化工原理2.1-2.4 流體輸送設(shè)備課件

1、1化化 工工 原原 理理2教學(xué)目的：教學(xué)目的：重重 點：點：課課 型：型：教學(xué)方法：教學(xué)方法：難難 點：點：熟悉各種流體輸送機(jī)械，了解各種流體輸送機(jī)械熟悉各種流體輸送機(jī)械，了解各種流體輸送機(jī)械的工作原理和操作特點，能夠根據(jù)實際需要正確的工作原理和操作特點，能夠根據(jù)實際需要正確選擇適宜的流體輸送機(jī)械。選擇適宜的流體輸送機(jī)械。 離心泵的工作原理、性能參數(shù)、特性曲線離心泵的工作原理、性能參數(shù)、特性曲線離心泵安裝高度的計算；離心泵安裝高度的計算；往復(fù)式壓縮機(jī)多級壓縮和中間冷卻的必要性往復(fù)式壓縮機(jī)多級壓縮和中間冷卻的必要性機(jī)械設(shè)備機(jī)械設(shè)備講解、動畫演示講解、動畫演示第二章第二章 流體輸送設(shè)備流體輸送設(shè)備

2、32.1 2.1 概述概述feHgugpzH22采用流體輸送設(shè)備操作的采用流體輸送設(shè)備操作的目的目的是為了提高流體是為了提高流體的動能、位能或靜壓能，或用于克服沿程的阻的動能、位能或靜壓能，或用于克服沿程的阻力，也可能幾種目的兼而有之。力，也可能幾種目的兼而有之。 4 按按輸送的介質(zhì)輸送的介質(zhì)分類分類： 液體液體泵泵 氣體氣體風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī) 流體輸送設(shè)備分類流體輸送設(shè)備分類 按按工作原理工作原理分類：分類： 動力式（葉輪式）動力式（葉輪式） 正位移式正位移式(容積式容積式)：往復(fù)式、旋轉(zhuǎn)式：往復(fù)式、旋轉(zhuǎn)式 流體作用式（如噴射式）流體作用式（如噴射式）52. 2 離離 心心 泵泵(ce

3、ntrifugal pump)62. 2 離離 心心 泵泵(centrifugal pump)7 離心泵的構(gòu)造離心泵的構(gòu)造主要組成部分是主要組成部分是葉輪葉輪(impeller)和蝸形泵殼和蝸形泵殼(pump case)。葉輪葉輪安裝在泵殼內(nèi)，液體入安裝在泵殼內(nèi)，液體入口在泵殼中央，正對葉口在泵殼中央，正對葉輪中心，并與吸入導(dǎo)管輪中心，并與吸入導(dǎo)管相連。壓出口在泵殼旁相連。壓出口在泵殼旁側(cè)，聯(lián)結(jié)壓出導(dǎo)管。側(cè)，聯(lián)結(jié)壓出導(dǎo)管。8葉輪葉輪： 由由4 41212片向后彎曲的葉片片向后彎曲的葉片( (vane,blade)vane,blade)組成，組成，安裝在泵軸上，由電動機(jī)帶動而快速旋轉(zhuǎn)。安裝在泵軸

4、上，由電動機(jī)帶動而快速旋轉(zhuǎn)。9流體在離心泵葉輪中的運動 離心泵工作原理離心泵工作原理10導(dǎo)輪的作用導(dǎo)輪的作用導(dǎo)輪導(dǎo)輪引導(dǎo)液體在泵殼通道內(nèi)平穩(wěn)地改變方向引導(dǎo)液體在泵殼通道內(nèi)平穩(wěn)地改變方向, ,減少能減少能量損失量損失, ,提高能量轉(zhuǎn)換效率提高能量轉(zhuǎn)換效率. .11 氣縛氣縛(air bind)：NOTENOTE：在開車前應(yīng)預(yù)先將離心泵的泵殼和吸入管路中充滿在開車前應(yīng)預(yù)先將離心泵的泵殼和吸入管路中充滿 液體，運轉(zhuǎn)過程中也要防止空氣漏入。液體，運轉(zhuǎn)過程中也要防止空氣漏入。 為便于泵內(nèi)充滿液體為便于泵內(nèi)充滿液體, ,吸入管底部安裝有吸入管底部安裝有止逆底閥止逆底閥。如果泵的位置低于槽內(nèi)液面，則啟動時無

5、需灌泵。如果泵的位置低于槽內(nèi)液面，則啟動時無需灌泵。 當(dāng)離心泵啟動時，若泵內(nèi)當(dāng)離心泵啟動時，若泵內(nèi)存在空氣，就會形成葉輪存在空氣，就會形成葉輪空轉(zhuǎn)，這種現(xiàn)象稱為空轉(zhuǎn)，這種現(xiàn)象稱為“氣氣縛縛”。12 離心泵的主要性能參數(shù)離心泵的主要性能參數(shù)(performance parameter)離心泵的流量離心泵的流量(pumping output)：單位時間排出液體體積。與葉輪結(jié)構(gòu)、尺寸和轉(zhuǎn)速有關(guān)。與葉輪結(jié)構(gòu)、尺寸和轉(zhuǎn)速有關(guān)。揚程揚程(delivery lift)He：又稱為泵的壓頭，是指泵對單位重量的流體所做的功。與流量、葉輪結(jié)構(gòu)、尺寸和轉(zhuǎn)與流量、葉輪結(jié)構(gòu)、尺寸和轉(zhuǎn)速有關(guān)。速有關(guān)。與轉(zhuǎn)速成正比與轉(zhuǎn)速成

6、正比與轉(zhuǎn)速的平方成正比與轉(zhuǎn)速的平方成正比13離心泵揚程的測定離心泵揚程的測定fHgpguZHegpguZ22221211221 12 2gppguuZZHe122122122兩測壓點之間的管路很短，其間的流動阻力可忽略不計，即Hf=0m液柱揚程并不等于升舉高度揚程并不等于升舉高度Z，升舉高度只是揚程的一部分。升舉高度只是揚程的一部分。14功率：功率：在單位時間內(nèi)，液體自泵實際得到的功稱為泵在單位時間內(nèi)，液體自泵實際得到的功稱為泵的的有效功率有效功率，pe，單位為單位為W。效率：效率：aepp /泵的軸功率ap與轉(zhuǎn)速的三次方成正比與轉(zhuǎn)速的三次方成正比eVegHqp15 離心泵的特性曲線離心泵的特

7、性曲線 (characeristic curve)注意：注意：測定條件一般是測定條件一般是20清水清水，轉(zhuǎn)速固定轉(zhuǎn)速固定 161 1）He qv：隨流量增大，揚程有所下降。隨流量增大，揚程有所下降。2 2）pe qv：當(dāng)流量增大時，功率也隨之增大；離心泵的：當(dāng)流量增大時，功率也隨之增大；離心泵的功率在流量為零時最小，因此開車時常在功率在流量為零時最小，因此開車時常在出口閥關(guān)閉狀況出口閥關(guān)閉狀況下啟動下啟動3 3） qv：選擇或使用離心泵時，應(yīng)盡量使泵在最高效選擇或使用離心泵時，應(yīng)盡量使泵在最高效率點附近（率點附近（一般不低于最高效率點的一般不低于最高效率點的92%）運轉(zhuǎn)。運轉(zhuǎn)。離心泵的銘牌上標(biāo)

8、有一組性能參數(shù)，它們都是與最高效離心泵的銘牌上標(biāo)有一組性能參數(shù)，它們都是與最高效率點對應(yīng)的性能參數(shù)。率點對應(yīng)的性能參數(shù)。 17 離心泵的安裝高度離心泵的安裝高度Hg：01HgHfgpguZgpguZ222110200,010HgZmZ100smuHfgugppHg2211018安裝高度過高將會導(dǎo)致葉輪中心處的壓力過低安裝高度過高將會導(dǎo)致葉輪中心處的壓力過低(低于被輸?shù)陀诒惠斔土黧w在操作溫度下的飽和蒸汽壓送流體在操作溫度下的飽和蒸汽壓)，從而發(fā)生，從而發(fā)生氣蝕氣蝕。 HfgugppHg22110氣氣 蝕蝕19允許吸上真空高度允許吸上真空高度HsHs：是離心泵的性能參數(shù)之一。是按是離心泵的性能參數(shù)

9、之一。是按大氣大氣壓為壓為1010m m水柱、輸送水柱、輸送2020清水、在指定流量清水、在指定流量下通過實驗測定的。下通過實驗測定的。實際操作時允許吸上真空高度：實際操作時允許吸上真空高度：)24. 0()10( VaHHHsHsHa當(dāng)?shù)卮髿鈮?，?dāng)?shù)卮髿鈮?，m水柱水柱Hv輸送液的飽和蒸氣壓，輸送液的飽和蒸氣壓，m水柱水柱HfgugppHg22110為了保證泵在運轉(zhuǎn)中不發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，為了保證泵在運轉(zhuǎn)中不發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，Hs 要留有一定的要留有一定的安全量安全量。20離心泵的允許安裝高度離心泵的允許安裝高度HfguHsHg22121離心泵的允許安裝高度,0 1avgfppHNPSHHg（2-28）

10、 22n例：用離心泵將真空蒸發(fā)器的完成液送至例：用離心泵將真空蒸發(fā)器的完成液送至結(jié)晶器。蒸發(fā)器中液面的上的絕對壓力結(jié)晶器。蒸發(fā)器中液面的上的絕對壓力（即操作溫度下溶液的飽和蒸汽壓）為（即操作溫度下溶液的飽和蒸汽壓）為29.3KPa。泵安裝在地面上。已知泵的必。泵安裝在地面上。已知泵的必需汽蝕余量為需汽蝕余量為2.5m，吸入管路的壓頭損失，吸入管路的壓頭損失為為1.2m，試確定蒸發(fā)器內(nèi)液面距泵口的垂，試確定蒸發(fā)器內(nèi)液面距泵口的垂直高度直高度。,0 1avgfppHNPSHHg23n某離心泵的允許吸上真空高度為6.5 m（已包括0.3 m的安全量），在高原上使用，若當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?0 Kpa，已知吸

11、入管路的阻力和動壓頭之和為3m水柱。當(dāng)?shù)叵募咀罡咚疁貫?0 oC。擬將該泵安裝在水面上3米處，問該泵能否正常工作？HfguHsHg221)24. 0()10( VaHHHsHs24安裝泵時，為保險計，安裝泵時，為保險計，實際安裝高度實際安裝高度比允許安裝高度還要小比允許安裝高度還要小0.5至至1米。（如考慮到操作中被輸送流體的溫度可能會升高；米。（如考慮到操作中被輸送流體的溫度可能會升高；或由貯槽液面降低而引起的實際安裝高度的升高）?；蛴少A槽液面降低而引起的實際安裝高度的升高）。25feHgugpzH2222eflluHdgpKZg 令248ellBdd g2eeHKBq管路特性方程方程變?yōu)閒

12、eHgugpzH2226離心泵工作點離心泵工作點 2eeHKBq 聯(lián)立泵的特性方程式和管路特性方程式所解得的流量和壓頭即為泵的工作點。在特定曲線圖上，泵的工作點對應(yīng)泵的特性曲線和管路特性曲線的交點。 2aHAGq（管路特性方程）（管路特性方程） （2-5） （泵的特性方程）（泵的特性方程） （2-17）工作點27n用離心泵將水池中20oC的清水送至表壓為80kPa 的密閉高位槽中，水池與高位槽液面保持恒定高度差10 m，流體在管內(nèi)的流動在阻力平方區(qū)。管路系統(tǒng)的全部壓頭損失可表達(dá)為Hf=2.6105qe2，qe的單位為m3/s，在操作條件下，泵的特性曲線方程為H=38-2.8105q2 ，q的單

13、位為m3/s，試求（1）管路的特性方程；（2）離心泵工作點的流量、壓頭和理論功率。28離心泵的選擇離心泵的選擇 1）選擇泵的類型：選擇泵的類型：首先根據(jù)被輸送液體的性質(zhì)和操作條件首先根據(jù)被輸送液體的性質(zhì)和操作條件確定泵的類型。確定泵的類型。 2）選擇泵的型號：）選擇泵的型號：根據(jù)管路系統(tǒng)在最大流量下管路所需壓根據(jù)管路系統(tǒng)在最大流量下管路所需壓頭，頭，按已確定的流量和壓頭從泵樣本或產(chǎn)品目錄中選出適合按已確定的流量和壓頭從泵樣本或產(chǎn)品目錄中選出適合的型號。的型號。離心泵有哪些類型？離心泵的型號代表什么意思？離心泵有哪些類型？離心泵的型號代表什么意思？29離心泵的操作離心泵的操作 1 1）“灌泵灌泵

14、”： 在泵啟動前，向泵內(nèi)灌注液體直至在泵啟動前，向泵內(nèi)灌注液體直至泵殼頂部排氣嘴處在打開狀態(tài)下有液體冒出時為止泵殼頂部排氣嘴處在打開狀態(tài)下有液體冒出時為止。4 4）停車：）停車：一定要先關(guān)閉泵的出口閥，再停電機(jī)。一定要先關(guān)閉泵的出口閥，再停電機(jī)。3 3）運轉(zhuǎn)：）運轉(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2 2）啟動：）啟動：離心泵應(yīng)在出口閥門關(guān)閉時啟動離心泵應(yīng)在出口閥門關(guān)閉時啟動302.3 2.3 往復(fù)泵往復(fù)泵( (reciprocating pump)reciprocating pump)往復(fù)泵主要部件往復(fù)泵主要部件:泵缸泵缸(working barrel)活塞活塞(pist

15、on)單向活門單向活門(check valve)往復(fù)泵是依靠活塞的往復(fù)運動直接往復(fù)泵是依靠活塞的往復(fù)運動直接以壓力能的形式向液體提供能量。以壓力能的形式向液體提供能量。 31往復(fù)泵送液量不均勻往復(fù)泵送液量不均勻32往復(fù)泵的操作特點往復(fù)泵的操作特點往復(fù)泵的效率一般都在往復(fù)泵的效率一般都在70%以上，最高可達(dá)以上，最高可達(dá)90%，它適用，它適用于所需壓頭較高的液體輸送。于所需壓頭較高的液體輸送。往復(fù)泵可用以輸送粘度很大的液體，但不宜直接用以輸送往復(fù)泵可用以輸送粘度很大的液體，但不宜直接用以輸送腐蝕性的液體和有固體顆粒的懸浮液，因泵內(nèi)閥門、活塞腐蝕性的液體和有固體顆粒的懸浮液，因泵內(nèi)閥門、活塞受腐蝕

16、或被顆粒磨損、卡住，都會導(dǎo)致嚴(yán)重的匯漏。受腐蝕或被顆粒磨損、卡住，都會導(dǎo)致嚴(yán)重的匯漏。33齒輪泵齒輪泵( (gear pump)齒輪泵的壓頭高而流量小，齒輪泵的壓頭高而流量小，可輸送粘稠液體。可輸送粘稠液體。以至膏狀以至膏狀物料物料 ，但不能用于輸送含有，但不能用于輸送含有固體顆粒的懸浮液。固體顆粒的懸浮液。 34產(chǎn)生高壓產(chǎn)生高壓2.4 2.4 氣體輸送和壓縮機(jī)械氣體輸送和壓縮機(jī)械輸送氣體輸送氣體產(chǎn)生真空產(chǎn)生真空35氣體輸送機(jī)械的分類氣體輸送機(jī)械的分類按出口壓力（終壓）和壓縮比不同分為如下幾類：按出口壓力（終壓）和壓縮比不同分為如下幾類： 通風(fēng)機(jī)通風(fēng)機(jī)：終壓不大于15kPa（約1500mmH2

17、O）, 壓縮比1至1.15 鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī)：終壓15300kPa，壓縮比小于4。 壓縮機(jī)壓縮機(jī)：終壓在300kPa以上，壓縮比大于4。 真空泵真空泵：在設(shè)備內(nèi)造成負(fù)壓，終壓為大氣壓， 壓縮比由真空度決定。 362.4.1 離心式風(fēng)機(jī)離心式風(fēng)機(jī)(centrifugal blower)離心式通風(fēng)機(jī)可按產(chǎn)生的風(fēng)壓（出口）不同分為：低壓低壓通風(fēng)機(jī):風(fēng)壓小于1kPa(表壓)；中壓中壓通風(fēng)機(jī):風(fēng)壓13kPa(表壓)；高壓高壓通風(fēng)機(jī):風(fēng)壓315kPa(表壓)。出口壓力的差異主要在于葉片的形狀，中、低壓風(fēng)機(jī)的葉片出口壓力的差異主要在于葉片的形狀，中、低壓風(fēng)機(jī)的葉片是向前彎的，高壓的葉片則是向后彎的。是向前彎的，

18、高壓的葉片則是向后彎的。 離心通風(fēng)機(jī)及葉輪1機(jī)殼; 2葉輪; 3吸入口; 4排出口2372.4.2 往復(fù)式壓縮機(jī)往復(fù)式壓縮機(jī)(Reciprocating compressor)吸氣：吸氣：AB線線壓縮機(jī)的理想工作循環(huán)壓縮機(jī)的理想工作循環(huán)1 1 理想壓縮循環(huán)理想壓縮循環(huán)壓縮壓縮：BCBC線線排氣排氣：CDCD線線382 2壓縮類型壓縮類型 等溫壓縮絕熱壓縮多變壓縮：實際壓縮過程3 3壓縮功壓縮功 等溫壓縮功最小，絕熱壓縮功最大，多變壓縮功介于等者之間 394.4. 往復(fù)式壓縮機(jī)的往復(fù)式壓縮機(jī)的實際工作過程實際工作過程 有余隙的壓縮循環(huán)有余隙的壓縮循環(huán) 吸氣：吸氣：AB線線壓縮壓縮：BCBC線線排氣排氣：CDCD線線膨脹膨脹：DADA線線12340V2V1VP1P2P 有余隙壓縮循環(huán)V4V340實際的多級壓縮機(jī)一般不超過