第二章 输送设备-化工原理

1、化工原理化工原理电子教案电子教案/目录目录1目录目录 第二章第二章 输送设备输送设备 第一节第一节 液体体输送设备液体体输送设备 一一、 离心泵 二、 其它类型泵其它类型泵第二节第二节 气体输送设备气体输送设备 一、离心通风机 二、 鼓风机 三、压缩机 四、真空泵化工原理化工原理电子教案电子教案/目录目录2目录目录第三节第三节 固体输送设备固体输送设备( (自主学习自主学习) ) 一、带式输送机 二、链式输送机 三、斗式输送机 四、螺旋式输送机五、气力输送装置化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章3/62第一节第一节 液体液体输送设备输送设备按泵的工作原理分按泵的工作原理分:特点：

2、特点：依靠旋转的叶片向液体传送机械能依靠旋转的叶片向液体传送机械能 特点：机械内部的工作容积不断发生变化。特点：机械内部的工作容积不断发生变化。 、回回转转式式等等往往复复式式容容积积式式：如如轴轴流流式式、喷喷射射式式等等、离离心心式式速速度度式式：如如泵泵化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章4/62第一节第一节 离心泵离心泵一、离心泵的构造和工作原理一、离心泵的构造和工作原理 ：、：、：、泵轴及轴封装置泵轴及轴封装置泵壳泵壳叶轮叶轮321底底阀阀泵泵 轴轴叶叶轮轮压压出出导导管管泵泵壳壳吸入导管吸入导管1 1、离心泵的构造：、离心泵的构造： 请点击观看请点击观看化工原理化工原

3、理电子教案电子教案/ /第二章第二章5/62一、离心泵的构造和工作原理一、离心泵的构造和工作原理2 2、离心泵的工作原理、离心泵的工作原理请点击观看动画请点击观看动画请点击观看动画请点击观看动画思考：思考： 流体在泵内都获得了哪几种能量？流体在泵内都获得了哪几种能量？ 其中哪种能量占主导地位？其中哪种能量占主导地位？思考：思考：泵启动前为什么要灌满液体泵启动前为什么要灌满液体气缚现象气缚现象答案：动能和静压能，其中静压能占主导答案：动能和静压能，其中静压能占主导化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章6/62二离心泵主要构件的结构及功能二离心泵主要构件的结构及功能1叶轮叶轮 半闭式叶

4、轮半闭式叶轮敞式叶轮敞式叶轮闭式叶轮闭式叶轮闭式叶轮的内漏最小，故效率最高，敞式叶轮闭式叶轮的内漏最小，故效率最高，敞式叶轮的内漏最大。的内漏最大。但敞式叶轮和半闭式叶轮不易发生堵塞现象但敞式叶轮和半闭式叶轮不易发生堵塞现象请点击观看动画请点击观看动画思考：思考：三种叶轮中哪一种效率高？三种叶轮中哪一种效率高？叶轮是离心泵的心脏部件，有叶轮是离心泵的心脏部件，有2 至至6 片弯曲的叶片。片弯曲的叶片。 化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章7/62二离心泵主要构件的结构及功能二离心泵主要构件的结构及功能思考：思考：泵壳的主要作用是什么？泵壳的主要作用是什么？2泵壳泵壳汇集液体，并导

5、出液体；汇集液体，并导出液体；能量转换装置（动能变静压能）能量转换装置（动能变静压能）呈蜗牛壳状呈蜗牛壳状 3导轮导轮请点击观看动画请点击观看动画固定不动固定不动 化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章8/62二离心泵主要构件的结构及功能二离心泵主要构件的结构及功能4. 轴封装置轴封装置 机械密封机械密封填料密封填料密封填料如浸油或渗涂石墨的石棉带、碳纤维、氟纤维和膨胀石墨等，填料如浸油或渗涂石墨的石棉带、碳纤维、氟纤维和膨胀石墨等，请点击观看动画请点击观看动画-减少泵内高压液体外流，或防止空气侵入泵内。减少泵内高压液体外流，或防止空气侵入泵内。由两个光滑而密切贴合的金属环形面构成

6、，动环随轴转动，静环由两个光滑而密切贴合的金属环形面构成，动环随轴转动，静环装在泵壳上固定不动，二者在泵运转时保持紧贴状态以防止渗漏。装在泵壳上固定不动，二者在泵运转时保持紧贴状态以防止渗漏。填料不能压得过紧，也不能压得过松，应以压盖调节到有液体成滴填料不能压得过紧，也不能压得过松，应以压盖调节到有液体成滴状向外渗透。状向外渗透。请点击观看动画请点击观看动画 对于输送酸、碱的离心泵，密封要求比较严，多对于输送酸、碱的离心泵，密封要求比较严，多用机械密封。用机械密封。化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章9/62三离心泵的主要性能参数三离心泵的主要性能参数离心泵的主要性能参数离心泵的

7、主要性能参数功率效率压头流量转速铭铭牌牌化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章10/62三离心泵的主要性能参数三离心泵的主要性能参数v转速转速H，又称扬程，泵对单位重量流体提供的有效能，又称扬程，泵对单位重量流体提供的有效能量，量，m。可用如图装置测量。可用如图装置测量。Q，泵单位时间实际输出的液体量，泵单位时间实际输出的液体量，m3/s或或m3/h。可测量。可测量。 流量计 真空表 压力表 h0 c b Hgugpbb22 fcchhgugp 022 gppHbc gppbc )()(真真表表 n，单位，单位r.p.s或或r.p.m在泵进口在泵进口b 、泵出口、泵出口 c 间列机

8、械能衡算式：间列机械能衡算式： 允许汽蚀余量允许汽蚀余量轴功率和效率轴功率和效率压头压头流量流量转速转速v流量流量v压头压头化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章11/62三离心泵的主要性能参数三离心泵的主要性能参数v轴功率和效率轴功率和效率轴功率，轴功率， 用用N表示，单位表示，单位W 或或kW NNe NgHQ 电电机机 泵泵 电功率电N电 出 传传传电电出出 NNNNe电电电电出出电电功功率率 N NNe效率效率 ，无量纲，无量纲有效功率有效功率Ne=msweQ gH，单位单位W 或或kW 三者关系（如图）：三者关系（如图）：化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章

9、12/62三离心泵的主要性能参数三离心泵的主要性能参数v轴功率和效率轴功率和效率NNe机械损失容积损失水力损失小型水泵：小型水泵： 一般为一般为5050 70%70% 大型泵：大型泵： 可达可达90%90%以上以上（1 1）容积损失：）容积损失： （2）水力损失）水力损失（3）机械损失）机械损失内漏内漏与效率与效率 有关的各种能量损失：有关的各种能量损失：环流损失、阻力损失和冲击损失环流损失、阻力损失和冲击损失 泵轴与轴承、密封圈等机械部件之间的摩擦泵轴与轴承、密封圈等机械部件之间的摩擦化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章13/62四离心泵的特性曲线四离心泵的特性曲线NQ曲线曲线

10、 Q曲线曲线 测定条件：测定条件： 固定转速，固定转速， 20 C清水清水 离心泵的压头、功率、效率与流量之间的关系无法理论离心泵的压头、功率、效率与流量之间的关系无法理论推得，一般由厂家测定，并用曲线表示出来，称为离心泵推得，一般由厂家测定，并用曲线表示出来，称为离心泵特性曲线。常用的共有三条线，如图。特性曲线。常用的共有三条线，如图。 驼峰型驼峰型陡降型陡降型平坦型平坦型HQ曲线曲线化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章14/62四离心泵的特性曲线四离心泵的特性曲线设计点设计点2高高效效区区最高效率最高效率 58区域为泵高效区区域为泵高效区由图可见：由图可见： Q ，H ，N

11、， 有最大值（设计点）。有最大值（设计点）。思考：思考：离心泵启动时出离心泵启动时出口阀门应关闭还口阀门应关闭还是打开，是打开，why？为什么为什么Q0时时，N 0？化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章15/62离心泵特性曲线的影响因素离心泵特性曲线的影响因素v液体性质液体性质 密度密度: :黏度黏度: :当当 比比20清水的大时，清水的大时，H ，N ， 实验表明，当实验表明，当 20倍清水的黏度（倍清水的黏度（ 20 ）时，）时， 对特对特性曲线的影响很小，可忽略不计。性曲线的影响很小，可忽略不计。 对对HQ曲线、曲线、 Q曲线无影响，但曲线无影响，但 gHQN 故故，NQ曲

12、线上移。曲线上移。浓度浓度: : 浓度的影响主要反映在黏度和密度上。浓度的影响主要反映在黏度和密度上。化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章16/62离心泵特性曲线的影响因素离心泵特性曲线的影响因素v 叶轮转速叶轮转速 当转速当转速 变化不大时（小于变化不大时（小于20%），利用出口速度三角形），利用出口速度三角形相似的近似假定，可推知：相似的近似假定，可推知：2 nnHHnnQQ3 nnNN若若 不变，则不变，则 NNe NgHQ 比例定律比例定律思考：思考：若泵在原转速若泵在原转速n下的特性曲线方程为下的特性曲线方程为H=A+BQ2，则新转速，则新转速n 下泵的特性曲线方程表达

13、式？下泵的特性曲线方程表达式？化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章17/62离心泵特性曲线的影响因素离心泵特性曲线的影响因素HnnHQnnQ 2222QnnBAHnn 22QBnnAH H n 0 Qn 2BQAH 泵在原转速泵在原转速n n下的特性曲线方程下的特性曲线方程转速增大转速增大化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章18/62离心泵特性曲线的影响因素离心泵特性曲线的影响因素22222 DDHHDDQQ322 DDNN切割定律v 叶轮直径叶轮直径当叶轮直径因切割而变小时，若变化程度小于当叶轮直径因切割而变小时，若变化程度小于20%，则，则若若 不变，则不变，则

14、思考：思考：若泵在原叶轮直径下的特性曲线方程为若泵在原叶轮直径下的特性曲线方程为H=A+BQ2，则叶轮切割后泵的特性曲线方程表达式？则叶轮切割后泵的特性曲线方程表达式？化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章19/62五、离心泵的工作点与流量调节五、离心泵的工作点与流量调节泵泵-供方供方管路管路-需方需方 H泵的特性曲线 Q 工工作作点点匹配：匹配：1、管路特性曲线、管路特性曲线泵提供的流量泵提供的流量 = 管路所需的流量管路所需的流量泵提供的压头泵提供的压头H = 管路所需的压头管路所需的压头he-管路所需压头管路所需压头h he e与流量关系曲线与流量关系曲线对如图所示的管路列机

15、械能衡算式：对如图所示的管路列机械能衡算式：fehgugpzh 22 化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章20/62五、离心泵的工作点与流量调节五、离心泵的工作点与流量调节H泵的特性曲线 Qfehgugpzh 22 252282Qgdlelgudlelhf QfA 2BQAhe A 工工作作点点管路特性方程管路特性方程完全湍流时，完全湍流时，与流量无关与流量无关与流量有关与流量有关化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章21/62五、离心泵的工作点与流量调节五、离心泵的工作点与流量调节H泵的特性曲线 Q 改改变变泵泵的的特特性性曲曲线线改改变变管管路路特特性性曲曲线线2

16、、流量调节流量调节 调节阀门（改变曲线中的调节阀门（改变曲线中的B）改变改变n、切割叶轮、切割叶轮 2252282BQAQgdlelgugpzhe 阀门开大阀门开大阀门关小阀门关小工作点工作点两种方法两种方法缺点：多耗动力，并可能使泵低效率区工作缺点：多耗动力，并可能使泵低效率区工作优点：迅速、方便，可在某一最大流量与零之间随意变动。优点：迅速、方便，可在某一最大流量与零之间随意变动。 不经常改变流量时用，大中型泵的流量不经常改变流量时用，大中型泵的流量调节倾向于首先考虑采用这一技术调节倾向于首先考虑采用这一技术 化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章22/62习题课习题课 操作型

17、操作型设计型设计型-根据流量、压头选泵根据流量、压头选泵 将流量、压头裕量控制在将流量、压头裕量控制在10%左右。左右。maxmax)15. 11 . 1()1 . 105. 1(HHQQ 化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章23/62操作型问题计算举例操作型问题计算举例 201. 030VH 204. 010Vhe ehH mhhmVe26203 （20，26）【例例】某离心泵工作转速为某离心泵工作转速为n=2900r.p.m.（转（转/min），其特性），其特性曲线方程为曲线方程为H=300.01V2 。当泵的出口阀全开时，管路特性。当泵的出口阀全开时，管路特性曲线方程为曲线

18、方程为he=100.04V2，式中，式中V的单位为的单位为m3/h，H及及he的单的单位均为位均为m。求：。求：（1）阀全开时，泵的输水量为多少？）阀全开时，泵的输水量为多少？（2）要求所需供水量为上述供水量的）要求所需供水量为上述供水量的75%时：时： a若采用出口阀调节，则多损失的压头为多少若采用出口阀调节，则多损失的压头为多少m水柱？水柱？ b若采用变速调节，则泵的转速应为多少若采用变速调节，则泵的转速应为多少r.p.m.？ 【解解】 （1）化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章24/62hmV315%7520 mVH75.271501. 03001. 03022 mhe19

19、1504. 0102 m75. 81975.27 多多损损失失（20，26）（15，19）（15， 27.75） 2015H he (2)多损失的压头为多少多损失的压头为多少m水柱？水柱？ a. 采用调节出口阀门的方法采用调节出口阀门的方法多损失的201. 030VH 204. 010Vhe 泵特性曲线方程管路特性曲线方程化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章25/62201. 030VH 204. 010Vhe 泵特性曲线方程管路特性曲线方程hmV315%7520 mhe191504. 0102 （20，26）（15，19）22201. 030VnnHnn 221501. 029

20、003019 n.2441mprn b. 采用调节转速的方法，采用调节转速的方法，则泵的转速应为多少则泵的转速应为多少r.p.m.？ 2015注意：以下解法错误注意：以下解法错误!mprnVVn.2175290075. 0 新转速下泵的特性曲线方程为：新转速下泵的特性曲线方程为： 因为比例定律只适用于泵，而不能用于由泵和因为比例定律只适用于泵，而不能用于由泵和管路特性曲线共同决定的工作点（管路特性曲线过管路特性曲线共同决定的工作点（管路特性曲线过坐标原点时除外）。坐标原点时除外）。he 化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章26/62六、离心泵的安装高度六、离心泵的安装高度ZS1

21、1、什么是安装高度？、什么是安装高度？ 泵轴与吸液方液泵轴与吸液方液面间的垂直高度，称面间的垂直高度，称为安装高度，用为安装高度，用ZS表表示。可正可负。示。可正可负。思考：思考：安装高度为什么受限制？安装高度为什么受限制？ 化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章27/62六、离心泵的安装高度六、离心泵的安装高度ZS思考：思考：安装高度为什么受限制？安装高度为什么受限制？ 为避免汽蚀现象，安装高度必须加以为避免汽蚀现象，安装高度必须加以限制，即存在最大安装高度限制，即存在最大安装高度。汽蚀现象：汽蚀现象： 叶片背面叶片背面 当当pkpv 时，时，K处发生部分汽化现象。处发生部分汽化

22、现象。 叶片表面产生蜂窝状腐蚀叶片表面产生蜂窝状腐蚀 ；泵体震动，并发出噪音；泵体震动，并发出噪音；流量、压头、效率都明显下降；流量、压头、效率都明显下降；严重时甚至吸不上液体。严重时甚至吸不上液体。化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章28/62六、离心泵的安装高度六、离心泵的安装高度2、最大安装高度、最大安装高度和允许汽蚀余量和允许汽蚀余量 hesfgpgp 刚好发生汽蚀时刚好发生汽蚀时， pkpv， pe达到最小值达到最小值pe,min。在在s-s面、面、e-e面间列机械能衡算：面间列机械能衡算：实际的安装高度还应比允实际的安装高度还应比允许值低许值低0.51m。 h是泵的特

23、性参数之一，由是泵的特性参数之一，由厂家测定。厂家测定。 化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章29/62七、离心泵的类型、选用、安装与操作七、离心泵的类型、选用、安装与操作 冷凝水泵冷凝水泵锅炉给水泵锅炉给水泵杂质泵杂质泵耐腐蚀泵耐腐蚀泵油泵油泵清水泵清水泵按用途分按用途分 双吸泵双吸泵单吸泵单吸泵按吸入方式分按吸入方式分 多级泵多级泵单级泵单级泵按叶轮级数分按叶轮级数分 立式立式卧式卧式按转轴的位置分按转轴的位置分类型类型：不下百种不下百种 请点击观看动画请点击观看动画化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章30/62七、离心泵的类型、选用、安装与操作七、离心泵的类型

24、、选用、安装与操作 设计点 Q高效区选用原则：选用原则： 定类型定类型-根据流体性质及操作条件根据流体性质及操作条件 定规格定规格-根据流量、压头大小，高效根据流量、压头大小，高效化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章31/62第一节第一节 其它类型泵其它类型泵（一）、往复泵（一）、往复泵工作原理：工作原理：与离心泵比较：与离心泵比较：结构：结构：泵缸、活塞、阀门、传动机构泵缸、活塞、阀门、传动机构 利用容积的变化给流体加静压能利用容积的变化给流体加静压能 特点：工作循环：一次吸液，一次排液特点：工作循环：一次吸液，一次排液 单缸单动泵 H 0 Q-具有自吸能力，不必灌液具有自吸能

25、力，不必灌液 -安装高度也受限制，但无汽蚀现象安装高度也受限制，但无汽蚀现象v启动前是否需要灌液？启动前是否需要灌液？v安装高度是否有限制？安装高度是否有限制？v流量流量Q与压头与压头H关系？关系？-流量与压头几乎无关流量与压头几乎无关 由于受泵的部件由于受泵的部件机械强度和原动机功机械强度和原动机功率的限制，泵的扬程率的限制，泵的扬程不可能无限增大。不可能无限增大。 压头越大，漏损压头越大，漏损越大越大.请点击观看动画请点击观看动画化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章32/621 1、往复泵、往复泵与离心泵比较：与离心泵比较： 数数改改变变活活塞塞行行程程或或往往复复次次旁旁路

26、路调调节节流流量量调调节节方方法法旁旁路路 H 0 Q 单缸单动泵v输液量均匀性？连续性？输液量均匀性？连续性？v流量调节方法？流量调节方法？-输液量不均匀、不连续输液量不均匀、不连续 -流量调节不可用出口阀门调节方法。流量调节不可用出口阀门调节方法。 v适用于小流量、高压头的情况下输送高粘度的液体。适用于小流量、高压头的情况下输送高粘度的液体。v效率高，通常为效率高，通常为7272 93%93%。 请点击观看动画请点击观看动画化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章33/62旋涡泵螺杆泵罗茨泵齿轮泵（二）、旋转泵（二）、旋转泵 特征：泵体内有一个及以上的转子，通过转子的转动特征：泵

27、体内有一个及以上的转子，通过转子的转动来实现液体的吸入和排出。来实现液体的吸入和排出。结构简单，易拆洗；结构简单，易拆洗；中等压头；中等压头；适合黏稠物料的输送适合黏稠物料的输送化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章34/62三、各类泵在化工生产中的应用三、各类泵在化工生产中的应用请点击观看动画请点击观看动画 离心泵应用范围最广。特别适用于化工生产的原因是离心泵应用范围最广。特别适用于化工生产的原因是它的流量均匀而易于调节，又能输送有腐蚀性、含悬浮物它的流量均匀而易于调节，又能输送有腐蚀性、含悬浮物的液体。的液体。往复泵只宜在压头高、流量不大的情况下使用。往复泵只宜在压头高、流量不

28、大的情况下使用。化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章35/62第二节第二节 通风机、鼓风机、压缩机和真空泵通风机、鼓风机、压缩机和真空泵流体式旋转式往复式离心式按工作原理分 p2 p1终压终压p21.15atm，压缩比，压缩比15. 1112 pp终压终压p24atm，压缩比，压缩比412 pp终压为大气压，压缩比近似终压为大气压，压缩比近似 真空泵真空泵压缩机压缩机鼓风机鼓风机通风机通风机按用途分按用途分化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第二章第二章36/62第二节第二节 通风机、鼓风机、压缩机和真空泵通风机、鼓风机、压缩机和真空泵工作原理：工作原理：结构：结构：主要性能参数及特性曲线：主要性能参数及特性曲线：与离心泵相似与离心泵相似特点：叶片数目多、短，有径向、前弯、后弯等，特点：叶片数目多、短，