化工原理课件2流体输送机械.ppt

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1、1,第2章 流体输送机械,2,主要内容,2.1 离心泵2.2 其他类型液体输送机械2.3 气体输送和压缩机械,3,本章要求,重点掌握离心泵的结构、工作原理、正确的安装和使用及工作点的调节；了解往复泵的工作原理和流量调节的方法了解离心风机的主要性能指标及正确的安装和使用。,4,概述,流体输送机械的作用：,供料点需料点，列柏努利方程式，有：,流体的动能，或位能，静压能，克服沿程阻力，或兼而有之。,对流体做功，使流体E,结果:,J/N,5,概述,满足工艺上对流量和能量的要求。结构简单,重量轻,投资费用低。运行可靠,操作效率高,日常操作费用低。能适应被输送流体的特性,其中包括粘性、腐蚀 性、毒性、可燃

2、性及爆炸性、含固体杂质等。,对输送机械的基本要求:,6,概述,通风机鼓风机压缩机真空泵,按输送流体的状态分类,输送液体输送气体,泵,7,概述,按工作原理分类,动力式（叶轮式）容积式（正位移式）其他类型(如喷射式等),特点：使流体获得速度,特点：机械内部的工作容积不断发生变化。,8,2.1 离心泵,2.1.1 离心泵的工作原理和主要部件2.1.2 离心泵基本方程式2.1.3 离心泵的主要性能参数和特性曲线2.1.4 离心泵的气蚀现象和允许安装高度2.1.5 离心泵的工作点和流量调节2.1.6 离心泵的类型、选择和应用,9,特点：泵的流量与压头灵活可调、输液量稳定且适用介质范围很广。,离心泵的内部

3、结构,10,11,1.离心泵的工作原理,12,泵壳,叶轮,吸入管路,排出管路,泵轴,图2-1 离心泵装置简图,1.离心泵的工作原理,先灌泵，启动电机，叶轮高速旋转叶轮外缘处流体势能和动能提高 进入泵壳，一部分动能转变成静压能,底阀,动画,13,1.离心泵的工作原理,思考：流体在泵内都获得了哪几种能量？其中哪种能量占主导地位？,思考：泵启动前为什么要灌满液体？,如果不灌满液体，会发生气缚现象。,主要获得动能和静压能，其中静压能占主导地位。,14,气缚现象,15,1.离心泵的工作原理,泵启动前空气未排尽或运转中有空气漏入，使泵内流体平均密度下降，导致叶轮进、出口压差减小。或者当与泵相连的出口管路系

4、统势压头一定时，会使泵入口处的真空度减小、吸入流量下降。严重时泵将无法吸上液体。解决方法：离心泵工作时、尤其是启动时一定要保证液体连续的条件。可采用设置底阀、启动前灌泵（pump priming）、使泵的安装位置低于吸入液面等措施。,气缚现象（airbound）,16,2.离心泵的主要部件,1)叶轮（Impeller）：,思考：三种叶轮中那一种效率高？,闭式叶轮的内漏较弱些，敞式叶轮的最大。但敞式叶轮和半闭式叶轮不易发生堵塞现象,17,2.离心泵的主要部件,叶轮轴向力将导致轴及叶轮的窜动和叶轮与泵壳的相互研磨。,解决办法：对闭式和半闭式叶轮，在后盖板开有若干个平衡小孔或平衡管，抵消一部分轴向推

5、力。,平衡孔,平衡孔,叶轮的轴向力问题：,18,2.离心泵的主要部件,图2-3 离心泵的吸液方式(a)单吸式(b)双吸式,吸液方式,平衡孔,19,2.离心泵的主要部件,2)泵壳（Volute）,思考：泵壳的主要作用是什么？,（1）汇集液体，并导出液体；（2）能量转换装置：将部分动 能转变成静压能,20,2.离心泵的主要部件,3）导轮,（1）减小冲击能量损失（2）转能装置：流道逐 渐扩大，一部分动能转变成静压能。,思考：导轮的主要作用是什么？,导轮,21,2.离心泵的主要部件,4）轴封装置,减少泵内高压液体外流，防止空气侵入泵内。,填料不能压得过紧，也不能压得过松，应以压盖调节到有液体成滴状向外

6、渗透。常用填料为浸透石墨或黄油的棉织物或石棉。,对部件的加工、安装要求高。,22,2.1 离心泵,2.1.1 离心泵的工作原理和主要部件2.1.2 离心泵的基本方程式,23,离心泵的理论压头：在理想情况下离心泵可能达到的最大压头，用HT表示。,基本概念,压头：泵提供给单位重量液体的能量，用H表示，m。,理想情况：,叶轮的叶片数量为无穷多，且叶片厚度不计。因此液体质点将完全沿着叶片表面流动，不发生任何环流现象;被输送的液体是理想液体。因此流体在泵内的阻力损失可忽略不计。,24,图2-7 液体在离心泵中的流动,速度三角形,1.液体通过叶轮的流动,25,1.液体通过叶轮的流动,圆周运动：u,相对运动

7、：w,与圆周相切,与叶片相切,合速度：c,26,2.离心泵基本方程的推导,采用由离心力作功导出离心泵基本方程式。根据伯努利方程，单位重量的理想液体通过离心泵叶片入口截面1-1到叶片出口截面2-2所获得的机械能为,动压头的增量,静压头的增量,27,2.离心泵基本方程的推导,原因1：离心力做功,使静压头Hp增加的原因：,叶轮旋转角速度,原因2：流道扩大,28,2.离心泵基本方程的推导,又：,余弦定理：,29,一般使1=90，则cos1=0，故,还可以简化为：,2.离心泵基本方程的推导,30,离心泵基本方程式,2.离心泵基本方程的推导,31,1）叶轮的转速和直径,直径D2,转速n,3.离心泵基本方程

8、式的讨论,32,2）叶片的几何形状,图2-8 叶片形状及出口速度三角形(a)后弯叶片(b)径向叶片(c)前弯叶片,3.离心泵基本方程式的讨论,33,3.离心泵基本方程式的讨论,径向叶片：2=90o，cot2=0，HT 与 QT 无关；后弯叶片：2 0，HT随 QT增加而减少；前弯叶片：2 90o，cot2 0，HT随 QT增加而增加。,34,图2-9、与 的关系曲线,3.离心泵基本方程式的讨论,思考：为什么工业上使用后弯叶片居多？,对后弯叶片：2 90o，Hc小，泵内流动阻力损失小,35,3）理论流量,对于后弯叶片，B 0，HT随QT的增加而降低。,3.离心泵基本方程式的讨论,A,B,离心泵的

9、理论特性曲线,36,图2-10 HT与QT的关系曲线,3.离心泵基本方程式的讨论,前弯,径向,后弯,37,4）液体密度 离心泵的理论压头与液体密度无关。也就是说，同一台泵无论输送何种密度的液体，对单位重量流体所能提供的能量是相同的。,3.离心泵基本方程式的讨论,思考：泵对单位体积流体所加的能量是否与液体密度无关？,有关，gHT 与密度呈正比。,38,图2-11 离心泵的HT-QT、H-Q关系曲线,4.离心泵的实际压头和实际流量,由实验测定,泵的实际扬程和流量小于理论值,原因:,(1)叶轮非理想叶轮;,(2)流体非理想流体;,(3)泵内存在泄漏损失;,39,思考题,1.离心泵主要由哪几部分组成，

10、工作原理是什么？2.什么是气缚？如何防止?3.叶片形状与离心泵理论压头之间有什么关系？为什么要采用后弯叶片？4.为提高离心泵的静压能，可采取哪些措施?,练 习 题 目,40,2.1 离心泵,2.1.1 离心泵的工作原理和主要部件2.1.2 离心泵的基本方程式2.1.3 离心泵的主要性能参数与特性曲线,41,离心泵的主要性能参数,1.离心泵的主要性能参数,42,1.离心泵的主要性能参数,H，泵对单位重量流体提供的有效能量，J/N或m。Hz,可测量。,Q，泵单位时间实际输出的液体量，m3/s或m3/h。可测量,43,离心泵内存在的能量损失：,（2）水力损失,（1）容积损失,（3）机械损失,泵轴与轴

11、承、密封圈等机械部件之间的摩擦。,44,1.离心泵的主要性能参数,总效率由上述三部分构成，即,小型水泵：一般为5070%大型泵：可达90%以上。,上述损失可分别用容积效率、机械效率 和水力效率 表示，,思考：某一输送场合，可以用两台小泵串（或并）联，也可以用一台大泵，应选哪个方案？,45,1.离心泵的主要性能参数,N,Ne,N，是指泵轴所需的功率。W或kW。,（kW）,轴功率,有效功率,Ne，是指液体在泵内直接获得的能量。,（W）,或,或,46,2.离心泵的特性曲线,离心泵的特性曲线反映了泵的基本性能，由制造厂附于产品样本中，是指导正确选择和操作离心泵的主要依据。,对实际流体，这些曲线尚难以理

12、论推导，而是由实验测定。转速n一定时，以20C的清水为介质实验测定。,特性曲线：,47,2.离心泵的特性曲线,在泵进口真空表处与出口压力表处列柏努利方程：,48,离心泵特性曲线的测定,49,2.离心泵的特性曲线,设计点,高效区,图2-13 离心泵的特性曲线,由图可见：Q，H，N，有最大值。,思考：离心泵启动时出口阀门应关闭还是打开，why？,50,3.离心泵性能的改变和换算,当比20清水的大时，Q，H，N，。,实验表明，当20倍清水的粘度（20）时，对特性曲线的影响很小，可忽略不计。,对HQ曲线，hQ曲线无影响，但r，NQ曲线上移。,1）流体物性的影响,（1）密度的影响,（2）粘度的影响,？,

13、51,当转速n变化不大时（小于20%），利用出口速度三角形相似的近似假定，可推知：,3.离心泵性能的改变和换算,2）离心泵转速的影响,若不变，则,离心泵的比例定律,52,3.离心泵性能的改变和换算,思考：若泵在原转速n下的特性曲线方程为 则新转速n下泵的特性曲线方程表达式？,根据比例定律：,53,若不变，则,当叶轮直径因切割而变小时，若变化程度小于10%，则,3.离心泵性能的改变和换算,3）离心泵叶轮直径的影响,思考：若泵在原叶轮直径下的特性曲线方程为 则叶轮切割后泵的特性曲线方程表达式？,离心泵的切割定律,54,2.1 离心泵,2.1.1 离心泵的工作原理和主要部件2.1.2 离心泵的基本方

14、程式2.1.3 离心泵的主要性能参数与特性曲线2.1.4 离心泵的气蚀现象和允许安装高度,55,1.离心泵的气蚀现象,离心泵的安装高度是指贮液槽液面与离心泵吸入口之间的垂直距离，用Hg表示。,图2-16离心泵吸液示意图,思考：离心泵的安装高度是否任意？,安装高度,什么是离心泵的安装高度？,56,但是泵的吸入口的低压是有限制的。,泵的安装高度越高,泵入口处压强越低,1.离心泵的气蚀现象,57,气蚀现象,58,1.离心泵的气蚀现象,为避免汽蚀现象，安装高度必须加以限制，即存在最大安装高度Hg,max。,当pkpv时，k处发生部分汽化现象，产生气泡，,叶片表面产生蜂窝状腐蚀；泵体震动，并发出噪音；流

15、量、压头、效率都明显下降；严重时甚至吸不上液体。,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),研究表明,叶轮内缘处的叶片背侧是泵内压强最低点.,59,2.离心泵的抗气蚀性能,1）离心泵的气蚀余量,表示离心泵的抗气蚀性能，用NPSH表示，单位为m，其定义式为,泵入口液体静压头,泵入口液体动压头,操作温度下液体的饱和蒸汽压头,60,2.离心泵的抗气蚀性能,刚好发生汽蚀时，pkpv，p1达到最小值p1,min。,在1-1面、k-k面间列机械能衡算：,61,2.离心泵的抗气蚀性能,影响因素：流量、泵的结构、流体粘度。,发生气蚀时泵入口处的压强,临界气蚀余量(NPSH

16、)c,当流量一定且流动在阻力平方区时，(NPSH)c只与泵的结构尺寸有关，是泵的一个抗气蚀性能参数。,62,2.离心泵的抗气蚀性能,由产品样本提供，按输送20oC的清水测定，当输送其它液体时，应进行校正，但校正系数一般小于1，故把它作为安全系数，不再校正。,(NPSH)r=(NPSH)C+0.5m,必需汽蚀余量(NPSH)r：,63,2.离心泵的抗气蚀性能,必需气蚀余量,64,3.离心泵的允许安装高度,在0-0和1-1截面间列柏努利方程：,(1)离心泵的允许安装高度应以夏天当地最高温度设计依据。(2)因(NPSH)r随流量增大而增大，应以操作中最大流量来确定允许安装高度。(3)实际安装高度比允

17、许安装高度低0.51m。,65,(1)尽量减小吸入管的阻力损失，如选用较大的吸入管径；泵的安装尽量靠近液源；缩短管道长度，减少不必要的管件和阀门，调节阀安在出口管上 等。(2)将泵安装在贮液池液面以下，使液体自动灌入泵体内，称之为“倒灌”。,避免汽蚀现象（提高安装高度）的措施：,3.离心泵的允许安装高度,66,练 习 题 目,思考题,1.描述离心泵性能的参数有哪些？特性曲线中每条线是如何变化的？2.气蚀现象是什么，与气缚有什么差别？如何防止?3.描述离心泵抗气蚀性能的参数有哪些？它们的定义以及与安装高度的关系是什么？,67,2.1 离心泵,2.1.1 离心泵的工作原理和主要部件2.1.2 离心

18、泵的基本方程式2.1.3 离心泵的主要性能参数与特性曲线2.1.4 离心泵的气蚀现象和允许安装高度2.1.5 离心泵的工作点与流量调节,68,1.管路特性与离心泵的工作点,泵与管路的匹配：,泵提供的流量Q=管路所需的流量Qe泵提供的压头H=管路所需的压头He,泵的特性方程：,管路的特性方程：,工作点,由厂家提供,？,69,1.管路特性与离心泵的工作点,1)管路特性方程式和特性曲线,图2-18 管路输送系统示意图,截面1-1与2-2间列伯努利方程式,管路一定时为常数，用K表示,70,1.管路特性与离心泵的工作点,其中：,管路一定，且处于完全湍流区时为常数，用B表示,71,1.管路特性与离心泵的工

19、作点,管路特性方程,方程,变为：,其中：,72,He,Qe,低阻管路,高阻管路,高阻管路，曲线较陡；低阻管路曲线较平缓。,管路特性曲线,管路特性曲线,73,He或H,Qe或Q,图2-19 离心泵工作点的确定,工作点,管路特性曲线,泵的特性曲线,74,2.离心泵的流量调节,调节阀门,改变n、切割叶轮,两种方法：,75,2.离心泵的流量调节,1）改变阀门的开度,特点：调节方便、流量连续，但阀门关小时阻力损失增大，并使泵在低效区工作；适用场合：调节范围不大且经常改变流量的场合。,图2-20 改变阀门开度时流量变化示意图,关小阀门,76,2）改变泵的转速,图2-21 改变泵的转速时流量变化示意图,2.

20、离心泵的流量调节,增加转速,特点：能量利用率高，在一定范围内可保持泵在高效区工作，但成本高、调节范围小且损坏设备；适用场合：对大功率泵比较重要。,77,图2-22 离心泵的并联,3）离心泵的并联和串联操作,（1）离心泵的并联,在同一压头下，并联泵的流量为单台泵的两倍。,并联泵的工作点,2.离心泵的流量调节,单台泵的工作点,78,请思考：在输送系统中，将单台泵用并联泵组替代，则管路中的流量是否能达到原来的两倍？为什么？,思考：若单台泵的特性曲线方程为：H单=A-BQ2单，则并联泵的特性曲线方程是什么？,由于流量增大使管路流动阻力增加，因此两台泵并联后的总流量必低于原单台泵流量的两倍。而并联压头略

21、高于单台泵的压头。,79,图2-23 离心泵的串联,（2）离心泵的串联,在同一流量下，串联泵的压头为单台泵压头的两倍。,串联泵的工作点,2.离心泵的流量调节,80,思考：若单台泵的特性曲线方程为：H单=A-BQ2单则串联泵的特性曲线方程是什么？,思考：在输送系统中，将单台泵用串联泵组替代，则管路中的压头能否达到原来的两倍？为什么？,两台泵串联操作的总压头必低于单台泵压头的两倍。流量大于单台泵的。,81,（3）离心泵组合方式的选择,单台泵工作点,2台泵串联工作点,2台泵并联工作点,2.离心泵的流量调节,特性曲线平坦的低阻管路适宜并联使用；,82,（4）离心泵组合方式的选择,单台泵工作点,2台泵并

22、联工作点,2台泵串联工作点,2.离心泵的流量调节,特性曲线陡峭的高阻管路适宜串联使用,83,-选泵时，将流量、压头裕量控制在10%左右。,习题课,在高效区内,84,例1 用离心泵将江水送至高位槽。若管路条件不变，则下列参数随着江面的下降有何变化？（设泵仍能正常工作，且l处于阻力平方区）流量、压头，管路总阻力损失hf，泵出口处压力表读数，泵入口处真空表读数。,管路特性曲线,平行上移,操作型问题分析举例,解：,江面下降，泵特性曲线不变,工作点左移,方法：画图找新工作点,85,3 3,泵入口处真空表读数：,操作型问题分析举例,泵出口处压力表读数:,以管出口内侧为3-3截面，在2-2与3-3间列伯努利

23、方程：,86,练习1 图示为离心泵性能测定装置。若水槽液面上升，则Q、H、N、hf、p1和p2（均为读数）如何变化？,答：Q不变，H不变，N不变，hf不变,操作型问题分析举例,87,练习2：如图所示，高位槽上方的真空表读数为p，现p增大，其它管路条件不变，则管路总阻力损失。（写出分析过程）A增大B减小C不变D不确定,操作型问题分析举例,B,88,例:某离心泵工作转速为n=2900rpm,其特性曲线方程为。当泵的出口阀全开时，管路特性曲线方程为，式中Q的单位为m3/h，H及He的单位均为m。求：（1）阀全开时，泵的输水量为多少？（2）要求所需供水量为上述供水量的75%时：a若采用出口阀调节，则节

24、流损失的压头为多少m水柱？b若采用变速调节，则泵的转速应为多少rpm？,解:(1),H,Q,89,(2)a.采用调节出口阀门的方法,泵特性曲线方程,管路特性曲线方程,90,b.采用调节转速的方法,Q,Q,注意：以下解法错误!，因为新旧工作点为非等效率点。,泵特性曲线方程,管路特性曲线方程,新转速下泵的特性曲线方程为：,91,2.1 离心泵,2.1.1 离心泵的工作原理和主要部件2.1.2 离心泵的基本方程式2.1.3 离心泵的主要性能参数与特性曲线2.1.4 离心泵的气蚀现象和允许安装高度2.1.5 离心泵的工作点与流量调节2.1.6 离心泵的类型、选择与使用,92,1.离心泵的类型,类型：不

25、下百种,93,1.离心泵的类型,1-泵体；2-泵盖；3-叶轮；4-轴；5-密封环；6-叶轮螺母；7-止动垫圈；8-轴盖；9-填料压盖；10-填料环；11-填料；12-悬架轴承部件,广泛用于工矿企业、城市给排水和各种水利工程，也可用于输送各种不含固体颗粒的、物理化学性质类似于水的介质。单级单吸式离心清水泵，系列代号为“IS”，结构简图如下：,1）清水泵（IS、D、Sh 型）,94,IS清水泵,IS、IR 型单级单吸离心泵,ISG 型管道离心泵,95,若需要的扬程较高，则可选 D 系列多级离心泵,1吸入段；2中段；3压出段；4轴；5叶轮；6导叶；7轴承部,96,D 系列多级离心泵：大扬程,TSWA

26、型卧式多级泵T 透平式S 单吸泵W 介质温度低于80A 第一次更新,97,Sh 双吸式离心泵：大流量,98,S 型单级双吸离心泵,KSY 双吸中开式离心泵,S、SA、SH型单级双吸中开式离心泵,99,1.离心泵的类型,2）耐腐蚀泵（F型）,适用于输送腐蚀性化工流体。根据流体腐蚀程度不同，采用不同的耐腐蚀材料。特别注意耐腐蚀泵的密封性能，以防腐蚀液外泄。操作时还不宜使耐腐蚀泵在高速运转或出口阀关闭的情况下空转，以避免泵内介质发热加速泵的腐蚀。,100,耐腐蚀泵（F 型）,101,1.离心泵的类型,3）油泵（Y型）,油泵用于输送石油及油类产品。因油类液体具有易燃、易爆的特点，因此对此类泵密封性能要

27、求较高。输送200以上的热油时，还需设冷却装置。一般轴承和轴封装置带有冷却水夹套。,102,1.离心泵的类型,4）杂质泵（P型）,离心杂质泵有多种系列，常分为污水泵、无堵塞泵、渣浆泵、泥浆泵等。这类泵的主要结构特点是叶轮上叶片数目少，叶片间流道宽，有的型号泵壳内还衬有耐磨材料。,103,1.离心泵的类型,5）液下泵,液下泵是一种立式离心泵，整个泵体浸入在被输送的液体贮槽内，通过一根长轴，由安放在液面上的电机带动。由于泵体浸没在液体中，因此轴封要求不高，可用于输送化工过程中各种腐蚀性液体。,104,1.离心泵的类型,6）屏蔽泵,无泄漏泵。其结构特点是叶轮直接固定在电机的轴上，并置于同一密封壳体内

28、。可用于输送易燃易爆、剧毒或贵重等严禁泄漏的液体。,105,2.离心泵的选择,高效区,选用原则：先定类型根据流体性质及操作条件再定规格根据流量、压头大小，高效,H略大于 He;Q略大于 Qe,106,3.离心泵的安装和操作,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。,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。,习题：1、6、8,107,2.2 其他类型液体输送机械,2.2.1 往复泵2.2.2 旋转泵2.2.3 旋涡泵2.2.4 常用化工用泵性能比较,108,1.

29、往复泵,1）往复泵的工作原理,109,110,1.往复泵,结构：,工作原理：,泵缸、活塞、阀门、传动机构,利用容积的变化给流体加静压能,工作循环：一次吸液，一次排液,1）往复泵的工作原理,111,1.往复泵,2）往复泵的特性 输液量不均匀、不连续,多缸泵（各缸曲柄有相位差）,112,1.往复泵,2）往复泵的特性,2）往复泵的特性,流量与管路特性和压头无关，由活塞扫过的体积决定，Q仅与活塞面积、冲程、往复频率有关。,单缸单动泵的理论流量：,单缸双动泵的理论流量：,活塞的截面积,活塞冲程,活塞每分钟往复次数,活塞杆的截面积,113,1.往复泵,2）往复泵的特性,2）往复泵的特性,流量调节不可用出口

30、阀门调节,114,1.往复泵,2）往复泵的特性,由于受泵的部件机械强度和原动机功率的限制，泵的扬程不可能无限增大。压头越大，漏损越大。,2）往复泵的特性,压头取决于管路特性,工作点,属于正位移泵，即流量与管路特性曲线无关，所提供的压头完全取决于管路的特性。,泵的特性曲线,管路特性曲线,115,1.往复泵,具有自吸能力，不用灌泵；安装高度也受到限制，但无气蚀现象；流量与压头无关；输液量不均匀，不连续；流量调节不可用出口阀调节；适用于小流量、高压头情况下输送高粘度液体；效率高，通常为7293%。,与离心泵比较：,116,3S2 系列高压往复泵,XPB-90B型高压旋喷注浆泵,型式：三缸单作用柱塞式

31、柱塞直径：45mm柱塞行程：120mm工作压力：45MPa流量：46-103/min吸入管直径：2排除管直径：16-25mm电机功率：90KW电机型号：调速YCT 335-4C外形尺寸：3050X1800X1150mm,117,2.计量泵,工作原理,往复泵的一种,原动机偏心轮转动柱塞的往复运动。,流量调节,调整偏心度柱塞冲程变化 流量调节。,应用场合,输送量或配比要求非常精确,JJM 系列计量泵,J 系列计量泵,JKM 系列计量泵（液压驱动）,118,3.隔膜泵,腐蚀性液体或悬浮液。,工作原理,流量调节,调整活柱往复频率或旁路,应用场合,用弹性金属薄片或耐腐蚀性橡皮制成的隔膜将活柱与被输送液体

32、隔开，与活柱相通的一侧则充满油或水。当活柱往复运动时，迫使隔膜交替向两侧弯曲，将液体吸入和排出。,119,2.2 其他类型液体输送机械,2.2.1 往复泵2.2.2 旋转泵,120,1.齿轮泵,原理：工作室的大小随转子的转动间歇式改变，从而吸入和压出液体；适用场合：小流量，高扬程，不含固体颗粒的高粘度液体或糊状物料。,121,有单螺杆泵、双螺杆泵、三螺杆泵以及五螺杆泵。螺杆泵的工作原理与齿轮泵相似，是借助转动的螺杆与泵壳上的内螺纹、或螺杆与螺杆相互啮合将液体沿轴向推进，最终由排出口排出。适用场合：压头高、效率高、无噪音、输送高粘度液体。,2.螺杆泵,122,3.蠕动泵（软管泵）,123,2.2

33、 其他类型液体输送机械,2.2.1 往复泵2.2.2 旋转泵2.2.3 旋涡泵,124,旋涡泵,一种特殊类型的离心泵。由泵壳和叶轮组成，叶轮旋转过程中泵内液体随之旋转的同时，又在径向环隙的作用下多次进入叶片反复作旋转运动，从而获得较高能量。,应用场合：高压头，小流量，粘度不大且不含固体颗粒流体的输送；效率低，一般20%50%。,125,2.3 气体输送和压缩机械,2.3.1 离心通风机、鼓风机与压缩机2.3.2 旋转鼓风机与压缩机2.3.3 往复压缩机2.3.4 真空泵,126,概述,共性：气体和液体同为流体，输送机械工作原理基 本相似。特性：气体密度远较液体小且可压缩。(1)高流量(2)高压

34、头(3)结构复杂 在输送机械内部气体压强变化时，其体积和温度随之而变。,127,概述,终压p21.15atm，压缩比,终压p24atm，压缩比,终压p24atm，压缩比,终压为大气压，压缩比近似,128,1.离心通风机,1）结构：,（1）叶轮直径较大,适应大风量,（2）叶片数较多,（3）叶片有平直、前弯、后弯,不求高效率时前弯,（4）机壳内逐渐扩大的通道及 出口截面常为为矩形,129,1.离心通风机,2）性能参数与特性曲线,风量：,Q,m3/h，以进口状态计,风压（全风压）：,轴功率：,效率：,Ht，每米气体通过风机所获得的能量，J/m3,Pa，mmH2O,全压效率，70%90%,轴功率，kW

35、,风量，m3/s,风压，Pa,130,1.离心通风机,2）性能参数与特性曲线,在风机进出口间列机械能衡算方程式：,风压与气体的密度成正比。离心泵的动压可以忽略，但离心式风机的动风压不可忽略。,动风压Hk,静风压Hst,131,1.离心通风机,2）性能参数与特性曲线,测定空气条件：20、0.1MPa。若实际输送气体与上述条件不同时，应加以换算：,132,9-19D高压离心通风机,GY4-73 型锅炉离心通、引风机,DKT-2系列低噪声离心通风机,B30防爆轴流通风机,高温离心通风机,133,2.离心鼓风机和压缩机,工作原理：与离心泵相同。单级风机的风压较低，风压较高的离心鼓风机采用多级，其结构也

36、与多级离心泵类似。离心鼓风机的送气量大，但出口压强仍不高，一般不超过 0.3 MPa（表压），即压缩比不大，因而无需冷却装置，各级叶轮的直径大小也大致相同。,多级低速离心鼓风机,134,离心式压缩机又称透平压缩机，其主要结构和工作原理与离心鼓风机相似，但压缩机有更多的叶轮级数，通常在10级以上，因此可产生很高的风压。由于压缩比较高，气体体积收缩大，温升也高，所以压缩机也常分成几段，每段又包括若干级，叶轮直径逐级减小，且在各段之间设有中间冷却器。,2.离心鼓风机和压缩机,离心式压缩机流量大，供气均匀，体积小，维护方便，且机体内无润滑油污染气体。离心式压缩机在现代大型合成氨工业和石油化工企业中有很

37、多应用，其压强可达几十MPa，流量可达几十万m3/h。,135,2.3 气体输送和压缩机械,2.3.1 离心通风机、鼓风机与压缩机2.3.2 旋转鼓风机与压缩机,136,1.罗茨鼓风机,工作原理：与齿轮泵相似。结构：由机壳和腰形转子组成。两转子之间、转子与机壳之间间隙很小，无过多泄漏。改变两转子的旋转方向，则吸入与排出口互换。,特点：风量与转速成正比而与出口压强无关，故出口阀不可完全关闭，流量用旁路调节。应安装稳压气罐和安全阀。工作温度不能超过 85，以防转子因热膨胀而卡住。罗茨鼓风机的出口压强一般不超过 80 kPa（表压）。出口压强过高，泄漏量增加，效率降低。,137,L6LD 系列,L1

38、0WDA 系列,L4LD 系列,3R5WD 系列,罗茨鼓风机,138,2.3 气体输送和压缩机械,2.3.1 离心通风机、鼓风机与压缩机2.3.2 旋转鼓风机与压缩机2.3.3 往复压缩机,139,结构和工作原理,结构：气缸、活塞、吸入和压出活门。工作原理：与往复泵相似，但因气体密度小、可压缩的特性，决定了压缩机的阀门更加轻巧、灵活；气体在压缩过程中体积缩小、密度增大、温度升高，需设置冷凝器。,140,1.工作过程,工作循环：压缩排气膨胀吸气,余隙,余隙系数,活塞推进一次扫过的体积,余隙体积,容积系数,实际吸气体积,活塞推进一次扫过的体积,1,2,3,4,p1,p2,141,2.工作过程,容积

39、系数与余隙系数的关系：,e,压缩比(p2/p1),l0,实际吸气体积减小；压缩比增高，消耗的功越高，气体温升很高，可能导致润滑油变质，机件损坏。压缩比不可太大，一般在57以内，超过此值，用多级压缩。,142,2.多级压缩,1汽缸 2冷却器 3油水分离器,每级压缩比减小，余隙的不良影响减弱。减小功耗：各级压缩比相等，且接近等温过程,143,2.3 气体输送和压缩机械,2.3.1 离心通风机、鼓风机与压缩机2.3.2 旋转鼓风机与压缩机2.3.3 往复压缩机2.3.4 真空泵,144,工作原理与往复式压缩机相同，只是因抽吸气体压强很小，结构上要求排出和吸入阀门更加轻巧灵活，易于启动。达到较高真空度

40、时，泵的压缩比很高，如95%的真空度，压缩比约为20左右，为减少余隙的不利影响，真空泵气缸设有一连通活塞左、右两端的平衡气道。在排气终了时让平衡气道短时间连通，使余隙中的残留气体从活塞的一侧流至另一侧，从而减少余隙的影响。往复式真空泵属干式真空泵，不适宜抽吸含有较多可凝性蒸汽的气体。,1.往复真空泵,145,叶轮偏心安装。泵内充有一定量的水，当叶轮旋转时，水在离心力作用下形成水环，将叶片间的空隙分隔为大小不等的气室，当气室由小变大时、形成真空吸入气体；当气室由大到小时，气体被压缩排出。,水环真空泵属湿式真空泵，结构简单。由于旋转部分没有机械摩擦，使用寿命长，操作可靠。适用于抽吸夹带有液体的气体

41、。但效率低，一般为30%50%，所能造成的真空度还受泵体内水温的限制。,2.水环真空泵,146,利用工作流体通过喷嘴高速射流时产生真空将气体吸入，在泵体内与工作流体混合后排出。工作流体可以是蒸汽或液体；结构简单，无运动部件，但效率低，工作流体消耗大。单级可达 90%的真空度，多级喷射泵可获得更高的真空度。,W 系列水力喷射器,CP 型系列喷射泵,3.喷射泵,147,由泵壳、带有两个旋片的偏心转子和排气阀片组成。泵工作时，旋片始终将泵腔分为吸气、排气两个工作室，转子每转一周，完成两次吸、排气过程。,特点：干式真空泵，适用于抽除干燥或含有少量可凝性蒸汽的气体。不适宜抽除含尘和对润滑油起化学反应的气体。可达较高的真空度，如能有效控制管路与泵等接口处的空气漏入，且采用高质量的真空油，真空度可达99.99%以上。,4.旋片真空泵,