化工原理幻灯片-流体输送单元操作与设备

1、单元二 流体输送单元操作与设备,第一节 概述,一、流体输送机械的作用 1、流体输送； 2、向流体做功，传递能量，使流体位能、动能、 压强能升高；,二、流体输送机械的分类,液体输送机械:泵; 1、据输送的流体分 气体输送机械:风机或压缩机; 离心式 2、据工作原理分 正位移式（容积）：往复式、旋转式； 流体作用式 按终压和压缩比分气体输送机械:通风机、鼓风机压缩 机和真空泵；,第二节 离心泵的性能及选用,一、离心泵的工作原理与结构 （一）结构及作用： 1、叶轮 作用：将原动机的机械能传给液体，使液体的动能、压强能大幅度提高。 种类：开式、半开式、闭式,2、泵壳（蜗壳）,作用：（1）汇集液体； （2）转能装置：将动能转化为压强能； 3、轴封装置 作用：（1）防止泵内高压液体向泵外泄漏； （2）防止泵外气体向泵内泄漏； 种类： 填料密封和机械密封；,（二）工作原理,1、排液原理： a.启动离心泵前，先向泵内灌水（即灌泵）； b.叶轮将原动机的机械能传给液体，使液体的动能和压强能都大幅度提高,液体在离心力的作用下被甩到叶轮外缘； c.液体在泵壳内汇集起来，在泵壳流动时动能逐渐减小，压强能逐渐增

2、加，动能逐渐转化为压强能。,d.当液体压力大于大气压时,表现为液体液面的上升,即排液. 2、吸液原理： 当叶轮中心的液体被甩出去后，中间形成一暂时的低压区，当中心压力小于大气压时，表现为离心泵的吸液。 3、 “气缚”现象：由于叶轮中心存有气体，虽启动离心泵但不能送液的现象。,二、离心泵的主要性能及特性曲线,(一)离心泵的主要性能 1、流量 Q m3/h; 2、扬程 H m; 3、离心泵的轴功率和效率 （1）有效功率Ne :单位时间内泵对液体所做的 有效功。,计算公式： KW,（2）轴功率N ：单位时间内泵轴传给泵的机械能量。 （3）效率： 容积损失 泵的能量损失 水力损失 机械损失,（二）离心泵的特性曲线及影响因素,特性曲线： H H-Q：- N-Q：- -Q： - （三）影响离心泵性能的因素 N 密度 转速：比例定律 1、流体性质 2、泵的性质 粘度 叶轮直径：切割定律,比例定律：,切割定律：,四、离心泵的汽蚀现象和吸上（安装）高度,离心泵的吸上高度：指泵入口中心处至贮槽液 面的垂直距离。 1、离心泵的吸上高度的限制 在贮槽液面与泵入口间 进行能量衡算：,贮槽通大气：,2、 离心泵的

3、“汽蚀”现象：,起因：泵内压力低于输送条件下被输送流体的饱和 蒸汽压。 现象：液体气化、液化导致液体对叶轮、泵壳的撞 击和剥蚀作用，泵产生振动和噪声。 解决方法：控制泵的安装高度。,3、离心泵的允许汽蚀余量,汽蚀余量： 有效汽蚀余量:(NPSH)a 必需汽蚀余量:(NPSH)r 关系: (NPSH)a (NPSH)r+0.5m,4、离心泵的安装高度,因此: 实际安装时，考虑安全量:0.51.0m。 例题：P56，（略）。,五、离心泵的工作点与流量调节,1、管路特性曲线 2、泵的工作点 P,3、离心泵的流量调节,方法： （1）改变管路特性曲线 调节流量阀：入口阀和出口阀 （2）改变泵的特性曲线 改变转速和叶轮直径,4、离心泵的组合操作,（1）并联操作：流量大幅度增加，扬程有所增 加，但幅度不大； （2）串联操作：扬程大幅度增加，流量有所增 加，但幅度不大；,六、离心泵的类型与选用,（1）类型： 清水泵（IS）、 单级双吸式离心泵（Sh） 多级泵（D、DG）、 耐腐蚀泵（F）、油泵（Y）、杂质泵（P） （2）规格：IS65-40-315 类型 入口直径：mm 出口直径:mm 叶轮直径：mm

4、,D12-253表示：,级数 单级扬程 流量 入口直径 油泵 扬程 多级泵 25FB-16A 50Y60A 入口直径 耐腐蚀泵 材料代号 扬程 叶轮切割,(3)选用,*确定输送系统的流量与扬程 *选择泵的类型与型号 根据所输送流体的种类选择泵的类型，根 据送液量及扬程选择泵的型号； *核算泵所需的轴功率； *确定泵的安装高度； 例2-4题。,七、离心泵的安装与操作,1、安装与运转 计算安装高度，尽量减小进口阻力，在出口安装单向阀； 启动泵前应先灌泵排气； 启动时关闭出口阀，停泵时先关闭出口阀； 定期检查泵体、轴承润滑和轴封等状况；,第三节 其它化工生产用泵,一、往复泵 1、结构：泵缸、活塞、吸入阀和出口阀。 2、工作原理： 3、主要性能： （1）流量 单动泵： 与容积有关 双动泵： 实际输液量： 为容积效率,冲程:活塞在两端点间的位移或距离。,（2）扬程：扬程理论上与流量无关；,适用场合： 小流量，大扬程；输送高粘度流体 （3）流量调节方法：采用旁路调节； 启动泵前应打开出口阀; （4）允许汽蚀余量 往复泵也可能发生汽蚀现象，所以安装高度受限 制；但往复泵启动前不需用灌泵，有自吸能力；

5、例（略）,二、计量泵：,结构：往复式 作用:准确定量的输送液体，保证液体的配比。 三、齿轮泵 结构： 适用场合：输送小流量、高扬程的粘稠的液体。,07429,三、旋涡泵,1、结构：叶轮、泵体 2、工作原理（同离心泵） 3、特性曲线： Q增加，H减小； Q增加，Ne减小； Q增加，先增加后减小；,4、特点：,（1）启动前应打开出口阀； （2）调节流量用旁路调节； 5、适用场合： 高扬程、小流量；,补充：螺杆泵、隔膜泵等,螺杆泵结构： 种类：单螺杆泵、双螺杆泵、三螺杆泵 特点：压头高，效率高、流量稳定； 适用场合：输送高压、高粘度流体。 隔膜泵结构、特点： 适用于输送腐蚀性液体或悬浮液。,第四节 气体输送机械简介,1、用途: （1）输送气体； （2）产生高压气体； （3）营造真空状态； 2、输送特点： （1）体积流量大，动力消耗大； （2）设备体积庞大； （3）气体具有可压缩性，体积和温度变化大；,3、种类：根据出口压强与压缩比分,通风机:小于15KPa,压缩比为1-1.15; 鼓风机:15-300KPa,压缩比小于4; 压缩机:大于300KPa，压缩比大于4; 真空泵:终压为大气压；,一

6、、往复式压缩机,结构：气缸、活塞、吸气阀和排气阀；,工作原理：利用活塞的往复运动达到输送或压 缩气体的目的。 工作过程：吸气、压缩、排气、膨胀。,1、基本结构与工作原理：,2、往复式压缩机的主要性能,（1）排气量 生产能力：单位时间排出的气体体积（按吸入状态计）。 单动压缩机： 双动压缩机： 实际排气量： 排气系数：0.8-0.95;,（2）轴功率和效率,效率一般在0.7-0.9 （3）往复式压缩机的类型及选用 类型： 空气压缩机、氮压缩机、氧压缩机、氢压缩机； 单动、双动压缩机； 单级、双级和多级压缩机；,低压、中压、高压和超高压机；,按排气量分：微型、小型、中型、大型； 立式、卧式、角式和对称平衡式； 气缸布置成L型、V型、W型和星型等不同角度的。 气缸横卧排列在曲轴轴颈互成180度的曲轴两侧， 布置成H型，其惯性力基本能平衡。,选用：,选型号：据排气量和排气压力；,选类型：据输送流体的种类；,选结构、型式：据生产任务及生产条件；,二、离心式通风机,1、结构和类型 叶轮、机壳（矩形）； 工作原理： 同离心泵。,叶片直径大，数目多,类型：低压（低于1KPa表） 中压（1-3KPa表） 高压（3-15KPa表）,2、性能参数与特性曲线 （1）风量：Q m3/h; （2）全风压：Ht Pa;,由于 g(z2-z1) 、gHf和u12/2 可以忽略，则：,其中：Hst为静风压，Hk为动风压， Ht为全风压。 （3）轴功率与效率 kw；,4、离心通风机的选用,（1）根据管路计算系统所需实际风压; （2）据所输送气体种类和风压范围，选择 风机的类型； （3）据风量和风压选择风机型号； 注：实际的风量和风压应换算为标准条件(20,常压)下 的风量和风压，换算关系式为：,三、罗茨鼓风机:操作气体温度不超过85。,1、作用：营造真空氛围； 2、种类 （1）水环真空泵 结构简单，操作可靠，效率低（30-50%）； （2）喷射泵 结构简单，动力消耗小，效率低，工作流体消耗大。,四、真空泵,

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