化工原理(第四版)王志魁 第二章 流體輸送機械

任務(wù)介質(zhì)：液體——泵氣體——風(fēng)機或緊縮機任務(wù)原理：動力式(葉輪式)：離心式、軸流式等；容積式〔正位移式〕：往復(fù)式、旋轉(zhuǎn)式等；流體作用式：放射式。分類：第二章流體保送機械2023/12/291一、離心泵的任務(wù)原理葉輪泵殼吸入管路排出管路泵軸底閥第一節(jié)離心泵1-葉輪；2-泵殼，3-泵軸；4-吸入管；5-底閥；6-壓出管離心泵安裝簡圖2023/12/292由于泵內(nèi)存有空氣，空氣的密度遠小于液體的密度，葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力小，因此葉輪中心處所構(gòu)成的低壓缺乏以將貯槽內(nèi)的液體吸入泵內(nèi)，此時雖啟動離心泵，也不能保送液體，這種景象稱為氣縛景象?！U明離心泵無自吸才干充液〔灌泵〕排液:出口切線方向吸液：葉輪中心2023/12/293二、離心泵的主要部件〔1〕葉輪作用：將原動機的能量傳給液體，使液體靜壓能及動能都有所提高——給能安裝半開〔閉〕式閉式開式按構(gòu)造分為：2023/12/294〔2〕泵殼作用：聚集葉輪甩出的液體；實現(xiàn)動能到靜壓能的轉(zhuǎn)換——轉(zhuǎn)能安裝；減少能量損失?！?〕軸封安裝作用：防止高壓液體沿軸漏出；防止外界氣體進入泵殼內(nèi)。2023/12/295三、離心泵的主要性能參數(shù)①流量qV單位時間內(nèi)泵所保送液體的體積，m3/s或m3/h。②壓頭或揚程H單位分量的液體經(jīng)泵后所獲得的能量，J/N或m液柱。③效率容積損失；水力損失；機械損失普通，小型泵，效率為60~85%，大型泵效率可達90%。2023/12/296④軸功率P軸功率P，有效功率Pe2023/12/297四、離心泵的特性曲線H~qV、P~qV、~qV：廠家實驗測定一定轉(zhuǎn)速、常壓、20℃清水〔一〕離心泵的特性曲線2023/12/298離心泵特性曲線n一定2023/12/299①H~qV曲線：較大范圍內(nèi)，qVH②P~qV曲線：qVPqV=0時，PPmin離心泵啟動時，應(yīng)封鎖出口閥門2023/12/2910③~qV曲線：離心泵在一定轉(zhuǎn)速下有一最高效率點——離心泵的設(shè)計點離心泵銘牌上標(biāo)注的性能參數(shù)均為最高效率點下之值。離心泵的高效任務(wù)區(qū)：2023/12/2911〔二〕離心泵性能的改動與換算〔1〕密度的影響qV不變，H不變，根本不變，P隨變化?！?〕粘度的影響H，qV，而P2023/12/2912〔3〕離心泵轉(zhuǎn)速的影響當(dāng)液體的粘度不大，轉(zhuǎn)速變化小于20%時，以為效率不變，有：——比例定律2023/12/2913〔一〕管路特性曲線五、離心泵的任務(wù)點與流量調(diào)理在截面1-1′與2-2′間列柏努利方程，有：特定的管路系統(tǒng)：一定操作條件一定：其中：2023/12/2914而以為流體流動進入阻力平方區(qū)，變化較小。為一常數(shù)亦為一常數(shù)2023/12/2915那么——管路特性方程管路特性曲線HqV管路特性曲線反映了被保送液體對保送機械的能量要求泵特性曲線任務(wù)點2023/12/2916〔二〕任務(wù)點解析法：管路特性方程泵特性方程任務(wù)點：管路特性曲線與泵特性曲線交點。〔三〕流量調(diào)理改動管路特性：調(diào)出口閥門；改動泵特性：調(diào)轉(zhuǎn)速。2023/12/2917(1)改動出口閥門開度適用：調(diào)理幅度不大，而經(jīng)常需求改動的場所。關(guān)小出口閥leqV,H管特線變陡任務(wù)點左上移特點：方便、快捷，流量延續(xù)變化；閥門耗費阻力，不經(jīng)濟。2023/12/2918(2)改動泵的轉(zhuǎn)速適用：調(diào)理幅度大，時間又長的季節(jié)性調(diào)理。n泵H～qV曲線上移任務(wù)點右上移，H，qV特點：泵在高效率下任務(wù)，能量利用經(jīng)濟;需變速安裝或切削葉輪。2023/12/2919〔3〕離心泵的組合操作①并聯(lián)操作qV并<2qV單H并>H單2023/12/2920②串聯(lián)操作qV串>qV單H串<2H單2023/12/2921③組合方式的選擇低阻時，并聯(lián)優(yōu)于串聯(lián)；高阻時，串聯(lián)優(yōu)于并聯(lián)。，那么只能采用串聯(lián)操作；假設(shè)單臺泵所提供的最大壓頭小于管路兩端的2023/12/2922六、離心泵的汽蝕景象與安裝高度〔一〕汽蝕景象11’00’離心泵的安裝高度Hg葉輪入口處最低壓力，液體汽化，產(chǎn)生汽泡，受緊縮后破滅，周圍液體以高速涌向汽泡中心。葉輪受沖擊而出現(xiàn)剝落，泵體振動并發(fā)出噪音。2023/12/2923〔二〕有效汽蝕余量與必需汽蝕余量有效汽蝕余量必需汽蝕余量允許汽蝕余量泵入口處壓頭葉輪壓力最低處壓頭飽和蒸汽壓頭必需汽蝕余量hr有效汽蝕余量ha2023/12/2924判別汽蝕條件：ha>hr,pk>pv時，不汽蝕ha＝hr,pk＝pv時，開場發(fā)生汽蝕ha<hr,pk<pv時，嚴(yán)重汽蝕2023/12/2925〔三〕離心泵的安裝高度在0-0’和1-1’間列柏努利方程：11’00’離心泵的安裝高度Hg最大安裝高度最大允許安裝高度2023/12/2926七、離心泵的類型與選用〔一〕離心泵的類型〔1〕清水泵〔IS型、D型、Sh型〕〔2〕耐腐蝕泵〔F型〕〔3〕油泵〔Y型〕2023/12/2927〔二〕離心泵的選用〔1〕確定泵的類型；〔2〕確定保送系統(tǒng)的流量和壓頭；〔3〕選擇泵的型號；qV泵>qV需,H泵>H需〔4〕核算泵的功率。2023/12/2928第二節(jié)其他類型化工用泵一、往復(fù)泵〔一〕構(gòu)造與任務(wù)原理主要部件：泵缸、活塞和單向活門。2023/12/2929任務(wù)原理：——活塞對流體直接做功，提供靜壓能單動往復(fù)泵——流量不均勻2023/12/2930雙動往復(fù)泵：2023/12/2931〔二〕往復(fù)泵的性能參數(shù)①流量單動泵：實際流量實踐流量V——泵的容積效率，在0.9~0.97之間?！髁坑杀锰匦詻Q議，而與管路特性無關(guān)。2023/12/2932流量調(diào)理方法：1.改動活塞的往復(fù)次數(shù)或沖程；2.旁路調(diào)理。2023/12/2933②壓頭〔揚程〕在電機功率范圍內(nèi)，由管路特性決議。管路特性2H2管路特性1H1泵特性HqV——正位移特性流量只與泵特性有關(guān)，而壓頭只與管路特性有關(guān)qVqV理2023/12/2934③功率與效率——往復(fù)泵的總效率，普通為0.65~0.85。適用壓頭高、流量小的液體，但不能保送腐蝕性大及有固體的懸浮液。2023/12/2935二、齒輪泵具有正位移特性。2023/12/2936三、旋渦泵〔一〕構(gòu)造一種特殊的離心泵。2023/12/2937〔二〕特點1.啟動泵時，要翻開出口閥門，改動流量時，旁路調(diào)理比安裝調(diào)理閥更經(jīng)濟；2.能量損失大，效率低〔20%~40%〕，不適宜保送高粘度液體；3.壓頭比離心泵高2~4倍，適用于高壓頭、小流量、低粘度清潔液體。2023/12/2938分類：按出口壓力或緊縮比分為：通風(fēng)機p出(表)<15kPaγ=1～1.15鼓風(fēng)機p出(表)=15~300kPaγ<4緊縮機p出(表〕>300kPaγ>4真空泵p出(表〕=0緊縮比由真空度決議第三節(jié)氣體保送機械2023/12/2939〔一〕任務(wù)原理與構(gòu)造一、離心式通風(fēng)機2023/12/2940〔二〕性能參數(shù)與特性曲線1.性能參數(shù)〔1〕風(fēng)量qV單位時間從風(fēng)機出口排出的氣體體積，m3/h或m3/s。留意：qV應(yīng)以風(fēng)機進口形狀計。2023/12/2941〔2〕全風(fēng)壓pt與靜風(fēng)壓ps全風(fēng)壓：單位體積的氣體經(jīng)風(fēng)機后所獲得的能量，Pa或mmH2O以單位質(zhì)量的氣體為基準(zhǔn)以單位體積的氣體為基準(zhǔn)2023/12/2942動風(fēng)壓靜風(fēng)壓全風(fēng)壓2023/12/2943〔3〕軸功率與效率2.特性曲線用20℃、101.3kPa的空氣〔=1.2kg/m3〕測定。風(fēng)機的全風(fēng)壓與氣體的密度成正比。~qVP~qVqVpt~qVpS~qVn一定2023/12/2944(三)離心通風(fēng)機的選用1.計算保送系統(tǒng)所需的全風(fēng)壓，再換算成標(biāo)定形狀下的全風(fēng)壓；3.根據(jù)qV、pt0選風(fēng)機的型號。qV>qV需，pt0>pt0需2.根據(jù)氣體的性質(zhì)及風(fēng)壓范圍，確定風(fēng)機的類型；2023/12/2945二、鼓風(fēng)機〔一〕離心鼓風(fēng)機特點：外形離心泵外殼直徑與厚度之比較大葉片數(shù)目較多轉(zhuǎn)速較高單級出口表壓多在30kPa以內(nèi)；多級可達0.3MPa2023/12/2946〔二〕羅茨鼓風(fēng)機2023/12/2947流量調(diào)理——旁路調(diào)理或調(diào)轉(zhuǎn)速；開機時翻開出口閥門；操作溫度<85℃，以免轉(zhuǎn)子受熱卡住?！灰铺匦?023/12/2948三、緊縮機〔一〕離心緊縮機特點：多級〔10級以上〕；大葉輪；高轉(zhuǎn)速〔n>5000rpm〕2023/12/2949〔二〕往復(fù)式緊縮機2023/12/29501.任務(wù)過程假設(shè)理想氣體；氣體流經(jīng)吸氣、排氣閥時流動阻力忽略不計；緊縮機無走漏。

2023/12/2951〔1〕理想緊縮循環(huán)緊縮過程〔12〕恒壓排氣過程〔23〕恒壓吸氣過程〔41〕理想緊縮循環(huán)功：等溫絕熱2023/12/2952等溫緊縮絕熱緊縮2023/12/2953〔2〕實踐緊縮循環(huán)余隙：排氣終了時，活塞與氣缸之間的空隙。12緊縮過程23排氣過程41吸氣過程34膨脹過程余隙氣體膨脹吸氣緊縮排氣2023/12/2954〔3〕余隙系數(shù)與容積系數(shù)Ⅰ.余隙系數(shù)低壓氣缸：ε<8%，高壓氣缸：ε可達12%。Ⅱ.容積系數(shù)2023/12/2955二者關(guān)系：討論：2023/12/29562.多級緊縮2023/12/2957防止排出氣體溫度過高；減少功