第二章流体输送机械

第二章流体输送机械,学习目标了解流体输送机械在工业生产及环境治理中的应用；各种类型泵的工作原理、特性；离心压缩机，罗茨鼓风机，各种真空泵的结构、工作原理。理解影响离心泵性能的主要因素；往复泵的结构、工作原理及性能参数；往复压缩机的工作原理。掌握离心泵的结构、工作原理、主要性能参数、特性曲线，流量调节、安装高度、操作及选型；离心通风机的主要性能参数、特性曲线及选型。,第一节概述,在工业生产及环境治理过程中经常需要将流体从一个设备输送到另一个设备，从一个车间输送到另一个车间及改变系统的压力等等。,图2-1乙醇胺法回收烟道气中CO2的流程1-吸收塔；2-贫胺冷却器；3-升压泵；4-储罐；5-热交换器；6-冷凝器；7-回流液贮槽；8-回流泵；9-再生塔；10-再沸器；11-回流器,第二节离心泵,离心泵是依靠高速旋转的叶轮所产生的离心力对液体做功的流体输送机械。优点：结构简单、操作调节方便、性能稳定、适应范围广、体积小、流量均匀、故障少、寿命长。一、离心泵的主要部件及工作原理1.离心泵的主要部件离心泵的主要构件有叶轮、泵壳和轴封，有些还有导轮等。,叶轮叶轮是离心泵的核心构件，是在一圆盘上设置412个叶片构成的。,开式,半开（闭）式,闭式,主要功能是将原动机械的机械能传给液体，使液体的的动能与静压能均有所增加。,按结构分为：,泵壳泵壳的形状象蜗牛，因此又称为蜗壳。作用:就是汇集被叶轮甩出的液体，并在将液体导向排出口的过程中实现部分动能向静压能的转换。轴封装置用来实现泵轴与泵壳间密封的装置。常用的密封方式有两种，填料函密封与机械密封。,2.离心泵的工作原理,1-叶轮；2-泵壳，3-泵轴；4-吸入管；5-底阀；6-压出管离心泵装置简图,离心泵的吸液原理:在离心泵启动前，先灌泵,启动后，叶轮高速旋转，带动泵内流体一起旋转，在离心力的作用下，液体被迫从叶轮中心向叶轮外缘运动，叶轮中心（吸入口）处因液体空出而呈负压状态，这样，在吸入管的两端就形成了一定的压差，液体被吸入泵体内。,离心泵的排液原理:流体进入泵壳后，沿着泵壳内逐渐增大的蜗形通道将部分动能转化为静压能，达到泵出口处时压力达到最大，于是液体被压出离心泵。,如果在启动离心泵前，没有灌泵，则会发生气缚现象。此时，离心泵没有自吸能力。泵灌液后仍不能吸液的原因：吸入管路的联接法兰不严密，漏入空气；灌而未满，未排净空气；吸入管底阀失灵或关不严，灌液不满；吸入管底阀或滤网被堵塞；吸入管底阀未打开或失灵。,二、离心泵的主要性能参数与特性曲线1.离心泵的主要性能参数送液能力单位时间内从泵内排出的液体体积，用Q表示，单位m3/s。扬程离心泵对1N流体所做的功，它是1N流体在通过离心泵时所获得的能量，用H表示，单位m。功率离心泵在单位时间内对流体所做的功称为离心泵的有效功率，用Pe表示，单位W。即PeHQg效率反映离心泵利用能量情况的参数，为离心泵的有效功率与轴功率之比。,2.离心泵的特性曲线,扬程-流量曲线,效率-流量曲线,轴功率-流量曲线,离心泵的特性曲线由泵的生产厂家提供。,三、影响离心泵性能的主要因素1.流体物性对离心泵性能的影响密度密度对流量、扬程和效率没有影响，但对轴功率有影响，轴功率可以用下式校正粘度当液体的粘度增加时，液体在泵内运动时的能量损失增加，从而导致泵的流量、扬程和效率均下降，但轴功率增加。因此粘度的改变会引起泵的特性曲线的变化。当液体的运动粘度大于2.010-6m2/s时,离心泵的性能必须按下式校正,2.转速对离心泵性能的影响当效率变化不大时，转速变化引起流量、压头和功率的变化符合比例定律，即3.叶轮直径对离心泵性能的影响叶轮直径变化引起流量、压头和功率的变化符合切割定律，即,四、离心泵的气蚀现象与安装高度1.离心泵的吸上高度通常把离心泵吸入口截面1-1距吸入液面0-0的垂直距离称作是离心泵的吸上高度，用H吸表示。泵的安装高度不能超过吸上高度的极限。,2.离心泵的气蚀现象与危害,气蚀现象叶轮入口处最低压力，液体汽化，产生汽泡，受压缩后破灭，周围液体以高速涌向汽泡中心。叶轮受冲击而出现剥落，泵体振动并发出噪音。,(2)气蚀的危害气蚀现象发生时，会产生噪音和引起振动，流量、扬程及效率均会迅速下降，严重时不能吸液。,3.离心泵的允许安装（吸上）高度（1）允许安装高度（或允许吸上高度）离心泵的允许安装高度是指在一定条件下，避免离心泵发生气蚀现象的最大安装高度，用Hg表示，单位m。（2）离心泵的允许安装高度计算允许吸上真空高度法允许气蚀余量法,五、离心泵的工作点与流量调节1.管路的特性曲线输送任务（流量）与完成任务所需要的压头之间也存在一定的关系，这种关系称为管路特性。2.离心泵的工作点在性能曲线图上，应为泵的特性曲线和管路特性曲线的交点M。我们把这个交点M称为离心泵在指定管路上的工作点。,3.离心泵的流量调节通过阀门调节改变转速改变叶轮直径4.离心泵的串联与并联离心泵的串联离心泵的并联离心泵组合方式的选择,六、离心泵的型号与选用1.离心泵的型号清水泵清水泵是化工生产中普遍使用的一种泵，适用于输送水及性质与水相似的液体。包括IS型、D型、S型和Sh型。,D型泵是国产多级离心泵，是将多个叶轮安装在同一个泵轴构成的，工作时液体从吸入口吸入，并依次通过每个叶轮，多次接受离心力的作用，从而获得更高的能量。D型泵的级数通常为29级，最多可达12级，全系列流量范围为10.8850m3/h,S型、SH型泵是双吸离心泵的代号，但S型泵是SH型泵的更新产品。S型泵的吸入口与排出口均在水泵轴心线下方，检修时无需拆卸进、出水管路及电动机。,(2)耐腐蚀泵耐腐蚀泵是用来输送酸、碱等腐蚀性液体的泵的总称，系列号用F表示。(3)油泵油泵是用来输送油类及石油产品的泵，国产油泵的系列代号为Y，如果是双吸油泵，则用YS表示。(4)杂质泵用来输送含有固体杂质的污液，此类泵大多采用敞开式叶轮或半闭式叶轮，以防止堵塞。(5)磁力泵适合输送不含固体颗粒的酸、碱、盐溶液；易燃、易爆液体；挥发性液体和有毒液体等等。,2.离心泵的选用根据被输送液体的性质及操作条件确定泵的类型确定流量确定完成输送任务需要的压头通过流量与压头在相应类型的系列中选取合适的型号校核轴功率确定泵的安装高度列出泵在设计点处的性能，供使用时参考,七、离心泵的安装与操作1.离心泵的安装要点应尽量将泵安装在靠近水源，干燥明亮的场所，以便于检修；,泵的安装示意图,应有坚实的基础，以避免振动。通常用混凝土地基，地脚螺栓连接；泵轴与电机转轴应严格保持水平，以确保运转正常，提高寿命；安装高度要严格控制，以免发生气蚀现象；在吸入管径大于泵的吸入口径时，变径联接处要避免存气，以免发生气缚现象。,2.离心泵的操作要点灌泵启动前，使泵体内充满被输送液体，避免气缚现象。预热对输送高温液体的热油泵或水泵，在启动与备用时均需预热。盘车用手使泵轴绕运转方向转动的操作，每次以180为宜，并不得反转。开车开车时，要先关闭出口阀，再启动电机。调节流量缓慢打开出口阀，调节到指定流量。检查要经常检查泵的运转情况。停车停车时，要先关闭出口阀，再关电机。,第三节其他类型泵,一、往复泵往复泵是容积式泵的一种型式，通过活塞或柱塞在缸体内的往复运动来改变工作容积，进而使液体的能量增加。适用于输送流量较小、压力较高的各种介质。往复泵的种类：活塞泵、柱塞泵、隔膜泵、计量泵等等,1.往复泵的结构与工作原理,主要构件：泵缸活塞（或柱塞）活塞杆单向阀等,工作原理：,活塞对流体直接做功，提供静压能,2.往复泵的主要性能流量往复泵的流量是不均匀。对于单动往复泵，其理论流量为对于双动往复泵，其理论流量为扬程往复泵的压头与泵的几何尺寸及流量均无关系。功率与效率计算与离心泵相同。但效率比离心泵高，通常在0.720.93之间。,3.往复泵的流量调节旁路调节法调节活塞的冲程或往复频率4.往复泵的使用与维护操作要点是：检查压力表读数及润滑等情况是否正常；盘车检查是否有异常；先打开放空阀、进口阀、出口阀及旁路阀等，再启动电机，关放空阀；通过调节旁路阀使流量符合任务要求；做好运行中的检查。,二、齿轮泵,齿轮泵是通过两个相互啮合的齿轮的转动对液体做功。,适应于输送高粘度及膏状液体，比如润滑油、饮料、不含固体颗粒的污水等，但不宜输送含有固体杂质的悬浮液。,三、旋涡泵,旋涡泵依靠离心力对液体做功，其壳体是圆形而不是蜗牛形，叶片很多，而且是径向，吸入口与排出口在同侧并由隔舌隔开。,第四节气体输送机械,在环保工作中，经常需要使用气体压缩与输送机械，目前，生产中气体的压送机械有离心式通风机、鼓风机与压缩机；往复式压缩机与真空泵；罗茨风机；液环式真空泵；旋片式真空泵、喷射式真空泵；轴流式风机等。,气体压送机械的分类,一、通风机通风机是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械。1.轴流式通风机轴流式通风机主要由圆筒型机壳及带螺旋桨式叶片的叶轮构成。,两种轴流式风机,2.离心式通风机离心通风机的结构及原理均与离心泵相似，主要由叶轮和机壳组成。,离心式通风机,3.通风机的主要性能参数风量也叫流量，以Q表示，单位为m3/s.风压也称压力，以HT表示，单位为Pa，有静风压、动风压和全风压之分。静风压动风压输送系统的全风压换算成标定状态下的全风压：功率与效率通风机的输入功率，即轴功率：,4.通风机的选择根据被输送气体的性质及所需的风压范围确定风机的类型。确定风量。确定完成输送任务需要的实际风压。根据实际风量与实验风压在相应类型的系列中选取合适的型号。,二、鼓风机类型离心式鼓风机、轴流式鼓风机、旋转式鼓风机。,离心式鼓风机,旋转式鼓风机,类型：罗茨鼓风机和叶氏鼓风机两类,罗茨鼓风机,罗茨鼓风机结构图,三、压缩机分类：离心式、往复式、回转式等。往复式压缩机的构造与工作过程,理想（无余隙）工作循环：压缩阶段压出阶段吸气阶段,往复式压缩机的理想循环,实际（有余隙）工作循环,余隙系数和容积系数余隙系数用表示，即：容积系数用0表示，即：2.多级压缩出口温度T2与入口温度T1的关系为,3.往复式压缩机的主要性能排气量以入口状态计算，用Q表示，单位m3/s。功率与效率压缩机的理论轴功率为实际压缩机的轴功率为4.往复式压缩机的分类与选用根据被压缩气体的种类确定压缩机的类型根据厂房的具体情况，确定选用压缩机的空间形式生产能力与终压选定具体型号,p多变总效率，其效率范围大约为0.70.9,5.往复式压缩机的操作开车前应检查。启动润滑油泵和冷却水泵，控制在规定的压力与流量。盘车检查，确保转动构件正常运转。充氮置换。按开车步骤启动主机和开关有关阀门。调节排气压力时，要同时逐渐调节进、出气阀门，防止抽空和憋压现象。经常“看、听、摸、闻”，检查连接、润滑、压力、温度等情况。出现紧急时马上停车。停车时，要按操