化工原理2012-2 流体输送机械 03

1第二章流体(liútǐ)输送机械液体输送机械-------泵叶片式、容积式、其他形式气体(qìtǐ)输送机械-------风机、压缩机、真空泵精品资料2第一节离心泵一、离心泵的操作原理(yuánlǐ)与构造1、工作(gōngzuò)原理在操作中应避免产生“气缚现象”精品资料3离心泵外形(wàixínɡ)精品资料4第一节离心泵2、基本(jīběn)部件与构造叶轮(yèlún)：开式、半开式、闭式；泵壳轴封装置：填料密封、机械密封精品资料5叶轮(yèlún)：开式、半开式、闭式第一节离心泵精品资料6第一节离心泵泵壳截面积逐步扩大的蜗牛壳形通道——蜗壳液体(yètǐ)量大降低速度精品资料7第一节离心泵导轮泵壳内在叶轮(yèlún)外周安装的一个固定的带叶片的环精品资料8第一节离心泵轴封装置：填料密封(mìfēng)(填料函)密封(mìfēng)圈,填入柔性填料机械密封(mìfēng)由两个光滑而密切贴合的金属环形面构成精品资料9第一节离心泵吸液方式(fāngshì)：单吸、双吸精品资料10二、离心泵的理论压头(yātóu)和实际压头(yātóu)1、压头和升扬(shēnɡyánɡ)高度第一节离心泵泵向单位重量液体提供的机械能——H[m]精品资料112、理论(lǐlùn)压头H∞假设：（1）叶片无数(wúshù)多（2）液体为理想流体可以在叶轮的进、出口列柏努利方程，推导出理论压头(推导见教材56-58页）第一节离心泵精品资料12产生(chǎnshēng)的原因：原因(yuányīn)一：离心力作功1kg液体受到的离心力为：原因二：液体由1流到2时，由于流动通道逐渐扩大，

w逐渐变小，这部分能量将转化为静压能。精品资料13液体在高速旋转的叶轮(yèlún)中的运动分为2种:周向运动(yùndòng)：沿叶片表面的运动：处处与叶片相切，速度w根据余弦定理可知：精品资料14离心泵设计中，一般(yībān)都使设计流量下的1=90则cos1=0。于是(yúshì)精品资料15讨论：H与流量Q、叶轮转速、叶轮的尺寸和构造（r2、b2、2）有关；叶轮直径越大、转速越大，则H越大；在叶轮转速、直径一定时，流量Q与理论压头H的关系(guānxì)受装置角2的影响如下:精品资料163、实际(shíjì)压头：叶片间的环流叶片数、黏度(niándù)阻力损失流速（流量）平方冲击损失额定设计第一节离心泵精品资料17三、离心泵的主要(zhǔyào)性能参数1、压头(yātóu)H和流量Q转速n、流量Q、压头H、轴功率N、效率η、汽蚀余量等第一节离心泵精品资料182、有效(yǒuxiào)功率和轴功率3、效率(xiàolǜ)容积损失水力损失机械损失容积损失：泵壳与叶轮之间有缝隙，从叶轮四周送出的压力较高的液体会有小量漏回到叶轮的中央入口，这部分液体所引起的能量损失较容积损失。水力损失：液体流过叶轮、泵壳时的摩擦阻力，流体入口处流动方向改变及边界层的分离导致的水力损失。机械损失：轴承、密封的机械部件的摩擦损失。大型泵效率可达90%；小型泵效率一般为50~70%。第一节离心泵精品资料19精品资料20四、离心泵的特性曲线(qūxiàn)及其应用1、特性(tèxìng)曲线N~Q曲线：功率随流量的增大而上升：~Q曲线：效率随流量的增大先增大，到最大后下降H~Q曲线：压头随流量的增大而下降；第一节离心泵精品资料213、转速(zhuànsù)与叶轮尺寸对离心泵特性的影响转速影响：比例(bǐlì)定律叶轮尺寸的影响：切割定律2、液体性质对离心泵特性的影响密度的影响:流量、压头不变；功率变粘度的影响：粘度大时考虑修正第一节离心泵精品资料22精品资料23五、离心泵的工作(gōngzuò)点与流量调节1、管路特性(tèxìng)方程He=B+AQ2

2、离心泵的工作点3、流量调节改变阀门开度调节改变转速调节改变叶轮尺寸调节HQA精品资料24精品资料25六、离心泵的安装(ānzhuāng)高度Zs＝Hg＝(ps-p1)/g-u12/2g-hf动能(dòngnéng)忽略1001精品资料261、“汽蚀”现象(xiànxiàng)2、汽蚀余量(yúliànɡ)

p1<pv会发生汽蚀。汽蚀余量h=(pe/g

+ue2/2g)-pv/g，

h愈大，愈能防止汽蚀hmin＝(pemin/g

+ue2/2g)-pv/g

h允许=hmin+0.34、离心泵的安装高度Zs允许＝(ps-pV)/g-hf-h允许饱和蒸汽压精品资料27输送高温或低沸点的液体时，由于其饱和蒸汽压高，允许的吸上高度就会很小，甚至出现负值，就需采取以下(yǐxià)措施：（1）尽量减小吸入管内的压头损失。例如：不将调节阀安在进口管路上。（2）将泵安装在液面下方，使液体自灌而不是吸入。精品资料28用油泵从密闭容器中送出30℃的丁烷。容器内丁烷液面上方的绝对压力为343kN/m2。输送到最后，液面将降到泵入口中心线以下2.8m。液体丁烷在30℃时的密度580kg/m3,饱和蒸汽压304kN/m2。吸入管的压头(yātóu)损失估计为1.5m。所选油泵汽蚀余量3m.问这个泵能否正常操作？精品资料29类型(lèixíng)：水泵(shuǐbèng)——悬臂式泵、多级或双吸式泵耐腐蚀泵油泵杂质泵七、离心泵的选用、安装与操作精品资料301、选用原则(yuánzé)：根据液体性质及操作条件确定泵的类型根据流量、压头确定泵的型号2、安装(ānzhuāng)与操作注意安装高度不得高于允许值启动前必须在泵内充满液体；启动时出口阀门应关闭；离心泵应尽可能在高效率区工作；离心泵工作时应注意轴发热情况。精品资料31精品资料32精品资料33第二节其他(qítā)类型泵一、往复泵精品资料34二、计量泵精品资料35三、旋转泵精品资料36四、螺杆泵精品资料2023/2/4第二章流体(liútǐ)的流动与输送37三、气体(qìtǐ)输送机械输送和压缩气体的设备统称气体压送机械。用途：气体输送产生高压气体产生真空输送机械出口压强（表压）压缩比通风机（Fan）15kPa1～1.5鼓风机（Blower）15kPa～0.3MPa<4压缩机（Compressor）>0.3MPa>4真空泵（Vacuumpump）大气压减压抽吸精品资料38一、通风机1、结构(jiégòu)2、性能参数和特性(tèxìng)曲线3、选用精品资料39二、离心(líxīn)鼓风机和压缩机三、往复(wǎngfù)压缩机四、真空泵绝热压缩等温压缩精品资料2023/2/4第二章流体(liútǐ)的流动与输送401、通风机（Fan）工业上常用通风机按其结构形式有轴流式和离心式两类。轴流式通风机排风量大而风压很小，一般仅用于通风换气，而不用于气体输送(shūsònɡ)。离心式通风机的应用十分广泛，按其产生风压可分为：低压离心通风机：出口风压小于1.0kPa（表压）中压离心通风机：出口风压1.0～3.0kPa（表压）高压离心通风机：出口风压3.0～15.0kPa（表压）精品资料2023/2/4第二章流体的流动(liúdòng)与输送411－机壳2－叶轮(yèlún)3－吸入口4－排出口离心通风机精品资料2023/2/4第二章流体(liútǐ)的流动与输送42离心(líxīn)通风机（CentrifugalFan）9-19D高压离心通风机G\Y4-73型锅炉离心通、引风机DKT-2系列低噪声离心通风机B30防爆轴流通风机高温离心通风机精品资料2023/2/4第二章流体的流动(liúdòng)与输送432、鼓风机（Blower）罗茨鼓风机(fēnɡjī)（容积式风机(fēnɡjī)、正位移类型）工作原理：与齿轮泵相似。结构：由机壳和腰形转子组成。两转子之间、转子与机壳之间间隙很小，无过多泄漏。改变两转子的旋转方向，则吸入与排出口互换。工业上常用的鼓风机主要有旋转式和离心式两种类型。特点：风量与转速成正比而与出口压强无关，故出口阀不可完全关闭，流量用旁路调节。应安装稳压气罐和安全阀。工作温度不能超过85℃，以防转子因热膨胀而卡住。罗茨鼓风机的出口压强一般不超过80kPa（表压）。出口压强过高，泄漏量增加，效率降低。精品资料2023/2/4第二章流体(liútǐ)的流动与输送44罗茨鼓风机L6LD系列L10WDA系列L4LD系列3R5WD系列精品资料2023/2/4第二章流体(liútǐ)的流动与输送45离心(líxīn)鼓风机（透平鼓风机Turboblower）工作原理：与离心泵相同。单级风机的风压较低，风压较高的离心鼓风机采用多级，其结构也与多级离心泵类似。多级低速离心鼓风机离心鼓风机的送气量大，但出口压强仍不高，一般不超过0.3MPa（表压），即压缩比不大，因而无需冷却装置，各级叶轮的直径大小也大致相同。精品资料2023/2/4第二章流体(liútǐ)的流动与输送46离心(líxīn)鼓风机（透平鼓风机Turboblower）精品资料2023/2/4第二章流体(liútǐ)的流动与输送473、压缩机（Compressor）工业上使用的压缩机主要(zhǔyào)有往复式和离心式两种类型。往复式压缩机（ReciprocatingCompressor）结构：主要部件有气缸、活塞、吸入和压出活门。工作原理：与往复泵相似，依靠活塞往复运动和活门的交替动作将气体吸入和压出。气体在压缩过程中体积缩小、密度增大、温度升高。精品资料2023/2/4第二章流体的流动(liúdòng)与输送48离心式压缩机离心式压缩机又称透平压缩机，其主要结构和工作原理与离心鼓风机相似，但压缩机有更多的叶轮级数，通常(tōngcháng)在10级以上，因此可产生很高的风压。由于压缩比较高，气体体积收缩大，温升也高，所以压缩机也常分成几段，每段又包括若干级，叶轮直径逐级减小，且在各段之间设有中间冷却器。离心式压缩机流量大，供气均匀，体积小，维护方便，且机体内无润滑油污染气体。离心式压缩机在现代大型合成氨工业和石油化工企业中有很多应用，其压强可达几十MPa，流量可达几十万m3/h。精品资料2023/2/4第二章流体的流动(liúdòng)与输送49旋片式压缩机螺杆式压缩机可连续输出流量(liúliàng)超过400m³/min，压力高达1MPa。和叶片式压缩机相比，此类压缩机能输送出连续的无脉动的压缩空气。精品资料2023/2/4第二章流体(liútǐ)的流动与输送50涡旋式压缩机20世纪(shìjì)90年代开发的高科技压缩机，结构简单，只有四个运行部件。压缩机工作腔由相运动涡卷付形成多个相互封闭的镰形工作腔，当动涡卷作平动运动时，使镰形工作腔由大变小而到压缩和排出空气。特点：效率高、可靠性好，是最节能压缩机。低噪声、长寿命，被誉为“环保型压缩机”。由于涡旋式压缩机主要运动件涡卷付，只有磨合没有磨损，因而寿命更长，被誉为免维修压缩机。精品资料2023/2/4第二章流体的流动(liúdòng)与输送514、真空泵（VacuumPump）水环真空泵水环真空泵属湿式真空泵，结构简单。由于旋转部分没有机械摩擦(mócā)，使用寿命长，操作可靠。适用于抽吸夹带有液体的气体。但效率低，一般为30%~50%，所能造成的真空度还受泵体内