化工管路和离心泵

1、第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 第一节第一节 流体输送管路流体输送管路 第二节第二节 流体流动的基础知识流体流动的基础知识 第三节第三节 管子的选用与管路安装管子的选用与管路安装 第四节第四节 液体输送机械液体输送机械 第五节第五节 气体输送机械气体输送机械 一、管路的分类一、管路的分类 类类 型型 简单简单管路管路 单一管路单一管路 串联管路串联管路 分支管路分支管路 并联管路并联管路 结结 构构 直径不变、无分支的管路直径不变、无分支的管路 虽无分支但管径多变的管路虽无分支但管径多变的管路 复杂复杂管路管路 流体由总管分流到几个分支，各分支出流体由总管分流到几个分支，各

2、分支出口不同口不同 并联管路中，分支最终又汇合到总管并联管路中，分支最终又汇合到总管 各种管路示意图各种管路示意图 简单管路简单管路 复杂管路复杂管路 二、管路的基本构成二、管路的基本构成 管路由管路由管子管子、管件管件和和阀门阀门等按一定的排列方式构成，等按一定的排列方式构成，也包括一些附属于管路的管架、管卡、管撑等辅件。也包括一些附属于管路的管架、管卡、管撑等辅件。 1 1、化工管材、化工管材 种类及名称种类及名称 有缝钢管有缝钢管 钢管钢管 无缝钢管无缝钢管 铸铁管铸铁管 铜管与黄铜管铜管与黄铜管 有色金属管有色金属管 铅管铅管 铝管铝管 陶瓷管、水泥管、玻璃管、塑料管、橡胶管等陶瓷管、

3、水泥管、玻璃管、塑料管、橡胶管等 金属管金属管 非金属管非金属管 2 2、管件、管件 管件是用来管件是用来连接连接管子以达到延长管路、改变管路方向管子以达到延长管路、改变管路方向 或直径、分支、合流或封闭管路的附件的总称。或直径、分支、合流或封闭管路的附件的总称。 管件分类管件分类 ? 用以用以改变流向改变流向：9090o弯头、弯头、4545o弯头、弯头、180180o回弯头等；回弯头等； ? 用以用以堵截管路堵截管路：管帽、丝堵：管帽、丝堵( (堵头堵头) )、盲板等；、盲板等； ? 用以用以连接支管连接支管：三通、四通等；：三通、四通等； ? 用以用以改变管径改变管径：异径管、内外螺纹接头

4、：异径管、内外螺纹接头( (补芯补芯) )等；等； ? 用以用以延长管路延长管路：管箍：管箍( (束节束节) )、螺纹短节、活接头、法兰等。、螺纹短节、活接头、法兰等。 管件示例管件示例 180180o回弯管回弯管 三通三通 四通四通 异径管异径管 90 90o弯头弯头 法兰法兰 卡箍活接头卡箍活接头 管帽管帽 45 45o弯头弯头 3 3、阀门、阀门 阀门是用来阀门是用来启闭启闭和和调节流量调节流量及及控制安全控制安全的部件。通过的部件。通过 阀门可以调节流量、系统压力、及流动方向。阀门可以调节流量、系统压力、及流动方向。 阀门示例阀门示例 闸阀闸阀 截止阀截止阀 止回阀止回阀 球阀球阀 旋

5、塞阀旋塞阀 全启式安全阀全启式安全阀 第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 第一节第一节 流体输送管路流体输送管路 第二节第二节 流体流动的基础知识流体流动的基础知识 第三节第三节 管子的选用与管路安装管子的选用与管路安装 第四节第四节 液体输送机械液体输送机械 第五节第五节 气体输送机械气体输送机械 一、管子的选用一、管子的选用 管道内径计算式为管道内径计算式为 d?4qv?ud d为管道内径，单位为管道内径，单位 m m；u u为流体适宜流速，单位为流体适宜流速，单位 m/sm/s， 适宜流速由经济衡算得出适宜流速由经济衡算得出 算出管径后，还需根据管子规格选用标准管径。选用

6、标准算出管径后，还需根据管子规格选用标准管径。选用标准管径后，再核算流体在管内的实际流速。见管径后，再核算流体在管内的实际流速。见 P P2323例例1-6 1-6 某些流体在管道中的流速范围某些流体在管道中的流速范围 流体类别及情况流体类别及情况 流速范围流速范围(m/s) (m/s) 水及低粘度液体（水及低粘度液体（0.10.11.0MPa1.0MPa） 工业供水（工业供水（0.8 MPa0.8 MPa以下）以下） 锅炉供水（锅炉供水（0.8 MPa0.8 MPa以下）以下） 饱和蒸汽饱和蒸汽 一般气体（常压）一般气体（常压） 离心泵排出管（水一类液体）离心泵排出管（水一类液体） 液体自流

7、速度（冷凝水等）液体自流速度（冷凝水等） 真空操作下气体流速真空操作下气体流速 1.53.0 1.53.0 3.0 2040 1020 2.53.0 0.5 10 二、管路的布置与安装原则二、管路的布置与安装原则 工业上的管路布置既要考虑到工艺要求，又要考虑到经济要求，工业上的管路布置既要考虑到工艺要求，又要考虑到经济要求， 还要考虑到操作方便与安全，在可能的情况下还要尽可能美观。还要考虑到操作方便与安全，在可能的情况下还要尽可能美观。 技能训练技能训练 管路拆装训练管路拆装训练 第一章第一章 流体流动及输送技术流体流动及输送技术 第一节第一节 流体输送管路流体输送管路 第二节第二节 流体流动

8、的基础知识流体流动的基础知识 第三节第三节 管子的选用与管路安装管子的选用与管路安装 第四节第四节 液体输送机械液体输送机械 第五节第五节 气体输送机械气体输送机械 流体输送机械流体输送机械 液体输送机械液体输送机械 （通称为泵）（通称为泵） 气体输送气体输送机械机械 （如风机、压缩机、真空泵等）（如风机、压缩机、真空泵等） 离心式离心式 往复式往复式 旋转式旋转式 流体作用式流体作用式 一、离心泵的结构一、离心泵的结构 离心泵的外观离心泵的外观 离心泵结构详解离心泵结构详解 l-l-泵体；泵体；2-2-叶轮；叶轮；3-3-密封环；密封环；4-4-轴套；轴套；5-5-泵盖；泵盖；6-6-泵轴；

9、泵轴；7-7-托架；托架；8-8-联轴器；联轴器；9-9-轴承；轴承；10-10-轴封装置；轴封装置； 11- 11-吸入口；吸入口；12-12-蜗形泵壳；蜗形泵壳；13-13-叶片；叶片；14-14-吸入管；吸入管；15-15-底阀；底阀；16-16-滤网；滤网；17-17-调节阀；调节阀；18-18-排出管排出管 1 1、离心泵叶轮、离心泵叶轮 离心泵的吸液方式离心泵的吸液方式 2 2、离心泵泵壳、离心泵泵壳 作用：作用： 将叶轮封闭在一定的空间内，以便由叶轮的作用吸入和压出液体将叶轮封闭在一定的空间内，以便由叶轮的作用吸入和压出液体 外形：外形： 多为蜗壳形，故又称蜗壳多为蜗壳形，故又称

10、蜗壳 蜗壳形流道截面积逐渐扩大，从叶轮四周甩出的高速液体蜗壳形流道截面积逐渐扩大，从叶轮四周甩出的高速液体 逐渐减速，部分动能有效转换为静压能。逐渐减速，部分动能有效转换为静压能。 泵壳不仅汇集由叶轮甩出的液体，同时又是一个能量转换装置。泵壳不仅汇集由叶轮甩出的液体，同时又是一个能量转换装置。 为使泵内液体能量转换效率增高，叶轮外周安装导轮。为使泵内液体能量转换效率增高，叶轮外周安装导轮。 3 3、离心泵轴封装置、离心泵轴封装置 作用：作用： 防止泵壳内液体沿轴漏出或外界空气漏入泵壳内防止泵壳内液体沿轴漏出或外界空气漏入泵壳内 类型：类型： 填料密封、机械密封填料密封、机械密封 浸油、涂有石墨

11、的石棉绳浸油、涂有石墨的石棉绳 依靠装在轴上的动环与固定在依靠装在轴上的动环与固定在泵壳上的静环之间端面的相对泵壳上的静环之间端面的相对运动运动 二、离心泵工作原理二、离心泵工作原理 启动前，泵壳内灌满被输送的液体；启动后，叶轮由轴带动启动前，泵壳内灌满被输送的液体；启动后，叶轮由轴带动 高速转动，叶片间的液体也随着转动。在高速转动，叶片间的液体也随着转动。在 离心力离心力的作用下，液体的作用下，液体 从叶轮中心被从叶轮中心被 抛向外缘并获得能量抛向外缘并获得能量 ，以高速离开叶轮外缘进入蜗，以高速离开叶轮外缘进入蜗 形泵壳。在蜗壳中，液体由于流道的逐渐扩大而减速，又将部分形泵壳。在蜗壳中，液

12、体由于流道的逐渐扩大而减速，又将部分 动能转变为静压能动能转变为静压能 ，最后以较高的压力流入排出管道，送至需要，最后以较高的压力流入排出管道，送至需要 场所。液体由叶轮中心流向外缘时，在叶轮中心形成了一定的场所。液体由叶轮中心流向外缘时，在叶轮中心形成了一定的真真 空空，由于贮槽液面上方的压力大于泵入口处的压力，液体便被连，由于贮槽液面上方的压力大于泵入口处的压力，液体便被连 续压入叶轮中。可见，只要叶轮不断地转动，液体便会不断地被续压入叶轮中。可见，只要叶轮不断地转动，液体便会不断地被 吸入和排出。吸入和排出。 离心泵工作原理图示离心泵工作原理图示 * *离心泵的气缚现象离心泵的气缚现象

13、泵泵启动启动时，若泵壳与吸入管路内时，若泵壳与吸入管路内 没有充满没有充满液体，液体，则泵壳内存有空气，由于空气的密度远小于液体的则泵壳内存有空气，由于空气的密度远小于液体的密度，产生的离心力很小，叶轮中心就不能输送液密度，产生的离心力很小，叶轮中心就不能输送液体，此种现象称为气缚。体，此种现象称为气缚。 气缚现象图示气缚现象图示 三、离心泵的性能参数三、离心泵的性能参数 流量：流量： 指离心泵在单位时间内排入到管路系统内的液体体积，以指离心泵在单位时间内排入到管路系统内的液体体积，以Q表示，表示， 单位为单位为L.s-1或或m3.h-1。 扬程：扬程： 指泵给予单位重量液体的有效能量，以指泵

14、给予单位重量液体的有效能量，以H表示，单位为表示，单位为m。 效率：效率： 反映泵对外加能量的利用程度，以反映泵对外加能量的利用程度，以? ?表示，无量纲。表示，无量纲。 见见例例1-7 1-7 轴功率：轴功率： 指泵轴所需的功率，以指泵轴所需的功率，以P表示，单位为表示，单位为W或或kW。 每秒钟泵对输出液体所作的功，称为泵的有效功率，以每秒钟泵对输出液体所作的功，称为泵的有效功率，以Pe表示。表示。 离心泵性能曲线示意图离心泵性能曲线示意图 -Q IS100-80-125 2900r/min H/m H-Q N-Q Pe/W Q/m3/h 四、离心泵的选用四、离心泵的选用 选用原则：选用原

15、则： 确定离心泵的确定离心泵的 类型类型 确定输送系统的确定输送系统的 流量和扬程流量和扬程 确定离心泵的确定离心泵的型号型号 校核校核轴功率轴功率 列出泵在设计点处的性能，供使用时参考列出泵在设计点处的性能，供使用时参考 五、离心泵的气蚀现象五、离心泵的气蚀现象 汽蚀现象：汽蚀现象： 泵内液体汽化，汽泡形成和破裂的过程中使叶轮材料受到损坏的现象泵内液体汽化，汽泡形成和破裂的过程中使叶轮材料受到损坏的现象 产生原因：产生原因： p叶轮叶轮pv，使液体汽化使液体汽化 危害：危害： （1 1）叶轮遭到剥蚀）叶轮遭到剥蚀 ； （2 2）产生噪音和振动；）产生噪音和振动； （3 3）流量不稳定，显著下

16、降，严重时不能送液。）流量不稳定，显著下降，严重时不能送液。 pv只需使得只需使得 p叶轮?pv即可，亦即或者升高即可，亦即或者升高 p叶轮或者降低或者降低 预防：预防： 工程上规定，当泵的扬程下降工程上规定，当泵的扬程下降3 3时，认为进入了气蚀状态。时，认为进入了气蚀状态。 气蚀现象图示气蚀现象图示 六、离心泵的允许安装高度六、离心泵的允许安装高度 工程上从根本上避免气蚀现象的方法是工程上从根本上避免气蚀现象的方法是 限制泵的安装高度限制泵的安装高度 避免离心泵气蚀现象发生的最大安装高度，即泵的吸入口与吸入避免离心泵气蚀现象发生的最大安装高度，即泵的吸入口与吸入 贮槽液面间可允许达到的贮槽

17、液面间可允许达到的 最大垂直距离最大垂直距离，称为离心泵的允许安装，称为离心泵的允许安装 高度高度, ,也叫允许吸上高度，用也叫允许吸上高度，用 Hg表示。表示。 离心泵的允许安装高度离心泵的允许安装高度 假定泵在可允许的最高位置上操作，以液面为基准面，则由列贮槽假定泵在可允许的最高位置上操作，以液面为基准面，则由列贮槽 液面液面0-00-0与泵的吸入口与泵的吸入口 1-11-1两截面间的伯努利方程式，可得两截面间的伯努利方程式，可得 p0?p1uHg?hf,0?1?g2g1 Hg 0 1 0 21Hg 允许安装高度，允许安装高度，m m； ? 被输送液体的密度，被输送液体的密度，kg/mkg

18、/m3 3； ?hf ,0?1 流体流经吸入管的阻力，流体流经吸入管的阻力，m m。 p 0 吸入液面压力，吸入液面压力，PaPa； p 1 吸入口允许的最低压力，吸入口允许的最低压力，PaPa； u 1 吸入口处的流速，吸入口处的流速，m/sm/s； 离心泵的允许安装高度离心泵的允许安装高度 离心泵的允许安装高度离心泵的允许安装高度 允许汽蚀余量：允许汽蚀余量： 泵吸入口处动压头与静压头之和比被输送液体的饱和蒸汽压头高出的泵吸入口处动压头与静压头之和比被输送液体的饱和蒸汽压头高出的最小数值，用最小数值，用 ?h表示。表示。 pvp1u?h?g2g?gp0pvHg? ?h?Hf,0?1?g?g

19、一般由实验测定，由泵性能中查取。一般由实验测定，由泵性能中查取。 21 当允许安装高度为负值时，离心泵的吸入口低于贮槽液面。当允许安装高度为负值时，离心泵的吸入口低于贮槽液面。 为安全起见，泵的实际安装高度通常能比允许安装高度低为安全起见，泵的实际安装高度通常能比允许安装高度低 0.5m 0.5m1m1m。 七、管路的特性曲线七、管路的特性曲线 对于给定的管路，其输送任务（流量）与完成任务所需要的压头对于给定的管路，其输送任务（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，表示在之间也存在一定的关系，这种关系称为管路特性，表示在压头压头与与流量流量的关系图上，称为管路的特性曲线。的关系图上，称为管