化工原理課件第2章1

1、2.0 2.0 概述概述2.1 2.1 液體輸送機(jī)械液體輸送機(jī)械泵泵 2.1.1 2.1.1 離心泵離心泵 一、離心泵的構(gòu)造和工作原理一、離心泵的構(gòu)造和工作原理 二、離心泵主要構(gòu)件的結(jié)構(gòu)及功能二、離心泵主要構(gòu)件的結(jié)構(gòu)及功能 三、離心泵的理論壓頭和實(shí)際壓頭三、離心泵的理論壓頭和實(shí)際壓頭 2.1.1 離心泵離心泵 四、離心泵的主要性能參數(shù)和特性曲線四、離心泵的主要性能參數(shù)和特性曲線 五、離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)五、離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié) 六、離心泵的組合操作六、離心泵的組合操作串、并聯(lián)串、并聯(lián) 七、離心泵的安裝高度七、離心泵的安裝高度 八、離心泵的類型和選用八、離心泵的類型和選用 2.2 2.2

2、 氣體壓送機(jī)械氣體壓送機(jī)械 一、離心通風(fēng)機(jī)一、離心通風(fēng)機(jī) 二、往復(fù)式壓縮機(jī)二、往復(fù)式壓縮機(jī)自學(xué)自學(xué)第二章 流體輸送機(jī)械流體輸送機(jī)械流體輸送機(jī)械 真空泵真空泵壓縮機(jī)壓縮機(jī)鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī)通風(fēng)機(jī)通風(fēng)機(jī)氣體壓送機(jī)械氣體壓送機(jī)械泵泵液體輸送機(jī)械液體輸送機(jī)械重點(diǎn)掌握重點(diǎn)掌握第二章 流體輸送機(jī)械離心泵離心泵第二章 流體輸送機(jī)械氣體輸送機(jī)械氣體輸送機(jī)械2.1 2.1 液體輸送機(jī)械液體輸送機(jī)械泵泵按泵的工作原理分按泵的工作原理分:特點(diǎn)：使流體獲得速度特點(diǎn)：使流體獲得速度特點(diǎn)：機(jī)械內(nèi)部的工作容積不斷發(fā)生變化。特點(diǎn)：機(jī)械內(nèi)部的工作容積不斷發(fā)生變化。 、回回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)式式等等往往復(fù)復(fù)式式容容積積式式：如如軸軸流流式式、噴噴射

3、射式式等等、離離心心式式速速度度式式：如如泵泵離心泵的外觀 ：、：、：、泵軸及軸封裝置泵軸及軸封裝置泵殼泵殼葉輪葉輪3212.1.1 離心泵離心泵一離心泵的構(gòu)造和工作原理一離心泵的構(gòu)造和工作原理1離離心心泵泵的的構(gòu)構(gòu)造造：思考：思考： 為什么葉片彎曲？為什么葉片彎曲？ 泵殼呈蝸殼狀？泵殼呈蝸殼狀？2離離心心泵泵的的工工作作原原理理一離心泵的構(gòu)造和工作原理一離心泵的構(gòu)造和工作原理思考：思考： 流體在泵內(nèi)都獲得了哪幾種能量？流體在泵內(nèi)都獲得了哪幾種能量？ 其中哪種能量占主導(dǎo)地位？其中哪種能量占主導(dǎo)地位？思考：思考： 泵啟動(dòng)前為什么要灌滿液體？泵啟動(dòng)前為什么要灌滿液體？氣縛現(xiàn)象氣縛現(xiàn)象離心泵的操作離

4、心泵的操作灌液灌液克服氣縛現(xiàn)象克服氣縛現(xiàn)象啟動(dòng)啟動(dòng)先關(guān)閉出口閥門，再合閘先關(guān)閉出口閥門，再合閘運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)逐步開啟出口閥門，調(diào)節(jié)流量逐步開啟出口閥門，調(diào)節(jié)流量停車停車先關(guān)閉出口閥門，再拉閘先關(guān)閉出口閥門，再拉閘二離心泵主要構(gòu)件的結(jié)構(gòu)及功能二離心泵主要構(gòu)件的結(jié)構(gòu)及功能1葉輪葉輪 半半閉閉式式葉葉輪輪敞敞式式葉葉輪輪閉閉式式葉葉輪輪思考：思考：三種葉輪中那一種效率高？三種葉輪中那一種效率高？閉式葉輪的內(nèi)漏較弱些，敞式閉式葉輪的內(nèi)漏較弱些，敞式葉輪的最大。葉輪的最大。但敞式葉輪和半閉式葉輪不易但敞式葉輪和半閉式葉輪不易發(fā)生堵塞現(xiàn)象發(fā)生堵塞現(xiàn)象二離心泵主要構(gòu)件的結(jié)構(gòu)及功能二離心泵主要構(gòu)件的結(jié)構(gòu)及功能 葉輪

5、軸向力將導(dǎo)致軸及葉輪的竄動(dòng)和葉輪軸向力將導(dǎo)致軸及葉輪的竄動(dòng)和葉輪與泵殼的相互研磨。葉輪與泵殼的相互研磨。葉輪軸向力問題葉輪軸向力問題2泵殼泵殼思考：思考：泵殼的主要作用是什么？泵殼的主要作用是什么？匯集液體，并導(dǎo)出液體；匯集液體，并導(dǎo)出液體；能量轉(zhuǎn)換裝置能量轉(zhuǎn)換裝置二離心泵主要構(gòu)件的結(jié)構(gòu)及功能二離心泵主要構(gòu)件的結(jié)構(gòu)及功能3. 軸封裝置軸封裝置 機(jī)械密封機(jī)械密封填料密封填料密封二離心泵主要構(gòu)件的結(jié)構(gòu)及功能二離心泵主要構(gòu)件的結(jié)構(gòu)及功能減少泵內(nèi)高壓液體外流，防止空氣侵入泵內(nèi)。減少泵內(nèi)高壓液體外流，防止空氣侵入泵內(nèi)。-填料不能壓得過緊，也不能壓得過松，應(yīng)以填料不能壓得過緊，也不能壓得過松，應(yīng)以 壓蓋調(diào)

6、節(jié)到有液體成滴狀向外滲透。壓蓋調(diào)節(jié)到有液體成滴狀向外滲透。 常用填料為浸透石墨或黃油的棉織物或石棉。常用填料為浸透石墨或黃油的棉織物或石棉。壓頭壓頭： 泵提供給單位重量液體泵提供給單位重量液體的能量稱為泵的壓頭，的能量稱為泵的壓頭，用用H表示，單位表示，單位m。三離心泵的理論壓頭和實(shí)際壓頭三離心泵的理論壓頭和實(shí)際壓頭 多多，且且葉葉片片厚厚度度不不計(jì)計(jì)。葉葉輪輪的的葉葉片片數(shù)數(shù)目目為為無無窮窮流流體體為為理理想想流流體體)2()1(理論壓頭理論壓頭：理想情況下單位重量液體所獲得的能量稱為理想情況下單位重量液體所獲得的能量稱為 理論壓頭，用理論壓頭，用H 表示。表示。問問：由由（1） 、 （2）

7、可可以以得得出出什什么么結(jié)結(jié)果果？由由(1) 液液體體在在泵泵內(nèi)內(nèi)無無摩摩擦擦阻阻力力損損失失由由( (2 2) ) 流流體體與與葉葉片片的的相相對(duì)對(duì)運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)的的運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)軌軌跡跡 可可視視為為與與葉葉片片形形狀狀相相同同。三離心泵的理論壓頭和實(shí)際壓頭三離心泵的理論壓頭和實(shí)際壓頭 w2 c2 2 2 2 u2 w1 c1 1 1 u1r處處處處與與葉葉片片相相切切在在 1 與與 2 之之間間列列機(jī)機(jī)械械能能衡衡算算方方程程式式，得得： u H gpp 12) 1 (22122gcc 1. 理論壓頭表達(dá)式的推導(dǎo)理論壓頭表達(dá)式的推導(dǎo)三離心泵的理論壓頭和實(shí)際壓頭三離心泵的理論壓頭和實(shí)際壓頭液體在高速旋

8、轉(zhuǎn)的葉輪中的運(yùn)動(dòng)分為液體在高速旋轉(zhuǎn)的葉輪中的運(yùn)動(dòng)分為2 2種種: :與與葉葉片片的的相相對(duì)對(duì)運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)：周向運(yùn)動(dòng)周向運(yùn)動(dòng) w2 c2 2 2 2 u2 w1 c1 1 1 u1使靜壓頭增加gpp 12 的原因：原原因因一一：離心力作功CF2 2r r 22121222122221122121uurrdrrgppdrFrrrrc 三離心泵的理論壓頭和實(shí)際壓頭三離心泵的理論壓頭和實(shí)際壓頭/gg1/gg w2 c2 2 2 2 u2 w1 c1 1 1 u1gwwgpp22221212 三離心泵的理論壓頭和實(shí)際壓頭三離心泵的理論壓頭和實(shí)際壓頭原因二：原因二：液體由液體由1流到流到2時(shí)，由于流動(dòng)通道逐漸

9、擴(kuò)大，時(shí)，由于流動(dòng)通道逐漸擴(kuò)大， w逐漸變小，這部分能量將轉(zhuǎn)化為靜壓能。逐漸變小，這部分能量將轉(zhuǎn)化為靜壓能。gwwuugppgppgpp22221212221211212 （2）將式2 代入式1 得：gccgwwuuH22212222212122 w2 c2 2 2 2 u2 w1 c1 1 1 u1于是：根據(jù)余弦定理可知：111212121cos2 ucucw 222222222cos2 ucucw （3）（4）式 3、4 代入上式得： 三離心泵的理論壓頭和實(shí)際壓頭三離心泵的理論壓頭和實(shí)際壓頭故：故：gucucH111222coscos 一般地，1=90 則 cos1=0，于是：gucguc

10、Hu22222cos （5） w2 c2 2 2 2 u2 w1 c1 1 1 u1三離心泵的理論壓頭和實(shí)際壓頭三離心泵的理論壓頭和實(shí)際壓頭三離心泵的理論壓頭和實(shí)際壓頭三離心泵的理論壓頭和實(shí)際壓頭 Q又又rcbr2222 222222 ctgbrQucu 代入式 5 得：2222 ctgccuru r2b2c2uc2c2r gctgbQrgctgbrQuuH222222222222 w2 c2 2 2 2 u2 w1 c1 1 1 u1c2uc2r gctgbQrgctgbrQuuH222222222222 三離心泵的理論壓頭和實(shí)際壓頭三離心泵的理論壓頭和實(shí)際壓頭請(qǐng)思考：請(qǐng)思考：與與H 有關(guān)的

11、因素有哪些？分別是怎樣的關(guān)系？有關(guān)的因素有哪些？分別是怎樣的關(guān)系？ 討論：討論： （1）理論壓頭與流量）理論壓頭與流量Q、葉輪轉(zhuǎn)速、葉輪轉(zhuǎn)速 、葉輪的尺寸、葉輪的尺寸和構(gòu)和構(gòu)造造 ( r2、b2、 2）有關(guān)；）有關(guān)；（2）葉輪直徑及轉(zhuǎn)速越大，則理論壓頭越大；）葉輪直徑及轉(zhuǎn)速越大，則理論壓頭越大； gctgbQrgctgbrQuuH222222222222 （3）在在葉葉輪輪轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速、直直徑徑一一定定時(shí)時(shí)，流流量量 Q 與與理理論論 壓壓頭頭 H 的的關(guān)關(guān)系系受受裝裝置置角角 2的的影影響響如如下下：葉片后彎葉片后彎， 20， 即即H 隨流量增大而減??；隨流量增大而減??；葉片徑向葉片徑向， 2=

12、90 ，ctg 2=0， 即即H 不隨流量而變化不隨流量而變化；葉片前彎葉片前彎， 290 ，ctg 20， 即即H 隨流量增大而增大。隨流量增大而增大。 w2 w2 w2 2 2 2 后后彎彎葉葉片片 徑徑向向葉葉片片 前前彎彎葉葉片片思考：思考：為什么工業(yè)用泵采用后彎葉片的居多？為什么工業(yè)用泵采用后彎葉片的居多？c2w2u2后彎葉片后彎葉片c2w2u2徑向葉片徑向葉片c2w2u2前彎葉片前彎葉片c2小，泵內(nèi)流動(dòng)阻力損失小小，泵內(nèi)流動(dòng)阻力損失小三離心泵的理論壓頭和實(shí)際壓頭三離心泵的理論壓頭和實(shí)際壓頭三離心泵的理論壓頭和實(shí)際壓頭三離心泵的理論壓頭和實(shí)際壓頭 gctgbQrgctgbrQuuH2

13、22222222222 （4）理論壓頭）理論壓頭H 與液體密度無關(guān)。與液體密度無關(guān)。 這就是說，同一臺(tái)泵無論輸送何種密度的液體，對(duì)單這就是說，同一臺(tái)泵無論輸送何種密度的液體，對(duì)單 位重量流體所能提供的能量是相同的。位重量流體所能提供的能量是相同的。思考：思考： 泵對(duì)單位體積流體所加的能量是否與液體密度無關(guān)？泵對(duì)單位體積流體所加的能量是否與液體密度無關(guān)？有關(guān)，有關(guān)， gH 與密度呈正比。與密度呈正比。(罐泵罐泵:液體產(chǎn)生的進(jìn)出口壓液體產(chǎn)生的進(jìn)出口壓差大差大,如未罐泵如未罐泵,氣體進(jìn)出口壓差小氣體進(jìn)出口壓差小,會(huì)發(fā)生氣縛現(xiàn)象會(huì)發(fā)生氣縛現(xiàn)象)三離心泵的理論壓頭和實(shí)際壓頭三離心泵的理論壓頭和實(shí)際壓頭2. 離心泵的實(shí)際壓頭離心泵的實(shí)際壓頭實(shí)際壓頭比理論壓頭要小。實(shí)際壓頭比理論壓頭要小。具體原因如下：具體原因如下： 主要取決于葉片主要取決于葉片數(shù)目、裝置角數(shù)目、裝置角 2、葉、葉輪大小等因素，而幾輪大小等因素，而幾乎與流量大小無關(guān)。乎與流量大小無關(guān)。（1）葉片間的環(huán)流運(yùn)動(dòng)）葉片間的環(huán)流運(yùn)動(dòng)三離心泵的理論壓頭和實(shí)際壓頭三離心泵的理論壓頭和實(shí)際壓頭（2）水力損失）水力損失-可近似視為與流可近似視為與流 速的平方呈正比速的平方呈正比 沖擊損失沖擊損失阻力損失阻力損失-在設(shè)計(jì)流量下，此在設(shè)計(jì)流量下，此