化工原理课件 天大版

第二章流体输送机械

流体输送机械：向流体作功以提高流体机械能的装置。•输送液体的机械通称为泵；

例如：离心泵、往复泵、旋转泵和漩涡泵。

•输送气体的机械按不同的工况分别称为:

通风机、鼓风机、压缩机和真空泵。

本章的目的：

结合化工生产的特点，讨论各种流体输送机械的操作原理、基本构造与性能，合理地选择其类型、决定规格、计算功率消耗、正确安排在管路系统中的位置等

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学习指导：

⏹学习目的：

⏹（1）熟悉各种流体输送机械的工作原理和基本结构；

⏹（2）掌握离心泵性能参数、特性曲线、工作点的计算及

学会离心泵的选用、安装、维护等；

⏹（3）了解各种流体输送机械的结构、特点及使用场合。

⏹学习内容：

⏹（1）离心泵的基本方程、性能参数的影响因素及相似泵

的相似比；

⏹（2）离心泵安装高度的计算；

⏹（3）离心泵在管路系统中的工作点与流量调节；

⏹（4）风机的风量与风压，以及离心泵与风机的特性曲线

的测定、绘制与应用。

⏹学习难点：

⏹（1）离心泵的结构特征和工作原理；

⏹（2）离心泵的气缚与气蚀性能，离心泵的安装高度；

⏹（3）离心泵在管路系统中的工作点与流量调节；

⏹（4）离心泵的组合操作。

⏹学习方法：

⏹在教学过程中做到课堂授课和观看模型相结合，例题讲解

与练习相结合，质疑与习作讨论相结合。

2.1概述

⏹2.1.1流体输送机械的作用

⏹一、管路系统对流体输送机械的能量要求⏹——管路特性方程

在截面1-1´与2-2´间列柏努

利方程式，并以1-1´截面为基

准水平面，则液体流过管路所

需的压头为：

式中：

上式简化为而

令

——管路的特性方程

上式表明在特定管路中输送液体时，管路所需的压头随所输送液体流量q e的平方而变，流体通过某特定管路时所需的压头与液体流量的关系，。将此方程标绘在相应的坐标图上，即可得到He-qe曲线即管路特性曲线。此线的形状由管路布置和操作条件来确定，与离心泵性能无关。

二、管路系统对输送机械的其它性能要求

⏹在化工生产和设计中，对流体输送机械基本要求如下：⏹1、能适应被输送流体的特性，例如它们的粘性、腐蚀

性、毒性、易燃易爆性及是否含有固体杂质等。

⏹2、能满足生产工艺上对能量（压头）和流量的要求。

⏹3、结构简单，操作可靠和高效，投资和操作费用低。

⏹在化工生产中，选择适宜的流体输送机械类型和型号

是十分重要的。

2.1.2 流体输送机械的分类

⏹化工生产中被输送流体多种多样，而且某些流体性质十分

特殊；此外在输送条件（温度和压强）及输送量等方面也有较大的差别。因此在实际生产中必须依据不同的生产条件及要求，选用不同种类的流体输送机械。

⏹流体输送机械常按照其工作原理分为以下几类：

⏹ 1.动力式（又称叶轮式、非正位移式）：它是利用高速旋

转的叶轮使流体获得能量，主要包括离心式、轴流式和旋涡式输送机械。

⏹ 2.容积式（又称正位移式）：它是利用活塞或转子的挤压

作用使流体升压排出。包括往复式、旋转式输送机械。

⏹ 3.其他类型：例如流体作用式等，对气体和液体输送机械，

同一类型的基本结构、工作原理、主要操作性能等大致相似。

2.2 离心泵

离心泵的特点是结构简单，操作容易，流量均匀，调节控制方便，且能适用于输送多种特殊性质物料，因此离心泵是化工厂中最常用的液体输送机械。近年来，离心泵正向着大型化、高转速的方向发展。

2.2.1离心泵的操作原理、构造与类型

一、离心泵的工作原理

•由若干个弯曲的叶

片组成的叶轮置于

具有蜗壳通道的泵

壳之内。

•叶轮紧固于泵轴上

泵轴与电机相连，

可由电机带动旋转。

•吸入口位于泵壳中央与吸入管路相连，并在吸入管底部装一止逆阀。

•泵壳的侧边为排出口，与排出管路相连，装有调节阀。离心泵的工作过程：

•开泵前，先在泵内灌满要输送的液体。

•开泵后，泵轴带动叶轮一起高速旋转产生离心力。液体在此作用下，从叶轮中心被抛向叶轮外周，压力增高，并以很高的速度（15-25 m/s）流入泵壳。

•在蜗形泵壳中由于流道的不断扩大，液体的流速减慢，使大部分动能转化为压力能。最后液体以较高的静压强从排出口流入排出管道。

•泵内的液体被抛出后，叶轮的中心形成了真空，在液面压强（大气压）与泵内压力（负压）的压差作用下，液体便经吸入管路进入泵内，填补了被排出液体的位置。

离心泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转叶轮所产生的离心力，因此称为离心泵。

气缚

离心泵启动时，如果泵壳内存在空气，由于空气的密度远小于液体的密度，叶轮旋转所产生的离心力很小，叶轮中心处产生的低压不足以造成吸上液体所需要的真空度，这样，离心泵就无法工作，这种现象称作“气缚”。

为了使启动前泵内充满液体，在吸入管道底部装一止逆阀。此外，在离心泵的出口管路上也装一调节阀，用于开停车和调节流量。

二、离心泵的基本机构

离心泵的主要部件包括供能和转能两部分。

1.叶轮

a)叶轮的作用

将电动机的机械能传给液体,使液体的动能有所提高。

b)叶轮的分类

根据结构

闭式叶轮

开式叶轮

半闭式叶轮

叶片的内侧带有前后盖板，适于输送干

净流体，效率较高。

没有前后盖板，适合输送含有固体颗粒

的液体悬浮物。

只有后盖板，可用于输送浆料或含固体

悬浮物的液体，效率较低。