流体输送机械课件

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 流体输送,任务：,学会正确选用、操作各类流体输送机械,讨论化工常用泵结构、工作原理和性能,第二章 流体输送任务：学会正确选用、操作各类流体输送机,1,流体输送,提高流体的机械能,工作原理：,离心式,、,喷射式、轴流式，,往复式、旋转式等,泵的作用,静压能,位能,阻力损失,流体输送及输送机械在化工生产中的,普遍性、广泛性,概述：,流体输送机械,泵的分类方法：,流体性质：清液泵、耐腐泵、泥浆泵,操作特点：离心式、正位移式,流体输送工作原理：离心式、喷射式、轴流式，往复式、旋转式等,2,2-1离心泵,2-1-1离心泵的结构、工作原理、类型,思考：,为什么叶片弯曲？,泵壳呈蜗壳状？,一、离心泵的结构：,2-1离心泵2-1-1离心泵的结构、工作原理、类型思考：,3,依靠电机使叶轮高速旋转，产生离心力，流体受离心力作用被抛向壳壁，同时流体在泵壳流道中随着流道的扩大，动能大部分转化为静压能。,二、工作原理,:,（一）叶轮泵壳段,由于叶轮中心流体被抛出，于中心处形成真空，故吸入端与中心处产生静压差（势能）使流体不断吸入。,（二）泵吸入端,叶轮中心,依靠电机使叶轮高速旋转，产生离心力，流体受离心力作用被抛向壳,4,气缚现象：,未灌满液体，泵内存在空气，离心力小形成真空度低、压差小，流体吸不进。,措施：装底阀，防泄漏,.,启动前灌泵,思考：,泵启动前为什么要灌满液体？,气缚现象：未灌满液体，泵内存在空气，离心力小形成真空度低、压,5,效率较低，内回流较严重所致;,二,.,主要部件：,叶轮：,闭式,:,半开式,:,效率较高,易堵塞,开式,:,思考：,三种叶轮中哪一种效率高？,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,效率较低，内回流较严重所致;二.主要部件：叶轮：闭式:半,6,泵壳（蜗壳）,:,思考：,泵壳的主要作用是什么？,导轮（导叶轮）：导轮上叶片与叶轮上叶片方向相反,B.,实现动能向静压能转变。,作用,:A.,汇集叶轮所抛出的液体；,作用：起缓冲作用，减少能量损耗，提高泵效率,泵壳（蜗壳）:思考：泵壳的主要作用是什么？,7,轴封装置：,机械密封,填料密封,作用：减小泄漏，防止气傅，提高效率,轴封装置：机械密封填料密封作用：减小泄漏，防止气傅，提高效,8,2-2离心泵主要性能参数与特性曲线,泵的性能及相互之间的关系是正确选泵和进行流量调节的依据。离心泵的,主要性能参数有流量、压头、效率、轴功率,等。它们之间的关系常用特性曲线来表示。,特性曲线是在一定转速下，用20清水在常压下实验测得的。,1、流量,q,V,离心泵的流量是指单位时间内排到管路系统的液体体积，,常用单位为,l/s、m,3,/s,或,m,3,/h,等。,2-2-1离心泵的性能参数,2、压头（扬程）,H,离心泵的压头是指离心泵对单位重量（1,N）,液体所提供的有效能量，单位为,J/N,或,m。,一.离心泵的性能参数,2-2离心泵主要性能参数与特性曲线泵的性能及相互之间的关,9,泵的特性曲线的测定,克服流体阻力所消耗的功,提高流体静压作功,提高流体位差(势能)作功,泵传给流体压头可以认为：,注意：,泵的进出口及泵内的局部阻力损失均计入泵的效率考虑,提高流体动能作功,泵的特性曲线的测定克服流体阻力所消耗的功提高流体静压作功,10,3、效率和,功率,与效率,有关的各种能量损失：,P,Pe,机械损失,容积损失,水力损失,小型水泵：,一般为,50,70%,大型泵：,可达,90%,以上,(1),容积损失：,(2),水力损失：,(3),机械损失：,高速旋转的叶轮表面与液体之间摩擦，,泵轴与轴承、密封圈等机械部件之间的摩擦。,环流损失、摩擦损失、冲击损失,内漏,3、效率和功率与效率有关的各种能量损失：PPe机械损失容积,11,一.泵的特性曲线,2.,P,随 增加而增加,1.,H,随 增加而减少(除流量极小外,),设计点,A,设计点,3.,存在最高效率点,max,泵的,设计点，,为最佳工况参数,高效区：,人为规定一个工作范围。通常取,=(0.9 0.92),max,2-2-2离心泵特性曲线及其应用,三条曲线,一.泵的特性曲线2.P随 增加而增加1.H随,12,1.泵铭牌参数：效率最佳点下的性能参数，称为额定值。,转数,n,一定,20清水为工作介质，,大气压强为,10mH,2,O,。,3.因 时，,P 0,（但最小），故启动泵时，应先关出口阀，减小启动电流，保护电机。,2.泵特性曲线标定条件：,4.停泵时也应先关出口阀，再关电机，为了防止高压液体倒流损坏叶轮。,注意点,:,离心泵启动，停泵时均关闭出口阀门，,why,？,思考：,1.泵铭牌参数：效率最佳点下的性能参数，称为额定值。转数n,13,泵的,P,与,成正比，离心泵的,q,V,、,H,，,均与,无关,2-2-3影响离心泵性能的因素分析,一,.,流体性质,:,1.,密度的变化,:,2.,粘度的影响,增加,，流体在泵内的能量损失增大，,q,V,H,，,P,，,当液体运动粘度,大于20,cSt（,厘沲）时，离心泵的性能需按下式进行修正，具体参考离心泵专著,二离心泵转速的影响,离心泵的比例定律,其适用条件是离心泵的转速变化,不大于20%,。,泵的P与成正比，离心泵的qV、H，均与无关 2-,14,2-,2-4.,离心泵的工作点和流量调节,当离心泵安装在特定管路系统操作时，实际的工作压头和流量，不仅遵循泵特性曲线上二者的对应关系，而且还受管路特性所制约,泵对单位重量(1,N),流体所做的有效功为,1管路特性方程式和特性曲线,（一）管路特性曲线和离心泵的工作点,在特定的管路系统中，,u,2,/2g,常可忽略，,z,与,p/g,均为定值，令,2-2-4.离心泵的工作点和流量调节当离心泵安装在特定,15,对于直径均一的管路系统，压头损失可表达为：,对特定的管路，若忽略,随,Re,的变化，且式中,d,、,l,、,l,e,、,均为常数，于是可令：,上式为管路特性方程式。,H,e,与,q,Ve,的关系曲线称为管路特性曲线。,此,曲线的形状由管路布局和流量等条件来确定,与泵的性能无关,.,注意,:,对于直径均一的管路系统，压头损失可表达为：对特定的管路，若忽,16,由于一定的管路和一定的泵有一定的特性曲线，因此通过改变管路特性或泵特性就能改变工作点的位置，从而起到调节流量和压头的作用。,3.,离心泵的调节,2.,工作点,对于一定的管路和一定的泵,绘制下图得交点,M（q,Ve,，H,e,）,此,M,点即为泵的工作点,由于一定的管路和一定的泵有一定的特性曲线，因此通过改变管路特,17,调节出口阀门改变管路的特性曲线,:,阀门开大,:,阀门关小,:,特点：能耗损失大、方便、适用，能实现连续调节故广泛应用。,改变泵的特性（如转速,n）,原理,:,比例定律,n,增大：,n,减小：,阀门开大,阀门关小,工作点,工作点,n,增大：,n,减小：,特点,:,节能、经济,但一次性投资高（减速机）、不方便。,调节出口阀门改变管路的特性曲线:阀门开大:阀门关小:特,18,泵的串并联：（型号相同或不同）,a.,并联：相同型号时，,泵扬程不变，流量加倍,P,1,P,2,b.,串联：,相同型号时,泵扬程加倍，流量不变,P,1,P,2,串、并联,总的结论：,工作点移动，流量和扬程均有所,增加，但不成正比变化。,P,2,泵的串并联：（型号相同或不同）a.并联：相同型号时，泵扬程,19,一.极限理论吸上高度,Hg,max,即使假设,u,1,1，,H,f 1-2,0，P,1,0,当,P,1,=Pa=760mmHg,时,可见,:,离心泵的安装高度不是任意的，而是受流体输送温度、管道特性、及流体性质的影响。,2-,3,离心泵的气蚀现象和安装高度,则：,在0-0,、1-1,之间列,Bernoulli,方程：,2-3-1离心泵的吸上（安装）高度,H,g,一.极限理论吸上高度Hgmax 即使假设u11，,20,二.汽蚀现象,（注意与气缚现象区别）,现象,:,当,P,min,P,v,（,输送温度下液体的饱和蒸汽压）时，管内液体沸腾。,结果,:,汽-液混合物在泵体内高压区被压缩,产生冲击,使叶轮及叶片表面损害。,措施,:,要求叶片入口附近的最低绝对压强,必须维持在某一值以上。,注意,:,在实际操作中,不易确定泵内最低压强位置,而往往实测泵入口处的压强,考虑一安全量后作为泵入口处允许的最低压强。,二.汽蚀现象（注意与气缚现象区别）现象:当Pmin,21,1.有效汽蚀余量,为了防止汽蚀，应使入口处的静压头与动压头之和略大于同温度下液体沸腾时产生的饱和蒸汽压头，亦即：,三.有效气蚀余量与必需,气蚀余量,2.,必需汽蚀余量,表示液体从泵入口流到叶轮内最低压力点处的全部压头损失。,判别气蚀条件,1.有效汽蚀余量三.有效气蚀余量与必需气蚀余量2.必需汽,22,3.,离心泵的最大安装高度,最大安装高度,4.,允许气蚀余量和最大允许安装高度,允许气蚀余量,最大允许安装高度,3.离心泵的最大安装高度最大安装高度4.允许气蚀余量,23,5.,安装的其他注意事项,2,）若泵的最大允许安装高度,H,g,允许,很低或在液面以下，工程上还常采用以下措施解决：,a.,减小吸入管阻力，如缩短吸入管长度，增大吸入管径，尽量减少拐弯，管件，阀门等。,b.,干脆将泵吸入口装在槽罐液面以下，自动灌泵。,1,）在实际安装中为了保险起见，泵实际安装高度,Hg,要低于或等于计算得 到的,H,g,允许,。,5.安装的其他注意事项2）若泵的最大允许安装高度Hg允许很低,24,三.离心泵的类型与选择,由于化工生产及石油工业中被输送液体的性质相差悬殊、对流量和扬程的要求千变万化，因而设计和制造出种类繁多的离心泵。,（一）离心泵的类型,（3）按泵送液体性质和使用条件分为清水泵、油泵、耐腐蚀泵、杂质泵、高温泵、高温高压泵、低温泵、液下泵、磁力泵等。,（2）按叶轮吸液方式单吸泵和双吸泵。,（1）按叶轮数目单级泵和多级泵。,离心泵有多种分类方法：,三.离心泵的类型与选择由于化工生产及石油工业中被输送液体的,25,IS,型清水泵,-单级单吸悬臂式离心水泵。全系列扬程范围为898,m，,流量范围为4.5360,m,3,/h。,S,型离心泵,泵送液体的流量较大而所需扬程并不高,1清水泵（,IS,型、,D,型、,S,型）,离心泵的型号命名,IS100-80-160,IS,单级单吸离心水泵,100,泵的吸水口内径，,mm,80,泵的排出口内径，,mm,160,泵的叶轮直径，,mm,D,型清水泵,-所要求的扬程较高而流量不太大时。,IS型清水泵-单级单吸悬臂式离心水泵。全系列扬程范围为,26,输送石油产品的泵称为油泵。因为油品易燃易爆，因而要求油泵有良好的密封性能。当输送高温油品（200以上）时，需采用具有冷却措施的高温泵。油泵有单吸与双吸、单级与多级之分。国产油泵系列代号为,Y、,双吸式为,YS。,全系列的扬程范围为60603,m，,流量范围为6.25500,m,3,/h。,2油泵(,Y,型),3防腐蚀泵（,F,型）,当输送酸、碱及浓氨水等腐蚀性液体时应采用防腐蚀泵。该类泵中所有与腐蚀液体接触的部件都用抗腐蚀材料制造，其系列代号为,F。F,型泵多采用机械密封装置，以保证高度密封要求。,F,泵全系列扬程范围为15105,m，,流量范围为2400,m,3,/h。,输送石油产品的泵称为油泵。因为油品易燃易爆，因而要求油泵有良,27,离心泵种类齐全,能适应各种不同用途,选泵时应注意以下几点,:,（二）离心泵的选择,（3）选泵的型号,（,1,）根据被输送液体的性质和操作条件，确定适宜的类型。,略大但不能过大,另外，要会利用泵的系列特性曲线。,（,2,）确定管路系统流量 和压头,H,e,（5）当单台泵不能满足管路要求时，要考虑泵的并联和串联。,若,（4）核算泵的轴功率,选出泵的型号后，应列出泵的有关性能参数和转速。,离心泵种类齐全,能适应各种不同用途,选泵时