化工原理输送设备精选PPT.ppt
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1、化工原理输送设备第1页,此课件共44页哦工作原理:工作原理:构件与运行:泵壳构件与运行:泵壳 泵轴泵轴 叶轮叶轮 叶片叶片 吸入口吸入口 排出口排出口离心泵离心泵.swf 启动特点:启动特点:启动前壳内灌满液体启动前壳内灌满液体 关出口阀关出口阀 主要作用:主要作用:供能供能 壳壳 动能转为静压能动能转为静压能 原理:造成真空原理:造成真空液体吸入液体吸入 气缚气缚-未灌满液体或漏气未灌满液体或漏气 动画动画气缚气缚.swf 单向底阀单向底阀-止逆止逆 调节阀调节阀-调流量调流量第2页,此课件共44页哦主要部件与作用:主要部件与作用:P94-95 叶轮叶轮(心脏):供能(心脏):供能 部分动能
2、转静压能部分动能转静压能 叶片叶片分开式分开式 闭式闭式 半开式或单吸半开式或单吸 双吸双吸 单级单级 多级多级 平衡孔平衡孔:消振:消振 泵壳泵壳:有垂直进、切线出口有垂直进、切线出口 转变能量转变能量 汇集液体汇集液体 轴封轴封:防止高压液体漏出或气体漏进、填料涵、机械密封防止高压液体漏出或气体漏进、填料涵、机械密封第3页,此课件共44页哦2.1.1.2 基本方程式基本方程式 P97 单位重量(单位重量(N)获得能量)获得能量-理论压头理论压头 H 推导:推导:两点假设两点假设 1.叶片无限多、无限薄叶片无限多、无限薄 2.理想流体理想流体 P93 图图2-1 质点运动:质点运动:圆周运动
3、圆周运动 u=2Rn/60 n r/min 相对运动相对运动 w (与叶片相切与叶片相切)绝对速度绝对速度 C与与u 夹角夹角,w与与u u反向夹角反向夹角 HpHp静压头,由静压头,由 (1)(1)离心力作功产生的压头离心力作功产生的压头 (2)(2)流道扩大流道扩大,部分动能转化的静压能部分动能转化的静压能(w w 1 12 2-w w 2 22 2)/2g)/2g两部分组成两部分组成HcHc动压头动压头(c(c2 22 2-c-c1 12 2)/2g)/2g H H=(u=(u2 22 2-u-u1 12 2)/2g+(w)/2g+(w 1 12 2-w -w 2 22 2)/2g+(c
4、)/2g+(c2 22 2-c-c1 12 2)/2g)/2g 为为离心泵基本方程之一离心泵基本方程之一 第4页,此课件共44页哦r2r1 2 2 2 2u2w2u1w1c1速度 P93cwucrcu速度三角形 c2D2D1b2b1第5页,此课件共44页哦余弦定律余弦定律 w w 1 12 2=c=c1 12 2+u+u1 12 2 2 c2 c1 1 u u1 1coscos 1 1 ,w w 2 22 2=c=c2 22 2+u+u2 22 2 2 c2 c2 2 u u2 2coscos 2 2则则 H H=(c=(c2 2 u u2 2coscos 2 2 c c1 1 u u1 1c
5、oscos 1 1 )/g/g 为离心泵基本方程之一为离心泵基本方程之一 一般一般 1 1=90=900 0,coscos 1 1 =0 =0 则则H H=c=c2 2 u u2 2coscos 2 2/g /g c c2 2 cos cos 2 2=u=u2 2-c-cr2r2ctgctg 2 2 c cr2 r2=Q QT T /DD2 2b b2 2 Q QT T =D=D2 2b b2 2c c2 2sinsin 2 2 D D2 2叶轮出口直径叶轮出口直径,b,b2 2叶轮出口处叶轮的宽度叶轮出口处叶轮的宽度 H H=u=u2 22 2/g/g(u(u2 2ctgctg 2 2/g/
6、gDD2 2b b2 2)Q)QT T 为离心泵基本方程之一为离心泵基本方程之一 讨论:讨论:1.H与与 n D的关系的关系,n or D H 2.H与几何形状关系与几何形状关系,前弯则前弯则 H比比u u2 22 2/g/g 大大,后弯则后弯则H 比比u u2 22 2/g/g 小小 ,径向则不影响径向则不影响 3.H与与QT关系,关系,H=A B QT,后弯后弯QT H 4.实际:湍流实际:湍流 能量损失能量损失 泄漏泄漏 阻力阻力 冲击冲击第6页,此课件共44页哦2.1.1.3 性能参数与特性曲线性能参数与特性曲线 P98 性能:性能:流量流量 Q:D b2 n 扬程扬程 H:实测实测
7、D n Q 效率效率:容积:容积(泄漏泄漏-叶轮与泵壳,填料涵,平衡孔)叶轮与泵壳,填料涵,平衡孔)水力(流动阻力及方向变化,流量不一致)水力(流动阻力及方向变化,流量不一致)机械损失(叶轮与流体及泵壳,转轴与填料)机械损失(叶轮与流体及泵壳,转轴与填料)有效功率有效功率:Ne=Q H g 轴功率轴功率 N=Ne/曲线:曲线:P99 图图2-6 Q-H:后弯叶片后弯叶片 Q增大则增大则H下降下降 Q-N:一定转速下一定转速下Q增大则增大则N增大,启动时增大,启动时Q=0 Q-:最高效率点最高效率点 工况参数工况参数 高效率区高效率区 例例 1第7页,此课件共44页哦性能曲线 调节HNQH-QN
8、-Q-Q00HNQHe-QeH-QM关小关小开大开大n增大增大n or D减小减小并联并联串联串联第8页,此课件共44页哦教案教案7例例1 离心泵特性曲线的测定离心泵特性曲线的测定 测定离心泵特性曲线的实验装置如图,实验中已测出测定离心泵特性曲线的实验装置如图,实验中已测出如下一组数据,泵出口处压强表读数为如下一组数据,泵出口处压强表读数为p2=0.126MPa,泵进口处真空表读数为泵进口处真空表读数为p1=0.031MPa,泵流量为,泵流量为Vs=10L/s,泵轴功率由功率表读出为泵轴功率由功率表读出为2976W.吸入管直径吸入管直径d1=80mm,压出管直径压出管直径d2=60mm,两测压
9、点垂直距离两测压点垂直距离(Z2-Z1)=80mm,实验介质为实验介质为20的水的水,试计算在此流试计算在此流量下泵的压头量下泵的压头He,有效功率有效功率Ne和效率和效率。R 2 p2 p1 1 80mm解:在截面解:在截面1与与2间列机械能衡算式间列机械能衡算式 He=(Z2-Z1)+(p2-p1)/g+(ug+(u22 2-u-u12 2)/2g )/2g 忽忽略略h hf1-2 p1/g=-3.16 m g=-3.16 m p2/g=12.8 m g=12.8 m u u1=4V=4Vs/d d12 2=1.99m/s u=1.99m/s u2=4V=4Vs/d d22 2=3.54m
10、/s=3.54m/s He=0.08+(12.8+3.16)+(3.542 2-1.992 2)/2 9.81=16.5 m Ne=gg HeQ=1000 9.81 16.5 10 10-3-3=1619 W =Ne/N=1619/2976=54%/N=1619/2976=54%He=(Z2-Z1)+(p2-p1)/g+(ug+(u22 2-u-u12 2)/2g +h)/2g +hf1-2 He Z Z p v,Hs与与Q p pa a p v有关有关 Hs的校正的校正 允许吸上高度允许吸上高度 汽蚀余量汽蚀余量 Hs=(pa-pv)/g-hg-h允许允许+u12/2g 则则 Zs=(pa-
11、pv)/g g-hf0-1-h-h允许允许,hh允许允许=h,h,一般一般 1 1 Zs与与pa、pv、u、hf0-1、Hs或或hh允许允许有关,有关,保证保证Zs的措施:的措施:1、进口管粗、短、直、无阀门,、进口管粗、短、直、无阀门,2、安装在液面以下,但有深度要求。、安装在液面以下,但有深度要求。例例 2、3第12页,此课件共44页哦安装高度10Zu第13页,此课件共44页哦教案教案7例例2 泵的安装高度计算泵的安装高度计算 用用3B333B33型泵从敞口槽中将水送到它处,槽内水位恒定,输送量为型泵从敞口槽中将水送到它处,槽内水位恒定,输送量为4555m4555m3 3/h/h,在最大流
12、量下吸入管路的压头损失为,在最大流量下吸入管路的压头损失为1m 1m,液体在吸入管路中的,液体在吸入管路中的动压头可忽略,试计算:(动压头可忽略,试计算:(1 1)输送)输送2020水时,泵的安装高度,(水时,泵的安装高度,(2 2)若)若改为输送改为输送6565的水时,又为多少?的水时,又为多少?3B333B33型的部分性能数据列于下表型的部分性能数据列于下表,泵安泵安装地区的大气压为装地区的大气压为9.819.81 104 4 Pa Pa 流量流量 Q mQ m3 3/h /h 压头压头 m m 转速转速 r/min r/min 允许吸上真空度允许吸上真空度H Hs mH mH2O O 3
13、0 35.5 2900 7.0 30 35.5 2900 7.0 45 32.6 2900 5.0 45 32.6 2900 5.0 55 28.8 2900 3.0 55 28.8 2900 3.0解:解:(1(1)输送)输送2020水时水时 根据公式根据公式 Z Zs=H=Hs u u22 2/2g-h/2g-hf0-1 计算计算 由题意由题意 h hf0-1=1m,u=1m,u22 2/2g0 /2g0 从该泵的性能看出,从该泵的性能看出,H Hs随流量增加而下降。因此,在确定泵的安装高度时,应以最大随流量增加而下降。因此,在确定泵的安装高度时,应以最大流量所对应的流量所对应的H Hs值
14、为依据,以便保证离心泵能正常运转,而不值为依据,以便保证离心泵能正常运转,而不发生气蚀现象,故取发生气蚀现象,故取H Hs=3.0 mH=3.0 mH2O,O,输送输送2020水时水时,大气压为大气压为9.819.81 104 4 Pa,Pa,与实验条件相同,故与实验条件相同,故H Hs不用换算不用换算,H,Hs=3.0 mH=3.0 mH2O O Z Zs=3=30 01=2m 1=2m 第14页,此课件共44页哦(2)(2)输送输送6565水时水时 ,需对需对H Hs进行换算进行换算 H Hs=H=Hs+(H Ha 1010)-(p pv/9.81/9.81 104 4-0.24-0.24
15、)1000/式中式中H Hs=3.0mH=3.0mH2O,HO,Ha=9.81=9.81 104 4 Pa=10 m H Pa=10 m H2O,O,6565水的饱和蒸汽压水的饱和蒸汽压p pv=2.554=2.554 104 4 Pa,Pa,密度密度=980.5kg/m=980.5kg/m3 3 ,则则H Hs=3+=3+(10-1010-10)-(2.5542.554 104 4/9.81/9.81 104 4-0.24-0.24)1000/980.5=0.65m H980.5=0.65m H2O OZ Zs=H=Hs u u22 2/2g-h/2g-hf0-1=0.65-1=-0.35
16、m H=0.65-1=-0.35 m H2O O Z Zs为负值,表明泵应安装在水面以下,至少比贮槽水面低为负值,表明泵应安装在水面以下,至少比贮槽水面低0.35 m0.35 m,假设,假设 贮槽为密封容器,其内压力不是大气压贮槽为密封容器,其内压力不是大气压p pa,那,那么求么求H Hs式中的式中的H Ha.10 m H.10 m H2O O,此时应对压力进行换算。,此时应对压力进行换算。采取措施:加大大气压或把泵放在地底下(挖坑)第15页,此课件共44页哦教案教案7例例3 h允许应用允许应用 用油泵从贮罐向反应器输送液态异丁烷,贮罐内异丁烷液面恒定,其上方压强为用油泵从贮罐向反应器输送液
17、态异丁烷,贮罐内异丁烷液面恒定,其上方压强为6.65kgf/cm2 2,泵位于贮罐液面以下,泵位于贮罐液面以下1.5m处,吸入管路的全部压头损失为处,吸入管路的全部压头损失为1.6m,异丁烷在,异丁烷在输送条件下的密度为输送条件下的密度为530kg/m3 3,饱和蒸汽压为,饱和蒸汽压为6.5 kgf/cm2 2,在泵的性能表上查得,输送流量,在泵的性能表上查得,输送流量下泵的允许汽蚀余量为下泵的允许汽蚀余量为3.5m,试确定该泵能否正常操作。,试确定该泵能否正常操作。解:根据已知条件考虑泵能否正常操作,就应该核算泵的安装高解:根据已知条件考虑泵能否正常操作,就应该核算泵的安装高度是否合适,即能
18、否避免度是否合适,即能否避免汽汽蚀现象,我们可以计算允许安装高度,蚀现象,我们可以计算允许安装高度,再与已知的实际安装高度进行比较确定再与已知的实际安装高度进行比较确定 Z Zs=p=p0/g-p/g-pv/g-/g-h允许允许-h-hf0-1 式中式中p p0=6.65 9.819.81 104 4 Pa p pv=6.5 9.819.81 104 4 Pa h hf0-1=1.6m 现输送的是异丁烷,现输送的是异丁烷,h值也需校正,即值也需校正,即h允许允许=h允许允许 根据异丁烷在操作条件下的相对密度与饱和蒸汽压取根据异丁烷在操作条件下的相对密度与饱和蒸汽压取=0.9=0.9,故故h允许
19、允许=0.9 3.5=3.15m 所以所以Z Zs=(6.65-6.5)9.819.81 104 4/530/530 9.81-3.15-1.6=-9.81-3.15-1.6=-1.92m1.92m 已知泵的安装高度为已知泵的安装高度为-1.5m-1.5m,而计算值为,而计算值为-1.92m-1.92m,说明泵的安,说明泵的安装高度太高,在输送过程中会发生汽蚀现象,使泵不能正常操作,装高度太高,在输送过程中会发生汽蚀现象,使泵不能正常操作,若要正常操作还得将泵降低。若要正常操作还得将泵降低。第16页,此课件共44页哦2.1.1.6 工作点与流量调节工作点与流量调节.管路特性曲线与工作点管路特性
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