大学课件-化工原理-第2章小结

第2章流体输送设备2.1概述泵的分类:叶片式泵容积式泵2.2离心泵2.3容积式泵2.4其他类型的叶片式泵(简单了解)2.5各类泵的比较与选择2.6通风机、鼓风机、压缩机和真空泵气体输送设备本章主要内容:2.2.1离心泵的结构，原理，性能参数2.2.2离心泵的基本方程2.2.3离心泵的效率和实际压头2.2.4离心泵的特性曲线和测定2.2.5离心泵的汽蚀现象和安装高度2.2.6离心泵在管路中的工况2.2.7离心泵的组合运转2.2.8离心泵的类型与选用2.2离心泵(重点)2.2.1结构、工作原理及性能参数结构：叶轮impeller－叶片curvedvanes—blade，随轴转动；泵壳(蜗壳)volute－吸入口、排出口。形状:逐渐扩大叶轮型式:typeofimpeller(1)开式Openimpeller:抗堵塞能力强，但效率低。(2)蔽式Closedimpeller:抗堵塞能力弱，但效率高。(3)半蔽式half-closedimpeller：适中(4)单吸式:结构简单，但产生轴向推力。(5)双吸式:结构复杂，能消除轴向推力。附属结构：底阀，止逆单向阀平衡孔：平衡轴向推力2.2离心泵(centrifugalpump)electricmotorenergy，impellerrotationcentrifugalforceliquidhavepressureenergyvacuumininletofthepumpfluidsuction.气缚Airbind气蚀Cavitation性能参数：H，HeadqV，VolumetricrateP，ShaftworkEffectiveworkPeη，efficiency简化假设：1）叶片数∞，且无限薄;2）流体为理想流体，无能量损失。2.2离心泵gucgucHu22222cos2.2.2离心泵的基本方程wcαβcrcuu方程应用：1）离心泵理论压头H∞和理论流量qV,T的关系222222;bgDctguBgukTVBqkH,2）后弯叶片Curvebackwards:qVT↑，H∞↓（动压比例小，效率高）径向叶片Straight：qVT↑，H∞=k前弯叶片Curveforwards：qVT↑，H∞↑实际：泵用后弯或径向叶片小型风机用前弯叶片2.2离心泵2.2.3离心泵的效率和实际压头离心泵的效率1原因：水力损失：摩擦损失（与流量平方成正比）Hydraulicloss冲击损失（取决于安装角，导向装置）环流损失（叶片数目有限）结果:HH∞；水力效率：ηH＝H/H∞容积损失：高压区向低压区泄漏，平衡孔volumetricloss结果:qVqVT;容积效率ηV=qV/qVT机械损失:轴承，轴封mechanicalloss机械效率：ηM离心泵总效率efficiency：η=ηHηVηMVirtualheadtheoryhead0481216202428321024222018161412263020100807060504004268NkWHemQm3/h4B20n=2900rpm020406080100120图2-124--20型离心泵的特性曲线HeN2.2.4离心泵的特性曲线及其测定Operatingcharacteristics泵特性曲线：H~qV；P~qV；η~qV测定条件：水、20℃、常压、n=const(rpm)(1)特性曲线2.2离心泵注意封闭启动(2)特性曲线测定（3）物性参数对离心泵特性曲线的影响1）密度density：对流量、压头及效率没有影响；对轴功率有影响：11PP2）粘度viscosity:粘度则qvHe（效率减小）N（4）叶轮直径和转数rotationfrequency对特性曲线的影响nnqqDDqqVVVV'22)()'(nnHHDDHH33)()'(nnPPDDPP2.2离心泵2.2离心泵2.2.5离心泵的汽蚀现象和安装高度installation1）汽蚀现象cavitation2）汽蚀余量NPSHnetpositivesuctionhead必需汽蚀余量NPSHr装置汽蚀余量NPSHa3）最大安装高度zmax允许安装高度[z]实际安装高度z[z]SNPSHgphgpzrSf10,0][S=0.6~1.0m2.2离心泵2.2.6离心泵在管路中的工况(1)管路特性曲线和工作点systemcharacteristics1）管路特性曲线方程gpzABqALV2只与管路系统和流体物性有关与泵的特性无关2)泵的工作点Dutypoint—泵的特性曲线和管路特性曲线的交点22VVbqkHBqAL(2)离心泵流量调节1)节流调节contraction—改变管路特性曲线（z,p,,,)2)改变泵的直径或转数—改变泵的特性曲线QDHeQ图2-20节流调节时工作点的变化HeAHeDQACDBAE'E提出问题?节流调节，多消耗在阀门上能量为：A、B、C、BAHHHADHHHBDHHH2.2离心泵2.2离心泵2.2.7离心泵的组合运转(1)离心泵的串、并联合成特性曲线图解法公式法1）并联Inparallel工作点：)21(2VVVVVqHHqqqq单单单单2.2离心泵2）串联inseries工作点：单单单HHHHqqVV2当A单泵的Hmax：必须串联操作，并联操作压头不够。(2)两种组合操作方式的比较及选择AHmax2.2离心泵(2）两种组合操作方式的比较及选择2.2离心泵通常：高阻管路-串联低阻管路-并联lowresistancepipeline---inparallelhighresistancepipeline---inseries2.2离心泵2.2.8离心泵的类型与选用按结构分类按介质分类选泵的原则：由介质和工艺条件选择泵的类型由管路计算确定扬程、流量选定型号工作点应在高效区留有一定裕度15%泵价格适宜2.3容积泵(正位移泵Thepositivedisplacementtype)Reciprocatingpump(往复泵）•Thepistonpump(活塞泵）•Theplungerorrampump（柱塞泵）•Thediaphragmpump（隔膜泵）•Themeteringpump（计量泵）Positivedisplacementrotarypump（旋转泵）•Thegearpump（齿轮泵）,•Thescrewpump（螺杆泵）12345图2-33往复泵装置简图1—泵缸2—活塞3—活塞杆4—吸入阀5—排出阀2.3容积泵(正位移泵)2.3.1往复泵thepistonpump1)结构和工作原理2)正位移特性a）流量与管路特性无关b）压头与流量无关，取决于管路需要3)往复泵的流量调节a)改变活塞冲程、往复次数、泵缸容积b)旁(支)路调节branchpipe,不能封闭启动；4)其它类型的正位移泵隔膜泵计量泵齿轮泵螺杆泵1—cylinder2—stroke3—arod4—suctionvalve5—deliveryvalve2.6风机、压缩机和真空泵Fans(通风机)：P1.471104Pa(g)，r1.15Blowers(鼓风机)：1.471104–2.942105Pa(g)，r4Compressors(压缩机)：P2.942105Pa(g)，r42.6风机、压缩机和真空泵离心式往复式2.6.1离心式通风机性能参数:1)风量capacityqV：2)全风压dischargepressureHTgHWHeTTH3)效率efficiency4)轴功率shaftworkPPe)(1000kWqHPPVTeP以进气口体积流量计，m3/s、m3/h是选择风机的依据，Pa动风压静风压kpTHHuuppH)(2)(2122122.6.1离心式通风机离心通风机的选用1)由流体性质，选择风机类型；2)由管路所需风压、流量，确定具体型号；特性曲线的校正标定条件：)/2.1(2010132530mkgCPa的空气、2.1PP轴功率：2.1TTHH风压：注意：按HT和qV′，从样本中选择风机3)计算风机效率，使其在高效区工作。TTHH2.6.3压缩机(1)离心式压缩机Reciprocatingpistoncompressor为何采用多级压缩工作原理与离心鼓风机相同特点：常采用多级压缩原因：a）为获得输送气体所需的高风压；级数多，叶轮直径大，转数高(8500rpm)b）防止气体压缩时，温升过高；设级间冷却器，各级温度大致相等c）使风机体积小(逐级减小)，流量大，流量均匀。d）降低压缩机功耗，提高其经济性。(2)往复式压缩机Reciprocatingpistoncompressor无余隙压缩循环往复压缩机的操作原理和往复泵很相似，然而，往复压缩机处理的是可压缩的气体，它的工作过程自然与往复泵不同，因气体进出压缩机的过程完全是一个热力学过程。12340V2V1VP1P2P图2-54有余隙压缩循环V4V3有余隙压缩循环:余隙体积：V3余隙系数313VVV新鲜气体：V1-V4容积系数31410VVVV010无余隙12pp前级出口气体绝压后级出口气体绝压压缩比①一般的，压缩比8时，应采用多级压缩；②当各级压缩比相等时，功耗最小，压头最大压缩比：重要性能参数