化工原理第二章流体输送机械

工作介质：液体——泵气体——风机或压缩机工作原理：动力式(叶轮式)：离心式、轴流式等；容积式（正位移式）：往复式、旋转式等；流体作用式：喷射式。分类：第二章流体输送机械2022/12/81一、离心泵的工作原理叶轮泵壳吸入管路排出管路泵轴底阀第一节离心泵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2022/12/82

由于泵内存有空气，空气的密度远小于液体的密度，叶轮旋转产生的离心力小，因而叶轮中心处所形成的低压不足以将贮槽内的液体吸入泵内，此时虽启动离心泵，也不能输送液体，这种现象称为气缚现象。

——表明离心泵无自吸能力充液（灌泵）排液:出口切线方向吸液：叶轮中心2022/12/83二、离心泵的主要部件（1）叶轮作用：将原动机的能量传给液体，使液体静压能及动能都有所提高——给能装置半开（闭）式闭式开式按结构分为：2022/12/84（2）

泵壳作用：汇集叶轮甩出的液体；实现动能到静压能的转换——转能装置；减少能量损失。（3）轴封装置作用：防止高压液体沿轴漏出；防止外界气体进入泵壳内。2022/12/85三、离心泵的主要性能参数①

流量qV单位时间内泵所输送液体的体积，m3/s或m3/h。②

压头或扬程H单位重量的液体经泵后所获得的能量，J/N或m液柱。③

效率

容积损失；水力损失；机械损失一般，小型泵，效率为60~85%，大型泵效率可达90%。2022/12/86④轴功率P轴功率P，有效功率Pe

2022/12/87四、离心泵的特性曲线H~qV

、P~qV

、~qV：厂家实验测定一定转速、常压、20℃清水（一）离心泵的特性曲线2022/12/88离心泵特性曲线n一定2022/12/89①H~qV曲线：较大范围内，qV

H②P~qV曲线：qVPqV=0时，PPmin离心泵启动时，应关闭出口阀门2022/12/810③~qV曲线：离心泵在在一定转转速下有有一最高高效率点点——离心泵的的设计点点离心泵铭牌上标注的的性能参参数均为为最高效率率点下之之值。离心泵的的高效工工作区：：2022/12/611（二）离心泵性能的的改变与换算算（1）密度的影响qV不变，H不变，基本不变，P随变变化。（2）粘度的影响H，qV，而P2022/12/612（3）离心泵转速速的影响当液体的粘粘度不大，，转速变化化小于20%时，认为效效率不变，，有：——比例定律2022/12/613（一）管路路特性曲线线五、离心泵泵的工作点点与流量调调节在截面1-1´与2-2´间列柏努利利方程，有有：特定的管路路系统：一定操作条件一一定：其中：2022/12/614而认为为流流体体流流动动进进入入阻阻力力平平方方区区，，变化化较较小小。为一一常常数数亦为为一一常常数数2022/12/615则———管路路特特性性方方程程管路特性曲线HqV管路路特特性性曲曲线线反反映映了了被被输输送送液液体体对对输输送送机机械械的的能能量量要要求求泵特性曲线工作点2022/12/616（二二））工工作作点点解析法：管路特性方程泵特性方程工作作点点：：管路路特特性性曲曲线线与与泵泵特特性性曲曲线线交交点点。。（三三））流流量量调调节节改变变管管路路特特性性：：调调出出口口阀阀门门；；改变变泵泵特特性性：：调调转转速速。。2022/12/617(1)改变变出出口口阀阀门门开开度度适用用：：调调节节幅幅度度不不大大，，而而经经常常需需要要改改变变的的场场合合。。关小小出出口口阀阀leqV,H管管特线线变陡陡工工作作点左左上移移特点：：方便便、快快捷，，流量量连续续变化化；阀门消消耗阻阻力，，不经经济。。2022/12/618(2)改变泵的的转速适用：调调节幅度度大，时时间又长长的季节节性调节节。n泵H～qV曲线上移移工作点右右上移，，H，qV特点：泵泵在高效效率下工工作，能量利用用经济;需变速装置或或切削叶轮。。2022/12/619（3）离心心泵泵的的组组合合操操作作①并联联操操作作qV并<2qV单H并>H单2022/12/620②串联操作qV串>qV单H串<2H单2022/12/621③组合方式的的选择低阻时，并并联优于串串联；高阻时，串串联优于并并联。，则只能采用串联操作；如果单台泵所提供的最大压头小于管路两端的2022/12/622六、离心泵泵的汽蚀现现象与安装装高度（一）汽汽蚀现象11’00’离心泵的安装高度Hg叶轮入口处处最低压力力，，液体汽化化，产生汽汽泡，受压压缩后破灭灭，周围液液体以高速速涌向汽泡泡中心。叶轮受冲冲击而出出现剥落落，泵体体振动并并发出噪噪音。2022/12/623（二）有效效汽蚀余量与与必需汽蚀余余量有效汽蚀余量量必需汽蚀余量量允许汽蚀余量量泵入口处压头头叶轮压力最低低处压头饱和蒸汽压头头必需汽蚀余量量hr有效效汽汽蚀蚀余余量量ha2022/12/624判别别汽汽蚀蚀条条件件：：ha>hr,pk>pv时，，不不汽汽蚀蚀ha＝hr,pk＝pv时，，开开始始发发生生汽汽蚀蚀ha<hr,pk<pv时，严严重汽蚀蚀2022/12/625（三））离离心泵泵的安安装高高度在0-0’和1-1’间列柏柏努利利方程程：11’00’离心泵的安装高度Hg最大安安装高高度允许汽汽蚀余余量2022/12/62611’00’离心泵的安装高度Hg最大允允许安安装高高度2022/12/627七、离心泵泵的类类型与与选用用（一））离离心泵泵的类类型（1）清清水泵泵（IS型、D型、Sh型））（2）耐腐腐蚀泵泵（F型）（3）油泵泵（Y型）2022/12/628（二））离心心泵的的选用用（1）确确定泵泵的类类型；；（2）确确定输输送系系统的的流量量和压压头；；（3）选选择泵泵的型型号；；qV泵>qV需,H泵>H需（4）核核算泵泵的功功率。。2022/12/629第二节节其其他他类型型化工工用泵泵一、、往复复泵泵（一一））构造造与与工工作作原原理理主要要部部件件：：泵泵缸缸、、活活塞塞和单单向向活活门门。。2022/12/630工作原理：——活塞对流体直直接做功，提提供静压能单动往复泵——流量不均匀2022/12/631双动往复泵：：2022/12/632（二）往复泵的性能能参数①流量单动泵：理论论流量实际流量V——泵的容积效率率，在0.9~0.97之间。——流量由泵特性性决定，而与与管路特性无无关。2022/12/633流量调节方法法：1.改变活塞的往往复次数或冲冲程；2.旁路调节。2022/12/634②压头（（扬扬程））在电机机功率率范围围内，，由管管路特特性决决定。。管路特特性2H2管路特特性1H1泵特性性HqV——正位移移特性性流量只与泵特性有关，而压头只与管路特性有关qVqV理2022/12/635③功率与与效率率——往复泵泵的总总效率率，一一般为为0.65~0.85。适用压压头高高、流流量小小的液液体，，但不不能输输送腐腐蚀性性大及及有固固体的的悬浮浮液。。2022/12/636二、齿齿轮轮泵具有正正位移移特性性。2022/12/637三、旋旋涡泵泵（一））结构构一种特特殊的的离心心泵。。2022/12/638（二）特特点1.启动泵时时，要打打开出口口阀门，，改变流流量时，，旁路调调节比安安装调节节阀更经经济；2.能量损失失大，效效率低（20%~40%），不适合合输送高高粘度液液体；3.压头比离离心泵高高2~4倍，适用用于高压压头、小小流量、、低粘度度清洁液液体。2022/12/639分类：按出口压力或压缩比分为：通风机p出(表)<15kPaγ=1～1.15

鼓风机p出(表)=15~300kPaγ<4

压缩机p出(表）>300kPaγ>4

真空泵p出(表）=0压缩比由真空度决定第三节气气体输送送机械2022/12/640（一）工作作原理与结结构一、离心式式通风机2022/12/641（二）性能能参数与特特性曲线1.性能参数（1）风量qV单位时间从从风机出口口排出的气气体体积，，m3/h或m3/s。注意：qV应以风机进进口状态计计。2022/12/642（2）全风压pt与静风压ps全风压：单位体积积的气体经经风机后所所获得的能能量，Pa或mmH2O以单位质量量的气体为为基准以单位体积积的气体为为基准2022/12/643动风压静风压全风压2022/12/644（3）轴功率与效效率2.特性曲线用20℃、101.3kPa的空气（=1.2kg/m3）测定。风机的全风风压与气体体的密度成成正比。~qVP~qVqVpt~qVpS~qVn一定2022/12/645(三)离心通风机机的选用1.计算输送系系统所需的的全风压，，再换算成成标定状态态下的全风风压；3.根据qV、pt0选风机的型型号。qV>qV需，pt0>pt0需2.根据气体的的性质及风风压范围，，确定风机机的类型；；2022/12/646二、、鼓鼓风风机机（一一））离离心心鼓鼓风风机机特点点：：外形形离离心心泵泵外壳壳直直径径与与厚厚度度之之比比较较大大叶片片数数目目较较多多转速速较单级级出出口口表表压压多多在在30kPa以内内；；多级级可可达达0.3MPa2022/12/647（二二））罗罗茨茨鼓鼓风风机机2022/12/648流量量调调节节———旁路路调调节节或或调调转转速速；；开机机时时打打开开出出口口阀阀门门；；操作作温温度度<85℃℃，以以免免转转子子受受热热卡卡住住。。———正位位移移特特性性2022/12/649三、压缩机（一）离离心压缩缩机特点：多级（10级以上））；大叶轮；；高转速（（n>5000rpm）2022/12/650（二）往往复式压压缩机2022/12/6511.工作过程程假设理想气体体；气体流经经吸气、、排气阀阀时流动动阻力忽忽略不计计；压缩机无无泄漏。。2022/12/652（1）理理想想压压缩缩循循环环压缩过程（12）恒压排气过程（23）恒压吸气过程（41）理想想压压缩缩循循环环功功：：等温温绝热热2022/12/653等温温压压缩缩绝热热压压缩缩2022/12/654（2）实际压缩循循环余隙：排气终终了时，活塞塞与气缸之间间的空隙。1