化工原理课件：第2章 流体输送机械

工程目的：给流体加入机械能2.1概述管路特性方程流体对输送机械的能量要求从1至2截面第2章流体输送机械高度湍流，K与流量无关管路特性的影响因素阻力部分：①管径d②管长l、le或ζ③势能增加部分：①位差Δz②压差Δp③密度ρ=

2.2离心泵2.2.1离心泵的工作原理主要构件叶轮：迫使液体高速旋转，形成离心力场中心加入低势能、低动能液体外缘输出高势能、高动能液体蜗壳：流道逐渐扩大，将动能部分转化成势能（工程措施之一！）离心力场静力学方程推导X=ω2x，Y=ω2y，Z=-gXdx+Ydy+Zdz-dp/ρ=0习题1用到！理论压头的推导（注意坐标系变化）w-叶片通道内流体相对于叶片的运动速度；u-叶轮运动切向速度；w和u的合速度为c（绝对速度）；式（2-12）表示离心泵向单位重量流体提供的能量，包括势能和动能；式（2-18）表示不同形状的叶片在叶轮直径和转速一定下，泵的理论压头和流量的线性关系！见图2-8。（为何采用后弯叶片？）气缚现象（因何导致？）2.2.2

离心泵的特性曲线（1）泵的有效压头泵内损失：容积损失:部分流体漏回入口处水力损失:μ≠0,叶片数目有限机械损失:轴承、轴封的摩擦（2）泵的有效功率

Pe=ρgqVHe

Pa基本上随流量qV单调上升泵启动时关出口阀（3）泵的效率泵的特性曲线测定(录像)d吸=38mm,d出=25mm,测得水流量qV=5×10-4m3/s,p压=0.2MPa,p真=27kPa。求：He=?解：由泵进、出口列方程比例定律条件：速度三角形相似（效率相等）转速对特性曲线的影响（难点但应注意！）泵的操作启动：结合特性曲线！关闭：调节：2.2.3离心泵的流量调节和组合操作工作点工程处理方法：过程分解法流量调节(1)出口阀开度优点：调节简便、灵活缺点：能耗(2)改变转速n节能，但不方便新老泵特性曲线关系时，∴(等效率点)

例1已知：充分湍流，λ=常数，现将离心水泵由输水改为输送CCl4,ρ=1630kg/m3求：①当p1=p2时,qV

,H

,η

,p出

,Pe

;②当p1<p2时，qV

,H

,η

,p出

,Pe

。考虑：密度对特性曲线的影响！解：①管路特性不变,工作点不变,qV不变,H不变,η不变。由点3至2排能量方程②管路特性曲线下移，因↓，图解思维qV↑，H↓，η不定

相同型号泵的串并联泵的特性方程：He=A-BqV2串联后的特性方程为：（扬程加倍）并联后的特性方程为：（流量加倍）2.2.4离心泵的安装高度汽蚀现象叶轮入口K处压强最低，Hg太大时，pK≤pV,液体汽化，形成汽泡，受压缩后溃灭。后果：叶轮受冲击而出现剥落；泵轴振动强烈，甚至振断。汽蚀余量NPSH由1至K：pK=pV,发生汽蚀,这时p1最小,定义临界汽蚀余量(NPSH)c由0至K：pK=pV时规定必需汽蚀余量

(NPSH)r=(NPSH)c+Δ,进泵样本，与流量有关实际汽蚀余量须比(NPSH)r大0.5m以上，最大允许安装高度[Hg]为实际安装高度Hg<[Hg]即可。另：①吸入管径常大于压出管径；②吸入管不装调节阀。再沸器循环泵例1图示两槽间要安装一台离心泵，常压下输送20℃水，流量qV=45m3/h,现有一台清水泵,在此流量下He=32.6m，(NPSH)r=3m,已算得Hf吸入=1m，Hf压出(阀全开)=6m。试问：这台泵是否可用？解：应当满足①安装高度②扬程①

=10.33-0.24-1-3.5=5.59m>Hg=3m②两槽液面之间列管路方程

H=ΔZ+ΣHf=20+1+6=27m<32.6m该泵可以用，在使用中用阀门调去多余的能量。

2.2.5离心泵的类型与选用1类型(1)清水泵——单级、多级、双吸(2)耐腐蚀泵——用耐腐蚀材料(3)油泵——密封良好(4)液下泵——转轴特别长(5)屏蔽泵——无密封、无泄漏2选用(1)根据泵的工作条件，如腐蚀性、潜水等确定泵的类型；(2)根据管路所需的qV，H，确定泵的型号。查qV=10m3/h,He=30m,选50-32-160,n=2900rpm或65-40-315,n=1450rpm另一工程措施！2.3往复泵2.3.1主要构件：泵缸、活塞、活门工作原理：直接提供压强能2.3.2往复泵的流量调节（1）正位移特性:流量由泵决定,

与管路特性无关。（2）流量:qV=ALnηV

A泵缸截面,L活塞行程,

n转速,ηV容积效率。（3）不均匀性:

加气室,双动,多缸。（4）流量调节①旁路阀②改变转速和行程(5)扬程在电机功率范围内，由管路特性决定(6)操作一般无气缚，能自吸(7)安装不装出口调节阀也有汽蚀问题2.4其它化工用泵2.4.1非正位移泵(1)轴流泵(2)旋涡泵2.4.2正位移泵隔膜泵计量泵齿轮泵螺杆泵2.5气体输送机械气体输送特点（1）流量：ρ液≈1000ρ气，当质量流量相同时，qV气≈1000qV液；（2）经济流速：水1~3m/s；空气15~25m/s

u气≈10u液，动能项大；（3）管径，qm相同时，

u↑10倍,ρ↓倍,d↑10倍

气体输送机械分类按结构分：离心式例：离心风机往复式往复式压缩机旋转式罗茨风机流体作用式喷射泵一般按进出口压强差分：通风机：出口压强≤15kPa(表)

鼓风机：出口压强15kPa~0.3MPa(表)

压缩机：出口压强>0.3MPa(表)

真空泵：生成负压，进口<0.1MPa,出口0.1MPa2.5.1通风机常用类型轴流式通风机离心式通风机离心式通风机(录像)原理与离心泵相同，不同之处：(1)风压pT∝ρ(2)动能在总机械能中所占比重明显特性曲线参数：风量qV,风压pT,pS,

功率P,效率η出厂标准：0.1MPa,20℃空气,ρ=1.2kg/m3以入口状态为基准：①qV②ρ③pT使用中注意换算例1某离心风机铭牌给出全压1.8×103Pa,现用于输送ρ’=1.5kg/m3的气体。求：PT’=?解：2.5.2

鼓风机罗茨风机注意：①正位移特性②温度过高会使转子卡住2.5.4真空泵目的：获得和维持负压主要性能参数：(1)极限真空：能达到的稳定的最低压强，用绝对压强表示(2)抽气速率：以吸入口状态为基准，m3/h真空泵抽的是什么？真空泵抽①漏入系统的空气；②系统内产生的不凝性气体；③部分物料(占有一定的分压)。

选真空泵时注意：①抽气速率要大于漏气速率;②被带走的物料量的多少。流体输送机械的安全问题现象：烧保险丝、烧电机、毁坏设备认识三点：①