化工原理課件：第二章 流體輸送機械1

1、第二章 流體輸送機械任務(wù)： 學(xué)會正確選用、操作各類流體輸送機械討論化工常用泵結(jié)構(gòu)、工作原理和性能流體輸送提高流體的機械能 工作原理：離心式、噴射式、軸流式，往復(fù)式、旋轉(zhuǎn)式等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、廣泛性概述：流體輸送機械泵的分類方法： 流體性質(zhì)：清液泵、耐腐泵、泥漿泵操作特點：離心式、正位移式離心泵的結(jié)構(gòu)組成 DFW 型臥式離心泵IS、IR 型單級單吸離心泵 ISG 型管道離心泵D 系列多級離心泵TSWA 型臥式多級泵TSWA型臥式多級泵T 透平式S 單吸泵W 介質(zhì)溫度低于80A 第一次更新DL 型立式多級泵S 型單級雙吸離心泵S、SA、SH型單級雙吸

2、中開式離心泵2-1離心泵2-1-1離心泵的結(jié)構(gòu)、工作原理、類型思考： 為什么葉片彎曲？ 泵殼呈蝸殼狀？一、離心泵的結(jié)構(gòu)： 依靠電機使葉輪高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生離心力，流體受離心力作用被拋向殼壁，同時流體在泵殼流道中隨著流道的擴大，動能大部分轉(zhuǎn)化為靜壓能。二、工作原理:（一）葉輪泵殼段由于葉輪中心流體被拋出，于中心處形成真空，故吸入端與中心處產(chǎn)生靜壓差（勢能）使流體不斷吸入。（二）泵吸入端 葉輪中心氣縛現(xiàn)象：未灌滿液體，泵內(nèi)存在空氣，離心力小形成真空度低、壓差小，流體吸不進。 思考：泵啟動前為什么要灌滿液體？ 若在泵啟動前，泵內(nèi)沒有液體，而是被氣體填充，此時啟動是否能夠吸上液體呢？ 此時泵內(nèi)充滿氣體（其

3、密度遠小于液體），葉輪轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的離心力小，即產(chǎn)生的真空度不夠大，貯槽液面與泵吸入口間的壓力差小，不足以克服流體在吸入管路中的阻力損失以及液體位能的變化而吸上液體，這種現(xiàn)象稱為“氣縛”現(xiàn)象。因此在離心泵啟動之前，我們必須進行灌泵操作（使泵內(nèi)充滿被輸送的液體）。 措施：裝底閥，防泄漏.啟動前灌泵效率較低，內(nèi)回流較嚴(yán)重所致;二.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)動能向靜壓

4、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，提高泵效率軸封裝置：機械密封填料密封作用：減小泄漏，防止氣傅，提高效率軸封裝置 前面已提到泵啟動后在葉輪中心產(chǎn)生負壓（吸入口在泵體一側(cè)），故其會吸入外界的空氣；液體經(jīng)過葉輪的做功，獲得機械能經(jīng)過泵殼的匯集，能量轉(zhuǎn)換成靜壓能較高的流體進入排出管，對半開式，與閉式葉輪，葉輪四周的高壓流體可能泄漏到蓋板與泵體間的空隙（葉輪可旋轉(zhuǎn)，泵體相對固定，葉輪軸與泵體間必有間隙），故其會向外界漏液。 密封方式有：填料密封與機械密封，填料密封適用于一般液體，而機械密封適用于有腐蝕性易燃、易爆液體。 填料密封：簡單易行，維修工作量大，有一

5、定的泄漏，對燃、易爆、有毒流體不適用； 機械密封：液體泄漏量小，壽命長，功率小密封性能好，加工要求高。 2.1.2 離心泵的基本方程式 離心泵的理論壓頭與實際壓頭 H = he泵對單位重量流體提供的機械能管路系統(tǒng)輸送單位重量流體所需的機械能2.1.2.1 理論壓頭 假設(shè)： （1）葉輪內(nèi)葉片數(shù)目無窮多，葉片的厚度無窮小,即葉片沒有厚度； （2）液體為粘度等于零的理想流體。 外加壓頭靜壓頭動壓頭位頭壓頭損失機械能-可直接用于輸送流體； 可以相互轉(zhuǎn)變； 可以轉(zhuǎn)變?yōu)闊峄蛄黧w的內(nèi)能 -機械能衡算方程（柏努利方程）流體的衡算基準(zhǔn)不同，有不同形式(J/Kg)(Pa)(m)單位質(zhì)量流體單位重量流體單位體積流體

6、(2-2)即(2-2a) H 葉輪對液體所加的壓頭，m；p1 、p2 液體在1、2兩點處的壓力，Pa；c1 、c2 液體在1、2兩點處的絕對速度，m/s； 液體的密度，kg/m3；c2w2u2前彎后彎r22c1w1u1圖2-8 液體進入與離開葉輪時的速度122 1 1液體從點1運動到點2，靜壓頭增加（ p2 p1）/g的原因： 質(zhì)量為1kg的液體因受離心力作用而接受的外功：質(zhì)量為1kg的液體從點1運動到點2由于通道的截面增大，一部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能質(zhì)量為1kg的液體通過葉輪后其靜壓能的增量：(2-3)c2w2u2r22c1w1u1122 1 1(2-4)根據(jù)余弦定律(2-5)(2-6)在離心泵

7、設(shè)計中，一般都使設(shè)計流量下的(2-7)離心泵的理論壓頭泵的流量，m3/s葉輪周邊的寬度，m葉輪直徑，m(2-10,11)(2-9)葉片裝置角c2w2u2r22c1w1u1122 1 1根據(jù)裝置角2的大小，葉片形狀可分為三種：(a)(a)20，Q，H (b)(b)2= 90o為徑向葉片，cot2 =0，H不隨Q變化(c)(c) 2 90o為前彎葉片，cot2 0，Q，H圖2-9 離心泵H - Q圖(2-10,11)2.1.2 離心泵的基本方程式 2.1.2.2 實際壓頭 由于前彎葉片的絕對速度c2大，液體在泵殼內(nèi)產(chǎn)生的沖擊劇烈得多，轉(zhuǎn)化時的能量損失大為增加，效率低。故為獲得較高的能量利用率，離心泵總是采用后彎葉片。流體通過泵的過程中壓頭損失的原因：（1）葉片間的環(huán)流：由于葉片數(shù)目并非無限多，液體有環(huán)流出現(xiàn)，產(chǎn)生渦流損失。（2）阻力損失：實際流體從泵進口到出口有阻力損失。（3）沖擊損失：液體離開葉輪周邊沖入蝸殼四周流動的液體中，產(chǎn)生渦流。a理論壓頭b環(huán)流損失d沖擊損失c阻力損失HQ離心泵內(nèi)液體漏回現(xiàn)象 實際壓頭的意義：泵提供的壓頭必須滿足流體輸送的需要，而流體輸送伴隨著位壓頭（升揚高度），靜壓頭、動壓頭的變化和阻力損失（管路阻力損失，不含有泵的流動阻力損失，泵的阻力損失計入泵的效率），因此2.1.2 離心泵