化工原理课件 流体输送单元操作与设备

冲程:活塞在两端点间的位移或距离。
（2）扬程：扬程理论上与流量无关；
适用场合：
小流量，大扬程；输送高粘度流体 （3）流量调节方法：采用旁路调节； 启动泵前应打开出口阀; （4）允许汽蚀余量 往复泵也可能发生汽蚀现象，所以安装高度受限 制；但往复泵启动前不需用灌泵，有自吸能力；例（略）
二、计量泵：
Ne （3）效率η： 100% N
容积损失
泵的能量损失 水力损失
机械损失
（二）离心泵的特性曲线及影响因素
特性曲线： H η
H-Q：- N-Q：- η-Q： -
（三）影响离心泵性能的因素
密度
N
转速：比例定律
1、流体性质
粘度
2、泵的性质
叶轮直径：切割定律
比例定律：
Q2 n 2 Q1 n1
2、 离心泵的“汽蚀”现象：
起因：泵内压力低于输送条件下被输送流体的饱和 蒸汽压。
现象：液体气化、液化导致液体对叶轮、泵壳的撞
击和剥蚀作用，泵产生振动和噪声。
解决方法：控制泵的安装高度。
3、离心泵的允许汽蚀余量
汽蚀余量：
p1 u12 pv h NPSH g 2 g g
2、输送特点：
（1）体积流量大，动力消耗大； （2）设备体积庞大； （3）气体具有可压缩性，体积和温度变化大；
3、种类：根据出口压强与压缩比分 通风机:小于15KPa,压缩比为1-1.15; 鼓风机:15-300KPa,压缩比小于4;
压缩机:大于300KPa，压缩比大于4;
真空泵:终压为大气压；
一、往复式压缩机 1、基本结构与工作原理： 结构：气缸、活塞、吸气阀和排气阀； 工作原理：利用活塞的往复运动达到输送或压 缩气体的目的。 工作过程：吸气、压缩、排气、膨胀。
2、往复式压缩机的主要性能 （1）排气量
生产能力：单位时间排出的气体体积（按吸入状态计）。
' 单动压缩机： Qmin ASnr
' 2 A Snr 双动压缩机： Qmin
' Q Q 实际排气量： min d min
排气系数：0.8-0.95;
（2）轴功率和效率
效率一般在0.7-0.9
单元二
流体输送单元操作与设备
第一节
概述
一、流体输送机械的作用 1、流体输送； 2、向流体做功，传递能量，使流体位能、动能、 压强能升高；
二、流体输送机械的分类
液体输送机械:泵; 1、据输送的流体分
气体输送机械:风机或压缩机;
离心式 2、据工作原理分 正位移式（容积）：往复式、旋转式；
流体作用式
按终压和压缩比分气体输送机械:通风机、鼓风机压缩 机和真空泵；
2 u2
2
H st H k
其中：Hst为静风压，Hk为动风压， Ht为全风压。 （3）轴功率与效率
HtQ N 1000
kw；
4、离心通风机的选用
（1）根据管路计算系统所需实际风压; （2）据所输送气体种类和风压范围，选择 风机的类型； （3）据风量和风压选择风机型号；
注：实际的风量和风压应换算为标准条件(20℃,常压)下 的风量和风压，换算关系式为：
第二节 离心泵的性能及选用
一、离心泵的工作原理与结构
（一）结构及作用： 1、叶轮 作用：将原动机的机械能传给液体，使液体的动能、
压强能大幅度提高。
种类：开式、半开式、闭式
2、泵壳（蜗壳）
作用：（1）汇集液体；
（2）转能装臵：将动能转化为压强能；
3、轴封装臵
作用：（1）防止泵内高压液体向泵外泄漏；
五、离心泵的工作点与流量调节
1、管路特性曲线
H e A BQ
2、泵的工作点
2
P
3、离心泵的流量调节
方法： （1）改变管路特性曲线
调节流量阀：入口阀和出口阀
（2）改变泵的特性曲线
改变转速和叶轮直径
4、离心泵的组合操作
（1）并联操作：流量大幅度增加，扬程有所增
加，但幅度不大；
（2）串联操作：扬程大幅度增加，流量有所增
d.当液体压力大于大气压时,表现为液体液面的上
升,即排液.
2、吸液原理： 当叶轮中心的液体被甩出去后，中间形成一暂 时的低压区，当中心压力小于大气压时，表现为 离心泵的吸液。
3、 “气缚”现象：由于叶轮中心存有气体，虽启
动离心泵但不能送液的现象。
二、离心泵的主要性能及特性曲线
(一)离心泵的主要性能
布臵成H型，其惯性力基本能平衡。
选用： ◆选类型：据输送流体的种类； ◆选结构、型式：据生产任务及生产条件； ◆选型号：据排气量和排气压力；
二、离心式通风机
1、结构和类型
叶轮、机壳（矩形）；
工作原理：
同离心泵。
叶片直径大，数目多
类型：低压（低于1KPa表） 中压（1-3KPa表）
高压（3-15KPa表）
5、适用场合：
高扬程、小流量；
补充：螺杆泵、隔膜泵等
螺杆泵结构：
种类：单螺杆泵、双螺杆泵、三螺杆泵
特点：压头高，效率高、流量稳定；
适用场合：输送高压、高粘度流体。
隔膜泵结构、特点：
适用于输送腐蚀性液体或悬浮液。
第四节 气体输送机械简介
1、用途: （1）输送气体；
（2）产生高压气体；
（3）营造真空状态；
H 2 n2 H 1 n1
2
N 2 n2 N 1 n1
3
切割定律：
Q2 D2 Q1 D1
H 2 D2 H1 D1

2
N 2 D2 N1 D1
3
四、离心泵的汽蚀现象和吸上（安装）高度 离心泵的吸上高度：指泵入口中心处至贮槽液 面的垂直距离。
25FB-16A 50Y60A
入口直径 耐腐蚀泵 材料代号 扬程 叶轮切割
(3)选用
*确定输送系统的流量与扬程 *选择泵的类型与型号 根据所输送流体的种类选择泵的类型，根 据送液量及扬程选择泵的型号； *核算泵所需的轴功率； *确定泵的安装高度； 例2-4题。
七、离心泵的安装与操作
1、安装与运转
结构：往复式
作用:准确定量的输送液体，保证液体的配比。
三、齿轮泵
结构：
07429
适用场合：输送小流量、高扬程的粘稠的液体。
三、旋涡泵
1、结构：叶轮、泵体
2、工作原理（同离心泵）
3、特性曲线：
Q增加，H减小；
Q增加，Ne减小；
Q增加，η先增加后减小；
4、特点： （1）启动前应打开出口阀； （2）调节流量用旁路调节；
（3）往复式压缩机的类型及选用
类型：
◆空气压缩机、氮压缩机、氧压缩机、氢压缩机；
◆单动、双动压缩机；
◆ 单级、双级和多级压缩机；
◆低压、中压、高压和超高压机； ◆按排气量分：微型、小型、中型、大型；
◆立式、卧式、角式和对称平衡式；
气缸布臵成L型、V型、W型和星型等不同角度的。
气缸横卧排列在曲轴轴颈互成180度的曲轴两侧，
加，但幅度不大；
六、离心泵的类型与选用
（1）类型：
清水泵（IS）、 多级泵（D、DG）、 耐腐蚀泵（F）、油泵（Y）、杂质泵（P） （2）规格：IS65-40-315 类型 入口直径：mm 出口直径:mm 叶轮直径：mm 单级双吸式离心泵（Sh）
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D12-25×3表示： 级数 单级扬程 流量 入口直径 油泵 扬程 多级泵
（2）防止泵外气体向泵内泄漏；
种类： 填料密封和机械密封；
（二）工作原理 1、排液原理：
a.启动离心泵前，先向泵内灌水（即灌泵）； b.叶轮将原动机的机械能传给液体，使液体的动能和
压强能都大幅度提高,液体在离心力的作用下被甩到
叶轮外缘； c.液体在泵壳内汇集起来，在泵壳流动时动能逐渐减 小，压强能逐渐增加，动能逐渐转化为压强能。
1、流量 Q
2、扬程 H
m3/h;
m;
3、离心泵的轴功率和效率
2 u2 u12 p2 p1 H H e z 2 z1 Hf 2g g p 2 p1 H h0 g
（1）有效功率Ne :单位时间内泵对液体所做的 有效功。
计算公式：
N e QgH
KW
（2）轴功率N ：单位时间内泵轴传给泵的机械能量。
1、离心泵的吸上高度的限制
在贮槽液面与泵入口间
Hg
进行能量衡算：
p0 p1 u12 Hg H f ,01 g g 2g
p
吸上高度示意图
p0 p1 u12 Hg H f ,01 g 2g
贮槽通大气：
pa p1 u12 Hg H f ,01 g 2g
有效汽蚀余量:(NPSH)a
必需汽蚀余量:(NPSH)r
关系: (NPSH)a≥ (NPSH)r+0.5m
4、离心泵的安装高度
p0 p1 u12 Hg H f 01 g 2g
因此:
p0 pv Hg NPSH r H f 01 g g
实际安装时，考虑安全量:0.5~1.0m。 例题：P56，（略）。
pa 0 273 t Ht0 Ht pa 273 t0
' 1.2 HT H HT ' '
' T
三、罗茨鼓风机:操作气体温度不超过85℃。
四、真空泵 1、作用：营造真空氛围；
2、种类
（1）水环真空泵
结构简单，操作可靠，效率低（30-50%）；
（2）喷射泵 结构简单，动力消耗小，效率低，工作流体消耗大。
2、性能参数与特性曲线
（1）风量：Q m3/h;
（2）全风压：Ht Pa;
H T g z2 z1
2 u2 u12
2
p2 p1 g H f
由于ρ g(z2-z1) 、ρgΣHf和ρu12/2 可以忽略，则：
H T p2 p1
☆计算安装高度，尽量减小进口阻力，在出口
安装单向阀；
☆启动泵前应先灌泵排气；
☆启动时关闭出口阀，停泵时先关闭出口阀；
☆定期检查泵体、轴承润滑和轴封等状况；
第三节
一、往复泵
其它化工生产用泵
1、结构：泵缸、活塞、吸入阀和出口阀。
2、工作原理：
3、主要性能： （1）流量 单动泵：QT ASn 与容积有关 双动泵： QT 2 A a Sn 实际输液量： Q Q T η为容积效率