第二章 流体输送机械

1,第二章 流体输送机械,第一节 概述第二节 离心泵第三节 其他类型化工用泵第四节 气体输送机械,2,第一节 概述,He 是输送机械对单位重量流体所做的功。,采用流体输送机械可提高流体的位能、静压能，或用于克服沿程的阻力，或兼而有之。,一、理论基础,3,第一节 概述,气体 通风机、鼓风机、压缩机、真空泵,掌握离心泵的工作原理与基本结构、能正确选型、计算安装高度、会进行操作和调节。,离心式 正位移式：往复式、旋转式,按介质种类：,二、分类,按工作原理：,三、学习目标,液体 泵,4,2-1 离心泵的工作原理与主要部件2-2 离心泵的性能参数与特性曲线2-3 离心泵的气蚀现象与安装高度2-4 离心泵的工作点与流量调节2-5 离心泵的类型与选择,第二节 离心泵（Centrifugal Pump）,5,2-1 离心泵的工作原理与主要部件,1、灌泵,2、液体排出,3、吸液,一、工作原理,6,2-1 离心泵的工作原理与主要部件,返回,7,2-1 离心泵的工作原理与主要部件,IS型离心泵外观,二、主要部件,8,2-1 离心泵的工作原理与主要部件,9,2-1 离心泵的工作原理与主要部件,1. 叶轮（Impeller）, 核心部件,a. 按机械结构分：,10,2-1 离心泵的工作原理与主要部件,闭式,半闭式,开式,11,2-1 离心泵的工作原理与主要部件,b. 按吸入方式分：,12,2-1 离心泵的工作原理与主要部件,2. 泵壳（Spiral Casing）,作用：,13,2-1 离心泵的工作原理与主要部件,（1） 填料密封,3. 轴封装置（Shaft Seads）,14,（2） 机械密封,2-1 离心泵的工作原理与主要部件,15,2-1 离心泵的工作原理与主要部件,16,2-2 离心泵的性能参数与特性曲线,2.压头H (扬程),单位时间内排到管路系统的液体体积，m3/h,Q与泵的结构、尺寸和转速有关,对于给定的泵，H与Q有关。,一、性能参数,H与结构、叶轮尺寸和转速有关,1.流量Q,泵对单位重量（1N）流体所能提供的能量，m,17,4.轴功率N：,由各能量损失引起:容积损失、水力损失、机械损失,有效功率Ne：单位时间内液体获得的能量,3.效率：,与泵的类型、尺寸、加工精度、流量等有关。,单位时间内泵轴从电动机得到的能量,2-2 离心泵的性能参数与特性曲线,5.汽蚀余量(见后),18,2-2 离心泵的性能参数与特性曲线,二、特性曲线（Characteristic Curve）,用实验测得H Q, N Q, Q之间的关系（常压20清水）。,通常，特性曲线由制造厂附于泵的样本或说明书中，是正确选择和操作离心泵的主要依据。,测定方法见实验,19,2-2 离心泵的性能参数与特性曲线,20,例 离心泵特性曲线测定实验装置如附图所示，现用20水在2900r/min下进行实验。已知吸入管路内径80mm，压出管路内径60mm，两测压点的垂直距离为0.12m，实验中测得一组数据：流量为 24 ，泵进口处真空表读数为53kPa，出口处压力表读数为124kPa，电动机输入功率为2.3kW。电动机效率为0.95，泵轴由电机直接带动，其传动效率可视为1。试计算在此流量下泵的性能参数。,2-2 离心泵的性能参数与特性曲线,21,2-2 离心泵性能参数与的特性曲线,22,1. HQ曲线：Q，H,2. NQ曲线：Q，N,3.Q曲线：,启动泵时，应关闭泵出口阀门，以减小启动电流；,停泵时应先关闭出口阀门，防止高压液体倒流。,离心泵在一定转速下有一效率最高点，该点称为泵的设计点。铭牌上所标的性能参数是最高效率点时的参数。泵应尽可能在高效区（最高效率的92%范围）工作。,2-2 离心泵的性能参数与特性曲线,23,1.流体密度：只对QN曲线有影响变化。,2.流体粘度：粘度增大时，H，N。,换算公式：,（一）被输送流体性质的影响,2-2 离心泵的性能参数与特性曲线,三、影响离心泵性能的因素,24,大流量离心泵黏度换算系数,2-2 离心泵的性能参数与特性曲线,25,（二）转速的影响,（三）叶轮直径的影响,比例定律：转速变化小于20%时,切割定律：叶轮直径变化小于20%时,2-2 离心泵的性能参数与特性曲线,26,1.汽蚀原因：叶轮入口附近压力pv,2-3 离心泵的汽蚀现象与安装高度*,一 、离心泵的汽蚀现象（工作原理）,27,(3) 泵壳及叶轮冲蚀（点蚀到裂缝）,3.发生标志：泵扬程较正常值下降3。,2.汽蚀危害,(1) 泵体产生震动与噪音；,(2) 泵性能（Q、H、）下降，严重时不能送液；,2-3 离心泵的汽蚀现象与安装高度,28,安装高度：,2-3 离心泵的汽蚀现象与安装高度,Hg ,p1 ,二、离心泵的安装高度,29,2-2-5.离心泵的汽蚀现象与安装高度,1.汽蚀余量,定义：,（1）临界汽蚀余量,(NPSH)C由厂商实验测定，当Q一定且进入阻力平方区时，只与泵的结构尺寸有关，是泵的特性参数。,NPSH，p1 ，接近汽蚀状态,30,(2) 必需汽蚀余量 (NPSH)r,(NPSH)= (NPSH)r +0.5,2. 允许安装高度,(NPSH)r= (NPSH)C+0.3,列入泵产品样本，绘于泵的特性曲线上。,(3) 实际汽蚀余量（NPSH）,2-2-5 离心泵的汽蚀现象与安装高度,特别注意: Hf, 0-1指吸入管路的压头损失,31,讨论：,尽量减小吸入管路的阻力损失，如吸入管径适当大些，吸入管尽量短，省去不必要的管件阀门等。,被输送温度较高或蒸气压较低的流体时，安装高度往往较小，若计算出负值，说明该泵应该安装在贮槽液面以下；运转过程中也会发生汽蚀现象。,2-3 离心泵的汽蚀现象与安装高度,为安全起见，标准规定实际安装高度应比Hg再小(0.51)m。 (NPSH)r是常压下用20清水测定的，条件不同原则上应校正，但通常含在安全系数中。,32,使用最大流量来计算Hg。,2-3 离心泵的汽蚀现象与安装高度,33,2-4 离心泵的工作点与流量调节,一、管路特性曲线,通过某特定管路的流量与所需外加压头之间的关系，称为管路的特性。,He,Qe,管路需要泵提供的外加压头：,34,（流动在阻力平方区）,管路特性曲线：,2-4 离心泵的工作点与流量调节,35,二、离心泵的工作点与流量调节,2-4 离心泵的工作点与流量调节,36,改变阀门开度时工作点变化,2-4 离心泵的工作点与流量调节,37,改变泵转速时工作点变化,2-4 离心泵的工作点与流量调节,38,一、离心泵的类型(p 50-51),按输送液体性质：清水泵、耐腐蚀泵、油泵、杂质泵等,按叶轮吸入方式：单吸泵、双吸泵,按叶轮数目：单级泵、多级泵,2-5 离心泵的类型与选择,39,IS 50-32-250 50吸入口直径，mm 32排出口直径，mm 250叶轮尺寸，mm,2-5 离心泵的类型与选择,IS国际标准单级单吸清水离心泵D 多级泵Sh双吸泵,1、水泵,40,3、油泵 80Y II-1003 3级数,4、杂质泵 叶片数量少、常用开式或半闭式叶轮 PW污水泵 PS砂泵 PN泥浆泵 4PNJ 4 25.4 吸入口直径 J橡胶衬里,2-5 离心泵的类型与选择,2、耐腐蚀泵 命名方法：F后面再放上一个表示制造材料的字母 H灰口铸铁 B铬镍不锈钢 S聚三氟氯乙烯,50FM25 50吸入口直径，mm 25最高效率时扬程，m,41,二、离心泵的选用,（1）根据被输送液体的性质和操作条件，确定泵类型。,（2）根据流量Qe和压头He确定泵的型号。,（3）若输送液体的密度大于水时，需核算泵的轴功率。,2-5 离心泵的类型与选择,液体的输送量为生产任务所规定的最大流量用柏努力方程计算在最大流量下管路所需的压头选型时要使所选泵能够提供的流量Q和压头H比管路要求值稍大一点选出泵的型号后，应列出泵的有关性能参数和转速,42,例：生产任务规定Qe=80m3/h ，He=18m，性质与清水相近，试选择合适的离心泵，并核算操作条件下的功率及因调节阀门多消耗的功率。,（3）调节阀门多消耗的功率 H = 21.218 = 3.2m,解：（1）选泵的型号。由压头和流量的要求选择IS100-80-125型水泵。其在n=2900r/min下的性能参数为：H=20.0m，Q=100m3/h，N=7.0kW，=78%，h=4.5m。,（2）实际运行时所消耗的轴功率。由该型号泵的特性曲线查得，在Q=80m3/h时，H=21.2m，=77%，N=6kW。,2-5 离心泵的类型与选择,43,（5）长时间停车时，应将泵和管路中液体放尽。,三、离心泵的安装与操作,2-5 离心泵的类型与选择,（1）启动前先要灌泵,（2）启动前关闭出口阀，等电机运转正常后再逐步打开出口阀；,（3）运转过程中应注意有无不正常的噪音，压力表是否正常，经常检查密封的泄露情况和发热与否,（4）停泵前先关出口阀，再关闭电机。,44,第三节 其他类型化工用泵,一、往复泵,45,第三节 其他类型化工用泵,二、旋转泵,齿轮泵,46,第三节 其他类型化工用泵,双螺杆泵,47,第三节 其他类型化工用泵,三、旋涡泵,48,第四节 气体输送机械,按出口压强P或压缩比（P出/P入）来分类,通风机：=11.15,P出15103 Pa(表压）鼓风机：= 1.154,P出Pa (表压）压缩机：4, P出300103 Pa(表压）真空泵：用于减压，终压为大气压,49,一、离心式通风机,第四节 气体输送机械,(一）工作原理及结构,50,以单位体积为衡算基准，在风机的进口截面和出口截面列柏努利方程：,（二）性能参数和特性曲线,风量Q ：单位时间内从风机出口排出的气体体积；并以风机进口处的气体状态计，单位为m3/h,2. 风压HT： 单位体积气体通过风机时所获得的能量， 单位为Pa，,（全风压=静风压+动风压）,第四节 气体输送机械,51,通风机铭牌或手册中所列的风压是在20、101.3 kPa的条件下用空气作介质测定的（密度为1.2kg/m3）。,3. 轴功率与效率,注意HT和Q必须是同一状态下的数值,将操作条件下的风压换算为实验条件下的风压：,第四节 气体输送机械,52,4. 特性曲线,第四节 气体输送机械,53,（4）当1.2kg/m3时，要核算轴功率。,（1）根据管路布局和工艺条件，计算输送系统所需的实际风压HT ，并换算为实验条件下的风压 HT。,（三）选型,（2）根据所输送气体的性质及所需的风压范围，确定风机的类型,（3）根据实际风量和实验条件下的风压，选择适宜的风机型号。,第四节 气体输送机械,54,例：用离心通风机将30、101.3kPa的清洁空气，以28000m3/h的流量经加热器升温至90后进入干燥器。在平均条件下（60及101.3 kPa）输送系统所需的全风压为2460 Pa。试选择合适型号的通风机。,根据风量Q28000 m3/h和风压HT2785 Pa，查得4-72-11No.8C型离心通风机可满足要求。在1800 r/min的转速下其有关性能参数为：HT2795 Pa Q29900 m3/h N30.8 kw 91%,解：将60和101.3 kPa下的风压数值换算为实验条件下的数值,第四节 气体输送机械,55,二、罗茨鼓风机,第四节 气体输送机械,56,三、水环真空泵,第四节 气体输送机械,57,58,本章应重点掌握离心泵的工作原理、基本结构和操作特性，以便根据生产工艺要求，合理选择和正确使用离心泵，实现高效、安全、可靠的运行。了解其他化工用泵和气体输送机械。 本章联系图如下：,A 工作原理，基本结构,B 性能参数，特性曲线,C 泵的操作，流量调节,D 安装,E 选型,59,A 工作原理，基本结构 （1）工作原理：灌泵 （2）基本结构：提高静压能 叶轮：后弯 泵壳：蜗壳,B 性能参数，特性曲线（1）性能参数 流量Q：单位时间内排到管路系统的液体体积。 压头H ：泵对单位重量流体所能提供的能量。,60,轴功率N：单位时间内泵轴从电动机得到的能量,有效功率Ne：单位时间内液体获得的能量,效率：由各能量损失引起:容积损失、水力损失、机械损失，铭牌上所标的性能参数是最高效率点时的参数。,(2) 特性曲线：由制造厂附于泵的样本或说明书中，是正确选择和操作离心泵的主要依据。,61,C 泵的操作，流量调节（1）操作启动前先要灌泵启动前关闭出