第2章_流体输送机械

第一组演讲：蒋胡林成员：蒋胡林黄登杨树林唐浩程王旭平邓杰焦横王诗元肖红永要求和重点：1.了解流体输送设备的分类；2.掌握离心泵的工作原理、主要部件、基本方程式、性能参数和特性曲线、性能改变和换算、气蚀现象和允许吸上高度、工作点与调节、类型与选择；3.了解其他泵的工作原理与应用；4.了解气体输送设备和压缩设备的工作原理与应用。一、化工生产中为什么要流体输送机械？连续流动的各种物料或产品由低处送至高处由低压送至高压设备克服管道阻力流体输送机械……—为输送流体而提供能量的机械二、为什么要用不同结构和特性的输送机械化工厂中输送的流体种类繁多：1、有强腐蚀性、高粘度、含有固体悬浮物、易挥发、易燃易爆及有毒等等；2、温度和压强又有高低之分；3、不同生产过程所需提供的流量和压头又各异。概述操作原理目的：1.理解并掌握常用输送机械的操作原理、结构与性能。2.合理选型、定规格、计算功率、安排位置、日常管理。重点：流体分为液体和气体。通常，将输送液体的机械称为泵；将输送气体的机械按所产生压强的高低分为通风机、鼓风机、压缩机和真空泵。流体输送机械按工作原理分为：动力式（叶轮式）：离心式、轴流式容积式（正位移式）：往复式、旋转式其他类型：喷射式等前已提及泵启动后，叶轮中心产生负压（吸入口在泵体一侧），故会吸入外界的空气；液体经叶轮做功，获得机械能经泵壳汇集，能量转换成静压能较高的流体进入排出管，对半开式、闭式叶轮，叶轮四周的高压流体可能泄漏到盖板与泵体间的空隙（叶轮可旋转，泵体相对固定，叶轮轴与泵体间必有间隙），故其会向外界漏液。密封方式有：填料密封与机械密封，填料密封适用于一般液体，而机械密封适用于有腐蚀性易燃、易爆液体。填料密封：简单易行，维修工作量大，有一定的泄漏，对燃、易爆、有毒流体不适用；机械密封：液体泄漏量小，寿命长，功率小密封性能好，加工要求高。轴封装置离心泵的主要部件离心泵离心泵的工作原理和主要部件离心泵的外观导轮：液体经叶轮做功后直接进入泵体，与泵体产生较大冲击，并产生噪音。为减少冲击损失，设置导轮，导轮是位于叶轮外周的固定的带叶片的环。这此叶片的弯曲方向与叶轮叶片的弯曲方向相反，其弯曲角度正好与液体从叶轮流出的方向相适应，引导液体在泵壳通道内平稳地改变方向，使能量损耗最小，动压能转换为静压能的效率高。底阀（单向阀）：当泵体安装位置高于贮槽液面时，常装有底阀，它是一个单向阀，可防止灌泵后，泵内液体倒流到贮槽中。若泵安装于液面之下，底阀是否有必要？启动前是否也要灌泵？滤网：防止液体中杂质进入泵体。以上三个构造是离心泵的基本构造，为使泵更有效地工作，还需其它的辅助部件：离心泵装置简图离心泵的结构组成流体在泵内都获得了什么能量？其中那种能量占主导地位？思考：常压流体被甩出高速流体机械旋转的离心力逐渐扩大的泵壳通道高压流体灌满液体叶轮旋转离心力甩出液体蜗壳内进行能量的转换流体被压出叶轮中心形成真空在压力差的作用下流体被压入泵内离心泵离心泵的工作原理和主要部件离心泵的工作原理气缚现象泵启动前为什么要灌满液体思考：液体未灌满ρ气ρ液离心力甩不出气体叶轮中心的真空度不够吸不上液体泵无法正常工作未灌满底阀漏液其它地方泄漏启动与停泵：关闭出口阀后启动泵，这时所需泵的轴功率最小，启动电流较小，以保护电机。停泵前先关闭出口阀后再停机，这样可避免水柱倒冲泵壳内的叶轮叶片，以延长泵使用寿命。？离心泵的主要部件叶轮叶轮（Impeller）:离心泵的心脏，是流体获得机械能的主要部件，其转速一般可达1200～3600转/min，高速10700～20450转/min。根据其结构可分为：离心泵的主要部件泵壳（蜗牛形，又称蜗壳）泵壳制成蜗牛形，使部分动能转换成静压能。从而避免高速流体在泵体及管路内巨大的流动阻力损失。因此泵壳不仅是液体的汇集器，而且还是一个能量转换装置。思考：三种叶轮中哪一种效率高？但敞式叶轮和半闭式叶轮不易发生堵塞现象闭式叶轮的内漏较弱些，敞式叶轮的最大后盖板与泵壳之间空腔液体的压强较吸入口侧高叶轮轴向力问题闭式或半闭式叶轮轴向推力磨损如何解决？平衡孔（后盖板上钻的小孔）离心泵的气蚀现象气泡与叶片间的液体一同抛向叶轮外缘过程中气泡受到压力的作用迅速地凝结或破裂，气泡的消失产生局部的真空，其周围的液体以极其高速涌向该空间造成达几万kPa的极大冲击压力，冲击频率高达每秒几万次，冲击使泵体产生震动并发出噪音。气泡多发生在叶轮入口附近，气泡凝结破裂时，液体象许多细小的高频冲击“水锤”（600～25000Hz）那样击打着叶轮和壳体的表面，使材料表面出现麻点以致穿孔，严重时金属晶粒松动并剥落冲蚀成蜂窝状，甚至断裂，以至叶轮或泵壳不能使用。这种现象——气蚀。防护）离心泵的允许吸上高度（允许安装高度，极限）泵的饿允许吸上高度：泵的许入口与吸口侧储槽液面间允许达到的最大垂直距离，Hg，m。设泵在允许的安装高度操作，在0-1间列柏努利方程式：由图示可见P1P1,min,其差包括:安装真空表处与压强最小处之间的压强差和流动损失等。表示泵吸上能力的指标：允许吸上真空度Hs'=(Pa-P1)/ρg(2-21)Pa-P1——液面到泵入口间的真空度，P1P1,minPs,Hs'用输送液体柱高度表示的真空度，[m液柱]。（2-21）代入（2-19）：Hg=Hs‘-（u1）2/2g-Hf,0-1（2-22）H'与泵的结构、输送液体的流量、物性及当地大气压强有关。厂家给的Hs'是以1at，20℃清水为介质表定的Hs'。有人建议再减去0.5～1m的高度。