《制药工程原理与设备》2 流体输送设备

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整理课件概述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整理课件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整理课件第一节离心泵一、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整理课件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整理课件第一节离心泵二、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整理课件第一节离心泵二、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整理课件双吸式：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整理课件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整理课件第一节离心泵

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整理课件(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整理课件(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整理课件能量损失：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整理课件(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整理课件例：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整理课件第一节离心泵三、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整理课件

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整理课件

(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整理课件影响因素流量(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整理课件操作温度下,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整理课件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整理课件(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整理课件

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整理课件

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整理课件

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整理课件海拔高度越高，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整理课件(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整理课件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整理课件第一节离心泵五、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整理课件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整理课件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整理课件第一节离心泵六、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整理课件第一节离心泵六、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整理课件例: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整理课件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整理课件工作点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整理课件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整理课件

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整理课件(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整理课件(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整理课件(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整理课件低阻管路—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整理课件第一节离心泵

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整理课件（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整理课件第一节离心泵七、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整理课件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整理课件流量较大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整理课件(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整理课件(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整理课件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整理课件磁力驱动泵特点: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整理课件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整理课件(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整理课件根据泵的类型、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整理课件附录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整理课件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整理课件(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整理课件例：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整理课件解：(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整理课件(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整理课件(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整理课件(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整理课件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整理课件安装高度<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整理课件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整理课件(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整理课件排液能力：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整理课件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整理课件压头：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整理课件流量调节：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整理课件二、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整理课件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整理课件三、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