《化工单元过程及设备的选择与操作》-项目2：流体输送系统

化工单元过程及设备的选择与操作课程组引言流体输送过程及设备的选择与操作引言原因1工艺要求，物料需要从一个地方输送到另一个地方，从上一道工序转移到下一工序，从一个设备送往另一个设备，逐步完成各种物理变化或化学变化，得到所需要的化工产品。流体输送问题是化工生产中必须解决的基本问题原因2流体的流动状况对传热、传质及化学反应过程过程的操作费用和设备费用也有着很大的影响，关系到产品的生产成本和经济效益。合理选择流体输送过程的方案，正确使用流体输送过程的设备是化工生产工艺技术人员和操作技术人员必须具备的基本能力。工程项目某石油化工厂原油输送方案的制定和输送过程的实施图1-1

原油贮罐与电脱盐罐方位图35吨原油/h最低油位距地面2.5

m，最高油位距地面14.3m，正常距地面最高点3.5m电脱盐罐内油面上方的压力为0.6MPa油库在电脱盐罐的西北150m处油库与电脱盐工段之间隔一条厂区主干道。项目任务分析将石油从原油贮罐送到电脱盐罐这是一个典型的液体输送任务，要完成此输送任务，我们必须了解和掌握工程上常用的液体输送方案有哪些？在各种方案中要解决的共性和个性问题又有哪些？这个任务应该选用何种输送方案？目录任务一、输送任务和输送方案的认识任务二、输送管路构件的选择与安装任务三、输送方案的分析、选择与评价任务四、输送过程参数的测量与控制任务五、液体输送设备的选择、安装与操作任务六、气体输送设备的选择、安装与操作流体输送过程及设备的选择与操作输送任务和输送方案的认识目录一、了解化工常见的流体输送任务二、认识工业常用的流体输送方案三、明确完成任务需解决的问题与学习要求一、化工生产常见的流体输送任务综合任务第二类：将流体从低压设备送往高压设备第一类：将流体从低位处送到高位处第三类：将流体从一个地方送到很远的另一个地方二、化工常用流体输送方案化工

输常

送用

方流

案体第二种：真空抽料第一种：高位送料（位差送料）第三种：流体输送机械送料第四种：压缩气体压料二、化工常用流体输送方案1、高位槽送料（位差输送）定义位差送料就是利用容器、设备之间存在的位差，将高位设备的流体直接用管道送到低位设备。应用场合需要稳定计量流量时，常常是先将液体加到高位计量槽，再由高位槽向反应釜等设备加料。问题高位槽与反应釜的之间的垂直位差为多大时才能保证所需的稳定流量？二、化工常用流体输送方案题送任务又满足工艺要求？问题二：下游设备的真空度是如何建立的？建立真空系统又需要哪些设备？2、真空抽料真空抽料就是通过真空系统造成的负压来实现将流体从一个常压设备送到另一个负压设备的目的。真空抽料是化工生产中常用的一种流体输送方法，结构简单，操作方便，没有运动部件，但需要抽真空系统，流量调节不方便且不能输送易挥发性的液体。在连续真空抽料时，下游设备的真空度必须满足输送任务的流量要求，还要符合工艺生产对压力的要求。问问题一：什么是真空度？下游设备的真空度为多大才能既完成输二、化工常用流体输送方案3、流体输送机械送料流体输送机械送料是化工厂中最常见的流体输送方式，它是借助输送机械对流体作功，实现流体输送的目的。问题一：到底选用哪种类型、哪种型号的的输送机械来完成输送任务？二：这些输送机械又该如何安装，如何操作呢？图1-4流体输送机械送料示意图液体输送用机械－泵气体输送用机械二、化工常用流体输送方案4、压缩气体送料在生产车间，对有些腐蚀性强的液体作近距离输送时，往往采用压缩空气或惰性气体来压料。问题一：气体的压力多大才能满足输送液体任务对升扬高度的要求？二：一定压力的压缩气体又是如何获得的？给气体加压的设备有哪些图1-5压缩空气送料示意图三、流体输送需解决的问题与学习要求对于一个给定的流体输送任务，到底采用何种输送方案进行输送则要根据具体情况具体分析，那么如何分析，方案选择的依据又是什么？对于一个确定的输送方案，要很好地完成有关流体输送任务，作为操作人员则必须掌握：流体输送时有关参数的测量和控制方法；各种类型输送机械的工作原理、特点、选型、安装及操作运行的要点。因此一个化工生产的工程技术人员必须掌握的流体输送知识如下：(1)管路系统设计与安装的有关知识；(2)流体输送方案分析、选择与评价的方法；(3)流体输送参数的测量和控制方法；(4)流体输送机械和设备的选型、安装及操作运行的要点。王卫霞常见阀门结构及适用场合1.闸阀它是利用阀体内闸门的升降来开关管路的。闸阀形体较大，造价较高，但当全开时，流体阻力小。只能用作清洁流体的大型输送管路的开关，不能用于有悬浮物液体管路上及控制流量的大小。常见阀门结构及适用场合2.旋塞阀它是利用阀体内插入的一个中央穿孔的锥形旋塞来启闭管路，旋塞的开关常用手柄而不用手轮。其优点为结构简单，开关迅速，流体阻力小，可用于有悬浮物的液体，但不适用于调节流量，亦不宜用于压力较高、温度较高的管路和蒸汽管路中，常用作小型管路的开关。常见阀门结构及适用场合3.球阀球阀是利用一个中间开孔的球体作阀心，依靠球体的旋转来控制阀门的开关。球阀的主要特点是结构紧凑，易于操作和维修。常用作小型管路的开关。常见阀门结构及适用场合4.截止阀它是利用圆形阀瓣在阀杆的升降时，改变其与阀座间的距离，以开关管路和调节流量。截止阀一般用于大型管路的流量调节，安装时要注意流体的流动方向应该是从下向上通过阀座（俗称低进高出）。常见阀门结构及适用场合用5.节流阀节流阀结构和截止阀相似，所不同的是阀座口径小，同时用一个圆锥或流线形的阀头代替截止阀的圆形阀盘，可以较好的控制、调节流体的流量，或进行节流调压等。该阀制作精度要求较高，密封性能好。主要于仪表、控制以及取样等管路中，不宜用于黏度大和含固体颗粒介质的管路中。节流阀安装时也要注意流体的流动方向应该是低进高出通过阀座。常见阀门结构及适用场合6.隔膜阀隔膜阀的启闭密封是依靠一块特制的柔性膜片，膜片夹置在阀体与阀盖之间。用螺栓连接在压缩件上，压缩件是由阀杆操作而上下移动，当压缩件上升，膜片就高举，而造成通路，当压缩件下降，膜片就压在轮廓的底部，达到密封。这种阀门结构简单，密封可靠，便于检修，流体阻力小。特别适用于输送有腐蚀性的液体。不宜在较高压力的管路中使用。常见阀门结构及适用场合7.止回阀（1）旋启式旋启式止回阀在完全打开的状况下，流体流动几乎不受阻碍，因此通过阀门的压力降相对较小，旋启式止回阀一般安装在水平管道上。常见阀门结构及适用场合7.止回阀（2）升降式阀瓣位于阀体上阀座密封面上。此阀门除了阀瓣可以自由地升降之外，其余部分与截止阀一样。流体通过升降式止回阀的压力降比旋启式止回阀大些。注意流体只能自下而上流动。止回阀一般适用于清净介质的管路中，对含有固体颗粒和黏度较大的介质管路中不宜采用。常见阀门结构及适用场合8.安全阀安全阀是用来防止管路中的压力超过规定指标的装置。安全阀可分为弹簧式和重锤式两种类型。常见阀门结构及适用场合9.疏水阀疏水阀用于蒸汽管路中专门排放冷凝水，而阻止蒸汽泄漏。疏水阀的种类很多，目前广泛使用的是浮球式和热动力式两类。常见阀门结构及适用场合作 用阀 门用于截断或接通介质流体时闸阀、截止阀、球阀、旋塞、隔膜阀等需要对介质的流量、压力大小进行调节时截止阀、节流阀等腐蚀性流体的输送隔膜阀对于介质超压时的安全保护安全阀防止介质倒流止回阀用于分离、分配混合介质时疏水阀、分流阀等常见阀门结构及适用场合课程：化工单元过程及设备的选择与操作知识点四：化工管路的工程安装管路布置与安装的原则考虑工艺要求：如生产的特点、设备的布置、物料特性及建筑物结构等因素。考虑尽可能减少基建费用和操作费用，最后必须考虑安装、检修、操作的方便和操作安全。布置管路的原则应对车间所有管路(生产系统管路，辅助系统管路、电缆、照明、仪表管路、采暖通风管路等)全盘规划，各安其位。管路铺设尽可能采取明线(除下水道，上水总管和煤气总管外)。管路尽量集中铺设，各种管线应成列平行铺设，便于共用管架；要尽量走直线，少拐弯，少交叉，以节约管材，减小阻力，同时力求做到整齐美观。布置管路的原则在车间内，管路应尽可能沿厂房墙壁安装，管架可以固定在墙上，或沿天花板及平台安装。在露天的生产装置，管路可沿挂架或吊架安装。为了能容纳活接管或法兰以及便于检修，管道最突出部分与墙壁、柱边或管架支柱之间的净空距离不小于100mm为宜。中压管与管之间的距离保持在40~60mm，高压管与管之间的距离保持在70~90mm以上。管路离地面的高度，以便于检修为准，但通过人行道时，最低离地点不得小于2m；通过公路时，不得小于4.5m；与铁轨面净距离不得小于6m；通过工厂主要交通干线，一般高度为5m。布置管路的原则平行管路的排列应考虑管路互相的影响。在垂直排列时：输气的在上，输液的在下；热介质管路在上，冷介质管路在下；高压管路在上，低压管路在下；无腐蚀性介质管路在上，有腐蚀性介质管路在下。在水平排列时：高压管靠近墙柱，低压管在外；不常检修的靠墙柱，检修频繁的在外；振动大的要靠管架支柱或墙。布置管路的原则一般上下水管及废水管适宜埋地铺设，埋地管路的安装深度，在冬季结冰地区，应在当地冰冻线以下。管路的连接方式管路的连接包括管子与管子、管子与各种管件、阀门及设备接口等处的连接。承插式连接螺纹连接法兰连接焊接连接管子、管件和阀门安装的注意事项1、管路的热补偿自然热补偿管子、管件和阀门安装的注意事项1、管路的热补偿补偿器补偿施工、操作与维修注意事项为了防止滴漏，对于不需拆缷的管路连接，通常都用焊接；在需要拆缷的管路中，适当配置一些法兰和活接管。管路穿过墙壁时，墙壁上应开预留孔。过墙时，管外最好加套管，套管与管子之间的环隙内应充满填料；管路穿过楼板时最好也是这样。施工、操作与维修注意事项长管路要有支撑，以免弯曲存液及受震动，跨距应按设计规范或计算决定。管路要有适当的倾斜度，对气体和易流动的液体为3/1000∽5/1000，对含固体结晶或粒度较大的物料为1%或大于1%。为了便于安装、操作、巡查和检修，并列管路上的管件和阀门位置应错开安装。并列管路上安装手轮操作的阀门时，手轮间距约100mm。施工、操作与维修注意事项输送易爆、易燃如醇类、醚类、液体烃类等物料时，因它们在管路中流动而产生静电，使管路变为导电体。为防止这种静电积聚，必须将管路可靠接地。输送腐蚀性流体管路的法兰，不得位于通道的上空，以免发生滴漏时影响安全。施工、操作与维修注意事项蒸汽管路上，每隔一定距离，应装置冷凝水排除器（疏水器）。安装时注意事项：冷凝水排除器不能正对行人通道。对于各种非金属管路及特殊介质管路的布置和安装，还应考虑一些特殊性问题，如聚氯乙烯管应避开热的管路，氧气管路在安装前应进行脱油处理等。管路安装完毕后，应按规定进行强度和气密性试验。未经试验合格，焊缝及连接处不得涂漆及保温。管路在开工前须用压缩空气或惰性气体进行吹扫。飞机起飞的原理知识点：柏努利方程的应用柏努利方程柏努利方程的应用柏努利方程流动的流体具有以下三种形式的机械能位能：mgz柏努利方程的应用理想流体1kg不可压缩没有黏性∑hf无外界能量输入We柏努利方程的应用22221211

uu1

p22

gZ

1

p12gZ

理想流体的柏努利方程1kg柏努利方程的应用柏努利方程的应用实际流

体有黏性∑hf有外界能量输入We柏努利方程的应用f

hppu

2

2

22u

21ρ 2gZ

1

1

We

gZρ 2实际流体的柏努利方程柏努利方程的应用空气流动速度较快，压强小空气流动速度较慢，压强大压力差托举力柏努利方程的应用思

考题：请用柏努力方程解释下面的现象。河流入海的秘密知识点：连续性方程的应用连 续 性 方程连续性方程的应用以

1-1’

和

2-2’

截面间的管段为物料衡算系统。由于稳定条件下系统内无质量的积累，则输入的质量等于输出的质量。根据质量守恒定律，列出物料衡算式为：

ws1

ws

2在稳定流动系统中，流体流经管道各截面的质量流量恒为常量。但各截面的流体流速则随管道截面积A的不同和流体密度ρ的不同而变化，故该方程式反映了管道截面上流速的变化规律。连续性方程的应用连续性方程的应用对于不可压缩性流体（如液体

），连续性方程可简化为：A1u1

A2u2

Aiui

Vs

常数不可压缩性流体流经各截面的质量流量相等，体积流量亦相等同时流体流速与管道的截面积成反比，截面积愈小，流速愈大，反之，截面积愈大，流速愈小。连续性方程的应用由此可见：不可压缩性流体体积流量一定时，圆形管道中的流速与管道内径的平方成反比对于圆形管道：

d

2

1

2

u2

d1

u连续性方程的应用接下来，我们再来谈谈河流入海的问题吧！河流入海或者汇入湖泊，流通通道突然增大，流速就会降低，因此大家会感觉水流一下静止了，水流中的泥沙易沉积下来，再加上海水中大量存在的电解质使得水流中的胶体产生凝聚作用沉积下来，于是沙洲便形成了。知识点：流动系统中的阻力损失流动系统中的阻力损失流动系统中的阻力损失流体的黏性是流体流动时产生能力损失的根本原因表征流体黏性大小的物理量是－－黏度黏度用符号μ表示，其单位是：Pa·s流动系统中的阻力损失流体的流动类型的判据——雷诺准数Re

du

当Re≤2000时,为层流区。当2000<Re≤4000时，称作过渡区。当Re≥4000时，称作湍流区流动系统中的阻力损失总阻力损失=直管阻力损失+局部阻力损失''

fff

h

h

h流动系统中的阻力损失直管阻力计算计算公式――范宁公式：Lu

2h

f

d · 2 J /

kghf―为1kg流体流过长度为L的直管，所产生的能量损失，J/kg；λ―摩擦系数L―直管长度，m；u―管内流体的流速,m/s；d―管径，m；

64Re流动系统中的阻力损失层流时流动系统中的阻力损失湍流时莫狄图流动系统中的阻力损失'局部阻力计算（1）阻力系数法u

2hf

2ξ——局部阻力系数流动系统中的阻力损失（2）当量长度法'd 2Le u

2hf

流动系统中的阻力损失流体流动时总阻力损失的计算d

2L

ΣLe u2

hf

dL

2

u

2

hf

λ

Σξ

情境一：流体输送过程及设备的选择与操作任务四 流体流动参数的测量知识点：流量测量三、流量测量（一）差压式流量计(变压降式流量计)（二）定压降式流量计（变面积式流量计）（一）差压式流量计（恒节流面积式流量计）1、孔板流量计（1）孔板流量计的结构三、流量测量（2）测量原理三、流量测量

0

4 ρ2Rg(ρ

ρ)2V

uA

C

πds 0 0 0孔板流量计的特点是：恒节流截面、变流速、变压降。孔板流量计的主要优缺点孔板流量计主要优点是构造简单，制造和安装都很方便。主要缺点是能量损失大，且随面积比m的减小而加大。三、流量测量2、文丘里流量计（Venturimeter）三、流量测量图1-62

文氏管流量计V=C

Av 0ρ2gR(ρ0

ρ)（二）定压降式流量计（变面积式流量计）1、转子流量计的构造和工作原理三、流量测量2、转子流量计的流量计算式三、流量测量fA

·ρ2gVf(ρf

ρ)Vs

u2A2

CR

A2原理：流量与高度的平方成正比。特点：变截面、恒流速、恒压降3、转子流量计的刻度换算三、流量测量VA、ρA—分别为标定流体（水或空气）的流量和密度；VB、ρB—分别为其它待测流体（液体或气体）流量和密度VBVAρA(ρf

ρB)ρB(ρf

ρA

)

三、流量测量4、转子流量计的主要优缺点转子流量计的优点是读数方便，阻力小，准确度较高，对不同流体的适用性强，能用于腐蚀性流体的测量。缺点是玻璃管不能经受高温和高压，在安装和使用时玻璃管易破碎。5、转子流量计的安装与操作转子流量计必须垂直安装，流体自下而上流动，决不可倾斜或水平安装，更不能倒着安装；必须在流量计前后安装切断阀，还必须安装带有调节阀的旁路管，以便于检修。具体安装图如图1-64所示。转子流量计操作时应缓慢开启阀门，以防转子卡于顶端或击碎玻璃管。情境一：流体输送过程及设备的选择与操作任务四 流体流动参数的测量知识点：压力测量压力是流体流动过程中的重要参数一、压力测量测压仪表弹性式（弹性变形原理）液柱式（液体压力平衡原理）电测式（敏感原件的物理效应与压力的关系）一、压力测量(a)压力表(b)真空表(c)压力真空表1、弹性测压仪表弹簧管测压表分类一、压力测量2、液柱式测压仪表液柱压力计（又称液柱压差计）是以静力学原理为依据的测量压力的仪表工作液柱的重力与被测压力平衡，根据液柱高度确定被测压力大小。一、压力测量（1）U形管压差计是一个两端开口的垂直U形玻璃管，中间配有读数标尺，管内装有液体作为指示液。指示液要与被测流体不互溶，不起化学作用，而且其密度要大于被测流体的密度。通常采用的指示液有：着色水、油、四氯化碳及水银等。一、压力测量（2）单管压差计F1、F2分别为容器及测压管的截面积当F1>>F2时有：单管压力计可以作为微压计使用，如下：一、压力测量（3）斜管微压计l为液柱长度；A为斜管的倾斜角度；即斜管微压计的刻度比U形管的刻度放大了1/sina倍。一般斜管微压计适合用于测量2~2000Pa范围的压力一、压力测量3、典型测压传感器应用敏感元件的物理效应和压力的关系来测量压力，即最终将压力转换成相应的电参数输出情境一：流体输送过程及设备的选择与操作任务四 流体流动参数的测量知识点：液位测量1、连通器原理的玻璃液面计液位计是根据静止流体在连通的同一水平面上各点压力相等这一原理设计的。璃管内观察到的液面高度就是贮槽中液位高度。二、液位测量与控制图1-57液位测量磁性翻柱液位计是将连通器原理磁偶合原理阿基米德（浮力定律）等原理巧妙地结合机械传动的特性而制作的一种液位测量装置。二、液位测量与控制2、连通器原理的磁翻柱液位计它有一容纳浮子的腔体称为主体管、浮筒或外壳，通过法兰或其他接口与容器组成一个连通器，工作时浮筒内的液面与容器内的液面是相同高度的。二、液位测量与控制2、连通器原理的磁翻柱液位计当被测容器中的液位升降时，液位计本体管中的磁性浮子也随之升降，浮子内的永久磁钢通过磁耦合传递到磁翻柱指示器，驱动红、白翻柱翻转180°；当液位上升时翻柱由白色转变为红色，当液位下降时翻柱由红色转变为白色，指示器的红白交界处为容器内部液位的实际高度，从而实现液位清晰的指示。二、液位测量与控制2、连通器原理的磁翻柱液位计二、液位测量与控制3、重锤探测液位计重锤探测液位计是依据力学平衡原理设计生产的。包含浮子钢丝绳（或钢带）重锤指针标尺板四部分组成。二、液位测量与控制3、重锤探测液位计浸在被测液体中的浮子受到重力，浮力和由重锤产生的恒定拉力的作用，当三个力的矢量和等于零时，浮子处于准平衡静止状态。液位的变化导致浮子位置的发生改变，重锤带动指针上下移动，在标尺上可以清晰直观的显示容器内液位变化的情况。标尺板的顶端标示液面的零位，底端标示液面的满量程。指针随着物位的变化而变化，进而连续地指示出液位的高低。二、液位测量与控制课程：化工单元过程及设备的选择与操作知识点十二：离心泵的安装与运转安装注意事项安装要求应尽量将泵安装在靠近贮罐，干燥明亮的场所，以便于检修。应有坚实的地基，以免振动。通常用混凝土地基，安装时必须拧紧地脚螺栓，以免启动时振动对泵性能的影响。安装前应检查机组紧固件有无松动现象，泵体流道有无异物堵塞，以免水泵运行时损坏叶轮和泵体。安装时泵轴和电机转轴应严格保持水平，以确保运转正常，提高寿命。安装后拨动泵轴，叶轮应无磨擦声或卡死现象，否则应将泵拆开检查原因。同时注意管道重量不应加在水泵上，以免使泵变形。安装注意事项安装要求安装高度要严格控制，以免发生气蚀现象。在吸入管径大于泵的吸入口径时，变径联接处要避免存气，以免发生气缚现象。吸入口变径连接法1—吸入口；2—空气囊安装注意事项安装要求化工厂为了保证生产的连续进行，离心泵除安装必须的泵外，通常还安装一台备用泵。因此，为了维修方便和使用安全，在泵的进出口管路上各安装一只闸门阀，供两泵之间的切换使用。为了保证泵的使用安全，在泵出口附近安装一只压力表和流量调节阀，以保证在额定扬程和流量范围内运行，延长泵的使用寿命。离心泵的操作为了保证离心泵在生产过程中正常连续运转，必须保持泵的正确操作，安全运行，加强对机组的监视、维护、保养和检修。要确保做好这些工作，必须认真负责，严格按照操作规程办事。水泵常规操作规程和维护知识1、离心泵的启动A.

启动前的检查泵的各处螺丝是否松动；轴承箱油面是否处于

1/2～2/3之间，润滑油有无变质，用手盘动泵以使润滑液进入机械密封端面，如果是填料密封则检查泵的填料松紧是否适宜；排液管上的阀门开启是否灵活；电机转向是否正确，从电机顶部往泵看为顺时针旋转，试验时间要短，以免使机械密封干磨损；对于油泵还要检查填料函、轴承处的冷却水套冷却水是否通畅；清除妨碍工作的现场杂物等。水泵常规操作规程和维护知识1、离心泵的启动B.

预灌与预热小型泵多采用人工灌水法，从泵的专用灌水孔或从出水管向泵内灌水。大、中型泵常用由泵排水管处蓄水池向泵内灌水。高温型泵应先进行预热，升温速度50℃/小时，以保证各部分受热均匀。水泵常规操作规程和维护知识C. 启动1、离心泵的启动离心泵在启动前应将排液管路上的阀门关闭。同时把放气孔或灌泵装置的阀门关闭。打开夹套冷却水进水阀、盘车，如无异常声音或异常现象，然后接通电源启动电机，观察泵运行是否正常。轴封泄漏情况，正常时机械密封泄漏应小于3滴/分钟，填料密封泄漏应小于8滴/分钟；检查电机、轴承处温升≤70℃。水泵常规操作规程和维护知识2、离心泵的停车对于高温型要先降温，降温速度<10℃/分，把温度降低到80℃以下，才能停车。离心泵停车时，应先关闭压力表、真空表，再关闭排出阀，使泵轻载，同时防止液体倒灌。然后停转电机，关闭吸入阀、最后关冷却水、机械密封冲洗水等。离心泵停车后还要做好清洁、防冻、备用泵的盘车、检修和保养等工作，从而保证泵始终处于良好的状态，以便随时可以使用。如长期停车，应将泵内液体放尽。水泵常规操作规程和维护知识3、离心泵工作中常见的故障由于它本身的机械原因、或因工艺操作、高温、高压及物料腐蚀等原因，会造成故障。离心泵常见的故障现象：泵灌不满；泵不能吸液，真空表指示高度真空；泵不吸液和压力表的指针剧烈跳动；压力表虽有压力，但排液管不出液；流量不足；填料函漏液过多；填料过热；轴承过热；泵振动等异常现象。要注意泵的工作是否正常，对故障情况作具体分析，找出原因，采取措施，及时排除。课程：化工单元过程及设备的选择与操作知识点十一：离心泵的选择液体输送机械的类型叶片式泵流体动力泵依靠作旋转运动的叶轮把能量传递给液体，如离心泵、轴流泵、混流泵及旋涡泵。其中离心泵是应用最为广泛的叶片式泵。容积式泵利用工作室的容积作周期性变化来输送液体，主要有往复泵、齿轮泵等。依靠另外一种工作流体的能量来抽或压送液体，有喷射泵、酸蛋等。液体输送机械的类型根据被输送液体的类型和性质分类，液体输送机械可分为：水泵、油泵、耐腐蚀泵、泥浆泵等。大、中流量和中等压力的液体输送——离心泵中、小流量和高压力的液体输送——往复泵小流量和高压力的液体输送——齿轮泵等旋转泵离心泵的结构和工作原理离心泵的排液原理在离心泵启动前必须在泵壳内灌满被输送的液体。泵启动后，泵轴带动叶轮高速旋转，叶片间的液体受到叶片推力也跟着一起旋转。在离心力的作用下，液体从叶轮中心被抛向叶轮外缘并获得动能和静压能。获得机械能的液体离开叶轮流入泵壳后，由于泵壳内的蜗型通道的面积是逐渐增大的，液体在泵壳内向出口处流动时，大部分动能被转化为静压能，在泵的出口处压强达到最大，于是液体就以较高的压力进入排出管路。离心泵的吸液原理当液体被叶轮从叶轮中心抛向外缘时，在叶轮中心处形成了低压区并达到一定的真空度，当吸入管两端形成一定的压强差时，在压差的作用下液体就会从吸入管源源不断地进入泵内，填补了被排出液体的位置。高速旋转的叶轮所产生的离心力推动液体的排出，离心造成的真空则导致了液体的吸入，故名离心泵。离心泵的“气缚”现象若在离心泵启动前，泵壳内未充满液体，即泵壳内存在空气，由于空气的密度远小于液体的密度，叶轮旋转时产生的离心力小，不能在叶轮中心形成必要的低压，泵吸入管两端的压强差很小，不能推动液体通过吸入管流入泵内，此时泵只能空转而不能输送液体。为了防止气缚现象的发生，离心泵在启动前必须在泵壳内灌满被输送的液体。离心泵的“气缚”现象离心泵启动前必须在泵壳内灌满被输送的液体。那么怎样做才能保证在泵壳内灌满被输送的液体？具体方法有哪些？注水阀吸入管入口处装底阀离心泵的主要工作部件离心泵的拆卸示意图叶轮蜗壳和导轮轴向力平衡装置轴填充装置将电机的机械能传送给液体。1、叶轮1、叶轮将电机的机械能传送给液体。（b）双吸式叶轮（a）单吸式叶轮1－平衡孔，2－后盖板2、蜗壳和导轮蜗壳是在单级泵中采用的蜗形泵外壳的简称，由铸铁铸成，蜗壳呈螺旋线形，其内流道逐渐扩大，出口为扩散管状。蜗壳作用：汇集叶轮甩出的液体；进一步将液体的动能转变成静压能。蜗壳导轮是一个固定不动的圆盘。导轮作用：降低流速提高静压能。2、蜗壳和导轮导轮1－叶轮

2－导轮不平衡轴向力的危害，使泵的整个叶轮向吸入口窜动，造成振动并使叶轮入口外缘与密封环发生摩擦，严重时使泵不能正常工作。3、轴向力平衡装置平衡轴向力平衡措施叶轮上开平衡孔采用双吸叶轮叶轮对称排列平衡盘平衡平衡盘装置1－末级叶轮；2－尾段；3－平衡套；4－平衡环；5－平衡盘；6－接吸入口的管孔b―平衡环与平衡盘之间缝隙宽度 b０―平衡套与平衡盘之间缝隙宽度旋转的泵轴与固定的泵体之间的密封称为轴封。4、轴填充装置轴封作用：防止高压液体从泵体内沿轴漏出，或者外界空气沿轴漏入。离心泵的轴封有填料密封和机械密封两种形式。作用：防止泵内高压液体沿轴外漏或者防止外界空气反向进入泵体内。课程：化工单元过程及设备的选择与操作任务六 气体输送机械的识用与操作知识点：气体输送机械按其结构和工作原理可分为四类：离心式往复式旋转式流体作用式一、气体输送机械的分类根据所能产生的终压（出口压力）或压缩比（即气体出口压力与进口压力之比）进行分类：①通风机：终压不大于15kPa（表压），压缩比为1～1.5；②鼓风机：终压为15～300

kPa（表压），压缩比小于4；③压缩机：终压在300kPa（表压）以上，压缩比大于4；④真空泵：终压小于当时当地大气压力形成真空的气体输送设备，压缩比较大。一、气体输送机械的分类（一）通风机（二）离心式鼓风机和压缩机二、离心式气体输送机械1、通风机的工作原理与结构二、离心式气体输送机械低压离心通风机：风压≤100mm水柱；中压离心通风机：风压为100～300mm水柱；高压离心通风机：风压为300～1500mm水柱。二、离心式气体输送机械2、离心鼓风机离心式鼓风机其主要构造和工作原理与离心通机机类似，由于单级叶轮所产生的压头很低，故一般采用多级叶轮。图1-109所示，为五级离心鼓风机。D1200—22图1-109

五级离心鼓风机二、离心式气体输送机械3、离心式压缩机①离心式压缩机的构造及特点离心式压缩机常称为透平式压缩机，其主要构造和工作原理与离心鼓风机相同，只是离心式压缩机叶轮数更多，可在10级以上，故能产生较高的压力。由于气体压力逐级增大，气体体积则相应缩小；因而叶轮也逐级变小。当气体经过多级压缩后，温度显著上升，因而压缩机分为n段，每段包括若干级，段与段间设置中间冷却器，以降低气体的温度。气体的压缩比越大，气体温度的升高就越多，则更需要中间冷却。二、离心式气体输送机械3、离心式压缩机②离心式压缩机的的喘振与堵塞离心式压缩机在工作中，当流量减小到某一较小值时，气流在进入叶轮时将与叶片发生严重的冲击，在叶片间的流道中引起严重的边界层分离，形成旋涡，使得气流的压力突然下降，以至于排气管内较高压力的气体倒流回级里来。瞬时间，倒流回级中的气体补充了级的流量不足，叶轮又恢复正常工作，重新将倒流回的气体压出去。这样又使级中流量减小，于是压力又突然下降，级后的气体又倒流回级中来，如此周而复始，就出现了叶道内周期性的气流脉动，这就是喘振。发生喘振时，压缩机级和其后连接的储气罐中会产生一种低频高振幅的压力脉动，引起叶轮应力的增加，噪声严重；进而整个机器产生强烈振动，甚至无法工作。二、离心式气体输送机械离心式压缩机在工作中，当流量增大到某一值时，摩擦损失、冲击损失都会很大，气体所获得的能量全部消耗在流动损失上，使气体压力得不到提高，同时，气流速度也将达到音速，再提高也不可能了，这种现象称为堵塞。离心式压缩机的工作只能在喘振工况与堵塞工况之间，此区域称为稳定工况区。三、旋转式气体输送机械1、罗茨鼓风机（roots

blower)罗茨鼓风机的工作原理与齿轮泵类似，如图1-111所示，机壳内有两个腰形转子或两个三星形转子（又称风叶），两转子之间、转子与机壳之间缝隙很小，使转子能自由运动而无过多泄漏，两转子的旋转方向相反，使气体从一侧吸入，从另一侧排出。如果改变转子的旋转方向，可使其吸入口和压出口互换。三、旋转式气体输送机械2、液环式压缩机液环式压缩机又称纳氏泵，如图1-112所示。它是由椭圆形外壳和圆形叶轮所组成。壳内充有适量液体，当叶轮转动时，液体在离心力作用下，沿椭圆形内壳形成一层液环。在液环内，椭圆形长轴两端显出两月牙空隙，供气体进入和排出。三、旋转式气体输送机械3、活片式压缩机活片式压缩机的主要结构如图1-113所示。图中5为圆筒形机壳，旋转的转子1对圆筒的中心轴作偏心运动。转子1上有一列缝隙。各缝隙内嵌入厚度为0.8～2.5mm的可滑动的钢片2，当转子依箭头方向旋转时，各滑片由于离心力作用，自各缝隙滑出从而形成若干大小不同的密闭空间。由于偏心的关系，这些密闭的空间就随转子旋转而越来越小，因此将气体压缩而排出。四、往复式气体压缩机械余隙系数ε

11

p1

p2

kVc

-VbVc

Va

1

0

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Va

b app11V

V (

2

)kk kb a

p2V由多变压缩 p1V得容积系数λ0（一）往复式压缩机的结构与工作原理由于余隙的存在和气体具有可压缩性及膨胀性，在往复式压缩机，余隙的影响就显得特别重要。故用一个容积系数λ0来衡量余隙对吸入过程的的影响：四、往复式气体压缩机械容积系数λ0是与压缩机的余隙系数ε及压缩比（p2/p1）有关。同时，可以想象对于一定的余隙系数，当