化工原理讲义(2-3)

1、螺杆泵螺杆泵液体输送机械（三）液体输送机械（三）其它化工用泵其它化工用泵其它化工用泵包括：其它化工用泵包括：往复泵、往复泵、齿轮泵、齿轮泵、流体动力泵等流体动力泵等一一 往复泵往复泵1.往复泵的构造与工作原理往复泵的构造与工作原理(录象录象V5) 单动往复泵单动往复泵 往复泵转速不能太高，太高会造成流体流动阻力增往复泵转速不能太高，太高会造成流体流动阻力增大，缸内压力低于液体饱和蒸气压而抽空，一般为大，缸内压力低于液体饱和蒸气压而抽空，一般为80200r/min，不用灌泵，能自动吸入液体，吸入高度不用灌泵，能自动吸入液体，吸入高度4 5m。利用活塞的往复运动，将能量传递给液体以完成液利用活塞的

2、往复运动，将能量传递给液体以完成液体输送。通常是用曲柄连杆机构把电机的旋转运动变为体输送。通常是用曲柄连杆机构把电机的旋转运动变为活塞的往复运动。活塞的往复运动。主要由泵缸、活塞、和单向阀门组成。主要由泵缸、活塞、和单向阀门组成。行程行程(stroke) 指活塞在泵缸内两端间移动的距离。指活塞在泵缸内两端间移动的距离。三联泵：同一曲轴上安装三个曲柄，每一曲柄相位差三联泵：同一曲轴上安装三个曲柄，每一曲柄相位差2/3,即即1200，流量均匀程度好一些。，流量均匀程度好一些。2.往复泵的类型与性能参数往复泵的类型与性能参数（ 1 ）往复泵的类型）往复泵的类型（ 2）流量）流量QF-活塞面积，活塞面

3、积，m2； S-活塞行程，活塞行程，m；N-活塞往复次数，活塞往复次数，l/min；单动泵：一个活塞。单动泵：一个活塞。双动泵：两个活塞，往复都能排出液体。双动泵：两个活塞，往复都能排出液体。单动泵：单动泵：QT=FSN单动往复泵单动往复泵 在泵的操作中，由于吸入阀和排出阀启、闭的影响在泵的操作中，由于吸入阀和排出阀启、闭的影响，滞后和漏液以及填料处的漏液。实际平均流量滞后和漏液以及填料处的漏液。实际平均流量Q小于小于QT，二者关系为：二者关系为：双动泵双动泵：考虑活塞杆所占面积考虑活塞杆所占面积f时：时： QT=(2F-f)SN式中式中 f 为活塞杆截面积为活塞杆截面积m2式中式中V为容积效

4、率为容积效率，一般约为，一般约为0.90.97。但随着泵的转数增。但随着泵的转数增加，因受汽蚀的影响加，因受汽蚀的影响V降低，有时降到降低，有时降到0.8以下。以下。Q=VQT 往复泵的扬程与流量几乎无关往复泵的扬程与流量几乎无关 。只是扬程。只是扬程大时，由于容积效率下降，流量减小。大时，由于容积效率下降，流量减小。3.往复泵的扬程与流量调节往复泵的扬程与流量调节HQ 扬程由泵的机械强度与密封性能、电机功率决扬程由泵的机械强度与密封性能、电机功率决定，一般很大，往复泵适用于流量小、压头要求定，一般很大，往复泵适用于流量小、压头要求高的地方。高的地方。流量调节流量调节 只要活塞往复一次，就能排

5、出一定体积只要活塞往复一次，就能排出一定体积的液体，所以改变泵出口阀门，是不能调的液体，所以改变泵出口阀门，是不能调节流量的，通常采用下列调节方法。节流量的，通常采用下列调节方法。由式由式QT=FSN 可知：可知： 其流量与泵本身的几何尺寸和泵的转速有其流量与泵本身的几何尺寸和泵的转速有关，而与扬程无关。关，而与扬程无关。 通过调节旁路阀通过调节旁路阀开度，即可调节主管开度，即可调节主管流量流量这是与离心泵这是与离心泵的主要区别的主要区别 。这种调。这种调节简便，但增加功率节简便，但增加功率消耗消耗。 改变电动机转速改变电动机转速 实质是调节活塞的往复频率实质是调节活塞的往复频率N。 改变活塞

6、的行程改变活塞的行程 如计量泵。如计量泵。 旁路调节旁路调节操作原理与往复泵相同，是通过偏心轮把电机的旋转运操作原理与往复泵相同，是通过偏心轮把电机的旋转运动变成活塞的往复运动。动变成活塞的往复运动。二二 计量泵计量泵用途：用途： 精确输送液体量；精确输送液体量； 两种或多种液体以一定比例输送。两种或多种液体以一定比例输送。 也是往复泵的一种，也是往复泵的一种，是为了克服往复泵不是为了克服往复泵不适于输送腐蚀性液体适于输送腐蚀性液体及悬浮液而改进的。及悬浮液而改进的。三三 隔膜泵隔膜泵主要特点是用弹性薄主要特点是用弹性薄膜置于泵缸中使活塞膜置于泵缸中使活塞与被输送液体隔开，与被输送液体隔开，从

7、而使活塞不受腐蚀。从而使活塞不受腐蚀。隔膜可采用耐腐蚀橡隔膜可采用耐腐蚀橡皮或弹性金属薄片。皮或弹性金属薄片。1、不需灌引水，吸程高达5米，扬程达70米，出口压力6bar2、流动宽敞，通过性能好，允许通过最大颗粒直径达10毫米。抽送泥浆、杂质时，对泵磨损甚微；3、扬程、流量可通过气阀开度实现无级调节(气压调节在1-7bar之间)4、该泵无旋转部件，没有轴封，隔膜等抽送的介质与泵的运动部件、工件介质完全隔开，所输送的介质不会向外泄漏。所以抽送有毒、易挥发或腐蚀性介质时，不会造成环境污染和危害人身安全；5、不必用电，在易燃、易爆场所使用安全可靠6、可以浸没在介质中工作7、使用方便、工作可靠、开停只

8、需简单地打开和关闭气体阀门，即使由于意外情况而长时间无介质运行或突然停机泵也不会因此而损坏，一旦超负荷，泵会自动地停机，具有自我保护性能，当负荷恢复正常后，又能自动启动运行；8、结构简单、易损件少，该泵结构简单，安装、维修方便，泵输送的介质不会接触到配气阀，联杆等运动部件，不像其他类型的泵因转子、活塞、齿轮、叶片等部件的磨损而使性能逐步下降；9、可输送较粘的液体(粘度在1万厘泊以下)；10、本泵无须用油润滑，即使空转，对泵也无任何影响，这是该泵一大特点； 四、齿轮泵四、齿轮泵 （属于转子泵属于转子泵）特点：能产生高扬特点：能产生高扬程，流量较均匀。程，流量较均匀。适于流量不大、无适于流量不大、

9、无固体颗粒的各种油固体颗粒的各种油类等粘性液体的输类等粘性液体的输送。具有构造简单送。具有构造简单，维修方便价格低，维修方便价格低廉、运转可靠等优廉、运转可靠等优点。点。两个齿轮转动，两个齿轮转动，一个主动轮，一一个主动轮，一个被动轮；两齿个被动轮；两齿轮轮分开分开形成低压形成低压吸液；两齿轮吸液；两齿轮合拢合拢形成高压形成高压排液。特点：流排液。特点：流量均匀、扬程高，量均匀、扬程高，流量小、适合粘流量小、适合粘性液体（如煤焦性液体（如煤焦油油）。）。齿轮泵齿轮泵齿轮泵齿轮泵螺杆泵的效率较齿轮泵高，运转时无噪声。无振动，流螺杆泵的效率较齿轮泵高，运转时无噪声。无振动，流量均匀，特别适用于高粘

10、度液体的输送。量均匀，特别适用于高粘度液体的输送。五五 螺杆泵螺杆泵螺杆泵螺杆泵螺杆泵螺杆泵六六旋涡泵旋涡泵 它是一种特殊形式的离心泵。它是一种特殊形式的离心泵。其构造简单、制造方便、扬程较高，在化工生产其构造简单、制造方便、扬程较高，在化工生产中得到广泛应用。主要用于小流量，高扬程和低粘度中得到广泛应用。主要用于小流量，高扬程和低粘度液体的输送。液体的输送。特点特点：在启动时，不要关闭出口阀，并且流量调节应采用旁路调节。在启动时，不要关闭出口阀，并且流量调节应采用旁路调节。 在相同的叶轮直径和转速下，旋涡泵的扬程约为离在相同的叶轮直径和转速下，旋涡泵的扬程约为离心泵的心泵的24倍，倍， 由于

11、泵内液体的旋涡流作用，流动摩擦损失增由于泵内液体的旋涡流作用，流动摩擦损失增大，所以旋涡泵的效率较低，一般为大，所以旋涡泵的效率较低，一般为3040%。旋涡泵旋涡泵七七 轴流泵轴流泵轴流泵提供的压头一般较小，但输送流量却轴流泵提供的压头一般较小，但输送流量却很大，特别适用于很大，特别适用于大流量、低压头大流量、低压头的液体输送。的液体输送。其管路流量调节不采用出口阀调节，面采用其管路流量调节不采用出口阀调节，面采用改变泵的特性曲线：改变泵的特性曲线：轴流泵的特点轴流泵的特点如改变叶轮转速；改变叶片安装角度。如改变叶轮转速；改变叶片安装角度。八八 喷射泵喷射泵1、放气阀2、储气罐3、系统吸口4、

12、真空表5、吸气管6、尾管7、水喷射泵8、挡水板9、水管10、溢流口11、排污口12、出水弯管13、闸阀14、离心泵15、压力表16、异径接头气体输送机械（四）气体输送机械（四）一气体输送机械的分类一气体输送机械的分类 气体输送在化工生产中应用广泛，气体气体输送在化工生产中应用广泛，气体输送机械有许多与液体输送机械相似，但由输送机械有许多与液体输送机械相似，但由于气体具有可压缩性，即当压力变化时，其于气体具有可压缩性，即当压力变化时，其体积和温度都随之发生变化。体积和温度都随之发生变化。出口表压为出口表压为10300kPa，压缩比为压缩比为1.14； 气体输送机械通常按出口压力或压缩气体输送机械

13、通常按出口压力或压缩比的大小分类。比的大小分类。 1.压缩比压缩比即气体出口压力与入口压力（绝对压力）之比。即气体出口压力与入口压力（绝对压力）之比。2.分类分类出口表压不大于出口表压不大于15kPa，压缩比不大于为压缩比不大于为1.15；（1）通风机）通风机(fan)（2）鼓风机）鼓风机(blower) 因气体密度远小于液体，气体输送机械的运转速度因气体密度远小于液体，气体输送机械的运转速度高。气体粘度低，泄漏的可能性大，压缩机的部件之间高。气体粘度低，泄漏的可能性大，压缩机的部件之间缝隙要小，在压缩过程中接受的能量有很大一部分转变缝隙要小，在压缩过程中接受的能量有很大一部分转变为热能，使气

14、体温度升高，压缩机一般都设置冷却器。为热能，使气体温度升高，压缩机一般都设置冷却器。（3）压缩机）压缩机(compressor)出口表压大于出口表压大于300kPa，压缩比大于压缩比大于4；（4）真空泵）真空泵(vacuum pump) 用于抽出设备内的气体，排到大气，使设备内用于抽出设备内的气体，排到大气，使设备内产生真空，排出压力为大气压或略高于大气压力。产生真空，排出压力为大气压或略高于大气压力。3.气体输送机械的特点气体输送机械的特点气体输送机械按其结构与工作原理又可分为离心气体输送机械按其结构与工作原理又可分为离心式、往复式、旋转式和流体作用式，下面介绍几种。式、往复式、旋转式和流体

15、作用式，下面介绍几种。工业上常用的通风机有离心式和轴流式（排风扇）两工业上常用的通风机有离心式和轴流式（排风扇）两类。其中轴流式通风机的结构与轴流泵类似，如下图：类。其中轴流式通风机的结构与轴流泵类似，如下图：二离心通风机二离心通风机离心式通风机的分类离心式通风机的分类工作原理与离心泵完全相同，其结构与离心泵也大工作原理与离心泵完全相同，其结构与离心泵也大同小异。机壳呈蜗壳形，但机壳出口截面有方形和圆同小异。机壳呈蜗壳形，但机壳出口截面有方形和圆形两种，叶片数目比较多，且比较短，叶片有前弯、形两种，叶片数目比较多，且比较短，叶片有前弯、径向和后弯的。径向和后弯的。离心通风机分类：离心通风机分类

16、：低压离心通风机低压离心通风机 风压风压 100mmH2O(表压表压) 出口为方形；出口为方形；中压离心通风机中压离心通风机 风压在风压在100 300mmH2O 出口为方形；出口为方形；高压离心通风机高压离心通风机 风压在风压在3001500mmH2O(表压表压) 出口为出口为圆形；圆形； 通风机排风量大，但所产生的风压甚小，一般用通风机排风量大，但所产生的风压甚小，一般用于通风换气，而不用来输送气体。于通风换气，而不用来输送气体。离心式通风机离心式通风机离心式通风机的应用离心式通风机的应用2. 离心式通风机的性能参数与特性曲线离心式通风机的性能参数与特性曲线(1) 风量风量Q 单位时间内从

17、风机出口排出的气体体积，并以风单位时间内从风机出口排出的气体体积，并以风机进口处气体的状态计。单位为机进口处气体的状态计。单位为m3/h。 性能表上的风量是指空气在标准状态性能表上的风量是指空气在标准状态(20，101325Pa)下的数值以下的数值以Q0表示，若操作条件下的风量为表示，若操作条件下的风量为Q，密度为密度为，则标态下为则标态下为 ： Q= ( 0 / )Q0(2) 风压风压 单位体积气体流经风机后获得的总机械能，称为全单位体积气体流经风机后获得的总机械能，称为全风压风压Pt。通常由实验获得。风机提供的总机械能或全风压可通常由实验获得。风机提供的总机械能或全风压可表示为：表示为：

18、2uu)pp(p 212212t ：衡算，可得风机压头为衡算，可得风机压头为风机进出口截面作能量风机进出口截面作能量可压缩气体，对可压缩气体，对在风机内把气体看作不在风机内把气体看作不 h2)( f21221212 uugPPZZpe f21221212Thg2)uu(g)PP()ZZ(gP 改改变变形形式式：全全压压。则则动动压压与与静静压压之之和和称称为为称称为为动动压压。表表示示静静压压，令令可可忽忽略略）；式式中中： 2)u-(21221212uPPhgZZgf 与离心泵一样，通风机在出厂前，必须通过实验测定与离心泵一样，通风机在出厂前，必须通过实验测定其特性曲线，实验介质是压强其特性

19、曲线，实验介质是压强1.0133105pa，温度为温度为20空气，该条件下空气密度为空气，该条件下空气密度为1.2kg/m3(3) (3) 轴功率轴功率N N和效率和效率 / )(/ )(/ QpQgHNNte 称称为为全全风风压压效效率率。故故又又出出的的效效率率，效效率率，因因是是按按全全风风压压定定 - （4）通风机的特性曲线）通风机的特性曲线为操作条件空气密度。为操作条件空气密度。为操作条件风压。为操作条件风压。即即：若使用条件不同可校正若使用条件不同可校正即：即： H1.2HHH TTTT gHpt由于风压与密度有关：由于风压与密度有关：PtQPstQNQQ特性曲线特性曲线PQ 特性曲线如图所示：特性曲线如图所示： 由风量由风量Q与全风压与全风压pt、静风压静风压pst、轴功率轴功率N、效率效率等四条曲线组成等四条曲线组成。 它是在标准条件它是在标准条件(20，101325Pa)下用下用空气测定的。空气测定的。 注注 ： 与离心泵相同，与离心泵相同，转速转速n对特性曲线有影对特性曲线有影