,主要部件,主要性能参数与特性曲线,性能改变与换算,气蚀现象与允许安装高度,离心泵,3,内容纲要（二）,工作点及其调节,离心泵的选型,其他类型泵,气体输送设备,离心风机,旋转风机,往复压缩机,4,概述,一、输送设备,二、分类：,三、本章应用：,1.指导设备选型；,2.确定设备安装位置；,3.提高操作效率。,1.输送液体泵,2.输送气体风机、压缩机及真空泵,增加流体机械能,5,化工原理课件第一章 流体流动,一、工作原理：,叶轮中部低压,液体吸入,1.吸、排液：,第一节 液体输送设备 离心泵,6,化工原理课件第一章 流体流动,2.气缚现象：,装设底阀(单向阀)(止逆阀),第一节 液体输送设备 离心泵,7,化工原理课件第一章 流体流动,二、主要部件,1.叶轮,作用传递能量,结构后弯,能损小、效率高,分类,*开式、半闭式和闭式,*双吸式和单吸式,轴向推力,第一节 液体输送设备 离心泵,旋转的叶轮+固定的泵壳,8,化工原理课件第一章 流体流动,第一节 液体输送设备 离心泵,9,化工原理课件第一章 流体流动,双吸式：a.吸液量大 b.无轴向推力,第一节 液体输送设备 离心泵,10,化工原理课件第一章 流体流动,2.泵壳,3.轴封：,作用防漏液和吸气,类型软填料或机械(高)密封,汇集液体,第一节 液体输送设备 离心泵,转能装置,装有导轮,11,化工原理课件第一章 流体流动,三、主要性能参数与特性曲线：,流量(Q):单位时间由泵排到管路的液体体积，m3/s,扬程或压头(H):供给1N液体的有效机械能，m,轴功率(N):泵轴所需的功率，W,有效功率(Ne):单位时间液体由泵获得的机械能，W,第一节 液体输送设备 离心泵,1.性能参数：,区别于升扬高度(Z ),12,化工原理课件第一章 流体流动,能量损失：,*容积损失 液体泄漏；,*机械损失 机械摩擦；,*水力损失 液体摩擦及局部阻力；,效率():,(W),(kW),或,第一节 液体输送设备 离心泵,13,化工原理课件第一章 流体流动,HQ线: Q,H,2.特性曲线,转速固定：,Q线: Q,先后,NQ线: Q, N,启动时: Q=0N=Nmin,启动时: Q=0H0,但有限,最高点 设计点,实验测定,额定点,铭牌标出,第一节 液体输送设备 离心泵,14,化工原理课件第一章 流体流动,例：吸入管内径100mm,排出管内径80mm,两测压口间垂直距离为0.5m。转速2900r/min,以20oC清水为介质测得流量为50m3/h;泵出口表压为2.45 105Pa,入口真空度为2.58 104Pa;电机输入功率5.8kW,泵由电机直接带动，电机效率93%。求泵的压头,轴功率和效率。,解：,(1),第一节 液体输送设备 离心泵,15,化工原理课件第一章 流体流动,Z2-Z1=0.5m,p1=-2.581O4Pa(表),p2=2.45105Pa(表),d1=0.1m，d2=0.08m，,(2),N =N输入电机传=5.80.93100%=5.4kW,(3),作业：P70中习题1。,第一节 液体输送设备 离心泵,16,化工原理课件第一章 流体流动,四、性能改变与换算：,第一节 液体输送设备 离心泵,物性,密度,粘度,泵,转速20%,叶轮直径20%,17,化工原理课件第一章 流体流动,五、气蚀现象与允许安装高度：,第一节 液体输送设备 离心泵,1.气蚀现象：,则,18,化工原理课件第一章 流体流动,Q,H,均,操作温度时饱和蒸汽压,第一节 液体输送设备 离心泵,19,化工原理课件第一章 流体流动,2.允许安装(吸上)高度：,允许吸上真空度( )：,令,第一节 液体输送设备 离心泵,20,化工原理课件第一章 流体流动,若知 清水在20和98.1kPa(10mH2O柱)时,第一节 液体输送设备 离心泵,压强修正,温度修正,密度修正,20水的饱和蒸汽压,21,化工原理课件第一章 流体流动,气蚀余量( ),令,为20清水所测,若输送其他液体,通常并不校正。,NPSH,第一节 液体输送设备 离心泵,22,化工原理课件第一章 流体流动,*,*若 ,则用 替代 ；,*一般,讨论：,*,第一节 液体输送设备 离心泵,23,化工原理课件第一章 流体流动,*,第一节 液体输送设备 离心泵,*,泵宜安装在液面以下；,*,对易气化液体,可提高 。,24,化工原理课件第一章 流体流动,例：用下表参数的某水泵从敞口水槽抽水,槽内液面恒定。输水量为2030m3/h,最大流量下吸入管路的压头损失为1.5m,液体在吸入管路的动压头可忽略。计算:(1)输送20oC水时泵的安装高度。(2)输送80oC水时泵的安装高度。P大气=9.811O4Pa。,解：,第一节 液体输送设备 离心泵,25,化工原理课件第一章 流体流动,以最大流量查得：,(2),查附录2,得80时：,第一节 液体输送设备 离心泵,(1),26,化工原理课件第一章 流体流动,例：用离心油泵从贮罐向反应器输送液态异丁烷。贮罐内液面恒定,其上方绝压为6.65kgf/cm2。泵在贮罐液面下1.5m处,吸入管路的压头损失为l.6m。异丁烷在输送条件下密度为53Okg/m3,饱和蒸气压为6.5kgf/cm2。已知输送流量下泵的允许气蚀余量为3.5m。试确定该泵能否正常操作。,解：,作业：P70中习题3，(4)。,第一节 液体输送设备 离心泵,27,化工原理课件第一章 流体流动,六、工作点及其调节：,1.管路特性曲线：,(管路特性方程),第一节 液体输送设备 离心泵,28,化工原理课件第一章 流体流动,2.工作点交点,需要与可能的结合；,*管路特性曲线HeQe,宜位于泵的高效率区。,*泵的特性曲线HQ,泵自身的规律,工作点,第一节 液体输送设备 离心泵,说明：,与管路布局有关,与泵性能无关,(若管阻,则B),29,化工原理课件第一章 流体流动,3.流量调节：,调节阀门改变管特线,M M1,阀门开大：M M2,b.可连续调节流量。,a.阀门关小:,第一节 液体输送设备 离心泵,(流阻增大),30,化工原理课件第一章 流体流动,第一节 液体输送设备1-1 离心泵,a.转速增大：M M1,减小：M M2,b.不能连续调节流量；,改变叶轮直径(泵特线变化),调节范围较小,调节泵转速,改变泵特线,31,化工原理课件第一章 流体流动,例：将20oC清水从贮水池输送到指定位置,已知输送管出口端与贮水池液面的垂直距离为8.75m,输水管内径为l14mm的光滑管,管长为60m(包括局部阻力的当量长度),贮水池与输水管出口端均与大气相通,贮水池液面保持恒定。试求泵在运转时的流量、压头,轴功率和总效率。水=999kg/m3,水=1.10910-3 kg/(ms)。,泵性能,第一节 液体输送设备 离心泵,32,化工原理课件第一章 流体流动,解：,管路特性方程,第一节 液体输送设备 离心泵,33,化工原理课件第一章 流体流动,管路特性曲线,泵的工作点：,轴功率：,第一节 液体输送设备 离心泵,34,化工原理课件第一章 流体流动,第一节 液体输送设备 离心泵,例：某管路安装一台水泵，其特性曲线如图所示。将水池中的水送至高度为10m,表压为9.81104Pa 的密闭容器内，管内流量为16.7L/s，试求管路特性曲线( 为定值)及输送每千克水所需能量； 若将阀门关小，使管内流量减小25，管路特性曲线有何变化？此时输送每千克水所需能量为多少？,35,化工原理课件第一章 流体流动,第一节 液体输送设备 离心泵,解:,求管特线：,由泵特线知：,当Q16.7L/s时,扬程H=50m, 此时He=50m,36,化工原理课件第一章 流体流动,第一节 液体输送设备 离心泵,管特线为,关小阀门后,已知当Q12.5L/s时,扬程H=57m, 此时He=57m,37,化工原理课件第一章 流体流动,第一节 液体输送设备 离心泵,管特线为,38,化工原理课件第一章 流体流动,4.泵的组合操作：,并联：,合成特性曲线,(b点单泵工作点),第一节 液体输送设备 离心泵,* 管阻越大,则流量增加得越少。,*,*,39,化工原理课件第一章 流体流动,串联：,合成特性曲线,第一节 液体输送设备 离心泵,(b点单泵工作点),* 管阻越小,则扬程增加得越少。,*,*,40,化工原理课件第一章 流体流动,串并联的选择：,*依据组合后Q和H大,*,须用串联,*低阻管路,宜用并联,*高阻管路,宜用串联,第一节 液体输送设备 离心泵,41,化工原理课件第一章 流体流动,七、离心泵的选型：,1.分类,输液性质,水泵,耐腐蚀泵,油泵,杂质泵,吸液方式,单吸泵,双吸泵,叶轮数目,单级泵,多级泵,液下泵,屏蔽泵,压头高低,低压泵,中压泵,高压泵,(H 50m水柱),(H =2050m水柱),第一节 液体输送设备 离心泵,42,化工原理课件第一章 流体流动,水泵,*IS型(B型)单级单吸悬臂式,铸铁件,第一节 液体输送设备 离心泵,43,化工原理课件第一章 流体流动,第一节 液体输送设备 离心泵,44,化工原理课件第一章 流体流动,*D型多级泵,:压头高,流量不大,D155-673,流量,单级扬程m,级数,第一节 液体输送设备 离心泵,200D439,泵吸入口直径m,45,化工原理课件第一章 流体流动,:流量大,压头不高,*S型(Sh型)双吸泵,第一节 液体输送设备 离心泵,100S90,扬程m,泵吸入口直径m,46,化工原理课件第一章 流体流动,耐腐蚀泵(F型)机械密封,H型灰口铸铁浓硫酸,G型高硅铸铁硫酸,B型铬镍合金钢弱腐蚀性液体,M型铬镍钼钛合金钢浓硝酸,S型聚三氟氯乙烯塑料低于90的酸或碱,40FM1-26,吸入口直径,mm,悬臂式耐腐蚀泵,材料代号,单端面轴封,扬程,m,陶瓷橡胶玻璃,非F型,第一节 液体输送设备 离心泵,47,化工原理课件第一章 流体流动,油泵(Y型)石油产品,对象,轴封严格、冷却良好,100Y-1202,吸入口直径,mm,单吸油泵,单级扬程,级数,YS双吸油泵,杂质泵(P型)悬浮液和稠浆液,对象,叶片少、流道宽(开式或半闭式),第一节 液体输送设备 离心泵,48,化工原理课件第一章 流体流动,磁力驱动泵高危害或高要求液体,对象,特点:无泄漏 低噪音 节 能,第一节 液体输送设备 离心泵,49,化工原理课件第一章 流体流动,液下泵轴封要求不高,屏蔽泵无轴封,第一节 液体输送设备 离心泵,50,化工原理课件第一章 流体流动,2.离心泵选用,液体性质和操作条件,泵的类型；,所需流量(Qe)和压头(He),具体型号(列出参数),应位于高效率区,核算轴功率。,3.泵的安装 与操作,安装高度Hg 防气蚀；,启动前灌液防气缚；,启动前关闭出口阀N=Nmin；,停泵前关闭出口阀防倒冲；,冬天停泵应排尽液体防冻裂。,第一节 液体输送设备 离心泵,51,化工原理课件第一章 流体流动,例：若输水管路系统要求流量为50m3/h,压头为28m,试选择离心泵,并列出主要性能，再估算因阀门调节流量而多消耗的轴功率。,解：,(1)选用IS型水泵,查附录21,第一节 液体输送设备 离心泵,52,化工原理课件第一章 流体流动,(2)改变管路特性曲线，关小阀门，故：,第一节 液体输送设备 离心泵,作业：P70中习题(6)。,53,化工原理课件第一章 流体流动,第一节 液体输送设备 离心泵,B型泵系列特性曲线,54,化工原理课件第一章 流体流动,第一节 液体输送设备 离心泵,H,Q,6B33-1450-30,6B33A-1450-22,6B33B-1450-17,140,(m3/h),24,(m),55,化工原理课件第一章 流体流动,第一节 液体输送设备 离心泵,IS80-50-250,IS80-65-160,IS80-50-200,Q,45,(m3/h),H,40,(m),56,化工原理课件第一章 流体流动,第一节 液体输送设备 其他类型泵,一、往复泵,1.单动泵：,容积式泵,单向阀,理论流量：,流量,活塞截面积,活塞往复次数,活塞冲程m,( ),位移,57,化工原理课件第一章 流体流动,2.双动泵：,活塞杆截面积，m2,3.三联泵,排液较均匀,第一节 液体输送设备 其他类型泵,58,化工原理课件第一章 流体流动,4.讨论：,有自吸能力 (无需灌液),+ 吸上高度限制；,安装空气室均衡流量；,属正位移泵,与H无关,流量与管路无关；,压头与管路有关。,高限取决,原动机功率,装置机械强度,第一节 液体输送设备 其他类型泵,59,化工原理课件第一章 流体流动,流量调节：,a.改变往复速率或冲程；,b.回(旁)路调节,不可关闭出口阀启动和操作；,能损大。,适小流量,高压头,高粘度,功率和效率计算同离心泵。,第一节 液体输送设备 其他类型泵,不适腐蚀液和悬浮液；,60,化工原理课件第一章 流体流动,二、计量泵(比例泵)：,精确调控流量,第一节 液体输送设备 其他类型泵,61,化工原理课件第一章 流体流动,三、隔膜泵：,第一节 液体输送设备 其他类型泵,适腐蚀液 和悬浮液,62,化工原理课件第一章 流体流动,四、旋转泵(转子泵)：,1.齿轮泵,2.螺杆泵,正位移泵,高压头、高粘度,第一节 液体输送设备 其他类型泵,63,化工原理课件第一章 流体流动,五、旋涡泵：,1.小流量、高压头,低粘度,2.启动前需灌满液,3.启动时全开出口阀,第一节 液体输送设备 其他类型泵,64,化工原理课件第一章 流体流动,第二节 气体输送设备 概述,一、设备特点,1.大体积；,2.高压头。,可压缩性 + 低密度,二、分类：,=0,0,压缩比,65,化工原理课件第一章 流体流动,第二节 气体输送设备 离心风机,一、离心通风机：,2.结构：,1.出口风压,低压：1kPa,中压：12.94kPa,高压：2.9414.7kPa,流道,中低压:矩形,高压:圆形,叶片,低压:平直,中高压:前弯或后弯(常见),66,化工原理课件第一章 流体流动,第二节 气体输送设备 离心风机,3.性能参数：,风量(Q),以进口状态计,m3/s,风压(HT),1m3气体所获能量, J/m3=Pa,(全)风压,静风压(Hst),动风压(Hk),轴功率(NT)和效率(),67,化工原理课件第一章 流体流动,4.特性曲线：,试验介质为空气,20、1atm下测定,5.选型：,所需风压( ),试验风压( ),气体性质及Q 和,选型,第二节 气体输送设备 离心风机,68,化工原理课件第一章 流体流动,例：用风机将20oC、38000kg/h空气送入加热器加热至100oC,后送入常压设备。系统所需的全风压为1200Pa(按60oC、常压计),试(1)选取风机;(2)若将该风机(转速相同)置于加热器之后,是否可行?,解:,60,查附录,(1),(2),风机p入口常压,查附录,(不行),第二节 气体输送设备 离心风机,69,化工原理课件第一章 流体流动,二、离心