流体输送机械

*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第二章,9/16/2024,1,化工生产中大都是连续流动的各种物料或产品。由于工艺需要常需将流体由低处送至高处；由低压设备送至高压设备；或者克服管道阻力由一车间某地水平地送至另一车间另一地。为了到达这些目的，必须对流体作功以提高流体能量，完成输送任务。这就需要流体输送机械。,流体输送机械指向流体供给机械能的设备。,泵输送液体的设备,压缩机输送气体的设备,概述,9/16/2024,2,流体输送机械分类,叶轮式动力式依靠高速旋转的叶轮给液体动能，后再转变为静压能,离心泵、轴流泵,容积式正位移式依靠机械密封的工作空间作周期性的变化，挤压流体，以增加流体的静压能,往复泵、旋转泵,流体动力作用式利用流体流动时，动能与静压能相互转换来吸送流体,喷射泵、 酸蛋、虹吸管,气体输送机械：通风机，鼓风机，压缩机，真空泵,9/16/2024,3,离心泵,假设将某池子热水送至高的凉水塔，倘假设外界不提供机械能，水能自动由低处向高处流吗？,在池面与凉水塔液面列柏努利方程得：,(表压)，,假设泵未有开动，那么,代入上式得：,9/16/2024,4,离心泵结构,离心泵由两个主要局部构成：包括叶轮和泵轴的旋转部件与由泵壳、填料函和轴承组成的静止部件,9/16/2024,5,9/16/2024,6,叶轮是离心泵的重要部件，对它的要求是在流体能量损失最小的情况下，使单位质量流体获得较高的能量。,9/16/2024,7,叶轮动画,开式叶轮,制造简单，清洗方便，不易堵塞，适用于输送含较多固体的悬浮液或输送浆状、糊状液体。,半开式叶轮,适用于输送含固体颗粒和杂质的液体,闭式叶轮,适用于高扬程，输送洁净的液体。一般离心泵大多采用闭式叶轮,9/16/2024,8,泵壳,离心泵的外壳多为蜗壳形，其内有一个截面逐渐扩大的蜗形通道。叶轮在泵壳内顺着蜗形通道逐渐扩大的方向旋转，由于通道逐渐扩大，以高速从叶轮四周抛出的流体可逐渐降低流速，减少能量损失，从而使局部动能有效地转化为静压能。,泵壳不仅能收集和导出流体，同时又是能量转换装置。,9/16/2024,9,液体随叶轮旋转，在离心力的作用下自叶轮中心被甩向外周进入蜗形泵壳并获得了能量。在泵壳内由于流道的逐渐扩大而减速，又将局部动能转化为静压能，最后沿切向压出管道。同时，在叶轮中心处形成真空。压差作用下，液体吸入泵内。,离心泵主要是依靠高速旋转的叶轮所产生的离心力来输送液体，故名离心泵。,离心泵的工作原理,9/16/2024,10,9/16/2024,11,灌液克服气缚现象,启动先关闭出口阀门，再合闸,运转逐步开启出口阀门，调节流量,停车先关闭出口阀门，再拉闸,工作原理：1液体的排出,2液体的吸入,离心泵的操作,9/16/2024,12,离心泵的吸液方式,单吸,液体从叶轮一侧被吸入,闭式或半开式叶轮运行时，离开叶轮的高压液体使叶轮后盖板所受压力高于吸入口侧。叶轮受到指向吸入侧的轴向推力，会使叶轮与泵壳接触而产生摩擦，引起泵的震动。为了减少轴向推力，可在后盖板上相对于吸入口处开几个平衡孔，让一局部液体漏到低压区，减少叶轮两侧的压力差。内部泄漏的液流会扰乱进入叶轮的主液流，增大液流摩擦阻力损失，使泵的效率降低。,9/16/2024,13,9/16/2024,14,双吸,叶轮两侧对称，流体从叶轮两侧吸入，根本上可以消除轴向推力,9/16/2024,15,离心泵在启动前，未灌满液体，壳内存在空气，使密度减小，产生的离心力就小，在吸入口所形成的真空度缺乏以将液体吸入泵内。所以尽管启动了离心泵，但不能输送液体,气缚现象,9/16/2024,16,离心泵的主要性能参数,离心泵的主要性能参数,泵的流量、扬程、功率、效率，统称为离心泵的性能参数,流量Q：指单位时间内泵能输送的液体量m3/h,扬程H压头：指单位重量液体流径泵后所获得的能量。液柱高度,功率和效率,轴功率：泵轴从电动机得到的实际功率,有效功率：单位时间内液体由泵实际得到的功,效率：反映离心泵能量损失,9/16/2024,17,扬程H,压力计p,M,真空表,Z,1,Z,2,ho,流量计,1,2,对真空表与压力表之间的液体列柏努利方程得：,（ 为真空度，即负表压）,（压力表读数，表压）,（管路径很短，可以忽略）,9/16/2024,18,功率与效率,电动机提供的机械功率，可由电流表A 安和电压表V 伏的读数得到，也可由功率表直接读得,泵的有效功率计算式 ：离心泵对流体实际提供的能量为 ，也就是说，对每公斤液体，泵要提供 焦耳的能量。在 时间里，泵输送的体积流量为 ，那么输送的液体质量为：,9/16/2024,19,泵效率定义为，泵的有效功率与电机提供的功率之比，即：,在 时间里，泵要提供的能量为：,而功率是单位时间里提供的能量，所以,9/16/2024,20,1轴功率：泵轴从电动机得到的实际功率N,2有效功率：单位时间内液体由泵实际得到的功。,3效率反映离心泵能量损失,容积损失由泵的泄漏所造成的。,1离开叶轮的高压液体，在吸入口与泵壳间的间隙回流到吸入口；,2液体由轴套处流出外界，泵所排出的液体量小于泵的吸入量。,水力损失液体在泵内摩擦阻力和局部阻力所引起的。,机械损失泵运转时，与轴承、轴封等机械部件的机械摩擦。,泵的总效率反映了上述三种损失之总和,9/16/2024,21,离心泵的特性曲线,离心泵的主要性能参数压头H、轴功率N及效率与流量Q之间的关系称为离心泵的特性曲线。,H-Q曲线N-Q曲线- Q曲线,叶轮转数及直径对特性曲线的影响,比例定律,切割定律,9/16/2024,22,离心泵的压头H随流量Q的增加而降低,离心泵的轴功率N随着流量Q的增大而上升，流量为零时轴功率最小。所以离心泵启动时，应关闭泵的出口阀门，使启动电流减小，保护电机,随着流量Q的增大，泵的效率也随之上升，并到达一最大值。以后流量再增大，效率就下降。这说明离心泵在一定转速下有一最高效率点，称为设计点,9/16/2024,23,9/16/2024,24,9/16/2024,25,管路特性方程,当离心泵在给定管路工作时，液体要求泵提供的压头，可由柏努利方程求得：,位压头和静压头与流量无关，可令其为常数 ：,速度：,9/16/2024,26,压头损失：,管路特性方程：,速度：,9/16/2024,27,离心泵的工作点,离心泵的特性曲线是泵本身固有的特性，与外界使用情况无关。但在一定的管路系统中工作时，其实际工作情况同时还取决于管路的工作特性。,管路所需压头H随着流量Q的平方而变化，此关系即为相应管路特性曲线。,工作点泵特性曲线与管路特性曲线的交点,9/16/2024,28,9/16/2024,29,流量调节,离心泵流量的调节就是改变泵的工作点,离心泵的工作点与流量调节,1、改变阀门的开度 即改变离心泵出口管路上调节阀门开度改变管路特性曲线，灵活方便，耗能大；,2、改变泵的转速 改变泵转速实质上是改变泵特性曲线，节能，投资大。,9/16/2024,30,阀门开度，阻力，B，管路曲线变平坦，P点下移，H，Q；,阀门开度，阻力，B，管路曲线变陡峭，P点上移，H，Q；,9/16/2024,31,n，泵特性曲线下移，P点下移，,Q，H,；,n，泵特性曲线下移，P点上移，,Q，H,；,9/16/2024,32,并联操作,当一台泵的流量不够时，可以用两台泵并联操作，以增大流量。从点1点2，工作点提高了，流量增加了，但不是增大一倍有阻力损失。,He,Q,1,2,离心泵的组合操作相同型号的两台泵组合为例,9/16/2024,33,串联操作,当生产上需要利用增加泵提高泵的压头时，就可考虑将泵串联，串联后的压头增加，但并不加倍；流量有所增加。,2,1,Q,H,9/16/2024,34,汽蚀现象,离心泵的汽蚀现象与安装高度,泵叶片入口附近的最低压强等于或小于输送温度下液体饱和蒸汽压时，局部液体将在该处汽化产生汽泡，被液流带入叶轮内压力较高处凝结或破裂，产生瞬间真空，造成很大的局部冲击力，冲击叶轮，发生噪声，引起震动，金属外表剥蚀。同时泵的流量、扬程和效率等均明显下降。,9/16/2024,35,那么实际安装高度Hg应如何计算呢？在图中的贮槽液面0-0与泵入口处1-1截面，列柏努利方程得：,所以必须满足泵壳的绝压 被输送液的饱和蒸汽压,所以安装高度必须小于,9/16/2024,36,离心泵的安装高度有效汽蚀余量,有效汽蚀余量，是指泵入口处动压头与静压头之和，超过液体在操作温度下水的饱和蒸汽压具有的静压头之差，即,那么离心泵的安装高度：,必需汽蚀余量hr是液体从泵入口流到叶轮内最低压力点的全部压头损失；允许汽蚀余量h是在必需汽蚀余量上加上一平安裕量0.3m。,9/16/2024,37,离心泵的类型：化工生产中常用的离心泵有清水泵、耐腐蚀泵、油泵、液下泵、屏蔽泵、杂质泵、管道泵和低温用泵等。,清水泵：用于输送物理、化学性质类似于水的清洁液体。,防腐蚀泵：当输送酸、碱等腐蚀性液体时应采用耐腐蚀泵。,油泵：用于输送石油产品等。此类泵密封性能要求较高。,杂质泵：用于输送悬浮液及稠厚的浆液等。,离心泵的选用原那么上可分为两步：,1根据被输送液体的性质和操作条件，确定泵的类型；,2根据具体管路布置情况对泵提出的流量、压头要求，确定泵的型号。,离心泵的类型与选择,9/16/2024,38,多级离心泵,9/16/2024,39,分段多级型离心泵,9/16/2024,40,往复泵,往复泵构造,9/16/2024,41,往复泵的工作原理,9/16/2024,42,与离心泵一样，往复泵也是借助泵体内减压而吸入液体，所以吸入高度也有一定的限制。往复泵的低压是靠泵体内活塞移动使空间扩大而形成的。往复泵在开动之前，没有充满液体也能吸液，故具有自吸能力。,往复泵是一种容积泵单位时间输送液体量 恒定。,9/16/2024,43,往复泵的类型与流量,平均流量,Q：理论流量,A：活塞截面积,S：活塞行程,N：活塞往复频率,单动往复泵,9/16/2024,44,双动往复泵,平均流量,a：活塞杆截面积,9/16/2024,45,多级往复泵,9/16/2024,46,往复泵的原理与流量曲线,9/16/2024,47,往复泵的流量调节,改变电动机转数、改变活塞的行程、旁路调节,9/16/2024,48,隔膜泵,9/16/2024,49,齿轮泵,9/16/2024,50,扬程较高，流量均匀,适用于：流量较小、无固体颗粒的各种油类等粘性液体的输送,构造简单、维修方便价格低廉、运行可靠,9/16/2024,51,螺杆泵,9/16/2024,52,螺杆式制冷压缩机,9/16/2024,53,涡轮泵,9/16/2024,54,泵壳内充满流体后，当叶轮旋转时，叶片推动液体向前运动的同时，叶片槽中的流体在离心力作用下，甩向流道，流道内的液体压力增大，导致流道与叶片槽之间涡流。叶片带着液体从吸入口流到排出口的过程中，经过屡次的漩涡流作用，液体压力逐渐增大，最后到达出口压力而排出。,构造简单，制造方便，扬程较高，用于小流量、高扬程和低粘度液体。,9/16/2024,55,轴流管道泵,轴流泵所提供的压头一般都比较小。但输液量较大，特别适用于要求大流量、低压头的输送系统中。,9/16/2024,56,往复压缩机,9/16/2024,57,开启式活塞制冷压缩机,9/16/2024,58,离心压缩机/离心鼓风机,9/16/2024,59,罗茨鼓风机,9/16/2024,60,轴流通风机,9/16/2024,61,离心通风机,9/16/2024,62,水环真空泵,9/16/2024,63,滑片式压缩机/真空泵,转子旋转时，滑片受离心力的作用从槽中甩出，其端部紧贴在气缸内外表上，把月牙形的空间隔成假设干扇形小室，随着转子的连续旋转，扇形小室容积从小到大周而复始地变化。,9/16/2024,64,喷射泵,9/16/2024,65,蠕动泵,9/16/2024,66,THE END,9/16/2024,67,