化工原理學(xué)：第二章 流體輸送機(jī)械

1、 第二章 流體輸送機(jī)械 2.1 概述一、輸送流體所需的能量液體上式表明：向流體提供的能量用于提高流體的勢能和克服管路的阻力損失 管路特性方程 由管路特性決定。當(dāng)管內(nèi)流動(dòng)進(jìn)入阻力平方區(qū)， 是一個(gè)管內(nèi)流量無關(guān)的常數(shù) 管路特性曲線二、流體輸送機(jī)械的主要技術(shù)指標(biāo) 揚(yáng)程（壓頭）、流量三、流體輸送機(jī)械的分類 按作用原理分 ： 動(dòng)力式（非正位移式） 容積式（正位移式） 其他類型 按流體的壓縮性分：氣體輸送機(jī)械 液體輸送機(jī)械 2.2 離心泵2.2.1離心泵工作原理一、離心泵的主要構(gòu)件1、葉輪:對流體做功使其獲得能量2、泵殼:限制流體的流向，并通過流道的擴(kuò)大 將部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢能問題：為什么要將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢能？

2、二、離心泵的理論壓頭若假定： 1、液體是理想流體，無阻力損失 2、流動(dòng)是定態(tài)的 3、葉輪由無限多葉片構(gòu)成，流體的流動(dòng) 途徑與葉片完全吻合則可以從理論上導(dǎo)出：表示不同形狀的葉片在葉輪尺寸和轉(zhuǎn)速一定時(shí)，泵的理論壓頭和流量的關(guān)系。三、影響離心泵壓頭的因素1、葉片形狀的影響徑向葉片： 與 無關(guān)后彎葉片： 前彎葉片：為獲得較高的能量利用率，離心泵總是采用后彎葉片 2、密度的影響理論壓頭與液體密度無關(guān) 而 即 當(dāng) 時(shí)， ，液體無法被吸入泵內(nèi)氣縛現(xiàn)象：當(dāng)泵內(nèi)流體平均密度太小時(shí)，泵入口處真空度下降，無法將液體吸入泵內(nèi)而使泵無法正常工作避免氣縛現(xiàn)象的措施： （1）吸入管裝單向閥，啟泵前灌泵 （2）應(yīng)使泵的密封良

3、好2.2.2 離心泵的特性曲線一、泵內(nèi)的機(jī)械能損失 1、容積損失：已獲得能量的流體泄漏 2、水力損失：由于流體的粘性而產(chǎn)生的 3、機(jī)械損失：由于軸和軸封、葉輪與流體之 間的摩擦碰撞消耗的能量二、離心泵的實(shí)際壓頭離心泵實(shí)際壓頭： 由實(shí)驗(yàn)測定，在工業(yè)操作范圍內(nèi)，泵的揚(yáng)程可表達(dá)為：三、離心泵的有效功率和效率 1、有效功率： 2、軸功率 ：由電機(jī)輸入泵的功率P=M 3、效率：四、離心泵的特性曲線 ： 在 處泵內(nèi)損失最小 ：單調(diào)上升，關(guān)閥啟泵 ：有最高點(diǎn)，對應(yīng)額定流量額定揚(yáng)程影響特性曲線的因素1、 的影響 對 , 無影響 對 有影響， ， 可能 燒壞電機(jī)2、 的影響 當(dāng) 較大時(shí)，必須考慮換算3、轉(zhuǎn)速n的

4、影響當(dāng)n變化20%時(shí)，在等效點(diǎn)有比例定律若 成立， ，轉(zhuǎn)速n：轉(zhuǎn)速n： 2.2.3離心泵流量調(diào)節(jié)和組合操作一、離心泵的工作點(diǎn)由管路特性和泵特性共同決定管路特性方程 泵特性方程 二、離心泵的流量調(diào)節(jié)1、調(diào)節(jié)管路特性 調(diào)節(jié)出口閥門的開度 優(yōu)點(diǎn)：調(diào)節(jié)靈活、簡單 缺點(diǎn)：能量利用不合理2、調(diào)節(jié)泵特性 改變泵轉(zhuǎn)速 優(yōu)點(diǎn)：能量利用合理 缺點(diǎn)：調(diào)節(jié)困難三、串聯(lián)泵的合成特性曲線同樣的流量下，串聯(lián)泵的壓頭為單泵的兩倍若單泵：則串聯(lián)泵：注意：四、并聯(lián)泵的合成特性曲線同樣的壓頭下，并聯(lián)泵流量的為單泵的兩倍若單泵：則并聯(lián)泵：注意：五、組合方式的選擇當(dāng) 時(shí)，必須采用串聯(lián)當(dāng)以增加總流量為目的時(shí)，對低阻管路采用并聯(lián)方式；對于

5、高阻管路采用串聯(lián)方式。2.2.4 離心泵的安裝高度一、離心泵的氣濁現(xiàn)象當(dāng)流量一定時(shí)，液體可能汽化。葉輪內(nèi)緣葉片的背面壓強(qiáng)最低，當(dāng) 時(shí)，液體汽化，形成氣泡受壓后潰滅，稱為氣濁現(xiàn)象。后果：葉輪、泵殼出現(xiàn)剝落； 泵軸強(qiáng)烈振動(dòng)，甚至振斷。原因：泵的安裝高度不當(dāng)；入口管阻力過大 二、臨界氣濁余量與必需氣濁余量當(dāng)泵內(nèi)剛發(fā)生氣濁時(shí)： 只與流量、泵的結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)，由泵的產(chǎn)品樣本給出 定義三、最大安裝高度與最大允許安裝高度 當(dāng)泵剛好出現(xiàn)氣濁時(shí)：2.2.5 離心泵的類型和選用一、離心泵的類型二、離心泵的選用（1）根據(jù)被輸送流體的性質(zhì)和操作條件確定 泵的類型（2）根據(jù)管路對泵提出的流量和壓頭要求 確定泵的型號(hào) 2.

6、3 往復(fù)泵2.3.1 作用原理和類型一、主要構(gòu)件缸體、活塞、活門二、作用原理利用活塞的往復(fù)作用，直接以壓強(qiáng)能的形式向液體提供能量三、分類 1、按動(dòng)力來源分： 電動(dòng)、氣動(dòng) 2、按作用方式分： 單動(dòng)、雙動(dòng)2.3.2 流量調(diào)節(jié)一、流量單動(dòng)泵理論流量:雙動(dòng)泵理論流量: ：泵缸數(shù)目 ：活塞往復(fù)頻率 ：行程 、 ：活塞、活塞杠截面積流量由活塞掃過的體積決定，與管路特性無關(guān)二、流量的不均勻性隨時(shí)間變化波動(dòng)，有害措施：加氣室、多缸、多動(dòng)三、 揚(yáng)程 在原動(dòng)機(jī)功率和泵的 機(jī)械強(qiáng)度允許的范圍 內(nèi)由管路而定 正位移特性:四、 流量調(diào)節(jié)一、旁路調(diào)節(jié)二、改變曲柄轉(zhuǎn)速和活塞行程 2.4 其他化工用泵非正位移泵：軸流泵、旋渦泵正位移泵：隔膜泵、計(jì)量泵、齒輪泵各類化工用泵的比較 P87表2-1 2.5 氣體輸送機(jī)械一、氣體輸送機(jī)械的特點(diǎn)1、流量 ， 相同時(shí)，2、經(jīng)濟(jì)流速 ，動(dòng)能項(xiàng)大3、管徑 ，4、阻力損失 ， 特點(diǎn)：大流量，高壓頭二、氣體輸送機(jī)械分類三、離心式通風(fēng)機(jī)工作原理與離心泵相同不同之處：（1）風(fēng)機(jī)葉輪大；葉片不一定是后彎的（2）風(fēng)壓：單位體積氣體獲得的能量（3）動(dòng)能在總機(jī)械能中所占比例明顯特性曲線參數(shù)：風(fēng)量（流量），風(fēng)壓、功率、效率出廠標(biāo)準(zhǔn)：1atm，20空氣 實(shí)際氣體密度 四、往復(fù)式壓縮機(jī)原理與往復(fù)泵相