化工原理（清华大学） 第二章 小结

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,*,化 工 原 理,（上）,主讲人：戴猷元,2003.2,第二章 小 结,一、明确基本概念,1,、流体输送机械：,给流体增加机械能的设备，使流,体,p,，,u,2,/2,，,转换为其它形式,的能量，克服磨擦阻力。,2,、液体输送机械类型：,动力式泵：无自吸能力、安装位置,容积式泵：有自吸能力、安装位置,二、离心泵,工作原理和主要构件,1,、原理,1),汲入管注满水,2),给液体以动能、静压能,15,20m/s,流道扩大,p,管路,3),叶轮中心形成真空,p,o,p,a,2,、主要构件,叶轮、泵壳、轴密封（填料密封、机械密封）,安装与运行：,安装高度（吸入管不小于泵入口）,启动前充满液体，关出口阀,运行检查，轴承,关出口阀（停车）,离心泵基本方程,从理论上分析离心泵中液体质点的运动状况，获得离心泵压头和流量关系：,H,T,= A BQ,T,实际关系：,H = A - BQ,2,离心泵的主要性能参数,1,、流量,m,3,/h ,与转速、尺寸、结构有关,2,、压头,m(,液柱,),，每,N,液体获得能量,3,、效率,N,e,/N=,有效功率,/,轴功率,4,、轴功率：,N=,QH,g,/,（利用,N-Q,曲线）,或,N=QH,/102,(kw),离心泵的影响因素,1,、特性曲线, Q H, Q N,开启时关出口阀, Q ,有最大值,2,、影响因素：,1),密度：,Q=2,r,2,b,2,c,2,sin,2,与,无关,H=u,2,c,2,cos,2,/g,与,无关,、离心力,、,p,，,除以,g,，,压头不变,液柱,2),叶轮转速条件：转速变化不大,速度,相似，,不变。,（速度变化小于,20,）,3,、允许吸上高度,入口到储槽液面的最大垂直距离,离心泵工作点与流量调节,1,、管路特性曲线,2,、离心泵的工作点,管路需要压头泵对液体提供压头。,3,、流量调节,改变管路特性曲线,改变泵特性曲线 转速,并联，串联,低阻抗管路：并联优于串联,高阻抗管路：串联优于并联,三、往复泵与离心泵,1,、,Q,与,H,无关。,Q,Asn,（,单动）,Q,（,2A,a,）,s n,（,双动）,2,、压头与机械强度有关,3,、*吸上高度有限、*（自吸）,4,、开动时阀打开 ，,N=QH,g,5,、,旁路调节,四、离心通风机性能与特性曲线,风量：,m,3,/ h,通过进风口的体积流率，,气体体积,以进口处状态计,。,风压：单位体积气体,(m,3,),获得能量。,J/m,3, N/m,2,（用,mmH,2,O,表示）,五、往复压缩机,（使用绝对压力）,压缩机的主要参数,排气量：,（按吸入状态计）,讨论题 管道系统的配置与泵的选择,有一冷却洗涤塔直接用河水进行冷却，冬季河水温度为,5,，夏季河水温度为,33,，要求水流量为,20m3/h,，冬季河水水面离地面,6m,，夏季河水水面离地面,4m,。冷却洗涤塔内压力为,10000Pa,（表），从河水入口到泵入口的直管长为,30m,，其上需设吸滤底阀,1,个，,90,o,弯头,3,个；从泵出口到冷却洗涤塔喷头的直管长为,50m,，其上需设止回阀,1,个，闸阀（半开）,1,个，,90,o,弯头,5,个，转子流量计,1,个（当量长度取,5m,）；喷头离地面高度,10m,，喷头的阻力系数可取,10,（速度按管内速度计），大气压力为,760mmHg,，忽略温度对粘度的影响，选用：,(1),合适的管子；,(2),合适的清水泵；,(3),泵的安装高度。,解：,(1),选用合适的管子：假设管道流速为,2m/s,，求出：,d=0.0595m,取,3in,钢管，,d=0.0762m,，求出满足流量为,20m,3,/h,时的管内流速：,u=1.22m/s,。,(2),选择合适的清水泵；查,5,水： 饱和蒸气压为,917.2Pa,，密度为,999.8kg/m,3,， 粘度为,1.16cp.,查,33,水：饱和蒸气压为,5186.2Pa,，密度为,996.8kg/m,3,， 粘度为,0.758cp.,计算不同温度下的,Re,，估算,=0.02,取,3in,钢管，,d=0.0762m,，查管件的当量长度： 吸滤底阀,32m,，,90o,弯头,2.5m,，止回阀,6.5m,， 闸阀（半开）,16m,。,按冬季（水温,5,）、夏季（水温,33,）分别列伯努利方程，求算所需压头： 冬季（水温,5,）：,H=6+10+10000/999.8/9.81+0.02(32+7.5+30+6.5+16+5+12.5+50)/0.0762+101.22,2,/2/9.81=20.95m,（液柱） 夏季（水温,33,）：,H=4+10+10000/996.8/9.81+0.02(32+7.5+30+6.5+16+5+12.5+50)/0.0762+101.22,2,/2/9.81=18.96m,（液柱）,根据流量和所需压头，查泵手册：选流量为,20m,3,/h,，扬程为,25.2m,，转速,2900r/min,，允许吸上真空度,7.2m,。,(3),确定泵的安装高度：计算冬季（水温,5,）、夏季（水温,33,）时的允许安装高度。 冬季（水温,5,）：,Hs=7.2+(10.33-10)-(917.2/9810-0.24),1000/999.8=7.68m,（液柱）,Hg=7.68-1.22,2,/2/9.81-0.02(32+7.5+30)/0.0762 1.22,2,/2/9.81=,6.22m5.22m,夏季（水温,33,）：,Hs=7.2+(10.33-10)-(5186.2/9810-0.24) 1000/996.8=7.26m,（液柱）,Hg=7.26-1.22,2,/2/9.81-0.02(32+7.5+30)/0.0762 1.22,2,/2/9.81=,5.80m4.80m,根据冬季及夏季的允许安装高度的计算结果确定：泵安装于地面以下,1m,处。,