化工原理课件：第二章 流体输送机械1

1、第二章 流体输送机械任务： 学会正确选用、操作各类流体输送机械讨论化工常用泵结构、工作原理和性能流体输送提高流体的机械能 工作原理：离心式、喷射式、轴流式，往复式、旋转式等泵的作用静压能位能阻力损失流体输送及输送机械在化工生产中的普遍性、广泛性概述：流体输送机械泵的分类方法： 流体性质：清液泵、耐腐泵、泥浆泵操作特点：离心式、正位移式离心泵的结构组成 DFW 型卧式离心泵IS、IR 型单级单吸离心泵 ISG 型管道离心泵D 系列多级离心泵TSWA 型卧式多级泵TSWA型卧式多级泵T 透平式S 单吸泵W 介质温度低于80A 第一次更新DL 型立式多级泵S 型单级双吸离心泵S、SA、SH型单级双吸

2、中开式离心泵2-1离心泵2-1-1离心泵的结构、工作原理、类型思考： 为什么叶片弯曲？ 泵壳呈蜗壳状？一、离心泵的结构： 依靠电机使叶轮高速旋转，产生离心力，流体受离心力作用被抛向壳壁，同时流体在泵壳流道中随着流道的扩大，动能大部分转化为静压能。二、工作原理:（一）叶轮泵壳段由于叶轮中心流体被抛出，于中心处形成真空，故吸入端与中心处产生静压差（势能）使流体不断吸入。（二）泵吸入端 叶轮中心气缚现象：未灌满液体，泵内存在空气，离心力小形成真空度低、压差小，流体吸不进。 思考：泵启动前为什么要灌满液体？ 若在泵启动前，泵内没有液体，而是被气体填充，此时启动是否能够吸上液体呢？ 此时泵内充满气体（其

3、密度远小于液体），叶轮转动产生的离心力小，即产生的真空度不够大，贮槽液面与泵吸入口间的压力差小，不足以克服流体在吸入管路中的阻力损失以及液体位能的变化而吸上液体，这种现象称为“气缚”现象。因此在离心泵启动之前，我们必须进行灌泵操作（使泵内充满被输送的液体）。 措施：装底阀，防泄漏.启动前灌泵效率较低，内回流较严重所致;二.主要部件：叶轮 ：闭式:半开式:效率较高,易堵塞开式:思考：三种叶轮中哪一种效率高？ 闭式叶轮的内漏较弱些，敞式叶轮的最大。 但敞式叶轮和半闭式叶轮不易发生堵塞现象泵壳（蜗壳）: 思考：泵壳的主要作用是什么？导轮（导叶轮）：导轮上叶片与叶轮上叶片方向相反 B. 实现动能向静压

4、能转变。作用: A. 汇集叶轮所抛出的液体； 作用：起缓冲作用，减少能量损耗，提高泵效率轴封装置：机械密封填料密封作用：减小泄漏，防止气傅，提高效率轴封装置 前面已提到泵启动后在叶轮中心产生负压（吸入口在泵体一侧），故其会吸入外界的空气；液体经过叶轮的做功，获得机械能经过泵壳的汇集，能量转换成静压能较高的流体进入排出管，对半开式，与闭式叶轮，叶轮四周的高压流体可能泄漏到盖板与泵体间的空隙（叶轮可旋转，泵体相对固定，叶轮轴与泵体间必有间隙），故其会向外界漏液。 密封方式有：填料密封与机械密封，填料密封适用于一般液体，而机械密封适用于有腐蚀性易燃、易爆液体。 填料密封：简单易行，维修工作量大，有一

5、定的泄漏，对燃、易爆、有毒流体不适用； 机械密封：液体泄漏量小，寿命长，功率小密封性能好，加工要求高。 2.1.2 离心泵的基本方程式 离心泵的理论压头与实际压头 H = he泵对单位重量流体提供的机械能管路系统输送单位重量流体所需的机械能2.1.2.1 理论压头 假设： （1）叶轮内叶片数目无穷多，叶片的厚度无穷小,即叶片没有厚度； （2）液体为粘度等于零的理想流体。 外加压头静压头动压头位头压头损失机械能-可直接用于输送流体； 可以相互转变； 可以转变为热或流体的内能 -机械能衡算方程（柏努利方程）流体的衡算基准不同，有不同形式(J/Kg)(Pa)(m)单位质量流体单位重量流体单位体积流体

6、(2-2)即(2-2a) H 叶轮对液体所加的压头，m；p1 、p2 液体在1、2两点处的压力，Pa；c1 、c2 液体在1、2两点处的绝对速度，m/s； 液体的密度，kg/m3；c2w2u2前弯后弯r22c1w1u1图2-8 液体进入与离开叶轮时的速度122 1 1液体从点1运动到点2，静压头增加（ p2 p1）/g的原因： 质量为1kg的液体因受离心力作用而接受的外功：质量为1kg的液体从点1运动到点2由于通道的截面增大，一部分动能转变为静压能质量为1kg的液体通过叶轮后其静压能的增量：(2-3)c2w2u2r22c1w1u1122 1 1(2-4)根据余弦定律(2-5)(2-6)在离心泵

7、设计中，一般都使设计流量下的(2-7)离心泵的理论压头泵的流量，m3/s叶轮周边的宽度，m叶轮直径，m(2-10,11)(2-9)叶片装置角c2w2u2r22c1w1u1122 1 1根据装置角2的大小，叶片形状可分为三种：(a)(a)20，Q，H (b)(b)2= 90o为径向叶片，cot2 =0，H不随Q变化(c)(c) 2 90o为前弯叶片，cot2 0，Q，H图2-9 离心泵H - Q图(2-10,11)2.1.2 离心泵的基本方程式 2.1.2.2 实际压头 由于前弯叶片的绝对速度c2大，液体在泵壳内产生的冲击剧烈得多，转化时的能量损失大为增加，效率低。故为获得较高的能量利用率，离心泵总是采用后弯叶片。流体通过泵的过程中压头损失的原因：（1）叶片间的环流：由于叶片数目并非无限多，液体有环流出现，产生涡流损失。（2）阻力损失：实际流体从泵进口到出口有阻力损失。（3）冲击损失：液体离开叶轮周边冲入蜗壳四周流动的液体中，产生涡流。a理论压头b环流损失d冲击损失c阻力损失HQ离心泵内液体漏回现象 实际压头的意义：泵提供的压头必须满足流体输送的需要，而流体输送伴随着位压头（升扬高度），静压头、动压头的变化和阻力损失（管路阻力损失，不含有泵的流动阻力损失，泵的阻力损失计入泵的效率），因此2.1.2 离心泵