化工原理之流体输送机械ppt课件

1、。1，第2章流体输送机械，2，1本章的目的是流体力学原理的具体应用。通过学习和掌握工业上最常用的流体输送机械的基本结构、工作原理和运行特点，可以根据生产工艺的要求合理选择和正确使用输送机械，实现高效、可靠、安全的运行。2本章应掌握的重点是离心泵的工作原理、运行特性和选择。流体输送机械的分类是指为流体提供机械能的机械设备(1)动力型：流体通过高速旋转的叶轮获得能量。包括离心式轴流式输送机器(2)，其中流体通过活塞或转子挤压而被加压以获得能量。包括往复和旋转输送机械(3)。那种流体作用类型是通过能量转换原理来实现输送流体的任务。如喷射泵、离心泵、离心泵的主要部件、离心泵的工作原理、离心泵的性能参数

2、、离心泵的特性曲线影响离心泵性能的因素、性能转换、空化现象、离心泵的安装高度、工作点和流量控制离心泵的类型和选择、离心泵的工作原理和主要部件、工作原理：(1)液体随叶轮旋转。 并在惯性离心力的作用下从叶轮中心抛向外围，使其流动。当液体离开叶轮进入蜗壳时，由于蜗壳内流道的逐渐扩张，流体速度减慢，液体的部分动能转化为静压能。 因此，压力较高的液体从泵的排放口进入排放管道，并被输送到所需的管道系统。(2)由于离心力，泵的入口和出口之间的压力差导致流体流动。离心泵叶轮的主要部件：叶轮是离心泵的核心部件，由叶片组成，构成相同数量的液体通道。根据盖板的有无，可分为开式、闭式和半开式。(2)泵壳：泵体的外壳

3、，围绕叶轮，在叶轮周围形成横截面积逐渐增大的蜗牛壳形通道。此外，泵壳还设有垂直于叶轮平面的入口和切向出口。(3)泵轴：位于叶轮中心并垂直于叶轮平面的轴。它由电机驱动旋转，带动叶轮旋转。嘿。8，嘿。9、10、叶轮、11，12，平衡孔，13，14，15，16、叶轮周围安装导向轮，这样泵内液体的能量转换效率就高。导向轮是一个固定环，叶轮外围有叶片。叶片的弯曲方向与叶轮叶片的弯曲方向相反，其弯曲角度正好与液体流出叶轮的方向相适应，引导液体在泵壳通道内平稳地改变方向，使能量损失最小化，实现了将动压能量转化为静压能量的高效率。17、轴封装置：保证离心泵正常高效运行。轴封装置的功能：离心泵工作时，泵轴转动，

4、外壳不动。如果两者之间的环形间隙没有密封或密封不好，外部空气将渗入叶轮中心的低压区域，这将降低泵的流量和效率。在严重情况下，流速为零，气体结合。通常，机械密封或填料密封可以用来实现轴和壳体之间的密封。吸液原理：依靠叶轮的高速旋转，迫使叶轮中心的液体高速甩出，从而在叶轮中心形成低压，低液位槽中的液体不断被吸上来。气体粘结现象：如果离心泵启动前外壳充满气体，启动后叶轮中心的气体被抛出，在那里不会形成足够大的真空度，从而不会吸起罐内的液体。这种现象被称为气体束缚。为了防止气体粘结，泵壳的内部空间应充满外来液体离心泵的理论压头符合以下假设：叶轮中的叶片数是无限的，液体完全沿叶片曲面流动，没有任何循环现

5、象；液体是一种理想的液体，粘度等于零，液体的流动没有阻力。在这两个假设下，离心泵的理论压头可以表示为：D2-叶轮外径；U2-叶轮转速；Qt-泵的体积流量；B2叶片宽度；2叶片装置角度。离心泵基本方程的讨论：装置角度是叶片的一个重要设计参数。当其值小于90度时，称为后弯叶片；当它等于90度时，称为径向叶片；大于90度的称为前弯叶片。当叶片向后弯曲时，液流的能量损失很小，因此通常使用向后弯曲的叶片。离心泵基本方程的讨论：当采用后弯板时，理论压头随着叶轮直径、转速和叶轮周向宽度的增大而增大，随着流量的增大而线性减小。理论压头与流体性质无关。在实践中，由于以下三个原因，单位液体重量获得的实际能量即实际

6、压头与离心泵的理论压头之间存在一定的差距：(1)叶片间的循环；失去抵抗力；冲击损失。考虑上述三个方面后，压头与流量之间的线性关系也会发生变化。27，理论压头和液体密度之间的关系是不相关的。离心泵的出口压力与密度成正比。28、2.1.3离心泵的主要性能参数和特性曲线，离心泵1的性能参数。流量(Q):单位时间内由离心泵输送至管道系统的液体体积，通常以升/秒或立方米/小时为单位；2.压头(H):离心泵每单位液体重量能提供的有效能量，单位为米；3.效率():原动机向泵轴提供的能量不能通过液体获得，能量损失通常由效率反映。4.轴功率(n):指离心泵泵轴所需的功率，单位为瓦或千瓦。29、离心泵的能量损失(

7、反映离心泵的能量损失)，包括：容积损失：由泵泄漏引起的损失。已经获得能量的部分高压液体由于其从叶轮出口通过叶轮和泵壳之间的间隙泄漏或者从平衡孔返回到叶轮入口处的低压区域而损失。水力损失：粘性液体进入离心泵产生的摩擦阻力，以及泵局部流速和方向变化引起的循环和冲击产生的局部阻力。机械损失：由泵轴和轴承之间、泵轴和填料箱之间、叶轮盖板外表面和液体之间的机械摩擦引起的能量损失。嘿。30，功率：(a)有效功率：离心泵在单位时间内对流体所做的功；轴功率：单位时间内电机输入离心泵的能量。离心泵特性曲线特性曲线：离心泵在固定转速下的基本性能参数(流量、扬程、功率和效率)之间的关系曲线。强调：特性曲线是在固定速

8、度下测量的，该速度仅适用于该速度，因此速度n的值显示在特性曲线上。离心泵的特性曲线通常由离心泵制造商提供，并绘制在泵产品规格中。测量条件一般是20的清水，转速也是固定的。讨论从H Q特性曲线可以看出，随着流量的增加，泵的压头减小，即流量越大，泵提供给单位重量流体的机械能越小。然而，当流速非常小时，该规则可能不适用。轴功率随着流量的增加而增加，因此大流量传动必须与大匹配电机相对应。此外，该规则还建议离心泵应在出口阀关闭的情况下启动，以最小化电机的启动电流。泵的效率随着流量的增加先增加，达到最大值后降低。选择p时离心泵铭牌上标注了一组性能参数，它们都是对应最高效率点的性能参数。实施例2-2，36、

9、影响离心泵性能和性能换算的因素，以常温清水为工作介质，在一定转速和常压下，对泵生产部门提供的离心泵特性曲线进行了实验测量。如果输送液体的性质与此有很大不同，泵的特性曲线将会改变，需要再次转换。a .流体密度的影响：从离心泵的基本方程可以看出，离心泵的压头和流量与液体密度无关，表明离心泵特性曲线中的h-q和-q曲线保持不变。但离心泵所需的轴功率随着液体密度的增加而增加，即N-Q曲线发生变化。粘度的影响液体粘度的变化将直接改变其在离心泵中的能量损失，因此H-Q、N-Q和-Q曲线也将随之改变。当液体的运动粘度为 2010-8m2/s时，离心泵的性能需要按以下公式换算：Q=CQQ H=CHH =C例2

10、-3，转速的影响转速变化成比例规律的特征曲线的变化，在转速变化小于20%的范围内，可以作出以下假设：液体离开叶轮的速度三角形相似，离心泵在不同转速下的效率相同。叶轮直径的影响切割定律在叶轮直径变化小于20%时，当叶轮直径和泵的其他尺寸发生变化时，可以做出如下假设：液体离开叶轮时的出口速度三角形相似，叶轮出口的截面积基本不变，离心泵的效率相同。40、2.1.4空化现象及离心泵的允许安装高度、离心泵的安装高度：离心泵的安装高度是指待输送液体所在储罐的液位与离心泵入口之间的垂直距离，如图所示。这就引出了这样一个问题：安装离心泵时，安装高度是无限的，还是受某些条件的限制。气穴现象：当叶轮中心的压力降至

11、工作温度下输送流体的饱和蒸汽压力时，会在泵内产生：输送流体在叶轮中心蒸发，产生大量气泡；(2)当气泡从叶片中心向外围移动时，由于压力的增加而急剧冷凝，产生局部真空，周围的液体以高流速冲向真空区；当叶片表面附近出现气泡凝结时，许多水滴，如微小的高频水锤，撞击叶片；离心泵在空化状态下工作的危害：泵体振动并发出噪音；(2)压头和流量大幅下降，严重时无法输送液体；长期以来，在水锤冲击和液体中微量溶解氧对金属化学腐蚀的双重作用下，叶片表面出现斑点和裂纹，甚至海绵逐渐脱落。嘿。44，气蚀余量NPSH:泵入口处的动态压头和静态压头之和与工作温度下输送液体的饱和蒸汽压之差，用液柱高度表示。为了避免气蚀，离心泵

12、入口处的静压头p1/g和动压头u12/2g之和必须大于工作温度下液体饱和蒸汽压压头pv/g的某一值，即离心泵的NPSH值，即0.45。离心泵的临界NPSH是：在泵入口1-1和叶轮入口K-K处。从变形可以得出，实测的临界汽蚀余量通常加上一定的安全量，必要的汽蚀余量记录为(npsh) r。46岁。47岁。如果用输送液体的液柱高度计算离心泵入口处的最大真空度，这个真空度称为离心泵的允许吸入真空度，用Hs表示，即Hs值和泵的尺寸。通常，测量在98.1千帕和20下进行。如果运输其他液体，或者操作条件不同于上述实验条件，则应根据以下公式(即2-22)进行转换。嘿。48岁。假设离心泵在允许的安装高度下运行，

13、伯努利方程应在储罐液位的0-0%和泵入口的1-1%两个部分与允许的安装高度Hg。输送流体的温度过高，液体的蒸汽压过高；吸入管道阻力或水头损失过高。允许安装高度的物理量是上述三个因素对气蚀的贡献的组合。推论：原本正常运行的泵也可能由于运行条件的变化而产生气穴现象，如输送物料的温度上升或吸入管道部分堵塞。有时，计算出的允许安装高度为负，这表明泵应安装在储液罐液面以下。(3)允许的安装高度与泵的流量有关。从其计算公式可以看出，流量越大，计算的流量越小。因此，用可能使用的最大流量进行计算是最安全的。(4)安装泵时，实际安装高度比允许安装高度小0.5-1m。(例如，考虑到输送的流体的温度可能在操作期间升

14、高；或者由于储罐中液位的降低而导致的实际安装高度的增加)。(5)历史上曾有过允许吸入真空和允许气蚀余量并存的时候，两者都可以用来计算允许安装高度，而允许吸入真空和允许气蚀余量被广泛用于计算淡水泵。而后者通常用于油泵。离心泵的工作点和流量调节，管道特性曲线：它表示在特定的管道系统中，在固定的运行条件下，流体流经管道时，压头与流量之间的关系。He=k bqe2离心泵工作点：泵的特性曲线H-Q线与管道的特性曲线HeQe线的交点(m点)。嘿。52岁。53，he=k bqe2，是管道特性曲线在h轴上的截距，表示管道系统所需的最小外压头。当流量处于阻力平方区时，摩擦系数与流量无关，管道特性方程可表示为：高

15、阻力管道特性曲线陡峭；低阻管道的特性曲线平缓。泵的工作点由泵和管道的特性决定，这可以通过同时求解泵和管道的特性方程得到；安装在管道中的泵的输液量为管道的流量；在此流速下，泵提供的扬程也是管道所需的外部压头。因此，与泵的工作点相对应的泵头由泵提供，由管道要求；工作点对应的各性能参数()反映了泵的实际工作状态。示例：离心泵用于将储水箱中的冷却水通过热交换器输送到高位水箱。据了解，高位水箱的液位比蓄水池的液位高10米，管道总长度(包括等效局部阻力长度)为400米，管道内径为75毫米，换热器的水头损失为32(u2/2g)，摩擦系数取为0.03。离心泵的特性曲线方程为：He=45-9.2105q2m，其中Q的单位为m3/s。试求：(1)管道特性曲线；(2)泵的工作点及其相应的流量和压头。嘿。56，解决方案：(1)管道特性曲线，57、(2)泵的工作点及其相应的流量和压头。泵特性曲线方程为：he=45-9.2105 Q2；管道特性曲线方程为：he=105.01105 Q2；q=4.9610-3 m3/s=17.87 m3/h；他=22.34米。58岁；离心泵流量的调节