化工原理2012-2 流體輸送機械 03

1第二章流體(liútǐ)輸送機械液體輸送機械-------泵葉片式、容積式、其他形式氣體(qìtǐ)輸送機械-------風(fēng)機、壓縮機、真空泵精品資料2第一節(jié)離心泵一、離心泵的操作原理(yuánlǐ)與構(gòu)造1、工作(gōngzuò)原理在操作中應(yīng)避免產(chǎn)生“氣縛現(xiàn)象”精品資料3離心泵外形(wàixínɡ)精品資料4第一節(jié)離心泵2、基本(jīběn)部件與構(gòu)造葉輪(yèlún)：開式、半開式、閉式；泵殼軸封裝置：填料密封、機械密封精品資料5葉輪(yèlún)：開式、半開式、閉式第一節(jié)離心泵精品資料6第一節(jié)離心泵泵殼截面積逐步擴大的蝸牛殼形通道——蝸殼液體(yètǐ)量大降低速度精品資料7第一節(jié)離心泵導(dǎo)輪泵殼內(nèi)在葉輪(yèlún)外周安裝的一個固定的帶葉片的環(huán)精品資料8第一節(jié)離心泵軸封裝置：填料密封(mìfēng)(填料函)密封(mìfēng)圈,填入柔性填料機械密封(mìfēng)由兩個光滑而密切貼合的金屬環(huán)形面構(gòu)成精品資料9第一節(jié)離心泵吸液方式(fāngshì)：單吸、雙吸精品資料10二、離心泵的理論壓頭(yātóu)和實際壓頭(yātóu)1、壓頭和升揚(shēnɡyánɡ)高度第一節(jié)離心泵泵向單位重量液體提供的機械能——H[m]精品資料112、理論(lǐlùn)壓頭H∞假設(shè)：（1）葉片無數(shù)(wúshù)多（2）液體為理想流體可以在葉輪的進(jìn)、出口列柏努利方程，推導(dǎo)出理論壓頭(推導(dǎo)見教材56-58頁）第一節(jié)離心泵精品資料12產(chǎn)生(chǎnshēng)的原因：原因(yuányīn)一：離心力作功1kg液體受到的離心力為：原因二：液體由1流到2時，由于流動通道逐漸擴大，

w逐漸變小，這部分能量將轉(zhuǎn)化為靜壓能。精品資料13液體在高速旋轉(zhuǎn)的葉輪(yèlún)中的運動分為2種:周向運動(yùndòng)：沿葉片表面的運動：處處與葉片相切，速度w根據(jù)余弦定理可知：精品資料14離心泵設(shè)計中，一般(yībān)都使設(shè)計流量下的1=90則cos1=0。于是(yúshì)精品資料15討論：H與流量Q、葉輪轉(zhuǎn)速、葉輪的尺寸和構(gòu)造（r2、b2、2）有關(guān)；葉輪直徑越大、轉(zhuǎn)速越大，則H越大；在葉輪轉(zhuǎn)速、直徑一定時，流量Q與理論壓頭H的關(guān)系(guānxì)受裝置角2的影響如下:精品資料163、實際(shíjì)壓頭：葉片間的環(huán)流葉片數(shù)、黏度(niándù)阻力損失流速（流量）平方?jīng)_擊損失額定設(shè)計第一節(jié)離心泵精品資料17三、離心泵的主要(zhǔyào)性能參數(shù)1、壓頭(yātóu)H和流量Q轉(zhuǎn)速n、流量Q、壓頭H、軸功率N、效率η、汽蝕余量等第一節(jié)離心泵精品資料182、有效(yǒuxiào)功率和軸功率3、效率(xiàolǜ)容積損失水力損失機械損失容積損失：泵殼與葉輪之間有縫隙，從葉輪四周送出的壓力較高的液體會有小量漏回到葉輪的中央入口，這部分液體所引起的能量損失較容積損失。水力損失：液體流過葉輪、泵殼時的摩擦阻力，流體入口處流動方向改變及邊界層的分離導(dǎo)致的水力損失。機械損失：軸承、密封的機械部件的摩擦損失。大型泵效率可達(dá)90%；小型泵效率一般為50~70%。第一節(jié)離心泵精品資料19精品資料20四、離心泵的特性曲線(qūxiàn)及其應(yīng)用1、特性(tèxìng)曲線N~Q曲線：功率隨流量的增大而上升：~Q曲線：效率隨流量的增大先增大，到最大后下降H~Q曲線：壓頭隨流量的增大而下降；第一節(jié)離心泵精品資料213、轉(zhuǎn)速(zhuànsù)與葉輪尺寸對離心泵特性的影響轉(zhuǎn)速影響：比例(bǐlì)定律葉輪尺寸的影響：切割定律2、液體性質(zhì)對離心泵特性的影響密度的影響:流量、壓頭不變；功率變粘度的影響：粘度大時考慮修正第一節(jié)離心泵精品資料22精品資料23五、離心泵的工作(gōngzuò)點與流量調(diào)節(jié)1、管路特性(tèxìng)方程He=B+AQ2

2、離心泵的工作點3、流量調(diào)節(jié)改變閥門開度調(diào)節(jié)改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)改變?nèi)~輪尺寸調(diào)節(jié)HQA精品資料24精品資料25六、離心泵的安裝(ānzhuāng)高度Zs＝Hg＝(ps-p1)/g-u12/2g-hf動能(dòngnéng)忽略1001精品資料261、“汽蝕”現(xiàn)象(xiànxiàng)2、汽蝕余量(yúliànɡ)

p1<pv會發(fā)生汽蝕。汽蝕余量h=(pe/g

+ue2/2g)-pv/g，

h愈大，愈能防止汽蝕hmin＝(pemin/g

+ue2/2g)-pv/g

h允許=hmin+0.34、離心泵的安裝高度Zs允許＝(ps-pV)/g-hf-h允許飽和蒸汽壓精品資料27輸送高溫或低沸點的液體時，由于其飽和蒸汽壓高，允許的吸上高度就會很小，甚至出現(xiàn)負(fù)值，就需采取以下(yǐxià)措施：（1）盡量減小吸入管內(nèi)的壓頭損失。例如：不將調(diào)節(jié)閥安在進(jìn)口管路上。（2）將泵安裝在液面下方，使液體自灌而不是吸入。精品資料28用油泵從密閉容器中送出30℃的丁烷。容器內(nèi)丁烷液面上方的絕對壓力為343kN/m2。輸送到最后，液面將降到泵入口中心線以下2.8m。液體丁烷在30℃時的密度580kg/m3,飽和蒸汽壓304kN/m2。吸入管的壓頭(yātóu)損失估計為1.5m。所選油泵汽蝕余量3m.問這個泵能否正常操作？精品資料29類型(lèixíng)：水泵(shuǐbèng)——懸臂式泵、多級或雙吸式泵耐腐蝕泵油泵雜質(zhì)泵七、離心泵的選用、安裝與操作精品資料301、選用原則(yuánzé)：根據(jù)液體性質(zhì)及操作條件確定泵的類型根據(jù)流量、壓頭確定泵的型號2、安裝(ānzhuāng)與操作注意安裝高度不得高于允許值啟動前必須在泵內(nèi)充滿液體；啟動時出口閥門應(yīng)關(guān)閉；離心泵應(yīng)盡可能在高效率區(qū)工作；離心泵工作時應(yīng)注意軸發(fā)熱情況。精品資料31精品資料32精品資料33第二節(jié)其他(qítā)類型泵一、往復(fù)泵精品資料34二、計量泵精品資料35三、旋轉(zhuǎn)泵精品資料36四、螺桿泵精品資料2023/2/4第二章流體(liútǐ)的流動與輸送37三、氣體(qìtǐ)輸送機械輸送和壓縮氣體的設(shè)備統(tǒng)稱氣體壓送機械。用途：氣體輸送產(chǎn)生高壓氣體產(chǎn)生真空輸送機械出口壓強（表壓）壓縮比通風(fēng)機（Fan）15kPa1～1.5鼓風(fēng)機（Blower）15kPa～0.3MPa<4壓縮機（Compressor）>0.3MPa>4真空泵（Vacuumpump）大氣壓減壓抽吸精品資料38一、通風(fēng)機1、結(jié)構(gòu)(jiégòu)2、性能參數(shù)和特性(tèxìng)曲線3、選用精品資料39二、離心(líxīn)鼓風(fēng)機和壓縮機三、往復(fù)(wǎngfù)壓縮機四、真空泵絕熱壓縮等溫壓縮精品資料2023/2/4第二章流體(liútǐ)的流動與輸送401、通風(fēng)機（Fan）工業(yè)上常用通風(fēng)機按其結(jié)構(gòu)形式有軸流式和離心式兩類。軸流式通風(fēng)機排風(fēng)量大而風(fēng)壓很小，一般僅用于通風(fēng)換氣，而不用于氣體輸送(shūsònɡ)。離心式通風(fēng)機的應(yīng)用十分廣泛，按其產(chǎn)生風(fēng)壓可分為：低壓離心通風(fēng)機：出口風(fēng)壓小于1.0kPa（表壓）中壓離心通風(fēng)機：出口風(fēng)壓1.0～3.0kPa（表壓）高壓離心通風(fēng)機：出口風(fēng)壓3.0～15.0kPa（表壓）精品資料2023/2/4第二章流體的流動(liúdòng)與輸送411－機殼2－葉輪(yèlún)3－吸入口4－排出口離心通風(fēng)機精品資料2023/2/4第二章流體(liútǐ)的流動與輸送42離心(líxīn)通風(fēng)機（CentrifugalFan）9-19D高壓離心通風(fēng)機G\Y4-73型鍋爐離心通、引風(fēng)機DKT-2系列低噪聲離心通風(fēng)機B30防爆軸流通風(fēng)機高溫離心通風(fēng)機精品資料2023/2/4第二章流體的流動(liúdòng)與輸送432、鼓風(fēng)機（Blower）羅茨鼓風(fēng)機(fēnɡjī)（容積式風(fēng)機(fēnɡjī)、正位移類型）工作原理：與齒輪泵相似。結(jié)構(gòu)：由機殼和腰形轉(zhuǎn)子組成。兩轉(zhuǎn)子之間、轉(zhuǎn)子與機殼之間間隙很小，無過多泄漏。改變兩轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向，則吸入與排出口互換。工業(yè)上常用的鼓風(fēng)機主要有旋轉(zhuǎn)式和離心式兩種類型。特點：風(fēng)量與轉(zhuǎn)速成正比而與出口壓強無關(guān)，故出口閥不可完全關(guān)閉，流量用旁路調(diào)節(jié)。應(yīng)安裝穩(wěn)壓氣罐和安全閥。工作溫度不能超過85℃，以防轉(zhuǎn)子因熱膨脹而卡住。羅茨鼓風(fēng)機的出口壓強一般不超過80kPa（表壓）。出口壓強過高，泄漏量增加，效率降低。精品資料2023/2/4第二章流體(liútǐ)的流動與輸送44羅茨鼓風(fēng)機L6LD系列L10WDA系列L4LD系列3R5WD系列精品資料2023/2/4第二章流體(liútǐ)的流動與輸送45離心(líxīn)鼓風(fēng)機（透平鼓風(fēng)機Turboblower）工作原理：與離心泵相同。單級風(fēng)機的風(fēng)壓較低，風(fēng)壓較高的離心鼓風(fēng)機采用多級，其結(jié)構(gòu)也與多級離心泵類似。多級低速離心鼓風(fēng)機離心鼓風(fēng)機的送氣量大，但出口壓強仍不高，一般不超過0.3MPa（表壓），即壓縮比不大，因而無需冷卻裝置，各級葉輪的直徑大小也大致相同。精品資料2023/2/4第二章流體(liútǐ)的流動與輸送46離心(líxīn)鼓風(fēng)機（透平鼓風(fēng)機Turboblower）精品資料2023/2/4第二章流體(liútǐ)的流動與輸送473、壓縮機（Compressor）工業(yè)上使用的壓縮機主要(zhǔyào)有往復(fù)式和離心式兩種類型。往復(fù)式壓縮機（ReciprocatingCompressor）結(jié)構(gòu)：主要部件有氣缸、活塞、吸入和壓出活門。工作原理：與往復(fù)泵相似，依靠活塞往復(fù)運動和活門的交替動作將氣體吸入和壓出。氣體在壓縮過程中體積縮小、密度增大、溫度升高。精品資料2023/2/4第二章流體的流動(liúdòng)與輸送48離心式壓縮機離心式壓縮機又稱透平壓縮機，其主要結(jié)構(gòu)和工作原理與離心鼓風(fēng)機相似，但壓縮機有更多的葉輪級數(shù)，通常(tōngcháng)在10級以上，因此可產(chǎn)生很高的風(fēng)壓。由于壓縮比較高，氣體體積收縮大，溫升也高，所以壓縮機也常分成幾段，每段又包括若干級，葉輪直徑逐級減小，且在各段之間設(shè)有中間冷卻器。離心式壓縮機流量大，供氣均勻，體積小，維護方便，且機體內(nèi)無潤滑油污染氣體。離心式壓縮機在現(xiàn)代大型合成氨工業(yè)和石油化工企業(yè)中有很多應(yīng)用，其壓強可達(dá)幾十MPa，流量可達(dá)幾十萬m3/h。精品資料2023/2/4第二章流體的流動(liúdòng)與輸送49旋片式壓縮機螺桿式壓縮機可連續(xù)輸出流量(liúliàng)超過400m3/min，壓力高達(dá)1MPa。和葉片式壓縮機相比，此類壓縮機能輸送出連續(xù)的無脈動的壓縮空氣。精品資料2023/2/4第二章流體(liútǐ)的流動與輸送50渦旋式壓縮機20世紀(jì)(shìjì)90年代開發(fā)的高科技壓縮機，結(jié)構(gòu)簡單，只有四個運行部件。壓縮機工作腔由相運動渦卷付形成多個相互封閉的鐮形工作腔，當(dāng)動渦卷作平動運動時，使鐮形工作腔由大變小而到壓縮和排出空氣。特點：效率高、可靠性好，是最節(jié)能壓縮機。低噪聲、長壽命，被譽為“環(huán)保型壓縮機”。由于渦旋式壓縮機主要運動件渦卷付，只有磨合沒有磨損，因而壽命更長，被譽為免維修壓縮機。精品資料2023/2/4第二章流體的流動(liúdòng)與輸送514、真空泵（VacuumPump）水環(huán)真空泵水環(huán)真空泵屬濕式真空泵，結(jié)構(gòu)簡單。由于旋轉(zhuǎn)部分沒有機械摩擦(mócā)，使用壽命長，操作可靠。適用于抽吸夾帶有液體的氣體。但效率低，一般為30%~50%，所能造成的真空度還受泵體內(nèi)