化工原理課件5

1、2.3 容積式泵容積式泵(正位移泵正位移泵)2.3.1 往復泵往復泵 (1) 結構和工作原理結構和工作原理 結構結構: 泵缸、活塞、閥門沖程：沖程：活塞在兩端點間移動的距離沖程容積：沖程容積：活塞往復一次的容積排量 工作原理工作原理 活塞右移時，排出閥關閉， 吸液閥開啟，開始吸液， 當活塞移至右端點時，吸液 行程結束； 活塞由右端點向左移時， 吸液閥關閉，排出閥開啟， 開始排液，當活塞移至左 端點時，排液行程結束。往復泵裝置簡圖60,rFTVsnAq流量 往復泵的輸液量往復泵的輸液量單缸單作用泵：單缸單作用泵：qV023單缸單作用往復泵流量曲線12345往復泵裝置簡圖1泵缸2活塞3活塞桿4吸入

2、閥5排出閥t排液量不均勻排液量不均勻雙動泵：雙動泵：60)2(,rfFTVsnAAzq流量 雙往復泵023單缸雙作用往復泵流量曲線qVtqVt023雙缸雙作用往復泵的流量曲線60)2(,rfFTVsnAAzq60,rFTVsnzAq),(,rFTVnsAzfq流量與管路特性無關流量與管路特性無關流量與泵揚程無關流量與泵揚程無關往復泵的特性曲線的確定往復泵的特性曲線的確定qVHqVqVTqVHqVHH 正位移特性正位移特性 a）流量與管路特性無關）流量與管路特性無關 b）壓頭取決于管路需要）壓頭取決于管路需要qVHqVHH(2) 往復泵的流量調節(jié)往復泵的流量調節(jié) 改變活塞沖程 改變活塞往復次數(shù)

3、旁旁(支支)路調節(jié)路調節(jié)，不能封閉啟動； (3) 往復泵的安裝往復泵的安裝 有自吸能力，不需灌泵。 有允許安裝高度限制 影響安裝高度的因素影響安裝高度的因素: 液面上方壓力、流體飽和蒸汽壓、吸入管路情況),(,rFTVnsAzfq(4) 適用場合適用場合 適用于適用于：流量小，揚程高，粘度大的流體。 不適用不適用：腐蝕性介質或含有固體顆粒的流體。回流支路調節(jié)流量法V1V2(5) 其它類型的正位移泵其它類型的正位移泵 隔膜泵隔膜泵 實際上是一種往復泵 計量泵計量泵 也是往復泵的一種 多股進料，按比例輸送 齒輪泵齒輪泵 齒輪泵可用于輸送粘稠液體以至膏狀物 齒 輪 泵 螺桿泵螺桿泵 屬容積式轉子泵

4、雙 螺 桿 泵新型泵無噪音無振動流量均勻指標指標離心泵往復泵轉子泵流量，流量，m3/h均勻、不穩(wěn)定、1.630000不均勻、恒定0600比較均勻、恒定、1600揚程揚程 ，m定流量揚程102600揚程與流量無關0.2100MP揚程與流量無關0.260MP效率效率設計點最高，偏離越遠效率越低0.50.8揚程高效率降低很少0.70.85揚程高效率降低較大0.60.8結構特點結構特點簡單、造價低、體積小、安裝方便復雜、振動大、體積大、造價高簡單、造價低、體積小、安裝方便離心泵、往復泵、轉子泵比較離心泵、往復泵、轉子泵比較離心泵、往復泵、轉子泵比較離心泵、往復泵、轉子泵比較指標指標離心泵往復泵轉子泵流

5、量調節(jié)流量調節(jié)出口截流、轉速、葉輪旁路、轉速、沖程旁路自吸自吸一般沒有有有啟動啟動關閉調節(jié)閥全開全開適用范圍適用范圍粘度較低的各種介質高壓力小流量清潔介質中壓力小流量尤其是高粘度2.6 通風機、鼓風機、壓縮機和真空泵通風機、鼓風機、壓縮機和真空泵 屬于氣體輸送設備。 (1) 分類：分類：* 按出口壓力或者壓縮比按出口壓力或者壓縮比 通風機：終壓不大于0.01471MPa (表壓)，壓縮比 1.15； 鼓風機：終壓不大于0.014710.292MPa (表壓) ，壓縮比 0.292MPa (表壓) ，壓縮比 4； 真空泵：從設備中抽出氣體，使設備中產(chǎn)生負壓。2.6.1 離心式通風機離心式通風機

6、型式：型式： 離心式多用于氣體輸送； 軸流式一般用于通風換氣。離心式和軸流式通風機示意圖(a) 離心式(b) 軸流式 (1) 離心式通風機結構及工作原理離心式通風機結構及工作原理 結構：結構： 主要部件主要部件：葉輪、蝸殼； 葉片形式葉片形式： 低壓風機 葉片平直； 中、高壓風機 葉片彎曲。 工作原理工作原理 ：同離心泵1機殼2葉輪3吸入口4排除口 2.6.2 鼓風機鼓風機類型：類型：離心式、羅茨式（1）離心式鼓風機（透平鼓風機）離心式鼓風機（透平鼓風機） 主要結構和工作原理與離心通風機類似，為產(chǎn)生較高的風壓，采用多級。出口表壓力一般不超過294103Pa。（2）羅茨鼓風機）羅茨鼓風機 結構結

7、構 工作原理工作原理 同齒輪泵說明：說明：為正位移型，風量與轉速成正比，而與出口壓力無關 ； 流量采用旁路調節(jié)； 出口閥不能完全關閉； 操作溫度不超過85C。 2.6.3 壓縮機壓縮機 類型：類型：離心式、往復式 (1) 離心式壓縮機離心式壓縮機（透平壓縮機）作用原理與離心鼓風機相同，為達到較高的出口壓力，采用多級數(shù)多級數(shù)，大葉輪直徑大葉輪直徑，高轉數(shù)高轉數(shù) (一般在5000rpm以上)。 段間設冷卻器，各段溫度大致相等。說明：說明：優(yōu)點：優(yōu)點：機體體積較小，流量大，供氣均勻，運動平穩(wěn)，易損部件少和維修較方便等。缺點：缺點：離心式壓縮機的制造精度要求極高，否則，在高轉速情況下將會產(chǎn)生很大的噪音

8、和振動。注意：注意：當離心式壓縮機進氣量減小到允許的最小值， 壓縮機會發(fā)生喘振。因此，壓縮機必須在比喘 振流量大5%10%的范圍內操作。(2) 往復式壓縮機往復式壓縮機 結構和工作原理結構和工作原理 與往復泵相似 吸入和排出閥更加靈巧12340V2V1VP1P2 無余隙壓縮循環(huán)56 無余隙壓縮循環(huán)無余隙壓縮循環(huán)21dVVVp壓縮：22220VpVp ）（排氣：1111)0(VpVp吸氣：1122s21dVpVpVpWVV21dspppVWconstR11kTnVpVpii21dRsppppTnW121112slnlnRppVpppTnW整個循環(huán)活塞對氣體所作的功：等溫壓縮循環(huán)：等溫壓縮循環(huán)：1

9、2340V2V1VP1P2 無余隙壓縮循環(huán)56理想氣體1122VpVp0dddpVVppV21dsVVVpW12340V2V1VP1P2無余隙壓縮循環(huán)256絕熱壓縮循環(huán)：絕熱壓縮循環(huán)：rrrpVVpVp22111111211srrppVprrWrrppTT11212r 絕熱指數(shù)出口溫度：出口溫度：1111211skkppVpkkWkkppTT11212k多變指數(shù)，1 r多變壓縮循環(huán)：多變壓縮循環(huán)：影響壓縮所需軸功影響壓縮所需軸功Ws和排氣溫度和排氣溫度 T2 的主要因素：的主要因素： （1）壓縮比p1/p2愈大，Ws和T2也愈大； （2）壓縮所需的軸功Ws與吸入氣體量V1成正比； （3）多變指

10、數(shù)k愈大，則Ws和T2也愈大。 出口溫度：出口溫度：k =1，k r無余隙壓縮循環(huán)12340V2V1VP1P2256212340V2V1VP1P2P 有余隙壓縮循環(huán)V4V3 有余隙壓縮循環(huán)有余隙壓縮循環(huán) 余隙體積：V3余隙系數(shù)：余隙系數(shù)：313VVV新鮮氣體：V1-V4容積系數(shù)：容積系數(shù)：31410VVVV010無余隙時：大、中型壓縮機的低壓氣缸 8% 高壓氣缸12%12340V2V1VP1P2P 有余隙壓縮循環(huán)V4V3111120kpp多變壓縮過程：多變壓縮過程：討論：討論：壓縮比一定時,，0 一定，壓縮機達到的最高壓力是有限制的。 余隙系數(shù)一定， 0 0 =0， 壓縮極限12pp12pp3

11、13VVV 主要性能參數(shù)主要性能參數(shù)(a）排氣量）排氣量(生產(chǎn)能力或吸氣量生產(chǎn)能力或吸氣量): 將壓縮機在單位時間內排出的氣體體積換算成吸入狀態(tài)下的數(shù)值。無余隙時的理論吸氣量：rFminsnAqV，單缸單動泵：rfFmin2snAAqV）（單缸雙動泵：，實際排氣量：實際排氣量：min,dmin,VVqq由于泄露，實際排氣量實際排氣量 理論軸功率大理論軸功率大 多級壓縮多級壓縮三級壓縮機流程圖1級2級3級1234567891，4，7-氣缸；2，5-中間冷卻器；8-出口氣體冷卻器；3，6，9-油水分離器存在壓縮極限；溫度過高； 機械結構不合理。 一般地，壓縮比 8時，應采用多級壓縮。 原因：原因：

12、增加氣缸減小壓縮比，減少余隙的影響，降低設備費用中間冷卻器降低氣體溫度，降低壓縮機功耗。（a）多級壓縮與單級壓縮所需軸功的比較）多級壓縮與單級壓縮所需軸功的比較三級壓縮所需外功常用的級數(shù)：2 6 級分三級絕熱壓縮所需的軸功分三級絕熱壓縮所需的軸功 一級絕熱壓縮所需軸功一級絕熱壓縮所需軸功（b） 多級壓縮級間壓力的確定多級壓縮級間壓力的確定若每級按無余隙循環(huán)可逆多變過程考慮，且各級氣體入口溫度相同，經(jīng)推導得：nniniiiiiipppppppppp12) 1( ,2 ,3 ,1 ,2 ,11 ,1111211min, snkkppVpknkW最小軸功：最小軸功：說明：說明：每級壓縮比相等，每級所

13、需軸功也相等。此時，所需總功最小。 壓縮機的分類和構造壓縮機的分類和構造分類方法分類方法:（a） 吸、排氣體方式：單動、復動（b） 壓縮級數(shù)： 單級（壓縮比28）； 兩級（壓縮比850）； 多級（壓縮比1001000）。（c） 終壓 ： 低壓（10.133105Pa）； 中壓（10.133101.33105Pa）； 高壓（101.331013.3105Pa）。（d） 生產(chǎn)能力：小型（10 m3min以下）； 中型（1030 m3min）； 大型（30 m3min以上）。（e）壓縮氣體的種類：空氣壓縮機、氨氣壓縮機、石油氣壓縮機等；（f）氣缸在空間的位置:立式（氣缸垂直放置）； 臥式（氣缸水平放

14、置）； 角式（氣缸互相配置成V型、W型、L型）。 選用與操作選用與操作a）選定壓縮機的種類。 依據(jù)：所處理的氣體b）選定結構形式。 依據(jù)：操作環(huán)境c） 定出壓縮機的規(guī)格。 依據(jù)：生產(chǎn)中所要求的排氣量與排氣壓力工藝設計中，盡量避免使用壓縮機B1B2B3123456B1B223456B47 2.6.4 真空泵真空泵 將氣體由大氣壓以下的低壓氣體經(jīng)過壓縮而排向大氣的設備，實際上，也是一種壓縮機。 真空泵的型式真空泵的型式 化工廠中常用的幾種有：往復真空泵、旋轉真空泵、噴射泵。 往復真空泵往復真空泵 構造和作用原理雖與往復壓縮機的基本相同； 吸入和排出閥門必須更加輕巧而靈活 ； 氣缸左右兩端之間設有平衡氣道； 屬于干式真空泵 。 旋轉真空泵旋轉真空泵（a）液環(huán)真空泵： 常用的有水環(huán)真空泵、納西泵 特點：屬于濕式真空泵，最高真空度可達85； 結構簡單、緊湊、沒有活門、經(jīng)久耐用； 為了維護泵內液封以及冷卻泵體，運轉時常需要不斷向 泵內充水。 水環(huán)真空泵納西泵 液環(huán)真空泵的特點：液環(huán)真空泵的特點： 抽出的氣體不與泵殼直接接觸，因此，在抽吸腐蝕性氣體時只要葉輪采用耐腐蝕材料制造即可。 泵內所注入的液體必須不與氣體起化學反應。 吸入口吸入口1（b）滑片真空泵 噴射泵噴射泵原理：原理：利用流體流動時，靜壓能與動壓能相互轉換的原理來吸送流體的它可用于吸送氣體，