化工原理流体输送设备课件优秀课件

离心泵的主要性能参数(performance parameter)
离心泵的流量(pumping output)：单位时间排出液体体 积。与叶轮结构、尺寸和转速有关。
与转速成正比
扬程(delivery lift)He：又称为泵的压头，是指泵对单 位重量的流体所做的功。与流量、叶轮结构、尺寸和转 速有关。
按工作原理分类： 动力式（叶轮式） 正位移式(容积式)：往复式、旋转式 流体作用式（如喷射式）
2. 2 离 心 泵(centrifugal pump)
离心泵是工业生产中应用最为广泛的液体输送机械。 其突出特点是结构简单、体积小、流量均匀、调节 控制方便、故障少、寿命长、适用范围广（包括流 量、压头和介质性质）、购置费和操作费用均较低。
2. 2 离 心 泵(centrifugal pump)
离心泵的构造
主要组成部分是叶轮 (impeller)和蜗形泵壳 (pump case)。叶轮 安装在泵壳内，液体入 口在泵壳中央，正对叶 轮中心，并与吸入导管 相连。压出口在泵壳旁 侧，联结压出导管。
叶轮：由4～12片向后弯曲的叶片(vane,blade)组成， 安装在泵轴上，由电动机带动而快速旋转。
离心泵的操作
1）“灌泵”： 在泵启动前，向泵内灌注液体直至 泵壳顶部排气嘴处在打开状态下有液体冒出时为止 2。）启动：离心泵应在出口阀门关闭时启动 3）运转：逐步开启出口阀门，调节流量 4）停车：一定要先关闭泵的出口阀，再停电机。
2.3 往复泵(reciprocating pump)
往复泵主要部件: 泵缸(working barrel) 活塞(piston) 单向活门(check valve)
往复泵是依靠活塞的往复运动直接 以压力能的形式向液体提供能量。
往复泵送液量不均匀
往复泵的操作特点
＆ 往复泵的效率一般都在70%以上，最高可达90%，它适用
于所需压头较高的液体输送。
＆ 往复泵可用以输送粘度很大的液体，但不宜直接用以输送
腐蚀性的液体和有固体颗粒的悬浮液，因泵内阀门、活塞 受腐蚀或被颗粒磨损、卡住，都会导致严重的汇漏。
齿轮泵(gear pump)
齿轮泵的压头高而流量小， 可输送粘稠液体。以至膏状 物料 ，但不能用于输送含有 固体颗粒的悬浮液。
2.4 气体输送和压缩机械
输送气体 产生高压 产生真空
气体输送机械的分类
按出口压力（终压）和压缩比不同分为如下几类： 通风机：终压不大于15kPa（约1500mmH2O）, 压缩比1至1.15 鼓风机：终压15～300kPa，压缩比小于4。 压缩机：终压在300kPa以上，压缩比大于4。
单位为m3/s，试求（1）管路的特性方程； （2）离心泵工作点的流量、压头和理论 功率。
离心泵的选择
1）选择泵的类型：首先根据被输送液体的性质和操作条件 确定泵的类型。 2）选择泵的型号：根据管路系统在最大流量下管路所需压 头，按已确定的流量和压头从泵样本或产品目录中选出适 合的型号。
离心泵有哪些类型？离心泵的型号代表什么意思？
H gpa gpvN PSHHf,01
某离心泵的允许吸上真空高度为6.5 m（已包括0.3 m 的安全量），在高原上使用，若当地大气压为90 Kpa， 已知吸入管路的阻力和动压头之和为3m水柱。当地夏 季最高水温为30 oC。拟将该泵安装在水面上3米处， 问该泵能否正常工作？
HgHs"u12 Hf 2g
H '' H s' (H s a 1) 0 (H V 0 .2)4
安装泵时，为保险计，实际安装高度比允许安装高度还要 小0.5至1米。（如考虑到操作中被输送流体的温度可能会升 高；或由贮槽液面降低而引起的实际安装高度的升高）。
管路特性方程
p u2
He zg2g Hf
Hf l d le2ug2
令 K Z p
与转速的平方成正比
离心泵扬程的测定
Z12 u1 g 2p g 间的管路很短，其间的流 动阻力可忽略不计，即Hf=0m液柱
H eZ2Z1u2 22 gu12p2 gp1
2 1
扬程并不等于升举高度△Z，升举高度只是扬程的一部分。
功率：在单位时间内，液体自泵实际得到的功称为泵
功率在流量为零时最小，因此开车时常在出口阀关闭状况 下启动
3） — qv：选择或使用离心泵时，应尽量使泵在最高效
率点附近（一般不低于最高效率点的92%）运转。
离心泵的铭牌上标有一组性能参数，它们都是与最高效 率点对应的性能参数。
离心泵的安装高度Hg：
1 Hg 0
Z02 ug 02pg0 Z12 u1 g2pgHf
实际操作时允许吸上真空高度：
H '' H s' (H s a 1) 0 (H V 0 .2)4
Ha———当地大气压，m水柱 Hv——输送液的饱和蒸气压，m水柱
离心泵的允许安装高度
HgHs"u12 Hf 2g
离心泵的允许安装高度
HgpagpvNPSHHf,01（2-28）
例：用离心泵将真空蒸发器的完成液送至 结晶器。蒸发器中液面的上的绝对压力 （即操作温度下溶液的饱和蒸汽压）为 29.3KPa。泵安装在地面上。已知泵的必 需汽蚀余量为2.5m，吸入管路的压头损失 为1.2m，试确定蒸发器内液面距泵口的垂 直高度。
g
Bl d le2d84g
方程 Hez gp2ug2Hf
变为 He KBqe2 管路特性方程
离心泵工作点
He KBqe2 （管路特性方程） （2-5）
HAa Gq2 （泵的特性方程） （2-17）
联立泵的特性方程式
和管路特性方程式所解
得的流量和压头即为泵 的工作点。在特定曲线
工作 点
图上，泵的工作点对应
Z00m,Z1H,gu0 0m•s1 Hgp0p1 u12 Hf
g 2g
气蚀
Hg p0p1 u12 Hf
g 2g
安装高度过高将会导致叶轮中心处的压力过低(低于被输 送流体在操作温度下的饱和蒸汽压)，从而发生气蚀。
Hgp0p1 u12 Hf
g 2g
允许吸上真空高度Hs’：是离心泵的性能参数之一。是按大气 压为10m水柱、输送20℃清水、在指定流量下通过实验测定的。 为了保证泵在运转中不发生气蚀现象，Hs’ 要留有一定的安全量。
出口压力的差异主要在于叶片的形状，中、低压风机的叶片 是向前弯的，高压的叶片则是向后弯的。
2.4.2 往复式压缩机(Reciprocating compressor)
1 理想压缩循环 吸气：AB线 压缩：BC线 排气：CD线
压缩机的理想工作循环
2．压缩类型 等温压缩 绝热压缩 多变压缩：实际压缩过程
增加气缸——减小压缩比， 减少余隙的影响；
中间冷却器——降低气体温
降低排气的温度 节省功率消耗
度，降低压缩机功耗。
提高了气缸的容积利用率
实际的多级压缩机一般不超过6级。
讨论
1、离心泵有哪些类型？离心泵的型号代表什么 意思？
2、实际生产中，为了提高往复泵流量的均匀 性，采取了哪些措施？
泵的特性曲线和管路特
性曲线的交点。
用离心泵将水池中20oC的清水送至表压 为80kPa 的密闭高位槽中，水池与高位 槽液面保持恒定高度差10 m，流体在管
内的流动在阻力平方区。管路系统的全
部压头损失可表达为Hf=2.6105qe2，
qe的单位为m3/s，在操作条件下，泵的
特性曲线方程为H=38-2.8105q2 ，q的
化工原理流体输送设备课 件
化工原理
第二章 流体输送设备
教学目的： 熟悉各种流体输送机械，了解各种流体输送机械 的工作原理和操作特点，能够根据实际需要正确 选择适宜的流体输送机械。
重 点： 离心泵的工作原理、性能参数、特性曲线
难 点： 离心泵安装高度的计算； 往复式压缩机多级压缩和中间冷却的必要性
的有效功率，pe，单位为W。 与转速的三次方成正比
pe qVgHe
效率： pe / pa
pa 泵的轴功率
离心泵的特性曲线 (characeristic curve)
注意：测定条件一般是20℃清水，转速固定
1）He— qv：随流量增大，扬程有所下降。
2）pe— qv：当流量增大时，功率也随之增大；离心泵的
课 型： 机械设备 教学方法： 讲解、动画演示
2.1 概述
一、管路系统对流体输送机械的能量要求
p u2
He zg2g Hf
采用流体输送设备操作的目的是为了提高流体 的动能、位能或静压能，或用于克服沿程的阻 力，也可能几种目的兼而有之。
流体输送设备分类
按输送的介质分类： 液体——泵 气体——风机、压缩机
3．压缩功 等温压缩功最小，绝热压缩功最 大，多变压缩功介于等者之间
4. 往复式压缩机的实际工作过程
P
——有余隙的压缩循环
吸气：AB线
P2 3
2
压缩：BC线 排气：CD线 膨胀：DA线
P1 4
1
0 V3 V4 V2
有余隙压缩循环
V1 V
5．多级压缩 2
5
8
1
3
4 6
7
9
1级
2级
3级
1，4，7-气缸；2，5-中间冷却器；8-出口气体冷却器；3，6，9-油水分离器
真空泵：在设备内造成负压，终压为大气压， 压缩比由真空度决定。
2.4.1 离心式风机(centrifugal blower)
离心式通风机可按产生的风 2
压（出口）不同分为：
低压通风机:风压小于1kPa(表压)； 中压通风机:风压1~3kPa(表压)； 高压通风机:风压3~15kPa(表压)。
离心通风机及叶轮 1—机壳; 2—叶轮; 3—吸入口; 4—排出口
离心泵工作原理
流体在离心泵 叶轮中的运动
导轮的作用
导轮引导液体在泵壳通道内平稳地改变方向,减少能 量损失,提高能量转换效率.
气缚(air bind)：
当离心泵启动时，若泵内 存在空气，就会形成叶轮 空转，这种现象称为“气 缚”。
NOTE：在开车前应预先将离心泵的泵壳和吸入管路中充满 液体，运转过程中也要防止空气漏入。 为便于泵内充满液体,吸入管底部安装有止逆底阀。 如果泵的位置低于槽内液面，则启动时无需灌泵。