化工原理(第二版)第二章ppt
合集下载
化工原理第二章01PPT课件
400
0.5419kg / m3
4
主要问题：
1、顶部压强计算错误。 2、没有考虑伯努利方程应用条件 2、温度理解错误。
管路系统中总能量损失公式
hf
（li le
d
）u 2 i2
hf
（ li
le d
）u 2 i2
5
第二章：流体输送机械
液体输送设备 气体输送设备
6
第一节 液体输送设备
一．离心泵工作原理和主要部件 二．离心泵的基本方程式 三．离心泵的主要性能参数与特性曲线 四．离心泵性能参数的改变及换算 五．离心泵的气蚀现象与允许吸上的高度 六．泵的工作点与流量调节 七．离心泵的组合操作——串、并联 八．其它类型的泵
19
20
21
离心泵的工作过程： 开泵前，先在泵内灌满要输送的液体。 开泵后，泵轴带动叶轮一起高速旋转产生离心力。液体在
此作用下，从叶轮中心被抛向叶轮外周，使其机械能增高，并 以很高的速度（15-25 m/s）流入泵壳。
在蜗形泵壳中由于流道的不断扩大，液体的流速减慢， 使大部分动能转化为静压能。最后液体以较高的静压能从排 出口流入排出管道。
结
体悬浮物。
构 半闭式叶轮 只有后盖板，可用于输送浆料或含固体悬浮物
的液体，效率较低。
14
15
按 单吸式 液体只能从叶轮一侧被吸入，结构简单。
吸
液
方
相当于两个没有盖板的单吸式叶轮背靠背并在了
式 双吸式 一起，可以从两侧吸入液体，具有较大的吸液能
力，而且可以较好的消除轴向推力。
16
2）泵壳
A. 泵壳的作用 • 汇集液体，作导出液体的通道； • 使液体的能量发生转换，一部分动能转变为静压能。 B. 导叶轮
化工原理ppt-第二章流体输送机械
H
' S
p a p1
g
2022/8/12
22
二、离心泵安装高度
3.允许气蚀余量
H
' S
p a p1
g
由于HS′使用起来不便，有时引入另一表示气蚀性 能的参数，称为气蚀余量。 以NSPH表示，定义为防止气蚀发生，要求离心泵 入口处静压头与动压头之和必须大于液体在输送温 度下的饱和蒸汽压头的最小允许值。
性能曲线包括H～Q曲线、
N～Q曲线和 ～Q曲线。
2022/8/12
9
二、离心泵的性能参数与特性曲线
2．性能曲线
① H～Q特性曲线 随着流量增加，泵的压头下降，
即流量越大，泵向单位重量流体提 供的机械能越小。
② N～Q特性曲线 轴功率随着流量的增加而上升，
所以大流量输送一定对应着大的配 套电机。离心泵应在关闭出口阀的 情况下启动，这样可以使电机的启 动电流最小。
2022/8/12
24
三、离心泵的选用、安装与操作
1.离心泵类型
（1）清水泵：适用于输送清水或物 性与水相近、无腐蚀性且杂质较少的 液体。结构简单，操作容易。 （2）耐腐蚀泵：用于输送具有腐蚀 性的液体，接触液体的部件用耐腐蚀 的材料制成，要求密封可靠。 （3）油泵：输送石油产品的泵，要 求有良好的密封性。 （4）杂质泵：输送含固体颗粒的液 体、稠厚的浆液，叶轮流道宽，叶片 数少。
2022/8/12
26
三、离心泵的选用、安装与操作
3.安装与操作离心泵
（1）安装 ①安装高度不能太高，应小于允许安装高度。 ②尽量减少吸入管路阻力，以减少发生汽蚀可能性。 主要考虑：吸入管路应短而直；吸入管路直径可稍大； 吸入管路减少不必要管件；调节阀装于出口管路。 （2）操作 ①启动前应灌泵，并排气。②应在出口阀关闭情况下 启动泵。③停泵前先关闭出口阀，以免损坏叶轮。④ 经常检查轴封情况
化工原理(第二版)第二章ppt
四．离心泵的主要性能参数和特性曲线 与效率有关的各种能量损失：
（1）容积损失： 内漏
（2）水力损失：
环流损失、摩擦损失、冲击损失
（3）机械损失：
泵轴与轴承、密封圈等机械部件之间的摩擦
小型水泵： 一般为5070% 大型泵： 可达 90%以上
四．离心泵的主要性能参数和特性曲线
2. 离心泵特性曲线及其换算
w2 2 2
2
c2 u2
w1 1 1 c1
u1
三．离心泵的理论压头和实际压头
原因二：液体由 1 流到 2 时，由于流动通道逐渐扩大，故 w 逐渐 变小，这部分能量将转化为静压能
2 2 p 2 p1 w1 w2 g 2g 2
w2 2 2
2
3 P q H ~ D N a v e 2
四．离心泵的主要性能参数和特性曲线
思考：若泵在原转速n下的特性曲线方程为 H C DQ
2
则新转速n下泵的特性曲线方程表达式如何？ 若叶轮切割，又如何？
n Q Q n n H H n
2
H
2
n n 2 H C D Q n n
w2 2 2
c2 c2 r c2u
2
2
u2
三．离心泵的理论压头和实际压头
Qu2 Q 2 u ctg 2 r2 ctg 2 2r2 b2 2b2 H g g
2 2
请思考：与 H有关的因素有那些？分别是什么关系？
讨论： （1）理论压头与流量 Q、叶轮转速、叶轮的尺寸和构 造（r2、b2、 2）有关；
w1 1 1 c1
式 3、4 代入上式得：
化工原理第二版第二章
23
§1.4 流体流动现象
（3）选择 ＝3个物理量作为基本物理量 ）选择r＝ 个物理量作为基本物理量 如选d、 及 如选 、u及 ρ （4）将其余 －r＝4－3＝1个物理量逐一与基本物理量组 ）将其余n－ ＝ － ＝ 个物理量逐一与基本物理量组 成无因次数群。 成无因次数群。 其余1个物理量是： µ 其余 个物理量是： 个物理量是
比例系数， 比例系数，称为 流体的粘度或动 力粘度， 力粘度，Pa·s
接触面积
牛顿粘性定律 Newton’s Viscous Law
Isaac Newton (1642 - 1727)
7
§1.4 流体流动现象
y ∆u/∆y表示速度沿法线方向上 ∆ 表示速度沿法线方向上 的变化率或速度梯度。 的变化率或速度梯度。 u ⊿y 实际流体在管内的速度分布 ⊿u u=0 x
22
什么叫因次? 什么叫因次?
因次：是物理量（测量）单位的种类。 因次：是物理量（测量）单位的种类。 基本因次： 量的单位。 基本因次：这些基本量组成了所有物理 量的单位。如，在 流体力学中， [L]、[M]、[T]； 流体力学中， [L]、[M]、[T]； 导出因次：由基本因次经公式推导而出，称为导出量。 导出因次：由基本因次经公式推导而出，称为导出量。
26
§1.4 流体流动现象
三、湍流的脉动现象和时均化 构成质点在主运动之外还有附加的脉动。 构成质点在主运动之外还有附加的脉动。 即瞬时速度围绕某一平均值而上下波动。 即瞬时速度围绕某一平均值而上下波动。 质点的脉动是湍流运动的最基本特点。 质点的脉动是湍流运动的最基本特点。
时均化速度: 时均化速度:
1 T u = ∫ udt T 0
瞬时速度: 瞬时速度:
化工原理第二章第二节.ppt
2019/11/21
2019/11/21
2、液环压缩机
特点：可用于输 送腐蚀性气体。
2019/11/21
3、真空泵
1）水环真空泵
特点：结构简单、紧凑，易于制造和维修，使用寿命 长。但效率较低。
2019/11/21
2）喷射泵
特点：结构简单，无运动部件。但效率很低，工作流体 消耗很大。
2019/11/21
学习指导
本章重点掌握的内容
离心泵 结构及工作原理 性能参数与特性曲线 工作点与流量调节 安装（气蚀）与操作（气缚） 类型与选型
2019/11/21
学习指导
正位移泵 结构及工作原理 性能参数与特性曲线 正位移特性
气体输送设备 特性及适用场合
2019/11/21
2019/11/21
气体输 送机械
设备： 通风机 离心通风机 鼓风机 罗茨鼓风机,离心鼓风机 压缩机 往复压缩机,离心压缩机,液环压缩机 真空泵 水环真空泵,往复真空泵,蒸汽喷射泵
2019/11/21
一、离心式通风机、鼓风机与压缩机
1、离心式通风机
离心式通风机按所产生的风压不同，分为： 低压离心通风机：出口风压低于0.9807kPa (表压)； 中压离心通风机：出口风压为：0.9807kPa~2.942kPa(表压） 高压离心通风机 ：出口风压为：2.942kPa~14.7kPa (表压） 1）离心式通风机的结构
第二章 流体输送机械
一、离心通风机、鼓风机 与压缩机
第二节 气体输送和压缩设备
二、旋转鼓风机、压缩机 与真空泵
2019/11/21
气体输送与压缩机械的分类：
a.按照终压与压缩比 •通风机：终压不大于14.7×103Pa (表压) •鼓风机：终压为14.7×103~294×103Pa ，压缩比小于4。 •压缩机：终压在294×103Pa以上，压缩比大于4。 •真空泵：将低于大气压强的气体从容器或设备内抽至大气中。 b.按结构与工作原理 离心式、往复式、旋转式和流体作用式
2019/11/21
2、液环压缩机
特点：可用于输 送腐蚀性气体。
2019/11/21
3、真空泵
1）水环真空泵
特点：结构简单、紧凑，易于制造和维修，使用寿命 长。但效率较低。
2019/11/21
2）喷射泵
特点：结构简单，无运动部件。但效率很低，工作流体 消耗很大。
2019/11/21
学习指导
本章重点掌握的内容
离心泵 结构及工作原理 性能参数与特性曲线 工作点与流量调节 安装（气蚀）与操作（气缚） 类型与选型
2019/11/21
学习指导
正位移泵 结构及工作原理 性能参数与特性曲线 正位移特性
气体输送设备 特性及适用场合
2019/11/21
2019/11/21
气体输 送机械
设备： 通风机 离心通风机 鼓风机 罗茨鼓风机,离心鼓风机 压缩机 往复压缩机,离心压缩机,液环压缩机 真空泵 水环真空泵,往复真空泵,蒸汽喷射泵
2019/11/21
一、离心式通风机、鼓风机与压缩机
1、离心式通风机
离心式通风机按所产生的风压不同，分为： 低压离心通风机：出口风压低于0.9807kPa (表压)； 中压离心通风机：出口风压为：0.9807kPa~2.942kPa(表压） 高压离心通风机 ：出口风压为：2.942kPa~14.7kPa (表压） 1）离心式通风机的结构
第二章 流体输送机械
一、离心通风机、鼓风机 与压缩机
第二节 气体输送和压缩设备
二、旋转鼓风机、压缩机 与真空泵
2019/11/21
气体输送与压缩机械的分类：
a.按照终压与压缩比 •通风机：终压不大于14.7×103Pa (表压) •鼓风机：终压为14.7×103~294×103Pa ，压缩比小于4。 •压缩机：终压在294×103Pa以上，压缩比大于4。 •真空泵：将低于大气压强的气体从容器或设备内抽至大气中。 b.按结构与工作原理 离心式、往复式、旋转式和流体作用式
化工原理第二章 流体输送机械
的状态参数。
注意：在选用离心泵时，应使离心泵在该点附近工作。
一般要求操作时的效率应不低于最高效率的92%。
例2-1 离心泵特性曲线的测定 附图为测定离心泵特性曲线的实验装置， 实验中已测出如下一组数据：泵进口处真 空表读数 p1=2.67×104 Pa(真空度) ，泵出 口处压强表读数 p2=2.55×105 Pa(表压) ， 泵的流量 q=12.5×10-3 m3 /s ，功率表测 得电动机所消耗功率为 6.2kW ，吸入管 直径 d1=80mm，压出管直径 d2=60mm ， 两测压点间垂直距离 Z2－Z1=0.5m，泵由 电动机直接带动，传动效率可视为 1，电 动机的效率为 0.93 ，实验介质为 20℃的 清水，试计算在此流量下泵的压头 H、轴 功率 N 和效率 η。
1
1
p K z g
u 2 0 2g
He K H f
压头损失—取决于管内布局及管内流速的大小
2 l le u H f d 2g
在管路中，通常用流量反应生产任务 u
l le 8 H f 2 4 qv2 d d g
转速
当液体的粘度不大且转速n变化不大时（小于20%），利用
出口速度三角形相似的近似假定，若不变，可推知：
q' n q n H n H n
2
H
转速增大
比例定律
n
n
p' n p n
3
0
Q
叶轮直径
当叶轮直径因切割而变小时，若变化程度小于20%，不 变，则
理论压头、实际压头及各种压头损失与流量的关系为 H
q-H
实际压 头
注意：在选用离心泵时，应使离心泵在该点附近工作。
一般要求操作时的效率应不低于最高效率的92%。
例2-1 离心泵特性曲线的测定 附图为测定离心泵特性曲线的实验装置， 实验中已测出如下一组数据：泵进口处真 空表读数 p1=2.67×104 Pa(真空度) ，泵出 口处压强表读数 p2=2.55×105 Pa(表压) ， 泵的流量 q=12.5×10-3 m3 /s ，功率表测 得电动机所消耗功率为 6.2kW ，吸入管 直径 d1=80mm，压出管直径 d2=60mm ， 两测压点间垂直距离 Z2－Z1=0.5m，泵由 电动机直接带动，传动效率可视为 1，电 动机的效率为 0.93 ，实验介质为 20℃的 清水，试计算在此流量下泵的压头 H、轴 功率 N 和效率 η。
1
1
p K z g
u 2 0 2g
He K H f
压头损失—取决于管内布局及管内流速的大小
2 l le u H f d 2g
在管路中，通常用流量反应生产任务 u
l le 8 H f 2 4 qv2 d d g
转速
当液体的粘度不大且转速n变化不大时（小于20%），利用
出口速度三角形相似的近似假定，若不变，可推知：
q' n q n H n H n
2
H
转速增大
比例定律
n
n
p' n p n
3
0
Q
叶轮直径
当叶轮直径因切割而变小时，若变化程度小于20%，不 变，则
理论压头、实际压头及各种压头损失与流量的关系为 H
q-H
实际压 头
化工原理课件第2章：流体输送
3. 离心泵安装时，应注意选用较大的吸入管路，减少吸入管路的弯头、 阀门等管件，以减少吸入管路的阻力损失。
4. 当液体输送温度较高或液体沸点较低时，可能出现[Hg]为负的情况， 此时应将离心泵安装于贮槽液面以下。
化工原理——流体输送机械
2.2.6 离心泵的类型与选用 1. 类型 ① 清水泵——单级、多级、双吸 ②耐腐蚀泵——用耐腐蚀材料 ③油泵——密封良好 ④液下泵——轴封要求不高 ⑤屏蔽泵——无密封、无泄漏
qV' D' qV D
H
' e
He
D' D
2
Pa' Pa
D' D
3
——切割定律
化工原理——流体输送机械
2.2.4 离心泵的工作点与流量调节 1. 管路特性曲线
K：由管路特性决定， 一般为高度湍流，与流 量无关
化工原理——流体输送机械
管路特性的影响因素 化工原理——流体输送机械
7. 效率：有效功率与轴功率之比，即
Pe
Pa
化工原理——流体输送机械
8. 泵内的能量损失 a. 容积损失
高压液体泄漏到低压处，qV
b. 水力损失 液体内摩擦及液体与泵壳的碰撞，He c. 机械损失 轴与轴承，轴封的摩擦
化工原理——流体输送机械
轴功率：电机提供给泵轴的功率，W
Pa
Pe
H串 2 A 2BoqV2串
并联时的特性曲线为：
H并
A
Bo
qV并 2
2
H串＜2H单 qV串＞qV单
qV 并＜2qV 单 H并＞H单
化工原理——流体输送机械
4. 当液体输送温度较高或液体沸点较低时，可能出现[Hg]为负的情况， 此时应将离心泵安装于贮槽液面以下。
化工原理——流体输送机械
2.2.6 离心泵的类型与选用 1. 类型 ① 清水泵——单级、多级、双吸 ②耐腐蚀泵——用耐腐蚀材料 ③油泵——密封良好 ④液下泵——轴封要求不高 ⑤屏蔽泵——无密封、无泄漏
qV' D' qV D
H
' e
He
D' D
2
Pa' Pa
D' D
3
——切割定律
化工原理——流体输送机械
2.2.4 离心泵的工作点与流量调节 1. 管路特性曲线
K：由管路特性决定， 一般为高度湍流，与流 量无关
化工原理——流体输送机械
管路特性的影响因素 化工原理——流体输送机械
7. 效率：有效功率与轴功率之比，即
Pe
Pa
化工原理——流体输送机械
8. 泵内的能量损失 a. 容积损失
高压液体泄漏到低压处，qV
b. 水力损失 液体内摩擦及液体与泵壳的碰撞，He c. 机械损失 轴与轴承，轴封的摩擦
化工原理——流体输送机械
轴功率：电机提供给泵轴的功率，W
Pa
Pe
H串 2 A 2BoqV2串
并联时的特性曲线为：
H并
A
Bo
qV并 2
2
H串＜2H单 qV串＞qV单
qV 并＜2qV 单 H并＞H单
化工原理——流体输送机械
《化工原理》PPT课件
精选课件ppt
17
返回
用压缩空气将密闭容器（酸蛋）中的硫酸压送至敞口高位槽，
如附图所示。输送量为0.1m3/min，输送管路为φ38×3mm的无缝钢
管。酸蛋中的液面离压出管口的位差为10m，且在压送过程中不变。 设管路的总压头损失为3.5m（不包括出口），硫酸的密度为1830 kg/m3，问酸蛋中应保持多大的压力？
m3/s或m3/h。
2 、质量流量mS ： 单位时间内流经管道任意截面的流体质量，
二、流速
kg/s或kg/h。
1、平均流速u ：单位时间内流体在流动方向上所流经的距离，
m/ s。
2、质量流速G ：单位时间内流经管道单位截面积的流体质量，
三、相互关系： kg/（m2·s）。
mS=GA=πd2G/4
VS=uA=πd2u/4
流体流动应服从一般的守恒原理：质量守恒和能 量守恒。从这些守恒原理可得到反映流体流动规律 的基本方程式
连续性方程式（质量守恒）
柏努利方程式（能量守恒）
这是两个非常重要的方程式，请大家注意。
精选返课件回ppt
2
1-2-1 流体的流量与流速
一、流量
1、体积流量VS ： 单位时间内流经管道任意截面的流体体积，
8
1-2-3 定态流动系统的质量守恒——连续性方程
精选课件ppt
流体流速与 管道的截面 积成反比， 截面积越大 流速越小， 反之亦然。 管内不同截 面流速之比 与其相应管 径的平方成 反比。
例1-9 7
【例1-7】 在稳定流动系统中，水连续从粗管流入细管。粗管内径
d1=10cm，
细管内径d2=5cm，当流量 为 4×10 － 3m3/s 时 ，
精选课件ppt
化工原理-第二章-流体输送机械PPT课件
总效率：
Vmh
(4)轴功率N
离心泵的轴功率N可直接用效率来计算：
流体密度，kg/ m3
泵的效率
N HQg /
泵的轴功率，W 泵的压头，m
泵的流量，m3/s
一般小型离心泵的效率50~70%，大型离心泵效率可达90% 。
2、离心泵特性曲线（Characteristic curves）
由于离心泵的各种损失难 以定量计算，使得离心泵的特
性曲线H～Q、N～Q、η～Q
的关系只能靠实验测定，在泵 出厂时列于产品样本中以供参 考。右图所示为4B20型离心泵
在 转 速n＝ 2900r/min 时 的特
性曲线。若泵的型号或转速不 同，则特性曲线将不同。借助 离心泵的特性曲线可以较完整 地了解一台离心泵的性能，供 合理选用和指导操作。
H/m NkW
u2
D2n
60
根据装置角β2的大小，叶片形状可分为三种：
w2
c2
2
2
u2
w2
c2
2
2
u2
w2 2
c2 2 u2
(a)
(a)β2< 90o为后弯 叶片，cotβ2 >0， HT∞ <u22 /g
(b) (b)β2= 90o为径向 叶片，cotβ2 =0 ， HT∞ =u22 /g
(c) (c) β2 > 90o为前 弯叶片，cotβ2 <0，HT∞ > u22 /g
c2r
c2' r
u2
u2'
Q n Qn
H ( n)2 Hn
N H Qg ( n )3 N HQg n
不同转速下的速度三角形
比例定律
（4）叶轮直径D2对特性曲线的影响
Vmh
(4)轴功率N
离心泵的轴功率N可直接用效率来计算：
流体密度，kg/ m3
泵的效率
N HQg /
泵的轴功率，W 泵的压头，m
泵的流量，m3/s
一般小型离心泵的效率50~70%，大型离心泵效率可达90% 。
2、离心泵特性曲线（Characteristic curves）
由于离心泵的各种损失难 以定量计算，使得离心泵的特
性曲线H～Q、N～Q、η～Q
的关系只能靠实验测定，在泵 出厂时列于产品样本中以供参 考。右图所示为4B20型离心泵
在 转 速n＝ 2900r/min 时 的特
性曲线。若泵的型号或转速不 同，则特性曲线将不同。借助 离心泵的特性曲线可以较完整 地了解一台离心泵的性能，供 合理选用和指导操作。
H/m NkW
u2
D2n
60
根据装置角β2的大小，叶片形状可分为三种：
w2
c2
2
2
u2
w2
c2
2
2
u2
w2 2
c2 2 u2
(a)
(a)β2< 90o为后弯 叶片，cotβ2 >0， HT∞ <u22 /g
(b) (b)β2= 90o为径向 叶片，cotβ2 =0 ， HT∞ =u22 /g
(c) (c) β2 > 90o为前 弯叶片，cotβ2 <0，HT∞ > u22 /g
c2r
c2' r
u2
u2'
Q n Qn
H ( n)2 Hn
N H Qg ( n )3 N HQg n
不同转速下的速度三角形
比例定律
（4）叶轮直径D2对特性曲线的影响
化工原理 第二章
第一节
液体输送机械
1.4效率：是指有效功率与泵轴功率之比。它表明液体输送过程中泵轴转 动所作的功不能全部为液体所获得，不可避免地会有能量损失，这种损失包 括容积损失、水力损失和机械损失，以上三种损失的大小即用离心泵的总效 率表示,本质上是三种损失效率的总和。 pe η = × 100% （2-2）
第一节
液体输送机械
（a）
（b） （c） 图2-2 离心泵的叶轮 （a）开式 （b）半闭式 （c）闭式
第一节
液和半闭式叶轮 不仅效率较低，而且在运行时,部分高压液体漏入叶轮后 侧,使叶轮后盖板所受压力高于吸入口侧,对叶轮产生轴向 推力。轴向推力会使叶轮与泵壳接触而产生摩擦,严重时 会引起泵的震动。为了减小轴向推力,可在后盖板上钻一 些小孔,称为平衡孔如图2-3(a)中1,使部分高压液体漏至 低压区,以减小叶轮两侧的压力差。平衡孔可以有效地减 小轴向推力,但同时也降低了泵的效率。 另外：叶轮按其吸液方式的不同可分为单吸式和双吸 式两种，如图2-3所示。单吸式叶轮构造简单，液体从叶 轮一侧被吸入；双吸式叶轮可同时从叶轮两侧对称地吸入 液体。显然，双吸式叶轮具有较大的吸液能力，并较好地 消除轴向推力。故常用于大流量的场合。
第一节
液体输送机械
当泵内液体从叶轮中心被抛向叶轮外缘时，在叶轮中 心处形成低压区，这样就造成了吸入管贮槽液面与叶轮中 心处的压强差，液体就在这个静压差作用下，沿着吸入管 连续不断地进入叶轮中心，以补充被排出的液体，完成离 心泵的吸液过程。只要叶轮不停地运转，液体就会连续不 断地被吸入和排出。 可见离心泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转 的叶轮所产生的离心力，因此称为离心泵。 注意：若泵启动前未进行灌泵操作，则泵内存有空气， 由于空气密度比液体的密度小得多，泵内产生离心力很小， 因而在吸入口处的真空度很小，贮槽液面和泵入口处的静 压头差很小，不能推动液体进入泵内，启动泵后而不能输 送液体的现象称为气缚现象。表示离心泵无自吸能力。离 心泵吸入管底部安装的带吸滤网的底阀为止逆阀，是为启 动前灌泵所配置的。
化工原理第二章课件
粘度
粘度较大时，需要校正 粘度较大时，
转速
qv1/qv2=n1/n2
H1/H2=(n1/n2)2
P轴1/ P轴2=(n1/n2)3
叶轮直径 qv`/ qv =D2`/D2 H`/H=(D2`/D2)2
P轴`/ P轴=(D2`/D2)3
四、离心泵的工作点及流量调节
1、 管路的特性曲线 、
管路的特性曲线是表示一定的管路系 统所必需的有效压头He与流量qv的关系。 在一稳定流动系统中，在1-1、2-2列柏 努利方程式得： He=∆Z+∆P/ρg+∆u2/2g+Hf ∆ ∆ ρ ∆ 当管路系统一定时，∆Z与∆P/ρg均为定 值，两者之和用K表示： K= ∆Z+∆P/ρg ∆ ρ
卧 式 单 吸 离 心 泵
立 式 双 吸 离 心 泵
二、离心泵的主要性能参数
单位时间泵输送的液体体积。单位:m 1、流量（送液能力qv ）:单位时间泵输送的液体体积。单位:m3/s 流量（送液能力 扬程（压头H）：泵对单位重量流体提供的有效能量。单位:m ）：泵对单位重量流体提供的有效能量 2、扬程（压头 ）：泵对单位重量流体提供的有效能量。单位:m
一、离心泵的操作原理和主要部件： 离心泵的操作原理和主要部件：
1、操作原理： 、操作原理： A 获能（叶轮） 获能（叶轮） B 转能排液（泵壳） 转能排液（泵壳） C 吸液（入口） 吸液（入口） 可见，离心泵之所以能输送液体， 可见，离心泵之所以能输送液体，主要是依靠 高速旋转的叶轮，将动能和静压给予液体， 高速旋转的叶轮，将动能和静压给予液体，在 泵壳内液体的部分动能转变成静压能， 泵壳内液体的部分动能转变成静压能，使液体 获得较高的压力，压出泵体外。 获得较高的压力，压出泵体外。
化工原理第二章 总结ppt课件
.
1. 在断面1-1和2-2间列机械能衡算式得求u
2g(H h)
u2
8.1m/ s
1
B
H d'
Qv 0.0634m3 / s
从管入口点B至管出口没有任何局部阻力。故B点处的h 最低，压强最低。在断面1-1和B-B间列机械能衡算式：
gh
pa
pB
uB2 2
B
uB2 2
pB
（ gh
pa）（1
适当增加管径，不仅增大流通面积又降低管道阻力， 流量的提高大于4倍。
.
感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络， 如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！
多少?此泵能否完成任务?
10m
(2)如要求输送量减至8m3/h(通
过关小阀门来达到)，泵的轴功
率减少百分之多少?(设泵的效
率变化忽略不计)
.
解： （1） u0.7 1/8 03 05 .6 020 51 0.41 m/5 s
W f l d leu 2 2 0 .0 3 0 5 .0 0 5 1 .4 22 1 3 5 .0 03
.
流体力学
【1-12】高位槽内贮有20℃的水，水 深1m并维持不变。高位槽底部接 一长12m直径100mm的垂直管。若 假定管内的阻力系数为0.02，试求
(1)管内流量和管内出现的最低压强各 为多少？
(2)若将垂直管无限延长，管内流量和 最低点压强有何改变？
（3）若将高位槽底部所接垂直管管 径加倍，长度不变，管内流量有何 变化？
离心泵主要部件？ 什么是气缚现象？ 如何启动与关闭泵？
.
离心泵的性能参数与基本方程式
扬程
HT
u2c2
cos2
1. 在断面1-1和2-2间列机械能衡算式得求u
2g(H h)
u2
8.1m/ s
1
B
H d'
Qv 0.0634m3 / s
从管入口点B至管出口没有任何局部阻力。故B点处的h 最低，压强最低。在断面1-1和B-B间列机械能衡算式：
gh
pa
pB
uB2 2
B
uB2 2
pB
（ gh
pa）（1
适当增加管径，不仅增大流通面积又降低管道阻力， 流量的提高大于4倍。
.
感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络， 如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！
多少?此泵能否完成任务?
10m
(2)如要求输送量减至8m3/h(通
过关小阀门来达到)，泵的轴功
率减少百分之多少?(设泵的效
率变化忽略不计)
.
解： （1） u0.7 1/8 03 05 .6 020 51 0.41 m/5 s
W f l d leu 2 2 0 .0 3 0 5 .0 0 5 1 .4 22 1 3 5 .0 03
.
流体力学
【1-12】高位槽内贮有20℃的水，水 深1m并维持不变。高位槽底部接 一长12m直径100mm的垂直管。若 假定管内的阻力系数为0.02，试求
(1)管内流量和管内出现的最低压强各 为多少？
(2)若将垂直管无限延长，管内流量和 最低点压强有何改变？
（3）若将高位槽底部所接垂直管管 径加倍，长度不变，管内流量有何 变化？
离心泵主要部件？ 什么是气缚现象？ 如何启动与关闭泵？
.
离心泵的性能参数与基本方程式
扬程
HT
u2c2
cos2
化工原理-气体吸收_图文
• 在一定温度下达到平衡时，溶液的浓度随气体压力的增加 而增加。如果要使一种气体在溶液中里达到某一特定的浓 度，必须在溶液上方维持较高的平衡压力。
• 气体的溶解度与温度有关，一般来说，温度下降则气体的 溶解度增高。
溶解度曲线：在一定温度、压力下，平衡时溶质在气相和液 相中的浓度的关系曲线。例：图2-2，2-3，2-4。
本章以分析单组分的等温物理吸收为重点，以便掌握最基本 的原理。
• 气体吸收是物质自气相到液相的转移，这是一种传质过程。 • 混合气体中某一组分能否进入溶液里，既取决于该组分的分压，
也取决于溶液里该组分的平衡蒸汽压。如果混合气体中该气体的 分压大于溶液的平衡蒸汽压，这个组分便可自气相转移至液相， 即被吸收。由于转移的结果，溶液里这个组分的浓度便增高，它 的平衡蒸汽压也随着增高，到最后，可以增高到等于它在气相中 的分压，传质过程于是停止，这时称为气液两相达到平衡。 • 反之，如果溶液中的某一组分的平衡蒸汽压大于混合气体中该组 分的分压，这个组分便要从溶液中释放出来，即从液相转移到气 相，这种情况称为解吸（或脱吸）。 • 所以根据两相的平衡关系可以判断传质过程的方向与极限，而且 ，两相的浓度距离平衡愈远，则传质的推动力愈大，传质速率也 愈大。 • 吸收操作的分析，应该从气液两相的平衡关系与传质速率关系着 手，本章各节即如此展开讨论。
y
相对于气相浓度而言实
际液相浓度过饱和
(x>x*)，故液相有释放
o
溶质 A 的能力。
y*=f(x)
吸收溶质
Q
释放溶质
x* x x
结论：若系统气、液相浓度(y,x)在平衡线下方，则体系将 发生从液相到气相的传质，即解吸过程。
传质过程的方向
气、液相浓度(y,x)处于
• 气体的溶解度与温度有关，一般来说，温度下降则气体的 溶解度增高。
溶解度曲线：在一定温度、压力下，平衡时溶质在气相和液 相中的浓度的关系曲线。例：图2-2，2-3，2-4。
本章以分析单组分的等温物理吸收为重点，以便掌握最基本 的原理。
• 气体吸收是物质自气相到液相的转移，这是一种传质过程。 • 混合气体中某一组分能否进入溶液里，既取决于该组分的分压，
也取决于溶液里该组分的平衡蒸汽压。如果混合气体中该气体的 分压大于溶液的平衡蒸汽压，这个组分便可自气相转移至液相， 即被吸收。由于转移的结果，溶液里这个组分的浓度便增高，它 的平衡蒸汽压也随着增高，到最后，可以增高到等于它在气相中 的分压，传质过程于是停止，这时称为气液两相达到平衡。 • 反之，如果溶液中的某一组分的平衡蒸汽压大于混合气体中该组 分的分压，这个组分便要从溶液中释放出来，即从液相转移到气 相，这种情况称为解吸（或脱吸）。 • 所以根据两相的平衡关系可以判断传质过程的方向与极限，而且 ，两相的浓度距离平衡愈远，则传质的推动力愈大，传质速率也 愈大。 • 吸收操作的分析，应该从气液两相的平衡关系与传质速率关系着 手，本章各节即如此展开讨论。
y
相对于气相浓度而言实
际液相浓度过饱和
(x>x*)，故液相有释放
o
溶质 A 的能力。
y*=f(x)
吸收溶质
Q
释放溶质
x* x x
结论：若系统气、液相浓度(y,x)在平衡线下方，则体系将 发生从液相到气相的传质，即解吸过程。
传质过程的方向
气、液相浓度(y,x)处于
化工原理第二章.
u1
4qv
d12
4 15 103 3.14 0.12
1.91m/s
u2
4qv π d22
2.98 m/s
H 0 f ,12
H 0.5 2.55105 2.67104 2.982 1.912
1000 9.81
2 9.81
29.5m
能适应物料特性（如黏度、腐蚀性、易燃易爆、 含固体等）要求。
流体输送设备分类：
按流体类型 按工作原理
输送液体—泵(pumps) 输送气体—通风机、鼓风机、压缩机
及真空泵
离心式 往复式 旋转式 流体动力作用式
第一节 离心泵
一、基本结构及工作原理
离心泵(centrifugal pump)
1.基本结构
第二章 流体输送机械
1. 本章学习的目的 通过学习，了解制药化工中常用的流体输送机
械的基本结构、工作原理及操作特性，以便根据生 产工艺要求，合理地选择和正确使用输送机械，并 使之在高效率下可靠运行。 2. 本章重点掌握的内容
离心泵的基本结构、工作原理、操作特性、安 装及选型。
概述
生产过程中的流体输送一般有以下几种情况：
效率64％ 轴功率2.6kW
重量363N
(1)流量(qv):单位时间内泵所输送的液体体积。m3/s 常用单位为L/s或m3/h qv与泵的结构、尺寸、转速等有关 ，实际流量还与 管路特性有关。
(2)扬程或压头(H):是指单位重量（1N）液体流经 泵所获得的能量，单位：m 。H与泵的结构、转速 和流量有关。
旋转的叶轮(impeller) 固定的泵壳（Volute）
2、离心泵的工作原理
《化工原理》(下)第二章吸收第一课时
Y2
X2
Y1
X1
22
思考题
含SO2为10％（体积）的气体混合物与浓度C为 0.020kmol.m-3的SO2水溶液在一个大气压下相接触。 操作条件下两相的平衡关系为pe＝1.62C（大气 压） ，则SO2将从＿＿＿相向＿＿＿相转移， 以 气相组成表示的传质总推动力为＿＿____＿＿＿ 大气压.
第二章 吸 收
2019/6/9
1
本章基本内容
① 吸收过程中气液相平衡 ② 吸收过程的传质机理* ③ 吸收过程传质模型及传质速率表达* ④ 吸收操作的物料衡算（重点） ⑤ 填料层高度的计算方法（重点）
2019/6/9
2
概述
一. 吸收生产中的应用
分离和净化原料气。原料气在加工以前，其中无 用的或有害的成分都要预先除去。如合成氨所用 的原料气中分离出ＣＯ２、ＣＯ等杂质。
易溶气体m<难溶气体m
2019/6/9
19
2.1.3 相平衡在吸收过程中的应用
1． 判断过程进行的方向 因自发进行过程总是趋向体系的平衡方向的，如图 中A、B点所示。
A点: y>ye; x<xe 溶质向液体转移:
吸收过程
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱB点: y<ye; x>xe 溶质向气相转移
解吸过程
2019/6/9
20
2． 确定传质过程的推动力
B 空气
2019/6/9
5
三. 典型吸收解吸流程
解吸的目的：回收溶质、溶剂的再生―使之循环使用
2019/6/9
6
采用吸收操作实现气体混合物分离必须解决的问 题：
选择合适的溶剂（吸收剂） 选择性地溶解某一组分（或某些组分）（一般原则）
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
r22
r12
u22 u12 2
w2
c2
2
2
2
u2
w1 c1
1 1 u1
三．离心泵的理论压头和实际压头
原因二：液体由 1 流到 2 时，由于流动通道逐渐扩大，故 w 逐渐 变小，这部分能量将转化为静压能
p2 p1
g
2
w12
w
2 2
2g
w2
2
2
c2 2
u2
w1 c1
1 1 u1
于是：
三．离心泵的理论压头和实际压头
w2
c2
2
u2
2
u2
后弯叶片
径向叶片 叶轮出口速度三角形
前弯叶片
三．离心泵的理论压头和实际压头
H
u22
Qu2
2r2b2
g
ctg 2
r2 2
Q 2b2
g
ctg 2
（4）理论压头与液体密度无关。 这就是说，同一台泵无论输送何种液体，所
能提供的理论压头是相同的。
注意：泵对单位体积流体所加的能量=gH 与密度呈正比。
问 1： 流体在泵内都获得了什么能量？ 其中那种能量占主导地位？
问 2： 泵启动前为什么要灌满液体？
泵轴
气缚现象
压出导管
泵壳
叶轮
吸入导管 底阀
二．离心泵主要构件的结构及功能
1．叶轮
闭式叶轮 敞式叶轮 半闭式叶轮
二．离心泵主要构件的结构及功能
2．泵壳
思考3：泵壳的主要作用是什么？
①汇集液体，并导出液体； ②能量转换装置
H
q-H
q
设计 流量
四．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
转 速
压流
量 头
轴 功 率 和 效 率
允 许 汽 蚀 余 量
四．离心泵的主要性能参数和特性曲线
转速 流量
压头
n，单位r.p.s或r.p.m
Q，泵单位时间实际输出的液体量，m3/s或m3/h。 可测量 H，又称扬程，泵对单位重量流体提供的有效能量，m。 可测量
p2 p1
g
p2 p1
g
1
p2 p1
g
2
u22
u12 w12 2g
w
2 2
将式 2 代入式 1 得：
（2）
H
u22
u12 w12 2g
w
2 2
c
2 2
c12
2g
根据余弦定理可知：
w12 c12 u12 2c1u1 cos 1 （3）
w
2 2
c
2 2
u22
2c 2 u2
cos 2
在 1 与 2 之间列机械能衡算方程式，得：w22
2
H
p2 p1 c22 c12
g
2g
c2 2
u2 w1
(1)
c1
1 1
u1
三．离心泵的理论压头和实际压头
使静压头增加 p2 p1 的原因： g
原因一：离心力作功
2r
Fc
r2
r1
Fc dr
p2 p1
g
1
r2
2rdr
r1
12
2
Fc
mr 2
,
p
Fc A
2
, HT
p
g
与无关.
气缚现象（前一节已解释）
三．离心泵的理论压头和实际压头
2. 离心泵的实际压头
实际压头比理论压头要小。具体原因如下： （1）叶片间的环流运动
主要取决于叶片数目、装置角2、叶轮大小、液体粘度等因素，而几 乎与流量大小无关。
c2 c2
三．离心泵的理论压头和实际压头
(2)叶轮的叶片数目为无穷
多，且叶片厚度不计。
问：由（1）、（2）可以得出什么结果？
由(1) 液体在泵内无摩擦阻力损失
由(2) 流体与叶片的相对运动的运动轨迹
可视为与叶片形状相同。
三．离心泵的理论压头和实际压头
1. 理论压头表达式的推导
液体在高速旋转的叶轮中的运动分为2种:
周向运动: u r
与叶片的相对运动： 处处与叶片相切
第二章 流体输送机械
2.1 液体输送机械——泵 2.1.1 离心泵 一、离心泵的构造和工作原理 二、离心泵主要构件的结构及功能 三、离心泵的理论压头和实际压头
第二章 流体输送机械
液体输送机械 泵
流体输送机械
气体压送机械
通风机、鼓风机 压缩机、真空泵
2.1 液体输送机械——泵
按泵的工作原理为
又 Q 2r2b2c2r
c2u
u2
Q
2r2 b2
ctg 2
u2 c2u c2r
ctg 2
代入式 5 得：
H
u22
Qu2
2r2b2
g
ctg 2
r2 2
Q 2b2
g
ctg 2
c2
w2
c2 r
2
2
2
2
c2u
u2
三．离心泵的理论压头和实际压头
H
u22
Qu2
2r2b2
g
ctg 2
r2 2
Q 2b2
g
ctg 2
二．离心泵主要构件的结构及功能
导轮
思考4： 为什么导轮的弯曲方向与叶 片弯曲方向相反？
三．离心泵的理论压头和实际压头
压头： 泵提供给单位重量液体 的能量称为泵的压头， 用H表示，单位m。
三．离心泵的理论压头和实际压头
理论压头：理想情况下单位重量液体所获得的能量称为
理论压头，用H表示。
(1)流体为理想流体
阻 力 损 失
（2）水力损失 冲 击损 失 阻力损失 可近似视为与流速的平方呈正比
三．离心泵的理论压头和实际压头 冲击损失
在设计流量下，此项损失最小。流量若偏离设计量越远， 冲击损失越大。
设计 流量
三．离心泵的理论压头和实际压头
（3）容积损失 以泄漏流量q大小来估算。可以证明，当泵的结构不变时， q值与扬程的平方根成正比。
泵
速度式：如 容积式：如
离心式、轴流式、喷射式等 往复式、回转式等
2.1.1 离心泵
一．离心泵的构造和工作原理 1．离心泵的构造：
压出导管
泵壳
叶轮
1、叶 轮： 2、泵 壳：
3、泵 轴 及 轴 封 装 置：
泵轴
思考1： 为什么叶片弯曲？ 泵壳呈蜗壳状？
吸入导管 底阀
一．离心泵的构造和工作原理
2．离心泵的工作原理
叶片后弯，2<90，ctg2>0， 即H随流量增大而减小；
叶片径向，2=90，ctg2=0， 即H不随流量而变化；
叶片前弯，2>90，ctg2<0， 即H随流量增大而增大。
w2
w2
w2
2
2
2
后弯叶片
径向叶片
前弯叶片
三．离心泵的理论压头和实际压头 问：为什么泵采用后弯叶片的居多？
w2
c2
2
u2
w2
c2
请思考：与 H有关的因素有那些？分别是什么关系？
讨论： （1）理论压头与流量 Q、叶轮转速、叶轮的尺寸和构
造（r2、b2、2）有关； （2）叶轮直径及转速越大，则理论压头越大；
H
u22
Qu2
2r2b2
g
ctg 2
r2 2
Q 2b2
g
ctg 2
（3）在叶轮转速、直径一定时，流量 Q 与理论 压头 H的关系受装置角2 的影响如下：
（4）
式 3、4 代入上式得：
w2
c2
2
2
2
u2
w1 c1
1 1
u1
三．离心泵的理论压头和实际压头
H
c 2 u2
cos 2
g
c1 u1
cos 1
一般地，1=90 则 cos1=0，于是：
（5）
H
c2u2 cos 2
g
c 2u u2 g
w2 2
2
c2 2
u2
w1 c1
1 1 u1
三．离心泵的理论压头和实际压头