化工原理往复泵

2021往/2/21复泵、计量泵、旋转泵均属于正位移泵。
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3、旋涡泵
旋涡泵是一种特殊类型的离心泵，它是由叶轮和泵体组成。
叶轮是一个圆盘，四周由凹槽构成的叶片成辐射状排列。
旋涡泵在开动前也要灌满液体。旋涡泵适用于要求输送量小
，压20头21/2高/21 而粘度不大的液体。
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特点：
1. 旋涡泵的压头随流量增加而下降幅度很大；
2 2 1
1 0
p0p1
g
Z12u1g2 Hf01
流速增加 Hf01ldle 2 ug 2
真空表的读数p1增加
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在0-0截面和2-2截面间列柏努利方程：
Z 0p g 02 ug 0 2He Z 2p g 22 ug 2 2H f0 2
p2p0
g
H eZ22 ug 2 2 Hf02
往复泵的正位移特性：
（1）往复泵的流量只与活塞的往复次数及位移有关，而与管
路状况无关。
（2）压头与流量无关，无论在什么压头下工作，只要往复一
次，泵就排出一定的液体。
具有这种特性的泵称为正位移（定排量）泵。
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（2）往复泵特性曲线 H
0
Q QT
Q
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4．往复泵的工作点与流量调节
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（1）加大阀门的开度
H-Q
2
M
M2
Leabharlann Baidu
QM QM2 由泵的特性方程和管路特性方程可知，压头H减小，流量Q增加；
轴功率N增加
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在0-0截面和1-1截面间列柏努利方程：
3
3
Z0pg 02 ug 0 2Z1pg 12 u1 g 2Hf01
p0p1
g
Z12u1g2 Hf01
a颗 颗粒 粒表 体面 (积 m2积 /m3)
例如,2m3滤饼的孔隙体积为1.2m3,孔隙率是多少?直
径为 0.3mm的球形颗粒,比表面又是多少?
3. 过滤速度:单位时间通过单位过滤面积的滤液量,以u
表示(m/s)
u dV
Ad
4. 过滤速率:单位时间获得的滤液体积称为过滤速率，
单位为m3/s dV
（2）改送密度为1200kg/m3的水溶液
泵的流量、压头与液体的密度无关，因而泵的特性曲线不发
生变化。
管路特性曲线： HeKBQ2e
3
3
K Z p Z
g
2 2 1 1
Bl
d
le
1
4
2
2gd2
0
0
因而管路特性曲线不发生变化。 于是Q、H均不发生变化。
2轴021/功2/21率N增加。
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在0-0截面和1-1截面间列柏努利方程：
工作循环:活塞从左向右又从右移 至左，即完成了一个工作循环 。
活塞从左端点到右端点（或相反）的 距离叫做冲程或位移。
3
Q 0
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1
2
3
4
4t
多级往复泵（三联泵）
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3．往复泵的性能参数与特性曲线 (1) 流量（排液能力）
单动泵理论流量: QT ASrn
双动泵理论流量: Q T2AaSrn
可压缩滤饼
颗粒刚性差，滤饼中的固体颗粒受压会 发生变形，这种滤饼为可压缩滤饼。
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助滤剂：是某种质地坚硬而能形成疏松饼层的固体颗
粒或纤维状物质，将其混入悬浮液或预涂于过滤介 质上，可以改善饼层的性能，使滤液得以畅流。
预涂法 加入方式：
直接混合法
对助滤剂的基本要求：
（1）化学稳定性，不与悬浮液发生化学反应，不溶于液相中。 （2） 过滤压强差范围内，具有不可压缩性.
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d
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三.过滤速率及速度方程式
u p
(R Rm)
滤饼阻力 过滤介质阻力
R=rL
Rm=rLe
滤饼与过滤介 质两侧压差
u P
r(LLe)
r 5a2(1)2 虚拟滤饼厚度
3
滤饼比阻，反映了颗粒及颗粒床层的特性
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过滤过程中的物料衡算问题: 按体积计算:
滤浆体积=滤液体积+滤饼体积 滤浆中液相体积=滤液体积+滤饼中液相体积（孔隙体积） 滤浆中固相体积=滤饼中固相体积 按质量计算: 滤浆质量=滤液质量+滤饼质量 滤浆中液相质量=滤液质量+滤饼中液相质量 滤浆中固相质量=滤饼中固相质量
在推动力不变下，过滤速度会愈来愈小。
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2. 深床过滤
• 悬浮液中的颗粒直径小于 床层孔道直径。
悬浮液
• 过滤介质较厚,介质内流 道曲折。
• 过滤介质表面不生成滤饼。整个过 滤过程中过滤阻力不变。
• 适于处理颗粒含量很小的悬浮液。
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滤液
过滤介质
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3.膜过滤
膜过滤作为一种新型的过滤技术近年来发展很 快,膜过滤是利用膜孔隙的选择透过性进行两相分离 的技术,以膜两侧的流体压差为推动力,使溶剂,无机 离子,小分子等透过膜,而截留微粒及大分子.膜过滤 又分为微滤和超滤,微滤截留0.5-50m的颗粒,超滤 截留0.05-10m的颗粒,而常规过滤截流50m以上的 微粒.
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三、旋转泵
旋转泵靠泵内一个或多个转子的旋转来吸入或排出液体， 又称转子泵 。 1、齿轮泵
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齿轮泵可以产生较高的压 头，但流量较小，用于输 送粘稠的液体，但不能输 送含颗粒的悬浮液。 11
2、螺杆泵 螺杆泵分为单螺杆泵、双螺杆泵、三螺杆泵、五螺杆泵等
图a为单螺杆泵，螺杆在具有内罗纹的泵壳中偏心转动，将 液体沿轴向推进，最终沿排出口排出。图b为双螺杆泵，工 作原理与齿轮泵十分相似，利用两根相互啮合的螺杆来输送 液体。
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第二节 过滤基本方程式
过滤基本方程式：某一时刻下过滤速度与过滤推动力、 阻力关系的方程式。
一. 滤液通过饼层的流动特点
（1）非定态过程 （2）滞流流动
二.基本概念
1.孔隙率:单位体积床层的空隙体积,以ε表示。
孔隙体积
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床层体积
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2. 比表面:单位体积颗粒所具有的表面积，以a表示。
化工原理往复泵
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1
§2.1.2 其它液体输送机械
一. 往复泵（容积式泵）
1．往复泵基本结构
主要部件：泵缸、活塞、活塞 杆、单向开启的吸入阀和排出 阀。 泵缸内活塞与阀门间的空间为 工作室。
工作室
2．工作原理
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出口单向阀 往复活塞 泵缸
入口单向阀
2
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0
2 2 1
1 0
u 1
Hf01ldle 2 ug 2
真空表的读数p1增加
在0-0截面和2-2截面间列柏努利方程：
Z 0p g 02 ug 0 2He Z 2p g 22 ug 2 2H f0 2
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p2p0 g
H eZ22 ug 2 2 Hf02
于是压强表的读数p222减小
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三.过滤介质
1. 性能要求
a.多孔性; b.物化性能稳定,耐热,耐化学腐蚀; c.足够的机械强度,使用寿命长; d.价格便宜.
2. 过滤介质的种类 ①织物介质(又称滤布)： 指由棉、毛、丝、麻等天然纤维及合成纤
维制成的织物，以及由玻璃丝、金属丝等织成的网。
②堆积介质： 由各种固体颗粒(砂、木炭、石棉、硅藻土)或非编织 纤维等堆积而成，多用于深床过滤中。
轴封装置
二.离心泵基本方程式
1. 离心泵理论压头有两部分组成：静压头增加和动压头增加
2. 离心泵理论压头的影响因素：叶轮直径和转速，叶片弯曲形 状。(为什么采用后弯叶片)
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三.离心泵性能参数及特性曲线
1.离心泵性能参数： 流量Q，压头H，效率η,轴功率N
离心泵特性曲线：H-Q，N-Q，-Q
六.其他类型泵
泵的分类：
离心泵
正位移泵：有自吸能力，不能采用出口阀调节 流量，常用的方法为采用回路调节 方式。
常见的正位移泵(应知道哪种泵属于正位移泵,漩涡泵不属
于正位移泵，无自吸能力)。
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例： 如图，用离心泵将20℃的清水（密度取为1000kg/m3）从水 池送往敞口的高位槽，水池和高位槽均与大气相通，在泵 的入口和出口分别装有真空表和压强表。泵在一定转速、 阀门的开度下，测得一组数据：泵的流量Q、压头H、真空 度p1、压强p2、功率N。现分别改变如下某一条件，试判断 上面五个参数将如何变化。 （1）将泵的出口阀开度加大； （2）改送密度为1200kg/m3的水溶液（其他性质与水相近） （3）泵的转速提高8%； （4）泵的叶轮直径减小5%。
1.离心泵的工作点是泵的特性曲线与管路特性曲线的交点；
2.离心泵流量调节方法：
（1）调节离心泵出口阀门开度；
（2）调节叶轮转速；
3.改变泵的出口阀门开度，实际上是改变了
转速或直径实际是改变了
。
；改变叶轮
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4.泵的串并联选择原则： （1）高阻型管路串联优于并联； （2）低阻管路并联优于串联。
5．往复泵的安装高度
往复泵的吸上真空度取决于贮液槽液面上方的压力、液 体的性质和温度、活塞的运动速度等因素，因此往复泵的吸 上高度也有一定的限制。
往复泵有自吸能力，所以在启动前无需向泵内灌满被输 送的液体。
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二. 计量泵
计量泵又称比例泵，借助调节偏心轮的偏心距离，来改 变柱塞的冲程而实现。
(1) H随流量增加而减小，N增加；
Ne
HQg,NNe
(2) 当Q=0时,轴功率最低,启动泵和停泵应关闭出口阀;
(3) 效率有一个最高效率点,最高效率点对应的流量为额定 流量;泵应在最高效率点附近工作.
(4) Q,H,与密度ρ无关,但N与ρ呈正比。
(5) 粘度增加， Q,H, 均下降，但轴功率却升高。
3
3
Z0pg 02 ug 0 2Z1pg 12 u1 g 2Hf01
2 2
p0p1
g
Z12u1g2 Hf01
1 1
Hf01ld
l
e
2ug2不变 0
0
真空表的读数p1增加
在0-0截面和2-2截面间列柏努利方程：
Z 0p g 02 ug 0 2He Z 2p g 22 ug 2 2H f0 2
0
无法判断，因此该在2-2至3-3
截面间列柏努利方程：
Z2pg 22 ug 2 2Z3pg 32 ug 3 2Hf23
p2p3
g
Z3Z22 ug 22 Hf23
因而压强表的读数减小。
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3
2 2 1 1
0
3
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第三章 非均相物系分离
重力沉降 非 气固
均
离心沉降
相 液固
分
过滤
离
气液 －－除沫器
液液 －－分层器
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第二节 过 滤
一．过滤操作的原理
• 过滤：在外力作用下，使悬浮液中的液体通过多孔介质的孔 道，而固体颗粒被截留在介质上，从而实现固、液分离的操 作。
• 实现过滤操作的外力: 可以是重力，压差或惯性离心力，在 化工生产过程中应用最多的是以压强差为推动力的过滤。
滤浆
(6) 叶轮直径，转速增加，离心泵Q，H，N均增加，其关
202系1/2/为21 切割定律和比例定律.
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四.离心泵安装高度
1.气蚀现象及允许安装高度 2.允许气蚀余量与允许安装高度
NPSH p1 u12 pv
g 2g g
Hgp0gpvNPSHHf01
Hg
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五.离心泵流量调节
p2p0
g
H eZ22 ug 2 2 Hf02
Hf020221/2/21
l le
d
2 ug2不变于是压强表的读数p2增24加
（3）泵的转速提高8%
3
3
转速提高，Q、H、N均增加
在0-0截面和1-1截面间列柏努利方程：
Z0pg 02 ug 0 2Z1pg 12 u1 g 2Hf01 0
③多孔固体介质： 具有很多微细孔道的固体材料，如多孔陶瓷、多
孔塑料及多孔金属制成的管或板，能截拦1～3m的微细颗粒。
④多孔膜： 用于膜过滤的各种有机高分子膜和无机材料膜。
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四．滤饼的压缩性和助滤剂
不可压缩滤饼:
颗粒坚硬，则当滤饼两侧的压强差增大 时，颗粒的形状和颗粒间的空隙不会发生明 显变化，这类滤饼称为不可压缩滤饼。
滤浆滤 饼 滤过饼滤介质
过滤介质
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滤液
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二、过滤方式：饼层过滤和深层过滤
1.饼层过滤
特点：
固体颗粒成饼层状沉积于过滤介质表 面，在过滤介质表面形成滤饼。
在饼层过滤中，真正发挥截留颗粒作用的 主要是滤饼层而不是过滤介质。
架桥现象
在饼层过滤过程中，滤饼会不断增厚。过滤的阻力随之增加，
2. 旋涡泵的轴功率随流量增加而下降，因此漩涡泵启动时应全 开出口阀； 以旁路调节方法调节流量。
3. 旋涡泵能量损失很大，效率较低；
H N
4. 旋涡泵启动前也需要灌泵。
H-Q
N-Q -Q
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14Q
复习
一.离心泵工作原理和基本结构
1.气缚现象(即离心泵启动前要灌泵) 2.基本结构: 叶轮:供能装置，分类; 泵壳:转能装置，汇集液体;
由于往复泵的正位移特性，工作点只能沿Q＝常数的垂直 线上移动。要想改变往复泵的输液能力，可采取如下措施：
(1) 旁路调节装置
H
a
H
M a
H
M
2 4
3
1
02021/2/21
Q
Q
8
(2) 改变活塞冲程或往复频率
调节活塞冲程S或往复频率nr均可达到改 变流量的目的，而且能量利用合理，但不宜 于经常性流量调节。