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文档简介
第二章流体输送设备
第一节离心泵
第二节其它化工生产用泵
第三节气体输送设备第二章流体输送设备知识目标1.掌握离心泵的工作原理、性能参数、特性曲线及其应用,能够根据特性曲线确定泵的工作点及流量调节;2.熟悉往复泵的工作原理及正位移特性;熟悉离心通风机的性能参数、特性曲线;3.了解其他化工用泵的工作原理及特性;了解往复压缩机的工作原理。能力目标1.掌握离心泵的选型、安装高度的确定原则;2.掌握离心泵的操作与简单维护方法;3.学会离心泵性能的测定及计算方法;4.了解往复泵、风机的基本工作原理及常见故障判断。流体输送机械:流体输送机械离心泵往复泵旋转泵旋涡泵通风机鼓风机压缩机真空泵向流体作功以提高流体机械能的装置。第二章流体输送设备
流体分为液体和气体。通常,将输送液体的机械称为泵;将输送气体的机械按所产生压强的高低分为通风机、鼓风机、压缩机和真空泵。流体输送机械按工作原理分为:动力式(叶轮式):离心式、轴流式容积式(正位移式):往复式、旋转式其他类型:喷射式等第二章流体输送设备
离心式往复式旋转式流体作用式液体输送机械离心泵、旋涡泵往复泵、隔膜泵计量泵、柱塞泵齿轮泵、螺杆泵轴流泵喷射泵、酸蛋空气升液器气体输送机械离心通风机、离心鼓风机、离心压缩机往复压缩机、往复真空泵、隔膜压缩机罗茨通风机、液环压缩机、水环真空泵蒸汽喷射泵、水喷射泵第二章流体输送设备
一、离心泵的结构组成与工作原理二、离心泵的主要性能参数与特性曲线三、离心泵的工作点与流量调节四、离心泵的安装高度与汽蚀现象五、离心泵的类型及选用方法六、离心泵的常见故障及处理方法第一节离心泵(一)离心泵的结构组成离心泵的外观一、离心泵的结构组成和工作原理(一)离心泵的结构组成图2-1离心泵装置简图1-叶轮;2-泵壳;3-泵轴;4-吸入口;5-吸入管;6-底阀;7-滤网;8-排出口;9-排出管;10-调节阀1.叶轮2.泵壳3.轴封装置一、离心泵的结构组成和工作原理(一)离心泵的结构组成一、离心泵的结构组成和工作原理1.叶轮(1)叶叶轮的作作用:将电动机机的机械械能传给给液体(2)叶叶轮的分分类:开式叶轮轮半闭式叶叶轮闭式叶轮轮效率依次次升高,,易阻塞程程度依次次升高①按结构::一、离心泵的结构组成和工作原理一、离心泵的结构组成和工作原理②按吸液方方式:单吸式叶叶轮双吸式叶叶轮液体只能能从叶轮轮一侧被被吸入可以从两两侧吸入入液体(a)后盖板平衡孔(b)一、离心泵的结构组成和工作原理(1)泵泵壳的作作用汇集液体体,作导导出液体体的通道道;使液体的的能量发发生转换换,一部部分动能能转变为为静压能能(2)导导轮为了减少少液体直直接进入入蜗壳时时的碰撞撞,在叶叶轮与泵泵壳之间间有时还装有一一个固定不动动的带有有叶片的的圆盘,称为导轮。导轮上的的叶片的弯曲曲方向与与叶轮上上叶片的的弯曲方方向相反,其弯曲曲角度正正好与液体从叶叶轮流出出的方向向相适应应,引导导液体在在泵壳的的通道内内平缓的的改变方向向,使能量损损失减小小,使动动能向静静压能的的转换更更为有效效。2.泵壳壳一、离心泵的结构组成和工作原理一、离心泵的结构组成和工作原理3.轴封封装置叶轮可旋旋转,泵泵体相对对固定,,叶轮轴轴与泵体体间必有有间隙,,故其会会向外界界漏液。。所以需需要对轴轴进行密密封。轴轴封的主主要作用用为:(1)防防止泵内内高压液液体向泵泵外泄漏漏;(2)防止止泵外气气体向泵泵内泄漏漏;密封方式式有:填料密封封与机械械密封,,填料密密封适用用于一般般液体,,而机械械密封适适用于有有腐蚀性性易燃、、易爆、、有毒、、有害液液体。填料密封封:简单易行行,维修修工作量量大,有有一定的的泄漏,,对燃、、易爆、、有毒流流体不适适用;机械密封封:液体泄漏漏量小,,寿命长长,功率率小密封封性能好好,加工工要求高高。一、离心泵的结构组成和工作原理离心泵轴轴封装置置图2-5填料密封装置图2-6机械密封装置1-填料函壳;2-软填料;3-液封圈;1-螺钉;2-传动座;3-弹簧;4-推4-填料压盖;5-内衬套环;
5-动环密封圈;6-动环;7-静环;8-静环密封圈;9-防转销一、离心泵的结构组成和工作原理一、离心泵的结构组成和工作原理一、离心泵的结构组成和工作原理(二)离离心泵的的工作原原理1.原理理:甩出、真真空、吸吸入开泵前,,先在泵泵内灌满要输输送的液液体。一、离心泵的结构组成和工作原理(1)泵轴带动动叶轮一一起高速速旋转产生离心心力,液体从叶叶轮中心心被抛向向叶轮外外周,压力增高高,并以很高的的速度((15-25m/s)流入泵泵壳。(2)在蜗形泵泵壳中液液体的流速减慢慢,大部分动动能转化化为压力能能。最后液体体以较高的的静压强强流入排出出管道。(3)泵内的液液体被抛抛出后,,叶轮的的中心形成了真真空,开泵后液体经吸吸入管路路进入泵泵内。一、离心泵的结构组成和工作原理2.气缚缚离心泵启动时,如果果泵壳内存存在空气气,由于空空气的密密度远小小于液体体的密度度,叶轮轮旋转所所产生的的离心力很很小,叶轮中中心处产产生的低低压不足以造造成吸上上液体所所需要的的真空度度,这样,,离心泵泵就无法法工作,,这种现现象称作作“气缚””。为了使启启动前泵泵内充满满液体,,在吸入入管道底底部装一一止逆阀。此外,在在离心泵泵的出口口管路上上也装一一调节阀,用于开开停车和和调节流流量。一、离心泵的结构组成和工作原理(一)离心泵的的性能参参数1.流量(送液能能力)指指单位位时间内内从泵内内出的液液体体积积,用Vs表示示,工程程上通常常以单位位m3/h。离心泵的流量量与离心泵的结结构、尺寸和和转速有关。。离心泵的流量量在操作中可可以变化,其其大小可以由实验测定。。离心泵铭牌上上的流量是离离心泵在最高高效率下的流流量,称为设计流量或额额定流量。二、离心泵的主要性能参数及特性曲线2.扬程是离心泵对1N流体所做做的有效功,,它是1N流体在在通过离心泵泵时所获得的的能量,用H表示,单位m,也叫压头。离心泵的扬程程与离心泵的的结构、转速速和流量有关。离心泵铭铭牌上的扬程程是离心泵在在额定流量下下的扬程。(最高高效率下)思考:离心泵泵的扬程与柏柏努利方程中中的外加压头有何区别??二、离心泵的主要性能参数及特性曲线3.效率是反映离心泵泵利用能量情情况的参数。。由于机械摩擦擦、流体阻力力和泄漏等原原因,离心泵的轴功率总是大大于其有效功功率的,两者者的差别用效效率来表示,用η表示。离心泵效率的的高低既与泵泵的类型、尺尺寸及加工精度有关,又又与流量及流流体的性质有有关,一般地地,小型泵的效率率为50%~~70%,大大型泵的效率率要高些,有有的可达90%。二、离心泵的主要性能参数及特性曲线容积损失水力损失(2)水力损损失(3)机械损损失泵轴与轴承、、密封圈等机机械部件之间间的摩擦与效率有关的各种能能量损失:(1)容积损损失:N机械损失Ne总效率二、离心泵的主要性能参数及特性曲线4.轴功率离心泵从原动动机械那里所所获得的能量量,用N表示。单位W,由实验测定,,是选取电动动机的依据。。有效功率离心泵在单位位时间内对流流体所做的功功(提供给流流体的实际能能量),用Ne表示,单位W。有效功率由下下式计算,即即Ne=HVsρg离心泵铭牌上上的轴功率是是离心泵在额额定状态下的的轴功率。((最高效率下下)二、离心泵的主要性能参数及特性曲线离心泵的性能能参数总结如如下:小型泵效率,,50~70%;大型泵泵效率,90%左右。③功率:有效功率Ne:轴功率N:④效率η:①流量Vs::②扬程H:二、离心泵的主要性能参数及特性曲线(二)离离心泵的特特性曲线1.离心泵的的特性曲线说明:(a)由厂家提供标准测定条件件:常压、20℃清水为工质;;(b)曲线与叶轮转转数有关,故故图中应标明明转数。离心泵的特性曲线二、离心泵的主要性能参数及特性曲线封闭启动(关出口阀启启动)目的:防止电机过过载,烧坏。(e)η-Vs曲线设计点:最高效率点,,对应的参数数值称为最佳佳工况参数高效区范围::(c)H-Vs曲线选泵时常用,,V↑,H↓;(d)P-V曲线选用离心泵,,尽可能在高高效区内工作作。二、离心泵的主要性能参数及特性曲线离心泵在一定定转速下有一一最高效率点点。离心泵在与最最高效率点相相对应的流量量及压头下工工作最为经济济。与最高效率点点所对应的Vs、H、N值称为最佳工工况参数。离心泵的铭铭牌上标明的的就是指该泵泵在运行时最最高效率点的的状态参数。。注意:在选用离心泵泵时,应使离离心泵在该点点附近工作。。一般要求操操作时的效率率应不低于最最高效率的92%。二、离心泵的主要性能参数及特性曲线FI-03FI-01FI-02离心泵性能曲线测定装置图离心泵性能曲曲线实验测定定二、离心泵的主要性能参数及特性曲线(三)液体物物性对离心泵泵特性曲线的的影响1.密度对泵特性性曲线的影响响说明:流体密密度变化时,,应校正P-qV曲线。二、离心泵的主要性能参数及特性曲线2.黏度度对泵特性曲曲线的影响定量计算:经验公式由由实验确定。。定性分析:二、离心泵的主要性能参数及特性曲线当输送的液体体粘度大于常常温(20℃)清水的粘度时时,泵的压头减小,H;泵的流量减小小;泵的效率下降降,;泵的轴功率增增大,N。泵的特性曲线线发生改变,,选泵时应根据据原特性曲线线进行修正实验表明,当液体的运动动粘度小于20cst(厘斯)时,对特性曲线的的影响很小,,如汽油、柴油油、煤油等粘粘度的影响可可忽略不计,可可不进行修正。。20℃清水的的粘度=1厘厘斯1厘斯=10-6m2/s2.黏度度对泵特性曲曲线的影响二、离心泵的主要性能参数及特性曲线3.转速对泵特性曲线线的影响当液体的粘度度不大且转速变化不大时时(小于20%),利用用出口速度三三角形相似的的近似假定,,可推知:若不变,则转速增大二、离心泵的主要性能参数及特性曲线4.叶轮直径径对泵特性曲线线的影响当叶轮直径因因切割而变小小时,若变化化程度小于20%,则若不变,则二、离心泵的主要性能参数及特性曲线(一)管路特特性曲线三、离心泵的工作点与流量调节管路特性方程程(一)管路特特性曲线三、离心泵的工作点与流量调节管路特性曲线线——表示在在特定管路系系统中,流体体流经该管路路时所需的压压头与流量的的关系,由管管路布局和操操作条件确定定,与泵的性性能无关(一)管路特特性曲线三、离心泵的工作点与流量调节(二)离心泵泵的工作点::泵特性曲线和管路特性曲线线的交点。OVeVHH1管路He~Ve离心泵的工作点泵H~Vs泵~VsA将泵的H~Vs线和管路的He~Ve线画在一张图图上,得到交点A,该点称为泵在管路上的工作点,此时H=He。在工作点处处泵的输液量即为管路的流量Ve,泵提供的压压头(扬程))H必恰等于管路所要求的的压头He。当工作点是是在高效区(η不低于92%%ηmax),则该工作作点是适宜工作点,说明泵选择择的较好。三、离心泵的工作点与流量调节①管路特性性曲线He=A+BV2为开口向上的的抛物线,纵轴截距反映了管路上上下游总势能差;B反映了管路阻力的大小;B↑,同样流量下下管路的阻力力越大,B较大的管路称为高阻管路,反之则称为为低阻管路;讨论:OVeVHH1管路He~Ve离心泵的工作点泵H~Vs泵~VsA(二)离心泵泵的工作点::三、离心泵的工作点与流量调节②泵特性曲曲线中流量的的单位可能是m3/s或m3/h;求工工作点时,管管路特性曲线线的整理应注注意保持单位位一致;OVeVHH1管路He~Ve离心泵的工作点泵H~Vs泵~VsA讨论:(二)离心泵泵的工作点::三、离心泵的工作点与流量调节③离心泵工作点的求法法:解析法即将泵的特性性曲线与管路路特性曲线联联立求工作点点;图解法即将管路特性性曲线画在泵泵特性曲线图图上,两线的的交点即为工工作点。OVeVHH1管路He~Ve离心泵的工作点泵H~Vs泵~VsA讨论:(二)离心泵泵的工作点::三、离心泵的工作点与流量调节(三)离心泵泵的流量调节节对一台泵而言言,其特性曲曲线H-Vs是不会变的,,而管路特性性曲线可变。。当原工作点所所提供的流量量不满足新条条件下所需要要的送液量时时,即应设法法改变原工作作点的位置,即需要进行流流量调节。调节方法有::(1)调节阀阀门开度;((2)改变泵的转速速;(3)切切割叶轮直径径;(4)离离心泵串联和和并联。三、离心泵的工作点与流量调节①改变管路特特性曲线在离心泵出口处的管路上安装调调节阀。改变出口阀阀门的开度即即改变管路阻阻力系数(B亦变)可改改变管路特性性曲线的位置置,达到调节节流量的目的的。OV2V1Vhe2H221低阻高阻H1优点:操作简便、、灵活,应用用范围广。对调节幅度不不大而经常需要改改变流量的场合合,此法尤为适适用。缺点:不仅增加加了管路阻阻力损失((在阀门关关小时),,且使泵在在低效率点工作,在经济上很不不合理。因阀门关关小多消耗耗的功率为为流量调节就是设法改改变工作点点的位置,,有以下两两种方法::三、离心泵的工作点与流量调节(三)离心心泵的流量量调节——改变两两种特性曲曲线之一①改变管路路特性曲线线---改变阀门的的开度VM1VMVM2V阀门关小阀门开大H-V由前述比例定律、切削定律可知,改变变泵的转速、切削叶轮都可改变泵的特性曲曲线。如图图所示,泵泵的转速由由n1减小至n2时,泵的H~V线下移移,工作点由由点A1移至点A2,流量由V1减小至V2。优点:不额外增增加管路阻阻力,在一一定范围内内可保持泵泵在高效率率区工作(n改变<20%时,可可基本保持持效率η不变,如图图中两种转转速下的效效率曲线所所示),能量利用较较为经济,,这对大功率泵是重要的。。缺点:调节不方便便,一般只有有在调节幅度大大、时间又长的季节性调调节中才使使用。②改变泵泵的特性曲曲线OV1H1A1n2n1H2n1>n2图改变泵的特性曲线A2V2-改变泵的的转数转数提高转数降低VM1VMVM2VH-VHe-Ve②改变泵泵的特性曲曲线特点:将泵的叶轮轮切削来改改变泵的流流量大小实实际上是改改变泵的特特性曲线的的调节方法法。但这种种方法调节节范围不大大,生产中中很少使用用。②改变泵泵的特性曲曲线---切割割叶轮直径径VHaCbV并V1H并AB①并联将两台型号相同的泵并联,,各自吸入入管路相同同,则两泵泵的流量和压头头必相同。因此,在在同样压头头下,并联泵的流流量为单台台泵的两倍倍。--离心泵泵的并联与与串联(三)离离心泵的流流量调节并联泵流量量V并和压头H并由合成特性曲曲线与管路特性曲曲线的交点a决定定,由于并联联两台泵的的压头相等等且均等于于H并,而H并为单泵在b点的压头头,故并联泵的总总效率与每每台泵的效效率(图中b点点的单泵效效率)相同。由图可知知:V并<2V,,H并>H--离心泵泵的并联与与串联(三)离心心泵的流量量调节VHaCbV并V1H并AB工作点由12三、离心泵的工作点与流量调节12HCAVabV串BH串H1HVO②串联实际操作中中,串联所所提供的扬扬程并非是是单泵的两两倍,而是是H串<2H单,H串=2H1(b点,串串联时的一一台泵)流流量则有所所提高V串<2V单,单台泵的工工作点为A,串联后两两台泵的工工作点为a,其中一台台泵的工作作点为b。。H串>H单。串联曲线管路特性曲曲线ⅠⅡ工作点由12p叶片入口≤pV,液体汽化化生成大量量汽泡,在在高压的作作用下迅速速凝聚或破破裂;汽泡泡周围的液液体会以极极高的速度度冲向原汽汽泡占据的的空间,在在冲击点处处可形成高高达几万kPa的压压强。若当当汽泡的凝凝聚发生在在叶片表面面附近时,,众多液体体质点犹如如细小的高高频水锤撞撞击叶片,,侵蚀叶片片叶轮(一)汽蚀现象1.定义四、离心泵的安装高度与汽蚀现象①泵的性能下下降,流量量、压头、、效率均降降低,最终终变成气缚缚。②产生振动动和噪音,,影响离心心泵的正常常运行和工工作环境。③泵壳和叶叶轮的材料料遭受损坏坏,降低泵泵的使用寿寿命(一)汽蚀蚀现象2.汽蚀的的危害四、离心泵的安装高度与汽蚀现象几点说明汽蚀现象的的产生可以以有以下三三方面的原原因:③吸入管路路的阻力或或压头损失失太高。①离心泵的的安装高度度太高②被输送流流体的温度度太高,液液体蒸气压压过高四、离心泵的安装高度与汽蚀现象3.预防措措施工程上从根根本上避免免汽蚀现象象的方法是是限制泵的安装高度度。所以离离心泵的安安装高度就就是衡量泵泵抗汽蚀能力的的参数。此外减小吸吸入管路阻阻力也可以以有效地防防止汽蚀现象发生,,因此,离离心泵流量量不采用入入口阀门调调节。(一)汽蚀蚀现象四、离心泵的安装高度与汽蚀现象(二)离心泵的安安装高度1.允许汽汽蚀余量临界汽蚀余余量p叶轮入口处处压强(最最低)=p液体的饱和和蒸汽压指泵入口处处单位重量量水所具有有的、超过过当时温度度下汽化压压力的富裕裕能量,△△h,m液液柱四、离心泵的安装高度与汽蚀现象2.离心泵泵的安装高高度(1)允许许安装高度度(二)离心泵的安安装高度四、离心泵的安装高度与汽蚀现象用允许气蚀蚀余量表示示的允许安安装高度(2)离心心泵实际的的安装高度度比允许安安装高度低低0.5~1m(1)允许许安装高度度(二)离心泵的安安装高度四、离心泵的安装高度与汽蚀现象(一)类型型:五、离心泵的类型与选用方法五、离心泵的类型与选用方法五、离心泵的类型与选用方法1.清水泵泵(IS型型、D型、、Sh型))(1)单级单吸((IS或B型)),全系列扬程程:8~98m,流量:4.5~360m3/h。(2)要求求压头较高高、流量不不太大,采采用多级泵-D型,全系列扬程程:14~351m,流量:10.8~~850m3/h;(3)要求求流量较大大、压头不不太高,采采用双吸泵-Sh型,全系列扬程程:9~140m,流量量:120~12500m3/h。(一)类型型:五、离心泵的类型与选用方法2.耐腐蚀蚀泵(F型型)(铸铸铁、高硅硅铁、合金金钢、玻璃璃、塑料等等)全系列扬程程:15~195m,,流量:2~400m3/h更换容易,,密封可靠靠。型号:50F-10350F-103A50F-103B意义:50为吸入入口直径,,mm;F为泵类型型;103为基本型型号在最高高效率下的的扬程,m。(一)类型型:五、离心泵的类型与选用方法3.油泵((Y型)全系列扬程程:60~603m,流量:6.25~~500m3/h。用于输送石石油产品,,由于油品品易燃易爆爆,密封要要求高。适适用温度-45℃~400℃。型号:50Y-6050Y-60A50Y-60×250Y-60A×2意义:50为吸入口口直径,mm;Y为为泵类型;;60为基基本型号在在最高效率率下的扬程程,m;××2为叶轮轮级数。(一一))类类型型::五、离心泵的类型与选用方法4.杂杂质质泵泵((P型型))输送送液液体体中中含含有有固固体体颗颗粒粒杂杂质质,,粘粘度度大大的的液液体体如如泥泥浆浆等等;;杂杂质质泵泵不不易易堵堵塞塞,,耐耐磨磨。。5.液液下下泵泵安装装于于贮贮槽槽液液面面下下,,适适用用于于输输送送各各种种腐腐蚀蚀性性流流体体,,密密封封要要求求不不高高((泵泵内内外外均均为为输输送送的的流流体体,,无无泄泄漏漏问问题题))。。6.屏屏蔽蔽泵泵叶轮轮与与轴轴相相连连固固定定,,密密封封性性能能高高,,根根本本上上消消除除了了泄泄漏漏,,适适用用于于输输送送易易燃燃易易爆爆、、有有毒毒、、具具有有放放射射性性或或贵贵重重的的液液体体。。扬扬程程16~95m,,流流量量0.65~200m3/h,,温温度度-35℃~400℃。(一一))类类型型::五、离心泵的类型与选用方法离心心泵泵基基本本类类型型代代号号型号泵的名称型号泵的名称ISB或BAD或DADLYYGFPISO3国际标准型单级单吸离心水泵单级单吸悬臂式离心清水泵多级分段式离心泵多级立式管形离心泵离心式油泵离心式管道油泵耐腐蚀泵屏蔽式离心泵S或shDSKDKDSZFYWWX单级双吸式离心水泵多级分段式首级为双吸叶轮多级中开式离心泵多级中开式首级为双吸叶轮自吸式离心泵耐腐蚀液下式离心泵一般旋涡泵旋涡离心泵(一一))类类型型::五、离心泵的类型与选用方法A按叶叶轮轮数数目目多级级泵泵单级级泵泵B按吸吸液液方方式式双吸吸式式单吸吸式式C按按所所产产生生的的压压头头大大小小中压压泵泵==20~~50mH2O低压压泵泵<20mH2O高压压泵泵>50mH2OD按泵泵轴轴的的位位置置立式式泵泵卧式式泵泵(一一))类类型型::五、离心泵的类型与选用方法(二二))离离心心泵泵的的选选用用方方法法1.确定定离离心心泵泵的的类类型型((根根据据被被输输送送液液体体的的性性质质和和操操作作条条件件确确定定))2.确确定定输输送送系系统统的的流流量量和和扬扬程程(应应以以生生产产中中可可能能出出现现的的最最大大流流量量计计算算));3.确确定定泵泵的的型型号号(所所选选泵泵的的流流量量与与扬扬程程应应比比工工艺艺要要求求略略高高,,有有一一定定的的余余量量((但但余余量量又又不不宜宜太太大大,,否否则则会会远远离离高高效效区区,,效效率率低低));;五、离心泵的类型与选用方法(二)离心泵泵的选用方法法3.确定泵的的型号对多台泵都合合适的情况下下选择操作条条件下效率最最高的);4.校核轴轴功率当液体密度大大于水的密度度时,确定是否更更换电机。5.列出泵在在设计点处的的性能HVnNη另外,要会利利用泵的系列列特性曲线。。五、离心泵的类型与选用方法六、离心泵的安装、操作和维护1.离心泵的的安装高度必必须低于允许许吸上高度,,以免出现气气蚀和吸不上上液体的现象象。因此在管管路布置时应应尽可能减小小吸入管路的的流动阻力。。2.离心泵在在启动前必须须向泵内充满满待输送的液液体,保证泵泵内和吸入管管路内无空气气积存。六、离心泵的安装、操作和维护3.离心泵应应在出口阀关关闭的条件下下启动,这样样启动功率最最小。停泵前前也应先关闭闭出口阀,以以免排出管路路内液体倒流流,使叶轮受受冲击而被损损坏。4.离心泵在在运转中应定定时检查和维维修,注意泵泵轴液体泄漏漏、发热等情情况,保持泵泵的正常操作作。见教材表2-1七、离心泵的常见故障及处理方法一、往复泵泵二、旋转泵三、旋涡泵第二节其它它化工生产用用泵除离心泵外,,为适应工业业不同工艺要要求,还需其其他类型的泵泵。输送液体体的机械(泵泵)主要分两两大类:正位移泵和非正位移泵。。正位移泵连续或间歇改变工作室容容积来压送液体,,此类泵吸入入的液体不能倒流,只能从排出出口流出,故故称为正位移泵;其中往复泵为典型的正位位移泵。一、往复泵(容积泵)往复泵装置简简图1—泵缸;2—活塞;3—活塞塞杆;4—吸入阀;5—排排出阀(一)结构和和工作原理1.往复泵的的结构吸入阀和排出出阀均为单向向阀。活塞与阀间的的空间称为工作室。一、往复泵(容积泵)2.工作原理理图为曲柄连杠机构构带动的往复泵泵,依靠活塞塞往复运动改改变泵缸内容容积压强,从从而吸入和排排出液体。因因此,往复泵泵直接以压强强能的形式向向液体提供能能量的。往复泵装置简简图1—泵缸;2—活塞;3—活塞塞杆;4—吸入阀;5—排排出阀(一)结构和和工作原理一、往复泵(容积泵)(二)往复复泵的分类1.按往复泵泵的动力来源可分类如下::电动往复泵::由电动机驱动,电动机机通过减速箱箱和曲柄连杆杆机构与泵相相连,把旋转转运动转变为为往复运动。。汽动往复泵::直接由蒸气机驱动,泵的活活塞和蒸气机机的活塞共同同连在一根活活塞杆上,构构成一个总的的机构。按照作用方式可分:单动往复泵:活柱往复一一次只吸液和和排液一次。。双动往复泵:活柱两边都在在工作,每个个行程均在吸吸液和排液。。一、往复泵(容积泵)2.说明:①冲程:活塞在两端点点间的移动距距离。②单动泵:活塞往复运动动(不等速)),吸液、排排液交替进行行,输送液体体不连续,瞬瞬间流量不均均匀,形成的的流量曲线::Qθ流量曲线(二)往复复泵的分类一、往复泵(容积泵)2.说明:④活塞自自左向右移动动时,工作室室左侧吸入液液体,右侧排排出液体,反反之亦然。活活塞每一次行行程都在吸液液和排液,供供液流量连续续,但仍有起起伏。Qθ流量曲线(二)往复复泵的分类③双动泵:活塞左右两侧侧都有阀门,,吸液和排液液同时进行。。一、往复泵(容积泵)3.特点单缸单动往复复泵,管路上流量间歇,造成惯性损失严重重。另外,活塞塞自始点至中中点作加速运运动,速度从从零增到最大大。过了中点点速度又从最最大降为零。。其流量变化化服从正弦曲线规律。单缸单动往复泵的流量曲线流量不均匀是是往复泵的严严重缺点。管路内的液体体处于变速状状态,不但增增加了能量损损失,且易产产生冲击,造成水锤现象象。并会降低泵泵的吸入性能能。那么如何提高流量量的均匀性呢?(二)往复复泵的分类一、往复泵(容积泵)双动往复泵单缸双动往复泵的流量曲线三缸单动往复复泵三缸单动往复复泵是由三台台单动泵连在在一根曲拐上上,互成120o(三台单动泵并并联)泵流量量较均匀。Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
三缸单动往复泵的流量曲线(二)往复复泵的分类3.特点一、往复泵(容积泵)单动泵(三)往复泵泵的流量及其其调节1.往复泵的的理论流量仅与活塞每次扫过过的体积及活塞往复次数数n有关,而与管路特性无关。双动泵一、往复泵(容积泵)(三)往复泵泵的流量及其其调节2.往复泵的的流量调节往复泵不能采采用出口阀门门调节流量!!原因?因为往复泵是正位位移泵,流量量与管路特性性无关,安装装调节阀非但但不能改变流流量,而且还还会造成危险险,一旦出口口阀门完全关关闭,泵缸内内压强将急剧剧上升,导致致机件破损或或电机烧毁。。注意:往复泵启动动时一定要打开出出口阀(与离心泵相反反)。一、往复泵(容积泵)①支路调节::在排出管上安安装支路。支路作用:使排出液体部部分流回吸入入管路,即使主管中中流量发生变变化,泵送流量不变变。支路还设安全阀,当泵出口压压力超过规定定值,安全阀阀被顶开,使使出口减压。。②改变曲柄转转速:通过改变曲柄柄转速或冲程程,即改变泵泵的特性曲线线,达到调节节流量的目的的。这种调节节方法能量损损失小,比较较经济。(三)往复泵泵的流量及其其调节一、往复泵(容积泵)①流量:实际流量为常常数,压头高高时会变小。。瞬时流量不不均匀。②压头:只与管路情况况有关,与泵泵的几何尺寸寸、流量无关关。③具有自吸能力力,安装高度度(吸上高度度)也有一定定限制。④流量调节::回路调节。3.特性参数数与操作调节节的特点:(三)往复泵泵的流量及其其调节一、往复泵(容积泵)⑤启动和停车时时须开出口阀阀门(与离心泵相相反)。流量调节不能能用排出管路路上的阀门。。⑥排液能力只与与活塞位移有有关,与管路路无关,故称称正位移泵。适用场合小流量,高压压强,不宜输输送腐蚀性液液体和含固体体粒子的悬浮浮液。3.特性参数数与操作调节节的特点:(三)往复泵泵的流量及其其调节一、往复泵(容积泵)齿轮泵:靠齿轮的旋转转实现流体输输送。适用场合:压头高、流量量小,介质为为粘稠液体或或膏状物,但但不能输送含含颗粒的悬浮浮液。(一)齿轮泵泵泵壳内有两个齿轮。一个用电机机带动旋转,,另一个被啮啮合着向相反反方向旋转,,吸入腔内两轮的齿互相拨开,形成低压而吸入液体,,被吸入的液液体被齿嵌住住,随齿轮转转动达到排出腔腔,排出出腔内内两轮轮的齿齿互相合合拢,形成成高压而排出出液体体。
二、旋转泵
二、旋转泵(二))螺螺杆泵泵螺杆泵泵:靠靠螺杆杆的旋旋转实实现流流体输输送。。适用场场合::压头高高,效效率高高,无无噪音音,高压粘粘稠液液体。。螺杆泵泵分为为单螺杆杆泵、、双螺螺杆泵泵、三三螺杆杆泵、、五螺螺杆泵泵等图(a)为单螺螺杆泵泵,螺螺杆在在具有有内罗罗纹的的泵壳壳中偏偏心转转动,,将液液体沿沿轴向向推进进,最最终沿沿排出出口排排出。(b))为双螺螺杆泵泵,工工作原原理与与齿轮泵泵十分分相似似,利利用两两根相互啮啮合的的螺杆杆来输输送液液体。。ab
二、旋转泵一种特特殊离离心泵泵。叶轮是是一个个圆盘盘,四四周由由凹槽状状叶片片成辐射状状排列列。吸入管管接头头和排排出管管接头头之间间为间间壁(用来来分隔隔吸入入腔和和排出出腔))。泵内液液体随随叶轮轮旋转转的同同时,,又在在引水水道与与各叶叶片间间作漩漩涡形形运动动(靠离离心力力作用用反复复迂回回)。。因而,,被叶叶片拍拍击多多次,,获得得较多多的能能量。。
三、旋涡泵漩涡泵泵叶轮轮
三、旋涡泵
三、旋涡泵
三、旋涡泵旋涡泵泵效率率较低低,一一般为为20%~~50%。。但与与多级离心心泵、往往复泵相比,体体积较小小,结构构简单,,加工方方便,产产生的压压头较相同叶轮轮直径和和转速的离心泵泵高2~4倍倍。适用场合合:小流量、、高压头头、粘度度不大、、不含固固体颗粒粒的液体体。操作调节节特点::灌泵、启启动时出出口阀全全开、回回路调节节。螺杆泵、、往复泵泵、旋转转泵均属属于正位位移泵。。
三、旋涡泵1.离心心泵靠高速旋旋转的叶叶轮完成成输送任任务,故故易于达达到大流流量,较较难产生生高压头头。离心心泵适用用性广,,价格低低廉,得得到广泛泛应用。。2.往复复泵靠往复运运动的柱柱塞挤压压排送液液体,因因而易于于获得高高压头而而难以获获得大流流量。流流量较大大的往复复泵设备备庞大,,造价昂昂贵。3.旋转转泵(齿轮泵泵、螺杆杆泵等))靠挤挤压作用用产生压压头,输输液腔一一般很小小,故只只适用于于流量小小而压头头较高的的场合,,对高粘粘度料液液尤其适适用。归纳各各类泵在在化工生生产中的的应用第三节气气体输输送设备备一、概述述二、离心心式气体体输送设设备1.气体体输送::输送量大大,动力力消耗大大,选用用通风机机和鼓风风机。2.产生生高压气气体:有些化学学反应过过程或分分离过程程需要在在高压下进进行,如合成氨氨反应。3.产生生真空::真空泵从从设备中中抽出气气体以产产生真空空。(一)气气体输送送机械在在工业生生产中的的应用一、概述1.动力力消耗大大:气体体输送流流速大((15-25m/s)),阻力力损失大大。2.体积积庞大::出口压压力越高高,体积积越庞大大。3.气体体压缩机机需设冷冷凝器::输送机机械内部部气体压压力变化化的同时时,体积积和温度度也将随随之变化化。(二)气气体输送送机械的的特点一、概述气体输送送机械与与液体输输送机械械相比::多采用前前弯叶片片或径向向叶片,,叶轮转转速高、、叶片数数目多、、设备体体积大,,对高压压缩比气气体输送送机械具具有中间间冷却装装置。(二)气气体输送送机械的的特点一、概述(三)气体体输送机机械分类类:按工作原理分:离心式、旋转式、往复式及喷射式等;一、概述按工作原原理分类类:往复压缩缩机:如三柱塞塞式旋转压缩缩机:如螺杆式式离心压缩缩机:流体作用用压缩机机一、概述(三)气气体输送送机械分分类:按出口压力力和压缩比不同分::1.通风风机:出口压力力<15kPa(表压压),压压缩比1~1.152.鼓风风机:出口压力力15kPa~~3atm(表表压),,压缩比比<43.压缩缩机:出口压力力>3atm((表压)),压缩缩比>4;4.真空空泵:出口压力力约为常常压,压压缩比由由真空度度决定。。气体输送送机械的的结构和原原理与液体输输送机械械大体相同同,液体输输送机械械能否用用于输送送气体呢呢?不能。为什么??一、概述按终压P2或压缩比比P2/P1分压缩机P2/P1>4P2>3×105Pa(表)鼓风机P2/P1=1.15~4通风机P2/P1=1~1.15P2<1.5mH2O(表)真空泵用用于于减压一、概述(一)离离心式通通风机二、离心式气体输送设备1.离心心通风机机的结构构与类型型通风机主主要有轴流式和离心式,轴流式排风量大大、压力力小,一一般只用用于通风换气气,不用于于气体输输送,如如冷却塔塔的通风风。根据据出口压压力分为为:低压通风机::出口压压力(风风压)<1kPa(表表压)中压通风机::出口压压力1kPa——3kPa(表表压)高压通风机::出口压压力3kPa——15kPa((表压))其中低、中中压通风机风风压较低低主要用用于通风换气气,高压通风机可可用于气体输送送。(一)离离心式通通风机二、离心式气体输送设备2叶片有::①平直直(径向),低压压通风机机叶片通通常是平平直的,,与轴心心成辐射射状。②后弯弯,静风风压大,,效率高高。高效效风机都都是后弯弯叶片。。③前弯弯,动风风压大,,效率低低。通风风机主要要求求是送风风量大,,因此在在不追求求高效率率时常用用前弯叶叶片。(一)离离心式通通风机1.离心心通风机机的结构构与类型型二、离心式气体输送设备①风量((流量))Q(m3/s)②风压((全风压)pT(Pa))2.离心心式通风风机的性性能参数数(1)性性能参数数全风压静风压动风压则即:全全风压=静静风压+动动风压③轴功功率N与全压效效率有效功率率:Ne=HQρg=mswe=QpT轴功率::N=Ne/η离心通风风机在设设计流量量下的效效率约为为70%-90%。全压效率(一)离离心式通通风机二、离心式气体输送设备3.离心心通风机机的选型型离心通风风机的选选用步骤骤与离心心泵类似似,不再再详述。。但应注意意:若使用条条件与实实验条件件(1atm、20℃的空气,,)不同同,应将将实际所所需全风风压pt换算成实实验条件件下的全全风压pt0,然后根根据pt0与Q去选型。。注意:不不能用静静风压或或动风压压去选型型。(一)离离心式通通风机二、离心式气体输送设备(二)离离心鼓风风机离心鼓风风机又称称透平鼓风风机,其工作作原理与与离心通通风机相相同。单单级鼓风风机的出出口压强强(表压压)一般般不超过过50kPa,,多级的的的出口口压强((表压))一般不不超过0.3MPa故故压头较较高的离离心鼓风风机都是是多级的的,其结构和和多级离离心泵类类似。蜗壳形的的通道为为圆形,,但其外壳直径径与宽度度之比较较大,叶叶轮上数数目较多多,转速速较高,并且有有一固定定的导轮轮。二、离心式气体输送设备气体由吸吸入口进进入后,,经过第第一级的的叶轮和和导轮,,然后转转入第二二级叶轮轮入口,,再依次次逐级通通过以后后的叶轮轮和导轮轮,最后后由排气气口排出出。由于在离离心鼓风风机中,,气体的的压缩比比不高,,所以无无需设置置冷却装装置,各各级叶轮轮的直径径也大致致上相等等。离心鼓风风机的选选用方法法与离心心通风机机相同。。(二)离离心鼓风风机二、离心式气体输送设备离心压缩缩机:均为多级级,各级级叶轮直直径递减减(为什么??);具有有体积和和重量小小、流量量大、供供气均匀匀、运转转平稳、、维护方方便等特特点。除非压力力要求非非常高,,离心式式压缩机机已有取取代往复复式压缩缩机的趋趋势。而而且,离离心式压压缩机已已发展成成非常大大型的设设备,流流量可达达几十万万m3/h,出出口压力力达几十十MPa。(三)离离心式压压缩机1.结构构—定子与与转子转子:主主轴、多多级叶轮轮、轴套套及平衡衡元件定子:气气缸和隔隔板(自学))二、离心式气体输送设备离心压缩缩机离心压缩缩机叶轮轮(三)离离心式压压缩机二、离心式气体输送设备(三)离离心式压压缩机二、离心式气体输送设备2.4.3压压缩机机(Compressors)2.工作作原理::气体沿轴轴向进入入各级叶叶轮中心心,被旋旋转的叶叶轮做功功,以很很高的速速度离开开叶轮,,进入扩扩压器减减速、增增压后进进入弯道,使流流向反转转180度后进进入回流流器,后后又进入入下一级级叶轮。。显然,,弯道和回回流器是沟通前前一级叶叶轮和后后一级叶叶轮的通通道。如如此,气气体压力力在多个个叶轮中中被增加加数次,,能以很很高的压压力能离离开。(三)离离心式压压缩机二、离心式气体输送设备(四)罗罗茨鼓风风机罗茨鼓风风机的结结构如图图所示,,其工作作原理与与齿轮泵泵极为相相似。罗茨鼓风风机属于于正位移移型,其其风量与与转速成成正比,,而与出出口压强强无关。。罗茨鼓鼓风机的的风量为为2-500m3/min,,出口压压强不超超过80kPa。罗茨茨鼓风机机的出口口应安装装稳压气气柜(安安全缓冲冲罐)与与安全阀阀,流量量用旁路路调节,,出口阀阀不可完完全关闭闭;操作作温度不不能过高高(转子子受热膨膨胀)。。二、离心式气体输送设备(四)罗罗茨鼓风风机二、离心式气体输送设备(四)罗罗茨鼓风风机二、离心式气体输送设备(一)往往复式压压缩机的的构造和和工作原原理1.主要构造造气缸,活活塞,吸吸入阀和和排气阀阀。但因气体体密度小小、可压压缩的特特性,决决定了压压缩机的阀门更更加轻巧、、灵活。2.工作原理::类似往复复泵压缩过程、、排气过程程、余隙气气体膨胀过过程、吸气气过程注意:余隙体积,,余隙比((余隙系数数)概念余隙系数::0.03~0.1三、往复压缩机
与往复泵相相似工作循环::压缩排气膨胀吸气三、往复压缩机
。工作循环::压缩排气膨胀吸气绝热压缩等温压缩吸气排气压缩膨胀pV1V4V3(一)往复复式压缩机机的构造和和工作原理理三、往复压缩机
(二)多级级压缩型号三、往复压缩机
实际的多级级压缩机一一般不超过过6级。多级压缩优优点:降低排气的的温度节省压缩功功提高了气缸缸的容积利利用率压缩机的结结构更合理理(二)多级级压缩三、往复压缩机
(三)往复复压缩机的的类型和选选用1.往复压压缩机的分分类①按压缩机机在活塞一一侧吸、排排气体还是是在两侧都都吸、排气气体分为单单动和双动动压缩机;;②按气体受受压缩的次次数,分为为单级、双双级和多级级压缩机;;③按压缩机机产生的终终压的高低低,分为低低压、中压压、高压和和超高压压压缩机;三、往复压缩机
(三)往复复压缩机的的类型和选选用④按压缩机机生产能力力的大小,,分为小型型、中型和和大型压缩缩机;⑤按所压缩缩的气体种种类,分为为空气压缩缩机、氧气气压缩机、、氢气压缩缩机、氮气气压缩机、、氨气压缩缩机等。⑥按气缸在在空间布置置的不同分分为立式、、卧式、角角式和对称称平衡式。三、往复压缩机
(三)往复压压缩机的类类型和选用用2.往复压压缩机的选选用选择压缩机机时,首先先应根据所所处理的气气体选定压压缩机的种种类;压缩缩机种类选选出后是结结构形式的的选定;型型式选定之之后,下一一步是定出出压缩机的的规格。三、往复压缩机
从设备中或或系统中抽抽出气体,,使其处于于绝对压强强低于外界界大气压的的状态,所所用的输送送机械称为为真空泵。。实质上真真空泵也是是气体压缩缩机械,只只是它入口口压强低,,出口为常常压。(一)水环环真空泵水环真空泵泵的外形呈呈圆形,外外壳
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