流体输送设备

1、1化化 工工 基基 础础An Introduction to Chemical Industry and EngineeringAn Introduction to Chemical Industry and Engineering2教学目的：教学目的：重重 点：点：课课 型：型：教学方法：教学方法：难难 点：点：熟悉各种流体输送机械，了解各种流体输送机械熟悉各种流体输送机械，了解各种流体输送机械的工作原理和操作特点，能够根据实际需要正确的工作原理和操作特点，能够根据实际需要正确选择适宜的流体输送机械。选择适宜的流体输送机械。 离心泵的工作原理、性能参数、特性曲线离心泵的工作原理、性能参数、特

2、性曲线离心泵安装高度的计算；离心泵安装高度的计算；往复式压缩机多级压缩和中间冷却的必要性往复式压缩机多级压缩和中间冷却的必要性机械设备机械设备讲解、动画演示讲解、动画演示3.5 3.5 流体输送设备流体输送设备33.5 3.5 流体输送设备流体输送设备fefeHgugpzHHgpguZHgpguZ2)/()2/()/()2/(222212211采用流体输送设备操作的采用流体输送设备操作的目的目的是为了提高流体是为了提高流体的动能、位能或静压能，或用于克服沿程的阻的动能、位能或静压能，或用于克服沿程的阻力，也可能几种目的兼而有之。力，也可能几种目的兼而有之。 4 按按输送的介质输送的介质分类分类

3、： 液体液体泵泵 气体气体风机、压缩机风机、压缩机 流体输送设备分类流体输送设备分类 按按工作原理工作原理分类：分类： 离心式离心式:利用高速旋转的叶轮给流体提供动能，利用高速旋转的叶轮给流体提供动能，然后流体的动能再转变为静压能，如离心泵等然后流体的动能再转变为静压能，如离心泵等 正位移式正位移式(容积式容积式)：往复式、旋转式：往复式、旋转式 其它（如喷射式）其它（如喷射式）5一、离一、离 心心 泵泵(centrifugal pump)6 离心泵的构造离心泵的构造主要组成部分是主要组成部分是叶轮叶轮(impeller)和蜗形泵壳和蜗形泵壳(pump case)。叶轮叶轮安装在泵壳内，液体入

4、安装在泵壳内，液体入口在泵壳中央，正对叶口在泵壳中央，正对叶轮中心，并与吸入导管轮中心，并与吸入导管相连。压出口在泵壳旁相连。压出口在泵壳旁侧，联结压出导管。侧，联结压出导管。7叶轮叶轮： 由由4 41212片向后弯曲的叶片片向后弯曲的叶片( (vane,blade)vane,blade)组成，组成，安装在泵轴上，由电动机带动而快速旋转。安装在泵轴上，由电动机带动而快速旋转。8流体在离心泵叶轮中的运动 离心泵工作原理离心泵工作原理9 气缚气缚(air bind)：NOTENOTE：在抽水前应预先将离心泵的泵壳和吸入管路中充满在抽水前应预先将离心泵的泵壳和吸入管路中充满 液体，运转过程中也要防止

5、空气漏入。液体，运转过程中也要防止空气漏入。 为便于泵内充满液体为便于泵内充满液体, ,吸入管底部安装有吸入管底部安装有止逆底阀止逆底阀。如果泵的位置低于槽内液面，则启动时无需灌泵。如果泵的位置低于槽内液面，则启动时无需灌泵。 当离心泵启动时，若泵内当离心泵启动时，若泵内存在空气，就会形成叶轮存在空气，就会形成叶轮空转，这种现象称为空转，这种现象称为“气气缚缚”。10 离心泵的主要性能参数离心泵的主要性能参数(performance parameter)离心泵的流量离心泵的流量(pumping output)：单位时间内泵排出液体的体积，用qv表示。与叶轮结构、尺寸和转速有关。与叶轮结构、尺寸

6、和转速有关。扬程扬程(delivery lift)He：又称为泵的压头，是指泵对单位重量的流体所做的功。与流量、叶轮结构、尺寸和转与流量、叶轮结构、尺寸和转速有关。速有关。与转速成正比与转速成正比与转速的平方成正比与转速的平方成正比11离心泵扬程的测定离心泵扬程的测定fHgpguZHegpguZ22221211221 12 2gppguuZZHe122122122两测压点之间的管路很短，其间的流动阻力可忽略不计，即Hf=0m液柱扬程并不等于升举高度扬程并不等于升举高度Z，升举高度只是扬程的一部分。升举高度只是扬程的一部分。12功率：功率：在单位时间内，液体自泵实际得到的功称为泵在单位时间内，液

7、体自泵实际得到的功称为泵的的有效功率有效功率，Ne，单位为单位为W。效率：效率：aeNN /与转速的三次方成正比与转速的三次方成正比eVegHqNNa：轴功率：轴功率13 离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线 (characeristic curve)注意：注意：测定条件一般是测定条件一般是20清水清水，转速固定转速固定 141 1）He qv：随流量增大，扬程有所下降。随流量增大，扬程有所下降。2 2）Ne qv：当流量增大时，功率也随之增大；离心泵的：当流量增大时，功率也随之增大；离心泵的功率在流量为零时最小，因此离心泵启动时常在功率在流量为零时最小，因此离心泵启动时常在出口阀关出口阀关闭状况

8、下启动闭状况下启动3 3） qv：离心泵效率开始时随流量增大而增加，达到：离心泵效率开始时随流量增大而增加，达到最大值后，泵的效率反而下降。最大值后，泵的效率反而下降。选择或使用离心泵时，应选择或使用离心泵时，应尽量使泵在最高效率点（尽量使泵在最高效率点（泵的设计点泵的设计点）附近（）附近（一般不低于一般不低于最高效率点的最高效率点的92%）运转。运转。离心泵的铭牌上标有一组性能参数，它们都是与最高效离心泵的铭牌上标有一组性能参数，它们都是与最高效率点对应的性能参数，又称为率点对应的性能参数，又称为最佳工况参数最佳工况参数。 15 离心泵的安装高度离心泵的安装高度Hg：01HgHfgpguZg

9、pguZ222110200,010HgZmZ100smuHfgugppHg22110实际允许吸上真空高度Hs”16允许吸上真空高度允许吸上真空高度HsHs：是离心泵的性能参数之一。是是离心泵的性能参数之一。是按按大气压为大气压为1010m m水柱、输送水柱、输送2020清水、在指定流量清水、在指定流量下通下通过实验测定的。过实验测定的。实际操作时允许吸上真空高度：实际操作时允许吸上真空高度：)24. 0()10( VaHHHsHsHa当地大气压，当地大气压，m水柱水柱Hv输送液的饱和蒸气压，输送液的饱和蒸气压，m水柱水柱HfgugppHg2211017安装高度过高将会导致叶轮中心处的压力过低安

10、装高度过高将会导致叶轮中心处的压力过低(低于被输低于被输送流体在操作温度下的饱和蒸汽压送流体在操作温度下的饱和蒸汽压)，从而发生，从而发生气蚀气蚀。 HfgugppHg22110为了保证泵在运转中不发生气蚀现象，为了保证泵在运转中不发生气蚀现象，Hs 要留有一要留有一定的定的安全量安全量。气气 蚀蚀18离心泵的允许安装高度离心泵的允许安装高度HfguHsHg221安装泵时，为保险计，安装泵时，为保险计，实际安装高度实际安装高度比允许安装高度还要小比允许安装高度还要小0.5至至1米。（如考虑到操作中被输送流体的温度可能会升高；米。（如考虑到操作中被输送流体的温度可能会升高；或由贮槽液面降低而引起

11、的实际安装高度的升高）。或由贮槽液面降低而引起的实际安装高度的升高）。19离心泵的选择离心泵的选择 1）选择泵的类型：选择泵的类型：首先根据被输送液体的性质和操作条件首先根据被输送液体的性质和操作条件确定泵的类型。确定泵的类型。 2）选择泵的型号：）选择泵的型号：用柏努利方程计算出在最大流量下管路用柏努利方程计算出在最大流量下管路所需压头所需压头。按已确定的流量和压头从泵样本或产品目录中选。按已确定的流量和压头从泵样本或产品目录中选出适合的型号。出适合的型号。离心泵有哪些类型？离心泵的型号代表什么意思？离心泵有哪些类型？离心泵的型号代表什么意思？20离心泵的操作离心泵的操作 1 1）“灌泵灌泵

12、”： 在泵启动前，向泵内灌注液体直至在泵启动前，向泵内灌注液体直至泵壳顶部排气嘴处在打开状态下有液体冒出时为止泵壳顶部排气嘴处在打开状态下有液体冒出时为止。4 4）停车：）停车：一定要先关闭泵的出口阀，再停电机。一定要先关闭泵的出口阀，再停电机。3 3）运转：）运转：逐步开启出口阀门，调节流量逐步开启出口阀门，调节流量2 2）启动：）启动：离心泵应在出口阀门关闭时启动离心泵应在出口阀门关闭时启动21二、往复泵二、往复泵( (reciprocating pump)reciprocating pump)往复泵主要部件往复泵主要部件:泵缸泵缸(working barrel)活塞活塞(piston)单

13、向活门单向活门(check valve)往复泵是依靠活塞的往复运动直接往复泵是依靠活塞的往复运动直接以压力能的形式向液体提供能量。以压力能的形式向液体提供能量。 22二、往复泵二、往复泵( (reciprocating pump)reciprocating pump)23往复泵送液量不均匀往复泵送液量不均匀24往复泵的操作特点往复泵的操作特点往复泵的效率一般都在往复泵的效率一般都在70%以上，最高可达以上，最高可达90%，它适用，它适用于所需压头较高的液体输送。于所需压头较高的液体输送。往复泵可用以输送粘度很大的液体，但不宜直接用以输送往复泵可用以输送粘度很大的液体，但不宜直接用以输送腐蚀性的

14、液体和有固体颗粒的悬浮液，因泵内阀门、活塞腐蚀性的液体和有固体颗粒的悬浮液，因泵内阀门、活塞受腐蚀或被颗粒磨损、卡住，都会导致严重的汇漏。受腐蚀或被颗粒磨损、卡住，都会导致严重的汇漏。25三、柱塞式计量泵三、柱塞式计量泵调节电动机转速或用偏心轮调节活塞冲程调节活塞冲程，可可以准确地获得要求的送以准确地获得要求的送液量液量。计量泵主要应用在一些要求计量泵主要应用在一些要求精确精确地输送液体至某一设备地输送液体至某一设备的场合，或将几种液体的场合，或将几种液体按精确的比例按精确的比例输送。输送。 26四、齿轮泵四、齿轮泵( (gear pump)齿轮泵的压头高而流量小，齿轮泵的压头高而流量小，可输

15、送粘稠液体。可输送粘稠液体。以至膏状以至膏状物料物料 ，但不能用于输送含有，但不能用于输送含有固体颗粒的悬浮液。固体颗粒的悬浮液。 27产生高压产生高压气体输送机械气体输送机械在工业生产中的应用在工业生产中的应用 输送气体输送气体产生真空产生真空28气体输送机械的分类气体输送机械的分类按出口压力（终压）和压缩比不同分为如下几类：按出口压力（终压）和压缩比不同分为如下几类： 通风机通风机：终压不大于15kPa（约1500mmH2O）, 压缩比1至1.15 鼓风机鼓风机：终压15300kPa，压缩比小于4。 压缩机压缩机：终压在300kPa以上，压缩比大于4。 真空泵真空泵：在设备内造成负压，终压

16、为大气压， 压缩比由真空度决定。 29五、离心式风机五、离心式风机(centrifugal blower)离心式通风机可按产生的风压（出口）不同分为：低压低压通风机:风压小于1kPa(表压)；中压中压通风机:风压13kPa(表压)；高压高压通风机:风压315kPa(表压)。出口压力的差异主要在于叶片的形状，中、低压风机的叶片出口压力的差异主要在于叶片的形状，中、低压风机的叶片是向后弯的，高压的叶片则是向前弯的。是向后弯的，高压的叶片则是向前弯的。 离心通风机及叶轮1机壳; 2叶轮; 3吸入口; 4排出口230六、往复式压缩机六、往复式压缩机(Reciprocating compressor)吸

17、气：吸气：AB线线压缩机的理想工作循环压缩机的理想工作循环1 1 理想压缩循环理想压缩循环压缩压缩：BCBC线线排气排气：CDCD线线312 2压缩类型压缩类型 等温压缩绝热压缩多变压缩：实际压缩过程3 3压缩功压缩功 等温压缩功最小，绝热压缩功最大，多变压缩功介于等者之间 324.4. 往复式压缩机的往复式压缩机的实际工作过程实际工作过程 有余隙的压缩循环有余隙的压缩循环 吸气：吸气：AB线线压缩压缩：BCBC线线排气排气：CDCD线线膨胀膨胀：DADA线线12340V2V1VP1P2P 有余隙压缩循环V4V333实际的多级压缩机一般不超过实际的多级压缩机一般不超过6级级。5 5多级压缩多级压缩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-油水分离器增加气缸减小压缩比，减少余隙的影响；中间冷却器降低气体温度，降低压缩机功耗。降低排气的温度降低排气的温度 节省功率消耗节省功率消耗 提高了气缸的容积利用率提高了气缸的容积利用率 34七、喷射泵七、喷射泵（jet pumpjet pump） 工作原理工作原理高压水或水蒸气经喷嘴绝热膨胀高压水或水蒸气经喷嘴绝热膨胀并以高速（可达并以