过程流体机械

过程流体机械第1页，共28页，2023年，2月20日，星期四Contents

第一章

绪论

第二章离心压缩机*

第三章容积式压缩机*

第四章泵*

第五章

离心机第2页，共28页，2023年，2月20日，星期四References1.沙毅，闻建龙.泵与风机.合肥：中国科学技术大学出版社，20052.西安交通大学透平压缩机教研室.离心式压缩机原理.北京：机械工业出版社，19803.郁永章.活塞式压缩机.北京：机械工业出版社，19824.孙启才.离心机原理结构与设计计算.北京：机械工业出版社，1987第3页，共28页，2023年，2月20日，星期四第一章绪论1.1过程流体机械1.2流体机械的分类

1.3流体机械的用途

1.4流体机械的发展趋势

第4页，共28页，2023年，2月20日，星期四1.1过程流体机械1.1.1过程与生产过程*过程与生产过程过程：事物状态变化在时间上

的持续和空间上

的延伸。生产过程：劳动对象进入生产领域到制成产品的全部过程。*现代产品生产过程的特点

大型化、管道化、连续化、快速化、自动化。

生产加工场地A

——

流体机械+管道——

生产加工场地B

第5页，共28页，2023年，2月20日，星期四*过程工业过程装备与控制专业主要以过程工业

为专业背景。过程工业：以流程性物料

（如气体、液体、粉体等）为主要对象，以改变物料的状态和性质为主要目的

工业，包括化工、石油化工、生物化工、化学、炼油、制药、食品、冶金、环保、能源、动力等。*改进生产过程的主要目的

节能

；↑生产率；↓生产成本；优化控制；环保

——↓污染。1.1.2过程装备生产过程中所使用的生产工具（设备与机器）。第6页，共28页，2023年，2月20日，星期四1.1.3过程流体机械*流体机械以流体

为工质进行能量转换、处理与输送的机械。如：管道化生产。*流体机械的特点流体机械的许多零部件处于高速运动状态，并与其中的流体发生相互作用。第7页，共28页，2023年，2月20日，星期四1.2流体机械的分类1.2.1按能量转换分类*原动机将流体的能量→

机械能，输出轴功率。如汽轮机、燃气轮机、水轮机等。

轴流式水轮机第8页，共28页，2023年，2月20日，星期四汽轮机

锅炉汽轮机发电机给水泵凝汽器过热器第9页，共28页，2023年，2月20日，星期四

真实

第10页，共28页，2023年，2月20日，星期四

真实

第11页，共28页，2023年，2月20日，星期四船用燃气轮机第12页，共28页，2023年，2月20日，星期四燃气轮机发电机组第13页，共28页，2023年，2月20日，星期四*工作机

将机械能→流体的能量

，改变流体的状态（压力势能和动能）。如压缩机、泵、分离机等。1.2.2按流体介质分类*Definitionoffluid

Afluidisasubstancethatwillbegintodeformwhenashearforceisappliedtoitandcontinuetodeformaslongasforceisapplied.

single-phasefluid

two-phasefluid

multiphasefluid

工作机——

压缩机、泵、分离机第14页，共28页，2023年，2月20日，星期四

(1)压缩机（压气机、风机、气泵）将机械能→气体的能量。

*分类（按压力大小）

通风机：全压p＜15kPa

鼓风机：全压p15kPa~340kPa

压气机：全压p＞340kPa

*管道式排风机：第15页，共28页，2023年，2月20日，星期四(2)泵将机械能→液体的能量。

单级单吸卧式离心清水泵单级单吸卧式离心杂质泵第16页，共28页，2023年，2月20日，星期四(3)分离机

用机械能将混合介质分离

开来的机械。第17页，共28页，2023年，2月20日，星期四1.2.3按流体机械结构特点分类

(1)往复式结构的流体机械特点：单级压升较高，输送流体的流量较小。

往复式空气压缩机

(2)旋转式结构的流体机械特点：单级压升较小，输送流体的流量较大。

第18页，共28页，2023年，2月20日，星期四往复式结构的流体机械

旋转式结构的流体机械

第19页，共28页，2023年，2月20日，星期四

1.3流体机械的用途

广泛应用于国民经济的各个行业；与人们的生活密不可分。流体机械的耗电量占全国总用电量的30%

以上（1）火力发电*汽水循环：水锅炉蒸汽推动汽轮机旋转带动发电机旋转发电*汽轮机

锅炉给水泵：由加热器向锅炉供水。

冷凝泵：汽轮机排出的废汽在冷凝器中凝结成水，由冷凝泵打入加热器进行再循环。

循环水泵：供给冷凝器用的冷却循环水。

灰渣泵：用于锅炉排灰。第20页，共28页，2023年，2月20日，星期四

工业锅炉给水泵

第21页，共28页，2023年，2月20日，星期四（2）水利工程（3）化学工业化工流程中，原料、中间产品常为液体或气体，固体物料也经常以溶液或熔液的形态参与化学反应，输送流体的泵和压缩机被称为化工厂的心脏。且输送介质常有特殊要求。如乙烯流程用泵：序号123456液体种类油油水汽油碱液H.C.C2等泵型式卧式单级离心卧式单级离心卧式单级离心卧式单级离心卧式单级离心卧式单级离心温度高温序号789101112液体种类H.C.甲烷H.C.乙烷等H.C.乙烯H.C.丙烷等H.C.丙烯H.C.C4泵型式卧式单级离心卧式或立式单级离心卧式或立式单级离心卧式单级离心卧式单级离心卧式单级离心温度低温低温第22页，共28页，2023年，2月20日，星期四（4）石油工业泵与压缩机是石油和天然气的钻探、开采、运输和加工过程中的重要设备。*潜油泵：将原油从很深的油井输送到地面。叶轮直径很小，泵的级数达数百级，固液混合物。*油田注水泵：采用高压向油层中注水，↑油层压力，实现自喷。大庆油田，注水6t/1t油。*注气压缩机：海洋油田伴生气代替水注入油层，↑油层压力。注气量较小——活塞式压缩机；注气量较大——离心式压缩机。（压力可达71MPa）*水下油气混输泵：将原油和共生的天然气一起输出。（5）钢铁工业钢铁冶炼过程中，需要大量的空气和氧气支持燃烧→风机；生产过程中需要消耗大量的水→泵。*高炉鼓风机：轴流式压缩机。风量大：高炉容积4000m3时，风量10000m3/min，功率60MW。第23页，共28页，2023年，2月20日，星期四*氧气压缩机：氧气顶吹转炉炼钢设备。典型参数：流量72000m3/h，压力3.75MPa，功率12.15MW。防爆。（6）城市给排水及废水处理给水排水系统是现代化城市最主要的基础设施之一。*自来水厂：一级泵站，抽吸江河之水，沉淀，消毒；二级泵站，将水送往用户。*工业用水*废水排放、处理及再利用（7）动力工程*燃气轮机压缩机大型和移动式燃气轮机（如喷气式发动机）中，轴流式压缩机；小型固定式燃气轮机，离心式压缩机。*涡轮增压器内燃机气缸废气涡轮机压缩机↑进入气缸的空气压力功率增加50%~100%*动力风源：风动工具等。第24页，共28页，2023年，2月20日，星期四（8）制冷与低温工程制冷装置在工业和科学领域，以及生活领域中起着重要作用。低温低压的制冷剂液体低温低压的制冷剂蒸气低压制冷剂蒸气较高温度和压力的制冷剂蒸气高压制冷剂液体第25页，共28页，2023年，2月20日，星期四*作为工作机的流体机械—压缩机：小型制冷装置中，容积式压缩机；大型制冷装置中，离心式压缩机；丙烯冷冻压缩机（世界上最大的离心式压缩机），功率53.7MW.*作为原动机的流体机械—膨胀机（透平膨胀机和活塞式膨胀机）：气体（制冷介质）绝热（等熵膨胀）——气体温度↓，且可输出功率，节约能源。第26页，共28页，2023年，2月20日，星期四（9）采矿工业排水、通风、矿物远距离水力输送。（10）航天技术

燃料输送泵——火箭发动机的重要组成部分。

离心泵——火箭和飞船控