化工原理课件5

1、2.3 容积式泵容积式泵(正位移泵正位移泵)2.3.1 往复泵往复泵 (1) 结构和工作原理结构和工作原理 结构结构: 泵缸、活塞、阀门冲程：冲程：活塞在两端点间移动的距离冲程容积：冲程容积：活塞往复一次的容积排量 工作原理工作原理 活塞右移时，排出阀关闭， 吸液阀开启，开始吸液， 当活塞移至右端点时，吸液 行程结束； 活塞由右端点向左移时， 吸液阀关闭，排出阀开启， 开始排液，当活塞移至左 端点时，排液行程结束。往复泵装置简图60,rFTVsnAq流量 往复泵的输液量往复泵的输液量单缸单作用泵：单缸单作用泵：qV023单缸单作用往复泵流量曲线12345往复泵装置简图1泵缸2活塞3活塞杆4吸入

2、阀5排出阀t排液量不均匀排液量不均匀双动泵：双动泵：60)2(,rfFTVsnAAzq流量 双往复泵023单缸双作用往复泵流量曲线qVtqVt023双缸双作用往复泵的流量曲线60)2(,rfFTVsnAAzq60,rFTVsnzAq),(,rFTVnsAzfq流量与管路特性无关流量与管路特性无关流量与泵扬程无关流量与泵扬程无关往复泵的特性曲线的确定往复泵的特性曲线的确定qVHqVqVTqVHqVHH 正位移特性正位移特性 a）流量与管路特性无关）流量与管路特性无关 b）压头取决于管路需要）压头取决于管路需要qVHqVHH(2) 往复泵的流量调节往复泵的流量调节 改变活塞冲程 改变活塞往复次数

3、旁旁(支支)路调节路调节，不能封闭启动； (3) 往复泵的安装往复泵的安装 有自吸能力，不需灌泵。 有允许安装高度限制 影响安装高度的因素影响安装高度的因素: 液面上方压力、流体饱和蒸汽压、吸入管路情况),(,rFTVnsAzfq(4) 适用场合适用场合 适用于适用于：流量小，扬程高，粘度大的流体。 不适用不适用：腐蚀性介质或含有固体颗粒的流体。回流支路调节流量法V1V2(5) 其它类型的正位移泵其它类型的正位移泵 隔膜泵隔膜泵 实际上是一种往复泵 计量泵计量泵 也是往复泵的一种 多股进料，按比例输送 齿轮泵齿轮泵 齿轮泵可用于输送粘稠液体以至膏状物 齿 轮 泵 螺杆泵螺杆泵 属容积式转子泵

4、双 螺 杆 泵新型泵无噪音无振动流量均匀指标指标离心泵往复泵转子泵流量，流量，m3/h均匀、不稳定、1.630000不均匀、恒定0600比较均匀、恒定、1600扬程扬程 ，m定流量扬程102600扬程与流量无关0.2100MP扬程与流量无关0.260MP效率效率设计点最高，偏离越远效率越低0.50.8扬程高效率降低很少0.70.85扬程高效率降低较大0.60.8结构特点结构特点简单、造价低、体积小、安装方便复杂、振动大、体积大、造价高简单、造价低、体积小、安装方便离心泵、往复泵、转子泵比较离心泵、往复泵、转子泵比较离心泵、往复泵、转子泵比较离心泵、往复泵、转子泵比较指标指标离心泵往复泵转子泵流

5、量调节流量调节出口截流、转速、叶轮旁路、转速、冲程旁路自吸自吸一般没有有有启动启动关闭调节阀全开全开适用范围适用范围粘度较低的各种介质高压力小流量清洁介质中压力小流量尤其是高粘度2.6 通风机、鼓风机、压缩机和真空泵通风机、鼓风机、压缩机和真空泵 属于气体输送设备。 (1) 分类：分类：* 按出口压力或者压缩比按出口压力或者压缩比 通风机：终压不大于0.01471MPa (表压)，压缩比 1.15； 鼓风机：终压不大于0.014710.292MPa (表压) ，压缩比 0.292MPa (表压) ，压缩比 4； 真空泵：从设备中抽出气体，使设备中产生负压。2.6.1 离心式通风机离心式通风机

6、型式：型式： 离心式多用于气体输送； 轴流式一般用于通风换气。离心式和轴流式通风机示意图(a) 离心式(b) 轴流式 (1) 离心式通风机结构及工作原理离心式通风机结构及工作原理 结构：结构： 主要部件主要部件：叶轮、蜗壳； 叶片形式叶片形式： 低压风机 叶片平直； 中、高压风机 叶片弯曲。 工作原理工作原理 ：同离心泵1机壳2叶轮3吸入口4排除口 2.6.2 鼓风机鼓风机类型：类型：离心式、罗茨式（1）离心式鼓风机（透平鼓风机）离心式鼓风机（透平鼓风机） 主要结构和工作原理与离心通风机类似，为产生较高的风压，采用多级。出口表压力一般不超过294103Pa。（2）罗茨鼓风机）罗茨鼓风机 结构结

7、构 工作原理工作原理 同齿轮泵说明：说明：为正位移型，风量与转速成正比，而与出口压力无关 ； 流量采用旁路调节； 出口阀不能完全关闭； 操作温度不超过85C。 2.6.3 压缩机压缩机 类型：类型：离心式、往复式 (1) 离心式压缩机离心式压缩机（透平压缩机）作用原理与离心鼓风机相同，为达到较高的出口压力，采用多级数多级数，大叶轮直径大叶轮直径，高转数高转数 (一般在5000rpm以上)。 段间设冷却器，各段温度大致相等。说明：说明：优点：优点：机体体积较小，流量大，供气均匀，运动平稳，易损部件少和维修较方便等。缺点：缺点：离心式压缩机的制造精度要求极高，否则，在高转速情况下将会产生很大的噪音

8、和振动。注意：注意：当离心式压缩机进气量减小到允许的最小值， 压缩机会发生喘振。因此，压缩机必须在比喘 振流量大5%10%的范围内操作。(2) 往复式压缩机往复式压缩机 结构和工作原理结构和工作原理 与往复泵相似 吸入和排出阀更加灵巧12340V2V1VP1P2 无余隙压缩循环56 无余隙压缩循环无余隙压缩循环21dVVVp压缩：22220VpVp ）（排气：1111)0(VpVp吸气：1122s21dVpVpVpWVV21dspppVWconstR11kTnVpVpii21dRsppppTnW121112slnlnRppVpppTnW整个循环活塞对气体所作的功：等温压缩循环：等温压缩循环：1

9、2340V2V1VP1P2 无余隙压缩循环56理想气体1122VpVp0dddpVVppV21dsVVVpW12340V2V1VP1P2无余隙压缩循环256绝热压缩循环：绝热压缩循环：rrrpVVpVp22111111211srrppVprrWrrppTT11212r 绝热指数出口温度：出口温度：1111211skkppVpkkWkkppTT11212k多变指数，1 r多变压缩循环：多变压缩循环：影响压缩所需轴功影响压缩所需轴功Ws和排气温度和排气温度 T2 的主要因素：的主要因素： （1）压缩比p1/p2愈大，Ws和T2也愈大； （2）压缩所需的轴功Ws与吸入气体量V1成正比； （3）多变指

10、数k愈大，则Ws和T2也愈大。 出口温度：出口温度：k =1，k r无余隙压缩循环12340V2V1VP1P2256212340V2V1VP1P2P 有余隙压缩循环V4V3 有余隙压缩循环有余隙压缩循环 余隙体积：V3余隙系数：余隙系数：313VVV新鲜气体：V1-V4容积系数：容积系数：31410VVVV010无余隙时：大、中型压缩机的低压气缸 8% 高压气缸12%12340V2V1VP1P2P 有余隙压缩循环V4V3111120kpp多变压缩过程：多变压缩过程：讨论：讨论：压缩比一定时,，0 一定，压缩机达到的最高压力是有限制的。 余隙系数一定， 0 0 =0， 压缩极限12pp12pp3

11、13VVV 主要性能参数主要性能参数(a）排气量）排气量(生产能力或吸气量生产能力或吸气量): 将压缩机在单位时间内排出的气体体积换算成吸入状态下的数值。无余隙时的理论吸气量：rFminsnAqV，单缸单动泵：rfFmin2snAAqV）（单缸双动泵：，实际排气量：实际排气量：min,dmin,VVqq由于泄露，实际排气量实际排气量 理论轴功率大理论轴功率大 多级压缩多级压缩三级压缩机流程图1级2级3级1234567891，4，7-气缸；2，5-中间冷却器；8-出口气体冷却器；3，6，9-油水分离器存在压缩极限；温度过高； 机械结构不合理。 一般地，压缩比 8时，应采用多级压缩。 原因：原因：

12、增加气缸减小压缩比，减少余隙的影响，降低设备费用中间冷却器降低气体温度，降低压缩机功耗。（a）多级压缩与单级压缩所需轴功的比较）多级压缩与单级压缩所需轴功的比较三级压缩所需外功常用的级数：2 6 级分三级绝热压缩所需的轴功分三级绝热压缩所需的轴功 一级绝热压缩所需轴功一级绝热压缩所需轴功（b） 多级压缩级间压力的确定多级压缩级间压力的确定若每级按无余隙循环可逆多变过程考虑，且各级气体入口温度相同，经推导得：nniniiiiiipppppppppp12) 1( ,2 ,3 ,1 ,2 ,11 ,1111211min, snkkppVpknkW最小轴功：最小轴功：说明：说明：每级压缩比相等，每级所

13、需轴功也相等。此时，所需总功最小。 压缩机的分类和构造压缩机的分类和构造分类方法分类方法:（a） 吸、排气体方式：单动、复动（b） 压缩级数： 单级（压缩比28）； 两级（压缩比850）； 多级（压缩比1001000）。（c） 终压 ： 低压（10.133105Pa）； 中压（10.133101.33105Pa）； 高压（101.331013.3105Pa）。（d） 生产能力：小型（10 m3min以下）； 中型（1030 m3min）； 大型（30 m3min以上）。（e）压缩气体的种类：空气压缩机、氨气压缩机、石油气压缩机等；（f）气缸在空间的位置:立式（气缸垂直放置）； 卧式（气缸水平放

14、置）； 角式（气缸互相配置成V型、W型、L型）。 选用与操作选用与操作a）选定压缩机的种类。 依据：所处理的气体b）选定结构形式。 依据：操作环境c） 定出压缩机的规格。 依据：生产中所要求的排气量与排气压力工艺设计中，尽量避免使用压缩机B1B2B3123456B1B223456B47 2.6.4 真空泵真空泵 将气体由大气压以下的低压气体经过压缩而排向大气的设备，实际上，也是一种压缩机。 真空泵的型式真空泵的型式 化工厂中常用的几种有：往复真空泵、旋转真空泵、喷射泵。 往复真空泵往复真空泵 构造和作用原理虽与往复压缩机的基本相同； 吸入和排出阀门必须更加轻巧而灵活 ； 气缸左右两端之间设有平衡气道； 属于干式真空泵 。 旋转真空泵旋转真空泵（a）液环真空泵： 常用的有水环真空泵、纳西泵 特点：属于湿式真空泵，最高真空度可达85； 结构简单、紧凑、没有活门、经久耐用； 为了维护泵内液封以及冷却泵体，运转时常需要不断向 泵内充水。 水环真空泵纳西泵 液环真空泵的特点：液环真空泵的特点： 抽出的气体不与泵壳直接接触，因此，在抽吸腐蚀性气体时只要叶轮采用耐腐蚀材料制造即可。 泵内所注入的液体必须不与气体起化学反应。 吸入口吸入口1（b）滑片真空泵 喷射泵喷射泵原理：原理：利用流体流动时，静压能与动压能相互转换的原理来吸送流体的它可用于吸送气体，