化工原理第二章第一部分

1、返回2021-11-241第二章 流体输送机械返回2021-11-242第一节 概述供料点需料点，B.E.fHgugpzH22输送机械的作用： 流体的动能， 或位能，静压能， 克服沿程阻力，或兼而有之 对流体做功，使流体E, 结果返回2021-11-243流体输送机械分类 介质：液体泵气体风机、压缩机工作原理： 离心式 正位移式：往复式、旋转式 其它（如喷射式）返回2021-11-244第二节 离心泵离心泵的外观返回2021-11-245一 主要部件和工作原理（1）叶轮 叶片（+盖板）返回2021-11-2464-8个叶片（前弯、后弯，径向） 液体通道。前盖板、后盖板，无盖板闭式叶轮半开式开式

2、 液体入口中心（2）泵壳：泵体的外壳，包围叶轮截面积逐渐扩大的蜗牛壳形通道出口切线（3）泵轴：垂直叶轮面，叶轮中心。 返回2021-11-247离心泵装置简图返回2021-11-2482离心泵的工作原理 原动机轴叶轮，旋转（1）离心力叶片间液体中心外围液体被做功动能高速离开叶轮返回2021-11-249（2）泵壳：液体的汇集与能量的转换（动静）（3）吸上原理与气缚现象叶轮中心低压的形成p泵内有气， 则泵入口压力液体不能吸上气缚启动前灌泵液体高速离开（4）轴封的作用（5）平衡孔的作用消除轴向推力返回2021-11-2410（6）导轮的作用减少能量损失返回2021-11-2411二 离心泵的性能参

3、数与特性曲线0. 离心泵的理论压头叶片数液体无环流理想流体无能量损失gcuctggbQrgH22222cos21离心泵基本方程r叶轮半径；叶轮旋转角速度；Q泵的体积流量；b叶片宽度； 叶片装置角。返回2021-11-2412返回2021-11-2413说明：（1）装置角：90度 前弯叶片 0 b、r、, 则H Q ，则H （线性规律）（3）理论压头H与流体的性质无关（4）H与H的差距 叶片间环流；阻力损失；冲击损失返回2021-11-24141离心泵的主要性能参数（1）(叶轮)转速n：10003000rpm；2900rpm常见（2）(体积)流量Q:m3/h，叶轮结构、尺寸和转速（3）压头（扬程

4、）H：1N流体通过泵获得的机械能。J/N, mQ、叶轮结构、尺寸和n有关。Hz（4）轴功率N：单位时间原动机输入泵轴的能量有效功率Ne：单位时间液体获得的能量gHQNe返回2021-11-2415（5）效率： = Ne/ N100% 容积损失，水力损失，机械损失2离心泵的性能曲线HQNQQ厂家实验测定产品说明书20C清水返回2021-11-2416hmQ/,3mH,NQN QH Q离心泵特性曲线返回2021-11-2417说明：HQ曲线，Q，H。 Q很小时可能例外NQ曲线： Q，N 。大流量大电机关闭出口阀启动泵，启动电流最小Q曲线 ：小Q ， ；大Q ， 。 max泵的铭牌与max对应的性能

5、参数选型时 max返回2021-11-24183离心泵特性的影响因素 （1）流体的性质： 密度： , (N、Ne) （H，Q，）与无关；粘度： ，（H，Q，）; N 工作流体20水差别大 参数和曲线变化（2）转速比例定律1212nnQQ21212nnHH31212nnNN返回2021-11-2419 n 20%以内(3)叶轮直径切割定律1212DDQQ21212DDHH31212DDNND -5%以内三 离心泵的工作点和流量调节问题： 工作时，Q, H, N, =?1.管路特性曲线返回2021-11-2420外加压头fHgugpzH22Q ，Hf ，H H Q管路特性(方程)管路流量所需外加压

6、头管路压头损失2452282QddllggudllHeef管路&流体一定Q令252282)(QdllgguQfe gpzH0返回2021-11-2421于是)(0QfHH管路特性方程(曲线)说明：gpzH0曲线在H轴上截距； 管路所需最小外加压头 阻力平方区， 与Q无关，并忽略动能差20kQHH其中4528ddllgke高阻管路，曲线较陡；低阻管路曲线较平缓。 管路特性系数返回2021-11-24222离心泵的工作点泵的HQ与管路的HQ曲线的交点返回2021-11-2423说明工作点 泵的特性 & 管路的特性工作点确定： 联解两特性方程作图，两曲线交点泵装于管路工作点 （H,Q

7、)Q=泵供流量=管得流量Q=泵供压头=流体得压头工作点（Q,H,N, ） 泵的实际工作状态返回2021-11-24243离心泵的流量调节 改变流量 改变泵的特性改变工作点改变管路特性（1）改变出口阀开度管路特性关小出口阀 le H ，Q 管特线变陡 工作点左上移开大出口阀 le H ，Q 管特线变缓 工作点右下移（2）改变叶轮转速改变泵的特性返回2021-11-2425n泵HQ曲线上移 工作点右上移， H ，Q （3）车削叶轮直径 例题1 将浓度为95%的硝酸自常压罐输送至常压设备中去，要求输送量为36m3/h, 液体的扬升高度为7m。输送管路由内径为80mm的钢化玻璃管构成，总长为160m（

8、包括所有局部阻力的当量长度）。现采用某种型号的耐酸泵，其性能列于本题附表中。问：(1)该泵是否合用？(2)实际的输送量、压头、效率及功率消耗各为多少？ Q(L/s) 03691215H(m) 19.51917.916.514.412(%) 01730424644返回2021-11-2426四 离心泵的安装高度安装高度: 问题：液面到泵入口处的垂直距离(Hg)安装高度有无限制？返回2021-11-24270-01-1，B.E. fgHgugpHgp22110Hg，则p1当p1pv，叶轮中心汽化汽泡 被抛向外围凝结局部真空压力升高周围液体高速冲向汽泡中心 撞击叶片(水锤)伴随现象泵体振动并发出噪音

9、H, Q , 严重时不送液；时间长久，水锤冲击和化学腐蚀，损坏叶片返回2021-11-2428安装高度 ，汽蚀问题：如何确定Hg的上限 允许安装高度（1）三个基本概念： 2汽蚀余量与允许安装高度 (有效)汽蚀余量ha: 泵入口处：动压头+静压头-饱和蒸汽压(液柱)gpgugphva2211返回2021-11-2429ha的物理意义：ha，p1 汽蚀必须汽蚀余量hr:发生汽蚀时的(有效)汽蚀余量汽蚀时，1处：动压头+静压头=min2112gugpgpgugphvrmin2112用实验测定允许汽蚀余量h比最小汽蚀余量大0.3米 3 . 0rhh返回2021-11-2430正常运转的泵3 . 0ra

10、hhh（2）由h计算允许安装高度Hgmaxmax002110211022gfvfvafvvfgHHgphgpHgphgpHgpgpgugpgpHgugpgpH返回2021-11-2431（3）允许汽蚀余量的校正 h20度清水，条件不同时要校正，校正曲线说明书3讨论 （1）汽蚀现象产生的原因：安装高度太高；被输送流体的温度太高，液体蒸汽压过高；吸入管路阻力或压头损失太高。（2）计算出的Hgmax0, 低于贮槽液面安装 返回2021-11-2432（3） Hgmax大小Q。 Q，则Hgmax ，保险 。 （4）安装泵时为保险， Hg比Hgmax还要小0.5至1米。 (5)历史上允许吸上真空度允许汽

11、蚀余量 Hgmax用可能的最大Q计算Hgmax返回2021-11-2433六 离心泵的类型、选用、安装与操作1 离心泵的类型： 按输送液体的性质不同（1）清水泵：输送清水或相近、无腐蚀性、杂质较少的液体。结构简单，造价低。 IS （2）耐腐蚀泵：输送腐蚀性的液体，用耐腐蚀材料制成，要求密封可靠。 F（3）油泵：输送石油产品的泵，要求有良好的密封性。 Y返回2021-11-2434（4）杂质泵：输送含固体颗粒的液体、稠厚的浆液，叶轮流道宽，叶片数少。 P单吸泵；双吸泵返回2021-11-2435单级泵；多级泵串联组合；并联组合返回2021-11-24362 离心泵的选用（1）根据液体的性质确定类

12、型（2）确定管路流量和所需外加压头。 Q生产任务，H 管路的特性方程。 （3）根据所需Q和H确定泵的型号 查性能表或曲线，要求泵的H和Q与管路所需相适应。 若需Q有变，以最大Q为准，H应以最大Q值查找。 若泵的H和Q与管路所需不符，在邻型号中找H和Q都稍大一点的。 返回2021-11-2437若液体性质与清水相差大，则应对所选泵的特性曲线和参数进行校正，看是否能满足要求。 若几个型号都行，应选在操作条件下最高者为保险，所选泵可以稍大；但若太大，能量利用程度低。 3 离心泵的安装与操作安装安装高度应小于允许安装高度 尽量减少吸入管路阻力，短、直、粗、管件少； 调节阀应装于出口管路。 返回2021

13、-11-2438操作 启动前应灌泵，并排气。 应在出口阀关闭的情况下启动泵 停泵前先关闭出口阀，以免损坏叶轮 经常检查轴封情况 返回2021-11-2439第三节 其它类型泵一 往复泵1结构和工作原理主要部件：泵缸；活塞；活塞杆；吸入阀、排出阀 工作原理： (动画解说)说明： 活塞往复运动，直接以静压能形式向液体供能 单动泵，供液不连续；双动泵，连续。为耐高压，活塞和连杆用柱塞代替。 返回2021-11-24402往复泵的流量和压头（1）理论平均流量单动AsnQ理双动snaAQ 2理（2）实际平均流量=容积效率理论平均流量理QQV与压头无关（3）瞬时流量的不均匀性 单动泵，吸、排液不连续返回2

14、021-11-2441曲柄连杆，活塞运动速度时间正弦规律（4）流量的精确性 Q仅活塞面积、冲程、往复频率 （5）往复泵的压头 挤压供液，H任意高。材料强度，密封，电机负载最终取决于管路特性返回2021-11-2442（6）特性曲线 Q仅泵，与管路(和H）无关 H仅管路，与泵(和Q)无关正位移特性高阻高压！返回2021-11-24433往复泵的操作要点和流量调节 （1）适用场合与流体(Q不太大，H较高，非腐蚀和悬浮物)（2）安装高度有一定的限制（3）有自吸作用，启动前无需要灌泵 （4）一般不设出口阀，有也必须打开启动 （5）往复泵的流量调节方法： 用旁路阀调节流量 改变曲柄转速返回2021-11

15、-2444二 计量泵1 外观返回2021-11-24452 工作原理往复泵的一种原动机偏心轮转动柱塞的往复运动3 流量调节调整偏心度柱塞冲程变化 流量调节。 4 应用场合输送量或配比要求非常精确返回2021-11-2446三 隔膜泵1 外观返回2021-11-24472 工作原理往复泵的一种动画解说3 流量调节调整活柱往复频率或旁路4 应用场合腐蚀性的液体、固体悬浮液返回2021-11-2448四 齿轮泵1 剖开返回2021-11-24492 工作原理旋转泵的一种动画解说3 流量调节4 应用场合转速或旁路高压头、小流量。粘稠以至膏状物。 固体悬浮液返回2021-11-2450五 螺杆泵1 外观

16、返回2021-11-24512 工作原理旋转泵的一种螺纹在旋转时有推进作用单螺杆双螺杆三螺杆返回2021-11-24523 流量调节转速或旁路4 应用场合高压头、小流量。粘稠以至膏状物。固体悬浮液返回2021-11-2453六 旋涡泵 1 工作原理特殊类型的离心泵返回2021-11-2454叶轮开有凹槽的圆盘引水道叶轮旋转，凹槽内液体被做功。在引水道和凹槽间往反多次，被多次做功。2 流量调节Q， N 与正位移泵相同3 应用场合Q，H 高压头，较小流量固体悬浮液，高粘度流体返回2021-11-2455第四节 气体输送机械 一 概述 1气体输送机械在工业生产中的应用 气体输送 压力不高，但量大，动

17、力消耗大产生高压气体： 终到设备压力高生产真空： 上游设备负压操作2气体输送机械的一般特点 动力消耗大 返回2021-11-2456设备体积庞大 特殊性气体的可压缩性 3气体输送机械的分类 工作原理离心式、旋转式、往复式、喷射式等口压力（终压）和压缩比 通风机：终压15kPa，压缩比1至1.15鼓风机：终压15300kPa，压缩比小于4。压缩机：终压300kPa以上，压缩比大于4。真空泵： 造成负压，终压p0，压缩比由真空度决定。 返回2021-11-2457二 离心式通风机返回2021-11-24581离心式通风机的结构特点 叶轮直径较大 适应大风量叶片数较多 叶片有平直、前弯、后弯不求高效

18、率时前弯机壳内逐渐扩大的通道及出口截面常为为矩形 返回2021-11-24592性能参数和特性曲线 （1）风量：按入口状态计的单位时间内的排气体积。m3/s，m3/h （2）全风压：单位体积气体通过风机时获得的能量J/m3，Pa风机进、出口之间写B.E.fthuuppzzgp2)()()(21221212gzz)(12忽略01u忽略能量损失返回2021-11-2460ksttppuppp2)(2212说明 气体获能=进出口静压差(静风压)+动能差(动风压) 出口速度很高，且压缩比小，动风压占比例很高 （3）轴功率和效率 1000tpQN1000NpQt性能表上参数(1atm、20 )30/20

19、. 1mkgpt0, pst0返回2021-11-2461QNQQpTQpSQp（4）特性曲线 1atm、20用空气测定 pt0Q， pst0Q，NQ，Q返回2021-11-24623离心式通风机的选型 （1）根据气体种类和风压范围，确定风机的类型 （2）确定Q0和pt0生产任务QtpEB.2 . 100ttpp（3）根据Q0和pt0查找合适型号00QQ 返回2021-11-2463例题2 用离心通风机将空气送至表压为490.5Pa的锅炉燃烧室，通风机的特性曲线如图所示。已知在夏季（气温为20C，大气压为101.3Kpa）管路中的气体流量为2.4kg/s，且流动已进入阻力平方区。试求在冬季气温

20、降为-20C、大气压不变的情况下，管路中的气体质量流量为多少？A12123返回2021-11-2464三 离心式的鼓风机 结构特点外形离心泵蜗壳形通道常为圆形 外壳直径与厚度之比较大 叶片数目较多 转速较高 叶轮外周都装有导论 单级出口表压多在30kPa以内；多级可达0.3MPa 选型方法与离心通风相同四 离心式压缩机 1结构定子与转子 返回2021-11-2465转子：主轴、多级叶轮、轴套及平衡元件 定子：气缸和隔板 返回2021-11-2466叶轮返回2021-11-2467返回2021-11-24682工作原理 气体叶轮中心离心力做功高速到达外围扩压器降速、增压弯道，回流器下一级叶轮中心增压多次，高压离开3特性曲线 与离心通风机相似返回2021-11-24694特点 与往复压缩机相比体积和重量都很小而流量很大； 供气均匀；运转平稳 易损部件少、维护方便 已有取代往复式压缩机的趋势 返回2021-11-2470五 罗茨鼓风机 工作原理齿轮泵 动画解说正位移型：风量n，与出口压强无关 风量：2500m3