化工原理第二章流体输送机械.pptx

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1、2023/3/151 由于泵内存有空气，空气的密度远小于液体由于泵内存有空气，空气的密度远小于液体的密度，叶轮旋转产生的离心力小，因而叶轮中的密度，叶轮旋转产生的离心力小，因而叶轮中心处所形成的低压不足以将贮槽内的液体吸入泵心处所形成的低压不足以将贮槽内的液体吸入泵内，此时虽启动离心泵，也不能输送液体，这种内，此时虽启动离心泵，也不能输送液体，这种现象称为现象称为气缚现象气缚现象。表明离心泵无自吸能力表明离心泵无自吸能力充液（灌泵）充液（灌泵）排液排液:出口切线方向出口切线方向吸液：叶轮中心吸液：叶轮中心第1页/共60页2023/3/152二、离心泵的主要部件二、离心泵的主要部件（1 1）叶轮

2、叶轮 作用作用 ：将原动机的能量传给液体，使液体静压能：将原动机的能量传给液体，使液体静压能 及动能都有所提高及动能都有所提高给能装置给能装置 半开（闭）式半开（闭）式闭式闭式开式开式按结构分为：按结构分为：第2页/共60页2023/3/153（2 2）泵壳泵壳作用：汇集叶轮甩出的液体；作用：汇集叶轮甩出的液体；实现动能到静压能的转换实现动能到静压能的转换转能装置转能装置；减少能量损失。减少能量损失。（3 3）轴封装置轴封装置作用作用：防止高压液体沿轴漏出；防止高压液体沿轴漏出；防止外界气体进入泵壳内。防止外界气体进入泵壳内。第3页/共60页2023/3/154三、离心泵的主要性能参数三、离心

3、泵的主要性能参数 流量流量 q qV V单位时间内泵所输送液体的体积，单位时间内泵所输送液体的体积，mm3 3/s/s或或 mm3 3/h/h。压头或扬程压头或扬程 H H 单位重量单位重量单位重量单位重量的液体经泵后所的液体经泵后所获得获得获得获得的能量，的能量，J/NJ/N或或mm液柱。液柱。效率效率 容积损失；水力损失；机械损失容积损失；水力损失；机械损失 一般，小型泵，效率为一般，小型泵，效率为6085%6085%，大型泵效率可，大型泵效率可达达90%90%。第4页/共60页2023/3/155 轴功率轴功率P P轴功率轴功率P P，有效功率有效功率P Pe e 第5页/共60页202

4、3/3/156四、离心泵的特性曲线HH q qV V 、P P qV 、qV：厂家实验测定厂家实验测定一定转速、常压、一定转速、常压、2020清水清水（一）离心泵的特性曲线第6页/共60页2023/3/157离心泵特性曲线n n一定一定第7页/共60页2023/3/158HH q qV V曲线：较大范围内，曲线：较大范围内，qV HH P P q qV V曲线：曲线：qVP PqV=0=0时时，P PP Pminmin 离心泵启动时，应离心泵启动时，应关闭出口阀门关闭出口阀门第8页/共60页2023/3/159 qV曲线：曲线：离心泵在一定转速下有一最高效率点离心泵在一定转速下有一最高效率点

5、离心泵的设计点离心泵的设计点离心泵的设计点离心泵的设计点离心泵离心泵铭牌铭牌上标注的性能参数均为上标注的性能参数均为最高效率点下之值。最高效率点下之值。离心泵的高效工作区：离心泵的高效工作区：第9页/共60页2023/3/1510（二）（二）离心泵性能的改变与换算离心泵性能的改变与换算（1 1）密度的影响密度的影响q qV V不变不变，HH不变，不变，基本不变，基本不变，P P随随 变化。变化。（2 2）粘度的影响粘度的影响HH，q qV V，而，而 P P第10页/共60页2023/3/1511（3 3）离心泵转速的影响离心泵转速的影响 当液体的粘度不大，转速变化小于当液体的粘度不大，转速变

6、化小于20%20%时，认时，认为效率不变，有：为效率不变，有：比例定律比例定律第11页/共60页2023/3/1512（一）管路特性曲线（一）管路特性曲线五、离心泵的工作点与流量调节五、离心泵的工作点与流量调节 在截面在截面1-11-1 与与2-2 2-2 间列柏间列柏努利方程，有：努利方程，有：特定的管路系统：特定的管路系统：一定一定操作条件一定：操作条件一定：其中其中：第12页/共60页2023/3/1513而而认为流体流动进入阻力平方区，认为流体流动进入阻力平方区，变化较小变化较小 。为一常数为一常数亦为一常数亦为一常数第13页/共60页2023/3/1514则则管路特性方程管路特性方程

7、管路特性曲线管路特性曲线HHq qV V 管管路路特特性性曲曲线线反反映映了了被被输输送送液液体体对对输输送送机机械械的的能量要求能量要求泵特性曲线泵特性曲线工作点工作点第14页/共60页2023/3/1515（二）工作点（二）工作点解析法：解析法：管路特性方程管路特性方程泵特性方程泵特性方程工作点：工作点：管路特性曲线与泵特性曲线交点。管路特性曲线与泵特性曲线交点。（三）（三）流量调节流量调节改变管路特性：调出口阀门；改变管路特性：调出口阀门；改变泵特性：改变泵特性：调转速。调转速。第15页/共60页2023/3/1516(1)(1)改变出口阀门开度改变出口阀门开度适用：调节幅度不大，而经常

8、需要改变的场合。适用：调节幅度不大，而经常需要改变的场合。关小出口阀关小出口阀 l le e q qV V ,HH 管特线变陡管特线变陡 工作点左上移工作点左上移特点：方便、快捷，流量连续变化；特点：方便、快捷，流量连续变化；阀门消耗阻力，不经济。阀门消耗阻力，不经济。第16页/共60页2023/3/1517(2)(2)改变泵的转速改变泵的转速适用：调节幅度大，时间又长的季节性调节。适用：调节幅度大，时间又长的季节性调节。n n 泵泵HHq qV V曲线上移曲线上移工作点右上移，工作点右上移，H H ，qV 特点：泵在高效率下工作，特点：泵在高效率下工作，能量利用经济能量利用经济;需变速装置或

9、切削叶轮。需变速装置或切削叶轮。第17页/共60页2023/3/1518（3 3）离心泵的组合操作离心泵的组合操作 并联操作并联操作q qV V并并 2 HH单 第18页/共60页2023/3/1519 串联操作串联操作q qV V串串 qV单 HH串串 2 hr,pk pv时，时，不汽蚀不汽蚀 h ha a hr,pk pv时，开始发生汽蚀时，开始发生汽蚀 h ha a hr,pk qV需需,HH泵泵 HH需需 （4 4）核算泵的功率。核算泵的功率。第26页/共60页2023/3/1527第二节第二节 其他类型化工用泵其他类型化工用泵一、往复泵（一）（一）构造与工作原理构造与工作原理主要部件

10、：泵缸、活塞主要部件：泵缸、活塞 和单向活门。和单向活门。第27页/共60页2023/3/1528工作原理：工作原理：活塞对流体直接做功，提供静压能活塞对流体直接做功，提供静压能单动往复泵单动往复泵流量不均匀流量不均匀第28页/共60页2023/3/1529双动往复泵：双动往复泵：第29页/共60页2023/3/1530（二）（二）往复泵的性能参数往复泵的性能参数 流量流量单动泵：理论流量单动泵：理论流量实际流量实际流量 V V泵的容积效率，在泵的容积效率，在0.90.970.90.97之间之间。流量由泵特性决定，而与管路特性无关流量由泵特性决定，而与管路特性无关。第30页/共60页2023/

11、3/1531流量调节方法：流量调节方法：1.1.改变活塞的往复次数或冲程；改变活塞的往复次数或冲程；2.2.旁路旁路调节。调节。第31页/共60页2023/3/1532 压头（压头（扬程）扬程）在电机功率范围内，由管路特性决定。在电机功率范围内，由管路特性决定。管路特性管路特性2 2HH2 2管路特性管路特性1 1HH1 1泵特性泵特性HHq qV V正位移特性正位移特性 流量只与泵特性有关，流量只与泵特性有关，而压头只与管路特性有关而压头只与管路特性有关q qV Vq qV V理理第32页/共60页2023/3/1533 功率与效率功率与效率 往复泵的总效率，一般为往复泵的总效率，一般为0.

12、650.850.650.85。适用压头高、流量小的液体，但不能输送腐适用压头高、流量小的液体，但不能输送腐蚀性大及有固体的悬浮液。蚀性大及有固体的悬浮液。第33页/共60页2023/3/1534二、二、齿轮泵齿轮泵具有正位移特性。具有正位移特性。第34页/共60页2023/3/1535三、旋涡泵三、旋涡泵（一）结构（一）结构一种特殊的离心泵。一种特殊的离心泵。第35页/共60页2023/3/1536（二）特点（二）特点1.1.启动泵时，要打开出口阀门，改变流量时，旁启动泵时，要打开出口阀门，改变流量时，旁路调节比安装调节阀更经济；路调节比安装调节阀更经济；2.2.能量损失大，效率低能量损失大，

13、效率低（20%40%20%40%），不适合输，不适合输送高粘度液体；送高粘度液体；3.3.压头比离心泵高压头比离心泵高2424倍，适用于高压头、小流量、倍，适用于高压头、小流量、低粘度清洁液体。低粘度清洁液体。第36页/共60页2023/3/1537分类：分类：按出口压力或压缩比分为按出口压力或压缩比分为：通风机通风机 p p出出(表表)15kPa 15kPa =1=1=1=11.151.151.151.15 鼓风机鼓风机 p p出出(表表)=15300kPa )=15300kPa 4 4 4 300kPa 300kPa 4444 真空泵真空泵 p p出出(表）表）=0 =0 压缩比由真空度决

14、定压缩比由真空度决定第三节第三节 气体输送机械气体输送机械第37页/共60页2023/3/1538（一）工作原理与结构（一）工作原理与结构一、离心式通风机一、离心式通风机第38页/共60页2023/3/1539（二）性能参数与特性曲线（二）性能参数与特性曲线1.1.性能参数性能参数（1 1）风量）风量q qV V单位时间从风机出口排出的气体体积，单位时间从风机出口排出的气体体积，mm3 3/h/h或或 mm3 3/s/s。注意：注意：qV应以风机进口状态计。应以风机进口状态计。第39页/共60页2023/3/1540（2 2）全风压）全风压p pt t与静风压与静风压p ps s全风压全风压：

15、单位体积的气体经风机后所获得的能量，：单位体积的气体经风机后所获得的能量，PaPa或或mmHmmH2 2OO以单位质量的气体为基准以单位质量的气体为基准 以单位体积的气体为基准以单位体积的气体为基准 第40页/共60页2023/3/1541动风压动风压 静风压静风压 全风压全风压第41页/共60页2023/3/1542（3 3）轴功率与效率轴功率与效率2.2.特性曲线特性曲线 用用2020、101.3kPa101.3kPa的的空气空气（=1.2kg/m=1.2kg/m3 3）测）测定。定。风机的全风压与风机的全风压与气体的密度成正比气体的密度成正比。q qV VP P q qV VqVp pt

16、 t q qV Vp pS S q qV Vn n一定一定第42页/共60页2023/3/1543(三三)离心通风机的选用离心通风机的选用 1.1.计算输送系统所需的全风压，再换算成标定状计算输送系统所需的全风压，再换算成标定状态下的全风压；态下的全风压；3.3.根据根据q qV V、p pt0t0 选风机的型号。选风机的型号。q qV V q qV V需需 ，p pt0 t0 p pt0t0需需2.2.根据气体的性质及风压范围，确定风机的类型；根据气体的性质及风压范围，确定风机的类型；第43页/共60页2023/3/1544二、鼓风机二、鼓风机（一）离心鼓风机（一）离心鼓风机特点：特点：外形

17、外形 离心泵离心泵外壳直径与厚度之比较大外壳直径与厚度之比较大叶片数目较多叶片数目较多转速较高转速较高 单级出口表压多在单级出口表压多在30kPa30kPa30kPa30kPa以内；以内；多级可达多级可达0.3MPa 0.3MPa 0.3MPa 0.3MPa 第44页/共60页2023/3/1545（二）罗茨鼓风机第45页/共60页2023/3/1546 流量调节流量调节旁路调节或调转速；旁路调节或调转速；开机时打开出口阀门；开机时打开出口阀门；操作温度操作温度 5000rpmn5000rpm）第47页/共60页2023/3/1548（二）往复式压缩机第48页/共60页2023/3/15491

18、.工作过程假设 理想气体；气体流经吸气、排气阀时流动阻力忽略不计；压缩机无泄漏。第49页/共60页2023/3/1550（1）理想压缩循环压缩过程（压缩过程（1 21 2）恒压排气过程（恒压排气过程（2 32 3）恒压吸气过程（恒压吸气过程（4 14 1）理想压缩循环功：理想压缩循环功：等温等温绝热绝热第50页/共60页2023/3/1551 等温压缩等温压缩 绝热压缩绝热压缩第51页/共60页2023/3/1552（2 2）实际压缩循环）实际压缩循环余隙：排气终了时，活塞与气缸之间的空隙。余隙：排气终了时，活塞与气缸之间的空隙。1 2 1 2 压缩过程压缩过程2 3 2 3 排气过程排气过程

19、4 1 4 1 吸气过程吸气过程3 4 3 4 膨胀过程膨胀过程余隙气体膨胀余隙气体膨胀吸气吸气压缩压缩排气排气第52页/共60页2023/3/1553（3 3）余隙系数与容积系数）余隙系数与容积系数 .余隙系数余隙系数低压气缸：低压气缸：8%8%，高压气缸：，高压气缸：可达可达12%12%。.容积系数容积系数第53页/共60页2023/3/1554二者关系：二者关系：讨论：讨论：第54页/共60页2023/3/15552.多级压缩第55页/共60页2023/3/1556 避免排出气体温度过高；避免排出气体温度过高；减少功耗，提高压缩机的经济性；减少功耗，提高压缩机的经济性；提高气缸容积利用率

20、；提高气缸容积利用率；使压缩机结构更合理。使压缩机结构更合理。一般当一般当 时，采用多级压缩，常用时，采用多级压缩，常用2626级，每级压缩比为级，每级压缩比为3535。第56页/共60页2023/3/1557四、四、真空泵真空泵性能：性能：（1 1）真空度或极限剩余压力；）真空度或极限剩余压力；（2 2）抽气速率：单位时间在极限剩）抽气速率：单位时间在极限剩 余压力下吸入的气体体积。余压力下吸入的气体体积。（一）往复式真空泵（一）往复式真空泵第57页/共60页2023/3/1558（二）（二）水环真空泵水环真空泵第58页/共60页2023/3/1559（三）喷射泵（三）喷射泵第59页/共60页2023/3/1560感谢您的观看！第60页/共60页