常用设备原理

1、常用设备原理常用设备原理二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理换热器换热器分离器分离器压缩机压缩机泵泵分馏塔分馏塔 分离方式对所得原油和天然气的数量和质量都有分离方式对所得原油和天然气的数量和质量都有很大的影响。分离方式基本上可分为下列三种，即：很大的影响。分离方式基本上可分为下列三种，即：一次分离、连续分离和多级分离一次分离、连续分离和多级分离。 所谓一次分离是指油气混合物的汽液两相一直在所谓一次分离是指油气混合物的汽液两相一直在保持接触的条件下逐渐降低压力，最后流入常压储罐，保持接触的条件下逐渐降低压力，最后流入常压储罐，在罐中一下子把气液分开。由于这种分离方式有大量在罐中一下子把气

2、液分开。由于这种分离方式有大量气体从储中排出，同时油气进入油罐时冲击力很大，气体从储中排出，同时油气进入油罐时冲击力很大，实际生产中并不采用。实际生产中并不采用。 二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理（一）分离器（一）分离器 连续分离连续分离指随着油气混合物在管路中压力的降低，指随着油气混合物在管路中压力的降低，不断地将逸出的平衡气排出，直至压力降为常压，平衡不断地将逸出的平衡气排出，直至压力降为常压，平衡气亦最终排除干净，剩下的液相进入储罐。连续分离亦气亦最终排除干净，剩下的液相进入储罐。连续分离亦称微分分离或微分汽化，它在实际生产中亦很难实现。称微分分离或微分汽化，它在实际生产中亦

3、很难实现。 多级分离多级分离是指油气两相保持接触的条件下，压力降是指油气两相保持接触的条件下，压力降到某一数值时，把降压过程中析出的气体排出，脱除气到某一数值时，把降压过程中析出的气体排出，脱除气体的原油继续沿管路流动、降压到另一较低压力时，把体的原油继续沿管路流动、降压到另一较低压力时，把该段降压过程中从原油中析出的气体再排出，如此反复，该段降压过程中从原油中析出的气体再排出，如此反复，直至系统的压力降为常压，产品进入储罐为止。每排一直至系统的压力降为常压，产品进入储罐为止。每排一次气，作为一级；排几次气，叫做几级分离。次气，作为一级；排几次气，叫做几级分离。 二、常用设备的基本原理二、常用

4、设备的基本原理 将油气混合物分离为单一相态的原油和天然气的过将油气混合物分离为单一相态的原油和天然气的过程通常是在油气分离器中进行。程通常是在油气分离器中进行。 一般来说，要求从气体中带出的液体不超过一般来说，要求从气体中带出的液体不超过50mg/m50mg/m3 3，将直径大于，将直径大于10m10m油滴从气体中除去，就能达油滴从气体中除去，就能达到要求。油气分离包括两个部分：到要求。油气分离包括两个部分：沉降分离和机械分离沉降分离和机械分离。沉降分离是依靠油滴和气体的密度差，把油滴从气体中沉降分离是依靠油滴和气体的密度差，把油滴从气体中沉降下来的分离方法。碰撞分离是利用碰撞作用把在沉沉降下

5、来的分离方法。碰撞分离是利用碰撞作用把在沉降分离中未能除去的较小的油滴除去。油气分离器中完降分离中未能除去的较小的油滴除去。油气分离器中完成碰撞分离作用的部件叫除雾器。成碰撞分离作用的部件叫除雾器。 二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理入口分流器入口分流器气液界面气液界面除雾器除雾器天然气天然气液体液体压力控制阀压力控制阀液位控制阀液位控制阀天然气天然气液体液体液位控制阀液位控制阀压力控制阀压力控制阀除雾器除雾器入口分流器入口分流器气液界面气液界面两相分离器两相分离器二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理重力分离器重力分离器 气液界面气液界面水水液位控制阀液位控制阀水出口水出口界

6、面控制器界面控制器液面控制器液面控制器压力调节阀压力调节阀气体出口气体出口液面控制器液面控制器液面控制器液面控制器入口分流器入口分流器气液界面气液界面油出口油出口油进口油进口水出口水出口油出口油出口气体出口气体出口压力调节阀压力调节阀入口分流器入口分流器油进口油进口三相分离器三相分离器 二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理重力分离器重力分离器 二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理过滤分离器过滤分离器 如果气体中同时含有固体颗粒和液体微粒，就需如果气体中同时含有固体颗粒和液体微粒，就需要使用过滤分离器进行去除。要使用过滤分离器进行去除。 过滤精度：过滤精度：1 1、3 3、5 5

7、、1010m mm m及以上及以上 过滤效率：固体过滤效率：固体99.98% 99.98% 液体：液体：99.5%99.5% 压降：压降：0.1MPa0.1MPa 二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理旋流分离器旋流分离器 旋流分离器依靠其核心部件旋流筒旋流分离器依靠其核心部件旋流筒产生的离心力，使气体在旋流筒中高速产生的离心力，使气体在旋流筒中高速旋转，在很短的时间内凝液就可以到达旋转，在很短的时间内凝液就可以到达器壁内凝结下来，从而达到气液分离，器壁内凝结下来，从而达到气液分离，旋流分离器的分离效果取决于旋流筒的旋流分离器的分离效果取决于旋流筒的设计和气体压力设计和气体压力。旋流分离

8、器依靠旋流旋流分离器依靠旋流筒所产生的强大离心力，分离效果高于筒所产生的强大离心力，分离效果高于重力分离器，可达到重力分离器，可达到5 5m mm m。二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理（二）压缩机（二）压缩机二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理 往复式活塞压缩机往复式活塞压缩机由曲柄连杆机构将驱动机的回由曲柄连杆机构将驱动机的回转运动变为活塞的往复运动，气缸和活塞共同组成实转运动变为活塞的往复运动，气缸和活塞共同组成实现气体压缩的工作腔。活塞在气缸内作往复运动，使现气体压缩的工作腔。活塞在气缸内作往复运动，使气体在气缸内完成进气、压缩、排气等过程，由进、气体在气缸内完成进气

9、、压缩、排气等过程，由进、排气阀控制气体进入与排出气缸。排气阀控制气体进入与排出气缸。二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理 当压缩机的排气量在当压缩机的排气量在3 310m10m3 3/min/min时，气缸的冷却时，气缸的冷却一般采用风冷，活塞杆与曲轴直联，无十字头。当排一般采用风冷，活塞杆与曲轴直联，无十字头。当排气量在气量在10m10m3 3/min/min以上时，大多为水冷，有十字头。活以上时，大多为水冷，有十字头。活塞式压缩机的气缸有单作用和双作用两种。单作用是塞式压缩机的气缸有单作用和双作用两种。单作用是只有气缸一侧才有进、排气阀，活塞经过一次循环，只有气缸一侧才有进、排气

10、阀，活塞经过一次循环，只能压缩一次气体。双作用则是指气缸的两侧都有进、只能压缩一次气体。双作用则是指气缸的两侧都有进、排气阀，活塞往返运动时，都可以压缩气体。活塞式排气阀，活塞往返运动时，都可以压缩气体。活塞式压缩机可以制成单级或多级压缩。气缸通常有油润滑，压缩机可以制成单级或多级压缩。气缸通常有油润滑，必要时也可以采用无油润滑气缸。必要时也可以采用无油润滑气缸。二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理立式立式卧式卧式角度式角度式对置式对置式气缸中心气缸中心线和地面线和地面垂直，由垂直，由于活塞环于活塞环的工作表的工作表面不承受面不承受活塞的重活塞的重量，因此量，因此气缸和活气缸和活塞的磨

11、损塞的磨损较小，活较小，活塞环的工塞环的工作条件有作条件有所改善所改善对称平衡式对称平衡式组合式组合式气缸中心线气缸中心线和地面平行，和地面平行，分单列或双分单列或双列，且都在列，且都在曲轴的一侧。曲轴的一侧。由于整个机由于整个机器都处于操器都处于操作者的视线作者的视线范围之内，范围之内，管理维护方管理维护方便，曲轴、便，曲轴、连杆的安装连杆的安装拆卸都较容拆卸都较容易。易。各气缸中心各气缸中心线披此成一线披此成一定的角度，定的角度，但不等于但不等于180180。由。由于气缸中心于气缸中心线相互位置线相互位置的不同，又的不同，又共分为共分为L L型、型、V V型、型、W W型，型，扇型扇型气缸

12、在曲轴两气缸在曲轴两侧水平布置，侧水平布置，相邻的两相对相邻的两相对列曲柄错角不列曲柄错角不等于等于180180。对置式压缩机对置式压缩机分两种：一种分两种：一种为相对两列的为相对两列的气缸中心线不气缸中心线不在一直线上；在一直线上；另一种曲轴两另一种曲轴两侧相对两列的侧相对两列的气缸中心线在气缸中心线在一直线上，成一直线上，成偶数列，偶数列，气缸中心线气缸中心线和地面垂直，和地面垂直，由于活塞环由于活塞环的工作表面的工作表面不承受活塞不承受活塞两主轴承之两主轴承之间，相对两间，相对两列气缸的曲列气缸的曲柄错角为柄错角为180180，惯性，惯性力可完全平力可完全平衡，转速能衡，转速能提高提高。

13、天然气发天然气发动机动机- -压压缩机组根缩机组根据与发动据与发动机联接型机联接型式，分为式，分为组合式和组合式和可分离式可分离式两种两种。二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理 对称平衡压缩机是对称平衡压缩机是5050年代才出现的，由于优点显年代才出现的，由于优点显著，发展很迅速。现代的大型活塞式压缩机绝大部分著，发展很迅速。现代的大型活塞式压缩机绝大部分均为对称平衡型结构。在对称平衡型中，电动机布置均为对称平衡型结构。在对称平衡型中，电动机布置在曲轴一端的，称为在曲轴一端的，称为M M型；电动机布置在列与列之间型；电动机布置在列与列之间的，

14、称为的，称为H H型，型，H H型的列间距较大，便于操作、维修，型的列间距较大，便于操作、维修，机身和曲轴的结构和制造较简单。机身和曲轴的结构和制造较简单。二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理离心式压缩机本体由转子、定子、轴承等组成。转子由离心式压缩机本体由转子、定子、轴承等组成。转子由主轴、叶轮、联轴器等组成，有时还有轴套、平衡盘，主轴、叶轮、联轴器等组成，有时还有轴套、平衡盘，定子由机壳、隔板、密封（级间密封和轴密封）、进气定子由机壳、隔板、密封（级间密封和轴密封）、进气室和蜗室等组成。室和蜗室等组成。二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理离心式压缩机的使用过程中应注意两个问

15、题：离心式压缩机的使用过程中应注意两个问题：喘振和喘振和临界转速临界转速。喘振又叫飞动，是离心式压缩机的一种特。喘振又叫飞动，是离心式压缩机的一种特殊现象。任何离心压缩机按其结构尺寸，在某一固定殊现象。任何离心压缩机按其结构尺寸，在某一固定的转速下，都有一个最高的工作压力，在此压力下有的转速下，都有一个最高的工作压力，在此压力下有一个相应的最低的流量。当离心压缩机出口的压力高一个相应的最低的流量。当离心压缩机出口的压力高于此数值时，就会产生喘振。为了避免喘振的发生，于此数值时，就会产生喘振。为了避免喘振的发生，必须使压缩机的工作点离开喘振点，使系统的操作压必须使压缩机的工作点离开喘振点，使系统

16、的操作压力低于喘振点的压力。当生产上实际需要的气体量低力低于喘振点的压力。当生产上实际需要的气体量低于喘振点的流量时，为了避免压缩机喘振，可以采用于喘振点的流量时，为了避免压缩机喘振，可以采用循环的方法，使压缩机出口的一部分气体经冷却后，循环的方法，使压缩机出口的一部分气体经冷却后，返回压缩机进口，这条循环管线一般称为反飞动线。返回压缩机进口，这条循环管线一般称为反飞动线。 二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理水平放置的轴都存在一定的临界转速，它是轴本身的一种水平放置的轴都存在一定的临界转速，它是轴本身的一种特性。轴的刚度、转动惯量不同，临界转速也各有不同。特性。轴的刚度、转动惯量不同

17、，临界转速也各有不同。当轴还没有旋转时，由于重力的作用，轴向下弯曲。弯曲当轴还没有旋转时，由于重力的作用，轴向下弯曲。弯曲转动过来后，仍然是弯曲的。由于轴在转动，弯曲也不断转动过来后，仍然是弯曲的。由于轴在转动，弯曲也不断出现，表现出来就是振动，称为自振。自振频率和轴的刚出现，表现出来就是振动，称为自振。自振频率和轴的刚度、几何尺寸等特性有关。而轴本身和轴上安装的零件，度、几何尺寸等特性有关。而轴本身和轴上安装的零件，由于制造安装的原因，转子的重心和转动中心不可能在同由于制造安装的原因，转子的重心和转动中心不可能在同一中心线上重合，一般差一中心线上重合，一般差0.030.030.05mm0.0

18、5mm。由于中心偏差，。由于中心偏差，转动起来就有一个离心力，此离心力使转子发生振动。振转动起来就有一个离心力，此离心力使转子发生振动。振动的次数决定于转子的转速，转动一次就振动一次，所以动的次数决定于转子的转速，转动一次就振动一次，所以强迫振动。当自振和强迫振动的频率相等时，叫共振。共强迫振动。当自振和强迫振动的频率相等时，叫共振。共振时的压缩机转速叫作临界转速振时的压缩机转速叫作临界转速二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理螺杆式压缩机螺杆式压缩机的结构如下图所示。在的结构如下图所示。在“”“”字形气缸字形气缸中平行旋转两个高速回转并按一定传动比相互啮合的中平行旋转两个高速回转并按一

19、定传动比相互啮合的螺旋形转子。通常对节圆外具有凸齿的转子称为阳转螺旋形转子。通常对节圆外具有凸齿的转子称为阳转子（主动转子）；在节圆内具有凹齿的转子称为阴载子（主动转子）；在节圆内具有凹齿的转子称为阴载子（从动转子）。阴、阳转子上的螺旋形体分别称为子（从动转子）。阴、阳转子上的螺旋形体分别称为阴螺杆和阳螺杆。一般阳转子（或经增速齿轮组）与阴螺杆和阳螺杆。一般阳转子（或经增速齿轮组）与驱动机连接。驱动机连接。二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理螺杆式压缩机与活塞式压缩机一样，同属于容积型压螺杆式压缩机与活塞式压缩机一样，同属于容积型压缩机械；就其运动形式而言，压缩机的转子与动力型缩机械；

20、就其运动形式而言，压缩机的转子与动力型机械一样，作高速旋转运动。所以，螺杆式压缩机兼机械一样，作高速旋转运动。所以，螺杆式压缩机兼有二者的特点。有二者的特点。螺杆式压缩机具有较高的齿顶线速度，转速可高达每螺杆式压缩机具有较高的齿顶线速度，转速可高达每分钟万转以上，故常可与高速驱动机直联，没有如活分钟万转以上，故常可与高速驱动机直联，没有如活塞式压缩机那样的气阀、活塞环等易损件，因而它运塞式压缩机那样的气阀、活塞环等易损件，因而它运转可靠，寿命长，易于实现远距离控制。转可靠，寿命长，易于实现远距离控制。具有强制输气的特点，即排气量几乎不受排气压力的具有强制输气的特点，即排气量几乎不受排气压力的影

21、响没有动力型压缩机在小排气量时出现的喘振现象。影响没有动力型压缩机在小排气量时出现的喘振现象。二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理（三）泵（三）泵二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理离心泵具有性能范围广泛、流量均匀、结构简单、运离心泵具有性能范围广泛、流量均匀、结构简单、运转可靠和维修方便等诸多优点，因此离心泵在工业生转可靠和维修方便等诸多优点，因此离心泵在工业生产中应用最为广泛。除了在高压小流量和计量时常用产中应用最为广泛。除了在高压小流量和计量时常用往复式泵，液体含气时常用旋涡泵和容积式泵，高粘往复式泵，液体含气时常用旋涡泵和容积

22、式泵，高粘度介质常用转子泵外，其余场合，绝大多数使用离心度介质常用转子泵外，其余场合，绝大多数使用离心泵据统计，在化工生产（包括石油化工）装置中，离泵据统计，在化工生产（包括石油化工）装置中，离心泵的使用量占泵总量的心泵的使用量占泵总量的70%70%80%80%。二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理（1 1）叶轮：离心泵的核心部件，由）叶轮：离心泵的核心部件，由4-84-8片叶片组成。片叶片组成。 作用：通过高速旋转，将原动机的能量传给液体。作用：通过高速旋转，将原动机的能量传给液体。 分类：开式、闭式和半开式。分类：开式、闭式和半开式。一一 离心泵主要部件和工作原理离心泵主要部件和工

23、作原理1 1主要部件主要部件原理原理（2 2）泵壳：泵的外壳，包围叶轮，形成一个截面积逐渐扩大的蜗牛）泵壳：泵的外壳，包围叶轮，形成一个截面积逐渐扩大的蜗牛壳形通道。将液体的大部分动能转变成静压能。壳形通道。将液体的大部分动能转变成静压能。泵壳作用：汇集液体；能量转化作用。泵壳作用：汇集液体；能量转化作用。（3 3）泵轴：位于叶轮中心且与叶轮所在平面垂直的轴。）泵轴：位于叶轮中心且与叶轮所在平面垂直的轴。 轴封：旋转泵轴与固定泵体之间的密封装置。轴封：旋转泵轴与固定泵体之间的密封装置。二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理2 2离心泵的工作原理离心泵的工作原理（1 1）液体能量转化：泵轴

24、带动）液体能量转化：泵轴带动叶轮叶片间流体做功，流体获叶轮叶片间流体做功，流体获得高速得高速进入泵壳。进入泵壳。蜗壳形通道蜗壳形通道逐渐扩大，流体在壳内减速，逐渐扩大，流体在壳内减速，动能转化为静压能。动能转化为静压能。（2 2）液体吸上原理：叶轮高速旋转使叶轮中心形成低压）液体吸上原理：叶轮高速旋转使叶轮中心形成低压（真空），低位槽液体依靠压力差被不断地吸入泵内。（真空），低位槽液体依靠压力差被不断地吸入泵内。气缚现象：离心泵在启动前壳内充满大量气体，叶轮中气缚现象：离心泵在启动前壳内充满大量气体，叶轮中心处形成的负压小，形不成吸上液体所需的压力差，致心处形成的负压小，形不成吸上液体所需的压

25、力差，致槽内液体吸不上来的现象。槽内液体吸不上来的现象。二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理二二 离心泵的性能参数与特性曲线离心泵的性能参数与特性曲线1 1主要性能参数主要性能参数 转速转速n n：1000-3000rpm1000-3000rpm；2900rpm2900rpm最常见。最常见。 流量流量Q Q：泵的输液能力，与叶轮结构、尺寸和转速有关。：泵的输液能力，与叶轮结构、尺寸和转速有关。流流量计直接测其输出管路。量计直接测其输出管路。压头（扬程）压头（扬程）H H：泵向单位重量流体提供的机械能。与流量、：泵向单位重量流体提供的机械能。与流量、叶轮结构、尺寸和转速有关。叶轮结构、尺

26、寸和转速有关。扬程能量概念；非举升高度扬程能量概念；非举升高度举升高度泵将流体从低位升至高位时，两液面间的高度差。举升高度泵将流体从低位升至高位时，两液面间的高度差。二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理效率效率 ：泵对外加能量的利用程度。：泵对外加能量的利用程度。 = Ne /N = Ne /N有效功率有效功率Ne Ne ：单位时间离心泵对流体做的功。：单位时间离心泵对流体做的功。 Ne=Ne= gQHgQH ； 轴功率轴功率N N：单位时间内由电机输入离心泵的功。单位时间内由电机输入离心泵的功。2 2离心泵的性能曲线离心泵的性能曲线H-QH-Q曲线：随着流量的增加，泵的压头下降，曲线

27、：随着流量的增加，泵的压头下降，此规律对流量很小的情况可能不适用。此规律对流量很小的情况可能不适用。 N-QN-Q曲线：曲线：轴功率随流量的增加而增大，离心轴功率随流量的增加而增大，离心泵应在关闭出口阀的情况下启动，使泵启动功率泵应在关闭出口阀的情况下启动，使泵启动功率最小，减小电机的启动电流。最小，减小电机的启动电流。 -Q -Q曲线：泵的效率先随着流量的增加而上升，达一最大值后下降。生曲线：泵的效率先随着流量的增加而上升，达一最大值后下降。生产中选泵，应使泵在最高效率点附近操作，相应的流量范围内效率较高。产中选泵，应使泵在最高效率点附近操作，相应的流量范围内效率较高。 功率：功率：二、常用

28、设备的基本原理二、常用设备的基本原理粘度：粘度增加，泵的流量、压头、效率都下降，但轴功率上升。粘度：粘度增加，泵的流量、压头、效率都下降，但轴功率上升。故当被流体的粘度有较大变化时，需对特性曲线校正。故当被流体的粘度有较大变化时，需对特性曲线校正。粘度粘度2 21010-5-5m m2 2ss-1-1, ,影响小可忽略。影响小可忽略。 3 3离心泵特性曲线的影响因素离心泵特性曲线的影响因素（1 1）流体的性质：）流体的性质：密度：离心泵的压头和流量均与液体的密度无关，密度：离心泵的压头和流量均与液体的密度无关，HQHQ曲线不变。曲线不变。有效功率和轴功率与密度成正比，使用水的有效功率和轴功率与

29、密度成正比，使用水的NQNQ曲线需对密度校正：曲线需对密度校正： 效率与密度无关。效率与密度无关。 NN实水二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理（2 2）转速）转速 离心泵转速变化时，流量、压头和轴功率都要变化：离心泵转速变化时，流量、压头和轴功率都要变化：（3 3）叶轮直径）叶轮直径当切割量小于当切割量小于20%20%时：时：切割定律切割定律比例定律比例定律1212nnQQ21212)(nnHH31212)(nnNN1212DDQQ21212)(DDHH31212)(DDNN二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理流体通过管路所需外加压头：流体通过管路所需外加压头：式中的压头损失

30、：式中的压头损失：fehgugpzh22222582eeflllluhQdggd三三 离心泵的工作点和流量调节离心泵的工作点和流量调节1 1管路的特性方程管路的特性方程)ephzf Qg （管路的特性方程管路的特性方程二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理2 2离心泵的工作点离心泵的工作点液体流过管路所需压头与泵对液体流过管路所需压头与泵对液体提供的压头相等时的流量液体提供的压头相等时的流量说明：说明：泵的工作点由泵特性和管路泵的工作点由泵特性和管路 特性共同决定，可联立两特性方程得到；特性共同决定，可联立两特性方程得到；泵的工作点对应的泵压头既是泵提供的，也是管路需要泵的工作点对应的泵

31、压头既是泵提供的，也是管路需要 的；的；工作点对应的各性能参数反映一台泵的实际工作状态。工作点对应的各性能参数反映一台泵的实际工作状态。二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理3 3离心泵的流量调节离心泵的流量调节（1 1）改变管路特性）改变管路特性改变出口阀的开度改变出口阀的开度二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理（2 2）改变泵的特性改变泵的特性 改变叶轮转速改变叶轮转速nAnB，转速增加，转速增加, ,流量和压头均流量和压头均增加。增加。 （3 3）改变泵的特性）改变泵的特性 切削叶轮直径：切削叶轮直径：调节范围不大，只能变小，适合调节范围不大，只能变小，适合长期性调整，操作

32、中调整不可行长期性调整，操作中调整不可行二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理n n台完全相同的泵并联，组合泵的特性方程为：台完全相同的泵并联，组合泵的特性方程为： 1 1双泵并联双泵并联理论上，理论上，H H不变，不变，Q Q加倍；加倍；22nQBAH四四 离心泵的组合操作离心泵的组合操作实际工作流量并未加倍（实际工作流量并未加倍（Q QB B2Q2QA A），），压头有所增加；压头有所增加；2 2双泵串联双泵串联理论上，Q不变，H加倍； 实际工作压头未加倍（HB2HA），流量却有所增加；n个完全相同的泵串联，组合泵的特性方程：)(2BQAnH二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原

33、理gpzH高阻管路：高阻管路：2 222串联比并联时串联比并联时Q Q增值大，选串联。增值大，选串联。低阻管路：低阻管路：1 111并联比串联时并联比串联时Q Q增量大，选并联。增量大，选并联。3 3组合方式的选择组合方式的选择压头不够：压头不够：流量不够：流量不够：采用串联采用串联高阻管路高阻管路低阻管路低阻管路双串双串双并双并二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理（1 1）位能、动能及静压能（机械能）位能、动能及静压能（机械能）（2 2）热、外功（净功）热、外功（净功）五五 离心泵的安装高度离心泵的安装高度二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理1 1汽蚀现象汽蚀现象在在S-SS

34、-S和和K-KK-K间列柏努利方程：间列柏努利方程：2()2Kssf s Kppuzhgggsz二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理安装高度：被吸入液体贮槽的液安装高度：被吸入液体贮槽的液面到离心泵入口处的垂直距离面到离心泵入口处的垂直距离. .叶轮中心处汽化产生大量汽泡；叶轮中心处汽化产生大量汽泡；含汽泡液体进入周边高压区，压力剧增使汽泡凝聚，产生局含汽泡液体进入周边高压区，压力剧增使汽泡凝聚，产生局部真空，周围液体以很高的流速冲向真空区域；部真空，周围液体以很高的流速冲向真空区域；当汽泡的冷凝发生在叶片表面附近时，大量液体以高频冲当汽泡的冷凝发生在叶片表面附近时，大量液体以高频冲

35、击力冲击叶片，使叶轮损伤，这种现象称为击力冲击叶片，使叶轮损伤，这种现象称为“汽蚀汽蚀”。问题：如何确定问题：如何确定ZsZs的上限？的上限？泵的实际安装高度低于允许安装高度，操作时不会发生汽泵的实际安装高度低于允许安装高度，操作时不会发生汽蚀。蚀。 二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理汽蚀现象防止汽蚀，应pKpV（液体饱和蒸汽压），且pepK ，2()2esesf s eppuzhggg或或 2()2esesf s eppuzhggg（） 气蚀余量气蚀余量（NPSHNPSH）22eevpuphggg 2 2汽蚀余量与允许安装高度汽蚀余量与允许安装高度全压头全压头饱和蒸汽压饱和蒸汽压最

36、小气蚀余量最小气蚀余量minhmin2min2eevpuphgggmin0.3hh允许=允许气蚀余量允许气蚀余量h允许二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理泵的允许安装高度：泵的允许安装高度：()svsf s eppzhhgg，允许允许 （1 1）汽蚀现象的产生的原因：）汽蚀现象的产生的原因：离心泵的安装高度太高；离心泵的安装高度太高；被输送流体的温度太高，液体蒸汽压过高；被输送流体的温度太高，液体蒸汽压过高；吸入管路的阻力损失太大。吸入管路的阻力损失太大。（2 2）计算的允许安装高度有时为负值，说明泵应该安装在）计算的允许安装高度有时为负值，说明泵应该安装在 液体贮槽液面以下。液体贮槽

37、液面以下。（3 3）允许安装高度的大小与泵的流量有关。）允许安装高度的大小与泵的流量有关。（4 4）安装泵时，为保险计，实际安装高度比允许安装高度）安装泵时，为保险计，实际安装高度比允许安装高度 还要小还要小0.50.5至至1 1米。米。二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理1 1、离心泵的类型：、离心泵的类型：（1 1）清水泵：适用于输送清水或物性与水相近、无腐蚀性且杂质较少）清水泵：适用于输送清水或物性与水相近、无腐蚀性且杂质较少的液体。结构简单，操作容易。的液体。结构简单，操作容易。（2 2）耐腐蚀泵：用于输送具有腐蚀性的液体，接触液体的部件用耐腐）耐腐蚀泵：用于输送具有腐蚀性的液

38、体，接触液体的部件用耐腐蚀的材料制成，要求密封可靠。蚀的材料制成，要求密封可靠。（3 3）油泵：输送石油产品的泵，要求有良好的密封性。）油泵：输送石油产品的泵，要求有良好的密封性。（4 4）杂质泵：输送含固体颗粒的液体、稠厚的浆液，叶轮流）杂质泵：输送含固体颗粒的液体、稠厚的浆液，叶轮流 道宽，叶片数少。道宽，叶片数少。单吸泵单吸泵, ,双吸泵双吸泵流量大小；流量大小；单级泵单级泵, ,多级泵多级泵扬程大小；扬程大小； 卧式泵，立式泵卧式泵，立式泵安装条件。安装条件。六六 离心泵的选用、安装与操作离心泵的选用、安装与操作二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理l（1）根据被输送液体的性质确

39、定泵的类型l（2）确定输送系统的流量和所需压头。 流量由生产任务来定，所需压头由管路的特性方程来定。l（3）根据所需流量和压头确定泵的型号查泵的型谱或相关附表，要求流量和压头与管路所需相适应，防止形成大马拉小车（浪费）或小马拉大车（超载）。若生产中流量有变动，以最大流量为准来查找，无最大流量时，按1.11.15倍正常流量计算；H应以最大流量对应压头的1.051.1倍计。若H和Q与所需要不符，则应在邻近型号中找H和Q都稍大一点的。若几个型号都满足，应选一个在操作条件下效率最好的。为保险，所选泵可以稍大；但若太大，工作点离最高效率点太远，则能量利用程度低。若被输送液体的性质与标准流体相差较大，则应

40、对所选泵的特性曲线和参数进行校正，确定是否能满足要求。二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理3 离心泵的安装与操作 （1）安装：安装高度不能太高，应小于允许安装高度。尽量减少吸入管路的阻力， 主要考虑：吸入管路短、直、粗、管件少。 （2）操作：启动前应灌泵；应在关闭出口阀的情况下启动泵；停泵前先关闭出口阀；二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理一 、往复泵：往复工作的容积式泵，依靠活塞的往复运动周期性改变泵腔容积将液体吸入和压出。1 1往复泵的结构往复泵的结构吸入阀和排出阀均为单向阀。吸入阀和排出阀均为单向阀。活塞与阀间的空间称为工作室。活塞与阀间的空间称为工作室。 往复泵装置简图

41、往复泵装置简图11泵缸泵缸; 2; 2活塞活塞; 3; 3活塞杆活塞杆; ; 4 4吸入阀吸入阀; 5; 5排出阀排出阀单动泵：一侧装有吸入阀和排出阀单动泵：一侧装有吸入阀和排出阀. .二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理活塞与电机相连，在泵缸内作往复运动；活塞自左向右移动时，排出阀关闭，吸入 阀打开，液体进入泵缸，直至活塞移至最右端。活塞由右向左移动，吸入阀关闭而排出阀开启，将液体以高压排出。活塞移至左端，排液完毕，完成一个工作循环，周而复始实现送液。说明：冲程：活塞在两端点间的移动距离。单动泵：活塞往复运动一次，吸液和排液各一次，交替进行，输送液体不连续。由于活塞的往复运动是不等速

42、的，瞬间流量不均匀，形成的流量曲线：Q Q2.2.工作原理：工作原理：二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理单动往复泵双动泵：活塞左右两侧都有阀门，吸液和排液同时进行。活塞自左向右移动时，工作室左侧吸入液体，右侧排出液体，活塞自右向左移动时，工作室右侧吸入液体，左侧排出液体，活塞的每一次行程都在吸液和排液，每一个工作循环吸液和排液各两次，因而供液流量连续，但仍有起伏。Q Q采用三台双动泵并联工作，其送采用三台双动泵并联工作，其送液量较均匀。液量较均匀。Q Q为提高流量的均匀性，左右两排出阀上方为提高流量的均匀性，左右两排出阀上方增设空气室，利用空气的压缩和膨胀来存增设空气室，利用空气的压

43、缩和膨胀来存放和排出部分液体，对液流波动起缓冲作放和排出部分液体，对液流波动起缓冲作用用 稳压装置稳压装置二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理双动往复泵3.往复泵特点：(1)流量只与泵缸尺寸、冲程、活塞往复次数有关，与泵的压头、管路等无关。(2)理论上(3) 单动泵的流量：QTASnr 双动泵的流量：QT(2A-a)S nr式中： QT 往复泵理论流量，m3/s； A 活塞截面积，m2； a 活塞杆截面积，m2； S 活塞的冲程(在泵缸内移动的距离)，m； nr 活塞往复频率，1/s。二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理(3)(3)往复泵提供的压头只与管路的情况有关，往复泵提供

44、的压头只与管路的情况有关，与泵的几何尺与泵的几何尺 寸、流量无关寸、流量无关; ;(4)(4)往复泵具有自吸能力往复泵具有自吸能力; ;(5)(5)启动和停车时须开出口阀门（与离心泵相反）。启动和停车时须开出口阀门（与离心泵相反）。流量调节流量调节 不能用排出管路上的阀门不能用排出管路上的阀门; ;(6)(6)往复泵的理论流量是由单位时间内活塞扫过的体积决定的，往复泵的理论流量是由单位时间内活塞扫过的体积决定的，排液能力只与活塞位移有关，与管路无关，这种泵称为正位移排液能力只与活塞位移有关，与管路无关，这种泵称为正位移泵。泵。实际流量小于理论流量，仍为常数，压头高时会稍变小。 瞬时流量不均匀而

45、一段时间内流量的固定性。二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理4、往复泵的工作点与流量调节流量调节方法：流量调节方法：支路调节：在排出管上安装支路。支路调节：在排出管上安装支路。支路作用：使排出液体部分流回吸入管路，即使主支路作用：使排出液体部分流回吸入管路，即使主管中的流量发生变化，泵送流量不变。支路还设安管中的流量发生变化，泵送流量不变。支路还设安全阀，当泵出口压力超过规定值，安全阀被顶开，全阀，当泵出口压力超过规定值，安全阀被顶开，使出口减压。使出口减压。改变曲柄转速：通过改变曲柄转速，来改变活塞改变曲柄转速：通过改变曲柄转速，来改变活塞往复运动的频率，达到调节流量的目的。往复运动

46、的频率，达到调节流量的目的。工作点：泵特性与管特性的交点。工作点：泵特性与管特性的交点。二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理屏蔽泵屏蔽泵标准型反向清洗标准型反向清洗立式逆向循环型立式逆向循环型标准逆向循环型标准逆向循环型基本分离型基本分离型基本型轴外循环基本型轴外循环基本型轴内循环基本型轴内循环高温分离型高温分离型二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理 在石油化工及油气集输生产过程中，常常需要对物在石油化工及油气集输生产过程中，常常需要对物料进行加热，换热器是现介质之间热量热交换的设备。料进行加热，换热器是现介质之间热量热交换的设备。在

47、石油、化工装置中换热器占据着重要的位置，通常在石油、化工装置中换热器占据着重要的位置，通常约占总投资的约占总投资的30-45%30-45%，占设备总重量的，占设备总重量的40%40% 。1 1、接触式换热器、接触式换热器2 2、蓄热式换热器、蓄热式换热器3 3、间壁式换热器、间壁式换热器（板、管式换热器（板、管式换热器 ）约占总量的约占总量的90%90%以上以上。（四）换热器（四）换热器二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理接触式换热器的工作原理是两种介质经接触而相互传接触式换热器的工作原理是两种介质经接触而相互传递热量。如电厂使用的凉水塔、小型浴室热水加热等。递热量。如电厂使用的凉水塔

48、、小型浴室热水加热等。 二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理 蓄热式换热器的工作原理是先加热固体物质使其蓄热式换热器的工作原理是先加热固体物质使其达到一定温度后，冷介质再通过固体物质而被加热，达到一定温度后，冷介质再通过固体物质而被加热，达到传热的目的，这种换热器使用量极少达到传热的目的，这种换热器使用量极少 。二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理 间壁式换热器：间壁式换热器：当一种液体与另一种液体进行交当一种液体与另一种液体进行交换而且不允许混合时，就要求在间壁式热交换器中进换而且不允许混合时，就要求在间壁式热交换器中进行，冷热液体用固体传热面隔开。间壁式热交换器类行，冷热液

49、体用固体传热面隔开。间壁式热交换器类很多。在各种换热器中，由于管壳式换热器单位体积很多。在各种换热器中，由于管壳式换热器单位体积内能够提供较大的传热面积，传热效果比较好、并且内能够提供较大的传热面积，传热效果比较好、并且适应性较强，因此是生产上应用最广泛的换热设备，适应性较强，因此是生产上应用最广泛的换热设备，约占总量的约占总量的90%90%以上。以上。 管壳式换热器、螺旋板式换热器、套管式换热器、管壳式换热器、螺旋板式换热器、套管式换热器、板式换热器、板壳式换热器板式换热器、板壳式换热器 二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理 1 1、管壳式换热器是把换热管与管板连接，再用壳、管壳式换

50、热器是把换热管与管板连接，再用壳体固定的一种换热器。石油、化工装置中的换热设备，体固定的一种换热器。石油、化工装置中的换热设备，应用最广泛的是管壳式换热器。因为许多工艺过程都应用最广泛的是管壳式换热器。因为许多工艺过程都具有高温、高压、高真空、有腐蚀等特点，而管壳式具有高温、高压、高真空、有腐蚀等特点，而管壳式换热器具有选材范围广，换热表面清洗较方便，适应换热器具有选材范围广，换热表面清洗较方便，适应性强，处理能力大，特别是能承受高温和高压等特点，性强，处理能力大，特别是能承受高温和高压等特点，所以管壳式换热器被广泛应用于化工、炼油、石油化所以管壳式换热器被广泛应用于化工、炼油、石油化工、制药

51、、印染以及其它许多工业中。工、制药、印染以及其它许多工业中。 U U形管式换热器、浮头式换热器、固定管板式换热形管式换热器、浮头式换热器、固定管板式换热器、填料函式换热器器、填料函式换热器 二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理（1 1）固定管板式换热器固定管板式换热器 换热器的两端管板采用焊接方法与壳体连接固定。换热管可换热器的两端管板采用焊接方法与壳体连接固定。换热管可为光管或低翅管。其结构简单，制造成本低，能得到较小的壳体为光管或低翅管。其结构简单，制造成本低，能得到较小的壳体内径，管程可分成多样，壳程也可用纵向隔板分成多程，规格范内径，管程可分成多样，壳程也可用纵向隔板分成多程，

52、规格范围广，故在工程中广泛应用。其缺点是壳侧不便清洗，只能采用围广，故在工程中广泛应用。其缺点是壳侧不便清洗，只能采用化学方法清洗，检修困难，对于较脏或对材料有腐蚀性的介质不化学方法清洗，检修困难，对于较脏或对材料有腐蚀性的介质不能走壳程。壳体与换热管温差应力较大，当温差应力很大时（大能走壳程。壳体与换热管温差应力较大，当温差应力很大时（大于于5050o oC C），可以设置单波或多波膨胀节减小温差应力。固定管板），可以设置单波或多波膨胀节减小温差应力。固定管板式换热器可分为带膨胀节和不带膨胀节两种形式式换热器可分为带膨胀节和不带膨胀节两种形式 。二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理（

53、2 2）U U形管式换热器形管式换热器 U U形管式换热器是将换热管弯成形管式换热器是将换热管弯成U U形，管子两端固形，管子两端固定在同一块管板上。由于换热管可以自由伸缩，所以定在同一块管板上。由于换热管可以自由伸缩，所以壳体与换热管无温差应力。因壳体与换热管无温差应力。因U U形管式换热器仅有一块形管式换热器仅有一块管板，所以结构较简单，管束可从壳体内抽出，壳侧管板，所以结构较简单，管束可从壳体内抽出，壳侧便于清洗，但管内清洗稍困难，所以管内介质必须清便于清洗，但管内清洗稍困难，所以管内介质必须清洁且不易结垢。洁且不易结垢。U U形管式换热器一般用于高温高压情况形管式换热器一般用于高温高压

54、情况下，尤其是壳体与换热管金属壁温差较大时。下，尤其是壳体与换热管金属壁温差较大时。 壳程可壳程可设置纵向隔板，将壳程分为两程。设置纵向隔板，将壳程分为两程。二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理( (3)3)浮头式换热器结构如图所示，其一端管板与壳体固定，而另浮头式换热器结构如图所示，其一端管板与壳体固定，而另一端的管板可以在壳体内自由浮动。壳体和管束对热膨胀是自一端的管板可以在壳体内自由浮动。壳体和管束对热膨胀是自由的，故当两种介质的温差较大时，管束与壳体之间不会产生由的，故当两种介质的温差较大时，管束与壳体之间不会产生温差应力。浮头端设计成可拆结构，使管束可以容易地插入或温差应力。

55、浮头端设计成可拆结构，使管束可以容易地插入或抽出，这样为检修和清洗提供了方便。抽出，这样为检修和清洗提供了方便。这种形式的换热器特别这种形式的换热器特别适用于壳体与换热管温差应力较大，而且要求壳程与管程都要适用于壳体与换热管温差应力较大，而且要求壳程与管程都要进行清洗的工况进行清洗的工况。浮头式换热器的缺点是结构复杂，价格较贵，。浮头式换热器的缺点是结构复杂，价格较贵，成本较固定管板式换热器高成本较固定管板式换热器高2020，而且浮头端小盖在操作时无，而且浮头端小盖在操作时无法知道泄漏情况，所以装配时一定要注意密封性能法知道泄漏情况，所以装配时一定要注意密封性能。二、常用设备的基本原理二、常用

56、设备的基本原理管壳式换热器系列特征和适用范围管壳式换热器系列特征和适用范围二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理2 2、套管式换热器、套管式换热器 套管式换热器是由两种大小不同的标准管连接或套管式换热器是由两种大小不同的标准管连接或焊接而成的同心套筒，根据换热要求，可将几段套筒焊接而成的同心套筒，根据换热要求，可将几段套筒连接起来组成换热器。进行换热时一种流体在内管，连接起来组成换热器。进行换热时一种流体在内管，另一种流体则在套管的间隙流动。套管式换热器的优另一种流体则在套管的间隙流动。套管式换热器的优点是制造简单年内，耐压高。缺点是金属耗量高，难点是制造简单年内，耐压高。缺点是金属耗量

57、高，难以构成较大的面积，占地面积也较大。一般适用于中以构成较大的面积，占地面积也较大。一般适用于中小流量的工况小流量的工况。二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理3 3、蛇管式换热器、蛇管式换热器 蛇管式换热器是由直管及弯管组称的管组或螺旋蛇管式换热器是由直管及弯管组称的管组或螺旋形管组，一般将其浸没在承有液体的容器内，如大罐、形管组，一般将其浸没在承有液体的容器内，如大罐、燃料油罐等设备的加热、单盘管换热器等。蛇管式换燃料油罐等设备的加热、单盘管换热器等。蛇管式换热器内通入热载体（蒸汽、热水或热油等）热器内通入热载体（蒸汽、热水或热油等） 二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理4

58、 4、螺旋板式换热器、螺旋板式换热器螺旋板式换热器是由两块平行的钢板在专用设备上制螺旋板式换热器是由两块平行的钢板在专用设备上制成，每块钢板都被绕成螺旋形，并形成两个同心通道。成，每块钢板都被绕成螺旋形，并形成两个同心通道。进出口管分别装于通道的边缘端。螺旋板式换热器具进出口管分别装于通道的边缘端。螺旋板式换热器具有体积小、效率高、制造简单、成本低等优点。是一有体积小、效率高、制造简单、成本低等优点。是一种高效换热设备，适用汽汽、汽液、液液传热。种高效换热设备，适用汽汽、汽液、液液传热。螺旋板式换热器按结构形式可分为不可拆式螺旋板式螺旋板式换热器按结构形式可分为不可拆式螺旋板式及可拆式螺旋板式

59、换热器及可拆式螺旋板式换热器 二、常用设备的基本原理二、常用设备的基本原理（1 1）由于设备由两张卷制而成，形成了两个均匀的螺旋通道，）由于设备由两张卷制而成，形成了两个均匀的螺旋通道，两种传热介质可进行全逆流流动，大大增强了换热效果，即使两种传热介质可进行全逆流流动，大大增强了换热效果，即使两种小温差介质，也能达到理想的换热效果。两种小温差介质，也能达到理想的换热效果。（2 2）在壳体上的接管采用切向结构，局部阻力小，由于螺旋通）在壳体上的接管采用切向结构，局部阻力小，由于螺旋通道的曲率是均匀的，液体在设备内流动没有大的转向，总的阻道的曲率是均匀的，液体在设备内流动没有大的转向，总的阻力小，

60、因而可提高设计流速使之具备较高的传热能力。力小，因而可提高设计流速使之具备较高的传热能力。 （3 3）不可拆式螺旋板式换热器螺旋通道的端面采用焊接密封，）不可拆式螺旋板式换热器螺旋通道的端面采用焊接密封，因而具有较高的密封性。因而具有较高的密封性。（4 4）可拆式螺旋板换热器其中一个通道可拆开清洗，特别适用）可拆式螺旋板换热器其中一个通道可拆开清洗，特别适用有粘性、有沉淀液体的热交换。有粘性、有沉淀液体的热交换。（5 5）螺旋板式换热器按公称压力可分为）螺旋板式换热器按公称压力可分为PN0.6PN0.6、1.01.0、1.61.6、2.5MPa(2.5MPa(系指单通道能承受的最大工作压力系指