泵、换热器、储罐.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除第一章 泵1泵的分类及用途11泵的分类泵是把机械能转换成液体的能量，用来增压输送液体的机械。泵的分类：按泵的工作原理和结构形式，分为以下几类：叶片泵（透平泵） 离心泵轴流泵混流泵旋涡泵容积式泵 往复泵：活塞泵，柱塞泵，隔膜泵回转泵：齿轮泵，螺杆泵，滑片泵其他类型泵： 喷射泵，水锤泵，真空泵12 泵的用途121 离心泵 在化工生产中，经常需要将液体沿着管路从一个设备输送到另一个设备，从一个位置输送到另一个位置。液体在没有输送机械功的条件下，只能从高势能处流向低势能处；要使流体从低势能处流向高势能处，就必须对流体输送机械功。用于输送流体的机械叫流体输送机械。液体输送机械就是将外加能量加给液体的机械，通常称为泵。在国民经济各部门中，也广泛使用不同类型的泵。泵是一种通用机械。液体输送机械依结构及运行方式不同分四种类型，即离心式、往复式、旋转式和流体作用式。本节主要介绍离心泵。 要正确地选用、维护和运转泵，除了明确输送任务，掌握被输送液体的性质之外，还必须了解泵的结构、工作原理和性能。(1)离心泵的工作原理及主要构件离心泵的工作原理 离心泵的装置如图1-1所示。离心泵壳内装有叶轮，叶轮内有612片叶片，图1-1离心泵装置简图1-1-9 调节阀； 1-1-7 排出管；1-1-1 叶轮； 1-1-6 排出口；1-1-4 吸入口； 1-1-2 泵壳；1-1-5 吸入管； 1-1-3 泵轴；1-1-8 底阀；叶片的弯曲方向与叶轮的旋转方向相反，叶轮紧固在泵轴上，泵轴中心的吸入El与吸人管路相连接。离心泵的排出口在泵壳的切线方向，与排出管路连接。吸人管路的末端装有底阀，用以防止停车时泵内液体倒流回储槽。底阀中滤网的作用是防止杂物进入管道和泵壳。排出管上装有调节阀，用以调节泵的流量；为了防止停车时液体倒流回泵壳内而造成事故，还应在排出管上安装止逆阀。 离心泵的工作原理分为送液过程和吸液过程两部分。 a.送液过程的工作原理 离心泵多由电机带动，在启动前泵内要先注满被输送液体，电机转动时通过泵轴带动叶轮转动，液体输送机械液体经吸入管从泵壳中心处被吸入泵内，然后经排出管从泵壳切线方向排出。在泵启动前向泵壳内灌满被输送的液体。泵启动后，泵带动叶轮高速旋转，充满叶片之间的液体也随着旋转，其转速为10003000rmin。在离心力的作用下，液体从叶轮中心被抛向叶轮外缘的过程中获得了能量，使叶轮外缘液体的静压能和动能都得到提高，流速可达l525ms，液体离开叶轮进入泵壳后，由于泵壳中流道逐渐加宽，液体流速逐渐降低，部分动能转变为静压能，使泵出口处液体的压强进一步提高，液体以较高的压力从泵的排出日进入排出管路，输送至所需场所。由于离心泵送液是离心力的作用，故称为离心泵。 b.吸液过程的工作原理 当泵内液体从叶轮中心被抛向叶轮外缘时，在叶轮中心处形成低压区，造成了吸入管储槽液面与叶轮中心处的压强差。在静压强差的作用下，液体便沿着吸入管连续地进入叶轮中心，以补充被排出的液体。这就是离心泵吸液过程的工作原理。离心泵启动前必须向泵内注满被输送液体以排净泵内存在的空气，由于空气的密度比液体小得多，叶轮旋转时泵内产生的离心力很小，在吸入1-1-4处不能产生必要的真空度，使储槽液面与泵入口处的静压强差很小，不能推动液体流入泵内。此外，操作中离心泵如帘空气漏入，也会使泵中心存在空气，不能产生必要的真空度。启动离心泵而不能输送液体的现象，称为“气缚”。在吸入管末端安装底阀的目的，也是为了开泵时能使泵内容易充满液体。 离心泵的主要构件 离心泵的主要工作部件为叶轮、泵壳、密封环、轴封装置和轴向力平衡装置。 a.泵壳 离心泵泵壳的结构如图1-2所示。因泵壳内有一个截面逐渐扩大的蜗牛壳形的通道，又称为蜗壳。离心泵叶轮的旋转方向与蜗壳流道逐渐扩大的方向相同。越接近液体出口，通道面积越大。液体从叶轮外缘高速抛出后，在泵壳内向出口流动时，流速逐渐降低，相当大的一部分动能转变为静压能。因此，泵壳既有汇集和导出液体的作用，又是一种能量转换装置。蜗壳用于单级泵和多级泵的最后一级。有的泵壳内还有如图1-3所示结构的导轮。导轮也是一种能量转换装置，导轮的叶片间形成许多逐渐转向、截面逐渐扩大的通道，离开叶轮的高速液体通过导轮时，减少了液体与泵壳的碰撞，使液体均匀而缓和地将部分动能转变为静压能，减少了能量损失。图1-2泵壳的结构 图1-3导轮1-3-1 叶轮1-3-2 导轮 b.叶轮 叶轮是离心泵中传递能量的部件，通过它将从原动机来的机械能转变为液体的静压能和动能。离心泵叶轮的结构如图1-4所示，可以分为开式、半开式、闭式三种。闭式叶轮有前后盖板，两盖板问有数个向后弯曲的叶片，由于吸入IZl和排出1：3之间有El环密封，从出口返回入口的液体泄漏量小，故效率高，但制造复杂。目前大多数离心泵叶轮均采用闭式叶轮。这种叶轮适用于输送不含固体颗粒的清洁液体，当液体中含有固体(如含有砂、石等)，不仅有磨损问题，还会堵塞叶轮，因此不能采用闭式叶轮，依据含固体量的多少采用半开式或开式叶轮。开式叶轮无前后盖板，这种叶轮结构简单、制造容易、清洗方便，但效率低，适用于输送含较多固体悬浮物或带有纤维的液体。(a)开式 (b)半开式 (c)闭式图14叶轮的结构半开式叶轮只有后盖板，其效率比开式叶轮高，常用于输送黏稠及含固体颗粒的液体。按吸液方式的不同，叶轮可分为单吸式和双吸式两种，如图1-5所示。单吸式叶轮指液体只能从前盖板中心进入叶轮，为了减少轴向推力，在后盖板上开有平衡孔。双吸式叶轮的两个盖板均有人口，液体可以从两侧进入叶轮，不但能增大吸液量，还可避免轴向推力，但叶轮本身和泵壳的结构较复杂。单级泵只有一个叶轮，多级泵有几个叶轮安装在同一根轴上，使泵内液体顺序通过叶轮，最后获得较高的压头。 (a)单吸式 (b)双吸式图1-5吸液方式c.轴封装置 泵轴与泵壳之问的密封称为轴封。其作用是防止高压液体从泵壳内沿轴向外泄漏以及外界空气反向漏入泵的低压区。常用的轴封装置有两种形式，即填料密封和机械密封。一般离心泵所采用的轴封装置是填料函，习惯称为盘根箱，如图1-6所示。 它主要是由填料函壳、软填料和填料压盖组成。软填料可采用将浸油或涂石墨的石棉绳缠绕在泵轴上，然后将压盖均匀压紧，使填料压紧在填料函壳与泵轴之间，以达到密封的目的。内衬套的作用是防止填料被挤入泵内。为了更好地防止空气漏入泵内，在填料函内装有液图1-6填料函 1-6-1 填料函壳；1-6-2 软填料；1-6-3 液封圈；1-6-4 填料压盖；1-6-5 内衬套封圈，它是一个金属环，环上开了一些径向的小孔，通过填料函壳上的细管和泵的排出口相通，使泵内高压液体顺小管进入液封圈内，达到防止空气漏入的目的。在泵运转时需要液体保持软填料处于湿润状态，这是填料函密封正常操作的必要条件。如果是干填料，可能由于与转轴摩擦产生高温而被烧毁。所以，不要把填料压得太紧。正常运转时，应允许液体有滴漏。 对于输送酸、碱以及易燃、易爆、有毒的液体，密封的要求比较高，既不允许漏人空气，又不能让液体渗出，一般采用机械密封。机械密封装置是由装在泵轴上随之转动的动环和一个固定在泵壳上的静环组成，两环的端面借弹簧力互相贴紧，在泵轴转动时，两环虽发生相对运动，仍起到密封作用，又称为端面密封。 在安装机械密封时，要求动环与静环的摩擦端面严格地与轴中心线垂直；摩擦面要很好地研合；通过调整弹簧压力，使正常工作时，在两摩擦端面之间能形成一薄层液膜，形成良好的密封和润滑状态。机械密封与填料密封相比较，优点是密封性能好，使用寿命长，使泵轴不受磨损，功率消耗小。缺点是加工精度高，机械加工复杂，安装的技术条件严格，价格比填料函高得多。(2)离心泵性能参数和离心泵的特性曲线 要正确选用和运转离心泵，必须了解它的工作性能。离心泵出厂时，泵上均附有一个铭牌，注明泵在效率最高时的主要性能。 离心泵的性能参数 离心泵的主要性能参数为流量、扬程、功率、效率和允许汽蚀余量等。 a.流量 离心泵的流量是指单位时间内从泵内排出的液体体积，用符号Q表示，以体积流量表示的送液能力的单位为m3s或m3h等。 离心泵的流量取决于泵的结构、尺寸(主要是叶轮的直径和叶片的宽度)和转速等。泵的流量不是一个固定值，而是在一定范围内变动。b.扬程 单位重量的液体在泵出截面具有的总机械能与在泵进口截面具有的总机械能的差值，称为扬程或称为压头。用符号H表示，单位为m（即J/N）。扬程与升扬高度不是一个概念。用泵将液体从低处送往高处的垂直距离，称为升扬两度。升扬高度与泵的扬程和管路特性有关，泵运转时，共升扬岛度一定小于扬毯离心泵的扬程取决于泵的结构(如叶轮的直径)、转运和流量等。对于一定的泵，在指定的转速下，扬程和流量之间具有确定的关系，但这种关系目前还不能用理论公式算出，只能用实验方法测定。 c.功率单位时间泵对输出液体所做的功，称为有效功，以Pe表示，单位为W。泵的有效功率为 Pe=QHg(W) (1-1)式中 Q泵体积流量，m3s； H泵扬程，m； 泵送液体的密度，kgm3； g重力加速度，981ms2。 泵轴从电机获得的功率称为泵的轴功率，以Pa表示。由于离心泵运转时，泵内高压液体部分回流泵入口，甚至漏到泵外；液体在泵内流动时，要克服摩擦阻力和局部阻力而消耗一部分能量；泵轴转动时，存在机械摩擦而消耗能量等原因，使Pa一定大于Pe。一般Pa随流量的增大而增大。 d.效率 泵的效率是指有效功率与轴功率之比，称为泵的总效率，以表示，即 (1-2) 泵总效率主要与制造质量和流量有关。值也是由实验测得。在测定流量、扬程时，同时测出Pa，即可用式(1-2)求得总效率。离心泵的总效率一般为5070。 出厂的新泵一般都配有电机。若需要自配电机，为防止电机超负荷，常按实际工作的最大流量计算轴功率Pa，取(1112) Pa作为选电机的依据。 铭牌上注明的轴功率是以常温清水为试验液体，其密度取lOOOkgm3而计算的。如输送液体的密度较大，应按式(2-2)核算，看原配电机是否适用。离心泵的特性曲线a.离心泵的特性曲线介绍 实验表明，离心泵的扬程、功率及效率等主要性能均与流量有关，把它们与流量之间的关系用图表示出来，就构成了离心泵特性曲线，图17所示是IS l008125型离心水泵的特性曲线。不同型号的离心泵的特性曲线虽然各不相同，但总体规律是相似的。图1-7 ISl008125型离心水泵的特性曲线 a）扬程一流量(H-Q)曲线 扬程随流量的增大而下降，即Q增大则H减小。 b）轴功率一流量(Pa一Q)曲线 轴功率随其流量的增大而增大，流量为零时轴功率最小，因此，Q越大，则Pa越大。Q=0时，P。最小。所以，离心泵开车时，为了减小启动功率，应使Q为零，即将出口阀关闭。 c）效率一流量(一Q)曲线 泵的效率开始随流量的增加而上升，达到最大值后，又随流量的增加而下降。曲线上最高效率点即设计点，对应于该点的各性能的数值一般都标在铭牌上。根据生产任务选用离心泵时，应尽可能使泵在最高效率点附近工作，一般以泵效率不低于最高效率的92为合理，以降低能量消耗。b.测定离心泵特性曲线的实验测定装置如图1-8所示。若实验的液体的密一度为，测得泵人口处的真空度为P真，出口处的表压为P表，大气压强为P泵出口与人口的高度差为Z。由测得的流量和管径算出人口和出口处的流速为u1和u2，以泵过入口中心的水平面为基准水平面，在泵出口与入口之间列能量衡算式得 (1-3) 实验中要测定的数据通常为：泵进口处压强P真，出口处压强P真，流量Q和轴功率Pa。测定开始时，先将出口阀关闭，测量流量Q=0时的扬程，同时测定流量和扬程的实验图1-8测定流量和扬程的实验装置图1-8-1 流量计；图1-8-2 真空表； 3 图1-8-3 压力表；图1-8-4 离心泵； 图1-8-5 储槽测得轴功率Pa。然后逐渐开启阀门，改变其流量，就可得出一系列的流量Q及其相应的压头H和轴功率Pa，从而作出H-Q及Pa-Q曲线。根据Pa、Q及H值，即可计算，从而作出-Q曲线。将上述H-Q、Pa-Q及-Q曲线绘制在同一张坐标纸上，即为一定型号离心泵在一定转数下的特性曲线。它们分别反映了泵的扬程、轴功率以及效率与流量的关 c.液体的物理性质对离心泵性能的影响 泵在出厂前，一般是以20的清水为试验液体对每台泵进行测定，并把每台泵的性能数据写在该台泵的产品说明书中。但在化工生产中所输送的液体是多种多样的，流体的物性对离心泵的特性有一定的影响。输送液体的密度对离心泵的扬程无影响，而且泵的效率也不随液体的密度而改变。但液体的密度越大，则轴功率越大，液体在出口处的压强越大。所以，当输送液体的密度比水大时，应重新核算其轴功率，可按下式校正 (1-4)输送液体的黏度越大，则液体在泵内的能量损失越大，使泵的扬程、流量减小，效率下降，而功率增大。所以，当输送液体的黏度与水有较大的差异时，泵的特性曲线要进行校正。特性曲线的校正方法，可参阅有关泵的专门书刊。 d.叶轮的转速和直径对泵性能的影响 叶轮转速的影响 叶轮的转速对泵性能的影响，可以近似地用比例定律进行计算，即 (1-5)式中 扎7原有转速和改变后转速，Hz 5 Q，Q7转速改变前、后的流量； H，H7转速改变前、后的扬程； P。，P：转速改变前、后的轴功率。 式(1-5)表明，流量与转速成正比，扬程与转速的平方成正比。轴功率与转速的立方成正比。自配电机时，要使电机的转速与泵铭牌上注明的泵轴转速一致，否则泵的特性就会发生显著的变化。可见通过改变叶轮的转速可以调节离心泵的性能。 叶轮直径的影响 为了扩大泵的适宜使用范围，一个泵体配备有几个直径不同的叶轮，以供选用。叶轮直径对泵的性能的影响，可用切割定律作近似计算，即(1-6)式t：p D，D0一叶轮切割前、后的直径5 Q，Q7叶轮切割前、后的流量； H，H 7叶轮切割前、后的扬程；P。，P：叶轮切割前、后的轴功率。 式(1-6)表明，流量与叶轮直径成正比，扬程与叶轮直径的平方成正比，轴功率与叶轮直径的立方成正比。可见通过改变叶轮的直径也可以调节离心泵的性能。 (3)离心泵的调节 离心泵的调节就是调节泵的流量，使之增加或减少。由于选泵时，往往很难找到一个非常合适的泵，使其工作流量正好与管路需要流量相等，因此，需要试车调节流量。有时生产任务的变化也需要减少或增加流量。离心泵流量调节在生产中经常遇到。离心泵常用流量调节方法如下。 调节离心泵出口阀的开度 调节出口阀的开度以改变管路流体阻力，从而达到调节流量的目的。用减小出口阀门开度来调节流量的方法，使一部分能量额外消耗于克服阀门局部阻力，所以不经济，但此法简单，连续可调，应用广泛。特别适用于流量调节幅度不大而需要经常调节流量的场合。应当注意，不能用减小离心泵的入口阀开度的方法来减小流量。改变叶轮转速 由离心泵的特性可知，流量与叶轮的转速成正比，改变叶轮的转速可以很方便地实现流量的调节。采用改变叶轮转速的方法调节流量，不额外增加管路的阻力，能量的利用非常经济，特别适用于大功率泵的流量调节。但一般的感应电机转速是恒定的，只有装有变速装置时才能采用。 改变叶轮的直径 由离心泵的切割定律可知，流量与叶轮的直径成正比。叶轮切割后，泵的特性曲线改变，流量得到调节。一个基本型号的泵配有几个直径大小不同的叶轮，当流量定期变动时，采用这种方法是可行的，也是经济的。(4)离心泵安装高度从对离心泵的工作原理的分析可知，由离心泵的吸入管路到离心泵的入El处，液体并没有获得外加功，液体是在液面与离心泵入口间的压强差的作用下进入泵内的，因此离心泵存在一个安装高度的问题。图2-9 吸上高度示意图 离心泵的吸上高度 吸上高度对泵的工作有很大的影响。吸上高度是指泵入口中心在储槽液面上的高度。如泵在液面之下，吸上高度为负 图1-9吸上高度示意 值。如图1-9所示，一台离心泵安装于储槽液面上Z处，Z即吸上高度。设液面的压强为，液体密度为，泵入口处的压强为1，吸入管路中液体的流速为u1，损失压头为H1，列出储槽液面与泵入El之间的伯努利方程式 即 (1-7)由式(1-7)可知，当泵入口处为绝对真空，即1=0，而流速u1极小，则u122g和Hf可略去不计，这样，理论上吸上高度Z的最大值为g。实际的吸上高度比最大值小。 汽蚀现象 由式(1-7)可知，当储槽液面上的压强一定时，吸上高度越高，则1越小。若吸上高度高至某一限度，使1降至等于输送温度下液体的饱和蒸汽压时，在泵进口处液体就会沸腾，大量汽化并产生气泡，大量气泡随液体进入高压区。在高压的作用下气泡迅速凝结破裂。在气泡消失处产生局部真空，周围的液体质点以极大的速度冲向气泡中心，在冲击点产生极大的冲击力，冲击力使泵体振动并产生噪声。叶轮或泵壳的局部在巨大冲击力的反复作用下，表面的金属粒子脱落，逐渐形成斑点、小裂缝，日久使叶轮变成海绵状或整块脱落，这种现象称为汽蚀。在压强降低时，溶解在液体中的气体从液体中逸出，加速了汽蚀过程。汽蚀发生时，泵体因受冲击而发生振动，并发出噪声；因产生大量气泡，使流量、扬程下降，严重时不能正常工作。因此，泵在工作时，必须要防止汽蚀现象发生。允许汽蚀余量在实验中发现，当泵入口处的压强1，还没有低到与液体的饱和蒸汽压相等时，汽蚀现象也会发生。这是因为泵入口处并不是泵内压强最低的地方。当液体从泵入口进入叶轮中心时，由于流速大小和方向的改变，压强会进一步降低。同时加速了溶解在液体中的气体的逸出。 为了防止汽蚀现象发生，离心泵在运转时，必须使泵人口处的压强1，大于饱和蒸汽压饱。考虑到流速的影响，为了防止汽蚀现象发生，离心泵入口处液体的动压头u122g与静压头1g之和必须大于饱和液体的静压头饱g，其差值以h表示，即 (1-8)能保证不发生汽蚀的h最小值，称为允许汽蚀余量。允许汽蚀余量为泵的性能，其值由实验测得。允许汽蚀余量随流量(流速)的增大而增大。 由式(1-8)可得 将1g值代入式(2-7)得能防止汽蚀现象发生最大的吸上高度计算式 (1-9)为了保证泵的安全运转，不发生汽蚀，泵实际安装的吸上高度，往往还要比计算得的Zmax低05lm。(5)离心泵的型号 离心泵的种类很多，按所输送介质的性质不同，可分为清水泵、耐腐蚀泵、油泵、污水泵、杂质泵等。按叶轮的吸液方式不同，可分为单吸泵和双吸泵。按叶轮的数目不同，可分为单级泵和多级泵。下面介绍几种常用的类型。 清水泵(IS型、S型、D型) 清水泵是化工生产中最常用的泵型，适用于输送清水或黏度与水相近、无腐蚀以及无固体颗粒的液体。 IS为单级单吸悬臂式离心水泵的代号，它的应用范围广泛，其结构如图2-10所示。全系列扬程范围为898m，流量范围为45360mah。图1-10 IS型水泵结构1-10-1一泵体；1-10-2一叶轮；1-10-3一密封环；1-10-4一护轴套；1-10-5一后盖；1-10-6一泵轴；1-10-7一托架；1-10-8一联轴器部件 S型泵为双吸式泵，常用于流量大而扬程不太大的场合。它最大的特点是从叶轮的两侧同时吸液，相当于在同一根轴上并联两个叶轮一起工作，故其流量较大。S型泵的全系列扬程范围9140m，流量范围为l2012500m3h。 D型泵为多级泵，常用于要求扬程较高而流量不太大的场合。这种泵是将几个叶轮装在一个轴上，液体依次通过各个叶轮，受离心力的作用，能量依次增大，所以扬程较高。D型泵全系列扬程范围14351m，流量范围为l08-850 m3h。 例如 IS5032-1 25型泵，IS单级单吸悬臂式离心水泵；50泵人口直径，mm；32泵出口直径，mm；l25一一泵叶轮直径，mm。 例如 l00S90A型泵，一l00吸人口直径，mm；S一单级双吸式离心泵；90设计点的扬程，m；A一一叶轮外径经第一次切削。 例如Dl2253型泵，D多级泵；12公称流量，指最高效率时流量的整数值，m3h；25每一级的扬程，m；3一一级数，即该泵在最高效率时总扬程为75m。 耐腐蚀泵 化工生产中有许多料液是有腐蚀性钓，如酸、碱等，这就要求采用耐腐蚀泵。耐腐蚀泵的代号为F，全系列扬程为15105m，流量范围为2400 m3h。耐腐蚀泵的特点是与液体接触的部件用各种耐腐蚀材料制成。我国耐腐蚀泵所用材料、代号及适用液体种类简述如下： 灰口铸铁“H，用于浓硫酸； 高硅铸铁“G，用于硫酸； 铬镍合金钢“B”，用于常温、低浓度硝酸、氧化性酸、碱液等； 铬镍钼钛合金钢“M”，用于常温、高浓度硝酸； 聚三氟氯乙烯塑料“S”，用于363K以下的硫酸、硝酸、盐酸及碱液。 例如40FMl一26型泵，40吸入口的直径，mm；F一一悬臂式耐腐蚀离心泵；M耐腐蚀材料的代号(铬镍钼钛合金钢)；1轴封形式代号(1表示单端面密封)；26表示泵在最高效率时的扬程，m。 油泵 输送石油产品及其他易燃易爆液体时可选用油泵。油泵要求有良好的密封性能，以防易燃、易爆物的泄漏。离心式油泵的系列代号为Y，有单级、多级和双吸等不同类型，全系列扬程范围为60600m，流量范围为625500 m3h。例如 l00Y1202，100泵的入口直径，mm；Y单吸式油泵；120泵的单级扬程，m；2叶轮数。 除上述几种类型的泵，还有杂质泵、液下泵以及用于提取地下水的深井泵等。(6)离心泵的运行与维护离心泵的运行运行前的准备工作 a要详细了解被输送物料的物理化学性质，有无腐蚀性，有无悬浮物，黏度大小，凝固点，汽化温度及饱和蒸汽压等。 b详细了解被输送物料的工况：输送温度、压力、流量、输送高度、吸入高度、负荷变动范围等。 c综合上述两方面的因素，参阅离心泵的特性曲线，从而选出最适合生产实际使用的离心泵。 d对一些要求较高的离心泵，应在设计时考虑在吸入口前安装过滤器，在出口阀后安装止逆阀，同时应在操作室及现场设置两套监控装置，以应付突发事故的发生。e安装完毕后要进行试运转，在试运转中各项性能指标均符合要求的泵，才能投入生产。开工程序 a开泵前应先打开泵的入口阀及密封液阀，检查泵体内是否已充满液体。 b在输送高温液体时，要注意暖泵，以防止密封突然受热膨胀，损坏机械密封。c在确认泵体内已充满液体且密封液流动正常时，通知接料岗位并启动离心泵。d慢慢打开泵的出口阀，平稳操作，以避免压力突然升高，影响泵叶轮平衡，损坏轴承。通过流量及压力指示，将出口阀调节至需要流量。停工程序a与接料岗位取得联系后，慢慢关闭离心泵出口阀。b按电动机按钮，停止电机运转。c关闭离心泵进口阀及密封液阀。d有辅油泵的泵要让油泵继续运行，以冲洗、冷却轴承。运行过程中的检查a检查被抽出液罐的液面，防止物料抽空。b检查泵的出口压力或流量指示是否稳定。c检查端面密封液的流量是否正常。d检查泵体有无泄漏。e检查泵体及轴承系统有无异常声响及振动。f检查泵轴的润滑油是否充满完好。 离心泵的维护 a.检查泵进口阀前的过滤器的滤网是否破损，如有破损应及时更换，以免焊渣等颗粒进入泵体，定时清洗滤网。 b.泵壳及叶轮进行解体、清洗重新组装。调整好叶轮与泵壳间隙。叶轮有损坏及腐蚀情况的应分析原因并及时做出处理。 c.清洗轴封、轴套系统。更换润滑油，以保持良好的润滑状态。 d.及时更换填料密封的填料，并调节至合适的松紧度。采用机械密封的应及时更换动环和密封液。 e.检查电机。长期停车后，再开工前应将电机进行干燥处理。 f.检查现场及遥控的一、二次仪表的指示是否正确及灵活好用，对失灵的仪表及部件进行维修或更换。g.检查泵的进、出口阀的阀体是否有因磨损而发生内漏等情况，如有内漏应及时更换阀门。(7)离心泵的节能切割叶轮直径。在化工生产中，化工物料的参数千差万明，但泵的选型却不是按一个参数选择的，是按泵的系列选型，这种型号的泵可以满足工艺最低的要求，多数是高出工艺的参数，根据生产中的实际要求，可以通过切割泵的叶轮（参考本章公式1-6），改变泵的功率，以避免“大马拉小车”，消耗过多的电能。使用变频电机。同样的原理，也可以通过变频电机来改变泵的转速来改变泵的流量、扬程、压头（见公式1-5），避免不必要的电机浪费。泵壳“穿衣”。化工生产中，泵输送的物料往往是高温的，泵的壳体是金属做的，散热快，可以通过泵壳的保温（如用稀土），可以防止输送物料热量的损失。(8)离心泵常见设备故障及处理措施(见表11) 表1-1 离心泵常见设备故障及处理措施 设备故障 原因分析 处理措施1打坏叶轮 离心泵在运转中产生汽蚀现象，液体剧烈地冲击叶片和转轴，造成整个泵体颤动，毁坏叶轮 检修后没有很好地清理现场，致使杂物进入泵体，启动后打坏叶轮片 修改吸人管路的尺寸，使安装高度等合理，泵人口处有足够的有效汽蚀余量 严格管理制度，保证检修后清理工作的质量，必要时在入口阀前加装过滤器2烧坏电机 泵壳与叶轮之间间隙过小并有异物 填料压得太紧，开泵前未进行盘车 调整间隙；清除异物 调整填料松紧度，盘车检查 电机线路安装熔断器保护电机3进出口阀门芯子脱落 阀门的制造质量问题 操作不当，用力过猛 更换新阀门 更换新阀门4烧坏填料，函或机械密封动环 填料函压得过紧，致使摩擦生热而烧坏填料，造成泄漏 机械密封的动、静环接触面过紧，不平行 更换新填料，并调节至合适的松紧度 更换动环，调节接触面找正找平 调节好密封液5转轴颤动 安装时不对中，找平未达标 润滑状况不好，造成转轴磨损 重新安装，严格检查对中及找平 补充油脂或更换新油脂(9)离心泵常见操作事故与防范措施(见表1-2)表1-2离心泵常见操作事故及防范措施 操作事故 原因分析 防止措施1启动后不上料 开泵前泵内未充满液体 开泵时出口阀全开，致使压头降而低于输送高度 压力表失灵，指示为零，误以为打不上料 电机相线接反 叶轮与泵壳之间的间隙过大 停泵，排气充液后重新启动 关闭出口阀，重新启动泵 更换压力表 重接电机相线，使电机正转 调整电机间隙至符合要求2储液罐抽空 开泵运转后未及时检查液面使储液罐抽空，泵体内进空气，使泵打不上料 停泵，充液并排尽空气，待泵体满液体时重新启动离心泵3泄漏(泵壳与轴问的间隙处) 填料未压紧或填料发硬失去弹性 机械密封动、静环接触面安装时找平未达标 调节填料松紧度或更换新填料 更换动环，重新安装，严格找平4烧坏填料及动环 填料压得太紧，开泵前未行盘车 密封未开或量太小 更换填料，进行盘车，调节松紧度 调节好密封液5高位槽满料 上下道岗位之间联系不够，开车前未及时通知后续岗位 高位槽溢流管太细或泵的出口流量开得太大 开停泵时要加强岗位间的联系 更换溢流管至合适管径 泵的出口阀应慢慢开启，勿快过大12 .2 往复泵(1)往复泵的工作原理往复泵是一种容积式泵，图1-11为往复泵装置简图。往复泵是由泵缸、活图1-11往复泵装置简图1-11-1一泵缸；1-11-2一活塞；1-11-3一活塞杆；1-11-5一排出阀1-11-4一吸人阀；塞(或活柱)、活塞杆、吸入阀和排出阀等主要部件构成的一种正位移泵。活塞杆与传动机构相连接，带动活塞作往复运动。活塞在泵体内移动的端点称为死点，活塞在两死点问经过的距离称为行程或冲程。由于吸入阀和排出阀都是单向阀，吸入阀只允许液体从泵外进入泵内，排出阀只允许液体从泵内排出泵外。当活塞自左向右运动时，工作室容积增大形成低压，排出活门在排出管中液体压强作用下被关闭，吸人活门被打开，液体进入泵内，这就是吸液过程。活塞至右死点，吸液过程结束。当活塞自右向左运动时，工作室容积减小，钉内液体压强增大，吸入活门受压关闭，排出活门打开，将缸内液休排出。这就是排液过程。活塞移至左死点，排液过程结束。活塞律复运动一次，吸液和排液一次，完成一个工作循环。活塞不断地律复运动，工作室就交替地吸液和排液。可见，往复泵是通过活塞、廛机械能以静压能的形式给予液体。(2)往复泵的分类和结构特点 按照活塞往复运动一次泵缸排液的次数，可将往复泵分为单翻泵和双动泵。如图1-11所示的泵，当活塞往复一次时，只吸和排出液体各一次，称为单动泵。单动泵的排液是间歇的、不曲匀的，单动泵的流量曲线如图1-12所示。图1-13所示为一双动泵示意，活塞往复运动一次，泵吸液两次，同时排液两次，称韵双动泵。双动泵的流量曲线如图1-14所示。如果把三个单动泵缸组成一个三动泵，即在一根曲轴上有三个曲拐，三者互成120，分别推动三个缸的活塞。曲轴每转一圈，三个泵缸分别进行一次吸液和排液，联合起来，就有三次排液，其流量曲线如图2-15所示。 图1-12单动泵的流量曲线 图1-13双动泵示意 图1-14双动泵的流量曲线 图1-15 三动泵的流量曲线(3)往复泵的主要性能 流量 往复泵的理论流量等于单位时间内活塞所扫过的体积，单位为m3s。对单动泵 (1-10)对单动泵 (1-11)式中Q理往复泵的理论流量，m3s或m3h； A活塞的截面积，m2； S活塞的冲程，m； f一活塞往复频率，ls； D活塞的直径，m； d活塞杆的直径，m。 实际上，由于活门不能自闭，有滞后，填料函、阀门、活塞等处密封存在泄漏等原因，往复泵的实际流量Q要比理论流量小，即 Q=容 Q理 (1-12)式中 容容积效率，其值由实验测得。 扬程 往复泵依靠活塞将静压能给予液体，理论上扬程与流量无关，可以达到无限大。往复泵的QH特性曲线如图116所示。图中与H轴平行的垂直线为理论扬程曲线，与流量无关。虚线为实际扬程与流量的关系。由于往复泵的扬程增加图1-16往复泵的QH 时，俗减小，所以流量随扬程的增加而特性曲线略有降低。往复泵的特性曲线也是由实验测定，其计算公式与离心泵相同。往复泵的效率一般比离心泵高。(4)往复泵的运转和调节 往复泵的运转特点 a.往复泵的排出压力取决于管路特性，最大排出压力取决于泵的强度、密封和配备的原动机功率。 b.流量与排出压力无关，而取决于泵缸的结构尺寸、活塞行程及往复运动的频率。 c.往复泵适用于输送高压、小流量和高黏度液体。d.往复泵活塞的瞬时速度是变化的、不均匀的，因此，往复泵的瞬时流量也是不均匀的、脉动的。为了改善泵的排液不均匀性，可用双动泵或三动泵。为了进一步使往复泵的流量均匀和操作平稳，在泵入口和排出口处设有空气室，其构造如图1-17所示。吸入空气室的出口接，室内上方的空气有一定的压强。图1-17空气室构造 在操作中，若泵缸吸液量逐渐减小，小于吸入管平均流量时，则多余液体便储存于空气室中，使室内气体压强增大；当吸液量逐渐增大，大于吸入管的平均流量时，空气室内所储存的多余液体，在室内气体的压力下，进入泵入口，室内气体膨胀恢复原来的压强。这样，依靠空气室内空气的压缩与膨胀作用进行调节，使吸入管中的流量几乎保持稳定不变。排出空气室的作用是使排出管中的流量保持稳定，其作用原理与吸入空气室相同。 e.往复泵具有自吸能力，启动前可以不用灌液。实际操作中为避免干摩擦，一般在初次启动前在泵内注满液体。 f.在活塞移动时，往复泵吸入的液体不能倒流，必须排出，故属于正位移泵。 往复泵的运转 往复泵和离心泵一样，吸上高度也有一定的限度，应按照泵性能和实际操作条件确定实际安装高度。启动前先用液体灌满泵体，以排除泵内存留的空气，缩短启动过程，避免干摩擦。由于往复泵属于正位移泵，在开动前，必须先将出口阀门打开，否则，泵内的压强将因液体排不出而急剧升高，造成事故。往复泵在运行中应注意以下问题。 a.开车前要严格检查往复泵进、出口管线及阀门、盲板等，如有异物堵塞管路的情况一定要予以清除。 b.机体内加入清洁润滑油至油窗上指示刻度。油杯内加入清洁润滑油，并微微开启针形阀，使往复泵保持润滑。 c.运转前先打开泵缸冷却水阀门，确保泵缸在运转时冷却状态良好。 d.运转中应无冲击声，否则应立即停车，找出原因，进行修理或调整。 e.在严寒冬季停车时，水套内的冷却水必须放尽，以免水在静止时结冰冻裂泵缸。 f.经常清洁泵体。往复泵的流量调节 由于往复泵的流量与管路特性曲线无关，使往复泵不能采用出口阀门来调节流量。往复泵的流量调节方法如下。 a.旁路调节 若流量的调节范围不大，可采用安装回流旁路的方法进行调节，如图118所示。液体经吸入管路阀进入往复泵内，经排出管路排出，一部分液体经旁路阀返回吸入管路。往复泵的出VI增加旁路，并没有改变往复泵的总流量，只是使部分液体经旁路分流，从而改变了主管路中液体的流量。这种调节方法虽简单，但造成额外的能量损失，效率降低。安全阀的作用是当排出管的图1-18旁路调节系统示意1-18-1一旁路阀；1-18-2一安全阀压力超过一定限度时，阀自动开启，使部分液体回流，以减小泵及管路所承受的压力。安装回流支路来调节流量的方法适用予所有正位移泵。 b.改变转速和活塞行程 改变曲柄转速(即改变往复频率)或改变活塞的行程，均可改变往复泵的流量。 往复泵的维护与保养 a.每Et检查机体内及油杯内润滑油液面，如需加油即应补足。 b.经常检查进出El阀及冷却水阀，如有泄漏及时修理或更换。 c.轴承、十字头等部位应经常检查，如有过热现象应及时检修。 d.检查活塞杆填料，如遇太松或损坏应及时更换新填料。 e.定期更换润滑油，对泵的各个摩擦部位进行全面检查，遇有磨损不平应予修整。 f.定期进行大修，对所有零部件进行拆洗、维护和重新组装。1. 23其他类型泵(1)旋涡泵 旋涡泵的构造与工作原理 旋涡泵是一种特殊类型的离心泵，其结构如图219所示。旋涡泵主要由叶轮和泵体构成。叶轮是一个圆盘，四周铣有凹槽而构成叶片呈辐射状排列。在圆形的泵壳内壁与叶轮之间有一引水道。相互靠近的吸入口与压出口之间有一“隔板”，隔板与叶轮间的缝隙很小，以阻止出口的高压液体漏回吸入口的低压部分。出口管不是沿泵壳切向引出。叶轮端面与泵壳内壁之间的轴向间隙及吸入I=1与压出13之问有隔板、与叶轮外缘图1-19旋涡泵1-19-5一隔板1-19-1一叶轮；1-19-2一叶片；1-19-3一泵体5； 1-19-4一引水道；之间的径向间隙都对旋涡泵的性能有很大的影响，间隙过大会造成性能下降。 旋涡泵的工作原理和离心泵相似。当叶轮高速转动时，在叶片间凹槽内的液体从叶片顶部被抛向流道，动能增加。在流道内液体的流速变慢，使部分动能转变为静压能。同时，由于凹槽内侧液体被甩出而形成低压，在流道中部分高压液体经过叶片根部又重新流入叶片间的凹槽内，再次接受叶片给予的动能，又从叶片顶部进入流道中，使液体在叶片间形成旋涡运动，并在惯性力作用下沿流道前进。这样液体从人Vl进入，连续多次做旋涡运动，多次提高静压能，达到出1=1时就获得较高的压头。旋涡泵叶轮的每一个叶片相当于一台微型单级离心泵，整个泵就像由许多叶轮所组成的多级离心泵。 旋涡泵的特点 a.旋涡泵是结构最简单的高扬程泵，与叶轮和转速相同的离心泵相比，它的扬程要比离心泵高24倍。与相同扬程的容积式泵相比，它的尺寸要小得多，结构也简单得多。 b.大多数旋涡泵具有自吸能力，有些旋涡泵还能输送气液混合物。在石油化工厂中，旋涡泵可以用来输送汽油等易挥发产品。但旋涡泵的吸人性能不如离心泵，如将它与离心泵配合使用，既可使扬程提高，又可改善吸入能力。 c.由于旋涡泵中的液体在剧烈旋涡运动中进行能量转换，能量损耗很大，效率较低，因此，旋涡泵很难做成大功率泵，一般只适用于小功率泵。 d.旋涡泵的流量小、扬程高，适宜于输送流量小、外加压头高的清液。不适用于输送高黏度液体，否则扬程及效率将降低很多。旋涡泵通常用来输送酒精、汽油、碱液，或用作小型锅炉给水泵。 e.旋涡泵体积小，结构简单，主要零部件加工制造容易，作为耐磨蚀的旋涡泵叶轮、泵体可以用不锈钢及塑料、尼龙等来制造。 旋涡泵的日常运行及维护 旋涡泵在启动前也要充满液体。开车时，应打开出口阀，以减小电机的启动功率。由于它的流量减小时消耗的功率增加很快，所以不能像离心泵那样在出口管路上直接安装阀门来调节流量，必须在泵出口管路上安装一个旁路阀，利用旁路阀的开度来控制流量。 旋涡泵的日常运行及维护与离心泵相类似。(2)螺杆泵 螺杆泵是旋转泵的一种。螺杆泵由泵壳和一根或多根螺杆所构成。螺杆泵按螺杆的数量，可分为单螺杆泵、双螺杆泵、三螺杆泵和五螺杆泵。图120所示为一双螺杆泵，它用两根互相啮合的螺杆推动液体做轴向移动。液体从螺杆两端进入，由中央排出。螺杆越长，则扬程越高。 螺杆泵的优点是结构紧凑、流量和压力稳定、扬程高、效率高、无噪声，运转平稳，适用的液体种类和黏度范围广，特别适用于高压下输送高黏度液体。缺点是制造加工要求高，黏度变化对泵的特性影响较大。螺杆泵为正位移泵的一种，其流量调节方法与往复泵相同。(3)齿轮泵 齿轮泵的构造与原理齿轮泵是一种旋转泵，其工作原理与往复泵相似，属于正位移泵。齿轮泵的构造如图121所示。泵的主要构件为泵体和一对互相啮合的齿轮，其中一个为主动轮，另一个为从动轮。两齿轮把泵体内分成吸入和排出两个空间。当齿轮按箭头方向转动时，吸入空问由于两轮的齿互相分开，空间增大，而形成低压将液体吸入。被吸入的液体，在齿缝间被轮齿推着，沿泵体内 图120双螺杆泵 图121齿轮泵壁分两路前进，最后进入排出空间。在排出空间，两齿轮的齿互相合拢，空间缩小，形成高压而将液体排出。 齿轮泵的压头高而流量小，可用于输送黏稠液体以至膏状物料，但不能用于输送含有固体颗粒的悬浮液。它常用于输送轴承用的润滑油。齿轮泵的调节方法与往复泵相同。 齿轮泵的运行特点 齿轮泵也属于容积式泵，它具有容积式泵的一些特点。 a.流量基本上与排出压力无关。 b.由于齿轮啮合期间容积变化不均匀，流量也是不均匀的，产生的流量与压力是脉冲式的。 c.流量较往复泵均匀，结构简单，运转可靠。 d.适用于不含固体杂质的高黏度液体。第二章 换热器21工业换热方式工业生产中的换热过程大多为两股流体间的换热。由于换热的目的和生产条件不同，工业生产的换热方法也很多，按其工作原理和设备类型可分为三类。(1)间壁式换热在间壁式换热器中，冷、热流体被固体壁面隔开，使它们不互相混合，传热时热量由热流体通过设备壁面传给冷流体。应用最广的间壁式换热器中是列管式换热器，如图2-1所示。图2-1列管式换热器示意(2)混合式换热冷、热流体直接接触，在混合过程中进行传热。主要用于气体的冷却和蒸汽的冷凝，如化工厂中常用的凉水塔、喷洒式冷却塔，混合冷凝器等。图22所示为一湿式混合冷凝器。(3)蓄热式换热蓄热式换热器是在装有固体填充物的蓄热器内，冷、热两股流体交替流过，利用固体填充物来蓄积和释放热量而达到冷、热两股流体换热的目的。小型石油化工厂中所用的蓄热式裂解炉，从传热角度看就是一个蓄热