第2章 江大課件流體輸送機械

1、第2章 流體輸送機械 2.1 概述 （Introduction） 2.2 離心泵（Centrifugal pump） 2.3 往復(fù)泵（ Reciprocating pump） 2.4 其他化工用泵 （Other kinds of pumps） 2.5 氣體輸送機械（ Gas transportation machine） 流體輸送 泵的作用 靜壓能 位能 阻力損失 流體輸送及輸送機械在化工生產(chǎn)中的普遍性、廣泛性 流體輸送機械 真空泵 壓縮機 鼓風(fēng)機 通風(fēng)機 氣體壓送機械 泵液體輸送機械 2.1 2.1 概述概述 提高流體的機械能 一、流體輸送機械一、流體輸送機械 二、流體輸送機械分二、流體輸送

2、機械分類類 v按工作原理分按工作原理分 容積式容積式( (正位移式正位移式) )：包括往復(fù)式、旋轉(zhuǎn)式：包括往復(fù)式、旋轉(zhuǎn)式( (齒輪齒輪 式式) )等等 動力式動力式( (葉輪式葉輪式) )：包括離心式、軸流式等：包括離心式、軸流式等 其他類型：不屬于上述兩類的其它型式，如噴射其他類型：不屬于上述兩類的其它型式，如噴射 式等式等 三、三、輸送流體所需要的能量輸送流體所需要的能量 在截面在截面1 1與截面與截面2 2之間列之間列BernoulliBernoulli方程方程 22 1122 12 22 f pupu zHzH gggg 2 2 f u HH gg P 21 ( )( ) pp zz

3、ggg P 式中式中 2 2 2 22 2 24 4 () ()() 22 8() v f vv q lul d H dgdg l d qK q d g 22 2222222 22212112 1 222 12 44 ()() 8() 222 vv vv qq uuddddu qK q ggggd d 2 2 = 2 fv u HHKq ggg PP 式中式中 22 12 12 22224 12 8() 8() l dd d KKK gd dd g 管路特性方程管路特性方程 當(dāng)管內(nèi)流動已進(jìn)入阻力平方區(qū)時，當(dāng)管內(nèi)流動已進(jìn)入阻力平方區(qū)時，K K是與流量無關(guān)的常數(shù)是與流量無關(guān)的常數(shù) K 較大較大 較

4、小較小 曲線曲線1 曲線曲線2 1低阻力管路低阻力管路 2高阻力管路高阻力管路 2 V HKq g P 四、壓頭四、壓頭和流量和流量 v輸送機械向單位重量流體提供的能量輸送機械向單位重量流體提供的能量稱為壓頭或揚程稱為壓頭或揚程 v壓頭與流量的關(guān)系由壓頭與流量的關(guān)系由輸送機械本身輸送機械本身的特性決定的特性決定 v壓頭與流量的關(guān)系壓頭與流量的關(guān)系是流體輸送機械特性的中心問題是流體輸送機械特性的中心問題 2.2 2.2 離心泵離心泵 v2.2.1 離心泵的工作原理 v2.2.2 離心泵的主要性能參數(shù) v2.2.3 離心泵的特性曲線 v2.2.4 離心泵的工作點及其流量調(diào)節(jié) v2.2.5 離心泵的

5、安裝高度 v2.2.6 離心泵的類型與選用 2.2.1離心泵的工作原理離心泵的工作原理 思考： 為什么葉片彎曲？ 泵殼呈蝸殼狀？ 一、離心泵一、離心泵的的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 泵殼泵殼 泵軸及泵軸及軸封裝置軸封裝置 葉輪葉輪 離心泵外觀離心泵外觀 效率較低，內(nèi)回流 較嚴(yán)重所致; 主要部件：主要部件： 葉輪 ： 閉式: 半開式: 效率較高,易堵塞 開式: 思考：三種葉輪中哪一種效率高？ 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 葉片（+蓋板）離心泵的葉輪離心泵的葉輪 泵殼（蝸殼）: 思考：泵殼的主要作用是什么？ 導(dǎo)輪（導(dǎo)葉輪）：導(dǎo)輪上葉片與葉輪上葉片方向相反 B. 實現(xiàn)

6、動能向靜壓能轉(zhuǎn)變。 作用: A. 匯集葉輪所拋出的液體； 作用：起緩沖作用，減少能量損耗，提高泵效率 泵軸泵軸 位于葉輪中心且與葉輪所在平面垂直的一根軸。位于葉輪中心且與葉輪所在平面垂直的一根軸。 它由電機帶動旋轉(zhuǎn)，以帶動葉輪旋轉(zhuǎn)。它由電機帶動旋轉(zhuǎn)，以帶動葉輪旋轉(zhuǎn)。 軸封裝置： 機械密封 填料密封 作用：減小泄漏，防止氣縛，提高效率 二二. . 離心泵送液過程描述離心泵送液過程描述 v入泵前入泵前 靠勢能差作用靠勢能差作用 液體液體 供液面供液面葉輪；葉輪； v入泵后入泵后 葉輪中心（低勢能、低動能的液體）葉輪中心（低勢能、低動能的液體） 葉輪外緣葉輪外緣 ( (高勢能、高動能的液體高勢能、高

7、動能的液體) ) 蝸殼蝸殼( (部分動能轉(zhuǎn)化為勢能部分動能轉(zhuǎn)化為勢能) ) v關(guān)鍵：關(guān)鍵：在葉輪中心形成低壓區(qū)在葉輪中心形成低壓區(qū) 三三、離心泵基本方程、離心泵基本方程 v1.1.液體在葉片間的運動液體在葉片間的運動 222 111111 2coscuc uw 222 222222 2coscuc uw u u切向速度；切向速度；c c絕對速度；絕對速度；w相對速度相對速度 速度三角形速度三角形 22222222 2sin2sin v qr b cr bw 若不計葉片的厚度若不計葉片的厚度 1 1 111 111 2sin2sin v qrb crbw或或 b1,b2葉輪進(jìn)、出口的寬度 r1,

8、r2葉輪進(jìn)、出口的半徑 1,2葉輪進(jìn)、出口處葉片的傾角 v2 2. .等角速度旋轉(zhuǎn)運動的考察方法等角速度旋轉(zhuǎn)運動的考察方法 靜止坐標(biāo)系 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 參照系 假定葉輪具有無限多、無限薄的葉片 等角速度旋轉(zhuǎn)運動 復(fù)雜 簡單 考察總機械能時仍須采用靜止坐標(biāo)系 v采用旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系并假定: : 葉片數(shù)目無限多，無環(huán)流；葉片數(shù)目無限多，無環(huán)流； 理想液體，無阻力；理想液體，無阻力； 定態(tài)流動定態(tài)流動. . v3 3. .離心力場中的機械能守恒離心力場中的機械能守恒 2 1 () 2 dp XdxYdyZdzd w 22 x =y =-gXYZ 式中式中 22 (). 22 pu zconst ggg w 2

9、222 111222 12 ()() 2222 pupu zz gggggg ww 2222 212112 22 uu ggg PPww v4 4. .離心泵的理論壓頭離心泵的理論壓頭 采用靜止坐標(biāo)系 離心泵對單位重量流 體所提供的能量 2222 212112 22 uu ggg PPww 22 2121 2 T cc H gg PP 222222 211221 222 T uucc H ggg ww 2222 2121 22 ccuu gg 后彎葉片且 12 w w 勢能占更大 的比例 222222 211221 222 T uucc H ggg ww 222 111111 2coscuc

10、uw 222 222222 2coscuc uw 2221 11 coscos T c uc u H g 222 cos T c u H g 1 90 設(shè)計時取 則 v5 5. .流量對理論壓頭的影響流量對理論壓頭的影響 222 cos T c u H g 22222 coscoscu w 2 2222 cos T u H gg u w 2222 2sin v qr bw 22 22222 2 2222 cos c 2sin v Tv quu Hqtg ggr bggA uu 離心泵基本方程離心泵基本方程 r r葉輪半徑；葉輪半徑；葉輪旋轉(zhuǎn)角速度；葉輪旋轉(zhuǎn)角速度； q qV V泵的體積流量；泵

11、的體積流量；b b葉片寬度；葉片寬度； 葉片裝置角。葉片裝置角。 22 ur 6 6. .葉片形狀對葉片形狀對H HT T的影響的影響 2 22 2 2 c Tv u Hqtg ggA u v前彎葉片產(chǎn)生的理論壓頭最高前彎葉片產(chǎn)生的理論壓頭最高 v前彎葉片前彎葉片的動能較大，導(dǎo)致較多的能量損失的動能較大，導(dǎo)致較多的能量損失 v后彎葉片，靜壓能的提高大于動能的提高后彎葉片，靜壓能的提高大于動能的提高 v離心泵總是采用后彎葉片離心泵總是采用后彎葉片 7 7. . 液體密度的影響液體密度的影響 vH HT T與與無關(guān)，但無關(guān)，但pp v若啟動時泵內(nèi)是空氣，因若啟動時泵內(nèi)是空氣，因空氣 空氣太小，致使

12、 太小，致使p真 真很小 很小 而不能將液體吸入泵內(nèi)而不能將液體吸入泵內(nèi). v離心泵啟動時須先使泵內(nèi)充滿液體離心泵啟動時須先使泵內(nèi)充滿液體灌泵。灌泵。 v葉輪中心處所形成的低壓不足以將液體吸入泵葉輪中心處所形成的低壓不足以將液體吸入泵 內(nèi)內(nèi)氣縛。氣縛。 v解決氣縛問題的措施解決氣縛問題的措施 將離心泵的吸入口位置置于液體貯槽的液位之下將離心泵的吸入口位置置于液體貯槽的液位之下 在吸入口端部安裝單向底閥。在吸入口端部安裝單向底閥。 離心泵的實際壓頭與理論壓頭有較 大的差異，原因在于流體在通過泵的過 程中存在著壓頭損失，它主要包括： 1）葉片間的環(huán)流 2）流體的阻力損失 3）沖擊損失 8 8. .

13、實際壓頭實際壓頭 27 2.2.2 2.2.2 離心泵的主要性能參數(shù)離心泵的主要性能參數(shù) v一、流量一、流量q qv v 單位時間內(nèi)泵實際輸出的液體體積，單位時間內(nèi)泵實際輸出的液體體積，m m3 3/s/s或或m m3 3/h/h 送液能力送液能力 v二、揚程二、揚程( (壓頭壓頭) )H He e 離心泵對單位重量離心泵對單位重量(1N)(1N)液體所提供的有效能量，液體所提供的有效能量， 單位為單位為J/NJ/N或或m m 揚程的實驗測量揚程的實驗測量 fe H g u g p zH g u g p z 22 2 22 2 2 11 1 0 f H 22 21 0 2 e puu Hh g

14、g 離心泵的壓頭又稱揚程。必須注意， 揚程并不等于升舉高度Z，升舉高度 只是揚程的一部分。 與效率與效率 有關(guān)的各種能量損失有關(guān)的各種能量損失： （1）容積損失： （2）水力損失： （3）機械損失： 泵泵軸軸與與軸軸承承、密密封封圈圈等等機機械械部部件件之之間間的的摩摩擦擦 小型水泵： 一般為5070% 大型泵： 可達(dá) 90%以上 摩擦損失、沖擊損失、環(huán)流損失摩擦損失、沖擊損失、環(huán)流損失 三、離心泵的效率三、離心泵的效率 四四、軸功率及有效功率軸功率及有效功率 軸功率軸功率P Pa a：單位時間內(nèi)由原動機單位時間內(nèi)由原動機( (一般為電動一般為電動 機機) )向泵軸輸入的功向泵軸輸入的功 有效

15、功率有效功率P Pe e：單位時間內(nèi)液體從泵中葉輪獲得單位時間內(nèi)液體從泵中葉輪獲得 的有效能量的有效能量 eve pqgH eve a PqgH p 五、轉(zhuǎn)速 n v常用轉(zhuǎn)速為2900、1450、960、730r/min。泵出廠時規(guī)定最 高轉(zhuǎn)速，使用時可降低轉(zhuǎn)速，但提高轉(zhuǎn)速不得超過4%，否則 會燒壞電機。 六、泵的比轉(zhuǎn)速（比轉(zhuǎn)數(shù)）ns 泵的比轉(zhuǎn)數(shù)在數(shù)值上等于幾何相似的泵在流量為 0.075米3秒、揚程達(dá) 1米時的轉(zhuǎn)數(shù)。 0.5 0.75 3.65 v s nq n H 比轉(zhuǎn)數(shù)可以作為機器分類、系列化和相似設(shè)計的依據(jù)。比 轉(zhuǎn)數(shù)小反映機器的流量小，全壓(或揚程、水頭)高；反之, 比轉(zhuǎn)數(shù)大則機器的流

16、量大,全壓（或揚程、水頭）低。 離心泵的H H、 、 N N都與離心泵的Q Q有關(guān)，它們之間的關(guān)系由確定離心泵 壓頭的實驗來測定，實驗測出的一組關(guān)系曲線： H HQ Q 、Q Q 、 N NQ Q 離心泵的特性曲線 注意：特性曲線隨轉(zhuǎn)速而變。 各種型號的離心泵都有本身獨自的特性曲線，但形狀基本相似，具有共同 的特點 2.2.3 2.2.3 離心泵的特性曲線離心泵的特性曲線 1）HQ曲線曲線：表示泵的壓頭與流量的關(guān) 系，離心泵的壓頭普遍是隨流量的增大而 下降（流量很小時可能有例外） 2 2）N NQ Q曲線：曲線：表示泵的軸功率與流量的 關(guān)系，離心泵的軸功率隨流量的增加而上 升，流量為零時軸功率

17、最小。 離心泵啟動時，應(yīng)關(guān)閉出口閥，使啟 動電流最小，以保護(hù)電機。 3 3）Q Q曲線：曲線：表示泵的效率與流量的關(guān) 系，隨著流量的增大，泵的效率將上升并 達(dá)到一個最大值，以后流量再增大，效率 便下降。 離心泵在一定轉(zhuǎn)速下有一最高效率 點。離心泵在與最高效率點相對應(yīng)的流 量及壓頭下工作最為經(jīng)濟。 與最高效率點所對應(yīng)的Q、H、N值稱 為最佳工況參數(shù)。離心泵的銘牌上標(biāo)明 的就是指該泵在運行時最高效率點的狀 態(tài)參數(shù)。 注意：在選用離心泵時，應(yīng)使離心泵 在該點附近工作。一般要求操作時的效 率應(yīng)不低于最高效率的92%。 max 92. 0 設(shè)計點 高效率區(qū) 工作范圍 a P e H 最佳工 況參數(shù) a

18、P e H v q 銘牌 參數(shù) 問問1：泵在啟動時，出口：泵在啟動時，出口 調(diào)節(jié)閥應(yīng)處于開或是關(guān)閉調(diào)節(jié)閥應(yīng)處于開或是關(guān)閉 的狀態(tài)？為什么？的狀態(tài)？為什么？ 答：泵啟動時，關(guān)閉出口答：泵啟動時，關(guān)閉出口 閥，使啟動電流最小，以閥，使啟動電流最小，以 保護(hù)電機；同時也避免出保護(hù)電機；同時也避免出 口管線的水力沖擊口管線的水力沖擊 問問3：泵的銘牌參數(shù)標(biāo)：泵的銘牌參數(shù)標(biāo) 注的流量及揚程是否注的流量及揚程是否 代表泵的最大值？代表泵的最大值？ 答：不是答：不是 問問2：泵在關(guān)閉時，出口：泵在關(guān)閉時，出口 調(diào)節(jié)閥應(yīng)處于開或是關(guān)閉調(diào)節(jié)閥應(yīng)處于開或是關(guān)閉 的狀態(tài)？為什么？的狀態(tài)？為什么？ 離心泵特性曲線的影

19、響因素離心泵特性曲線的影響因素 v液體性質(zhì) 密度: 黏度: Why？ 當(dāng)比20清水的大時，H，N， 實驗表明，當(dāng)n2 v改變轉(zhuǎn)速改變轉(zhuǎn)速改變泵特性曲線改變泵特性曲線 2. 調(diào)大流量調(diào)大流量 v調(diào)高轉(zhuǎn)速調(diào)高轉(zhuǎn)速改變泵改變泵 的特性曲線的特性曲線 qV2 qV 離心泵的流量調(diào)節(jié)-調(diào)高轉(zhuǎn)速 qV1 He n2 n1 n1n2 缺點：加劇震動和噪缺點：加劇震動和噪 聲，甚至?xí)霈F(xiàn)機械聲，甚至?xí)霈F(xiàn)機械 強度與電機超載問題，強度與電機超載問題， 通常不采用通常不采用 v開大閥門開大閥門改變管路特性曲線改變管路特性曲線 qV2 qV 離心泵的流量調(diào)節(jié)-調(diào)大閥門 閥門開度變大 qV1 He 組合操作，以兩臺

20、泵為例分析組合操作，以兩臺泵為例分析 qV qV 離心泵的并聯(lián)操作 qV1 He b a 單 泵 并 聯(lián) 泵 qV并 qV串 qV 離心泵的串聯(lián)操作 qV He 單泵 串聯(lián)泵 a b 組合操作的比較組合操作的比較 項項 目目并聯(lián)并聯(lián)串聯(lián)串聯(lián) 合成特性合成特性 曲線特點曲線特點 H并 并=H單單 qV并 并=2qV單單 H=A+BqV2/4 He并 并=2He單單 qV并 并=qV單單 H=2A+2BqV2 工作點工作點 qv2qV單 單 He2He單 單 適用性適用性 低阻力管路低阻力管路 高阻力管路高阻力管路 組合方式的選擇組合方式的選擇 v若管路兩端的總勢能差大于單臺泵所能提供的最大若管路

21、兩端的總勢能差大于單臺泵所能提供的最大 揚程揚程Hemax ,必須選串聯(lián)必須選串聯(lián) qV 離離心心泵泵組組合合方方式式的的選選擇擇 a低低阻阻力力管管路路;b-高高阻阻力力管管路路 單單泵泵 并并聯(lián)聯(lián)泵泵 2 串串聯(lián)聯(lián)泵泵 1 2 1 b a H v若單泵可以輸液，只是流量達(dá)不到要求若單泵可以輸液，只是流量達(dá)不到要求 v對低阻力管路并聯(lián)優(yōu)于串聯(lián)對低阻力管路并聯(lián)優(yōu)于串聯(lián) v對高阻力管路串聯(lián)優(yōu)于并聯(lián)對高阻力管路串聯(lián)優(yōu)于并聯(lián) 2.2.5 2.2.5 離心泵的安裝高度離心泵的安裝高度 Suction lift 一、汽蝕現(xiàn)象一、汽蝕現(xiàn)象 v伴隨現(xiàn)象 泵體振動并發(fā)出噪音 H, Q , 嚴(yán)重時不送液； 水錘

22、沖擊和化學(xué)腐蝕，損壞葉片 當(dāng)當(dāng)p pk k p pv v，葉輪中心汽化 葉輪中心汽化汽泡汽泡 被拋向外圍被拋向外圍 凝結(jié)凝結(jié)局部真空局部真空 壓力升高壓力升高 周圍液體高速沖向汽泡中心周圍液體高速沖向汽泡中心 撞擊葉片撞擊葉片( (水錘水錘) ) 二、汽蝕余量二、汽蝕余量 v1. (NPSH)C 在截面1與k間列Bernoulli方程 22 11 (1) 22 kk fk pupu H gggg 達(dá)到汽化時，達(dá)到汽化時，Pk=Pv，則，則P1=P1min 22 1min1 (1) 22 vk fk pupu H gggg 22 1,min 1 (1) 22 vk fk C PuPu NPSHH

23、 gggg 22 1min1 (1) 22 vk fk pupu H gggg 臨界汽蝕余量臨界汽蝕余量 離心泵因汽蝕而使泵的揚程發(fā)生突變，其值比正離心泵因汽蝕而使泵的揚程發(fā)生突變，其值比正 常值下降常值下降3%作為離心泵的臨界汽蝕點。作為離心泵的臨界汽蝕點。 3. 實際汽蝕余量實際汽蝕余量 2 11 2 v pup NPSH ggg 0.5 r NPSH v2. 必需汽蝕余量 (NPSH)r (NPSH)r=(NPSH)c+0.3 從泵的樣本上 查取 (NPSH)r與流量有關(guān) qv(NPSH)r 三、安裝高度三、安裝高度 v在o-o與k-k截面間列Bernoulli方程 kof kk k o

24、o o H g u g p z g u g p z , 22 22 )1 ( 2 ) 1( )( 2 2 2 kf k of ko kof kko g H g u H g pp H g u g pp H vqv一定，發(fā)生汽蝕時，pk=pv,Hg=Hg,max 2 (1)(1) 2 okk gf ofk ppu HHH gg ,max(1) ov gf o C pp HHNPSH g (1) 0.5 ov f o r pp HgHNPSH g 最大允許安裝高度最大允許安裝高度 (NPSH)r與流量有關(guān),應(yīng) 按最大流量計算Hg 汽蝕現(xiàn)象產(chǎn)生的原因汽蝕現(xiàn)象產(chǎn)生的原因 v安裝高度太高安裝高度太高 v被

25、輸送流體的溫度太高，液體蒸汽壓過高被輸送流體的溫度太高，液體蒸汽壓過高； v吸入管路阻力或壓頭損失太高。吸入管路阻力或壓頭損失太高。 確定允許安裝高度應(yīng)注意的問題確定允許安裝高度應(yīng)注意的問題 v吸入管路的阻力損失越大，泵的Hg越小 . 吸入管路應(yīng)短 吸入管路應(yīng)省去不必要的管件，調(diào)節(jié)閥應(yīng)裝在排 出管上 吸入管徑大于排出管徑 (1) 0.5 ov f o r pp HgHNPSH g 確定允許安裝高度應(yīng)注意的問題確定允許安裝高度應(yīng)注意的問題 v (NPSH) (NPSH)r r 泵性能表上列出的泵性能表上列出的(NPSH)(NPSH)r r 值是按輸送值是按輸送2020的的 清水測定出來的清水測定

26、出來的, ,當(dāng)輸送其它液體時當(dāng)輸送其它液體時, ,為安全計，為安全計， 可不校正；可不校正； q qV V, (NPSH), (NPSH)r r ,Hg. ,Hg.計算計算HgHg時，必須以時，必須以 使用過程中的最大流量求取。使用過程中的最大流量求取。 v為保險計，實際安裝高度比允許安裝高度還要為保險計，實際安裝高度比允許安裝高度還要 小小0.50.5至至1 1米米 v計算出計算出的的HgHg 0 0時時, , 應(yīng)低于貯槽液面安裝應(yīng)低于貯槽液面安裝 2.2.6 2.2.6 離心泵的類型與選用離心泵的類型與選用 v一、離心泵的類型一、離心泵的類型 1 1清水泵清水泵代號代號ISIS 輸送清水或

27、物性與水相近、無腐蝕性且雜質(zhì)較少輸送清水或物性與水相近、無腐蝕性且雜質(zhì)較少 的液體的液體 IS80-65-160IS80-65-160 80 80泵入口直徑，泵入口直徑，mmmm； 6565泵出口直徑，泵出口直徑，mmmm； 160160泵葉輪名義直徑，泵葉輪名義直徑，mmmm v2 2 耐腐蝕泵耐腐蝕泵代號代號F F 用于輸送具有腐蝕性的液體用于輸送具有腐蝕性的液體 v3.3.油泵油泵代號代號Y Y 輸送石油產(chǎn)品的泵輸送石油產(chǎn)品的泵 v4.4.液下泵液下泵代號代號FYFY 安裝在液體貯槽內(nèi)安裝在液體貯槽內(nèi) v5.5.屏蔽泵屏蔽泵 一種無泄露泵一種無泄露泵 二、離心泵的選用二、離心泵的選用 v

28、1. 據(jù)輸送介質(zhì)的性質(zhì)取操作條件等選擇泵的據(jù)輸送介質(zhì)的性質(zhì)取操作條件等選擇泵的 類型類型(種類和系列種類和系列) v2. 根據(jù)要求的流量和壓頭確定泵的型號根據(jù)要求的流量和壓頭確定泵的型號 2.3 2.3 往復(fù)泵往復(fù)泵 v一、往復(fù)泵的作用原理及類型一、往復(fù)泵的作用原理及類型 往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)及作用原理往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)及作用原理 主要部件：泵缸、活塞主要部件：泵缸、活塞( (活活 栓栓) )、活門、活門 類型類型 -動力來源：電動往復(fù)泵、動力來源：電動往復(fù)泵、 氣動往復(fù)泵氣動往復(fù)泵 -作用方式：單動往復(fù)泵、作用方式：單動往復(fù)泵、 雙動往復(fù)泵雙動往復(fù)泵 二、往復(fù)泵的流量二、往復(fù)泵的流量 v單動泵 rvv A

29、Snq v雙動泵雙動泵 (2) vvr qAa Sn qV泵的流量泵的流量，m m3 3/s/s V泵的容積效率泵的容積效率 A,aA,a分別為活塞的截面積和活塞桿的截面積，分別為活塞的截面積和活塞桿的截面積，m m2 2 S S活塞的行程活塞的行程( (沖程沖程) )，m m n nr r活塞每秒種往復(fù)次數(shù)活塞每秒種往復(fù)次數(shù) 三、往復(fù)泵的壓頭三、往復(fù)泵的壓頭 v往復(fù)泵的壓頭理論上可以任意高往復(fù)泵的壓頭理論上可以任意高 v實際上由于構(gòu)造材料的強度，泵部件泄漏，實際上由于構(gòu)造材料的強度，泵部件泄漏， 往復(fù)泵的壓頭仍有一限度往復(fù)泵的壓頭仍有一限度 四、往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)四、往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié) v往復(fù)泵

30、的嚴(yán)重缺點往復(fù)泵的嚴(yán)重缺點 流量不均勻流量不均勻, ,可通過采可通過采 用多缸和裝置空氣室提用多缸和裝置空氣室提 高管路流量均勻性高管路流量均勻性 v正位移特性正位移特性 壓頭與泵無關(guān)，只取決壓頭與泵無關(guān)，只取決 定管路情況的特性定管路情況的特性 往復(fù)泵的工作點 qV H H a a v往復(fù)泵的工作點往復(fù)泵的工作點 v流量調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié) 改變曲柄轉(zhuǎn)速和活塞行改變曲柄轉(zhuǎn)速和活塞行 程程 不能采用安裝出口閥的不能采用安裝出口閥的 方法調(diào)節(jié)流量方法調(diào)節(jié)流量 旁路調(diào)節(jié)旁路調(diào)節(jié) 往復(fù)泵的工作點 qV H H a a 輸液量不均勻、不連續(xù)輸液量不均勻、不連續(xù) 與離心泵比較：與離心泵比較： 流流量量調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)不

31、不可可用用出出口口閥閥門門調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)方方法法。 數(shù)數(shù)改改變變活活塞塞行行程程或或往往復(fù)復(fù)次次 旁旁路路調(diào)調(diào)節(jié)節(jié) 流流量量調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)方方法法 旁旁 路路 H 0 Q 多缸泵（各缸曲柄有相位差） 單缸單動泵 效率高，通常為效率高，通常為 7272 93%93%。 適用于小流量、高壓頭的情況下輸送高粘度的液體適用于小流量、高壓頭的情況下輸送高粘度的液體。 與離心泵比較：與離心泵比較： 1 2 3 4 5 圖2-33 往復(fù)泵裝置簡圖 1泵缸 2活塞 3活塞桿 4吸入閥 5排出閥 2.4 2.4 其他化工用泵其他化工用泵 2.4.1 非正位移泵非正位移泵 2.4.1.1 軸流泵軸流泵 2.4.1.2 旋渦泵

32、旋渦泵 2.4.2 正位移泵正位移泵 2.5 2.5 氣體輸送機械氣體輸送機械 v一、概述一、概述 1.氣體輸送機械在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用氣體輸送機械在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 -氣體輸送氣體輸送 -產(chǎn)生高壓氣體產(chǎn)生高壓氣體 -生產(chǎn)真空生產(chǎn)真空 2.氣體輸送機械的一般特點氣體輸送機械的一般特點 -動力消耗大動力消耗大 -氣體輸送機械體積一般都很龐大氣體輸送機械體積一般都很龐大 -特殊性特殊性氣體的可壓縮性氣體的可壓縮性 3.氣體輸送機械的分類 v工作原理工作原理 離心式離心式 旋轉(zhuǎn)式旋轉(zhuǎn)式 往復(fù)式往復(fù)式 噴射式噴射式 v出口壓力出口壓力( (終壓終壓) )和壓縮比和壓縮比 通風(fēng)機：終壓通風(fēng)機：終壓( (表

33、壓表壓)15 kPa,)15 kPa,壓縮比壓縮比1 11.151.15 鼓風(fēng)機：終壓鼓風(fēng)機：終壓1515300 kPa300 kPa， 壓縮比壓縮比4 4 壓縮機：終壓壓縮機：終壓300 kPa300 kPa， 壓縮比壓縮比4 4。 真空泵：在設(shè)備內(nèi)造成負(fù)壓，終壓為大氣壓，壓真空泵：在設(shè)備內(nèi)造成負(fù)壓，終壓為大氣壓，壓 縮比由真空度決定縮比由真空度決定 2.5.3 通風(fēng)機通風(fēng)機 2.5.3.1 常用類型常用類型 軸流式通風(fēng)機軸流式通風(fēng)機 離心式通風(fēng)機離心式通風(fēng)機 2.5.3.2離心式通風(fēng)機離心式通風(fēng)機 v1.離心式通風(fēng)機的結(jié)構(gòu)特點離心式通風(fēng)機的結(jié)構(gòu)特點 葉輪直徑比較大葉輪直徑比較大 葉片的數(shù)目

34、比較多葉片的數(shù)目比較多 不追求高效率時，用前彎葉片有利于提不追求高效率時，用前彎葉片有利于提 高壓頭，減小葉輪直徑高壓頭，減小葉輪直徑 機殼內(nèi)逐漸擴大的通道及出口截面常為機殼內(nèi)逐漸擴大的通道及出口截面常為 為矩形為矩形 2.離心式通風(fēng)機的性能參數(shù)和特性曲線 v(1)(1)風(fēng)量風(fēng)量q qV V 以風(fēng)機進(jìn)口狀態(tài)計的送氣能力以風(fēng)機進(jìn)口狀態(tài)計的送氣能力 v(2)(2)全風(fēng)壓全風(fēng)壓 單位體積氣體通過風(fēng)機時獲得的能量單位體積氣體通過風(fēng)機時獲得的能量 v1 m1 m3 3氣體，忽略氣體的壓縮性，對通風(fēng)機進(jìn)出口截面氣體，忽略氣體的壓縮性，對通風(fēng)機進(jìn)出口截面 ( (分別以下標(biāo)分別以下標(biāo)1 1、2 2表示表示)

35、)作能量衡算作能量衡算 )21 (2 2 2 21 2 1 1 22 f Hgp u gzgHp u gz 22 21 2121(1 2) () ()() 2 T f pgH uu g zzppgH 可忽略可忽略 可忽略可忽略 22 21 21 () () 2 T uu pgHpp 靜風(fēng)壓靜風(fēng)壓動風(fēng)壓動風(fēng)壓 sk pp v若吸入的是靜止的大氣若吸入的是靜止的大氣,u,u1 1=0,p=0,p1 1( (表表)=0)=0 22 21 21 () () 2 T uu pgHpp sk pp 2 2 2 2 T u pgHp v討論討論 v(1)動風(fēng)壓在全壓中所占比例較高動風(fēng)壓在全壓中所占比例較高

36、,不能忽略不能忽略 v(2)風(fēng)壓與密度有關(guān)風(fēng)壓與密度有關(guān) v實驗工況：實驗工況： 空氣空氣 2020、0.1 MPa0.1 MPa（=1.2kg/m3),p=1.2kg/m3),pT T v 實際工況實際工況pT T 1.2 TTT ppp v(3)(3)軸功率和效率軸功率和效率 Tvve pqHgqP / evT Ppq p v(4)(4)特性曲線特性曲線 空氣空氣0.1MPa0.1MPa、2020 qV V q s p PqV pq T V V q 離 心 通 風(fēng) 機 的 特 性 曲 線 3離心式通風(fēng)機的選型離心式通風(fēng)機的選型 v計算實際風(fēng)壓計算實際風(fēng)壓p pT T，并將，并將p pT T

37、換算成實驗條件下的風(fēng)壓換算成實驗條件下的風(fēng)壓 p pT. T. v根據(jù)所輸送氣體的性質(zhì)與風(fēng)壓的范圍，確定風(fēng)機的根據(jù)所輸送氣體的性質(zhì)與風(fēng)壓的范圍，確定風(fēng)機的 類型類型. . v根據(jù)以風(fēng)機根據(jù)以風(fēng)機進(jìn)口狀態(tài)進(jìn)口狀態(tài)計的實驗風(fēng)量與實驗條件下的計的實驗風(fēng)量與實驗條件下的 風(fēng)壓，從風(fēng)機樣本或產(chǎn)品目錄中的特性曲線或性能風(fēng)壓，從風(fēng)機樣本或產(chǎn)品目錄中的特性曲線或性能 表選擇合適的機號表選擇合適的機號. . 2.5.4 鼓風(fēng)機鼓風(fēng)機 2.5.4.1 羅茨風(fēng)機羅茨風(fēng)機 注意：正位移特性注意：正位移特性 溫度過高會使轉(zhuǎn)子卡住溫度過高會使轉(zhuǎn)子卡住 離心鼓風(fēng)機外形與離心泵相象。蝸殼形的通道為圓形，但其外殼直徑與 寬度之

38、比較大，葉輪上數(shù)目較多，轉(zhuǎn)速較高，并且有一固定的導(dǎo)輪。 2.5.4.2 2.5.4.2 離心鼓風(fēng)機離心鼓風(fēng)機 離心通風(fēng)機的送氣量大，但所產(chǎn)生的風(fēng)壓仍不太高，出口表壓強一般不 超過294103Pa。由于在離心鼓風(fēng)機中，氣體的壓縮比不高，所以無需 設(shè)置冷卻裝置，各級葉輪的直徑也大致上相等。 2.5.5 壓縮機壓縮機 2.5.5.1往復(fù)式壓縮機往復(fù)式壓縮機 原理與往復(fù)泵相同。余隙容積：原理與往復(fù)泵相同。余隙容積： 當(dāng)壓縮比當(dāng)壓縮比 達(dá)到上限時達(dá)到上限時, ,V VB B= =V VC C , ,撞缸撞缸, ,流量為零流量為零 主要指標(biāo)：生產(chǎn)能力主要指標(biāo)：生產(chǎn)能力q qV V , , 以吸入常溫常壓空氣測定以吸入常溫常壓空氣測定 排出壓強排出壓強p p2 2 , , 1 2 p p 1 2 21 1 k k p TT p 1k 1 2 1 1 1 1 k k C pk WpV kp 空氣的空氣的1.4,石油氣的石油氣的=1.2 。設(shè)計時壓縮機輸送石油氣，但空氣。設(shè)計時壓縮機輸送石油氣，但空氣 試車或用氮氣置換是壓縮機可能超溫。試車或用氮氣置換是壓縮機可能超溫。 k為多變指數(shù)，隨為多變指數(shù)，隨的增大而增大。的增大而增大。 Vc為吸入體積為吸入體積 往復(fù)式壓縮機的問題：往復(fù)式壓縮機的問題： 1）從上式可見，壓縮比