化工原理第二章流体输送设备.ppt

材料与化学工程学院化学工程与工艺教研室,化工原理流体输送机械,1,第二章 流体输送机械,教学要求2-0 概述2-1液体输送 机械2-2气体输送 和压缩机 复习,材料与化学工程学院化学工程与工艺教研室,化工原理流体输送机械,2,教学要求,重 点：离心泵的特性和选用。覆盖内容：离心泵的结构（主要部件及其作用）；工作原理；类型；气缚现象产生的原因及消除措施；离心泵的理论流量与理论扬程、离心泵的基本方程式及影响扬程、流量的主要因素；离心泵的主要性能参数（流量、扬程、轴功率、效率）；特性曲线的测定、换算和应用；离心泵的工作点及其调节；气蚀现象（避免措施）、临界气蚀余量、必须气蚀余量、最大吸上真空高度；允许吸上真空高度等概念及测定；泵的安装高度的确定；泵的主要型号及选择原则；正位移式输送设备的特点及操作要点。,材料与化学工程学院化学工程与工艺教研室,化工原理流体输送机械,3,2-0 概述,原因：能量损失、低位向高位、低压向高压,方法：使流体获得机械能（流体输送设备）,流体输送机械的分类：按工作原理：动力式、容积式（正位移式）、其它类型。按被输送流体：泵输送液体；气体通风机、鼓风机、压缩机、真空泵。,管路特性曲线,HeQe的关系曲线,材料与化学工程学院化学工程与工艺教研室,化工原理流体输送机械,4,2-0 概述,取1-1、2-2截面，基准面：1-1对单位重量的流体列柏努利方程：,只要管路系统的布置确定，则Z1、Z2、p1、p2为定值，即上式可变形为：,动压头差可忽略不计,材料与化学工程学院化学工程与工艺教研室,化工原理流体输送机械,5,2-0 概述,HeQe的关系只与管路的布置有关。,材料与化学工程学院化学工程与工艺教研室,化工原理流体输送机械,6,2-0 概述,评价流体输送设备性能的重要参数扬程：单位重量流体从流体输送设备上获得的机械能，以H表示，也称为压头。流量：单位时间内，流体输送设备提供给管路系统的流体体积量，以Q表示。效率轴功率允许吸上真空度或必须气蚀余量,材料与化学工程学院化学工程与工艺教研室,化工原理流体输送机械,7,2-1 液体输送机械,2-1-1 离心泵一、离心泵的工作原理与主要部件1、工作原理,灌泵 启动 气缚现象,2、主要部件叶轮闭式、半闭式、开式 单吸式、双吸式,密封装置：填料密封、机械密封。,泵壳：汇集液体、能量转换装置,作用:机械能转移何种叶轮的效率高?为什么?,材料与化学工程学院化学工程与工艺教研室,化工原理流体输送机械,8,2-1 液体输送机械,二、离心泵的基本方程 离心泵在理想工作状况下时，从理论上表示离心泵的扬程与、泵的结构、尺寸、转速及流量等因素间的关系。离心泵的理想工作状况：理想流体、叶轮的叶片数量为无穷多,液体通过叶轮的流动速度三角形：,材料与化学工程学院化学工程与工艺教研室,化工原理流体输送机械,9,2-1 液体输送机械,离心泵的理论扬程 推导方法：1）离心力作功；2）欧拉平衡方程+离心力场中的机械能守衡；3）动量矩增量与作功的关系。,材料与化学工程学院化学工程与工艺教研室,化工原理流体输送机械,10,2-1 液体输送机械,理论流量QT则:QT=D2b2cr2,材料与化学工程学院化学工程与工艺教研室,化工原理流体输送机械,11,2-1 液体输送机械,离心泵基本方程式的讨论叶轮的直径与转速:n或D2，则HT,叶片形状：后弯叶片、径向叶片、前弯叶片。,为什么工业上常采用后弯叶片？,QT对理论扬程的影响：,材料与化学工程学院化学工程与工艺教研室,化工原理流体输送机械,12,2-1 液体输送机械,三、离心泵的主要性能参数与特性曲线离心泵的主要性能参数流量（Q）：L/s或m3/h。Q=f（结构、尺寸、转速）。安装在管路中离心泵的流量还与管路特性有关。扬程（H）：m。H=F(结构、尺寸、转速、流量）。安装在管路中离心泵的扬程还与管路特性有关。,效率：容积效率（容积损失），水力效率（水力损失），机械效率（机械损失）.=0.50.7,材料与化学工程学院化学工程与工艺教研室,化工原理流体输送机械,13,2-1 液体输送机械,轴功率(N):W(kW),离心泵的特性曲线实验测定泵的特性曲线（一定转速下）HQ曲线：Q曲线 NQ曲线,材料与化学工程学院化学工程与工艺教研室,化工原理流体输送机械,14,2-1 液体输送机械,四、离心泵性能改变和换算液体物性的影响密度 粘度(2010-6m2/s),离心泵转速(20%),不同转速下的速度三角形,离心泵叶轮直径,材料与化学工程学院化学工程与工艺教研室,化工原理流体输送机械,15,2-1 液体输送机械,五、离心泵的气蚀现象与安装高度,气蚀现象思考题:1)产生气蚀现象有什么后果？2)气蚀现象与气缚现象有什么异同？,安装高度(Hg),材料与化学工程学院化学工程与工艺教研室,化工原理流体输送机械,16,2-1 液体输送机械,允许吸上真空高度(Hs),材料与化学工程学院化学工程与工艺教研室,化工原理流体输送机械,17,2-1 液体输送机械,必须气蚀余量(NPSH)r,考虑泵运行期间的生产条件波动,则实际的安装高度:,材料与化学工程学院化学工程与工艺教研室,化工原理流体输送机械,18,2-1 液体输送机械,六、离心泵的工作点与调节,工作点：,泵的特性曲线,管路特性曲线,工作点：H=He,Q=Qe,流量调节,改变出口阀开度改变管路的特性曲线,改变转速改变泵的特性曲线,材料与化学工程学院化学工程与工艺教研室,化工原理流体输送机械,19,2-1 液体输送机械,组合操作（同型号：H=C-KQ2）,并联并联后H=H,Q=2Q并联后的特性：H=C-K(Q/2)2,串联（同型号）：,串联后H=2H,Q=Q。串联后的特性：H=2C-2KQ2,选择原则：单台：H=C-KQ2，管路：He=A+BQe2。1）CA只能选择串联；2）B较小，并联；3）B较大，串联操作。,材料与化学工程学院化学工程与工艺教研室,化工原理流体输送机械,20,2-1 液体输送机械,七、离心泵的类型清水泵（IS型、D型、Sh型）：用于输送清水及与水物性相似的液体。,IS型：Q=4.5360m3/h，H=898m。D型：级数一般为29级，最多可达12级。Q=10.8850m3/h;H=14351m，。Sh型：Q=112012500m3/h,H=9140m，。IS65-40-250:65吸入口直径；40排除口直径；250叶轮直径,耐腐蚀泵（F型）40FM1-26：40吸入口直径，M与流体接触部件的材料代号，1轴封类型代号；26扬程,材料与化学工程学院化学工程与工艺教研室,化工原理流体输送机械,21,2-1 液体输送机械,油泵（Y型）：双吸式为YS。,100Y-1202A：2叶轮级数，A叶轮切割次数,杂质泵（P型）液下泵 屏蔽泵,八、泵的选用与校核及使用,泵的计算,设计型,操作型,已知：管路布置情况，管路的流量任务。求：选择合适的泵，并确定泵在管路中的安装高度,已知：管路布置情况，管路的流量任务，泵的型号。求：该泵是否合用，能否正常操作。,材料与化学工程学院化学工程与工艺教研室,化工原理流体输送机械,22,2-1 液体输送机械,离心泵的安装与使用最大安装高度 灌泵 出口阀 定期检查和维修,2-1-2 往复泵,一、往复泵的工作原理,二、往复泵的特性往复泵的扬程：往复泵的扬程与泵的几何尺寸无关。往复泵的流量：往复泵的流量只与泵的几何尺寸、活塞的往复频率、冲程等有关。,理论流量：,材料与化学工程学院化学工程与工艺教研室,化工原理流体输送机械,23,2-1 液体输送机械,实际流量：Q=vQT v，中型往复泵为0.90.95,流量不均匀性,特性曲线与工作点工作点流量不随管路特性改变。,三、往复泵的流量调节,旁路调节改变活塞冲程及频率,安装高度有限制吗？为什么？,材料与化学工程学院化学工程与工艺教研室,化工原理流体输送机械,24,2-1 液体输送机械,四、往复泵与离心泵的比较,材料与化学工程学院化学工程与工艺教研室,化工原理流体输送机械,25,2-1 液体输送机械,2-1-3 其它类型泵,一、计量泵适用于要求输液量十分准确或几种液体要求按一定配比输送。二、齿轮泵适用于输送高粘度液体或糊状物料。三、螺杆泵螺杆泵压头高、效率高、无噪音、适用于输送高粘度液体。四、隔膜泵 五、旋涡泵,材料与化学工程学院化学工程与工艺教研室,化工原理流体输送机械,26,2-2气体输送和压缩机,用途：输送气体、产生高压、产生真空。分类：工作原理：离心式、容积式。用途：,材料与化学工程学院化学工程与工艺教研室,化工原理流体输送机械,27,2-2气体输送和压缩机,结构：与离心泵相似。特点：叶片数量多、短，有径向、前弯、后弯，流道多呈矩形。分类：,一、离心通风机,主要性能参数风量(Q)风压(HT)、效率、轴功率N,材料与化学工程学院化学工程与工艺教研室,化工原理流体输送机械,28,2-2气体输送和压缩机,二、离心鼓风机和压缩机,三、罗茨鼓风机,结构及工作原理,操作与调节,四、往复式压缩机,主要部件 工作原理工作循环：压缩排气膨胀吸气,容积系数,材料与化学工程学院化学工程与工艺教研室,化工原理流体输送机械,29,2-2气体输送和压缩机,材料与化学工程学院化学工程与工艺教研室,化工原理流体输送机械,30,复习,一、基本概念,流体输送设备的类型；离心泵的主要部件及其作用；工作原理；类型；气缚现象产生的原因及消除措施；离心泵的理论流量与理论扬程、离心泵的基本方程式及影响扬程、流量的主要因素；离心泵的主要性能参数（流量、扬程、轴功率、效率）；特性曲线的测定、换算和应用及设计点；离心泵的工作点及其调节方法；气蚀现象（避免措施）、临界气蚀余量、必须气蚀余量、最大吸上真空高度；允许吸上真空高度等概念及测定；泵的安装高度及其计算；离心泵的主要类型及型号表示、选择原则；正位移式输送设备的特点及操作要点。,材料与化学工程学院化学工程与工艺教研室,化工原理流体输送机械,31,复习,启动、停止离心泵的操作；往复泵的操作。,三、基本公式,并联：,串联：,计算类型：泵的选用与校核。,二、设备与操作,