流体输送与流体输送机械-1(化工单元操作过程)

流体输送与流体输送机械,化工单元操作过程,离心泵原理及应用,离心泵原理及应用,离心泵工作原理,离心泵主要参数,离心泵构造,离心泵泵旋涡泵往复泵:活塞泵,柱塞泵,隔膜泵容积式泵回转泵:齿轮泵,螺杆泵,滑片泵其他类型泵:喷射泵,水锤泵,真空泵,液体输送机械离心泵离心泵是化工生产过程中输送液体的常用设备之一，可分为：以下几种，其中离心泵是化工方面使用最多的泵。,离心泵典型结构,驱动机带动叶轮高速旋转叶轮带动液体高速旋转产生离心力液体获得能量（压力能、液体甩出，叶轮中心形成低压速度能增加）吸入罐与泵之间产生压差输送液体吸入液体，实现连续工作,1.2离心泵工作流程：,1.3离心泵工作动画演示,1.5离心泵的气蚀,1.5.1汽蚀发生的机理,离心泵运转时，流体的压力随着从泵入口到叶轮入口而下降，在叶片附近，液体压力最低。此后，由于叶轮对液体做功，压力很快上升。当叶轮叶片入口附近压力小于等于液体输送温度下的饱和蒸汽压力时，液体就汽化。同时，还可能有溶解在液体内的气体溢出，它们形成许多汽泡。当汽泡随液体流到叶道内压力较高处时，外面的液体压力高于汽泡内的汽化压力，则汽泡会凝结溃灭形成空穴。瞬间内周围的液体以极高的速度向空穴冲来，造成液体互相撞击，使局部的压力骤然剧增（有的可达数百个大气压）。这不仅阻碍流体的正常流动，更为严重的是，如果这些汽泡在叶轮壁面附近溃灭，则液体就像无数小弹头一样，连续地打击金属表面，其撞击频率很高（有的可达20003000Hz），金属表面会因冲击疲劳而剥裂。若汽泡内夹杂某些活性气体（如氧气等），他们借助汽泡凝结时放出的能量（局部温度可达200300），还会形成热电偶并产生电解，对金属起电化学腐蚀作用，更加速了金属剥蚀的破坏速度。上述这种液体汽化、凝结、冲击，形成高压、高温、高频率的冲击载荷，造成金属材料的机械剥裂与电化学腐蚀破坏的综合现象称为汽蚀。,1.5.2汽蚀的后果,汽蚀使过流部件被剥蚀破坏,通常离心泵受汽蚀破坏的部位，先在叶片入口附近，继而延至叶轮出口。起初是金属表面出现麻点，继而表面呈现槽沟状、蜂窝状、鱼鳞状的裂痕，严重时造成叶片或叶轮前后盖板穿孔，甚至叶轮破裂，造成严重事故。因而汽蚀严重影响到泵的安全运行和使用寿命。,汽蚀使泵的性能下降,汽蚀使叶轮和流体之间的能量转换遭到严重的干扰，使泵的性能下降，严重时会使液流中断无法工作。,1.5.2汽蚀的后果,汽蚀使泵产生噪音和振动,气泡溃灭时，液体互相撞击并撞击壁面，会产生各种频率的噪音。严重时可以听到泵内有“噼啪”的爆炸声，同时引起机组的振动。而机组的振动又进一步足使更多的汽泡产生和溃灭，如此互相激励，导致强烈的汽蚀共振，致使机组不得不停机，否则会遭到破坏。,1.5.3离心泵产生汽蚀的原因,1、被输送的介质温度过高；2、水池液位过低，有气体被吸入；3、泵的安装高度过高；4、流速和吸入管路上的阻力太大；5、吸入管道、压兰(指不带液封的)密封不好，有空气进入。6、流量过大，也就是说出口阀门开的太大,1.5.4气蚀的解决方案,清理进口管路的异物使进口畅通，或者增加管径的大小；,降低输送介质的温度；,降低安装高度；,重新选泵，或者对泵的某些部件进行改进，比如选用耐汽,蚀材料等等,6使泵体内灌满液体或者在进口增加一缓冲罐就可以解决,2.离心泵主要工作参数：,流量Q,扬程H转速n功率N效率,气蚀余量（hr）,2.离心泵主要工作参数：,2.1流量,即泵在单位时间内排出的液体量,通常用体积单位表示,符号Q,单位有m3/h,m3/s,l/s等,体积流量Q：m3/hm3/sL/s质量流量m：kg/hkg/st/h,m=Q,液体密度kg/m3。,用的较多,2.离心泵主要工作参数：,2.2扬程,输送单位重量的液体从泵入口处(泵进口法兰)到泵出口处,(泵出口法兰),其能量的增值。,常用H表示,单位J/kg、m液柱。（J=Nm）,提高位高；克服阻力；增加液体静压能和速度能,特别注意！H是液体获得的能量，不是简单的排送高度！,H,由能量方程,可以看出,+hf,H=,+(HB+HA)+,cB2cA22g,pBpAg,m,（1-1）,2.3转速,泵的转速是泵每分钟旋转的次数,用n来表示。单位：rpm，或r/s一般离心泵转速970rpm、1450rpm、2950rpm；高速离心泵的转速可达20000rpm以上。,2.4功率,KW,轴功率N：,泵轴输入的功率。,单位时间内所做的功。单位：NmJ1ss工程单位：1kW=1000W有效功率Ne单位时间内泵输送出去的液体有效能头。,N,e,QH1000,=,2.5效率,用表示，是衡量泵的经济性的指标。,N：泵输入功率,（轴功率）,Ne：液体得到功率（有效功率）两者的差别在于损失，包括流动损失、泄漏、机械摩擦等。,100%,NeN,=,2.6汽蚀余量,离心泵的汽蚀余量是表示泵的性能的主要参数,用符号hr表示,单位为米液柱。,有效汽蚀余量,液体流自吸液罐,经吸入管路到达泵吸入口后,所富余的高出汽化压力的那部分能头。用ha表示。,泵的必须汽蚀余量,液流从泵入口到叶轮内最低压力点K处的全部能量损失,用hr表示。,2.6汽蚀余量,hr与ha的区别和联系:,hahr,泵不汽蚀,ha=hr,泵开始汽蚀,ha3000rpm时，油位在轴承最下,部滚动体中心以下，但不低于滚动体下缘。,N15003000rpm时，油位在,轴承最下部滚动体中心以上，但不得浸没滚动体上缘。,Nnn,H=HLHH0,HHLH,HLVn,HVnV,离心泵的调节与组合,离心泵的并联和串联,有大幅度调节要求时，可以采取多,泵组合安装的方式。将组合安装的离心泵视为一个泵组，根据并联或串联工作的规律，可以作出泵组的特性曲线（或称合成特性曲线），据此确定泵组的工作点。并联操作：泵在同一压头下工作，泵组的流量为该压头下各泵对应的流量之和。,与单台泵在同一管路中的工作点1相比，并联管组,不仅流量增加，压头也随之有所增加，因为管路阻,力损失增加。,同一管路系统中并联泵组的输液量并不能达到两台泵单独工作时的输液量之和。,V1,V,V2,1,2,I,H1,HHLH2,HLV,HV并,HV,离心泵的调节与组合离心泵的并联和串联,串联操作：泵送流量相同，泵组的扬程为该流量下各泵的扬程之和。,V1,V2,V,1,2,III,HHLH2H1,HLV,H串VHV,0,与同一管路中单台泵工作点1相比，串联泵组不仅提高了扬程，同时还增加了输送量。正因为如此，在同一管路系统中串联泵组的扬程不能达到两台泵单独工作时的扬程之和。,1.9离心泵的不稳定工作,当离心泵HQ性能曲线是驼峰型时，这种性能曲线和管路特性可,能有两个交点，理论上讲都是工作点。当泵在前一点工作时，由于某,种原因（如电路中电压波动、频率变化导致转速改变，浪面位置波,动，以及设备振动等）使工况向大流量方向偏离，则泵的扬程大于管,路装置所需的能头，能头有富余，使管路中液体流速加大，流量增,加，工作点沿泵性能曲线继续向大流量方向移动，直至后一工作点,时，泵给出的能头重新与管路装置所需的能头相等，流量停止增加，,泵在后点稳定工作，所以后点是稳定工作点。相反，如果泵在后一工,况点工作时，由于某种原因使流量减小了，则泵的扬程小于管路装置,所需的能头，使管路中液体流速减小，流量减小，一直到流量等于零,为止。若管路上不装止回阀，液体将倒灌进泵内。,由此可见，前一工作点是暂时平衡，一旦实际工况与前点对应的参,数略有偏离时，工作点便不再回到该点，所以称该点为离心泵的不稳定,工作点。,工作点的稳定与不稳定的判别是：当交点处管路特性的斜率大于泵,性能曲线的斜率时是稳定工作点；反之，如交点处管路特性的斜年小于,泵性能曲线的斜率，则是不稳定工作点。这样，凡是H-Q性能曲线呈驼,峰型的，曲线最高点的左侧线段上的各点，都有可能成为离心泵的不稳,定工作点。,离心泵工作中可能产生不稳定工况的两个条件：一是泵的H-Q性能,曲线呈驼峰型；二是管路装置中要有能自由升降的液面或其他能储存和,放出能量的部分。因此，当遇到具有这种特点的管路装置时，为防止发,生不稳定工况，则不要选用具有驼峰型H-Q性能曲线的离心泵。,1.11离心泵的选用1.11.1选用要求,（1）满足生产工艺要求,（2）良好的吸入性能,（3）工况变化时仍能在高效区工作,（4）泵的尺寸小，重量轻，结构合理，成本低,（5）其他特殊要求，如防爆、抗腐蚀等,1.11.2选泵方法及步骤,（1）列出基础数据,（2）估算泵的流量和扬程（3）选择泵的类型及型号（4）核算泵的性能,（5）计算泵的轴功率和驱动机功率,（1）加速研制高效节能的新系列产品（2）正确选型，合理配套，提高运行效率（3）综合利用，回收能量,（4）对运行离心泵装置进行有效的节能改造（5）精心操作，及时维修,1.12.2离心泵的节能途径,离心泵的类型与选用,清水泵,DFW型卧式离心泵,IS、IR型单级单吸离心泵,ISG型管道离心泵,离心泵的类型与选用若需要的扬程较高，则可选D系列多级离心泵,1,2,3,41吸入段；2中段；3压出段；4轴；5叶轮；6导叶；7轴承部,5,6,7,离心泵的类型与选用D系列多级离心泵TSWA型卧式多级泵TSWA型卧式多级泵T透平式,S单吸泵W介质温度低于80A第一次更新,DL型立式多级泵,离心泵的类型与选用,离心泵的类型与选用,1泵体；2泵盖；3叶轮；4泵轴；5密封环；6轴套；,7轴承；8连轴器,若需要的流量很大，则可选用Sh双吸式离心泵,离心泵的类型与选用,S型单级双吸离心泵,KSY双吸中开式离心泵,S、SA、SH型单级双,吸中开式离心泵,CQ型磁力驱动泵,IH型化工泵,离心泵的类型与选用耐腐蚀泵（F型）：输送腐蚀性化工流体必须选用耐腐蚀泵。耐腐蚀泵所有与流体介质接触的部件都采用耐腐蚀材料制作。不同材料耐腐蚀性能不一样，选用时应多加注意。离心耐腐蚀泵有多种系列，其中常用的系列代号为F。需要特别注意耐腐蚀泵的密封性能，以防腐蚀液外泄。操作时还不宜使耐腐蚀泵在高速运转或出口阀关闭的情况下空转，以避免泵内介质发热加速泵的腐蚀。,离心泵的类型与选用,耐腐蚀泵（F型）,离心泵的类型与选用油泵（Y型）：油泵用于输送石油及油类产品，油泵系列代号为Y，双吸式为YS。因油类液体具有易燃、易爆的特点，因此对此类泵密封性能要求较高。输送200以上的热,油时，还需设冷却装置。一般轴承和轴封装置带有冷却水夹套。杂质泵（P型）：离心杂质泵有多种系列，常分为污水泵、无堵塞泵、渣浆泵、泥浆泵等。这类泵的主要结构特点是叶轮上叶片数目少，叶片间流道宽，有的型号泵壳内还衬有耐磨材料。,DFAY型卧式输油泵ZW型自吸式排污,离心泵的类型与选用,液下泵：液