流體輸送機(jī)械

1、第二章 流體輸送機(jī)械主要內(nèi)容：離心泵；往復(fù)泵；其他化工用泵；氣體輸送機(jī)械。重點(diǎn)內(nèi)容：離心泵的特性曲線(xiàn)；離心泵的安裝高度；離心泵的工作點(diǎn)；離心泵的選用、安裝和操作；氣體輸送與壓縮機(jī)械。難點(diǎn)內(nèi)容：離心泵的特性曲線(xiàn)；離心泵的工作點(diǎn)?；疽螅菏炀氄莆针x心泵的特性曲線(xiàn)；離心泵的安裝高度；離心泵的工作點(diǎn)；離心泵的選用、安裝和操作。課時(shí)安排：8第一節(jié) 離心泵流體輸送機(jī)械指向流體供給機(jī)械能的設(shè)備。泵輸送液體的設(shè)備壓縮機(jī)輸送氣體的設(shè)備流體輸送機(jī)械分類(lèi)：1 葉輪式（動(dòng)力式）依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉輪給液體動(dòng)能，后再轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能；離心泵、軸流泵。2 容積式（正位移式）依靠機(jī)械密封的工作空間作周期性的變化，擠壓流體，以增加

2、流體的靜壓能；往復(fù)泵、旋轉(zhuǎn)泵。3 流體動(dòng)力作用式利用流體流動(dòng)時(shí)，動(dòng)能與靜壓能相互轉(zhuǎn)換來(lái)吸送流體；噴射泵、 酸蛋、虹吸管。氣體輸送機(jī)械：通風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)，壓縮機(jī)，真空泵一、離心泵的結(jié)構(gòu)和工作原理離心泵具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、流量大且均勻，操作方便的優(yōu)點(diǎn)。1 結(jié)構(gòu)由一高速旋轉(zhuǎn)的葉輪和蝸狀泵殼所組成。2 工作原理（1） 離心泵的操作灌液克服氣縛現(xiàn)象啟動(dòng)先關(guān)閉出口閥門(mén)，再合閘運(yùn)轉(zhuǎn)逐步開(kāi)啟出口閥門(mén)，調(diào)節(jié)流量停車(chē)先關(guān)閉出口閥門(mén)，再拉閘（2） 工作原理： 1）液體的排出 2）液體的吸入 離心泵能不斷地輸送液體，主要是依靠泵內(nèi)葉輪的高速旋轉(zhuǎn)和逐漸擴(kuò)大的通道，液體在泵殼內(nèi)因離心力作用而獲得了能量（動(dòng)能）以提高壓強(qiáng)。（3）

3、氣縛現(xiàn)象若離心泵在啟動(dòng)前，未灌滿(mǎn)液體，殼內(nèi)存在空氣，使密度減小，產(chǎn)生的離心力就小，此時(shí)在吸入口所形成的真空度不足以將液體吸入泵內(nèi)。所以盡管啟動(dòng)了離心泵，但不能輸送液體。二、離心泵的主要性能參數(shù) 離心泵上的銘牌 1流量Q（送液能力）：指單位時(shí)間內(nèi)泵能輸送的液體量L/s，m3/h2揚(yáng)程He（泵的壓頭）：指單位重量液體流徑泵后所獲得的流量。米液柱測(cè)定壓頭的實(shí)驗(yàn)：壓力計(jì)真空表Z1Z2ho流量計(jì)12在1-1與2-2截面間列伯努利方程注意：泵的揚(yáng)程不能僅僅理解為升舉高度。3功率和效率（1）有效功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)液體由泵實(shí)際得到的功。Ne=HeQrg w（2）軸功率：泵軸從電動(dòng)機(jī)得到的實(shí)際功率N （3）效率h

4、1 容積損失由泵的泄漏所造成的。1離開(kāi)葉輪的高壓液體，在吸入口與泵殼間的間隙回流到吸入口；2液體由軸套處，流出外界。因此泵所排出的液體量小于泵的吸入量。2 水力損失液體在泵內(nèi)摩擦阻力和局部阻力所引起的。3 機(jī)械損失泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，與軸承、軸封等機(jī)械部件的機(jī)械摩擦。泵的總效率反映了上述三種損失之總和三、離心泵的特性曲線(xiàn)1離心泵的特性曲線(xiàn)（1）He-Q曲線(xiàn)（2）N-Q曲線(xiàn)（3）h- Q曲線(xiàn)討論： 1）為什么在啟動(dòng)離心泵時(shí)，要關(guān)閉出口閥門(mén)？ 2）泵的銘牌上所標(biāo)明的，是在最高效率下的流量，揚(yáng)程和功率。 3）高效率區(qū)在最高效率的93%內(nèi)。2葉輪轉(zhuǎn)數(shù)及尺寸對(duì)特性曲線(xiàn)的影響比例定律：， 切割定律： 3物理性質(zhì)對(duì)特

5、性曲線(xiàn)的影響1）m：m，hf ，He，Q，N，h 2）r：He、Q無(wú)影響，N001HgP0四、離心泵的安裝位置和汽蝕現(xiàn)象離心泵的安裝位置可高于液面，也可低于液面。離心泵吸入液體是依靠葉輪的高速旋轉(zhuǎn)，在吸入口（葉輪中心處）形成負(fù)壓。假設(shè)吸入口（葉輪中心處）形成的負(fù)壓為絕對(duì)真空，則壓差為1atm，可將液體吸上10.33m高度.當(dāng)吸入口的壓強(qiáng)接近水的飽和蒸汽壓時(shí)，就會(huì)吸不上水汽蝕現(xiàn)象1 汽蝕現(xiàn)象當(dāng)泵的安裝位置不合適時(shí)，液體的靜壓能在吸入管內(nèi)流動(dòng)克服位差、動(dòng)能、阻力后，在吸入口處壓強(qiáng)降至該溫度下液體的飽和蒸汽壓Pv時(shí)，液體會(huì)汽化，并逸出所溶解的氣體。這些汽泡進(jìn)入泵體的高壓區(qū)后，遽然凝結(jié)，產(chǎn)生局部真空，

6、使周?chē)?液體以高速涌向汽泡中心，造成沖擊和振動(dòng)。大量氣泡破壞了液體的連續(xù)性，阻塞流道，增大阻力，使流量、揚(yáng)程、效率明顯下降，嚴(yán)重時(shí)泵不能正常工作，給泵體以破壞。2 離心泵的安裝高度（1）最大吸上真空高度：發(fā)生汽蝕現(xiàn)象時(shí)的吸上真空高度，Hs，max。 m液柱允許吸上真空高度： m液柱Hs，允許=Hs，max0.3m（安全量） 在液面-吸入口之間列伯努利方程， 結(jié)論：為了提高安裝高度，應(yīng)盡量減少u(mài)12/2g、SHf，0-1值，故對(duì)吸入管的要求是直徑盡可能大、長(zhǎng)度盡可能短、減少管件和閥門(mén)。制造廠提供的Hs，允許值，是在10mH2O，20下水的值。*若條件不同，則需換算： mH2O 式中，Ha實(shí)際工

7、作大氣壓； Hv操作溫度下的pvmH2O。*若不是水，則作如下校正：式中，校正后的允許吸上真空高度；使用地點(diǎn)的大氣壓，Pa輸送液體的飽和蒸汽壓，Pa輸送液體的密度，kg/m3（2）有效汽蝕余量Dh指離心泵入口處，液體靜壓頭和動(dòng)壓頭之和超過(guò)液體操作溫度下飽和蒸汽壓的某一最小的指定值。 為防止汽蝕現(xiàn)象的發(fā)生，一般在計(jì)算時(shí)取Dh允許=Dha+0.3m，汽蝕余量是按20水測(cè)定，刻在銘牌上。 Dh總是正值，對(duì)某些有機(jī)熔劑，Hg可能是負(fù)值，說(shuō)明泵必須安裝在液面之下。五、離心泵的工作點(diǎn)當(dāng)一個(gè)泵安裝在一定的管路系統(tǒng)中工作時(shí)，實(shí)際的工作揚(yáng)程He和流量Q，不僅與離心泵本身的特性有關(guān)，而且還取決于管路的工作特性。1

8、管路特性曲線(xiàn)： 管路伯努利方程式， 在輸液高度與壓強(qiáng)不變的情況下，He=A+BQ2 2工作點(diǎn)泵特性曲線(xiàn)與管路特性曲線(xiàn)的交點(diǎn)。HeQP管路特性曲線(xiàn)泵的特性曲線(xiàn) 若交點(diǎn)P處在高效率區(qū)， 則工作點(diǎn)為適宜的。六、流量調(diào)節(jié)實(shí)質(zhì)上是改變離心泵特性曲線(xiàn)或管路特性曲線(xiàn)，從而改變泵的工作點(diǎn)P1 改變閥門(mén)的開(kāi)度實(shí)質(zhì)上是改變管路阻力，改變B值。QHe閥門(mén)開(kāi)度，阻力，B，管路曲線(xiàn)變平坦，P點(diǎn)下移，He，Q； 閥門(mén)開(kāi)度，阻力，B，管路曲線(xiàn)變陡峭，P點(diǎn)上移，He，Q；。調(diào)節(jié)閥門(mén)簡(jiǎn)單方便，應(yīng)用廣泛，但要消耗一部分能量。2 改變泵的轉(zhuǎn)數(shù)QHe n，泵特性曲線(xiàn)下移，P點(diǎn)下移，Q，He； n，泵特性曲線(xiàn)下移，P點(diǎn)上移，Q，He。

9、 改變泵特性曲線(xiàn)，保持管路曲線(xiàn)不變，不會(huì)產(chǎn)生能耗，優(yōu)于調(diào)節(jié)流量。3改變?nèi)~輪數(shù)目 4切割葉輪外徑七、離心泵的組合操作（相同型號(hào)的兩臺(tái)泵組合為例）1并聯(lián)操作當(dāng)一臺(tái)泵的流量不夠時(shí)，可以用兩臺(tái)泵并聯(lián)操作，以增大流量。HeQ12從點(diǎn)1點(diǎn)2，工作點(diǎn)提高了，流量增加了，但不是增大一倍。（有阻力損失）。2串聯(lián)操作當(dāng)生產(chǎn)上需要利用增加泵提高泵的壓頭時(shí)，就可考慮將泵串聯(lián) 2，1QHe串聯(lián)后的壓頭增加，但并不加倍；流量有所增加。3組合方式選擇（1）當(dāng)管路兩端靜壓頭與位壓頭增加之和大于單臺(tái)泵所提供的最大揚(yáng)程時(shí)，則必須采用串聯(lián)操作。（2）當(dāng)以提高輸送量為目的時(shí)，應(yīng)視管路情況而定，在低阻力輸送管路時(shí)，并聯(lián)優(yōu)于串聯(lián)在高阻力

10、輸送管路時(shí)，串聯(lián)由于并聯(lián)八、離心泵的類(lèi)型與選用（一） 類(lèi)型離心泵的類(lèi)型：水泵，耐腐蝕泵，油泵和低溫用泵等。選型依據(jù)：輸送液體的性質(zhì)和操作特點(diǎn)。1、 水泵（又稱(chēng)清水泵）用于工業(yè)生產(chǎn)（輸送物理、化學(xué)性質(zhì)類(lèi)似水的液體）、城市給排水和農(nóng)業(yè)排灌。IS型單級(jí)單吸式離心泵如：IS5032250型離心泵 IS國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單級(jí)單吸式離心泵； 50吸入口徑，mm 32排出口徑，mm 250葉輪名義尺寸，mmS型單級(jí)雙吸離心泵流量較大，揚(yáng)程不高；D、DG型多級(jí)離心泵揚(yáng)程較高；ISR型單級(jí)單吸式離心泵節(jié)能型。2、 耐腐蝕泵輸送酸、堿等腐蝕性液體。特點(diǎn)：接觸部件，采用各種耐腐蝕材料制造IH型化工離心泵單級(jí)單吸式耐腐蝕離心泵

11、，為節(jié)能產(chǎn)品；CZ形流程泵為合金材料制造，適用于酸、堿、石油產(chǎn)品。3、 油泵輸送石油產(chǎn)品及其他易燃易暴液體。特點(diǎn)：密封要求高，適用的溫度范圍較廣。SJA型單級(jí)單吸懸臂式離心流程泵（二） 選擇基本原則以能滿(mǎn)足液體輸送的工藝要求為前提?；静襟E1根據(jù)已知管路系統(tǒng)條件計(jì)算出實(shí)際He和Q；2根據(jù)輸送液體的性質(zhì)和操作條件，確定泵的類(lèi)型；比較、選用合適型號(hào)； 3由輸送液體的性質(zhì)（如粘度、密度），核算泵的流量、揚(yáng)程軸功率。第二節(jié) 往復(fù)泵往復(fù)泵屬于正位移式泵，是依靠機(jī)械密封的工作空間作周期性的變化，擠壓流體，以增加流體的靜壓能。一、往復(fù)泵的構(gòu)造和工作原理1 往復(fù)泵的構(gòu)造：泵缸、活塞、活塞桿、吸入閥、排出閥組成。 2往復(fù)泵工作原理 一個(gè)工作循環(huán)（行程）轉(zhuǎn)速不宜太高，一般80200轉(zhuǎn)/分；安裝高度45米。往復(fù)泵的自吸能力 注意：若轉(zhuǎn)速太大，液體流動(dòng)阻力增大，當(dāng)泵缸內(nèi)壓力低于液體的飽和蒸汽壓時(shí)，會(huì)造成泵的抽空，而失去吸液能力。二、往復(fù)泵的類(lèi)型和流量1 類(lèi)型單動(dòng)柱塞泵、雙動(dòng)柱塞泵、三聯(lián)柱塞泵，等等。2 流量計(jì)算 單動(dòng)柱塞泵：Q理=ASn 雙動(dòng)柱塞泵：Q理=（2A-a）Sn 由于在泵的操作中，吸入閥和排出閥啟、閉的滯后導(dǎo)致漏液，以及填料函處漏液，造成容積效率。 h容積=Q實(shí)際/Q理論 一般為0.90.97三、往復(fù)泵的揚(yáng)程和流量調(diào)節(jié)1 往復(fù)泵的特性曲線(xiàn)HeQ往復(fù)泵的揚(yáng)