化工原理 第二章 流体输送机械课件

第二章流体输送机械l概述l液体输送机械l气体输送机械概述一、流体输送机械向流体作功以提高机械能的装置工作原理液体输送机械气体输送机械动力式（或叶轮式）离心式离心泵、旋涡泵离心风机、离心压缩机轴流式轴流泵轴流式通风机喷射式喷射泵容积式（或正位移式）往复式往复泵、隔膜泵、计量泵往复式压缩机回转式齿轮泵

、螺杆泵罗茨风机、液环压缩机（甲）液体输送机械2－1离心泵的操作原理、结构、与类型2－2离心泵的理论压头与实际压头2－3离心泵的主要性能参数2－4离心泵的特性曲线及其应用2－5离心泵的工作点和流量调节2－6离心泵的安装高度2－6离心泵的选用、安装与操作2－1离心泵的操作原理、结构、与类型结构泵壳(蜗壳)叶轮叶片底阀泵轴吸入管排出管2.工作原理电动机——轴——叶轮，旋转离心力叶片间液体中心外围——液体被做功动能高速离开叶轮↓泵壳（流道逐渐扩大）——减速（动能静压能）排出口↓2－1离心泵的操作原理、结构、与类型3.气缚泵内有空气，则小离心力小吸入口处所形成的真空度不足以将液体吸入泵内气缚故离心泵在启动前必须灌泵在吸入管底部安装带有滤网的底阀

（止逆阀）滤网是为了防止固体物质进入泵内而损坏叶轮的叶片4.主要构件（1）叶轮将机械能传给液体，使液体的静压能和动能均有提高。按结构不同可分闭式、半闭式和开式（2）泵壳（蜗壳）B能量转换A汇集液体，作导出液体的通道；（一部分动能转变为静压能）。(3)轴封装置2－1离心泵的操作原理、结构、与类型为了防止高压液体从泵壳内沿轴向外泄漏以及因叶轮中心处为负压使外界空气经缝隙漏入，需采用轴封装置。即泵轴与泵壳之间的密封。常用的轴封装置：（1）填料密封；（2）机械密封2－1离心泵的操作原理、结构、与类型4.离心泵分类①按液体吸入方式分为单吸式泵（液体从叶轮的一面进入）和双吸式泵（液体从叶轮的两面进入）；

②按叶轮级数分为单级泵（泵轴上只装有一个叶轮）和多级泵（泵轴上装有串联的两个以上的叶轮）

③按其用途来分类，常用的类型有：水泵、耐腐蚀泵、油泵和杂质泵等。

2－2离心泵的理论压头与实际压头一、压头泵的压头（扬程）：是指泵向单位重量流体提供的能量其值应与管路要求的He相等2－2离心泵的理论压头与实际压头2－2离心泵的理论压头与实际压头推导基于三个假设：二、理论压头（1）叶片的数目无限多，叶片无限薄。（2）理想流体2－2离心泵的理论压头与实际压头图2-1流体进入与离开叶轮时的速度r1β2α1r2w1Ac2sinα2u2u1w2c22β1α2c1离心泵的流量可表示为单位重量流体通过无限多叶片的旋转叶轮所获得的能量理论压头H一般离心泵为提高H，使1=90，即cos1=0——离心泵的理论压头的表达式——叶片的装置角2－2离心泵的理论压头与实际压头为什么一般采用后弯叶片？2－3离心泵的主要性能参数泵的主要性能参数：流量、压头、有效功率、转速和效率。有些还包括允许吸上真空度或气蚀余量2－3离心泵的主要性能参数1.流量qv单位时间内输送出的流体量。单位m3/s。2.压头H3.有效功率、轴功率和效率有效功率效率离心泵运转过程中能量损失主要有：容积损失（η1）水力损失（η2）机械损失（η3）轴功率Pa,由电机输入离心泵的功率称泵的轴功率2－4离心泵的特性曲线及其应用一、离心泵的特性曲线离心泵的生产部门将其产品的基本参数用曲线表示出来，称为离心泵的特性曲线（、、）

2－4离心泵的特性曲线及其应用曲线讨论1H~qv扬程H随流量qv的增大而下降（qv

很小时例外）轴功率N随流量增大而增加，当qv=0时,N最小。2Pa~qv离心泵应在出口阀关闭下启动，以防止电机过载。3

曲线有极值点（最大值），称为设计点。因为离心泵在最高效率点工作时最经济，所以其所对应的流量、压头、轴功率为最佳工况参数。一般选用离心泵时，其工作区应处于最高效率点的92%左右。4、与最高效率相对应的H、qv、Pa值称为最佳工况参数。5、离心泵铭牌上标明的参数就是最佳工况参数。6、离心泵厂家给出三条线2－4离心泵的特性曲线及其应用二、液体性质对离心泵特性的影响1流体密度的影响

压头H和流量qv与密度

ρ无关。泵的效率η一般也和密度ρ无关。但是泵的轴功率Pa随流体密度变化而变化

2、液体粘度的影响输送粘度较大的液体时，需对特性曲线进行修正。当被输送液体的运动粘度小于2010-6m2/s时，泵的特性曲线变化很小，可不作修正。2－4离心泵的特性曲线及其应用三、转速与叶轮尺寸对离心泵特性的影响比例定律：切割定律：1、转速的影响2、叶轮尺寸的影响2－5离心泵的工作点和流量调节一、管路的特性曲线——管路的特性方程（曲线）管路特性曲线表示流体通过某一特定管路所需要的压头与流量的关系。2－5离心泵的工作点和流量调节2－5离心泵的工作点和流量调节管路特性曲线和泵的特性曲线的交点泵供流量=管路流量泵供压头=流体压头泵的实际工作状态，若该点在泵的高效区，则该工作点是适宜的。三、流量的调节2－5离心泵的工作点和流量调节1）改变阀门的开度（管路特性曲线的改变）he2ho阀门关小，管路特性曲线变陡，泵的工作点由A1移至A2。流量由Q1减至Q2。12阀门关小,加大，对流量Q2来说，阻力损失从原来的变为H2－h0，因此阻力损失增加了H2-he2he2－h0，三、流量的调节2－5离心泵的工作点和流量调节2）改变转速（离心泵的特性曲线）阀门关小，转速由n1减小到n2，泵的特性曲线下移，泵的工作点由A1移至A2，流量和压头都减小。2－6离心泵的选用、安装与操作离心泵的选用具体步骤：1、确定输送系统的流量与压头。流量一般为生产任务所决定。根据输送系统管路安排，利用柏努力方程式计算管路所需压头。2、选择泵的类型与型号。根据输送液体性质和操作条件确定泵的类型。按已确定的流量和压头从泵样本选出合适的型号。3、校核泵的特性参数。如果输送液体的粘度和密度与水相差很大，则应该核算泵的流量和压头及功率。2－6离心泵的安装高度以贮槽液面（s）为基准面，在截面s和e之间列柏努利方程安装高度,zs——安装高度则Pe↓,Ps一定时，一、汽蚀Pe<Pv叶轮中心液体汽化汽泡被抛向外围压力升高>pv汽泡破裂，蒸汽凝结——汽蚀现象周围液体高速冲向汽泡中心撞击叶片(水锤)叶片冲击与腐蚀2－6离心泵的安装高度二、允许吸上真空度1、允许吸上真空度提高允许安装高度的方法：减小，在同一流量下，应选用直径稍大的吸入管；2.减小2、允许吸上高度（又称允许安装高度zs）,吸入管径大而短，或减小弯头和阀门一般离心泵在出厂是以20℃清水在10ｍ水柱的大气压下测定其允许吸上真空度，并标注在铭牌上。当操作条件和输送工质与上述不符合时，必须进行换算指离心泵入口处可允许达到的最大真空度，单位为ｍ液柱（真空）三、气蚀余量2－6离心泵的安装高度是指离心泵入口处的静压头与动压头之和超过输送液体操作温度下的饱和蒸汽压的最小允许值（Δh）。三、离心泵的安装高度zsΔh也是按20℃水规定的，当输送其它液体时需校正。上述两种方法求出的安装高度为允许值，只要已知、Δh中的一个，就可确定泵的安装高度。一般为了安全起见，离心泵的实际吸上高度或实际安装高度应一般比允许值小0.5～1ｍ。1.往复泵的结构

下图是往复泵的示意图

主要部件：泵缸；活塞；活塞杆；吸入阀、排出阀

其中的吸入阀和排出阀均为单向阀。2-8往复泵1.往复泵

往复泵是利用活塞的往复运动，将能量传给液体，以完成液体输送任务。往复泵输送液体的流量只与活塞的位移有关，而与管路情况无关，但往复泵的压头只与管路情况有关。这种特性为正位移特性，具有这种特性的泵称为正位移泵。2-8往复泵2.往复泵的特点和分类

(1)往复泵的流量仅与往复泵活塞的直径、行程、转速及液缸数有关，与管路的情况、所输送流体的温度、粘度无关。(2)往复泵的压头取决于往复泵在其中工作的管路特性。(3)往复泵装置中必须安装有安全阀或其它安全装置。(4)往复泵有很好的自吸能力。

(5)往复泵的效率较高(6)往复泵的流量较小，且流量不均匀，结构比较复杂，适用于高压头、小流量的场合。但不宜输送腐蚀性液体及含有固体颗粒的悬浮液。2-8往复泵往复泵的分类：

(1)按与输送介质接触的工作机构分有活塞泵、柱塞泵和隔膜泵；

(2)按往复泵的作用特点分有单作用泵、双作用泵和差动泵；

(3)根据动力分有机动泵（包括电动机驱动的泵和内燃机驱动的泵）、直接作用泵（包括蒸汽、气、液压直接驱动的泵）和手动泵等。2-8往复泵4.往复泵工况调节

往复泵的流量调节通常采用改变往复泵的转速、改变活塞行程或旁路调节等方法来实现。3.往复泵性能参数往复泵的主要性能参数有流量、压头（压力）、功率、效率、活塞每分钟的往复次数及汽蚀余量等，它们的定义与离心泵相同。2-8往复泵气体输送机械分类（乙）气体输送机械（乙）气体输送机械1流量

ρ液≈1000ρ气,当质量流量相同时，V气≈1000V液2经济流速气体（15~25m/s）液体（1~3m/s）气体动能比较大3管径ms＝ρuA当ms相同时，u气≈10u液ρ气＝1/1000ρ液4阻力损失d气≈10d液

u气2≈100u液2

,hf气=10hf液经过相同管长后，气体输送特点u气≈10u液d气≈10d液当ms相同时，离心通风机1—机壳;2—叶轮;3—吸入口;4—排出口(1)基本结构：离心式通风机的主要部件包括叶轮和机壳两部分。a、为适应输送风量大的要求，通风机的叶轮直径一般是比较大的。b、叶轮上叶片的数目比较多,比较短。c、叶片有平直的、前弯的、后弯的。d、机壳内逐渐扩大的通道及出口截面有矩形和圆形两种，低中压风机多用矩形。一、离心通风机的结构、工作原理与分类2-12离心式风机(2)工作原理与离心泵相似通常根据离心通风机出口压力的不同分为低压（<1kPa以下）、中压（1kPa~3kPa）和高压（3kPa~15kPa）三种通风机。(3)分类（1）风量以进口处为准。单位m3/s。

二、离心通风机的性能参数（2）风压单位体积流体提供的能量J/m3J/m3=J/m.m2=N/m2=Pa两边同乘ρg即全压＝静压+动压2-12离心式风机通风机铭牌上的风压是用空气测定的，其“标准条件”为压力Pa=101.3kPa，温度20C，此时空气密度0=1.2kg/m3。如果操作条件与“标准条件”不同，则操作条件下的风Pt可用下式换算选择风机以Pt0为准（3）功率和效率2-12离心式风机w是流体