《流体输送机械》PPT课件.ppt

化工原理 电子教案 目录 1 目录 第二章流体输送机械第一节离心泵一 离心泵的构造和工作原理二 离心泵主要构件的结构及功能三 离心泵的主要性能参数四 离心泵的特性曲线五 离心泵的工作点与流量调节习题课六 离心泵的安装高度七 离心泵的类型 选用 安装与操作 化工原理 电子教案 目录 2 目录 第二节其它类型泵一 其它速度式泵二 容积式泵三 各类泵在化工生产中的应用第三节通风机 鼓风机 压缩机和真空泵一 离心通风机二 往复压缩机第三版第18次印刷的教材更正 3 62 第二章流体输送机械 流体输送机械 4 62 第二章流体输送机械 按泵的工作原理分 特点 依靠旋转的叶片向液体传送机械能 特点 机械内部的工作容积不断发生变化 5 62 第一节离心泵 一 离心泵的构造和工作原理 1 离心泵的构造 思考 为什么叶片弯曲 泵壳呈蜗壳状 请点击观看动画 答案见后面的内容 6 62 一 离心泵的构造和工作原理 2 离心泵的工作原理 请点击观看动画 请点击观看动画 思考 流体在泵内都获得了哪几种能量 其中哪种能量占主导地位 思考 泵启动前为什么要灌满液体 气缚现象 答案 动能和静压能 其中静压能占主导 7 62 二 离心泵主要构件的结构及功能 1 叶轮 闭式叶轮的内漏最小 故效率最高 敞式叶轮的内漏最大 但敞式叶轮和半闭式叶轮不易发生堵塞现象 请点击观看动画 思考 三种叶轮中哪一种效率高 叶轮是离心泵的心脏部件 有2至6片弯曲的叶片 8 62 二 离心泵主要构件的结构及功能 思考 泵壳的主要作用是什么 2 泵壳 汇集液体 并导出液体 能量转换装置 动能变静压能 呈蜗牛壳状 思考 为什么导轮的弯曲方向与叶片弯曲方向相反 3 导轮 请点击观看动画 答案见后面的内容 固定不动 9 62 二 离心泵主要构件的结构及功能 4 轴封装置 填料如浸油或渗涂石墨的石棉带 碳纤维 氟纤维和膨胀石墨等 请点击观看动画 减少泵内高压液体外流 或防止空气侵入泵内 由两个光滑而密切贴合的金属环形面构成 动环随轴转动 静环装在泵壳上固定不动 二者在泵运转时保持紧贴状态以防止渗漏 填料不能压得过紧 也不能压得过松 应以压盖调节到有液体成滴状向外渗透 请点击观看动画 对于输送酸 碱的离心泵 密封要求比较严 多用机械密封 10 62 三 离心泵的主要性能参数 离心泵的主要性能参数 铭牌 11 62 三 离心泵的主要性能参数 转速 H 又称扬程 泵对单位重量流体提供的有效能量 m 可用如图装置测量 Q 泵单位时间实际输出的液体量 m3 s或m3 h 可测量 n 单位r p s或r p m 在泵进口b 泵出口c间列机械能衡算式 流量 压头 12 62 三 离心泵的主要性能参数 理论压头 理想情况下单位重量液体所获得的能量称为理论压头 用H 表示 泵的压头H与影响因素的关系式只能由实验测定 但理想情况下的关系式则可理论推导得到 思考 由 1 2 可以得出什么结果 13 62 理论压头H 在1与2之间列伯努利方程式 得 理论压头H 产生的原因 原因一 离心力作功 1kg液体受到的离心力为 14 62 理论压头H 在1与2之间列伯努利方程式 得 理论压头H 原因二 液体由1流到2时 由于流动通道逐渐扩大 w逐渐变小 这部分能量将转化为静压能 15 62 理论压头H 液体在高速旋转的叶轮中的运动分为2种 周向运动 沿叶片表面的运动 处处与叶片相切 速度w u2 u1 w1 w2 思考 u1 u2孰大 w1 w2孰大 根据余弦定理可知 16 62 理论压头H 1 2 u2 2 u1 w1 w2 理论压头H 离心泵设计中 一般都使设计流量下的 1 90 则cos 1 0 于是 r2 b2 c2u c2 c2r c2u c2r 17 62 理论压头H 1 2 u2 2 u1 w1 w2 理论压头H r2 b2 c2u c2 c2r c2u c2r 思考 与H 有关的因素有哪些 分别是怎样的关系 讨论 1 H 与流量Q 叶轮转速 叶轮的尺寸和构造 r2 b2 2 有关 2 叶轮直径越大 转速越大 则H 越大 18 62 叶片后弯 20 即H 随流量增大而减小 叶片径向 2 90 ctg 2 0 即H 不随流量而变化 叶片前弯 2 90 ctg 2 0 即H 随流量增大而增大 2 90 2 90 19 62 理论压头H 似乎泵设计时应取前弯叶片 因其H 为最高 但实际上泵的设计都采用后弯叶片 Why c2 w2 u2 后弯叶片 c2小 泵内流动阻力损失小 回忆 思考 为什么叶片弯曲 泵壳呈蜗壳状 思考 为什么导轮的弯曲方向与叶片弯曲方向相反 20 62 理论压头H 4 理论压头H 与液体密度无关 这就是说 同一台泵无论输送何种密度的液体 对单位重量流体所能提供的能量是相同的 21 62 实际压头H 实际压头比理论压头要小 具体原因如下 此损失只与叶片数 液体黏度等有关 与流量几乎无关 1 叶片间的环流运动 请点击观看动画 考虑这一因素后 图中理论压头线a变为直线b b 22 62 实际压头H 2 阻力损失 考虑到这项损失后 压头线变为曲线c 此损失可近似视为与流速的平方呈正比 b c 23 62 实际压头H 3 冲击损失 在设计流量下 此项损失最小 流量若偏离设计量越远 则冲击损失越大 b c d 考虑到这项损失后 压头线应为曲线d 24 62 三 离心泵的主要性能参数 轴功率和效率 轴功率 用N表示 单位W或kW 效率 无量纲 有效功率Ne mswe Q gH 单位W或kW 三者关系 如图 25 62 三 离心泵的主要性能参数 轴功率和效率 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 内漏 与效率 有关的各种能量损失 环流损失 阻力损失和冲击损失 泵轴与轴承 密封圈等机械部件之间的摩擦 26 62 三 离心泵的主要性能参数 允许汽蚀余量将在后面介绍 27 62 四 离心泵的特性曲线 N Q曲线 Q曲线 测定条件 固定转速 20 C清水 上述这些主要性能参数间的关系无法理论推得 一般由厂家测定 并用曲线表示出来 称为离心泵特性曲线 常用的共有三条线 如图 H Q曲线 28 62 四 离心泵的特性曲线 由图可见 Q H N 有最大值 设计点 思考 离心泵启动时出口阀门应关闭还是打开 why 为什么Q 0时 N 0 29 62 离心泵特性曲线的影响因素 液体性质密度 黏度 Why 当 比20 清水的大时 H N 实验表明 当 20倍清水的黏度 20 时 对特性曲线的影响很小 可忽略不计 对H Q曲线 Q曲线无影响 但 故 N Q曲线上移 30 62 离心泵特性曲线的影响因素 叶轮转速 当转速 变化不大时 小于20 利用出口速度三角形相似的近似假定 可推知 若 不变 则 思考 若泵在原转速n下的特性曲线方程为H A BQ2 则新转速n 下泵的特性曲线方程表达式 31 62 离心泵特性曲线的影响因素 泵在原转速n下的特性曲线方程 32 62 离心泵特性曲线的影响因素 叶轮直径 当叶轮直径因切割而变小时 若变化程度小于20 则 若 不变 则 思考 若泵在原叶轮直径下的特性曲线方程为H A BQ2 则叶轮切割后泵的特性曲线方程表达式 注意 教材式 2 15 2 16c 有误 33 62 五 离心泵的工作点与流量调节 泵 供方管路 需方 匹配 1 管路特性曲线 泵提供的流量 管路所需的流量泵提供的压头H 管路所需的压头he 管路所需压头he与流量关系曲线 对如图所示的管路列机械能衡算式 34 62 五 离心泵的工作点与流量调节 管路特性方程 完全湍流时 与流量无关 与流量有关 35 62 五 离心泵的工作点与流量调节 2 流量调节 调节阀门 改变曲线中的B 改变n 切割叶轮 阀门开大 阀门关小 工作点 两种方法 缺点 多耗动力 并可能使泵低效率区工作优点 迅速 方便 可在某一最大流量与零之间随意变动 不经常改变流量时用 大中型泵的流量调节倾向于首先考虑采用这一技术 36 62 习题课 根据流量 压头选泵将流量 压头裕量控制在10 左右 37 62 设计型问题计算举例 例 要用泵将水送到15m高之处 最大流量为80m3 h 1 此流量下管路的压头损失为3m 试在IS型泵中 选定合用的一个 解 题中已给出最大流量为 Q 80m3 h 1 取he的1 05 1 1倍则为18 9 19 8m 查图2 18得 IS100 80 125 n 2900r min 1另 IS125 100 250 n 1450r min 1泵虽同样合用 但泵体较大 一般情况下都选前者 38 62 操作型问题计算举例 例 某离心泵工作转速为n 2900r p m 转 min 其特性曲线方程为H 30 0 01V2 当泵的出口阀全开时 管路特性曲线方程为he 10 0 04V2 式中V的单位为m3 h H及he的单位均为m 求 1 阀全开时 泵的输水量为多少 2 要求所需供水量为上述供水量的75 时 a 若采用出口阀调节 则多损失的压头为多少m水柱 b 若采用变速调节 则泵的转速应为多少r p m 解 1 39 62 20 15 2 多损失的压头为多少m水柱 a 采用调节出口阀门的方法 泵特性曲线方程 管路特性曲线方程 40 62 泵特性曲线方程 管路特性曲线方程 b 采用调节转速的方法 则泵的转速应为多少r p m 20 15 注意 以下解法错误 新转速下泵的特性曲线方程为 因为比例定律只适用于泵 而不能用于由泵和管路特性曲线共同决定的工作点 管路特性曲线过坐标原点时除外 he 41 62 六 离心泵的安装高度ZS 1 什么是安装高度 思考 安装高度为什么受限制 42 62 六 离心泵的安装高度ZS 思考 安装高度为什么受限制 为避免汽蚀现象 安装高度必须加以限制 即存在最大安装高度ZS max 汽蚀现象 叶片背面 当pk pv时 K处发生部分汽化现象 叶片表面产生蜂窝状腐蚀 泵体震动 并发出噪音 流量 压头 效率都明显下降 严重时甚至吸不上液体 43 62 六 离心泵的安装高度ZS 2 最大安装高度ZS max和允许汽蚀余量 h允许 刚好发生汽蚀时 pk pv pe达到最小值pe min 在s s面 e e面间列机械能衡算 最小汽蚀余量 又称最小净正吸上高度 NPSH NetPositiveSuctionHead 44 62 六 离心泵的安装高度ZS 一般规定 允许汽蚀余量 h允许是泵的特性参数之一 由厂家测定 hmin的实验测定 用20 清水测定 以泵的扬程较正常值下降3 作为发生汽蚀的标志 测定泵刚好发生汽蚀时的pe即可 最小汽蚀余量 实际的安装高度还应比允许值低0 5 1m 45 62 六 离心泵的安装高度ZS 当输送条件与测定条件不同时 则要对 h允许值进行校正 求校正系数的曲线载于泵的说明书中 校正系数常小于1 故为简便计 也可不校正 而将其视为外加的安全因数 h允许的校正