化工原理课件 流体输送单元操作与设备

1、 第一节 概述 一、流体输送机械的作用 1、流体输送； 2、向流体做功，传递能量，使流体位能、动能、 压强能升高； 二、流体输送机械的分类 液体输送机械:泵; 1、据输送的流体分 气体输送机械:风机或压缩机; 离心式离心式 2、据工作原理分 正位移式（容积）：往复式、旋转式； 流体作用式 按终压和压缩比分气体输送机械:通风机、鼓风机压缩 机和真空泵； 第二节 离心泵的性能及选用 一、离心泵的工作原理与结构 （一）结构及作用： 1、叶轮 作用：将原动机的机械能传给液体，使液体的动能、 压强能大幅度提高。 种类：开式、半开式、闭式 2、泵壳（蜗壳） 作用：（1）汇集液体； （2）转能装置：将动能转

2、化为压强能； 3、轴封装置 作用：（1）防止泵内高压液体向泵外泄漏； （2）防止泵外气体向泵内泄漏； 种类： 填料密封和机械密封； （二）工作原理 1 1、排液原理：、排液原理： a.启动离心泵前，先向泵内灌水（即灌泵）； b.叶轮将原动机的机械能传给液体，使液体的动能和 压强能都大幅度提高,液体在离心力的作用下被甩到 叶轮外缘； c.液体在泵壳内汇集起来，在泵壳流动时动能逐渐减 小，压强能逐渐增加，动能逐渐转化为压强能。 d.当液体压力大于大气压时,表现为液体液面的上 升,即排液. 2 2、吸液原理：、吸液原理： 当叶轮中心的液体被甩出去后，中间形成一暂 时的低压区，当中心压力小于大气压时，

3、表现为 离心泵的吸液。 3、 “气缚”现象：由于叶轮中心存有气体，虽启 动离心泵但不能送液的现象。 二、离心泵的主要性能及特性曲线 (一)离心泵的主要性能 1、流量 Q m3/h; 2、扬程 H m; 3、离心泵的轴功率和效率 （1）有效功率Ne :单位时间内泵对液体所做的 有效功。 fe H g pp g uu zzHH 12 2 1 2 2 12 2 g pp hH 12 0 计算公式： KW （2）轴功率N ：单位时间内泵轴传给泵的机械能量。 （3）效率： 容积损失 泵的能量损失 水力损失 机械损失 gHQN e %100 N N e （二）离心泵的特性曲线及影响因素 特性曲线： H H

4、-Q：- N-Q：- -Q： - （三）影响离心泵性能的因素 N 密度 转速：比例定律 1、流体性质 2、泵的性质 粘度 叶轮直径：切割定律 比例定律： 切割定律： 1 2 1 2 D D Q Q 1 2 1 2 n n Q Q 2 1 2 1 2 n n H H 3 1 2 1 2 n n N N 2 1 2 1 2 D D H H 3 1 2 1 2 D D N N 四、离心泵的汽蚀现象和吸上（安装）高度 离心泵的吸上高度：指泵入口中心处至贮槽液 面的垂直距离。 1、离心泵的吸上高度的限制 在贮槽液面与泵入口间 进行能量衡算： H g p 吸 上 高 度 示 意 图 10, 2 110 2

5、 f H g u Hg g p g p 贮槽通大气： 10, 2 110 2 fg H g u g pp H 10, 2 11 2 f a g H g u g pp H 2、 离心泵的“汽蚀”现象： 起因：泵内压力低于输送条件下被输送流体的饱和 蒸汽压。 现象：液体气化、液化导致液体对叶轮、泵壳的撞 击和剥蚀作用，泵产生振动和噪声。 解决方法：控制泵的安装高度。 3、离心泵的允许汽蚀余量 汽蚀余量： 有效汽蚀余量:(NPSH)a 必需汽蚀余量:(NPSH)r 关系: (NPSH)a (NPSH)r+0.5m g p g u g p NPSHh v 2 2 11 4、离心泵的安装高度 因此: 实

6、际安装时，考虑安全量:0.51.0m。 例题：P56，（略）。 10 2 110 2 fg H g u g pp H 10 0 fr v g HNPSH g p g p H 五、离心泵的工作点与流量调节 1、管路特性曲线 2、泵的工作点 P 2 BQAH e 3、离心泵的流量调节 方法： （1）改变管路特性曲线 调节流量阀：入口阀和出口阀 （2）改变泵的特性曲线 改变转速和叶轮直径 4、离心泵的组合操作 （1）并联操作：流量大幅度增加，扬程有所增 加，但幅度不大； （2）串联操作：扬程大幅度增加，流量有所增 加，但幅度不大； 六、离心泵的类型与选用 （1）类型： 清水泵（IS）、 单级双吸式离

7、心泵（Sh） 多级泵（D、DG）、 耐腐蚀泵（F）、油泵（Y）、杂质泵（P） （2）规格：IS65-40-315 类型 入口直径：mm 出口直径:mm 叶轮直径：mm D12-253表示： 级数 单级扬程 流量 入口直径 油泵 扬程 多级泵 25FB-16A 50Y60A 入口直径 耐腐蚀泵 材料代号 扬程 叶轮切割 (3)选用 *确定输送系统的流量与扬程 *选择泵的类型与型号 根据所输送流体的种类选择泵的类型，根 据送液量及扬程选择泵的型号； *核算泵所需的轴功率； *确定泵的安装高度； 例2-4题。 七、离心泵的安装与操作 1、安装与运转 计算安装高度，尽量减小进口阻力，在出口 安装单向阀

8、； 启动泵前应先灌泵排气； 启动时关闭出口阀，停泵时先关闭出口阀； 定期检查泵体、轴承润滑和轴封等状况； 第三节 其它化工生产用泵 一、往复泵 1、结构：泵缸、活塞、吸入阀和出口阀。 2、工作原理： 3、主要性能： （1）流量 单动泵： 与容积有关 双动泵： 实际输液量： 为容积效率 ASnQT SnaAQT 2 T QQ 冲程:活塞在两端点间的位移或距离。 （2）扬程：扬程理论上与流量无关； 适用场合： 小流量，大扬程；输送高粘度流体 （3）流量调节方法：采用旁路调节； 启动泵前应打开出口阀; （4）允许汽蚀余量 往复泵也可能发生汽蚀现象，所以安装高度受限 制；但往复泵启动前不需用灌泵，有自

9、吸能力；例（略） 二、计量泵： 结构：往复式 作用:准确定量的输送液体，保证液体的配比。 三、齿轮泵 结构： 适用场合：输送小流量、高扬程的粘稠的液体。 07429 三、旋涡泵 1、结构：叶轮、泵体 2、工作原理（同离心泵） 3、特性曲线： Q增加，H减小； Q增加，Ne减小； Q增加，先增加后减小； 4、特点： （1）启动前应打开出口阀； （2）调节流量用旁路调节； 5、适用场合： 高扬程、小流量； 补充：螺杆泵、隔膜泵等 螺杆泵结构： 种类：单螺杆泵、双螺杆泵、三螺杆泵 特点：压头高，效率高、流量稳定； 适用场合：输送高压、高粘度流体。 隔膜泵结构、特点： 适用于输送腐蚀性液体或悬浮液。

10、第四节 气体输送机械简介 1、用途: （1）输送气体； （2）产生高压气体； （3）营造真空状态； 2、输送特点： （1）体积流量大，动力消耗大； （2）设备体积庞大； （3）气体具有可压缩性，体积和温度变化大； 3、种类：根据出口压强与压缩比分 通风机:小于15KPa,压缩比为1-1.15; 鼓风机:15-300KPa,压缩比小于4; 压缩机:大于300KPa，压缩比大于4; 真空泵:终压为大气压； 一、往复式压缩机 结构：气缸、活塞、吸气阀和排气阀； 工作原理：利用活塞的往复运动达到输送或压 缩气体的目的。 工作过程：吸气、压缩、排气、膨胀。 1、基本结构与工作原理： 2、往复式压缩机的主

11、要性能 （1）排气量 生产能力：单位时间排出的气体体积（按吸入状态计）。 单动压缩机： 双动压缩机： 实际排气量： 排气系数：0.8-0.95; r ASnQ min r SnAQ 2 min minmin QQ d （2）轴功率和效率 效率一般在0.7-0.9 （3）往复式压缩机的类型及选用 类型： 空气压缩机、氮压缩机、氧压缩机、氢压缩机； 单动、双动压缩机； 单级、双级和多级压缩机； 低压、中压、高压和超高压机； 按排气量分：微型、小型、中型、大型； 立式、卧式、角式和对称平衡式； 气缸布置成L型、V型、W型和星型等不同角度的。 气缸横卧排列在曲轴轴颈互成180度的曲轴两侧， 布置成H型

12、，其惯性力基本能平衡。 选用： 选型号：据排气量和排气压力； 选类型：据输送流体的种类； 选结构、型式：据生产任务及生产条件； 二、离心式通风机 1、结构和类型 叶轮、机壳（矩形）； 工作原理： 同离心泵。 叶片直径大，数目多 类型：低压（低于1KPa表） 中压（1-3KPa表） 高压（3-15KPa表） 2、性能参数与特性曲线 （1）风量：Q m3/h; （2）全风压：Ht Pa; fT Hgpp uu zzgH 12 2 1 2 2 12 2 由于 g(z2-z1) 、gHf和u12/2 可以忽略，则： 其中：Hst为静风压，Hk为动风压， Ht为全风压。 （3）轴功率与效率 kw； kstT HH u ppH 2 2 2 12 1000 QH N t 4、离心通风机的选用 （1）根据管路计算系统所需实际风压; （2）据所输送气体种类和风压范围，选择 风机的类型； （3）据风量和风压选择风机型号； 注