流体输送机械解析PPT精品课件
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流体输送设备PPT课件
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23
喷射真空泵
工作蒸汽
➢ 利用工作流体通过喷嘴高速射 流时产生真空将气体吸入，在泵 体内与工作流体混合后排出；
➢ 工作流体可以是蒸汽或液体；
➢ 结构简单，无运动部件，但效 率低，工作流体消耗大。单级可 达 90% 的真空度，多级喷射泵可 获得更高的真空度。
压出口 混合室 气体吸入口
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20
往复式压缩机
工作原理
靠活塞往复运动和活门 的交替动作将气体吸入 和压出；
气体在压缩过程中体积 缩小、密度增大、温度 升高。
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21
多级压缩：
中间 冷却器
油水 分离器
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22
采用多级压缩的理由
①避免排出气体温度过高； ②减少功耗，提高压缩机的经济性； ③提高气缸容积利用率； ④压缩机结构更为合理。 压缩比≥8，一般采用多级压缩。 每级压缩比相等时，每级所需外功也相等，同时总功最小。
风机的分类：按ห้องสมุดไป่ตู้体出口压强分
压缩比＝终压/始压
通风机：压缩比1～1.15 鼓风机：压缩比<4 压缩机：压缩比>4 真空泵：抽真空
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18
离心式通风机
1－机壳 2－叶轮 3－吸入口 4－排出口
➢叶片数多且短，低压通风机的叶片常是平直的，与轴心成 辐射状安装；前弯叶片的通风机送风量大，但效率低；高 效通风机的叶片通常是后弯叶片。
流体输送设备
可编辑课件
1
流体输送设备：为流体提供机械能的机械设备。 作用：将流体由总比能低处送到总比能高处，或克服流
体流动阻力。
按输送流体性质不同分类：
泵（Pumps）：输送液体的机械，
《流体输送设备》课件
控制系统 的组成： 包括传感 器、控制 器、执行 器等
传感器的 作用：检 测流体输 送设备的 运行参数， 如压力、 温度、流 量等
控制器的 作用：根 据传感器 检测到的 参数，控 制执行器 的动作， 实现对流 体输送设 备的控制
执行器的 作用：根 据控制器 的指令， 执行相应 的动作， 如调节阀 门开度、 改变泵转 速等
输送和储存
食用油输送： 使用流体输送 设备进行食用 油的输送和储
存
其他行业的应用案例
食品行业：输送牛奶、果汁、饮料 等 化工行业：输送化学原料、溶剂等
制药行业：输送药物、疫苗等
石油行业：输送原油、成品油等 建筑行业：输送混凝土、砂浆等 农业行业：输送肥料、农药等
01
流体输送设备的常见问题及解决方 案
流体输送设备的应用领域
石油化工行业：输送原油、成品油、天然 气等
食品饮料行业：输送果汁、牛奶等
电力行业：输送冷却水、循环水等
制药行业：输送药物、试剂等
冶金行业：输送铁矿石、钢水等
环保行业：输送污水、污泥等
流体输送设备的发展趋势
智能化：设备将具备自我诊断、自我调整和自我修复功能 节能化：设备将更加注重节能降耗，提高能源利用效率 环保化：设备将更加注重环保，减少对环境的污染 集成化：设备将更加注重集成化，提高设备的集成度和自动化程度
公司
流体输送设备PPT 课件大纲
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01
流体输送设备概述
02
流体输送设备的工作原理
03
流体输送设备的组成结构
04
流体输送设备的安装与调试
05
流体输送设备的应用案例
流体输送机械离心泵PPT课件
基础。
2
流体输送机械的分类
第1节 概 述
流体输送机械是一种向流体作功以提高流体机械能的装置， 分类如下：
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。
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。
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。
3
第1节 概 述
对流体输送机械的基本要求
在化工生产和设计中，对流体输送机械基本要求如下：
➢ 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
➢ 能满足生产工艺上对能量（压头）和流量的要求 ➢ 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
第2章 流体输送机械
1
第1节 概 述
流体输送在化工生产中的应用
➢ 在化工生产过程中，流体输送是主要的单元操作之一
它遵循流体流动的基本原理。
➢ 流体输送的主要任务是满足对工艺流体的流量和压强的
要求。流体输送系统包括：流体输送管路、流体输送机械、 流动参数测控装置。
➢ 流体输送计算以描述流体流动基本规律的传递理论为
H=f（泵的结构、尺寸、转速、Q）
轴功率 N ：电机输入到泵轴的功率，由于泵提供给流体的 实际扬程小于理论扬程，故泵由电机获得的轴功并不能全部有 效地转换为流体的机械能。
有效功率 Ne：流体从泵获得的实际功率，可直接由泵的
流量和扬程求得
NeHVg
10
离心泵的特性曲线
流体输送PPT课件
H = 18m
(2)管路系统 qv 15/3600 4.17103m3/s
u qv /A
4 .1 7 1 03 0.785 0.0692
1.12m/s
第14页/共52页
u qv /A
4 .1 7 1 03 0.785 0.0692
1.12m /s
l u2
124 1.122
Hf
λ d
2g
0.03
3.45m
0.069 29.81
H ΔZ Δp Δu2 ρg 2g
Hf
8.5 300000 1.122 3.45 1060 9.8 2 9.8
H 40.9m
两者qv相近，但泵H远小于管路系统所需H ， 不能完成
第15页/共52页
第二节 其他类型的泵
除离心泵外，其他类型的泵：往复泵和旋转泵 都属正位移泵，流量只与活塞和转子的位移有关
第5页/共52页
习题1（p.78） 求离心泵的压头H
吸入管d1 = 350mm,吸入口pvm = 29.3kPa,排出管d2 = 310mm， 排出口pg = 350kPa，两表间垂直距离350mm,流量540m3/h
解 Δp = pg + pvm = 350+29.3 = 379.3 kPa
u1
1. 离心式通风机的结构和工作原理 结构类似离心泵，主要由叶轮、机壳和机座组成
第23页/共52页
2.离心式通风机的性能参数
(1) 风量 qv 以吸入状态计的体积流量，常用m3/h
(2) 风压
全风压
pt
pt ρw
ρg(z2 z1 )
(Pa)
(p2 p1
)
ρ
u22
化工原理流体流动与输送机械PPT课件
1.1.1.连续介质的假定
质点指的是一个含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于 设备尺寸、但比分子自由程却大的多。
连续介质假定：假定流体是由无数内部紧密相连、彼此间 没有间隙的流体质点（或微团）所组成的连续介质。
工程意义：利用连续函数的数学工具，从宏观研究流体。
1.1.2.流体的压缩性
不可压缩性流体：流体的体积不随压力变化而变化，如液 体；
M m M 1 y 1 M 2 y 2 M n y n
y1, y2yn——气体混合物中各组分的摩尔(体积)分数。
11
1 流体流动与输送机Байду номын сангаас——1.1 流体基本性质
1.1.5.压力
流体的压力（p）是流体垂直作用于单位面积上的力，严格 地说应该称压强。称作用于整个面上的力为总压力。
压力（小写）
p
P
A
力（大写） 面积
N [p] m2 Pa
记：常见的压力单位及它们之间的换算关系
1atm =101300Pa=101.3kPa=0.1013MPa
=10330kgf/m2=1.033kgf/cm2
=10.33mH2O =760mmHg
12
1 流体流动与输送机械——1.1 流体基本性质
压力的大小常以两种不同的基准来表示：一是绝对真空， 所测得的压力称为绝对压力；二是大气压力，所测得的压强称 为表压或真空度。一般的测压表均是以大气压力为测量基准。
第1章 流体流动与输送机械
1.1 流体基本性质 1.2 流体静力学 1.3 流体动力学 1.4 流体流动的内部结构 1.5 流体流动阻力 1.6 1.7 流速与流量的测量 1.8 流体输送机械
1
∮计划学时：12学时
∮基本要求：
质点指的是一个含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于 设备尺寸、但比分子自由程却大的多。
连续介质假定：假定流体是由无数内部紧密相连、彼此间 没有间隙的流体质点（或微团）所组成的连续介质。
工程意义：利用连续函数的数学工具，从宏观研究流体。
1.1.2.流体的压缩性
不可压缩性流体：流体的体积不随压力变化而变化，如液 体；
M m M 1 y 1 M 2 y 2 M n y n
y1, y2yn——气体混合物中各组分的摩尔(体积)分数。
11
1 流体流动与输送机Байду номын сангаас——1.1 流体基本性质
1.1.5.压力
流体的压力（p）是流体垂直作用于单位面积上的力，严格 地说应该称压强。称作用于整个面上的力为总压力。
压力（小写）
p
P
A
力（大写） 面积
N [p] m2 Pa
记：常见的压力单位及它们之间的换算关系
1atm =101300Pa=101.3kPa=0.1013MPa
=10330kgf/m2=1.033kgf/cm2
=10.33mH2O =760mmHg
12
1 流体流动与输送机械——1.1 流体基本性质
压力的大小常以两种不同的基准来表示：一是绝对真空， 所测得的压力称为绝对压力；二是大气压力，所测得的压强称 为表压或真空度。一般的测压表均是以大气压力为测量基准。
第1章 流体流动与输送机械
1.1 流体基本性质 1.2 流体静力学 1.3 流体动力学 1.4 流体流动的内部结构 1.5 流体流动阻力 1.6 1.7 流速与流量的测量 1.8 流体输送机械
1
∮计划学时：12学时
∮基本要求：
化工原理-第二章-流体输送机械PPT课件
总效率：
Vmh
(4)轴功率N
离心泵的轴功率N可直接用效率来计算：
流体密度，kg/ m3
泵的效率
N HQg /
泵的轴功率，W 泵的压头，m
泵的流量，m3/s
一般小型离心泵的效率50~70%，大型离心泵效率可达90% 。
2、离心泵特性曲线（Characteristic curves）
由于离心泵的各种损失难 以定量计算，使得离心泵的特
性曲线H～Q、N～Q、η～Q
的关系只能靠实验测定，在泵 出厂时列于产品样本中以供参 考。右图所示为4B20型离心泵
在 转 速n＝ 2900r/min 时 的特
性曲线。若泵的型号或转速不 同，则特性曲线将不同。借助 离心泵的特性曲线可以较完整 地了解一台离心泵的性能，供 合理选用和指导操作。
H/m NkW
u2
D2n
60
根据装置角β2的大小，叶片形状可分为三种：
w2
c2
2
2
u2
w2
c2
2
2
u2
w2 2
c2 2 u2
(a)
(a)β2< 90o为后弯 叶片，cotβ2 >0， HT∞ <u22 /g
(b) (b)β2= 90o为径向 叶片，cotβ2 =0 ， HT∞ =u22 /g
(c) (c) β2 > 90o为前 弯叶片，cotβ2 <0，HT∞ > u22 /g
c2r
c2' r
u2
u2'
Q n Qn
H ( n)2 Hn
N H Qg ( n )3 N HQg n
不同转速下的速度三角形
比例定律
（4）叶轮直径D2对特性曲线的影响
Vmh
(4)轴功率N
离心泵的轴功率N可直接用效率来计算：
流体密度，kg/ m3
泵的效率
N HQg /
泵的轴功率，W 泵的压头，m
泵的流量，m3/s
一般小型离心泵的效率50~70%，大型离心泵效率可达90% 。
2、离心泵特性曲线（Characteristic curves）
由于离心泵的各种损失难 以定量计算，使得离心泵的特
性曲线H～Q、N～Q、η～Q
的关系只能靠实验测定，在泵 出厂时列于产品样本中以供参 考。右图所示为4B20型离心泵
在 转 速n＝ 2900r/min 时 的特
性曲线。若泵的型号或转速不 同，则特性曲线将不同。借助 离心泵的特性曲线可以较完整 地了解一台离心泵的性能，供 合理选用和指导操作。
H/m NkW
u2
D2n
60
根据装置角β2的大小，叶片形状可分为三种：
w2
c2
2
2
u2
w2
c2
2
2
u2
w2 2
c2 2 u2
(a)
(a)β2< 90o为后弯 叶片，cotβ2 >0， HT∞ <u22 /g
(b) (b)β2= 90o为径向 叶片，cotβ2 =0 ， HT∞ =u22 /g
(c) (c) β2 > 90o为前 弯叶片，cotβ2 <0，HT∞ > u22 /g
c2r
c2' r
u2
u2'
Q n Qn
H ( n)2 Hn
N H Qg ( n )3 N HQg n
不同转速下的速度三角形
比例定律
（4）叶轮直径D2对特性曲线的影响
流体流动与输送机械.ppt
公式：
1、傅立叶定律
qdQ t
dA n
2、一维稳态导热
平壁 圆筒壁
Q
qA
t1 t2
b A
推动力 热阻
Q总 总推 热动 阻3t力 1t4
bi iA
Q t1 t2 b
Am
Q t1 t4 3
总推动力 i1 总热阻
bi i Ami
i1
液体沸腾：核状沸腾。
ut d2 p
pg 18
（ Re<2）
降 尘 室 ：能 100% 去 除 的 最 小 颗 粒 满 足 停留L 时 沉 间降H 时间
u
ut
气 体 处 理 能 力 Vs utmiA n底， 与 底 面 积 呈 正 比 ， 与 高 度 无 关 。
分 离 条 件
设 备 ： 降 尘 室 结 构
第三章 机械分离与固体流态化
旋风分离器：临界直径、分离效率
固 体 流 态 化 重 要 概 念 ： 流 态 化 的 几 个 阶 段 性 状 及 其 主 要 特 征 流 化 床 的 主 要 性 质
• 热传导
第四章、第五章小结
概念：导热系数（单位、固液气的相对大小、t对的影响）
临界厚度、等温面、温度梯度
连续性方程：1u1 A1 2u2 A2 （稳定流动）
u1 A1 u2 A2 （不可压缩流体）
u1
d
2 1
u2
d
2 2
（圆管内）
机械能衡算方程： gz1
u12 2
p1
we
gz2
u22 2
p2
wf
要求能够进行 管路计算及分 析：
流体输送机械讲义课件
理想压缩循环功：
W pp12VdpS1234
绝热 等温
• 等温压缩
p1V1 p2V2 pVCon.st Wp1V1lnpp12 p2V2lnpp12
• 绝热压缩
p
1V
k 1
p
2V
k 2
pV k
C onst.
k 1
T2
T1
p2 p1
k
k 1
W
工作原理： ——活塞对流体直接做功，提供静压能
单动往复泵——流量不均匀
双动往复泵：
（二）往复泵的性能参数 ① 流量
单动泵：理论流量 qV理 ASn
实际流量 qV VqV理
V——泵的容积效率，在0.9~0.97之间。
——流量由泵特性决定，而与管路特性无关。
流量调节方法： 1. 改变活塞的往复次数或冲程； 2. 旁路调节。
H
M
1
M
M 2
qV ,H
q VM1
q VM
q VM2
q V
特点：方便、快捷，流量连续变化；
阀门消耗阻力，不经济。
适用：调节幅度不大，而经常需要改变的场合。
(2) 改变泵的转速
n泵H～qV曲线上移 工作点右上移，
H ， qV
H n >n>n
1
2
(D >D>D )
1
2
M 1
(z2z1)g0 Σhf 0
pt (p2p1)2u22
动风压 静风压
pd
2
u
2 2
ps p2p1
全风压 pt ps pd
W pp12VdpS1234
绝热 等温
• 等温压缩
p1V1 p2V2 pVCon.st Wp1V1lnpp12 p2V2lnpp12
• 绝热压缩
p
1V
k 1
p
2V
k 2
pV k
C onst.
k 1
T2
T1
p2 p1
k
k 1
W
工作原理： ——活塞对流体直接做功，提供静压能
单动往复泵——流量不均匀
双动往复泵：
（二）往复泵的性能参数 ① 流量
单动泵：理论流量 qV理 ASn
实际流量 qV VqV理
V——泵的容积效率，在0.9~0.97之间。
——流量由泵特性决定，而与管路特性无关。
流量调节方法： 1. 改变活塞的往复次数或冲程； 2. 旁路调节。
H
M
1
M
M 2
qV ,H
q VM1
q VM
q VM2
q V
特点：方便、快捷，流量连续变化；
阀门消耗阻力，不经济。
适用：调节幅度不大，而经常需要改变的场合。
(2) 改变泵的转速
n泵H～qV曲线上移 工作点右上移，
H ， qV
H n >n>n
1
2
(D >D>D )
1
2
M 1
(z2z1)g0 Σhf 0
pt (p2p1)2u22
动风压 静风压
pd
2
u
2 2
ps p2p1
全风压 pt ps pd
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19
④ 螺杆泵 属容积式转子泵
双螺杆泵
2021/3/1
20
离心泵、往复泵、转子泵比较
指标
离心泵
往复泵
转子泵
流量调节 出口截流、 旁路、转速、 旁路 转速、叶轮 冲程
有无自吸 一般没有 有
有
启动
关闭调节阀 全开
全开
适用范围 粘度较低的 高压力小流 各种介质 量清洁介质
中压力小流 量尤其是高 粘度
2021/3/1
* 按结构分类 离心式、往复式 * 按出口压力分类
通风机：终压不大于 15 kPa (表压)，压缩比< 1.15 鼓风机：终压 15~300 kPa (表压) ，压缩比< 4 压缩机：终压> 300 kPa (表压) ，压缩比> 4 真空泵：终压接近于0，压缩比由真空度决定。从
设备中抽出气体，使设备中产生负压
回流支路调节流量法
16
4、 其它类型的正位移泵
①计量泵 也是往复泵的一种，调节偏心轮的偏心距 可以改变柱塞的冲程，从而控制输液量。可用一台电 机带动几台计量泵，多股进料，按比例输送
2021/3/1
17
②隔膜泵 是一种往复泵
2021/3/1
18
③ 齿轮泵 齿轮泵可用于输送粘稠液体以至膏状物
2021/3/1
复习
1、离心泵流量的调节方法 2、离心泵的汽蚀与允许安装高度
2021/3/1
1
六、离心泵的安装、运转、类型与选用
1、安装与运转
（1）安装高度 （2）灌泵 （3）吸入口管径大于排出口管径 （4）止逆阀 （5）关闭出口阀启动
2021/3/1
2
注意：
1、离心泵的安装高度必须低于允许吸上高度， 以免出现气蚀和吸不上液体的现象。因此在管路 布置时应尽可能减小吸人管路的流动阻力。
2021/3/1
6
例 2-8
用管径为108*4的热轧无缝钢管将经沉淀处理后的河水引 入一贮水池，最大输水量为60m3/h，正常输水量为 50m3/h，池中最高水位高于河水面15m，泵中心（吸入 口处）高出河面2.0m，管路总长为140m，其中吸入管路 总长为30m(均包括局部阻力的当量长度在内），钢管的 绝对粗糙度取为0.4mm。河水冬季水温为10℃，夏季为 25 ℃，当地大气压强为98kPa。试选一台合适的离心泵。
a）流量与管路特性无关 与活塞面积、往复次数、冲程等因素有关
b）压头与流量无关，取决于管路需要 理论上，往复泵压头可按系统需要无限增大 实际上，受泵体强度及泵原动机限制
注意：这一点不同于离心泵
2021/3/1
13
H
Q
Q
QT
往复泵特性曲线
2021/3/1
H
H’ H
Q
Q
往复泵工作点
14
c、 往复泵的安装 ① 有自吸能力，不需灌泵 ② 有允许安装高度限制。
2021/3/1
5
3、离心泵的选用
a）输送流体的性质确定泵的类型→清水泵、油 泵、耐腐蚀泵等
b）现场安装条件→卧式泵、立式泵等 c）流量大小→单吸泵、双吸泵等 d）扬程大小→单级泵、多级泵等 e）由管路所需压头、流量，确定泵压头、流量。
工程观点：选择时，有一定生产裕度
f）抗汽蚀性能好、经济性好：泵的工作点应处 于高效区内
2、离心泵在启动前必须向泵内充满待输送的液 体，保证泵内和吸人管路内无空气积存。
3、离心泵应在出口阀关闭的条件下启动，这样 启动功率最小。停泵前也应先关闭出口阀，以免 排出管路内液体倒流，使叶轮受冲击而被损坏。
4、离心泵在运转中应定时检查和维修，注意泵 轴液体泄漏、发热等情况，保持泵的正常操 作。
影响安装高度的因素:液面上方压力、流体饱和蒸汽 压、吸入管路情况。
d、 适用场合 适用于：流量小、扬程高、粘度大的流体 不适用：腐蚀性介质或含有固体颗粒的流体
2021/3/1
15
3、 往复泵的输液量及其调节
① 改变活塞冲程 ② 改变活塞往复次数 ③ 旁（支）路调节，不能封闭启动
V2
V1
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2021/3/1
3
2、 离心泵的类型与规格
① 清水泵 B型：单级单吸式。系列扬程范围：8 ~ 98m，
流量范围：4.5~360 m3/h, 属常用型 D型：多级离心泵(一般2~9级)。系列扬程范围：
14~351m，流量范围：10.8~850 m3/h， 适用：压头高，而流量不大的场合 S 型：双吸式离心泵。系列扬程范围：9~140 m， 流量范围：120~1250 m3/h； 适用：压头要求不高，流量较大的场合
2021/3/1
7
第三节 其他类型的化工用泵 第四节 气体输送机械
2021/3/1
8
2.3 其它类型的化工用泵
2021/3/1
9
一、往复泵
1、 结构与工作原理
2021/3/1
12
3
5
1—泵缸
4
2—活塞
3—活塞杆
4—吸入阀
5—排出阀
往复泵装置简图
10
2021/3/1
11
2021/3/1
12
2、正位移泵的特性（容积泵）
2021/3/1
4
② 油泵：Y型 要求密封性能好，一般具有冷却措施。 流量：6.5~500 m3/h，压头：60 ~ 603 m。
③ 其它类型泵 耐腐蚀泵（F型）：密封性能好（常用机械密封） 杂质泵（P型）：不易堵、耐磨。叶轮：敞式或半闭式 屏蔽泵：机泵一体，用于输送易燃、易爆液体 液下泵（EY型）：无泄漏问题，化工常用泵
21
二、 旋涡泵（涡流泵）
1、 结构
特殊类型离心泵
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2、 特性：流量↑，功率↓，压头↓
3、适用： 要求输送量小、压头高
H
而粘度不大的液体
N
η
4、启动：① 启动前要灌泵
② 启动时出口阀必须全开
η
H Ne Q
5、调节：旁路调节
漩涡泵特性曲线示意图
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2.4 气体输送机械
一、 离心式通风机
1、离心式通风机结构及工作原理
① 结构： 主要部件：叶轮、蜗壳
叶片形式： 低压风机 ——叶片平直 中、高压风机—— 叶片弯曲
1－机壳 2－叶轮 3－吸入口 4－排出口
② 工作原理 ：离心泵
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离心通风机
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2、 离心通风机的性能参数与特性曲线
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说明： 压缩比 前 后级 级出 出口 口气 气体 体绝 绝 pp12 压 压 风机主要用于：气体输送 压缩机主要用于：压缩气体
* 气、液体输送设备的区别
① 能量衡算基准不同，
液体 1N 扬程，m
气体
1m3 风压，N/m2
② 气体压缩时，产生热效应，需设冷却装置
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