化工原理第二章

化工原理第二章2023/12/27化工原理第二章第一節(jié)概述流體輸送機械：對流體做功使其機械能增大的裝置。輸送機械的作用：流體的動能↑，或位能↑，靜壓能↑，克服沿程阻力，或兼而有之對流體做功，使流體E↑,結果2化工原理第二章3化工原理第二章泵按工作原理分為:特點：有可旋轉的葉輪特點：機械內(nèi)部的工作容積不斷發(fā)生變化。本章主要介紹離心泵的結構、工作原理及特性和如何根據(jù)輸送任務，合理地選擇輸送機械的型號和規(guī)格，確定輸送機械在管路中的安裝、消耗的功率和有效合理地調(diào)節(jié)控制方法，以保證輸送機械的高效運行。4化工原理第二章第二節(jié)離心泵centrifugalpump離心泵的外觀5化工原理第二章一主要部件和工作原理（1）葉輪——葉片（+蓋板）1、主要部件6化工原理第二章7化工原理第二章閉式葉輪的內(nèi)漏較弱些，敞式葉輪的最大。但敞式葉輪和半閉式葉輪不易發(fā)生堵塞現(xiàn)象8化工原理第二章軸向力葉輪軸向力將導致軸及葉輪的竄動和葉輪與泵殼的相互研磨。9化工原理第二章4-8個葉片（前彎、后彎，徑向）

液體通道。前蓋板、后蓋板，無蓋板閉式葉輪半開式開式10化工原理第二章思考：泵殼的主要作用是什么？①匯集液體，并導出液體；②能量轉換裝置（2）泵殼：泵體的外殼，包圍葉輪截面積逐漸擴大的蝸牛殼形通道

液體入口——中心出口——切線11化工原理第二章（3）軸封裝置減少泵內(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，應以壓蓋調(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。12化工原理第二章13化工原理第二章離心泵裝置簡圖14化工原理第二章2．離心泵的工作原理

原動機——軸——葉輪，旋轉（1）離心力

葉片間液體中心

外圍——液體被做功動能

高速離開葉輪15化工原理第二章（2）泵殼：液體的匯集與能量的轉換（動靜）（3）吸上原理與氣縛現(xiàn)象airbinding葉輪中心低壓的形成p泵內(nèi)有氣，則

泵入口壓力

液體不能吸上——氣縛啟動前灌泵—液體高速離開16化工原理第二章（4）導輪的作用——減少能量損失17化工原理第二章壓頭：

泵提供給單位重量液體的能量稱為泵的壓頭，用H表示，單位m。二．離心泵的理論壓頭和實際壓頭18化工原理第二章理論壓頭：理想情況下單位重量液體所獲得的能量稱為理論壓頭，用H

表示。19化工原理第二章20化工原理第二章說明：（1）裝置角

：>90度—前彎葉片

<90度—后彎~流動能量損失小=90度—徑向葉片（2）后彎葉片，ctg>0

b、r、

,則H

Q

，則H

（線性規(guī)律）（3）理論壓頭H

與流體的性質(zhì)無關（4）H與H

的差距—葉片間環(huán)流；阻力損失；沖擊損失21化工原理第二章問：為什么泵采用后彎葉片的居多？后彎葉片：理論壓頭隨流量增大而減少；徑向：無關；前彎：增大。在一定的葉輪尺寸、轉速和流量下，前彎葉片產(chǎn)生的理論壓頭最大。但壓頭的提高包括靜壓頭和動壓頭的提高。對后彎葉片靜壓頭的提高大于動壓頭的提高，而對前彎葉片則相反，液體動壓頭的提高較大，同時液體在泵殼流動部分動壓頭轉換為靜壓頭時能量損失較大。為獲得較高的能量利用率，離心泵總是采用后彎葉片形式22化工原理第二章2.離心泵的實際壓頭實際壓頭比理論壓頭要小。具體原因如下：（1）葉片間的環(huán)流運動主要取決于葉片數(shù)目、裝置角

2、葉輪大小、液體粘度等因素，而幾乎與流量大小無關。c2

c223化工原理第二章（2）水力損失阻力損失24化工原理第二章沖擊損失在設計流量下，此項損失最小。流量若偏離設計量越遠，沖擊損失越大。設計流量25化工原理第二章（3）容積損失以泄漏流量q大小來估算?？梢宰C明，當泵的結構不變時，q值與揚程的平方根成正比。設計流量Hq-Hq26化工原理第二章三．離心泵的主要性能參數(shù)（1）(葉輪)轉速n：1000~3000rpm；2900rpm常見（2）(體積)流量Q:m3/h，~葉輪結構、尺寸和轉速（3）壓頭（揚程）H：1N流體通過泵獲得的機械能。J/N,m~Q、葉輪結構、尺寸和n有關。H

z（4）軸功率N：單位時間原動機輸入泵軸的能量有效功率Ne：單位時間液體獲得的能量27化工原理第二章H，又稱揚程，泵對單位重量流體提供的有效能量，m?？蓽y量Q，泵單位時間實際輸出的液體量，m3/s或m3/h?？蓽y量在泵進口b、泵出口c間列機械能衡算式：轉速流量壓頭n，單位r.p.s或r.p.m討論：28化工原理第二章軸功率和效率N，又稱功率，單位W或kW29化工原理第二章與效率

有關的各種能量損失：NNe機械損失容積損失水力損失30化工原理第二章（5）效率

：

=Ne/N<100%——容積損失，水力損失，機械損失2．離心泵的性能曲線characteristiccurvesH~QN~Q~Q廠家實驗測定產(chǎn)品說明書

20C清水31化工原理第二章離心泵特性曲線32化工原理第二章說明：①H~Q曲線，Q

，H。Q很小時可能例外②N~Q曲線：

Q，N。大流量大電機關閉出口閥啟動泵，啟動電流最?、踾Q曲線

：小Q

，

；大Q

，

。

max泵的銘牌~與

max對應的性能參數(shù)選型時

max高效區(qū)33化工原理第二章3．離心泵特性的影響因素

（1）流體的性質(zhì)：密度的影響

粘度的影響液體粘度大于20厘斯時,泵的特性參數(shù)需按下式進行校正.34化工原理第二章qv’=CqqvH’=CHHη’=CηηCq、CH、Cη分別為流量、壓頭、和效率的校正系數(shù)，通過圖查取例2-1:附圖為某型號離心泵輸送清水的特性曲線,最高效率點對應的流量為2.84m3min-1,壓頭為30.5m.試求用此離心泵輸送密度為900kg/m3,過去粘度為175×10-6m2/s的油品的特性曲線，并繪于同一坐標圖上。35化工原理第二章——n

20%以內(nèi)(3)葉輪直徑——切割定律——D-5%以內(nèi)（2）轉速——比例定律36化工原理第二章思考：若泵在原轉速n下的特性曲線方程為則新轉速n

下泵的特性曲線方程表達式如何？37化工原理第二章四、離心泵的工作點和流量調(diào)節(jié)問題：工作時，Q,H,N,=?1.管路特性曲線38化工原理第二章

泵------供方管路------需方39化工原理第二章40化工原理第二章41化工原理第二章說明①工作點

泵的特性&管路的特性工作點確定：聯(lián)解兩特性方程作圖，兩曲線交點②泵裝于管路工作點~（H,Q)Q=泵供流量=管得流量H=泵供壓頭=流體得壓頭③工作點~（Q,H,N,

）

~泵的實際工作狀態(tài)42化工原理第二章五、離心泵的安裝高度安裝高度:問題：液面到泵入口處的垂直距離(Hg)安裝高度有無限制？43化工原理第二章0-0~1-1，B.E.

Hg，則p1

當p1pv，葉輪中心汽化汽泡被拋向外圍凝結局部真空壓力升高周圍液體高速沖向汽泡中心

撞擊葉片(水錘)伴隨現(xiàn)象①泵體振動并發(fā)出噪音②H,Q,嚴重時不送液；③時間長久，水錘沖擊和化學腐蝕，損壞葉片44化工原理第二章安裝高度，汽蝕問題：如何確定Hg的上限——允許安裝高度（1）三個基本概念：

2．汽蝕余量與允許安裝高度

①(有效)汽蝕余量ha:

泵入口處：動壓頭+靜壓頭-飽和蒸汽壓(液柱)45化工原理第二章ha的物理意義：ha

，p1汽蝕②必須汽蝕余量hr:——發(fā)生汽蝕時的(有效)汽蝕余量汽蝕時，1處：動壓頭+靜壓頭=——用實驗測定③允許汽蝕余量h比最小汽蝕余量大0.3米

46化工原理第二章正常運轉的泵（2）由h計算允許安裝高度Hgmax47化工原理第二章（3）允許汽蝕余量的校正

h~20度清水，條件不同時要校正，校正曲線說明書3．允許吸上真空度HHs，max=（Pa-P1）/ρgHs=Hs，max-0.3Hg=Hs-u12/2g-Hf,o-1Hs是泵生產(chǎn)廠家用20℃水作為實驗介質(zhì)，在貯槽液面壓強為大氣壓下測定的結果。若使用條件與此不符的時，應作如下的校正：Hs’={Hs+（Ha–10.33）-[Pv/(9.81×1000)-0.24]}1000/ρ

48化工原理第二章3．討論

（1）汽蝕現(xiàn)象產(chǎn)生的原因：①安裝高度太高；②被輸送流體的溫度太高，液體蒸汽壓過高；③吸入管路阻力或壓頭損失太高。（2）計算出的Hgmax<0,低于貯槽液面安裝49化工原理第二章（3）

Hgmax大小~Q。Q，則Hgmax

，保險

。（4）安裝泵時為保險，Hg比Hgmax還要小0.5至1米。

(5)歷史上允許吸上真空度允許汽蝕余量

Hgmax用可能的最大Q計算Hgmax50化工原理第二章例2-2：用某一離心泵將密閉容器中80℃的熱鹽水送入高位槽，在輸送要求下離心泵的允許吸上真空度為4.6m,密閉容器中液面上方的絕對壓強為80KPa,溶液的蒸汽壓近似取同溫度下水的飽和蒸汽壓,設鹽水的密度與水的密度相近,吸入管路的壓頭損失為0.5m,試確定泵的安裝高度.解:Hs’={Hs+（Hs–10.33）-[Pv/(9.81*1000)-0.24]}1000/ρ

=-2.17mHg=Hs-u12/2g-Hf,o-1=-2.17-0.5=-2.67m為安全起見,再降低0.5米,實際安裝高度為-3.17m.51化工原理第二章六離心泵的類型、選用、安裝與操作1離心泵的類型：

按輸送液體的性質(zhì)不同（1）清水泵：輸送清水或相近、無腐蝕性、雜質(zhì)較少的液體。結構簡單，造價低?！狪S

（2）耐腐蝕泵：輸送腐蝕性的液體，用耐腐蝕材料制成，要求密封可靠。——F（3）油泵：輸送石油產(chǎn)品的泵，要求有良好的密封性?！猋52化工原理第二章（4）雜質(zhì)泵：輸送含固體顆粒的液體、稠厚的漿液，葉輪流道寬，葉片數(shù)少?！狿單吸泵；雙吸泵53化工原理第二章單級泵；多級泵串聯(lián)組合；并聯(lián)組合54化工原理第二章八、離心泵的類型、選用55化工原理第二章對泵產(chǎn)品樣本常見型號簡介如下:型號為40IS54A40泵吸入口直徑mmIS單級單吸懸臂式離心泵54揚程式A表示基本型號的葉輪經(jīng)第一次切削40FM1-2640泵吸入口直徑mmF懸臂式耐腐蝕離心泵M與液體接觸部件的材料代號26泵的揚程1軸封式代號(1代表單端面密封)50Y-60×250泵吸入口直徑mmY單吸離心泵60泵的單級揚程m2葉輪的級數(shù)56化工原理第二章2離心泵的選用（1）根據(jù)液體的性質(zhì)確定類型（2）確定管路流量和所需外加壓頭。

Q

生產(chǎn)任務，H

管路的特性方程。

（3）根據(jù)所需Q和H確定泵的型號①查性能表或曲線，要求泵的H和Q與管路所需相適應。②若需Q有變，以最大Q為準，H應以最大Q值查找。③若泵的H和Q與管路所需不符，在鄰型號中找H和Q都稍大一點的。57化工原理第二章⑤若液體性質(zhì)與清水相差大，則應對所選泵的特性曲線和參數(shù)進行校正，看是否能滿足要求。④若幾個型號都行，應選在操作條件下

最高者⑥為保險，所選泵可以稍大；但若太大，能量利用程度低。3離心泵的安裝與操作安裝①安裝高度應小于允許安裝高度

②盡量減少吸入管路阻力，短、直、粗、管件少；調(diào)節(jié)閥應裝于出口管路。58化工原理第二章操作①啟動前應灌泵，并排氣。

②應在出口閥關閉的情況下啟動泵③停泵前先關閉出口閥，以免損壞葉輪

④經(jīng)常檢查軸封情況

59化工原理第二章1、并聯(lián)四、離心泵的組合操作——串、并聯(lián)60化工原理第二章2、串聯(lián)四、離心泵的組合操作——串、并聯(lián)61化工原理第二章第三節(jié)其它類型泵一往復泵1．結構和工作原理主要部件：泵缸；活塞；活塞桿；吸入閥、排出閥

工作原理：說明：

①活塞往復運動，直接以靜壓能形式向液體供能

②單動泵，供液不連續(xù)；雙動泵，連續(xù)。③為耐高壓，活塞和連桿用柱塞代替。

62化工原理第二章63化工原理第二章2．往復泵的流量和壓頭（1）理論平均流量單動雙動（2）實際平均流量=容積效率理論平均流量~與壓頭無關（3）瞬時流量的不均勻性

單動泵，吸、排液不連續(xù)64化工原理第二章

曲柄連桿，活塞運動速度~時間正弦規(guī)律（4）流量的精確性

Q僅~活塞面積、沖程、往復頻率

（5）往復泵的壓頭

擠壓供液，H任意高。~材料強度，密封，電機負載最終取決于管路特性65化工原理第二章（6）特性曲線Q僅~泵，與管路(和H）無關H僅~管路，與泵(和Q)無關—正位移特性高阻高壓！66化工原理第二章67化工原理第二章

?

適用于小流量、高壓頭的情況下輸送高粘度的液體。旁路由于受泵的部件機械強度和原動機功率的限制，泵的揚程不可能無限增大。壓頭越大，漏損越大。68化工原理第二章二計量泵1外觀69化工原理第二章2工作原理往復泵的一種原動機

偏心輪轉動

柱塞的往復運動3流量調(diào)節(jié)調(diào)整偏心度

柱塞沖程變化

流量調(diào)節(jié)。4應用場合輸送量或配比要求非常精確70化工原理第二章三隔膜泵1外觀2應用場合腐蝕性的液體、固體懸浮液71化工原理第二章四齒輪泵1剖開72化工原理第二章2流量調(diào)節(jié)3應用場合轉速或旁路高壓頭、小流量。粘稠以至膏狀物。固體懸浮液73化工原理第二章五螺桿泵1外觀74化工原理第二章2工作原理旋轉泵的一種螺紋在旋轉時有推進作用單螺桿雙螺桿三螺桿75化工原理第二章3流量調(diào)節(jié)轉速或旁路4應用場合高壓頭、小流量。粘稠以至膏狀物。固體懸浮液76化工原理第二章六旋渦泵

1工作原理特殊類型的離心泵77化工原理第二章葉輪－開有凹槽的圓盤引水道葉輪旋轉，凹槽內(nèi)液體被做功。在引水道和凹槽間往反多次，被多次做功。應用場合Q↓，H↑↑高壓頭，較小流量×固體懸浮液，高粘度流體78化工原理第二章第四節(jié)氣體輸送機械

一概述1．氣體輸送機械在工業(yè)生產(chǎn)中的應用

①氣體輸送

壓力不高，但量大，動力消耗大②產(chǎn)生高壓氣體：

終到設備壓力高③生產(chǎn)真空：

上游設備負壓操作2．氣體輸送機械的一般特點①動力消耗大

79化工原理第二章②設備體積龐大

③特殊性——氣體的可壓縮性

3．氣體輸送機械的分類

工作原理——離心式、旋轉式、往復式、噴射式等口壓力（終壓）和壓縮比

①通風機：終壓

15kPa，壓縮比1至1.15②鼓風機：終壓15~300kPa，壓縮比小于4。③壓縮機：終壓

300kPa以上，壓縮比大于4。④真空泵：造成負壓，終壓p0，壓縮比由真空度決定。80化工原理第二章二離心式通風機81化工原理第二章1．離心式通風機的結構特點

①葉輪直徑較大

——適應大風量②葉片數(shù)較多

③葉片有平直、前彎、后彎不求高效率時——前彎④機殼內(nèi)逐漸擴大的通道及出口截面常為為矩形

82化工原理第二章2．性能參數(shù)和特性曲線

（1）風量：按入口狀態(tài)計的單位時間內(nèi)的排氣體積。m3/s，m3/h

（2）全風壓：單位體積氣體通過風機時獲得的能量J/m3，Pa風機進、出口之間寫B(tài).E.忽略忽略能量損失83化工原理第二章說明①氣體獲能=進出口靜壓差(靜風壓)+動能差(動風壓)②出口速度很高，且壓縮比小，動風壓占比例很高（3