化工原理第二章第二节lr
合集下载
化工原理第二章_2
节流损失 35.08 26.41 8.67m
V
V
1管路特性曲线工作点五离心泵的工作点与流量调节1管路特性曲线改变泵的特性曲线改变管路特性曲线he五离心泵的工作点与流量调节2流量调节调节阀门改变n切割叶轮阀门开大阀门关小节流损失工作点定量计算操作型设计型选泵时将流量压头裕量控制在10左右
幻灯片2目录
2.1.1 离心泵 四、离心泵的主要性能参数和特性曲线 五、离心泵的工作点与流量调节 习题课
解（1） 管路特性曲线方程：
p u 2 he z hf g 2 g
p l u he z g d 2g 2 p l 8V z 2 4 g d d g
操作性问题计算举例 2
QgH 故，N~Q 曲线上移。 但N ，
黏度: 当比20℃清水的大时，H，N， 实验表明，当<20厘斯时，对特性曲线的影 响很小，可忽略不计。 1厘斯=10-6m2/s 20℃清水的粘度=1厘斯
四．离心泵的主要性能参数和特性曲线
叶轮转速 当转速变化不大时（小于20%），利用出口速度三角形 相似的近似假定，可推知：
n Q Q n n H H n
n H A BQ 2 n
2
2
n n H A B Q 2 n n H
2
2
n
n
0
Q
四．离心泵的主要性能参数和特性曲线
叶轮直径 当叶轮直径因切割而变小时，若变化程度小于20%，则
2、流量调节 ——调节阀门 改变管路特性曲线 两种方法 ——改变n、切割叶轮 改变泵的特性曲线
阀门关小
H
节流损失
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.
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
化工原理第二章02
g
pV
g
H
f 01
[( NPSH ) r 0 . 5 ]
实际安装高度Hg<[Hg]即可。 另：①吸入管径常大于压出管径 ②吸入管不装调节阀
再沸器循环泵
例 4 图示两槽间要安装一台离心泵，常压下输送 20℃水，流量qV=45m3/h, 现有一台清水泵, 在此流 量下He=32.6m，(NPSH)r=3m, 已算得Hf吸入=1m， Hf压出(阀全开)=6m 。 试问：这台泵是否可用？
2．5 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---转轴特别长 ⑤屏蔽泵---无密封、无泄漏 2．选用 ①根据泵的工作条件，如腐蚀性、潜水等 确定泵的类型； ②根据管路所需的qV，H，确定泵的型号。
选用泵型号最方便的图 —型谱图 若 则
例如： H单=20-2qV2 2 H串=40-4qV 工作点 H’ ≠ 2H
②并联组合 同样压头下，两泵流量相加 H单=φ(qV)， H 并
( qV 2 )
例如： H单=20-2qV2 2 H并=20-0.5qV 工作点 qV’≠2qV
③组合方式的选择 当
P
g
H 单 max 时，
必须串联
2 2
将B点qV’=7m3/h; H’=20.82m代入 得 n'
0 . 8018 n
n’=0.8018×2900=2325 r/min
易犯错误：
n 解： ' n q 'V qV 2900 7 10
=2030r/min
对工作点的含义毫无认识.
3．组合操作 ①串联组合 同样流量下，两泵压头相加 H单=φ(qV)， H串=2φ(qV)
化工原理第二章讲稿
3）按离心泵的不同用途 输送清水和物性与水相近、无腐蚀性且杂质很 水泵 少的液体的泵, （B型） 耐腐蚀泵 接触液体的部件（叶轮、泵体）用耐腐蚀材料制 成。要求：结构简单、零件容易更换、维修方便 、密封可靠、用于耐腐蚀泵的材料有：铸铁、高
硅铁、各种合金钢、塑料、玻璃等。（F型）
油泵 输送石油产品的泵 ，要求密封完善。（Y 型） 输送含有固体颗粒的悬浮液、稠厚的浆液等的泵 ，又细分为污水泵、砂泵、泥浆泵等 。要求不易 堵塞、易拆卸、耐磨、在构造上是叶轮流道宽、
㈢、离心泵性能的改变
1、液体性质的影响
1）液体密度的影响
离心泵的流量与液体密度无关。 离心泵的压头与液体的密度无关 H～qV曲线不因输送的液体的密度不同而变 。 泵的效率η不随输送液体的密度而变。
Pa qV H g /
离心泵的轴功率与输送液体密度有关 。
2）粘度的影响 当输送的液体粘度大于常温清水的粘度时， •泵的压头减小 •泵的流量减小 •泵的效率下降 •泵的轴功率增大 •泵的特性曲线发生改变，选泵时应根据原特性曲线进行修正 当液体的运动粘度小于20cst（厘池）时，如汽油、柴油、煤 油等粘度的影响可不进行修正。
1、气蚀现象
气蚀产生的条件 叶片入口附近K
处的压强PK等于
或小于输送温度
下液体的饱和蒸
气压
气蚀产生的后果：
• 气蚀发生时产生噪音和震动，叶轮局部在巨大冲击的反 复作用下，表面出现斑痕及裂纹，甚至呈海棉状逐渐脱落 • 液体流量明显下降，同时压头、效率也大幅度降低，严 重时会输不出液体。
2、离心泵的允许吸上高度
离心泵启动时，应关闭出口阀，使启动电流最小，以保
护电机。
3）η～qV曲线：表示泵的效率与流量的关系，随着流量的 增大，泵的效率将上升并达到一个最大值，以后流量再增 大，效率便下降。
化工原理各章节知识点总结
化工原理各章节知识点总结化工原理是化学工程与技术的基础课程之一，主要涉及物质的物理性质、能量转化、传质现象、化学反应等方面的知识。
下面是化工原理各章节知识点的总结。
第一章：化工基本概念与物质的物理性质1.1化学工程与化学技术的发展历史与现状1.2化工过程及其特点1.3物质的物理性质-物质的密度、比重、相对密度-物质的表观密度、气体密度-物质的粘度、表面张力、折射率-物质的热容、导热系数、热膨胀系数-物质的流变性质第二章：能量转化与传递2.1能量的基本概念2.2热力学第一定律2.3热力学第二定律2.4热力学第三定律2.5热力学循环第三章：物质的传递过程3.1传质的基本概念与分类3.2质量传递平衡方程3.3传质速率和传质通量3.4界面传质-液-气界面传质-液-液界面传质-固-液界面传质-固-气界面传质3.5传质过程中的最速传质与弛豫时间第四章：化工流体的流动4.1流体的基本性质4.2流体的流动类别4.3流体的流动方程-流体的质量守恒方程-流体的动量守恒方程-流体的能量守恒方程4.4流体内运动的基本规律-斯托克斯定律-流体的相对运动-流体的运动粘度4.5流体的管道流动-管道内的雷诺数-管道的流动阻力第五章：多元物系中物质的平衡与分离5.1多元物系基本概念5.2雾滴定律5.3吸附平衡5.4蒸汽液平衡5.5溶液中的平衡情况5.6气相-液相-固相三相平衡第六章：化学反应与反应工程6.1化学反应动力学6.2化学平衡6.3化学反应速率6.4反应器的基本类型-批次反应器-连续流动反应器-均质反应器-非均质反应器6.5反应器的设计与操作以上是化工原理各章节的知识点总结，涵盖了物理性质、能量转化、传质现象、化学反应等方面的内容。
这些知识点是化学工程与技术的基础，对于理解和应用化工原理具有重要意义。
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
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
•③工作点~（Q,H,N, ）•~泵的实际工作状态
化工原理第二章
•五、离心泵的安装高度
•安装高度: •液面到泵入口处的垂直距离(Hg)
•问题： •安装高度有无限制？
化工原理第二章
•0-0~1-1，B.E. •Hg，则p1 •当p1pv，•叶轮中心汽化汽泡•被抛向外围•压力升高 •凝结局部真空•周围液体高速冲向汽泡中心
化工原理第二章
•4-8个叶片（前弯、后弯，径向）•液体通道。 •前盖板、后盖板，无盖板 •闭式叶轮 •半开式 •开式
化工原理第二章
•（2）泵壳：•泵体的外壳，包围叶轮
•截面积逐渐扩大的蜗牛壳形通道
• 液体入口——中心
•出口——切线
思考：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
•< 90度 — 后弯~流动能量损失小 •= 90度 — 径向叶片 •（2）后弯叶片，ctg >0 •b、r、, 则H
•Q ，则H （线性规律）
•（3）理论压头H与流体的性质无关
•（4）H与H的差距—•叶片间环流；阻力损失；冲击损失
化工原理第二章
•问：为什么泵采用后弯叶片的居多？
•后弯叶片：理论压头随流量增大而减少；径向：无关； •前弯：增大。在一定的叶轮尺寸、转速和流量下，前弯叶 •片产生的理论压头最大。但压头的提高包括静压头和动压 •头的提高。对后弯叶片静压头的提高大于动压头的提高，而 •对前弯叶片则相反，液体动压头的提高较大，同时液体在泵 •壳流动部分动压头转换为静压头时能量损失较大。为获得较 •高的能量利用率，离心泵总是采用后弯叶化片工原形理第式二章
化工原理第二章
•（2）转速——比例定律
•—— n 20%以内
化工原理第二章
•五、离心泵的安装高度
•安装高度: •液面到泵入口处的垂直距离(Hg)
•问题： •安装高度有无限制？
化工原理第二章
•0-0~1-1，B.E. •Hg，则p1 •当p1pv，•叶轮中心汽化汽泡•被抛向外围•压力升高 •凝结局部真空•周围液体高速冲向汽泡中心
化工原理第二章
•4-8个叶片（前弯、后弯，径向）•液体通道。 •前盖板、后盖板，无盖板 •闭式叶轮 •半开式 •开式
化工原理第二章
•（2）泵壳：•泵体的外壳，包围叶轮
•截面积逐渐扩大的蜗牛壳形通道
• 液体入口——中心
•出口——切线
思考：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
•< 90度 — 后弯~流动能量损失小 •= 90度 — 径向叶片 •（2）后弯叶片，ctg >0 •b、r、, 则H
•Q ，则H （线性规律）
•（3）理论压头H与流体的性质无关
•（4）H与H的差距—•叶片间环流；阻力损失；冲击损失
化工原理第二章
•问：为什么泵采用后弯叶片的居多？
•后弯叶片：理论压头随流量增大而减少；径向：无关； •前弯：增大。在一定的叶轮尺寸、转速和流量下，前弯叶 •片产生的理论压头最大。但压头的提高包括静压头和动压 •头的提高。对后弯叶片静压头的提高大于动压头的提高，而 •对前弯叶片则相反，液体动压头的提高较大，同时液体在泵 •壳流动部分动压头转换为静压头时能量损失较大。为获得较 •高的能量利用率，离心泵总是采用后弯叶化片工原形理第式二章
化工原理第二章
•（2）转速——比例定律
•—— n 20%以内
化工原理2-2
Hg p 0 0
1
1 0
K
K
pa p1 u12 Hg H f 01 g g 2 g
pa p1 u12 Hg H f 01 g 2g
(1)允许吸上真空高度
p a p1 HS g
允许的安装高度
u12 Hg Hs H f 01 2g
由h计算最大安装高度Hgmax和Hg允许
pa p1 u12 Hg H f 01 g 2g
p0 p1 u12 Hg Hf g g 2 g p0 p1 u12 pv pv Hf g g 2 g g g p0 p ha v H f g g p0 pv H gmax hr Hf g g h hr 0.3 p0 pv Hg h H f H g允许 g g
高阻 H2 H1
He2
2
低阻
1
z
p g
O
Q2
Q1
Q
3. 流量调节
流量调节就是设法改变工作点的位置，有以下两种方法：
a) 改变出口阀门开度 关小出口阀 le 管特线变陡 工作点左上移 qV , H 特点：方便、快捷，流量连续变化；
阀门消耗阻力，且使泵在低效率点工作，不经济。 适用：调节幅度不大，而经常需要改变的场合。
必需汽蚀余量hr: 液体从泵入口到叶轮内最低压力点处的全部压头损失
p1 u12 泵入口处：动压头+静压头= g 2 g
——用实验测定
p p1 u12 hr g 2 g g
判别汽蚀条件：
ha > hr , pk > pv时， 不汽蚀 ha ＝ hr , pk ＝ pv时，开始发生汽蚀 ha < hr , pk < pv时， 严重汽蚀
1
1 0
K
K
pa p1 u12 Hg H f 01 g g 2 g
pa p1 u12 Hg H f 01 g 2g
(1)允许吸上真空高度
p a p1 HS g
允许的安装高度
u12 Hg Hs H f 01 2g
由h计算最大安装高度Hgmax和Hg允许
pa p1 u12 Hg H f 01 g 2g
p0 p1 u12 Hg Hf g g 2 g p0 p1 u12 pv pv Hf g g 2 g g g p0 p ha v H f g g p0 pv H gmax hr Hf g g h hr 0.3 p0 pv Hg h H f H g允许 g g
高阻 H2 H1
He2
2
低阻
1
z
p g
O
Q2
Q1
Q
3. 流量调节
流量调节就是设法改变工作点的位置，有以下两种方法：
a) 改变出口阀门开度 关小出口阀 le 管特线变陡 工作点左上移 qV , H 特点：方便、快捷，流量连续变化；
阀门消耗阻力，且使泵在低效率点工作，不经济。 适用：调节幅度不大，而经常需要改变的场合。
必需汽蚀余量hr: 液体从泵入口到叶轮内最低压力点处的全部压头损失
p1 u12 泵入口处：动压头+静压头= g 2 g
——用实验测定
p p1 u12 hr g 2 g g
判别汽蚀条件：
ha > hr , pk > pv时， 不汽蚀 ha ＝ hr , pk ＝ pv时，开始发生汽蚀 ha < hr , pk < pv时， 严重汽蚀
化工原理第二章
贴紧，当泵运转时，两个环端面发生相对运动但保持贴紧而起
到密封作用，因此机械密封又称为端面密封。
与填料密封相比，机械密封的密封性能好，结构紧凑，使用
寿命长，功率消耗少，现已较广泛地应用于各种类型的离心泵 中，但其加工精度要求高，安装技术要求严，价格较高，维修 也较麻烦。
16
17
4、吸入室
泵的吸入室的作用在于使液体进入泵体的流动阻力损失 最小。
Xdx
Ydy
Zdz
dp
d
w2 2
2 (xdx ydy) dz dp d ( w2 )
g
g 2g
2 (xdx ydy) 2 (dx2 dy2 ) 2 dr2
g
2g
2g
u
ur,r,2(xd2x(xdyxdy)ydyd)(u
2
d)(
u2
)
gg
2g 2g
u2 d(
) dz
dp
离心泵的主要性能参数包括流量、扬程、轴功率、 有效功率、效率、转速以及汽蚀余量等。
(一)离心泵的流量V 流量（又称送液能力） 是指单位时间内泵所输
送的液体体积。其单位为m3/s或m3／h。 (二)离心泵的扬程(又称压头)H 离心泵对单位重量(重力)液体提供的有效机械
能量，也就是液体从泵实际获得的净机械能量，即 柏努利方程中的输入压头He，其单位为J／N即 m(指m液柱)。
因此，在离心泵启动前必须进行灌泵。 为了便于启动，可在吸入管端部安装一 个单向底阀防止液体漏回池内，单向阀 下部装有滤网，滤网的作用是可以阻拦 液体中的固体杂质吸入而引起堵塞和磨 损。若将泵的吸入口置于吸入侧的液位 之下，液体就会自动流入泵中，启动前 就不需人工灌泵了。
9
化工原理第2章解析
质量流量=体积流量×流体密度
• 流速（u） ——在单位时间内流体在导管中流 过的距离，[m s1]
流速u
体积流量 qV 导管截面积 A
• 管道直径（d）
2-2 定常态流动与非定常态流动
• 在流体流动系统内，任一空间位置上的流量、 流速、压力和密度等物理参数，只随空间位置 的改变而改变．而不随时间变化的流动称为定 常态流动或稳定流动。
• 此数群被称之为雷诺准数。 雷诺准数值的大小，可以用来判断流动类型。
Re<2000，层流； Re>4000 ，湍流， Re=2000-4000，过渡流。
2-4 牛顿粘性定律
• 选相邻两薄圆筒流体（1，2）进行分析。设两 薄层之间垂直距离为dy，两薄层速度差为du， 即（u2-u1），两薄层之间接触的圆筒表面积为 A，两薄层之间的内摩擦力为F。
第二章 流体流动与输送
内容提要：主要讨论化工生产过程中的流体流 动的基本原理及流体流动的基本规律，并运用这 些原理与规律去分析和解决化工生产中的物料输 送问题。
基本要求： 1.了解化工生产过程中流体流动的基本规律； 2.掌握柏努利方程及其在化工生产中的应用； 3.掌握流体在管内流动阻力的计算； 4.了解流体输送机械的工作原理和相关计算。
大小。
2-5 流动边界层
• 在δ距离内流体层呈现速度梯度，这个速度梯 度区称为流动边界层。
• 稳定段的长度 L0：流体流动从管道入口开始形
成边界层起直到发展到边界层在管道中心汇合 为止的长度。
L0/d=0.0575Re
2-6 动量传递
层流：Байду номын сангаас
du dy
F A
M
L T 2
L2
质量 速度 面积 时间
• 流速（u） ——在单位时间内流体在导管中流 过的距离，[m s1]
流速u
体积流量 qV 导管截面积 A
• 管道直径（d）
2-2 定常态流动与非定常态流动
• 在流体流动系统内，任一空间位置上的流量、 流速、压力和密度等物理参数，只随空间位置 的改变而改变．而不随时间变化的流动称为定 常态流动或稳定流动。
• 此数群被称之为雷诺准数。 雷诺准数值的大小，可以用来判断流动类型。
Re<2000，层流； Re>4000 ，湍流， Re=2000-4000，过渡流。
2-4 牛顿粘性定律
• 选相邻两薄圆筒流体（1，2）进行分析。设两 薄层之间垂直距离为dy，两薄层速度差为du， 即（u2-u1），两薄层之间接触的圆筒表面积为 A，两薄层之间的内摩擦力为F。
第二章 流体流动与输送
内容提要：主要讨论化工生产过程中的流体流 动的基本原理及流体流动的基本规律，并运用这 些原理与规律去分析和解决化工生产中的物料输 送问题。
基本要求： 1.了解化工生产过程中流体流动的基本规律； 2.掌握柏努利方程及其在化工生产中的应用； 3.掌握流体在管内流动阻力的计算； 4.了解流体输送机械的工作原理和相关计算。
大小。
2-5 流动边界层
• 在δ距离内流体层呈现速度梯度，这个速度梯 度区称为流动边界层。
• 稳定段的长度 L0：流体流动从管道入口开始形
成边界层起直到发展到边界层在管道中心汇合 为止的长度。
L0/d=0.0575Re
2-6 动量传递
层流：Байду номын сангаас
du dy
F A
M
L T 2
L2
质量 速度 面积 时间
化工原理各章节知识点总结
化工原理各章节知识点总结化工原理是化学工程专业的基础课程，主要介绍了化学工程的基本概念、理论和技术。
下面是各章节的知识点总结：第一章：化工原理的基本概念和性质1.化工原理的定义和基本任务2.化工原理的基本性质和特点3.化工原理的基本方法和技术第二章：化学平衡和能量平衡1.化学反应平衡的条件和表达式2.平衡常数和平衡常数表达式3.能量平衡的基本原理和方法4.热力学和热力学函数5.熵和化学势的概念和计算第三章：物相平衡1.物质在不同相之间存在的平衡条件2.相平衡的相图和相平衡计算3.蒸馏和萃取等物相平衡的应用第四章：质量平衡和物质迁移1.质量平衡的基本原理和方程2.质量平衡的应用：反应工艺和物料平衡3.物质迁移的基本理论和计算方法第五章：流体力学1.流体的基本概念和性质2.流体的连续性方程和动量方程3.流体的能量方程和压力损失4.流体的流动和阻力的计算第六章：传递现象1.传递现象的基本概念和分类2.传递现象的数学模型和方程3.质量传递、热量传递和动量传递的计算第七章：反应工程基础1.化学反应的速率和速率方程2.反应速率的测定和表达3.反应工程的热力学和动力学分析4.反应器的分析和设计第八章：传热和传质1.传热的基本机制和传热方式2.导热和对流传热的计算3.汽液传质和固液传质的计算第九章：流体传动和流动分布1.流体传动的基本方式和流动性质2.流体传动的计算和分析3.流动分布的原理和应用第十章：分离工程基础1.分离过程的基本概念和分类2.平衡分离的基本理论和计算3.萃取、吸附和蒸馏等分离工艺的应用第十一章：生化反应工程基础1.生物反应器的基本概念和种类2.酶反应和微生物反应的基本原理3.生化反应器的分析和设计以上是化工原理各章节的知识点总结，涵盖了化工原理的核心内容。
化工原理第三版第二章
第二章 流体输送机械
第一节 概述 流体在流动过程中将损失部分机械能，且 只能由高能位向低能位处流动。 在实用中，需要将流体由低能位向高能位 输送，如将流体由低处送至高处，由低压 设备送至高压设备，或者克服管道阻力由 一个车间送至另一车间等等。 用于向流体提供能量并完成输送任务的机 械称为流体输送机械。
H T
u 22 g
29
四、实际压头He
实际液体在泵内流动 有各种阻力存在，会 消耗能量。 所以实际压头比理论 压头低．
30
2-2-3 离心泵的主要参数
1、流量 qv 离心泵在单位时间里排到管路系统的液体 体积 单位： l／s或m3／h 取决于泵的结构、尺寸(主要为叶轮的直径 与叶片的宽度)和转速。
式中：H T —叶片无限多时理论扬程（理论压头）。
22
离心泵基本方程式的其它表达形式
在离心泵的设计中，为了提高理论压头，一般使进 口叶片处的α1=900，则cosα1=0故(1)式可简化为： u2c2 cos 2 u2cu 2 H T ⑵ g g 利用速度三角形进行变换后可得：
H T
1、叶轮 作用：将电动机的机械能传给液体，使液体的静压能和动能 均有所提高。 叶轮的型式： （a）敞式叶轮 叶片两侧无前后盘，适于输送含有杂质和 悬浮物的物料。效率较低。 （b）半蔽式叶轮 叶轮在吸入侧无前盖板，而在另一侧有 后盖板，适于输送易沉淀或含有固体粒状的物料。 （c）蔽式叶轮 叶轮有前后盖板。适用于输送不含杂质的 清洁液体，效率较高。 一般离心泵大都采用蔽式叶轮 。
u2 u r F m r
F ∝ mrn2
7
F ∝ mrn2
气缚现象
如果泵启动时未充满水，叶轮转动时只能带动空气 旋转，由于空气的密度远小于液体的密度，产生的 离心力小，而不能输送液体。这种现象称为气缚现 象。 为防止泵发生气缚现象离心泵启动前必须向泵体内 灌满液体
第一节 概述 流体在流动过程中将损失部分机械能，且 只能由高能位向低能位处流动。 在实用中，需要将流体由低能位向高能位 输送，如将流体由低处送至高处，由低压 设备送至高压设备，或者克服管道阻力由 一个车间送至另一车间等等。 用于向流体提供能量并完成输送任务的机 械称为流体输送机械。
H T
u 22 g
29
四、实际压头He
实际液体在泵内流动 有各种阻力存在，会 消耗能量。 所以实际压头比理论 压头低．
30
2-2-3 离心泵的主要参数
1、流量 qv 离心泵在单位时间里排到管路系统的液体 体积 单位： l／s或m3／h 取决于泵的结构、尺寸(主要为叶轮的直径 与叶片的宽度)和转速。
式中：H T —叶片无限多时理论扬程（理论压头）。
22
离心泵基本方程式的其它表达形式
在离心泵的设计中，为了提高理论压头，一般使进 口叶片处的α1=900，则cosα1=0故(1)式可简化为： u2c2 cos 2 u2cu 2 H T ⑵ g g 利用速度三角形进行变换后可得：
H T
1、叶轮 作用：将电动机的机械能传给液体，使液体的静压能和动能 均有所提高。 叶轮的型式： （a）敞式叶轮 叶片两侧无前后盘，适于输送含有杂质和 悬浮物的物料。效率较低。 （b）半蔽式叶轮 叶轮在吸入侧无前盖板，而在另一侧有 后盖板，适于输送易沉淀或含有固体粒状的物料。 （c）蔽式叶轮 叶轮有前后盖板。适用于输送不含杂质的 清洁液体，效率较高。 一般离心泵大都采用蔽式叶轮 。
u2 u r F m r
F ∝ mrn2
7
F ∝ mrn2
气缚现象
如果泵启动时未充满水，叶轮转动时只能带动空气 旋转，由于空气的密度远小于液体的密度，产生的 离心力小，而不能输送液体。这种现象称为气缚现 象。 为防止泵发生气缚现象离心泵启动前必须向泵体内 灌满液体
- 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)。
在40kPa附近效率较高。
(3 ) 流量调节一般用支路调节，出口阀不能完全关闭，且 操作温度≯80-85oC
2016/2/20
2、液环压缩机
液环压缩机也称纳氏泵，由略呈椭圆性的外壳和旋转叶轮所 组成，叶轮在存有适量液体的壳体内旋转，由叶片带动，液 体在离心力作用下抛向壳体周边形成椭圆形液环。椭圆形长 轴处则形成两个月牙形空隙，供气体吸入和排出。当叶轮旋 转一周时，在液环和叶片间所形成的密闭空间逐渐变大和变 小各两次，气体从两个吸气口进入机内，从两个排气口排出 。 液环压缩机使气体只与叶轮接触而不与壳体接触，可用
护方便。
2016/2/20
二、旋转鼓风机、压缩机与真空泵
旋转鼓风机、压缩机与旋转泵相似，机壳内有一个
或两个旋转的转子，没有活塞和阀门等装置。
特点：构造简单、紧凑、体积小、排气连续而均
匀，适用于所需压强不高且流量大的情况。
1、罗茨鼓风机
罗茨鼓风机的工作原理与齿轮泵相似，机壳内有两
个渐开摆线形的转子，两转子之间，转子与机壳之间
2016/2/20
2016/2/20
2016/2/20
2）离心通风机的性能参数与特性曲线
（1）风量： 指气体通过进风口的体积流率，以 Q 表示，单 位为m3/h或m3/s。气体的体积按进口状态计。
（2）风压： 指单位体积的气体通过通风机时所获得的能量
，单位为N/m2，与压强单位相同，以Ht表示。取
2016/2/20
（4）特性曲线
2016/2/20
3）离通风机的选用
选择离心通风机的主要步骤为：
（1）根据气体的种类（清洁空气、易燃气体、腐蚀性气 体、含尘气体、高温气体等）与风压范围，确定风机的类型 （2）据所要求的风量与全压，从产品样本或规格目录中 的特性曲线或性能表格中查得适宜的类型与机号。
离心式、往复式、旋转式和流体作用式
2016/2/20
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1kPa (表压)； 中压离心通风机： 出口风压为：1kPa~3kPa 高压离心通风机： 出口风压为：3kPa~15kPa 1）离心式通风机的结构
2016/2/20
2）喷射泵
喷射泵是利用高速流体射流时静压能转换为动能而
造成的真空将气体吸入泵体，在泵内与射流流体混合，
气体及工作流体一并排出泵体。
喷射泵的工作流体可以是水，也可以是蒸汽。单级
蒸汽喷射泵可以达到90%的真空度，为要获得更高的真空
度，可以采用多级蒸汽喷射泵。喷射泵结构简单，无运 动部件，但效率很低，工作流体消耗很大。
决于风机的结构，叶轮尺寸，转速与进入风机 的气体的密度。 目前，还不能用理论方法精确计算离心通风机的风 压，而是由试验测定。
2016/2/20
在通风机的进口截面1-1’和出口截面2-2’间列柏努力方程：
H t ( z2 z1 ) ( p2 p1 ) / g (u2 u1 ) / 2 hf12
第二章
流体输送机械
第三节 通风机、鼓风机、 压缩机和真空泵
一、离心通风机、鼓风机与压缩机 二、旋转鼓风机、压缩机与真空泵
2016/2/20
按照终压与压缩比 •通风机：排气压力不大于15kPa (表压) •鼓风机：排气压力为15~300kPa ，压缩比小于4。 •压缩机：排气压力在300kPa以上，压缩比大于4。 排气压力为大气压，压缩比范围较大，根据所 •真空泵： 需真空度而定 按结构与工作原理
第二级叶轮入口，再依次逐级通过以后的叶轮
和导轮，最后由排气口排出。
离心鼓风机的送气量大，但所产生的风压仍不太高，出口
表压强一般不超过294×103Pa。由于在离心鼓风机中，气体 的压缩比不高（小于4），所以无需设置冷却装置，各级叶 轮的直径也大致上相等。
2016/2/20
2）离心压缩机 离心压缩机又称透平压缩机。它的主要结构和工作原理
2、离心鼓风机和压缩机
1）离心鼓风机 离心鼓风机外形与离心泵相象。蜗壳形的通道为圆形，但 其外壳直径与宽度之比较大，叶轮上数目较多，转速较高，
2016/2/20
2016/2/20
2016/2/20
并且有一固定的导轮。图为一台五级离心鼓风机的示意图。 气体由吸入口进入后，经过第一级的叶轮和导轮，然后转入
与离心鼓风机相似。离心压缩机的特点是叶轮级数多，通常
在10级以上，叶轮转速高，一般为5000r/min以上。这样可以 产生很大的出口压强，且由于压缩比高，气体体积缩小很多 ，温度升高大。因此压缩机都分成几段，每段包括若干级。 叶轮的直径逐级缩小。叶轮宽度也逐级略有缩小，在各段之 间设有中间冷却器。 优点：流量大而均匀，体积小，运转平稳，容易调节，维
2016/2/20
2016/2/20
2016/2/20
缝隙很小，使转子能自由运动而无过多的泄漏，两转子的
旋转方向相反，可使气体从一侧吸入，从另一侧排出。若 改变两转子的旋转方向，则吸入和排出口互换。 罗次鼓风机的特点： (1) 风量与转速成正比，转速一定时，出口压力提高，风 量可保持大体不变。 (2) 输气量范围： 2~500m3/min。出口表压在80kPa 以内且
2016/2/20
2016/2/20
水环具有密封作用，使叶片间的空隙形成大小不同的密封
室。当小室增大时，气体从吸入口吸入，当小室从大变小 时，气体由压出口排出。 水环真空泵可以造成的最高真空度为83.4×103Pa左右， 它也可作鼓风机用，但所产生的表压强不超过98.07×103Pa 当被抽吸的气体不宜与水接触时，泵内可充以其它液体。 此类泵结构简单、紧凑，易于制造和维修。但泵的效率 较低，一般为30%～50%。另外，该泵产生的真空度受泵内 水温的限制。
2 2
简化为
p2 u 2 Ht H st H dy g 2 g 2 u2 pt p2 pst pdy 2
Pt：全风压；Pst：静风压；
Pdy：动风压
2
离心通风机的风压为静风压和动风压之和，称为全风压。
2016/2/20
风压与被输送气体的密度ρ成正比，风机性能表上列出
风压是按“标准状态”下(20℃，1.01×105Pa)的空气密度测
定的。若实际操作条件与上述试验条件不同，应将操作条件
下的风压 pt0 换算为试验条件下的风压 pt，然后按 pt 的数值来
选择风机。
pt pt 0 pt 0 0 1.2
（3）功率和效率 离心通风机的轴功率为：
N
pt Q
于输送腐蚀性气体。
2016/2/20
2016/2/20
3、真空泵
从设备中或系统中抽出气体，使其处于绝对压强低于外
界大气压的状态，所用的输送机械称为真空泵。实质上真空
泵也是气体压缩机械，只是它入口压强低，出口为常压。化
工厂中较常用的型式有：
1）水环真空泵 水环真空泵的外形呈圆形，外壳内有一个偏心安装的叶轮， 上有辐射状叶片，水环真空泵的壳内注入一定量的水，当叶 轮旋转时，在离心力的作用下将水甩至壳壁形成水环。
2016/2/20
2016/2/20