《制药工程原理与设备》2-流体输送设备课件

第二章流体输送设备讲授人：史益强《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备1.第二章流体输送设备讲授人：史益强《制药工程原理与设备》第二概述2.分类输送液体—泵1.作用低压高压低处高处近处远处按流体类型按作用原理：离心式、往复式、旋转式流体物性不同操作条件各异输送气体—通风机、鼓风机、压缩机及真空泵《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备2.概述2.分类输送液体—泵1.作用低压高压低处1.基本结构固定的泵壳旋转的叶轮第一节离心泵centrifugalpump

一、离心泵的工作原理《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备3.1.基本结构固定的泵壳旋转的叶轮第一节离心泵centrif第一节离心泵一、离心泵的工作原理2.工作原理叶轮中部低压液体吸入灌泵叶轮高速旋转离心作用静压能和动能叶轮外缘

流道扩大动能静压能液体排出排液过程吸液过程泵壳

《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备4.第一节离心泵2.工作原理叶轮中部低压液体吸入灌泵叶轮高离3.气缚现象airbinding

装设底阀(单向止逆阀)第一节离心泵centrifugalpump

一、离心泵的工作原理预防气缚现象方法：(1)在泵壳和吸入管内充满液体排除气体;(2)将泵安装在液面下方。

《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备5.3.气缚现象airbinding装设底阀第一节离心泵c第一节离心泵二、离心泵的主要部件1.叶轮作用——传递能量结构——前弯叶片、后弯叶片、径向叶片类型——开式、半闭式和闭式单吸式和双吸式吸入方式——《化工原理》课件——第二章流体输送设备6.第一节离心泵1.叶轮作用——传递能量结构——前弯叶片、后弯第一节离心泵二、离心泵的主要部件《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备7.第一节离心泵《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备7.双吸式：①吸液量大②无轴向推力第一节离心泵二、离心泵的主要部件双吸单吸《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备8.双吸式：①吸液量大②无轴向推力第一节离心泵双吸单吸《制药工2.泵壳——汇集液体，转能装置4.轴封作用—防止漏液类型—填料或机械(高)密封3.导轮未装导轮装导轮第一节离心泵二、离心泵的主要部件《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备9.2.泵壳——汇集液体，转能装置4.轴封作用—防止漏液类型—第一节离心泵

三、离心泵的主要性能参数与特性曲线1.主要性能参数2B31型离心泵铭牌上标注的参数型号2B31流量20m3/h扬程30.8m允许吸上真空度7.2m转速2900r/min效率64％轴功率2.6kW重量363N(1)流量Q:单位时间由泵排入管路的液体体积，m3/sQ与泵的结构、尺寸、转速等有关,实际流量还与管路特性有关。《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备10.第一节离心泵

三、离心泵的主要性能参数与特性曲线1.主要性(2)扬程或压头H:供给1N液体的有效机械能，m第一节离心泵三、离心泵的主要性能参数与特性曲线H与泵的结构、转速和流量有关。扬程与升扬高度的区别：升扬高度《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备11.(2)扬程或压头H:供给1N液体的有效机械能，m第一节离(4)轴功率N:泵轴从电机上得到的功率。W(3)有效功率Ne:单位时间液体从泵获得到的能量，W第一节离心泵三、离心泵的主要性能参数与特性曲线《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备12.(4)轴功率N:泵轴从电机上得到的功率。W(3)有效功率N能量损失：容积损失漏液；机械损失机械摩擦；水力损失液体摩擦及局部阻力；(5)效率η:第一节离心泵三、离心泵的主要性能参数与特性曲线η=０.６～０.８５

《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备13.能量损失：容积损失漏液；机械损失机械摩擦；水(1)H~Q线:Q↑,H↓(3)η~Q线:Q↑,η先↑后↓(2)N~Q线:Q↑,N↑

Q=0→N=Nmin0

Q=0→H>0η最高点设计点第一节离心泵三、离心泵的主要性能参数与特性曲线2.离心泵的特性曲线characteristiccurves

—实验测定designpoint

泵的高效率区：最高效率的９2％左右。《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备14.(1)H~Q线:Q↑,H↓(3)η~Q线:Q↑,η先↑例：吸入管内径100mm,排出管内径80mm,两测压口间垂直距离为0.5m。转速2900r/min,以20oC清水为介质测得流量为15L/s;泵出口表压为2.55105Pa,入口真空度为2.67104Pa;电动机输入功率6.2kW,泵由电动机直接带动,电动机效率93%。求泵的压头,轴功率和效率。

第一节离心泵三、离心泵的主要性能参数与特性曲线解：(1)求H《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备15.例：吸入管内径100mm,排出管内径80mm,两测压口间垂直第一节离心泵三、离心泵的主要性能参数与特性曲线《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备16.第一节离心泵《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备16

第一节离心泵三、离心泵的主要性能参数与特性曲线∵Z2-Z1=0.5m,p1=-2.67104Pa(表)，d1=0.1m，d2=0.08m，p2=2.55105Pa(表),《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备17.第一节离心泵∵Z2-Z1=0.5m,p1=-2.671

(2)求NN=N输入电机传(3)求η第一节离心泵三、离心泵的主要性能参数与特性曲线=6.20.93100%=5.77kW《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备18.(2)求NN=N输入电机传(3)求η第一节离心影响因素流量(Q)扬程(H)效率(η)轴功率(N)无关无关无关

近似不变近似不变↓↓↑↓第一节离心泵四、离心泵性能的改变与换算↑物性密度粘度泵转速变化<20%叶轮直径变化<20%proportionlaw

《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备19.影响因素流量(Q)扬程(H)效率(η)轴功率(N)无关无关无操作温度下,液体的饱和蒸汽压第一节离心泵五、离心泵的气蚀现象与允许安装高度气化气泡叶轮中部(低压区)叶轮外缘(高压区)气泡破裂冲击叶轮泵损害1.离心泵的气蚀现象cavitation《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备20.操作温度下,液第一节离心泵气化气泡叶轮中部叶轮外缘气泡冲击2.泵的允许安装高度

installinghigh

第一节离心泵五、离心泵的气蚀现象与允许安装高度实际安装高度Z>允许安装高度Hg，则泵发生气蚀现象，属于不正常操作。Hg越大越安全。《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备21.2.泵的允许安装高度installinghigh(1)允许吸上真空度：若允许吸上真空度第一节离心泵五、离心泵的气蚀现象与允许安装高度<10m《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备22.(1)允许吸上真空度：若允许吸上真空度第一节离心泵<

①Hs越大，泵抗“气蚀”性越好，Hg越高。为提高泵的允许安装高度，应选用直径稍大的吸入管路。应尽可能缩短吸入管路的长度，并减少不必要的管件和阀门。第一节离心泵五、离心泵的气蚀现象与允许安装高度《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备23.①Hs越大，泵抗“气蚀”性越好，Hg越高。第一节离

由于泵的使用条件不同，吸入管路的布置情况也各异，因而有不同的和值，故制造商一般不能给出泵的值。使用单位应根据泵的具体使用条件和吸入管路的布置情况，由计算确定泵的值。第一节离心泵五、离心泵的气蚀现象与允许安装高度《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备24.由于泵的使用条件不同，吸入管路的布置情况也各异，因而有不同

③Hs与泵结构，流量，物性，大气压有关。第一节离心泵五、离心泵的气蚀现象与允许安装高度②《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备25.③Hs与泵结构，流量，第一节离心泵②《制药工程原海拔高度越高，大气压力就越低，泵的允许吸上真空度就越小。液体的饱和蒸气压与温度有关。被输送液体的温度越高，所对应的饱和蒸气压就越高，泵的允许吸上真空度就越小，泵容易发生汽蚀现象。水20℃80℃泵HS5.71.14m第一节离心泵五、离心泵的气蚀现象与允许安装高度《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备26.海拔高度越高，大气压力就越低，泵的允许吸上真空度就越小。第一(2)气蚀余量

敞口贮槽，由第一节离心泵五、离心泵的气蚀现象与允许安装高度△ｈ≈１０－Hs

《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备27.(2)气蚀余量敞口贮槽，由第一节与泵的结构和尺寸有关。第一节离心泵五、离心泵的气蚀现象与允许安装高度

①越高，泵抗“气蚀”的性能越差，Hg越低③②《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备28.与泵的结构和尺寸有关。第一节离心泵①越第一节离心泵五、离心泵的气蚀现象与允许安装高度2)若,则用替代；3)一般注意：1)《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备29.第一节离心泵2)若,则用替1)(3)防止气蚀的措施2)泵安装在液面以下,3)对易汽化的液体，提高，降低温度。第一节离心泵五、离心泵的气蚀现象与允许安装高度《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备30.1)(3)防止气蚀的措施2)泵安装在液面以下,3)对易汽化1.管路特性曲线第一节离心泵六、离心泵的工作点与调节《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备31.1.管路特性曲线第一节离心泵《制药工程原理与设备》第二章第一节离心泵六、离心泵的工作点与调节(管路特性方程)《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备32.第一节离心泵(管路特性方程)《制药工程原理与设备》第二章第一节离心泵六、离心泵的工作点与调节He~Qe—与管路布局有关,与泵性能无关H~Q—泵的特性曲线说明:He~QeH~Q—管路的特性曲线dutypoint

《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备33.第一节离心泵He~Qe—与管路布局有关,H~Q—泵的特性例:将20℃的清水从敞口水池输送到高位槽，两液面间的垂直距离为15m，吸入管和排出管的管径均为1404.5mm，管总长200m(包括所有阻力的当量长度)。摩擦系数λ＝0.02。若高位槽液面上方的压强分别为常压和4.5104Pa(表压)时，分别写出两种情况下的管路特性方程。解:《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备34.例:将20℃的清水从敞口水池输送到高位槽，两液面间的垂直距离①常压:②p2=4.5104Pa《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备35.①常压:②p2=4.5104Pa《制药工程原理与设备》第二工作点2.工作点H-泵在Q下所能提供的压头He-在Qe下，管路系统要求泵提供的压头工作点–需要与可能的结合Q=Qe,H=He说明供求一致第一节离心泵六、离心泵的工作点与调节管路特性曲线

泵的特性曲线

《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备36.工作点2.工作点H-泵在Q下所能提供的压头He-在Qe下，3.离心泵的流量调节：(1)调节阀门—改变管路特性曲线①阀门关小：MM1开大：MM2②可连续调节流量；③阀门关小,流阻增大，操作费高。第一节离心泵六、离心泵的工作点与调节He~Qe当改变管路特性曲线时，工作点沿泵的特性曲线移动。关小《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备37.3.离心泵的流量调节：(1)调节阀门—改变管路特性曲线①阀门

转速增大：MM1减小：MM2改变叶轮直径(2)调节泵的特性曲线第一节离心泵六、离心泵的工作点与调节H~Q改变转速当改变泵的特性曲线时，工作点沿管路特性曲线移动。增大《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备38.转速增大：MM1减小：M(1)并联：第一节离心泵六、离心泵的工作点与调节相同的管路特性曲线单台泵的特性曲线相同合成特性曲线合成特性曲线并联后的实际工作点a点a管路曲线越陡，流量增加得越小4.离心泵的组合操作《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备39.(1)并联：第一节离心泵相同的管路特性曲线单台泵的特性曲线(2)串联：合成特性曲线M第一节离心泵六、离心泵的工作点与调节合成特性曲线串联后的实际工作点a点管路曲线越坡，扬程增加得越小a《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备40.(2)串联：合成特性曲线M第一节离心泵合成特性曲线串联后的(3)串并联的选择：—须用串联若第一节离心泵六、离心泵的工作点与调节He~QeH~Q《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备41.(3)串并联的选择：—须用串联若第一节离心泵He~QeH~低阻管路—宜用并联高阻管路—宜用串联第一节离心泵六、离心泵的工作点与调节ABA’B’串联并联《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备42.低阻管路—宜用并联高阻管路—宜用串联第一节离心泵ABA’B第一节离心泵

七、离心泵的类型与选择离心泵——输液性质—水泵耐腐蚀泵油泵杂质泵吸液方式—单吸泵双吸泵叶轮数目—单级泵多级泵压头高低—低压泵中压泵高压泵(H<20m水柱)(H>50m水柱)1.离心泵的类型《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备43.第一节离心泵

七、离心泵的类型与选择离心泵——输液性质—水（1）清水泵—输送与水性质相似的液体B型(IS型)——单级单吸悬臂式第一节离心泵七、离心泵的类型与选择《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备44.（1）清水泵—输送与水性质相似的液体B型(IS型)——单级单第一节离心泵七、离心泵的类型与选择H：5-125m，Q：6.3-400《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备45.第一节离心泵H：5-125m，Q：6.3-400《制药工程D型——多级泵压头较高第一节离心泵七、离心泵的类型与选择H：14-351m，Q：10.8-850《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备46.D型——多级泵压头较高第一节离心泵H：14-351m，《制流量较大S型(原Sh型)——双吸泵第一节离心泵七、离心泵的类型与选择H：9-140m，Q：120-12500《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备47.流量较大S型(原Sh型)——双吸泵第一节离心泵H：9-14(2)耐腐蚀泵(F型)——酸、碱液等第一节离心泵七、离心泵的类型与选择与被输送流体接触的材料全是耐腐蚀材料密封要求高，一般采用机械密封。H——灰口铸铁——浓硫酸B——铬镍合金钢——弱腐蚀性液体M——铬镍钼钛合金钢——浓硝酸《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备48.(2)耐腐蚀泵(F型)——酸、碱液等第一节离心泵与被输送流(3)油泵(Y型)——石油产品轴封严格、冷却良好100Y-120×2吸入口直径,mm单吸油泵单级扬程级数YS——双吸油泵第一节离心泵七、离心泵的类型与选择(4)杂质泵(P型)——悬浮液和稠浆液叶片少、流道宽(开式或半闭式)《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备49.(3)油泵(Y型)——石油产品轴封严格、冷却良好100Y-1液下泵轴封要求不高《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备50.液下泵轴封要求不高《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备磁力驱动泵特点:无泄漏低噪音节能环保成本高《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备51.磁力驱动泵特点:无泄漏低噪音节能环保成本高《制药工程原2.离心泵的选择(1)液体性质泵的类型；如输送清水时可选用清水泵，并确定是IS型(B型)，还是D型或Sh型(S型)；输送腐蚀性液体时可选用相应的耐腐蚀泵；输送油类液体时可选用油泵等。第一节离心泵七、离心泵的类型与选择《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备52.2.离心泵的选择(1)液体性质泵的类型；如输送清水时可选用清(2)确定流量(Qe)和压头(He)液体的输送量一般为生产任务所规定，选泵时应以生产过程中可能出现的最大流量作为Qe的值。而He可根据管路系统的具体布置情况，由柏努利方程式确定。第一节离心泵七、离心泵的类型与选择《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备53.(2)确定流量(Qe)和压头(He)液体的输送量一般为根据泵的类型、流量Qe和压头He，从泵样本或产品目录中选择适宜的型号。为确保泵能安全可靠地运行，所选泵在要求的流量下提供的扬程应稍大一些，但在该条件下所对应的泵效率应比较高，即点(Qe，He)的坐标位置应靠在泵的高效率范围所对应的H~Q线下方。(3)确定泵的型号，列出主要性能参数第一节离心泵七、离心泵的类型与选择《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备54.根据泵的类型、流量Qe和压头He，从泵样本或产品目录中选附录21IS型单级单吸离心泵规格(摘录)p451泵型号流量/m3h-1扬程/m转速/rmin-1气蚀余量/m泵效率/%功率/kW轴功率配带功率IS50-32-1257.512.5153.756.37.5222018.5

5

290029002900145014501450

2.0

2.0

476060

54

0.961.131.26

0.16

2.22.22.20.550.550.55IS50-32-1607.512.5153.756.37.534.33229.6

8

290029002900145014501450

2.0

2.0

445456

48

1.592.022.16

0.28

3330.550.550.55IS50-32-2007.512.5153.756.37.5525504813.112.5122900290029001450145014502.02.02.52.02.02.53848513342442.823.543.840.410.510.565.55.55.50.750.750.75IS50-32-2507.512.5153.756.37.5828078.520.52019.52900290029001450145014502.02.02.52.02.02.528.538412332355.677.167.830.911.071.1411111115151555.附录21IS型单级单吸离心泵规格(摘录)p451泵型号流IS80-65-160305060152530363229987.22900290029001450145014502.52.53.02.52.53.06173726669684.825.976.590.670.750.867.57.57.51.51.51.5IS80-50-20030506015253053504713.212.511.82900290029001450145014502.52.53.02.52.53.05569715165677.879.8710.81.061.311.441515152.22.22.2IS80-50-1603050608480752900290029002.52.53.052636413.217.319.222

IS50-50-2503050608480752900290029002.52.53.052636413.217.319.2222222IS80-50-3153050601281251232900290029002.52.53.041545725.531.535.3373737IS100-80-12560100120242016.52900290029004.04.55.06778745.867.007.2811111156.IS80-65-160303629002.5614.827.(4)核算轴功率若被输送液体的密度大于常温下清水的密度，校核泵的轴功率是否够用。第一节离心泵七、离心泵的类型与选择《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备57.(4)核算轴功率若被输送液体的密度大于常温下清水的密度，例：若某输水管路系统所要求的流量为50m3h-1，压头为28m，试选择一台适宜的离心泵，并确定该泵在实际运行时所需的轴功率及因用阀门调节流量而多消耗的轴功率。已知水的密度为1000kgm-3。第一节离心泵七、离心泵的类型与选择《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备58.例：若某输水管路系统所要求的流量为50m3h-1，压头为2解：(1)确定泵的类型由于被输送液体为清水，故选用清水泵。由IS型、D型及Sh型水泵的流量范围和扬程范围可知，IS型和D型水泵都可满足所要求的流量和压头，但D型水泵的结构比较复杂，价格也较高，所以选用IS型水泵。第一节离心泵七、离心泵的类型与选择《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备59.解：(1)确定泵的类型由于被输送液体为清水，故选用清水(2)确定泵的型号根据Qe=50m3h-1及He=28m，由附录21查得IS80-65-160型水泵较为适宜，该泵的转速为2900rmin-1，在最高效率点下的主要性能参数为:Q=50m3h-1，H=32m，N=5.97kW，=73%，=2.5m第一节离心泵七、离心泵的类型与选择《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备60.(2)确定泵的型号根据Qe=50m3h-1及He=2(3)该泵实际运行时所需的轴功率该泵实际运行时所需的轴功率实际上是泵工作点所对应的轴功率。当该泵在Q=50m3h-1下运行时，所需的轴功率为5.97kW。第一节离心泵七、离心泵的类型与选择《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备61.(3)该泵实际运行时所需的轴功率该泵实际运行时(4)因用阀门调节流量而多消耗的功率由该泵的主要性能参数可知，当Q=50m3h-1时，H=32m及=73%。而管路系统要求的流量为Qe=50m3h-1，压头为He=28m。为保证达到要求的输水量，应改变管路特性曲线，即用泵出口阀来调节流量。操作时，可关小出口阀，增加管路的压头损失，使管路系统所需的压头也为32m。第一节离心泵七、离心泵的类型与选择《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备62.(4)因用阀门调节流量而多消耗的功率由该泵的主要性能参阀门调节流量而多消耗的压头为H=32-28=5m多消耗的轴功率为第一节离心泵七、离心泵的类型与选择《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备63.阀门调节流量而多消耗的压头为第一节离心泵《制药工程原理与设安装高度<Hg——防气蚀；启动前灌液——防气缚；启动前关闭出口阀——N=Nmin；停泵前关闭出口阀——防倒冲；冬天停泵应排尽液体——防冻裂。泵的安装和操作第一节离心泵七、离心泵的类型与选择《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备64.安装高度<Hg——防气蚀；启动前灌液——防气缚；启动前关闭1.往复泵reciprocatingpump

(1)单动泵：结构第二节其他类型泵原理吸液排液排液量不均匀活塞

《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备65.1.往复泵reciprocatingpump(1)单动泵(2)双动泵：(3)三联泵—排液较均匀第二节其他类型泵《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备66.(2)双动泵：(3)三联泵—排液较均匀第二节其他类型泵《制排液能力：流量活塞截面积活塞往复次数活塞冲程m()位移(4)特点：positivedisplacementpump单动泵第二节其他类型泵《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备67.排液能力：流活塞截面积活塞往复次数活塞冲程()位移(活塞杆的截面积双动泵活塞杆的直径第二节其他类型泵《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备68.活塞杆的截面积双动泵活塞杆的直径第二节其他类型泵《制药工程压头：吸上高度有限制取决于原动机功率装置机械强度有自吸能力(无需灌液)第二节其他类型泵往复泵的安装高度为4~5m，转速为80~200rpm。理论上，输送系统需要多大的压头，往复泵就能提供多大的压头，而与泵的流量无关。

《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备69.压头：吸上高度有限制取决于原动机功率装置机械强度有自吸能力(流量调节：①改变往复速率或冲程；②回(旁)路调节——能量损失大。不可关闭出口阀启动电机适用于小流量、高压头、高粘度流体。不适于腐蚀性流体和悬浮液。第二节其他类型泵=72%~93%《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备70.流量调节：①改变往复速率或冲程；②回(旁)路调节——能量损失二、计量泵(比例泵)：——精确调控流量第二节其他类型泵《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备71.二、计量泵(比例泵)：——精确调控流量第二节其他类型泵《制柱塞式计量泵米顿罗计量泵第二节其他类型泵《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备72.柱塞式计量泵米顿罗计量泵第二节其他类型泵《制药工程原理与设三、旋转泵(转子泵)：正位移泵齿轮泵gearpump

螺杆泵高压头、高粘度均为正位移泵——流量调节同往复泵第二节其他类型泵《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备73.三、旋转泵(转子泵)：正位移泵齿轮泵gearpump螺杆四、旋涡泵vortexpump：小流量、高压头,低粘度依靠离心力,启动前需灌泵启动时全开出口阀第二节其他类型泵《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备74.四、旋涡泵vortexpump：小流量、高压头,低粘度依气体输送设备分类：(1)通风机fanp2表<15kPa，压缩比<1.15；(2)鼓风机blowerp2表=15~300kPa，<4；(3)压缩机compressorp2表>300kPa，>4；(4)真空泵vacuumpump

用于减压，终压为当时当地的大气压，压缩比由真空度决定。气体输送设备分为离心式、往复式、旋转式和流体作用式等。第三节

气体输送设备

《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备75.气体输送设备分类：第三节气体输送设备《制药工程原理与设一、离心式通风机结构和工作原理

离心式通风机的结构和工作原理均与离心泵的相似，气体流通截面有方形(压强低)和圆形(压强高)两种。性能参数与特性曲线

1.性能参数通风机的性能参数有风量、风压、轴功率和效率。风量(流量)Q:单位时间内由风机排出的气体体积(以风机进口处的气体状态计)。第三节

气体输送设备

《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备76.一、离心式通风机第三节气体输送设备《制药工程原理与设备第三节

气体输送设备

《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备77.第三节气体输送设备《制药工程原理与设备》第二章流体输风压HT:单位体积的气体流过风机时所获得的总机械能，Pa。轴功率与效率

离心式通风机的轴功率计算式

第三节

气体输送设备

《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备78.风压HT:单位体积的气体流过风机时所获得的总机械能，Pa。离心式鼓风机、压缩机二、旋转式鼓风机、旋转式压缩机旋转式风机出口应安装稳压气柜和安全阀，并采用回路装置调节流量，起动时，其出口阀不能完全关闭。

第三节

气体输送设备简介

罗茨鼓风机水环泵《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备79.离心式鼓风机、压缩机第三节气体输送设备简介罗茨鼓风机三、液环式真空泵适用于抽吸含有液体的气体，尤其在抽吸有腐蚀性或爆炸性气体时更为适宜。往复式真空泵应避免所抽吸气体中含有液体，否则可能会造成严重的设备事故。往复式真空泵排气量不均匀，且结构复杂、维修费用高。

第三节

气体输送设备

《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备80.三、液环式真空泵适用于抽吸含有液体的气体，尤其在抽吸有腐蚀性旋片式真空泵水环真空泵第三节气体输送设备

《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备81.旋片式真空泵水环真空泵第三节气体输送设备《制药工程原理第二章流体输送设备讲授人：史益强《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备82.第二章流体输送设备讲授人：史益强《制药工程原理与设备》第二概述2.分类输送液体—泵1.作用低压高压低处高处近处远处按流体类型按作用原理：离心式、往复式、旋转式流体物性不同操作条件各异输送气体—通风机、鼓风机、压缩机及真空泵《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备83.概述2.分类输送液体—泵1.作用低压高压低处1.基本结构固定的泵壳旋转的叶轮第一节离心泵centrifugalpump

一、离心泵的工作原理《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备84.1.基本结构固定的泵壳旋转的叶轮第一节离心泵centrif第一节离心泵一、离心泵的工作原理2.工作原理叶轮中部低压液体吸入灌泵叶轮高速旋转离心作用静压能和动能叶轮外缘

流道扩大动能静压能液体排出排液过程吸液过程泵壳

《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备85.第一节离心泵2.工作原理叶轮中部低压液体吸入灌泵叶轮高离3.气缚现象airbinding

装设底阀(单向止逆阀)第一节离心泵centrifugalpump

一、离心泵的工作原理预防气缚现象方法：(1)在泵壳和吸入管内充满液体排除气体;(2)将泵安装在液面下方。

《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备86.3.气缚现象airbinding装设底阀第一节离心泵c第一节离心泵二、离心泵的主要部件1.叶轮作用——传递能量结构——前弯叶片、后弯叶片、径向叶片类型——开式、半闭式和闭式单吸式和双吸式吸入方式——《化工原理》课件——第二章流体输送设备87.第一节离心泵1.叶轮作用——传递能量结构——前弯叶片、后弯第一节离心泵二、离心泵的主要部件《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备88.第一节离心泵《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备7.双吸式：①吸液量大②无轴向推力第一节离心泵二、离心泵的主要部件双吸单吸《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备89.双吸式：①吸液量大②无轴向推力第一节离心泵双吸单吸《制药工2.泵壳——汇集液体，转能装置4.轴封作用—防止漏液类型—填料或机械(高)密封3.导轮未装导轮装导轮第一节离心泵二、离心泵的主要部件《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备90.2.泵壳——汇集液体，转能装置4.轴封作用—防止漏液类型—第一节离心泵

三、离心泵的主要性能参数与特性曲线1.主要性能参数2B31型离心泵铭牌上标注的参数型号2B31流量20m3/h扬程30.8m允许吸上真空度7.2m转速2900r/min效率64％轴功率2.6kW重量363N(1)流量Q:单位时间由泵排入管路的液体体积，m3/sQ与泵的结构、尺寸、转速等有关,实际流量还与管路特性有关。《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备91.第一节离心泵

三、离心泵的主要性能参数与特性曲线1.主要性(2)扬程或压头H:供给1N液体的有效机械能，m第一节离心泵三、离心泵的主要性能参数与特性曲线H与泵的结构、转速和流量有关。扬程与升扬高度的区别：升扬高度《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备92.(2)扬程或压头H:供给1N液体的有效机械能，m第一节离(4)轴功率N:泵轴从电机上得到的功率。W(3)有效功率Ne:单位时间液体从泵获得到的能量，W第一节离心泵三、离心泵的主要性能参数与特性曲线《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备93.(4)轴功率N:泵轴从电机上得到的功率。W(3)有效功率N能量损失：容积损失漏液；机械损失机械摩擦；水力损失液体摩擦及局部阻力；(5)效率η:第一节离心泵三、离心泵的主要性能参数与特性曲线η=０.６～０.８５

《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备94.能量损失：容积损失漏液；机械损失机械摩擦；水(1)H~Q线:Q↑,H↓(3)η~Q线:Q↑,η先↑后↓(2)N~Q线:Q↑,N↑

Q=0→N=Nmin0

Q=0→H>0η最高点设计点第一节离心泵三、离心泵的主要性能参数与特性曲线2.离心泵的特性曲线characteristiccurves

—实验测定designpoint

泵的高效率区：最高效率的９2％左右。《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备95.(1)H~Q线:Q↑,H↓(3)η~Q线:Q↑,η先↑例：吸入管内径100mm,排出管内径80mm,两测压口间垂直距离为0.5m。转速2900r/min,以20oC清水为介质测得流量为15L/s;泵出口表压为2.55105Pa,入口真空度为2.67104Pa;电动机输入功率6.2kW,泵由电动机直接带动,电动机效率93%。求泵的压头,轴功率和效率。

第一节离心泵三、离心泵的主要性能参数与特性曲线解：(1)求H《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备96.例：吸入管内径100mm,排出管内径80mm,两测压口间垂直第一节离心泵三、离心泵的主要性能参数与特性曲线《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备97.第一节离心泵《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备16

第一节离心泵三、离心泵的主要性能参数与特性曲线∵Z2-Z1=0.5m,p1=-2.67104Pa(表)，d1=0.1m，d2=0.08m，p2=2.55105Pa(表),《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备98.第一节离心泵∵Z2-Z1=0.5m,p1=-2.671

(2)求NN=N输入电机传(3)求η第一节离心泵三、离心泵的主要性能参数与特性曲线=6.20.93100%=5.77kW《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备99.(2)求NN=N输入电机传(3)求η第一节离心影响因素流量(Q)扬程(H)效率(η)轴功率(N)无关无关无关

近似不变近似不变↓↓↑↓第一节离心泵四、离心泵性能的改变与换算↑物性密度粘度泵转速变化<20%叶轮直径变化<20%proportionlaw

《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备100.影响因素流量(Q)扬程(H)效率(η)轴功率(N)无关无关无操作温度下,液体的饱和蒸汽压第一节离心泵五、离心泵的气蚀现象与允许安装高度气化气泡叶轮中部(低压区)叶轮外缘(高压区)气泡破裂冲击叶轮泵损害1.离心泵的气蚀现象cavitation《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备101.操作温度下,液第一节离心泵气化气泡叶轮中部叶轮外缘气泡冲击2.泵的允许安装高度

installinghigh

第一节离心泵五、离心泵的气蚀现象与允许安装高度实际安装高度Z>允许安装高度Hg，则泵发生气蚀现象，属于不正常操作。Hg越大越安全。《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备102.2.泵的允许安装高度installinghigh(1)允许吸上真空度：若允许吸上真空度第一节离心泵五、离心泵的气蚀现象与允许安装高度<10m《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备103.(1)允许吸上真空度：若允许吸上真空度第一节离心泵<

①Hs越大，泵抗“气蚀”性越好，Hg越高。为提高泵的允许安装高度，应选用直径稍大的吸入管路。应尽可能缩短吸入管路的长度，并减少不必要的管件和阀门。第一节离心泵五、离心泵的气蚀现象与允许安装高度《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备104.①Hs越大，泵抗“气蚀”性越好，Hg越高。第一节离

由于泵的使用条件不同，吸入管路的布置情况也各异，因而有不同的和值，故制造商一般不能给出泵的值。使用单位应根据泵的具体使用条件和吸入管路的布置情况，由计算确定泵的值。第一节离心泵五、离心泵的气蚀现象与允许安装高度《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备105.由于泵的使用条件不同，吸入管路的布置情况也各异，因而有不同

③Hs与泵结构，流量，物性，大气压有关。第一节离心泵五、离心泵的气蚀现象与允许安装高度②《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备106.③Hs与泵结构，流量，第一节离心泵②《制药工程原海拔高度越高，大气压力就越低，泵的允许吸上真空度就越小。液体的饱和蒸气压与温度有关。被输送液体的温度越高，所对应的饱和蒸气压就越高，泵的允许吸上真空度就越小，泵容易发生汽蚀现象。水20℃80℃泵HS5.71.14m第一节离心泵五、离心泵的气蚀现象与允许安装高度《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备107.海拔高度越高，大气压力就越低，泵的允许吸上真空度就越小。第一(2)气蚀余量

敞口贮槽，由第一节离心泵五、离心泵的气蚀现象与允许安装高度△ｈ≈１０－Hs

《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备108.(2)气蚀余量敞口贮槽，由第一节与泵的结构和尺寸有关。第一节离心泵五、离心泵的气蚀现象与允许安装高度

①越高，泵抗“气蚀”的性能越差，Hg越低③②《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备109.与泵的结构和尺寸有关。第一节离心泵①越第一节离心泵五、离心泵的气蚀现象与允许安装高度2)若,则用替代；3)一般注意：1)《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备110.第一节离心泵2)若,则用替1)(3)防止气蚀的措施2)泵安装在液面以下,3)对易汽化的液体，提高，降低温度。第一节离心泵五、离心泵的气蚀现象与允许安装高度《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备111.1)(3)防止气蚀的措施2)泵安装在液面以下,3)对易汽化1.管路特性曲线第一节离心泵六、离心泵的工作点与调节《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备112.1.管路特性曲线第一节离心泵《制药工程原理与设备》第二章第一节离心泵六、离心泵的工作点与调节(管路特性方程)《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备113.第一节离心泵(管路特性方程)《制药工程原理与设备》第二章第一节离心泵六、离心泵的工作点与调节He~Qe—与管路布局有关,与泵性能无关H~Q—泵的特性曲线说明:He~QeH~Q—管路的特性曲线dutypoint

《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备114.第一节离心泵He~Qe—与管路布局有关,H~Q—泵的特性例:将20℃的清水从敞口水池输送到高位槽，两液面间的垂直距离为15m，吸入管和排出管的管径均为1404.5mm，管总长200m(包括所有阻力的当量长度)。摩擦系数λ＝0.02。若高位槽液面上方的压强分别为常压和4.5104Pa(表压)时，分别写出两种情况下的管路特性方程。解:《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备115.例:将20℃的清水从敞口水池输送到高位槽，两液面间的垂直距离①常压:②p2=4.5104Pa《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备116.①常压:②p2=4.5104Pa《制药工程原理与设备》第二工作点2.工作点H-泵在Q下所能提供的压头He-在Qe下，管路系统要求泵提供的压头工作点–需要与可能的结合Q=Qe,H=He说明供求一致第一节离心泵六、离心泵的工作点与调节管路特性曲线

泵的特性曲线

《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备117.工作点2.工作点H-泵在Q下所能提供的压头He-在Qe下，3.离心泵的流量调节：(1)调节阀门—改变管路特性曲线①阀门关小：MM1开大：MM2②可连续调节流量；③阀门关小,流阻增大，操作费高。第一节离心泵六、离心泵的工作点与调节He~Qe当改变管路特性曲线时，工作点沿泵的特性曲线移动。关小《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备118.3.离心泵的流量调节：(1)调节阀门—改变管路特性曲线①阀门

转速增大：MM1减小：MM2改变叶轮直径(2)调节泵的特性曲线第一节离心泵六、离心泵的工作点与调节H~Q改变转速当改变泵的特性曲线时，工作点沿管路特性曲线移动。增大《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备119.转速增大：MM1减小：M(1)并联：第一节离心泵六、离心泵的工作点与调节相同的管路特性曲线单台泵的特性曲线相同合成特性曲线合成特性曲线并联后的实际工作点a点a管路曲线越陡，流量增加得越小4.离心泵的组合操作《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备120.(1)并联：第一节离心泵相同的管路特性曲线单台泵的特性曲线(2)串联：合成特性曲线M第一节离心泵六、离心泵的工作点与调节合成特性曲线串联后的实际工作点a点管路曲线越坡，扬程增加得越小a《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备121.(2)串联：合成特性曲线M第一节离心泵合成特性曲线串联后的(3)串并联的选择：—须用串联若第一节离心泵六、离心泵的工作点与调节He~QeH~Q《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备122.(3)串并联的选择：—须用串联若第一节离心泵He~QeH~低阻管路—宜用并联高阻管路—宜用串联第一节离心泵六、离心泵的工作点与调节ABA’B’串联并联《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备123.低阻管路—宜用并联高阻管路—宜用串联第一节离心泵ABA’B第一节离心泵

七、离心泵的类型与选择离心泵——输液性质—水泵耐腐蚀泵油泵杂质泵吸液方式—单吸泵双吸泵叶轮数目—单级泵多级泵压头高低—低压泵中压泵高压泵(H<20m水柱)(H>50m水柱)1.离心泵的类型《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备124.第一节离心泵

七、离心泵的类型与选择离心泵——输液性质—水（1）清水泵—输送与水性质相似的液体B型(IS型)——单级单吸悬臂式第一节离心泵七、离心泵的类型与选择《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备125.（1）清水泵—输送与水性质相似的液体B型(IS型)——单级单第一节离心泵七、离心泵的类型与选择H：5-125m，Q：6.3-400《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备126.第一节离心泵H：5-125m，Q：6.3-400《制药工程D型——多级泵压头较高第一节离心泵七、离心泵的类型与选择H：14-351m，Q：10.8-850《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备127.D型——多级泵压头较高第一节离心泵H：14-351m，《制流量较大S型(原Sh型)——双吸泵第一节离心泵七、离心泵的类型与选择H：9-140m，Q：120-12500《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备128.流量较大S型(原Sh型)——双吸泵第一节离心泵H：9-14(2)耐腐蚀泵(F型)——酸、碱液等第一节离心泵七、离心泵的类型与选择与被输送流体接触的材料全是耐腐蚀材料密封要求高，一般采用机械密封。H——灰口铸铁——浓硫酸B——铬镍合金钢——弱腐蚀性液体M——铬镍钼钛合金钢——浓硝酸《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备129.(2)耐腐蚀泵(F型)——酸、碱液等第一节离心泵与被输送流(3)油泵(Y型)——石油产品轴封严格、冷却良好100Y-120×2吸入口直径,mm单吸油泵单级扬程级数YS——双吸油泵第一节离心泵七、离心泵的类型与选择(4)杂质泵(P型)——悬浮液和稠浆液叶片少、流道宽(开式或半闭式)《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备130.(3)油泵(Y型)——石油产品轴封严格、冷却良好100Y-1液下泵轴封要求不高《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备131.液下泵轴封要求不高《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备磁力驱动泵特点:无泄漏低噪音节能环保成本高《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备132.磁力驱动泵特点:无泄漏低噪音节能环保成本高《制药工程原2.离心泵的选择(1)液体性质泵的类型；如输送清水时可选用清水泵，并确定是IS型(B型)，还是D型或Sh型(S型)；输送腐蚀性液体时可选用相应的耐腐蚀泵；输送油类液体时可选用油泵等。第一节离心泵七、离心泵的类型与选择《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备133.2.离心泵的选择(1)液体性质泵的类型；如输送清水时可选用清(2)确定流量(Qe)和压头(He)液体的输送量一般为生产任务所规定，选泵时应以生产过程中可能出现的最大流量作为Qe的值。而He可根据管路系统的具体布置情况，由柏努利方程式确定。第一节离心泵七、离心泵的类型与选择《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备134.(2)确定流量(Qe)和压头(He)液体的输送量一般为根据泵的类型、流量Qe和压头He，从泵样本或产品目录中选择适宜的型号。为确保泵能安全可靠地运行，所选泵在要求的流量下提供的扬程应稍大一些，但在该条件下所对应的泵效率应比较高，即点(Qe，He)的坐标位置应靠在泵的高效率范围所对应的H~Q线下方。(3)确定泵的型号，列出主要性能参数第一节离心泵七、离心泵的类型与选择《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备135.根据泵的类型、流量Qe和压头He，从泵样本或产品目录中选附录21IS型单级单吸离心泵规格(摘录)p451泵型号流量/m3h-1扬程/m转速/rmin-1气蚀余量/m泵效率/%功率/kW轴功率配带功率IS50-32-1257.512.5153.756.37.5222018.5

5

290029002900145014501450

2.0

2.0

476060

54

0.961.131.26

0.16

2.22.22.20.550.550.55IS50-32-1607.512.5153.756.37.534.33229.6

8

290029002900145014501450

2.0

2.0

445456

48

1.592.022.16

0.28

3330.550.550.55IS50-32-2007.512.5153.756.37.5525504813.112.5122900290029001450145014502.02.02.52.02.02.53848513342442.823.543.840.410.510.565.55.55.50.750.750.75IS50-32-2507.512.5153.756.37.5828078.520.52019.52900290029001450145014502.02.02.52.02.02.528.538412332355.677.167.830.911.071.14111111151515136.附录21IS型单级单吸离心泵规格(摘录)p451泵型号流IS80-65-160305060152530363229987.22900290029001450145014502.52.53.02.52.53.06173726669684.825.976.590.670.750.867.57.57.51.51.51.5IS80-50-20030506015253053504713.212.511.82900290029001450145014502.52.53.02.52.53.05569715165677.879.8710.81.061.311.441515152.22.22.2IS80-50-1603050608480752900290029002.52.53.052636413.217.319.222

IS50-50-2503050608480752900290029002.52.53.052636413.217.319.2222222IS80-50-3153050601281251232900290029002.52.53.041545725.531.535.3373737IS100-80-12560100120242016.52900290029004.04.55.06778745.867.007.28111111137.IS80-65-160303629002.5614.827.(4)核算轴功率若被输送液体的密度大于常温下清水的密度，校核泵的轴功率是否够用。第一节离心泵七、离心泵的类型与选择《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备138.(4)核算轴功率若被输送液体的密度大于常温下清水的密度，例：若某输水管路系统所要求的流量为50m3h-1，压头为28m，试选择一台适宜的离心泵，并确定该泵在实际运行时所需的轴功率及因用阀门调节流量而多消耗的轴功率。已知水的密度为1000kgm-3。第一节离心泵七、离心泵的类型与选择《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备139.例：若某输水管路系统所要求的流量为50m3h-1，压头为2解：(1)确定泵的类型由于被输送液体为清水，故选用清水泵。由IS型、D型及Sh型水泵的流量范围和扬程范围可知，IS型和D型水泵都可满足所要求的流量和压头，但D型水泵的结构比较复杂，价格也较高，所以选用IS型水泵。第一节离心泵七、离心泵的类型与选择《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备140.解：(1)确定泵的类型由于被输送液体为清水，故选用清水(2)确定泵的型号根据Qe=50m3h-1及He=28m，由附录21查得IS80-65-160型水泵较为适宜，该泵的转速为2900rmin-1，在最高效率点下的主要性能参数为:Q=50m3h-1，H=32m，N=5.97kW，=73%，=2.5m第一节离心泵七、离心泵的类型与选择《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备141.(2)确定泵的型号根据Qe=50m3h-1及He=2(3)该泵实际运行时所需的轴功率该泵实际运行时所需的轴功率实际上是泵工作点所对应的轴功率。当该泵在Q=50m3h-1下运行时，所需的轴功率为5.97kW。第一节离心泵七、离心泵的类型与选择《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备142.(3)该泵实际运行时所需的轴功率该泵实际运行时(4)因用阀门调节流量而多消耗的功率由该泵的主要性能参数可知，当Q=50m3h-1时，H=32m及=73%。而管路系统要求的流量为Qe=50m3h-1，压头为He=28m。为保证达到要求的输水量，应改变管路特性曲线，即用泵出口阀来调节流量。操作时，可关小出口阀，增加管路的压头损失，使管路系统所需的压头也为32m。第一节离心泵七、离心泵的类型与选择《制药工程原理与设备》第二章流体输送设备143.(