化工原理_流体输送机械_课件

1、流体输送机械流体输送机械烟气脱硫流程烟气脱硫流程低压 高压低处 高处近处 远处流体物性不同操作条件各异 对于这些情况，都必须通过向流体提供机械能的方法来实现。向流体提供机械能的设备称为流体输送机械。生产过程中的流体输送一般有以下几种情况： 概 述概 述流体输送设备分类：流体输送设备分类： 输送液体泵(pumps) 输送气体通风机、鼓风机、压缩机、真 空泵 按流体类型按工作原理 动力式：借助于高速旋转的叶轮使流体获得能量。包括离心式、轴流式输送机械 容积式：利用活塞或转子的挤压使流体升压以获得能量。包括往复式、旋转式输送机械 流体作用式：依靠能量转换原理以实现输送流体任务。如喷射泵1 1、基本结

2、构、基本结构固定的泵壳固定的泵壳（VoluteVolute）旋转的叶轮旋转的叶轮(impeller(impeller)一、基本结构及工作原理一、基本结构及工作原理第一节、离心泵第一节、离心泵2、离心泵的工作原理、离心泵的工作原理3.3.离心泵的工作过程离心泵的工作过程叶轮中部低压叶轮中部低压液体吸入液体吸入灌泵灌泵 叶轮高叶轮高速旋转速旋转 离心作用离心作用 静压能和动能静压能和动能 叶轮叶轮外缘外缘 流道扩大流道扩大 动能动能 静压能静压能 液体排出液体排出 排液过程排液过程 吸液过程吸液过程 泵壳泵壳 4.4.气缚现象：气缚现象：启动时泵内需灌满液体气缚现象不能启动无自吸液能力离心作用小若

3、泵内存留空气装设底阀装设底阀( (单向阀单向阀)()(止逆阀止逆阀) )二、主要部件二、主要部件1、叶轮、叶轮作用作用结构结构 前弯叶片、前弯叶片、后弯叶片后弯叶片、径向叶片、径向叶片类型类型 开式、半开式和闭式开式、半开式和闭式单吸式和双吸式单吸式和双吸式吸入方式吸入方式 传递能量传递能量思考：思考：三种叶轮中哪一种效率高？三种叶轮中哪一种效率高？闭式叶轮的内漏较弱些，敞式叶轮的最大。闭式叶轮的内漏较弱些，敞式叶轮的最大。但敞式叶轮和半闭式叶轮不易发生堵塞现象。但敞式叶轮和半闭式叶轮不易发生堵塞现象。双吸式：双吸式： 吸液量大吸液量大无轴向推力无轴向推力双吸双吸单吸单吸2、泵壳泵壳 汇集液体

4、并导出液体，能量转换装置汇集液体并导出液体，能量转换装置4、轴封：轴封：作用作用防止漏液或外界空气漏进泵内防止漏液或外界空气漏进泵内类型类型软填料或机械软填料或机械(高高)密封密封3、导轮：导轮：减少液体进减少液体进入蜗壳时的入蜗壳时的碰撞碰撞未装导轮未装导轮装导轮装导轮三、主要性能参数三、主要性能参数 允许汽蚀余量允许汽蚀余量轴功率和效率轴功率和效率压头压头流量流量转速转速铭牌铭牌H，又称扬程，又称扬程(head)，泵对，泵对单位重量单位重量(1 N)流体流体提供的有效能量，提供的有效能量，m。可测量可测量Q，泵单位时间实际输出的液体量，泵单位时间实际输出的液体量，m3/s或或m3/h。可测

5、量。可测量转速转速流量流量压头压头n，单位，单位r.p.s或或r.p.m 流量计 真空表 压力表 h0 1 2 12221222VMfppuuzHzHgggg2122212MVfppuuHzzHgg0MVppHhg轴功率轴功率 ，无量纲，无量纲效效 率率泵轴所需功率，电动机传给泵轴的功率，泵轴所需功率，电动机传给泵轴的功率，P有效功率有效功率单位时间内液体从泵中叶轮获得的有效能量，单位时间内液体从泵中叶轮获得的有效能量，Pe 电电机机 泵泵 eVPqgHePPPPe与效率与效率 有关的各种能量损失有关的各种能量损失：小型水泵：小型水泵： 一般为一般为60-85%大型水泵：大型水泵： 可达可达9

6、0%以上以上容积损失容积损失水力损失水力损失机械损失机械损失泵轴与轴承、密封圈等机械部件之间的摩擦泵轴与轴承、密封圈等机械部件之间的摩擦内漏内漏环流损失、摩擦损失、冲击损失环流损失、摩擦损失、冲击损失四、离心泵的特性曲线四、离心泵的特性曲线HqVPqVqV厂家实验测定产品说明书额定转速、标定状况（大气压101.325kPa，20oC清水）泵性能实验装置示意图 (1)HqV线线: qV, H讨论：讨论：(2)PqV线线: qV, P qV = 0P=Pmin最高点：泵的设计工况点。最高点：泵的设计工况点。注意：注意：实际生产中，泵不可能正好在设计工况下运实际生产中，泵不可能正好在设计工况下运转，

7、一般取最高效率以下转，一般取最高效率以下7%范围内为高效区。范围内为高效区。所以，离心泵启动所以，离心泵启动时，关闭出口阀。时，关闭出口阀。(3)qV线线: qV,先先后后五、离心泵的气蚀现象与安装高度五、离心泵的气蚀现象与安装高度安装高度： 问题：液面到泵入口处的垂直距离(Hg)安装高度有无限制？fgHguHgpgp22101Hg，则p1当p1pv， 叶轮中心汽化汽泡 被抛向外围凝结局部真空压力升高周围液体高速冲向汽泡中心 撞击叶片(水锤)伴随现象泵体振动并发出噪音H, Q , 严重时不送液；时间长久，水锤冲击和化学腐蚀，损坏叶片在槽液面0-0与泵入口1-1截面间列伯努利方程：1、气蚀现象、

8、气蚀现象讨论 汽蚀现象产生的原因：安装高度太高；被输送流体的温度太高，液体蒸汽压过高；吸入管路阻力或压头损失太高。防止措施防止措施：把离心泵安装在恰当的高度位置上，确保泵内压强最低点处的静压超过工作温度下被输送液体的饱和蒸汽压。安装高度 ，汽蚀问题：如何确定Hg的上限 允许安装高度2 2、有效汽蚀余量与必需汽蚀余量、有效汽蚀余量与必需汽蚀余量有效汽蚀余量有效汽蚀余量 ha21()2 1 1ggggVappuhg讨论：讨论：1gafHphgH ha的大小与吸液管路高度、管径等有关，与泵本身无关。的大小与吸液管路高度、管径等有关，与泵本身无关。泵入口处所具有的压头泵入口处所具有的压头液体在工作温度

9、下的饱液体在工作温度下的饱和蒸气压头和蒸气压头必需汽蚀余量必需汽蚀余量 hr表示液体从泵入口流到叶轮表示液体从泵入口流到叶轮内最低压力点内最低压力点K处的全部压处的全部压头损失。头损失。1 1g g212pug g gVp k kg gp 泵入口处压头泵入口处压头叶轮压力最低处压头叶轮压力最低处压头饱和蒸汽压头饱和蒸汽压头必需汽蚀余量必需汽蚀余量 hr有效汽蚀余量有效汽蚀余量 harh 越大，说明泵抗汽蚀性能越差。hr大小与泵结构尺寸及液大小与泵结构尺寸及液体流量有关。体流量有关。讨论：讨论：maxVrVrqhqh ，对同类型泵，所以应在下计算。=arKVarKVarKVhhpphhpphhp

10、p 判别汽蚀的条件是：时，不发生汽蚀；时，开始发生汽蚀；时，严重汽蚀。3 3、离心泵的最大安装高度、离心泵的最大安装高度20110212()21 1g gg gg ggfVgafVappuHHgggppHhHgppuhg 1=gaarKVpHhghhpp 当减小到与必需汽蚀余量相等时，即，则是开始发生汽蚀的临界情况。我们称此时的安装高度为最大安装高度，我们称此时的安装高度为最大安装高度，Hgmax。ma0 xgVrfrghHpphHg作为泵的一个特性，须有泵制造厂通过实验测定。讨论：讨论：1、qV，则Hgmax ，保险 ;用可能的最大qV计算Hgmax 2、计算出的Hgmax 0, 低于贮槽液

11、面安装 4 4、允许汽蚀余量与最大允许安装高度、允许汽蚀余量与最大允许安装高度0:0.30.3mgrgVfrghhhHpphhgHH 允许那么最大允许安装高度允许工程上，为保证泵的安全操作，不发生汽蚀，要加上一个安全裕量，作为允许汽蚀余量：注：注：1 1、p p0 0为贮槽液面上方的绝对压力，为贮槽液面上方的绝对压力，p pa a（当贮槽敞口时，（当贮槽敞口时， p p0 0即为当地环境大气压）；即为当地环境大气压）；2 2、p pV V为液体在工作温度下的饱和蒸气压，为液体在工作温度下的饱和蒸气压，p pa a；3 3、泵的实际安装高度必须小于最大允许安装高度；、泵的实际安装高度必须小于最大

12、允许安装高度；七、离心泵的类型与选用七、离心泵的类型与选用 1 1、离心泵的类型、离心泵的类型离心泵离心泵 输液性质输液性质 水泵水泵耐腐蚀泵耐腐蚀泵油泵油泵杂质泵杂质泵吸液方式吸液方式 单吸泵单吸泵双吸泵双吸泵叶轮数目叶轮数目单级泵单级泵多级泵多级泵 压头高低压头高低 低压泵低压泵中压泵中压泵高压泵高压泵(H50m水柱水柱)(H=2050m水柱水柱)(1) 水泵水泵性质与水相似的液体性质与水相似的液体B型型(IS型型)单级单吸悬臂式单级单吸悬臂式H：5-125m，Q：6.3-400hm /3D型型多级泵多级泵压头较高压头较高H：14-351 mQ：10.8-850hm /3100D-673多

13、级泵多级泵吸入口直径吸入口直径单级扬程单级扬程,m级数级数单级单吸离心泵单级单吸离心泵多级离心泵多级离心泵流量较大流量较大S型型双吸泵双吸泵H：9-140m，Q：120-12500hm /3(2) 耐腐蚀泵耐腐蚀泵(F型型)酸、碱液等酸、碱液等l与被输送流体接触的材料全是耐腐蚀材料与被输送流体接触的材料全是耐腐蚀材料l密封要求高，一般采用机械密封。密封要求高，一般采用机械密封。H灰口铸铁灰口铸铁浓硫酸浓硫酸B铬镍合金钢铬镍合金钢弱腐蚀性液体弱腐蚀性液体M铬镍钼钛合金钢铬镍钼钛合金钢浓硝酸浓硝酸吸入口直径吸入口直径,mm,mm悬臂式耐腐蚀泵悬臂式耐腐蚀泵材料代号材料代号单端面轴封单端面轴封40F

14、M1-2640FM1-26扬程扬程,m,m耐腐蚀泵耐腐蚀泵(F(F型型) )耐腐蚀铸件耐腐蚀铸件(3)(3)油泵油泵(Y(Y型型) )石油产品石油产品轴封严格、冷却良好轴封严格、冷却良好100Y-120100Y-1202 2吸入口直径吸入口直径,mm,mm单吸油泵单吸油泵单级扬程单级扬程级数级数YSYS双吸油泵双吸油泵(4)(4)杂质泵杂质泵(P(P型型) )悬浮液和稠浆液悬浮液和稠浆液叶片少、流道宽叶片少、流道宽( (开式或半闭式开式或半闭式) )几种离心泵几种离心泵2.2.离心泵的选用离心泵的选用(1)(1)液体性质液体性质泵的类型泵的类型(2)(2)确定流量和压头确定流量和压头(4)(4

15、)核算轴功率。核算轴功率。(3)(3)确定泵的型号，列出主要性能参数确定泵的型号，列出主要性能参数qV泵泵 qV需需, H泵泵 H需需安装高度安装高度Hg 启动前灌液启动前灌液启动前关闭出口阀启动前关闭出口阀停泵前关闭出口阀停泵前关闭出口阀冬天停泵应排尽液体冬天停泵应排尽液体3、泵的安装和操作、泵的安装和操作防气蚀；防气蚀；防气缚；防气缚；P=Pmin；防倒冲；防倒冲；防冻裂；防冻裂；经常检查轴封情况。经常检查轴封情况。第二节、其它类型化工用泵第二节、其它类型化工用泵1、往复泵、往复泵(1) 结构与工作原理结构与工作原理1-泵缸泵缸 2-活塞活塞 3-活塞杆活塞杆 4-吸入阀吸入阀 5-排出阀

16、排出阀 工作原理：利用容积的变化给流体加静压能工作原理：利用容积的变化给流体加静压能(2) 往复泵的类型与流量往复泵的类型与流量单动泵：活塞循环一次，吸液和排液各一次单动泵：活塞循环一次，吸液和排液各一次单动泵的流量曲线单动泵的流量曲线双动泵：双动泵：双动泵的流量曲线双动泵的流量曲线三联泵：三联泵：三联泵的流量曲线三联泵的流量曲线322=(2)/ min41/ min=-0.9-0.97VVVVVVVqASnqAa SnqmAADDmSmnamqq理理理理单动泵：双动泵：往复泵的理论流量，；活塞的截面积， 为活塞直径， ；活塞的行程， ；活塞的往复频率，；活塞杆截面积，。在实际操作中，由于漏液

17、，实际平均流量要小于理论平均流量：实际平均流量：容积效率，一般约为往复泵的流量：往复泵的流量：往复泵的扬程与流量几乎无关，往复泵的最大允许扬程由泵往复泵的扬程与流量几乎无关，往复泵的最大允许扬程由泵的机械强度、密封性能及电动机的功率等决定。的机械强度、密封性能及电动机的功率等决定。管路特性曲线管路特性曲线HqV工作点工作点H-qV理理 曲线曲线H-qV 曲线曲线(3) 往复泵的扬程与流量调节往复泵的扬程与流量调节 往复泵的扬程：往复泵的扬程：往复泵的流量调节：往复泵的流量调节：1. 改变活塞的往复次数或行程；改变活塞的往复次数或行程；2. 旁路调节。旁路调节。(4) 与离心泵比较与离心泵比较 具有自吸能力，无需灌泵； 安装高度也受限制； 扬程与流量几乎无关； 输液量不均匀、不连续； 流量调