過程流體機械

1、緒論緒論離心壓縮機離心壓縮機*容積式壓縮機容積式壓縮機*泵泵*離心機離心機 沙毅，聞建龍沙毅，聞建龍. 泵與風(fēng)機泵與風(fēng)機. 合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2005 西安交通大學(xué)透平壓縮機教研室西安交通大學(xué)透平壓縮機教研室. 離心式壓縮機原理離心式壓縮機原理. 北京：北京：機械工業(yè)出版社，機械工業(yè)出版社，1980 郁永章郁永章. 活塞式壓縮機活塞式壓縮機. 北京：機械工業(yè)出版社，北京：機械工業(yè)出版社，1982 孫啟才孫啟才. 離心機原理結(jié)構(gòu)與設(shè)計計算離心機原理結(jié)構(gòu)與設(shè)計計算. 北京：機械工業(yè)出版北京：機械工業(yè)出版社，社，1987過程流體機械過程流體機械流體機械的分類

2、流體機械的分類流體機械的用途流體機械的用途流體機械的發(fā)展趨勢流體機械的發(fā)展趨勢 過程：事物狀態(tài)變化在過程：事物狀態(tài)變化在 的持續(xù)和的持續(xù)和 的延伸。的延伸。 生產(chǎn)過程：生產(chǎn)過程： 勞動對象勞動對象 生產(chǎn)領(lǐng)域到生產(chǎn)領(lǐng)域到 產(chǎn)品的全部過程。產(chǎn)品的全部過程。大型化、管道化、連續(xù)化、快速化、自動化。大型化、管道化、連續(xù)化、快速化、自動化。 過程裝備與控制專業(yè)主要以過程裝備與控制專業(yè)主要以 過程工業(yè)過程工業(yè) 為專業(yè)背景。為專業(yè)背景。 過程工業(yè)：過程工業(yè)： 以以 流程性物料流程性物料 （如氣體、液體、粉體等）（如氣體、液體、粉體等） 為主要對象，為主要對象， 以以 改變改變 物料的狀態(tài)和性質(zhì)物料的狀態(tài)和性

3、質(zhì) 為為 主要目的主要目的 工業(yè)，工業(yè)， 包括包括 化工、石油化工、生物化工、化學(xué)、煉油、制藥、食品、化工、石油化工、生物化工、化學(xué)、煉油、制藥、食品、 冶金、環(huán)保、能源、動力等。冶金、環(huán)保、能源、動力等。 生產(chǎn)率；生產(chǎn)率；生產(chǎn)成本；優(yōu)化控制；生產(chǎn)成本；優(yōu)化控制； 污染。污染。 生產(chǎn)過程中所使用的生產(chǎn)過程中所使用的生產(chǎn)工具生產(chǎn)工具（設(shè)備與機器）。（設(shè)備與機器）。 以以 為工質(zhì)進行能量轉(zhuǎn)換、處理與輸送的機械。為工質(zhì)進行能量轉(zhuǎn)換、處理與輸送的機械。 如：管道化生產(chǎn)。如：管道化生產(chǎn)。 流體機械的許多零部件處于流體機械的許多零部件處于運動狀態(tài)，運動狀態(tài)， 并與其中的并與其中的流體流體發(fā)生發(fā)生。 將將

4、，輸出軸功率。，輸出軸功率。 如如 汽輪機、燃氣輪機、水輪機等。汽輪機、燃氣輪機、水輪機等。 鍋鍋爐爐汽輪機汽輪機發(fā)電機發(fā)電機給水泵給水泵凝凝汽汽器器過熱器過熱器 真實真實 真實真實 將將 ，改變流體的狀態(tài)（壓力勢能和動能）。，改變流體的狀態(tài)（壓力勢能和動能）。 如如 壓縮機、泵、分離機等。壓縮機、泵、分離機等。 A fluid is a substance that will begin to deform when a shear force is applied to it and continue to deform as long as force is applied. 工作機工作

5、機 將機械能將機械能 氣體氣體的能量。的能量。 全壓全壓 全壓全壓 全壓全壓 將機械能將機械能液體液體的能量。的能量。 用機械能將用機械能將 開來的機械。開來的機械。 特點：單級壓升較高，輸送流體的流量較小。特點：單級壓升較高，輸送流體的流量較小。 特點：單級壓升較小，輸送流體的流量較大。特點：單級壓升較小，輸送流體的流量較大。 廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個行業(yè)；與人們的生活密不可分。廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個行業(yè)；與人們的生活密不可分。 流體機械的耗電量占全國總用電量的流體機械的耗電量占全國總用電量的 以上以上* 汽水循環(huán)：汽水循環(huán)：水水 鍋爐鍋爐 蒸汽蒸汽 推動汽輪機旋轉(zhuǎn)推動汽輪機旋轉(zhuǎn) 帶動發(fā)電

6、機旋轉(zhuǎn)發(fā)電帶動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)發(fā)電 * 汽輪機汽輪機 鍋爐給水泵鍋爐給水泵：由加熱器向：由加熱器向 鍋爐供水。鍋爐供水。 冷凝泵冷凝泵：汽輪機排出的廢汽：汽輪機排出的廢汽 在冷凝器中凝結(jié)成水，在冷凝器中凝結(jié)成水， 由冷凝泵打入加熱器由冷凝泵打入加熱器 進行再循環(huán)。進行再循環(huán)。 循環(huán)水泵循環(huán)水泵：供給冷凝器用的：供給冷凝器用的 冷卻循環(huán)水。冷卻循環(huán)水。 灰渣泵灰渣泵：用于鍋爐排灰。：用于鍋爐排灰。 化工流程中，原料、中間產(chǎn)品常為液體或氣體，固體物料也經(jīng)常化工流程中，原料、中間產(chǎn)品常為液體或氣體，固體物料也經(jīng)常以溶液或熔液的形態(tài)參與化學(xué)反應(yīng)，輸送流體的泵和壓縮機被稱為以溶液或熔液的形態(tài)參與化學(xué)反應(yīng)，輸送

7、流體的泵和壓縮機被稱為 。且輸送介質(zhì)常有特殊要求。如。且輸送介質(zhì)常有特殊要求。如 乙烯流程乙烯流程 用泵用泵：序號序號123456液體種類液體種類油油油油水水汽油汽油堿液堿液H.C.C2等等泵型式泵型式溫度溫度高溫高溫序號序號789101112液體種類液體種類H.C.甲烷甲烷H.C.乙烷等乙烷等H.C.乙烯乙烯H.C.丙烷等丙烷等H.C.丙烯丙烯H.C.C4泵型式泵型式溫度溫度低溫低溫低溫低溫 泵與壓縮機是石油和天然氣的鉆探、開采、運輸和加工過程中的泵與壓縮機是石油和天然氣的鉆探、開采、運輸和加工過程中的重要設(shè)備。重要設(shè)備。* * 潛油泵潛油泵：將原油從很深的油井輸送到地面。：將原油從很深的油

8、井輸送到地面。 葉輪直徑很小，泵的級數(shù)達數(shù)百級，固液混合物。葉輪直徑很小，泵的級數(shù)達數(shù)百級，固液混合物。* * 油田注水泵油田注水泵：采用高壓向油層中注水，：采用高壓向油層中注水，油層壓力，實現(xiàn)自噴。油層壓力，實現(xiàn)自噴。 大慶油田，注水大慶油田，注水6t/1t油。油。* * 注氣壓縮機注氣壓縮機：海洋油田伴生氣代替水注入油層，：海洋油田伴生氣代替水注入油層， 油層壓力。油層壓力。 注氣量較小注氣量較小 活塞式壓縮機；活塞式壓縮機； 注氣量較大注氣量較大 離心式壓縮機。（壓力可達離心式壓縮機。（壓力可達71MPa）* * 水下油氣混輸泵水下油氣混輸泵：將原油和共生的天然氣一起輸出。：將原油和共生

9、的天然氣一起輸出。 鋼鐵冶煉過程中，需要大量的空氣和氧氣支持燃燒鋼鐵冶煉過程中，需要大量的空氣和氧氣支持燃燒 風(fēng)機；風(fēng)機； 生產(chǎn)過程中需要消耗大量的水生產(chǎn)過程中需要消耗大量的水 泵。泵。* * 高爐鼓風(fēng)機高爐鼓風(fēng)機：軸流式壓縮機。：軸流式壓縮機。 風(fēng)量大：高爐容積風(fēng)量大：高爐容積4000m3時，風(fēng)量時，風(fēng)量10000m3/min， 功率功率60MW。* * 氧氣壓縮機氧氣壓縮機：氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼設(shè)備。：氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼設(shè)備。 典型參數(shù)：流量典型參數(shù)：流量72000m3/h，壓力壓力3.75 MPa，功率功率 12.15MW。防爆。防爆。 給水排水系統(tǒng)是現(xiàn)代化城市最主要的基礎(chǔ)設(shè)施之一。給水排水系

10、統(tǒng)是現(xiàn)代化城市最主要的基礎(chǔ)設(shè)施之一。* * 自來水廠自來水廠：一級泵站，抽吸江河之水，沉淀，消毒；二級泵站，：一級泵站，抽吸江河之水，沉淀，消毒；二級泵站， 將水送往用戶。將水送往用戶。* * 工業(yè)用水工業(yè)用水* * 廢水排放、處理及再利用廢水排放、處理及再利用* * 燃氣輪機壓縮機燃氣輪機壓縮機 大型和移動式燃氣輪機（如噴氣式發(fā)動機）中，軸流式壓縮機；大型和移動式燃氣輪機（如噴氣式發(fā)動機）中，軸流式壓縮機； 小型固定式燃氣輪機，離心式壓縮機。小型固定式燃氣輪機，離心式壓縮機。* * 渦輪增壓器渦輪增壓器 內(nèi)燃機氣缸內(nèi)燃機氣缸 廢氣廢氣 渦輪機渦輪機 壓縮機壓縮機 進入氣缸的空氣壓力進入氣缸的

11、空氣壓力 功率增加功率增加 50% 100%* * 動力風(fēng)源動力風(fēng)源：風(fēng)動工具等。：風(fēng)動工具等。 制冷裝置在工業(yè)和科學(xué)領(lǐng)域，以及生活領(lǐng)域中起著重要作用。制冷裝置在工業(yè)和科學(xué)領(lǐng)域，以及生活領(lǐng)域中起著重要作用。* * 作為工作機的流體機械作為工作機的流體機械壓縮機壓縮機： 小型制冷裝置中，容積式壓縮機；小型制冷裝置中，容積式壓縮機； 大型制冷裝置中，離心式壓縮機；丙烯冷凍壓縮機（世界上最大大型制冷裝置中，離心式壓縮機；丙烯冷凍壓縮機（世界上最大 的離心式壓縮機），功率的離心式壓縮機），功率53.7MW.* * 作為原動機的流體機械作為原動機的流體機械（透平膨脹機和活塞式膨脹機）（透平膨脹機和活塞式膨脹機）： 氣體（制冷介質(zhì)）絕熱（等熵膨脹）氣體（制冷介質(zhì)）絕熱（等熵膨脹）氣體溫度氣體溫度，且可輸出，且可輸出 功率，節(jié)約能源。功率，節(jié)約能源。 排水、通風(fēng)、礦物遠距離水力輸送。排水、通風(fēng)、礦物遠距離水力輸送。 火箭發(fā)動機的重要組成部分?；鸺l(fā)動機的重要組成部分。 火箭和飛船控制導(dǎo)航系統(tǒng)中火箭和飛船控制導(dǎo)航系統(tǒng)中的動力源。的動力源。 1.4.1 1.4.1 創(chuàng)造新的機型創(chuàng)造新的機型 1.4.2 1.4.2 流體機械內(nèi)部流動規(guī)律的研究與應(yīng)用流體機械內(nèi)部流動