化工原理输送设备PPT

4 D2 Q1/Q2=D1/D2 , H1/H2=(D1/D 2 )2 , N1/N2 =(D1/D 2 )3 切割定律
2.1.1.5 汽蚀与允许吸上高度 压头
总压头
动压头
静压头
大气压线
泵 叶压 吸 轮强 入 入最 口 口低
处
饱和蒸汽压线
绝对压强为零
叶 轮 出 口
泵 排 出 口
2.1.1.5 汽蚀与允许吸上高度 P103-105 图2-12
化工原理输送设备PPT
主要部件与作用：P94-95 叶轮（心脏）：供能 部分动能转静压能 叶片
分开式 闭式 半开式或单吸 双吸 单级 多级 平衡孔 ：消振 泵壳： 有垂直进、切线出口 转变能量 汇集液体 轴封： 防止高压液体漏出或气体漏进、填料涵、机械密封
2.1.1.2 基本方程式 P97
单位重量（N）获得能量----理论压头 H ∞ 推导：两点假设 1.叶片无限多、无限薄 2. 理想流体 P93 图2-1
则Hs’=[3+（10-10）-（2.554104/9.81104 -0.24）] 1000/980.5=0.65m H2O Zs=Hs –u22/2g - hf0-1=0.65-1= - 0.35 m H2O
Zs为负值，表明泵应安装在水面以下，至少比贮槽水面低0.35 m，假设 贮槽为密封容器，其内压力 不是大气压pa，那么求Hs’式中的Ha.10 m H2O，此时应对压力进行换算。
H
u22 g
u2ctg2 gD2b2
QT
2.1.1.3 性能参数与特性曲线 P98 性能： 流量 Q: D b2 n
扬程 H: 实测 D n Q 效率η：容积(泄漏-叶轮与泵壳，填料涵，平衡孔）
水力（流动阻力及方向变化，流量不一致） 机械损失（叶轮与流体及泵壳，转轴与填料） 有效功率: Ne =Q H ρg 轴功率 N = Ne / η 曲线：P99 图2-6 Q--H: 后弯叶片 Q增大则H下降 Q--N: 一定转速下Q增大则N增大，启动时Q=0 Q--η：最高效率点 工况参数 高效率区 例 1
9.81104 Pa
流量 Q m3/h 30
压头 m 35.5
转速 r/min 允许吸上真空度Hs mH2O
2900
7.0
45
32.6
2900
5.0
55
28.8
2900
3.0
解：(1）输送20℃水时 根据公式 Zs=Hs –u22/2g - hf0-1 计算 由题意 hf0-1=1m, u22/2g≈0 从该泵的性能看出，Hs随流量增加而下降。因此，在确定泵的安装
R p1 1
2 p2 80mm
解：在截面1与2间列机械能衡算式 He=(Z2-Z1)+（p2-- p1）/ρg+(u22--u12)/2g
- 3.16 m
p2/ρg =12.8 m
u2=4Vs/d22=3.54m/s
He=0.08+(12.8+3.16)+(3.542-1.992)/29.81=16.5 m
一定转速、常压、常温的清水——工质 1atm,200C
1 ρ： H Q无关 N成正比
2 μ： μ增大则 H Q均下降， η亦下降但N增大
Q` =CR Q H ` = CH H η`= Cη η
3 n Q1/Q2=n1/n2, H1/H2=( n1/n2)2 , N1/N2 =(n1/n2)3
比例定律
解：最大流量为Q=80 m3/h，该流量下流过管路所需的压头
He = ΔZ+Δp/ρg+ hf=15+0+3=18 m
将上面的Q值和He值与表中所列的各型号的性能参数相对照
4B35A Q=80 m3/h 时，压头H=29m, > He =18m嫌大
4B20
Q=80 m3/h 时, H≈20m> He =18m稍大，
高度时，应以最大流量所对应的Hs值为依据，以便保证离心泵能正常运转，而不发生气蚀现象，故取Hs =3.0 mH2O,输送20℃水时, 大气压为9.81104 Pa,与实验条件相同，故Hs不用换算,Hs =3.0 mH2O Zs=3– 0–1=2m
(2) 输送65℃水时 ,需对Hs进行换算 Hs’=[ Hs +（Ha –10）-（pv/9.81104 -0.24）] 1000/ρ 式中Hs=3.0mH2O, Ha =9.81104 Pa=10 m H2O, 65℃水的饱和蒸汽压pv=2.554104 Pa, 密度ρ=980.5kg/m3 ,
解：根据已知条件考虑泵能否正常操作，就应该核算泵的安装高度是否合适，即能否避免汽蚀现象，我们可以 计算允许安装高度，再与已知的实际安装高度进行比较确定
Zs=p0/ρg - pv/ρg -Δh允许- hf0-1 式中p0=6.659.81104 Pa pv =6.59.81104 Pa hf0-1 =1.6m 现输送的是异丁烷，Δh值也需校正，即Δh允许’=φΔh允许
不能关死出口阀 用支路调节流量
往复泵
Q t
往复泵
计量泵
隔膜泵 膜
齿轮泵
滑片泵
螺杆泵
轴流泵
旋涡泵
化工原理
2.2 气体输送和压缩设备
用途：１、输送
２、加压
３、真空
分类： 按出口压强与压缩比
１通风机 <14.7×103 Pa
0.15kgf/cm2 表压
Zs与pa、 pv、u、
保证Zs的措施：
h12f、0、-1进安、H口装sZ 管或在s 粗Δ液 、h面允短以许p 有、下a 关直， ，、g 但无有p 1 阀深门 度，要2 u 求1 g 2 。 h 例f0 2 、1 3 H s 2 u 1 g 2 h f0 1 ,( 安 装 高 度 ）
h允许
p1
g
D2叶轮出口直径, b2叶轮出口处叶轮的宽度 H∞=u22/g –(u2ctg2/gπD2b2 )QT
Hc2u2cos2gc1u1cos1
为离心泵基本方程之一
讨论：1. H∞与 n D的关系, nor D H∞ 2. H∞与几何形状关系, 前弯则 H∞比u22/g 大， 后弯则H∞ 比u22/g 小 ， 径向则不影响 3. H∞与QT关系，H∞=A – B QT ，后弯QT H∞ 4 . 实际：湍流 能量损失 泄漏 阻力 冲击
2.1.1.6 工作点与流量调节 １.管路特性曲线与工作点 P100 图2--9
交点
管路特性曲线
２.调节: ab..改改阀n 门H n开e 度 ,开工大 作,点ＢZ上 工移作; 点p g 下移泵 ;曲关 线小2 Ｂug 2工工 作作点h 点上fM移KBQ e 2
HABQ HABQ c. 改Ｄ , D工作点下移
b2
D2 b1
D1
c2
u2
w2
β2
2
w1
r1
c1
r2
u1
c
cr
w
α
cu
β
u
余弦定律
w
2 1
=
c12
+
u12 –2
c1源自文库
u1cos1
,
w
2 2
=
c22
+
u22 –2
c2
u2cos2
则 H∞=(c2 u2cos2 –c1 u1cos1 ）/g
为离心泵基本方程之一
一般 1 =900 ，cos1 = 0 则H∞=c2 u2cos2 /g c2 cos2 = u2-cr2ctg2 cr2 = QT /πD2b2 QT =πD2b2c2sin2
性能曲线 调节
H
H--Q
N
η
N--Q
H N η n增大
关小
η --Q
n or D减小
0
Q
0
M
He--Qe 开大 串联 并联
H--Q
Q
教案7例1 离心泵特性曲线的测定 测定离心泵特性曲线的实验装置如图，实验中已测出如下一组数据，泵出口处压 强表读数为p2=0.126MPa,泵进口处真空表读数为p1=0.031MPa，泵流量为Vs=10L/s,泵轴功率由功率表读出为2976W. 吸入管直径d1=80mm,压出管直径d2=60mm,两测压点垂直距离(Z2-Z1)=80mm,实验介质为20℃的水,试计算在此流量 下泵的压头He,有效功率Ne和效率η。
n
d. 串、并联: 串 H 为两倍, Q不变; 并 H不变, Q 为
两倍,交点变化，H,Q但均不为两倍 P103 图2-10
2.1.1.7 类型 选型
安装与运转 P105
例4
单、多级，单、双吸，清水、泥浆、酸、碱、油泵等
液体性质——类，流量、扬程——型号，核算轴功率等
注意安装高度， 启动前灌满液体，关闭出口阀，注意润滑与保养
采取措施: 加大大气压或把泵放在地底下(挖坑)
教案7例3 Δh允许应用
用油泵从贮罐向反应器输送液态异丁烷，贮罐内异丁烷液面恒定，其上方压强为6.65kgf/cm2，泵位于贮罐液 面以下1.5m处，吸入管路的全部压头损失为1.6m，异丁烷在输送条件下的密度为530kg/ m3，饱和蒸汽压为6.5 kgf/cm2，在泵的性能表上查得，输送流量下泵的允许汽蚀余量为3.5m，试确定该泵能否正常操作。
4B20A
Q=80 m3/h 时, H=15.2m< He =18m不能满足，
故应选4B20 型水泵。
{减小流量,满足压头}
２.1.２其他类型泵
２.1.２.１往复泵 P112 图2-18往复泵.swf
容积式 工作循环卧式铜液泵.swf
特性:
１.Ｑ与尺寸、往复次数有关、与Ｈ无关
２.Ｈ与尺寸无关，只要强度许可，可无限大
质点运动：圆周运动 u =2πRn/60 n r/min
相对运动 w (与叶片相切)
绝对速度
C与u 夹角α, w与u反向夹角β
Hp静压头，由 (1)离心力作功产生的压头
cuw
(2)流道扩大,部分动能转化的静压能(w 12-w 22)/2g两部分组成
HHHppcc Hc动压头 (c22--c12)/2g
３.Ｈs与pa有关、与ρ,pv有关，有安装高度要求 ４. 回路调节
5 . 流量小、效率高、不宜输送含颗粒液体
计量泵
隔膜泵
２.1.２.２旋转泵 滑片泵
齿轮泵 齿轮泵.swf 螺杆泵 P119 图2-23,24，25,26
２.1.２.３旋涡泵 轴流泵 P109 图2-15，16
２.1.２.４正位移泵的流量调节 P113
根据异丁烷在操作条件下的相对密度与饱和蒸汽压取φ= 0.9，故Δh允许’=0.93.5=3.15m 所以Zs=[（6.65-6.5）9.81104]/5309.81-3.15-1.6= - 1.92m
已知泵的安装高度为-1.5m，而计算值为- 1.92m，说明泵的安装高度太高，在输送过程中会发生汽蚀现象， 使泵不能正常操作，若要正常操作还得将泵降低。
管路特性曲线，工作点 ΔZ
1
2 H
H=He ΔZ+Δp/ρg
M
Q=Qe
Q
调节
H N η n增大
关小
n or D减小 0
M
He--Qe 开大 串联 并联
H--Q
Q
教案7例4 选型
要用泵将水送到15m高处，流量为80 m3/h, 此流量下管路的压头损失为3m,试在三个型号B型水泵中，选 定合用的一个。
汽蚀：泵内最低压强比操作条件下的饱和蒸汽压小，产生汽泡，
高压液体将它压破，冲击叶轮，产生腐蚀，蜂窝状。动画气蚀现象.swf
允许吸上真空度
, p1>p v ,, Hs与Q ρ pa p v有关
Hs的校正 允许吸上高度
Hs
pa p1
g
则汽Z蚀s余= (H量pas-=p(vp)a/-ρpvg)/ρ-hgf0--1Δ-H -hΔ允s 许h+允 许u1, 2/H 2Δg s h允 许=H ΦΔah ,1 一0 般Φ 1p v9 .8 1 0 3 0 .2 4 1 0 0 0
Ne=ρg HeQ=10009.8116.51010-3=1619 W
η= Ne /N =1619/2976=54%
He=(Z2-Z1)+（p2-- p1）/ρg+(u22--u12)/2g + hf1-2 He ΔZ ΔZ< He
忽略hf1-2 u1=4Vs/d12=1.99m/s
p1/ρg =
2.1.1.4 性能的改变和换算 P99
g 2g H∞=(u22 -u12)/2g+(w
2 1
-
w 22)/2g+
(p c22--c12)/c 2g
2
1
22 21
为离心泵基本方程之一
r1 r2F gd r1 r2 rrg 2d r2g 2r22r12u2 22 gu1 2
Hu222gu12w122gw22c222gc12
速度三角形 速度 P93
u12 2g
pv
g
安装高度
1 u Z 0
教案7例2 泵的安装高度计算
用3B33型泵从敞口槽中将水送到它处，槽内水位恒定，输送量为45~55m3/h，在最大流量下吸入管路的压头 损失为1m ，液体在吸入管路中的动压头可忽略，试计算：（1）输送20℃水时，泵的安装高度，（2）若改为输 送65℃的水时，又为多少？ 3B33型的部分性能数据列于下表,泵安装地区的大气压为