第二章 输送设备-化工原理

《化工原理》电子教案/目录1目录第二章输送设备第一节液体体输送设备一、离心泵二、其它类型泵第二节气体输送设备一、离心通风机二、鼓风机三、压缩机四、真空泵《化工原理》电子教案/目录2目录第三节固体输送设备(自主学习)一、带式输送机二、链式输送机三、斗式输送机四、螺旋式输送机五、气力输送装置《化工原理》电子教案/第二章3/62第一节液体输送设备按泵的工作原理分:特点：依靠旋转的叶片向液体传送机械能特点：机械内部的工作容积不断发生变化。、回转式等往复式容积式：如轴流式、喷射式等、离心式速度式：如泵《化工原理》电子教案/第二章4/62第一节离心泵一、离心泵的构造和工作原理：、：、：、泵轴及轴封装置泵壳叶轮321底阀泵轴叶轮压出导管泵壳吸入导管1、离心泵的构造：请点击观看《化工原理》电子教案/第二章5/62一、离心泵的构造和工作原理2、离心泵的工作原理请点击观看动画请点击观看动画思考：流体在泵内都获得了哪几种能量？其中哪种能量占主导地位？思考：泵启动前为什么要灌满液体气缚现象答案：动能和静压能，其中静压能占主导《化工原理》电子教案/第二章6/62二．离心泵主要构件的结构及功能1．叶轮半闭式叶轮敞式叶轮闭式叶轮闭式叶轮的内漏最小，故效率最高，敞式叶轮的内漏最大。但敞式叶轮和半闭式叶轮不易发生堵塞现象请点击观看动画思考：三种叶轮中哪一种效率高？叶轮是离心泵的心脏部件，有2至6片弯曲的叶片。《化工原理》电子教案/第二章7/62二．离心泵主要构件的结构及功能思考：泵壳的主要作用是什么？2．泵壳①汇集液体，并导出液体；②能量转换装置（动能变静压能）呈蜗牛壳状3．导轮请点击观看动画固定不动《化工原理》电子教案/第二章8/62二．离心泵主要构件的结构及功能4.轴封装置机械密封填料密封填料如浸油或渗涂石墨的石棉带、碳纤维、氟纤维和膨胀石墨等，请点击观看动画----减少泵内高压液体外流，或防止空气侵入泵内。由两个光滑而密切贴合的金属环形面构成，动环随轴转动，静环装在泵壳上固定不动，二者在泵运转时保持紧贴状态以防止渗漏。填料不能压得过紧，也不能压得过松，应以压盖调节到有液体成滴状向外渗透。请点击观看动画对于输送酸、碱的离心泵，密封要求比较严，多用机械密封。《化工原理》电子教案/第二章9/62三．离心泵的主要性能参数离心泵的主要性能参数功率效率压头流量转速铭牌《化工原理》电子教案/第二章10/62三．离心泵的主要性能参数转速H，又称扬程，泵对单位重量流体提供的有效能量，m。可用如图装置测量。Q，泵单位时间实际输出的液体量，m3/s或m3/h。可测量。流量计真空表压力表h0cbHgugpbb22fcchhgugp022gppHbcgppbc)()(真表n，单位r.p.s或r.p.m在泵进口b、泵出口c间列机械能衡算式：允许汽蚀余量轴功率和效率压头流量转速流量压头《化工原理》电子教案/第二章11/62三．离心泵的主要性能参数轴功率和效率轴功率，用N表示，单位W或kWNNeNgHQ电机泵电功率电N电出传传电出NNNNe电电出电功率NNNe效率，无量纲有效功率Ne=mswe＝QgH，单位W或kW三者关系（如图）：《化工原理》电子教案/第二章12/62三．离心泵的主要性能参数轴功率和效率NNe机械损失容积损失水力损失小型水泵：一般为5070%大型泵：可达90%以上（1）容积损失：（2）水力损失（3）机械损失内漏与效率有关的各种能量损失：环流损失、阻力损失和冲击损失泵轴与轴承、密封圈等机械部件之间的摩擦《化工原理》电子教案/第二章13/62四．离心泵的特性曲线N~Q曲线~Q曲线测定条件：固定转速，20C清水离心泵的压头、功率、效率与流量之间的关系无法理论推得，一般由厂家测定，并用曲线表示出来，称为离心泵特性曲线。常用的共有三条线，如图。驼峰型陡降型平坦型H~Q曲线《化工原理》电子教案/第二章14/62四．离心泵的特性曲线设计点０2高效区最高效率5％～8％区域为泵高效区由图可见：Q，H，N，有最大值（设计点）。思考：离心泵启动时出口阀门应关闭还是打开，why？为什么Q＝0时，N0？《化工原理》电子教案/第二章15/62离心泵特性曲线的影响因素液体性质密度:黏度:当比20℃清水的大时，H，N，实验表明，当20倍清水的黏度（20℃）时，对特性曲线的影响很小，可忽略不计。对H~Q曲线、~Q曲线无影响，但gHQN故，N~Q曲线上移。浓度:浓度的影响主要反映在黏度和密度上。《化工原理》电子教案/第二章16/62离心泵特性曲线的影响因素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：2nnHHnnQQ3nnNN若不变，则NNeNgHQ比例定律思考：若泵在原转速n下的特性曲线方程为H=A+BQ2，则新转速n下泵的特性曲线方程表达式？《化工原理》电子教案/第二章17/62离心泵特性曲线的影响因素HnnHQnnQ2222QnnBAHnn22QBnnAHHn0Qn2BQAH泵在原转速n下的特性曲线方程转速增大《化工原理》电子教案/第二章18/62离心泵特性曲线的影响因素22222DDHHDDQQ322DDNN切割定律叶轮直径当叶轮直径因切割而变小时，若变化程度小于20%，则若不变，则思考：若泵在原叶轮直径下的特性曲线方程为H=A+BQ2，则叶轮切割后泵的特性曲线方程表达式？《化工原理》电子教案/第二章19/62五、离心泵的工作点与流量调节泵----供方管路--需方H泵的特性曲线Q工作点匹配：1、管路特性曲线泵提供的流量=管路所需的流量泵提供的压头H=管路所需的压头he---管路所需压头he与流量关系曲线对如图所示的管路列机械能衡算式：fehgugpzh22《化工原理》电子教案/第二章20/62五、离心泵的工作点与流量调节H泵的特性曲线Qfehgugpzh22252282QgdlelgudlelhfQfA2BQAheA工作点管路特性方程完全湍流时，与流量无关与流量有关《化工原理》电子教案/第二章21/62五、离心泵的工作点与流量调节H泵的特性曲线Q改变泵的特性曲线改变管路特性曲线2、流量调节——调节阀门（改变曲线中的B）——改变n、切割叶轮2252282BQAQgdlelgugpzhe阀门开大阀门关小工作点两种方法缺点：多耗动力，并可能使泵低效率区工作优点：迅速、方便，可在某一最大流量与零之间随意变动。不经常改变流量时用，大中型泵的流量调节倾向于首先考虑采用这一技术《化工原理》电子教案/第二章22/62习题课操作型设计型----根据流量、压头选泵将流量、压头裕量控制在10%左右。maxmax)15.1~1.1()1.1~05.1(HHQQ《化工原理》电子教案/第二章23/62操作型问题计算举例201.030VH204.010VheehHmhhmVe26203（20，26）【例】某离心泵工作转速为n=2900r.p.m.（转/min），其特性曲线方程为H=30－0.01V2。当泵的出口阀全开时，管路特性曲线方程为he=10＋0.04V2，式中V的单位为m3/h，H及he的单位均为m。求：（1）阀全开时，泵的输水量为多少？（2）要求所需供水量为上述供水量的75%时：a．若采用出口阀调节，则多损失的压头为多少m水柱？b．若采用变速调节，则泵的转速应为多少r.p.m.？【解】（1）《化工原理》电子教案/第二章24/62hmV315%7520mVH75.271501.03001.03022mhe191504.0102m75.81975.27多损失（20，26）（15，19）（15，27.75）2015Hhe(2)多损失的压头为多少m水柱？a.采用调节出口阀门的方法多损失的201.030VH204.010Vhe泵特性曲线方程管路特性曲线方程《化工原理》电子教案/第二章25/62201.030VH204.010Vhe泵特性曲线方程管路特性曲线方程hmV315%7520mhe191504.0102（20，26）（15，19）22201.030VnnHnn221501.029003019n...2441mprnb.采用调节转速的方法，则泵的转速应为多少r.p.m.？2015注意：以下解法错误!!!mprnVVn..2175290075.0新转速下泵的特性曲线方程为：因为比例定律只适用于泵，而不能用于由泵和管路特性曲线共同决定的工作点（管路特性曲线过坐标原点时除外）。he《化工原理》电子教案/第二章26/62六、离心泵的安装高度ZS1、什么是安装高度？泵轴与吸液方液面间的垂直高度，称为安装高度，用ZS表示。可正可负。思考：安装高度为什么受限制？《化工原理》电子教案/第二章27/62六、离心泵的安装高度ZS思考：安装高度为什么受限制？为避免汽蚀现象，安装高度必须加以限制，即存在最大安装高度Ｈｇ。汽蚀现象：叶片背面当pk＝pv时，K处发生部分汽化现象。叶片表面产生蜂窝状腐蚀；泵体震动，并发出噪音；流量、压头、效率都明显下降；严重时甚至吸不上液体。《化工原理》电子教案/第二章28/62六、离心泵的安装高度Ｈｇ2、最大安装高度Ｈｇ和允许汽蚀余量hesfgpgpＨｈ＝Ｈｖ０ｇ刚好发生汽蚀时，pk＝pv，pe达到最小值pe,min。在s-s面、e-e面间列机械能衡算：实际的安装高度还应比允许值低0.5～1m。h是泵的特性参数之一，由厂家测定。《化工原理》电子教案/第二章29/62七、离心泵的类型、选用、安装与操作冷凝水泵锅炉给水泵杂质泵耐腐蚀泵油泵清水泵按用途分双吸泵单吸泵按吸入方式分多级泵单级泵按叶轮级数分立式卧式按转轴的位置分类型：不下百种请点击观看动画《化工原理》电子教案/第二章30/62七、离心泵的类型、选用、安装与操作设计点Q高效区选用原则：定类型-----根据流体性质及操作条件定规格-----根据流量、压头大小，高效《化工原理》电子教案/第二章31/62第一节其它类型泵（一）、往复泵工作原理：与离心泵比较：结构：泵缸、活塞、阀门、传动机构利用容积的变化给流体加静压能特点：工作循环：一次吸液，一次排液单缸单动泵H0Q-----具有自吸能力，不必灌液----安装高度也受限制，但无汽蚀现象启动前是否需要灌液？安装高度是否有限制？流量Q与压头H关系？-----流量与压头几乎无关由于受泵的部件机械强度和原动机功率的限制，泵的扬程不可能无限增大。压头越大，漏损越大.请点击观看动画《化工原理》电子教案/第二章32/621、往复泵与离心泵比较：数改变活塞行程或往复次旁路调节流量调节方法旁路H0Q单缸单动泵输液量均匀性？连续性？流量调节方法？----输液量不均匀、不连续----流量调节不可用出口阀门调节方法。适用于小流量、高压头的情况下输送高粘度的液体。效率高，通常为7293%。请点击观看动画《化工原理》电子教案/第二章33/62旋涡泵螺杆泵罗茨泵齿轮泵（二）、旋转泵特征：泵体内有一个及以上的转子，通过转子的转动来实现液体的吸入和排出。结构简单，易拆洗；中等压头；适合黏稠物料的输送《化工原理》电子教案/第二章34/62三、各类泵在化工生产中的应用请点击观看