化工原理(流体送机械).doc

第2章 流体输送机械 概述 2.1 离心泵 2.1.1 离心泵的工作原理和主要部件 2.1.2 离心泵的基本方程式 2.1.3 离心泵的主要性能参数和特性曲线 2.1.4 离心泵的气蚀现象和允许安装高度 2.1.5 离心泵的工作点与流量调节 2.1.6 离心泵的类型、选择与使用 2.2 往复泵 2.3 离心通风机 概述 流体输送设备就是向流体作功以提高其机械能的装置，所供能量用以克服沿程阻力、高差、压差等 1.管路系统对流体输送机械的要求 流体输送是化工生产及日常生活中最常见、最重要的单元操作之一。从输送的工程目的出发，管路系统对输送机械的要求通常为： 应满足工艺上对流量及能量（压头、风压、或压缩比）的要求； 结构简单，质量轻，设备费低； 操作效率高，日常操作费用低； 能适应物料特性（如黏度、腐蚀性，含固体物质等）要求。 2.输送机械的分类 （1）根据被输送流体的种类或状态分类 通常输送液体的机械称为泵；输送气体的机械按其产生压强的高低分别称之为通风机、鼓风机、压缩机及真空泵。 （2）按工作原理可分成以下四类：离心式，往复式，旋转式，流体动力作用式。 液体输送机械 根据流量和压头的关系，液体输送机械分为离心式和正位移式。 2.1 离心泵 2.1.1 离心泵的工作原理和主要部件 1 主要部件 ①叶轮—通常由6-12片后弯叶片组成，可分为闭式、半闭式和开式三种形式。将原动机的机械能直接传给液体，以增加其动能和静压能。 ②泵壳—呈蜗壳形，是汇集液体和能量转换的场所。使部分动能转化为静压能。为了减少液体直接进入泵壳时因碰撞引起的能量损失，再也论和泵壳之间有时还装有一个固定不动而且带有叶片的导轮。 轴封装置——用于泵壳与泵轴间的密封，分填料密封（小型泵）和机械密封（大型泵）两种。 （2）工作原理 液体自吸入口吸入后，在高速旋转的叶片上获得能量，在离心力作用下飞向泵壳内，因蜗壳型流道渐宽而将部分动能转化成静压能，于是液体以较高的静压能从排出口排出。当液体自叶轮中心甩向四周后，叶轮中心产生了低压区，此时外界作用于贮槽上方的压强大于泵吸入口处的压强，在此压差作用下液体被吸入管路。所以，只要叶轮不停地旋转，液体便连续地被吸入和排出。 （3）气缚现象 若离心泵启动时，泵内有气体存在，则叶轮中心不能形成足够的低压区，导致不能吸液，这种现象称为气缚现象。 为避免气缚现象而常采取的措施：泵启动前必须先灌满待输送液体；管路必须密闭良好。 2.1.2 离心泵的基本方程式 离心泵的基本方程式是从理论上描述在理想情况下离心泵可能达到的最大压头（又称扬程）与泵的结构、尺寸、转速及流量诸因素之间关系的表达式。 离心泵基本方程式中心：提高液体的静压能 2.1.3 离心泵的主要性能参数和特性曲线 1.离心泵的主要性能参数 （1）流量Q 指离心泵在单位时间内排送到管路系统的液体体积，单位为m3/h. 尺寸（主要为叶轮直径和宽度） （2）压头H 又称扬程 离心泵的压头又称扬程，指离心泵对单位重量液体所能提供的有效能量，单位为米液柱高。 H——一般由实验测定，方法如图。 当系统运转正常时，测得吸入口和排出口的流量（算出u1和u2）,在入口真空表和出口压力表处分别取为1-1ˊ和2-2ˊ两个截面，其间列柏努力方程。整理得： （3）效率η （4）轴功率N 离心泵的轴功率是指泵轴所需的功率，这里设为电机传给泵轴的功率，单位为W或kW；而有效功率Ne是指液体从叶轮获得的能量，则有： 2.离心泵的特性曲线 为了解离心泵的性能，厂方以20℃的清水在特定转速下对特定泵型的 关系进行测定，由实验数据描绘出的曲线附于泵的说明书中，供选泵时参考。虽然各种泵型各有其特性曲线，但大致形状基本相同。 每个流量值下对应一个扬程值，且随着Q值增大，H值降。当流量为零时（关闭出口阀门，扬程也只能达到一个有限值。 随着流量值Q增大，轴功率N平缓上升，当流量为零时，功率最小，所以离心泵开车时都将出口阀关闭，在零流量下启动，目的是为了降低启动功率，保护电机。 反映了离心泵的总效率与流量之间的关系。如上图所示。效率随着流量的增大而上升，达到某一最大值后再随流量增加而下降，说明离心泵在特定转速下有最高效率点，在此点附近操作时泵内的压头损失最小，该点称为泵的设计点，对应该点下的流量、压头和功率分别称为额定流量、额定压头和额定功率，它们的数值标在离心泵的铭牌上。通常将最高效率92%的左右区域称为高效区（如图中“∫” 号所示），在该区内操作最合理。 3.离心泵性能的改变和换算 1）液体物性的影响 （1）密度ρ的影响 流量Q,扬程H及效率η与密度无关，N随密度增大而增大，即当被输送液体的密度与水不同时，原离心泵特性曲线中只有N~Q线不再适用，其它曲线可照常使用。 （2）黏度μ的影响 若被输送液