《流体机械》PPT课件.ppt

1,概述,输送机械的作用：对流体做功，使流体E,结果流体的动能，或位能，静压能，克服沿程阻力，或兼而有之,第二章 流体输送机械,2,流体输送机械分类,介质：液体泵气体风机、压缩机,工作原理：离心式 正位移式：往复式、旋转式 其他（如喷射式）,3,第二章 流体输送机械,离心泵（重点）其他化工用泵气体输送机械离心式通风机（重点）鼓风机和压缩机真空泵,4,第一节 离心泵,1 离心泵的主要部件2 离心泵的工作原理3 离心泵的性能参数与特性曲线4 离心泵的工作点和流量调节5 离心泵的安装高度6 离心泵的类型、选用、安装与操作,5,离心泵的外观,6,7,1）.叶轮叶片（+盖板）,4-8个叶片（前弯、后弯，径向）,液体通道。,前盖板、后盖板，无盖板,闭式叶轮,半开式,开式,液体入口中心；出口切线,2）.泵壳泵体的外壳，包围叶轮,截面积逐渐扩大的蜗牛壳形通道,3）.泵轴垂直叶轮面，叶轮中心,一、离心泵主要部件,8,离心泵装置简图,9,二、离心泵的工作原理,1）.原动机轴叶轮，旋转,离心力,叶片间液体,中心外围,液体被做功,动能,高速离开叶轮,2）.排出管：液体的汇集与能量的转换（动静）,10,3）吸上原理与气缚现象,叶轮中心低压的形成,p,泵内有气，则,泵入口压力,液体不能吸上,气缚,启动前灌泵,液体高速离开,11,三、离心泵的性能参数与特性曲线,1）流量：单位时间内泵所输送的流体体积。M3/s2）扬程：指单位重量的流体流经泵所获得的能量。J/N=m,1、离心泵的性能参数,12,pv,pm,取截面1、2列伯努力方程：,化简得：,13,3、功率输入功率：电机传给泵轴的功率P。（轴功率）输出功率：单位时间内液体从泵中叶轮获得的 有效能量。（有效功率）功率损失：水力损失、容积损失、机械损失。4、效率：有效功率与轴功率之比。一般为0.60.65、大型泵0.9,14,四、离心泵的特性曲线,HQ,NQ,Q,厂家实验测定产品说明书,20C清水,1、特性曲线：离心泵的扬程、功率、效率与流量之间的关系曲线。H-qv曲线：qv上升、H下降 P-qv曲线：qv上升、P上升-qv曲线：开始qv上升、上升，至最高点；qv上升、下降。,四、离心泵的特性曲线,15,P,16,2、离心泵特性的影响因素,1）转速比例定律：,转速的影响：对同型号、同一种液体、效率不变。比例定律泵的转速变化20%，效率基本不变。,17,2、流体性质粘度的影响：粘度大、流量、扬程减小、轴功率增大、效率下降。密度的影响：同种流体，密度变、扬程、流量不变。,密度：,(P、Pe),（H，qv，）与无关；,黏度：,，（H，qv，）；,P,18,1、管路特性曲线（阻力曲线）,五、离心泵的工作点与流量调节,19,外加压头,管路压头损失,管路&流体一定,令,z、p两截面的位置差和压差,管路特性系数（管阻）,20,管路特性方程(曲线),说明：,2）高阻管路，曲线较陡；低阻管路曲线较平缓。,1）K 为管路特性系数，与管路长度、管径、摩 擦系数及局部阻力系数有关。,21,2、工况点：离心泵特性曲线与管路特性曲线的交点。,22,说明,工作点,泵的特性&管路的特性,工作点确定：,联解两特性方程,作图，两曲线交点,泵装于管路,工作点（H,qv),qv=泵供流量=管的流量,qv=泵供压头=流体的压头,工作点（qv,H,N,）,泵的实际工作状态,23,改变流量,改变泵的特性,改变工作点,改变管路特性,1.改变出口阀开度管路特性,关小出口阀 le,H，qv,管特线变陡,工作点左上移,开大出口阀 le,H，qv,管特线变缓,工作点右下移,2.改变叶轮转速改变泵的特性,n泵Hqv曲线上移,工作点右上移，H，qv,3、离心泵的流量调节,24,4、离心泵的串、并联操作1）并联操作：两台泵的扬程相同、总流量为每台泵的流量之和（理论上）。实际如图：,25,2）串联操作：两台泵的流量相同、总扬程为每台泵的扬程之和（理论上）。实际如图：,26,1、汽蚀现象：,六、离心泵的汽蚀现象与安装高度,液面到泵入口处的垂直距离(Hg),27,0-01-1，,Hg，则p1,当p1pv，,叶轮中心汽化汽泡,被抛向外围,凝结局部真空,压力升高,周围液体高速冲向汽泡中心,撞击叶片(水锤),伴随现象:,泵体振动并发出噪音,H,Q,严重时不送液；,安装高度，汽蚀,时间长久，水锤冲击和化学腐蚀，损坏叶片,28,1).三个基本概念：,2、汽蚀余量与允许安装高度,(有效)汽蚀余量ha:,泵入口处：动压头+静压头-饱和蒸汽压(液柱),29,允许汽蚀余量h,比必须汽蚀余量大0.3米,正常运转的泵,必须汽蚀余量hr:,发生汽蚀时的(有效)汽蚀余量,汽蚀时，1处：动压头+静压头=,由实验测定,30,2).由 h 计算允许安装高度Hgmax,即当有效汽蚀余量ha减小到允许汽蚀余量hr时，开始发生汽蚀的安装高度。,31,3)汽蚀条件判断：hahr 不汽蚀ha=hr 开始发生汽蚀hahr 严重汽蚀,最大允许安装高度计算式,32,例1用离心泵从真空度为360mmHg的容器中输送液体，所用泵的必需汽蚀余量为3m。该液体在输送温度下的饱和蒸汽压为200mmHg，密度为900kg/m3，吸入管路的压头损失为0.5m，试确定泵的安装位置。若将容器改为敞口，该泵又应如何安装？（当地大气压为100kPa）,33,解：（1）当容器内真空度为360mmHg时，,故泵宜安装在液面以下（0.630.5）1.13m更低的位置。（2）当容器敞口时，,故泵宜安装在液面以上低于（4.80.5）4.3m的位置。,34,已知塔内液面上方的真空度为500mmHg，且液体处于沸腾状态。吸入管路全部压头损失为0.8m，釜液的密度为890kg/m3，所用泵的必需汽蚀余量为2.0m，问此泵能否正常操作？,例2如附图所示，用离心泵将某减压精馏塔塔底的釜液送至贮槽，泵位于贮槽液面以下2m处。,35,解：因塔内液体处于沸腾状态，则液面上方的压力即为溶液的饱和蒸汽压，即,该泵的最大安装高度：,说明此泵安装不当，泵不能正常操作，会发生气蚀现象。,36,2.2.5 离心泵的类型、选用、安装与操作,1、离心泵的类型,按输送液体的性质不同,1.清水泵：输送清水或相近、无腐蚀性、杂质较少的液体。结构简单，造价低。IS,2.耐腐蚀泵：输送腐蚀性的液体，用耐腐蚀材料制成，要求密封可靠。F,3.油泵：输送石油产品，要求有良好密封性。Y,37,4.杂质泵：输送含固体颗粒的液体、稠厚的浆液，叶轮流道宽，叶片数少。P,单吸泵；双吸泵,38,单级泵；多级泵,串联组合；并联组合,39,2、离心泵的选用,（1）确定管路流量和所需外加压头 qv生产任务，H管路的特性方程,（2）根据所需qv和H确定泵的型号,查性能表或曲线，要求泵的H和qv与管路所需相适应。,若需qv有变，以最大qv为准，H应以最大qv值查找。,若泵的H和qv与管路所需不符，在邻型号中找H和qv都稍大一点的。,40,若液体性质与清水相差大，则应对所选泵的特性曲线和参数进行校正，看是否能满足要求。,若几个型号都行，应选在操作条件下最高者,为保险，所选泵可稍大；但若太大，能量利用程度低。,3、离心泵的安装与操作,安装,安装高度应小于允许安装高度,尽量减少吸入管路阻力，短、直、粗、管件少；调节阀应装于出口管路。,(3)校核泵的特征参数,41,操作,启动前应灌泵，并排气。,应在出口阀关闭的情况下启动泵,停泵前先关闭出口阀，以免损坏叶轮,经常检查轴封情况,42,例用内径为120mm的钢管将河水送至一蓄水池中，要求输送量为60100m3/h。水由池底部进入，池中水面高出河面25m。管路的总长度为80m，其中吸入管路为24m（均包括所有局部阻力的当量长度），设摩擦系数为0.028。，试选用一台合适的泵，并计算安装高度。设水温为20，大气压力为101.3kPa。,43,解：以大流量qv100m3/h计。在河水与蓄水池面间列柏努力方程，并简化：,由,选泵IS100-80-160，其性能为：,44,确定安装高度：,减去安全余量,，实为,即泵可安装在河水面上不超过,的地方。,以下。,45,第二节 其他类型泵,2.2.1 往复泵 齿轮泵2.2.3 旋涡泵,46,一、往复泵,1、结构和工作原理,主要部件：,泵缸；活塞；活塞杆；吸入阀、排出阀,工作原理：,47,单动泵,双动泵,三联泵,48,说明：,活塞往复运动，直接以静压能形式供能。,单动泵，供液不连续；双动泵，连续。,为耐高压，活塞和连杆用柱塞代替。,49,2、往复泵的流量和压头,1）理论平均流量,单动,双动,2）实际平均流量,=容积效率理论平均流量,与压头无关,50,3）往复泵的压头,挤压供液，H任意高。,其上限取决于材料强度、密封、电机负载,实际取决于管路特性,51,3、往复泵的流量调节,用旁路阀调节流量,改变曲柄转速,改变活塞杆的行程,52,二、齿轮泵,1、剖面图,53,二、工作原理,旋转泵的一种,三、流量调节,四、应用场合,转速或旁路,高压头、小流量。粘稠以至膏状物。不适于输送固体悬浮液,54,2.2.3 旋涡泵,一、工作原理,特殊类型的离心泵,55,叶轮开有凹槽的圆盘,引水道,叶轮旋转，凹槽内液体被做功。在引水道和凹槽间往返多次，被多次做功。,二、流量调节,三、应用场合,qv，H,高压头，较小流量,不适于输送固体悬浮液、高粘度流体,旁路调节法,56,概述,1、气体输送机械在工业生产中的应用,气体输送,压力不高，但量大，动力消耗大,产生高压气体：,终到设备压力高,生产真空：,上游设备负压操作,2、气体输送机械的一般特点,动力消耗大,第三节 气体输送机械,57,设备体积庞大,特殊性气体的可压缩性,3、气体输送机械的分类,工作原理离心式、旋转式、往复式、喷射式等,出口压力（终压）和压缩比,通风机：终压15kPa，压缩比1至1.15鼓风机：终压15300kPa，压缩比小于4。压缩机：终压300kPa以上，压缩比大于4。真空泵：造成负压，终压p0，压缩比由真空度决定。,58,一、离心式通风机,59,1、离心式通风机的结构特点,叶轮直径较大,适应大风量,叶片数较多,叶片有平直、前弯、后弯,不求高效率时前弯,机壳内逐渐扩大的通道及出口截面常为矩形,60,2、性能参数和特性曲线,1）.风量：按入口状态计的单位时间内的排气体积。,m3/s，m3/h,操作条件与标准状态的风量关系：,61,2）.全风压：单位体积气体通过风机时获得的能量。,J/m3，Pa,风机进、出口之间写伯努力方程,忽略,忽略能量损失,全风压,62,说明,出口速度很高，进口速度较小，通风机动风压Pd为出口动风压Pd2。,气体获能=进出口静压差(静风压Ps)+动能差(动风压Pd),63,3）轴功率和有效功率,轴功率,有效功率,4）效率,64,qv,Pqv,qv,ptqv,pstqv,p,4.特性曲线,1atm、20用空气测定,ptqv，pstqv，Pqv，qv,65,例3现从一气柜向某设备输送密度为1.36kg/m3的气体，气柜内的压力为650Pa（表压），设备内的压力为102.1kPa（绝压）。通风机输出管路的流速为12.5m/s，管路中的压力损失为500Pa。试计算管路中所需的全风压。（设大气压力为101.3kPa）,66,解：,67,二、离心式的鼓风机,结构特点,外形离心泵,蜗壳形通道常为圆形,外壳直径与厚度之比较大,叶片数目较多,转速较高,叶轮外周都装有导轮子,单级出口表压多在30kPa以内；多级可达0.3MPa,选型方法与离心通风相同,三、离心式压缩机,1、结构,定子与转子,68,转子：主轴、多级叶轮、轴套及平衡元件,定子：气缸和隔板,69,叶轮,70,71,2、工作原理,气体叶轮中心,离心力做功高速到达外围,扩压器降速、增压,弯道，回流器,下一级叶轮中心,增压多次，高压离开,3、特性曲线,与离心通风机相似,72,4、特点,与往复压缩机相比,体积和重量都很小而流量很大；,供气均匀；运转平稳,易损部件少、维护方便,已有取代往复式压缩机的趋势,73,四、往复式压缩机,74,一、操作原理与理想压缩循环,