《流体机械》PPT课件.ppt

1 概述 输送机械的作用 对流体做功 使流体E 结果 流体的动能 或位能 静压能 克服沿程阻力 或兼而有之 第二章流体输送机械 2 流体输送机械分类 介质 液体 泵气体 风机 压缩机 工作原理 离心式正位移式 往复式 旋转式其他 如喷射式 3 第二章流体输送机械 离心泵 重点 其他化工用泵气体输送机械离心式通风机 重点 鼓风机和压缩机真空泵 4 第一节离心泵 1离心泵的主要部件2离心泵的工作原理3离心泵的性能参数与特性曲线4离心泵的工作点和流量调节5离心泵的安装高度6离心泵的类型 选用 安装与操作 5 离心泵的外观 6 7 1 叶轮 叶片 盖板 4 8个叶片 前弯 后弯 径向 液体通道 前盖板 后盖板 无盖板 闭式叶轮 半开式 开式 液体入口 中心 出口 切线 2 泵壳 泵体的外壳 包围叶轮 截面积逐渐扩大的蜗牛壳形通道 3 泵轴 垂直叶轮面 叶轮中心 一 离心泵主要部件 8 离心泵装置简图 9 二 离心泵的工作原理 1 原动机 轴 叶轮 旋转 离心力 叶片间液体 中心 外围 液体被做功 动能 高速离开叶轮 2 排出管 液体的汇集与能量的转换 动 静 10 3 吸上原理与气缚现象 叶轮中心低压的形成 p 泵内有气 则 泵入口压力 液体不能吸上 气缚 启动前灌泵 液体高速离开 11 三 离心泵的性能参数与特性曲线 1 流量 单位时间内泵所输送的流体体积 M3 s2 扬程 指单位重量的流体流经泵所获得的能量 J N m 1 离心泵的性能参数 12 pv pm 取截面1 2列伯努力方程 化简得 13 3 功率输入功率 电机传给泵轴的功率P 轴功率 输出功率 单位时间内液体从泵中叶轮获得的有效能量 有效功率 功率损失 水力损失 容积损失 机械损失 4 效率 有效功率与轴功率之比 一般为0 6 0 65 大型泵0 9 14 四 离心泵的特性曲线 H Q N Q Q 厂家实验测定 产品说明书 20 C清水 1 特性曲线 离心泵的扬程 功率 效率与流量之间的关系曲线 H qv曲线 qv上升 H下降P qv曲线 qv上升 P上升 qv曲线 开始qv上升 上升 至最高点 qv上升 下降 四 离心泵的特性曲线 15 P 16 2 离心泵特性的影响因素 1 转速 比例定律 转速的影响 对同型号 同一种液体 效率不变 比例定律泵的转速变化 20 效率基本不变 17 2 流体性质粘度的影响 粘度大 流量 扬程减小 轴功率增大 效率下降 密度的影响 同种流体 密度变 扬程 流量不变 密度 P Pe H qv 与 无关 黏度 H qv P 18 1 管路特性曲线 阻力曲线 五 离心泵的工作点与流量调节 19 外加压头 管路压头损失 管路 流体一定 令 z p两截面的位置差和压差 管路特性系数 管阻 20 管路特性方程 曲线 说明 2 高阻管路 曲线较陡 低阻管路曲线较平缓 1 K为管路特性系数 与管路长度 管径 摩擦系数及局部阻力系数有关 21 2 工况点 离心泵特性曲线与管路特性曲线的交点 22 说明 工作点 泵的特性 管路的特性 工作点确定 联解两特性方程 作图 两曲线交点 泵装于管路 工作点 H qv qv 泵供流量 管的流量 qv 泵供压头 流体的压头 工作点 qv H N 泵的实际工作状态 23 改变流量 改变泵的特性 改变工作点 改变管路特性 1 改变出口阀开度 管路特性 关小出口阀 le H qv 管特线变陡 工作点左上移 开大出口阀 le H qv 管特线变缓 工作点右下移 2 改变叶轮转速 改变泵的特性 n 泵H qv曲线上移 工作点右上移 H qv 3 离心泵的流量调节 24 4 离心泵的串 并联操作1 并联操作 两台泵的扬程相同 总流量为每台泵的流量之和 理论上 实际如图 25 2 串联操作 两台泵的流量相同 总扬程为每台泵的扬程之和 理论上 实际如图 26 1 汽蚀现象 六 离心泵的汽蚀现象与安装高度 液面到泵入口处的垂直距离 Hg 27 0 0 1 1 Hg 则p1 当p1 pv 叶轮中心汽化 汽泡 被抛向外围 凝结 局部真空 压力升高 周围液体高速冲向汽泡中心 撞击叶片 水锤 伴随现象 泵体振动并发出噪音 H Q 严重时不送液 安装高度 汽蚀 时间长久 水锤冲击和化学腐蚀 损坏叶片 28 1 三个基本概念 2 汽蚀余量与允许安装高度 有效 汽蚀余量 ha 泵入口处 动压头 静压头 饱和蒸汽压 液柱 29 允许汽蚀余量 h 比必须汽蚀余量大0 3米 正常运转的泵 必须汽蚀余量 hr 发生汽蚀时的 有效 汽蚀余量 汽蚀时 1处 动压头 静压头 由实验测定 30 2 由 h计算允许安装高度Hgmax 即当有效汽蚀余量 ha减小到允许汽蚀余量 hr时 开始发生汽蚀的安装高度 31 3 汽蚀条件判断 ha hr不汽蚀 ha hr开始发生汽蚀 ha hr严重汽蚀 最大允许安装高度计算式 32 例1 用离心泵从真空度为360mmHg的容器中输送液体 所用泵的必需汽蚀余量为3m 该液体在输送温度下的饱和蒸汽压为200mmHg 密度为900kg m3 吸入管路的压头损失为0 5m 试确定泵的安装位置 若将容器改为敞口 该泵又应如何安装 当地大气压为100kPa 33 解 1 当容器内真空度为360mmHg时 故泵宜安装在液面以下 0 63 0 5 1 13m更低的位置 2 当容器敞口时 故泵宜安装在液面以上低于 4 8 0 5 4 3m的位置 34 已知塔内液面上方的真空度为500mmHg 且液体处于沸腾状态 吸入管路全部压头损失为0 8m 釜液的密度为890kg m3 所用泵的必需汽蚀余量为2 0m 问此泵能否正常操作 例2 如附图所示 用离心泵将某减压精馏塔塔底的釜液送至贮槽 泵位于贮槽液面以下2m处 35 解 因塔内液体处于沸腾状态 则液面上方的压力即为溶液的饱和蒸汽压 即 该泵的最大安装高度 说明此泵安装不当 泵不能正常操作 会发生气蚀现象 36 2 2 5离心泵的类型 选用 安装与操作 1 离心泵的类型 按输送液体的性质不同 1 清水泵 输送清水或相近 无腐蚀性 杂质较少的液体 结构简单 造价低 IS 2 耐腐蚀泵 输送腐蚀性的液体 用耐腐蚀材料制成 要求密封可靠 F 3 油泵 输送石油产品 要求有良好密封性 Y 37 4 杂质泵 输送含固体颗粒的液体 稠厚的浆液 叶轮流道宽 叶片数少 P 单吸泵 双吸泵 38 单级泵 多级泵 串联组合 并联组合 39 2 离心泵的选用 1 确定管路流量和所需外加压头qv 生产任务 H 管路的特性方程 2 根据所需qv和H确定泵的型号 查性能表或曲线 要求泵的H和qv与管路所需相适应 若需qv有变 以最大qv为准 H应以最大qv值查找 若泵的H和qv与管路所需不符 在邻型号中找H和qv都稍大一点的 40 若液体性质与清水相差大 则应对所选泵的特性曲线和参数进行校正 看是否能满足要求 若几个型号都行 应选在操作条件下 最高者 为保险 所选泵可稍大 但若太大 能量利用程度低 3 离心泵的安装与操作 安装 安装高度应小于允许安装高度 尽量减少吸入管路阻力 短 直 粗 管件少 调节阀应装于出口管路 3 校核泵的特征参数 41 操作 启动前应灌泵 并排气 应在出口阀关闭的情况下启动泵 停泵前先关闭出口阀 以免损坏叶轮 经常检查轴封情况 42 例 用内径为120mm的钢管将河水送至一蓄水池中 要求输送量为60 100m3 h 水由池底部进入 池中水面高出河面25m 管路的总长度为80m 其中吸入管路为24m 均包括所有局部阻力的当量长度 设摩擦系数为0 028 试选用一台合适的泵 并计算安装高度 设水温为20 大气压力为101 3kPa 43 解 以大流量qv 100m3 h计 在河水与蓄水池面间列柏努力方程 并简化 由 选泵IS100 80 160 其性能为 44 确定安装高度 减去安全余量 实为 即泵可安装在河水面上不超过 的地方 以下 45 第二节其他类型泵 2 2 1往复泵2 2 2齿轮泵2 2 3旋涡泵 46 一 往复泵 1 结构和工作原理 主要部件 泵缸 活塞 活塞杆 吸入阀 排出阀 工作原理 47 单动泵 双动泵 三联泵 48 说明 活塞往复运动 直接以静压能形式供能 单动泵 供液不连续 双动泵 连续 为耐高压 活塞和连杆用柱塞代替 49 2 往复泵的流量和压头 1 理论平均流量 单动 双动 2 实际平均流量 容积效率 理论平均流量 与压头无关 50 3 往复泵的压头 挤压供液 H任意高 其上限取决于材料强度 密封 电机负载 实际取决于管路特性 51 3 往复泵的流量调节 用旁路阀调节流量 改变曲柄转速 改变活塞杆的行程 52 二 齿轮泵 1 剖面图 53 二 工作原理 旋转泵的一种 三 流量调节 四 应用场合 转速或旁路 高压头 小流量 粘稠以至膏状物 不适于输送固体悬浮液 54 2 2 3旋涡泵 一 工作原理 特殊类型的离心泵 55 叶轮 开有凹槽的圆盘 引水道 叶轮旋转 凹槽内液体被做功 在引水道和凹槽间往返多次 被多次做功 二 流量调节 三 应用场合 qv H 高压头 较小流量 不适于输送固体悬浮液 高粘度流体 旁路调节法 56 概述 1 气体输送机械在工业生产中的应用 气体输送 压力不高 但量大 动力消耗大 产生高压气体 终到设备压力高 生产真空 上游设备负压操作 2 气体输送机械的一般特点 动力消耗大 第三节气体输送机械 57 设备体积庞大 特殊性 气体的可压缩性 3 气体输送机械的分类 工作原理 离心式 旋转式 往复式 喷射式等 出口压力 终压 和压缩比 通风机 终压 15kPa 压缩比1至1 15 鼓风机 终压15 300kPa 压缩比小于4 压缩机 终压 300kPa以上 压缩比大于4 真空泵 造成负压 终压p0 压缩比由真空度决定 58 一 离心式通风机 59 1 离心式通风机的结构特点 叶轮直径较大 适应大风量 叶片数较多 叶片有平直 前弯 后弯 不求高效率时 前弯 机壳内逐渐扩大的通道及出口截面常为矩形 60 2 性能参数和特性曲线 1 风量 按入口状态计的单位时间内的排气体积 m3 s m3 h 操作条件与标准状态的风量关系 61 2 全风压 单位体积气体通过风机时获得的能量 J m3 Pa 风机进 出口之间写伯努力方程 忽略 忽略能量损失 全风压 62 说明 出口速度很高 进口速度较小 通风机动风压Pd为出口动风压Pd2 气体获能 进出口静压差 静风压Ps 动能差 动风压Pd 63 3 轴功率和有效功率 轴功率 有效功率 4 效率 64 qv P qv qv pt qv pst qv p 4 特性曲线 1atm 20 用空气测定 pt qv pst qv P qv qv 65 例3 现从一气柜向某设备输送密度为1 36kg m3的气体 气柜内的压力为650Pa 表压 设备内的压力为102 1kPa 绝压 通风机输出管路的流速为12 5m s 管路中的压力损失为500Pa 试计算管路中所需的全风压 设大气压力为101 3kPa 66 解 67 二 离心式的鼓风机 结构特点 外形 离心泵 蜗壳形通道常为圆形 外壳直径与厚度之比较大 叶片数目较多 转速较高 叶轮外周都装有导轮子 单级出口表压多在30kPa以内 多级可达0 3MPa 选