第2章 流体输送机械

第三章 流体输送机械,目 录,第一节 离心泵,第二节 其他类型的泵,第三节 气体输送机械,全国高等学校高职高专药品类专业卫生部“十一五”规划教材生物制药设备,学习目标,知识目标1.了解离心泵的性能参数、性能曲线和管路曲线的意义；2.熟悉离心泵、往复泵、鼓风机、离心压缩机、空气压缩机、真空泵的工作原理；3.掌握离心泵、往复泵、离心压缩机、真空泵的结构。能力目标1.学会离心泵安装高度的计算方法；2.掌握离心泵、往复泵、真空泵的操作与维护技术。,第一节 离心泵,第一节 离心泵,（2）机械密封,在流体压力和补偿机构弹力作用下，在辅助密封的配合下，垂直于旋转轴线的端面保持贴合并相对滑动，防止流体泄漏的装置。,（二）工作原理,当启动离心泵后，泵轴带动叶轮高速旋转，泵壳内流体从叶轮获得能量并随之旋转作圆周运动，同时在离心力作用下作径向运动，从叶轮中心高速移动到泵壳。流体进入泵壳后由于流道增大，其速度减小，大部分动能转化为静压能，使汇聚到泵壳的流体形成高压液流从泵出口排出。,1.工作原理,当泵内流体被叶轮甩向泵壳时，在叶轮中心区域形成低压区，达到一定的真空度，进口阀处的流体在大气压力推动下，经吸入管吸入泵内。叶轮连续转动，流体就会被不断地吸入并排出，达到流体输送的目的。,2.气缚现象,如果泵壳内有空气，因空气密度小，所产生的离心力小，在吸入口处所形成的真空度不高，不能将液体吸入泵内，导致离心泵空转不能输送液体。这种现象称为离心泵的“气缚”现象。,二、离心泵的性能参数和特性曲线,（一）离心泵性能参数,1.流量Q 单位时间内排送出管路系统的流体体积称为流量，以Q表示，单位为 或者 。,2.扬程H 离心泵对单位重量（1N）流体所提供的有效能量称为扬程，用H表示，单位为 。,3.轴功率N 离心泵的轴功率是指泵轴所需要的功率。如用电动机直接驱动离心泵，它就是电动机传给泵轴的功率，用N表示。单位是w 或者kw。,三、离心泵的安装高度,1.离心泵的气蚀现象,由于泵内真空度太高，流体发生大量汽化，气泡破裂后引起泵结构件材料受到破坏的过程，称为气蚀现象。,第二节 其他类型的泵,一、往复泵,（一）往复泵的结构和工作原理,1.往复泵的结构,2.往复泵的工作原理,（二）往复泵的特性,1.流量不均匀性,（三）往复泵的安装高度,由于活塞的移动，工作室容积增大形成了往复泵内的低压区，从而产生了对流体的吸引作用，所以往复泵具有自吸作用。不过，往复泵是依靠外界和泵内压强差吸入液体，往复泵的吸上高度就受到限制，其安装高度会随所在地区的大气压 、被输送液体的性质及温度等条件的变化而变化。,（四）往复泵的流量调节,正位移泵在启动时不能将出口阀门关闭，也不能用出口阀门来调节流量。通常在排出管与吸入管之间安装回流支路，用支路阀配合出口阀进行流量调节。,往复泵的应用,往复泵主要用于低流量、高压强的管路输送系统，输送高粘度液体时效果也较好，但不能用来输送腐蚀性的液体或含有固体粒子的悬浮液。,二、柱塞式计量泵,柱塞式计量泵的结构,齿轮泵的结构和工作原理,主要部件：泵壳、齿轮,工作原理： 当主动轮转动时，吸入空间内两轮的齿互相拨开，形成了低压而将液体吸入，随着齿轮的继续转动，液体被齿穴衔住分两个方向沿泵壳内壁到达排出空间，排出空间内两轮的齿互相合拢，形成高压将液体排出。,齿轮泵扬程高而流量小，流速均匀，适用于输送粘稠性液体，不能用于输送含有固体颗粒的悬浮液体。,1.螺杆泵的结构,组成部件：泵壳、转子、定子,单螺杆泵内部结构,四、旋涡泵,（一）结构和工作原理,1.结构,主要部件：,泵壳、泵缸、单向阀、隔膜、动力传输系统,动力传输系统是一无级调速电动机，电动机的传动轴带动挤压辊转动，挤压辊挤压弹性软胶管，随着辊的转动，软胶管内形成负压，流体向前移动，在两个辊之间的胶管内，流体形成所谓的“枕”，转速越大形成的枕越多，从而连续平稳地排出流体。,结构和工作原理,蠕动泵具有双向同等流量输送能力，无液体空运转情况下不会对泵的任何部件造成损害，能产生达98%的真空度，由于其结构特点，没有产生泄漏和维护的因素，无需阀、机械密封和填料密封装置，降低了机械成本。,性能,应用,蠕动泵可输送各种具有研磨、腐蚀、氧敏感特性的物料及各种食品等，能输送固、液或气液混合流体，允许流体内所含固体直径达到管状元件内径40%。在流体输送过程中除软管外，所输送产品不与任何部件接触，确保产品不被污染。,第三节 气体输送机械,2.离心式通风机的性能参数,（1）风量Q,单位时间内从风机出口排出的气体体积（以风机进口处的气体状态计），又称送风量或流量，其单位为 或 。,（2）风压,单位体积气体流过风机时所获得的能量称为风压强，其单位为 或 Pa 。由于其单位与压强的单位相同，故称为风压。,二、离心式鼓风机,出风压为 15kPa0.2MPa 或压缩比 e=1.153 的通风机叫鼓风机。 其工作原理与离心式通风机相同。,2.离心式鼓风机的性能和应用,2.离心式空气压缩机的性能和应用,压缩比高，气体体积缩小，温度升高较快，体积较小，风压高，流量大，供气均匀，运动平稳，无润滑油的污染。,应用于洁净空气的输送等。,4.填料密封环,填料密封环是阻止气缸内的压缩气体沿活塞杆泄漏和防止润滑油随活塞杆进入气缸内的密封部件。,5.气阀 吸气阀和排气阀,由活塞、活塞环、活塞杆等部件组成。活塞与气缸内壁缝隙小，形成密封的运动空间。,3.活塞组件,（一）循环水真空泵,循环水真空泵主要部件有泵壳、偏心叶轮、气体进出口、动力传输系统。,当叶轮旋转时，在离心力作用下，叶片将水甩出，叶轮中心部位即成局部真空，从而将外界的气体吸入。被甩出的水沿蜗壳形流道形成环形水幕。水幕紧贴叶片，将两叶片间的空间密封成大小不同的空气小室。当小室增大时，小室内成真空，气体从吸入口吸入；当小室变小时，小室内压力增大，气体由压出口排出。,水环真空泵的特点是结构简单、紧凑，易于制造和维修，使用寿命长、操作可靠。它适用于抽吸含有液体的气体。其缺点是效率低，所产生的真空度受泵内水温高低的控制。循环水真空泵广泛用于真空过滤、真空蒸馏、减压蒸发等操作。,（二）旋片式真空泵,旋片式真空泵主要由壳体、转子、旋片、排气阀、吸入阀、排气管、定子、定盖、弹簧等零部件组成。,（二）水力喷