過程流體機械緒論

過程流體機械二〇一四年九月東北大學(xué)秦皇島分?？刂乒こ虒W(xué)院主講人：張華偉教研室：過程裝備與控制工程本課程的特點1.實踐性強，實際應(yīng)用知識多；2.課程作業(yè)較少（相對其他基礎(chǔ)課程）；3.課程難度大。開設(shè)本課程的重要意義本課程在專業(yè)體系中的地位：過程流體機械工程流體力學(xué)工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)機械設(shè)計過程裝備腐蝕與防護過程設(shè)備設(shè)計先修課程后續(xù)課程核心專業(yè)課開設(shè)本課程的重要意義本課程在過程工業(yè)中的作用：過程流體機械在過程生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，如在農(nóng)田灌溉、城市給排水、石油化工、化工合成、礦業(yè)等領(lǐng)域，起著心臟、動力和關(guān)鍵設(shè)備的重要作用，選用好這些流體機械，對工廠的設(shè)備投資、產(chǎn)品質(zhì)量、成本效益等意義重大。開設(shè)本課程的重要意義本課程的教學(xué)目標(biāo)目標(biāo)：全面掌握典型過程流體機械的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、工作特性以及能夠表征其綜合性能的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，并能夠初步學(xué)會選用各種流體機械。課程教學(xué)內(nèi)容兩泵三機葉片泵：離心泵

軸流泵

旋渦泵容積泵：往復(fù)泵螺桿泵齒輪泵液環(huán)泵壓縮機：離心式活塞式螺桿式通風(fēng)機：離心式軸流式離心機：過濾式沉降式離心分離機本課程的學(xué)習(xí)側(cè)重點及方法建議學(xué)教

在授課體系、內(nèi)容和方法上力求整個學(xué)科橫向的覆蓋，在講授不同類型機器的基本結(jié)構(gòu)形式、工作原理、基本參數(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域時，把握各種機器在本質(zhì)上的機理共同性和相互間的聯(lián)系與差異；不偏重于闡述較深的理論、公式推導(dǎo)和設(shè)計計算的內(nèi)容。三機兩泵結(jié)構(gòu)形式基本原理運行性能調(diào)節(jié)控制選型基本原則本課程學(xué)時分配及考核方式總學(xué)時56，其中課內(nèi)學(xué)時52，實驗學(xué)時4，學(xué)分3.5。期末考試采用閉卷考試形式。最終成績由三部分組成：期末閉卷考試成績占70％，平時成績占10％，實驗成績占20%。教材及參考書教材：康勇，張建偉，李桂水.《過程流體機械》，化學(xué)工業(yè)出版社，2007.參考書：姜培正.《過程流體機械》，化學(xué)工業(yè)出版社，2001.李云，姜培正.《過程流體機械》（第二版），化學(xué)工業(yè)出版社，2008.郁永章.《容積式壓縮機技術(shù)手冊》，機械工業(yè)出版社，2000.教材及參考書1緒論主要內(nèi)容1.1過程流體機械的概念1.2過程流體機械的分類1.3過程流體機械的用途1.4過程流體機械的發(fā)展趨勢1.1過程流體機械的概念過程：事物狀態(tài)變化在時間上的持續(xù)和空間上的延伸，描述事物發(fā)生狀態(tài)變化的經(jīng)歷。過程工業(yè)：又稱流程工業(yè)，是進行物質(zhì)轉(zhuǎn)化的所有工業(yè)過程的總稱，以流程性物料（氣、液、粉等）為主要生產(chǎn)對象，完成各種生產(chǎn)過程的工業(yè)。石油化工制藥污水處理1.1.1過程及過程工業(yè)過程：生命過程過程：物理分離過程過程：化學(xué)合成過程1.1過程流體機械的概念過程：事物狀態(tài)變化在時間上的持續(xù)和空間上的延伸，描述事物發(fā)生狀態(tài)變化的經(jīng)歷。過程工業(yè)：又稱流程工業(yè)，是進行物質(zhì)轉(zhuǎn)化的所有工業(yè)過程的總稱，以流程性物料（氣、液、粉等）為主要生產(chǎn)對象，完成各種生產(chǎn)過程的工業(yè)。石油化工制藥污水處理1.1.1過程及過程工業(yè)過程工業(yè)：天然礦泉水生產(chǎn)流程1.1過程流體機械的概念過程：事物狀態(tài)變化在時間上的持續(xù)和空間上的延伸，描述事物發(fā)生狀態(tài)變化的經(jīng)歷。過程工業(yè)：又稱流程工業(yè)，是進行物質(zhì)轉(zhuǎn)化的所有工業(yè)過程的總稱，以流程性物料（氣、液、粉等）為主要生產(chǎn)對象，完成各種生產(chǎn)過程的工業(yè)。石油化工制藥污水處理1.1.1過程及過程工業(yè)1.1過程流體機械的概念

過程工業(yè)的特點：①原料-自然資源②產(chǎn)品-工業(yè)原料③方式-連續(xù)生產(chǎn)④工藝-物理化學(xué)變化⑤規(guī)模-擴大生產(chǎn)⑥對象-能量流過程工業(yè)生產(chǎn)在“軟件”上是通過工藝過程實現(xiàn)的；在“硬件”上是通過過程裝備實現(xiàn)的。1.1過程流體機械的概念過程裝備：是實現(xiàn)過程工業(yè)生產(chǎn)的硬件設(shè)施，是對過程設(shè)備、過程機械以及測控設(shè)備的統(tǒng)稱。過程機械（ProcessMachinery）測控設(shè)備（Survey-controlEquipment）過程設(shè)備（ProcessEquipment）過程裝備1.1.2過程裝備1.1過程流體機械的概念1.1.2過程裝備過程裝備的地位及服務(wù)對象1.1過程流體機械的概念（1）過程設(shè)備也稱化工設(shè)備、靜設(shè)備，占總設(shè)備投資80～85%，包括：壓力容器、塔、換熱器、儲罐、管道等。壓力容器塔1.1過程流體機械的概念換熱器儲罐管道1.1過程流體機械的概念（2）過程機械也稱為化工機器、動力設(shè)備，占過程工業(yè)總設(shè)備投資的20-25%，系統(tǒng)運行的心臟。包括：壓縮機、泵、分離機、電機、風(fēng)機、制冷機、蒸汽輪機等。壓縮機泵分離機1.1過程流體機械的概念電機風(fēng)機制冷機蒸汽輪機1.1過程流體機械的概念（3）測控設(shè)備也稱為自動化設(shè)備，包括：測控儀表、閥、電氣源、轉(zhuǎn)換器、計算機監(jiān)控設(shè)備、記錄設(shè)備等，可以監(jiān)控壓力、溫度、流量、濃度、密度、粘度、液位等。1.1過程流體機械的概念流體機械：是指在流體具有的機械能和機械所做的功之間進行能量轉(zhuǎn)換的機械的總稱。動力機械：流體的動能、勢能和壓力能轉(zhuǎn)化為機械能，包括水輪機、馬達、風(fēng)車等傳動機械：傳輸、變換機械動力的裝置，機械能→流體能→機械能，包括液力傳動機械、液壓傳動機械及氣壓傳動機械三類工作機械：機械能轉(zhuǎn)化為流體的動能、勢能和壓力能，包括泵、風(fēng)機、壓縮機等流體機械按作用功能1.1.3流體機械1.1過程流體機械的概念過程流體機械：是過程工業(yè)中廣泛使用的流體機械，以流體為工質(zhì)進行能量轉(zhuǎn)換處理與輸送，是過程裝備的重要組成部分之一。因此可以知道，過程流體機械實際上就是流體機械大類中的工作機械。壓縮機泵風(fēng)機風(fēng)機分離機泵壓縮機泵1.1.4過程流體機械1.2過程流體機械的分類容積式流體機械：利用活塞、柱塞或各種形狀的轉(zhuǎn)子等元件，通過改變工作容積，在流體機械內(nèi)部空腔中對流體進行擠壓，使流體壓力提高的機械。根據(jù)元件的運動方式分類：往復(fù)式；回轉(zhuǎn)式典型機械：往復(fù)泵、轉(zhuǎn)子泵、壓縮機葉輪式（透平式）流體機械：又稱為動力式流體機械，是依靠高速旋轉(zhuǎn)葉輪的動力學(xué)作用，使流經(jīng)葉輪流道的流體增加速度和壓力，并在后續(xù)的流道中，又將部分動能轉(zhuǎn)化為壓力能的流體機械。根據(jù)流體的流動方式分類：徑流式；軸流式；混流式典型機械：離心泵、軸流泵、通風(fēng)機、壓縮機其他作用機理流體機械：射流泵；液環(huán)泵；旋渦泵1.2.1按作用機理分類1.2過程流體機械的分類壓縮機：將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的能量，用來給氣體增壓或輸送氣體的機械。根據(jù)排氣壓力分類：

壓縮機：排氣壓力＞0.34MPa鼓風(fēng)機：排氣壓力為0.015～0.34MPa通風(fēng)機：排氣壓力<0.015MPa泵：將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w的能量，用來給液體增壓或輸送液體的機械。分離機：用機械能將混合介質(zhì)分離開來的機械。1.2.2按流體介質(zhì)分類1.2過程流體機械的分類有壓流動類：絕大多數(shù)流體機械在工作過程中流體是在封閉流道中運動的，相對壓力一般不等于零，流動屬于有壓流動。典型例子：絕大多數(shù)流體機械的工作過程無壓流動類：此類流體機械工作中流體運動有一個相對壓力為零的自由表面，因此稱為無壓流動。液體內(nèi)部各處相對壓力也不一定完全為零。典型例子：河流、未充滿水流的管道1.2.3按流體運動特點分類1.2過程流體機械的分類船用泵礦用泵潛水泵磁力驅(qū)動泵自吸式泵無堵塞泵雜質(zhì)泵核工程用泵航天航空用泵特殊氣體壓縮機耐高溫鍋爐引風(fēng)機1.2.4其他類型的過程流體機械1.3過程流體機械的用途煤炭，石油化工、電力、冶金、機械、建筑、交通運輸、醫(yī)藥、食品、城市給排水、農(nóng)業(yè)灌溉、環(huán)境治理、航空航天、國防裝備。1.3.1按照行業(yè)區(qū)分用途1.3過程流體機械的用途給流體增壓與輸送流體，使其滿足各種生產(chǎn)條件的工藝要求；保證連續(xù)性的管道化生產(chǎn)；作為輔助性生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的動力源、控制儀表的用氣、環(huán)境通風(fēng)等。1.3.2按照功能區(qū)分用途1.4過程流體機械的發(fā)展趨勢(1)創(chuàng)造新的機型(2)流體機械內(nèi)部流動規(guī)律的研究與應(yīng)用(3)高速轉(zhuǎn)子動力學(xué)的研究與應(yīng)用(4)新型制造工藝技術(shù)的發(fā)展(5)流體機械的自動控制(6)流體機械的故障診斷(7)實現(xiàn)國產(chǎn)化與國際競爭泵的分類葉片泵：離心泵、軸流泵、混流泵、旋渦泵

其他類型泵：射流泵、水錘泵、真空泵往復(fù)泵：活塞泵、柱塞泵、隔膜泵泵容積泵回轉(zhuǎn)泵：齒輪泵、螺桿泵、滑片泵泵的分類離心泵（葉片式）泵的分類真空泵（容積式）泵的分類——按使用目的泵的分類——按介質(zhì)種類泵的分類——按結(jié)構(gòu)形式壓縮機的分類透平式壓縮機速度式壓縮機噴射式往復(fù)式：活塞式、膜式容積式壓縮機回轉(zhuǎn)式滑片式螺桿式渦旋式單螺桿式雙螺桿式離心式軸流式壓縮機的分類往復(fù)式壓縮機（容積式）臥式立式回轉(zhuǎn)式壓縮機（容積式）壓縮機的分類壓縮機的分類離心式壓縮機（速度式）風(fēng)機的分類離心式風(fēng)機風(fēng)機葉片式風(fēng)機軸流