化工原理课件 流体输送单元操作与设备

冲程:活塞在两端点间的位移或距离。
（2）扬程：扬程理论上与流量无关；
适用场合：
小流量，大扬程；输送高粘度流体 （3）流量调节方法：采用旁路调节； 启动泵前应打开出口阀; （4）允许汽蚀余量 往复泵也可能发生汽蚀现象，所以安装高度受限 制；但往复泵启动前不需用灌泵，有自吸能力；例（略）
二、计量泵：
布臵成H型，其惯性力基本能平衡。
选用： ◆选类型：据输送流体的种类； ◆选结构、型式：据生产任务及生产条件； ◆选型号：据排气量和排气压力；
二、离心式通风机
1、结构和类型
叶轮、机壳（矩形）；
工作原理：
同离心泵。
叶片直径大，数目多
类型：低压（低于1KPa表） 中压（1-3KPa表）
高压（3-15KPa表）
2、 离心泵的“汽蚀”现象：
起因：泵内压力低于输送条件下被输送流体的饱和 蒸汽压。
现象：液体气化、液化导致液体对叶轮、泵壳的撞
击和剥蚀作用，泵产生振动和噪声。
解决方法：控制泵的安装高度。
3、离心泵的允许汽蚀余量
汽蚀余量：
p1 u12 pv h NPSH g 2 g g
第二节 离心泵的性能及选用
一、离心泵的工作原理与结构
（一）结构及作用： 1、叶轮 作用：将原动机的机械能传给液体，使液体的动能、
压强能大幅度提高。
种类：开式、半开式、闭式
2、泵壳（蜗壳）
作用：（1）汇集液体；
（2）转能装臵：将动能转化为压强能；
3、轴封装臵
作用：（1）防止泵内高压液体向泵外泄漏；
2 u2
2
H st H k
其中：Hst为静风压，Hk为动风压， Ht为全风压。 （3）轴功率与效率
HtQ N 1000
kw；
4、离心通风机的选用
（1）根据管路计算系统所需实际风压; （2）据所输送气体种类和风压范围，选择 风机的类型； （3）据风量和风压选择风机型号；
注：实际的风量和风压应换算为标准条件(20℃,常压)下 的风量和风压，换算关系式为：
Ne （3） 水力损失
机械损失
（二）离心泵的特性曲线及影响因素
特性曲线： H η
H-Q：- N-Q：- η-Q： -
（三）影响离心泵性能的因素
密度
N
转速：比例定律
1、流体性质
粘度
2、泵的性质
叶轮直径：切割定律
比例定律：
Q2 n 2 Q1 n1
2、往复式压缩机的主要性能 （1）排气量
生产能力：单位时间排出的气体体积（按吸入状态计）。
' 单动压缩机： Qmin ASnr
' 2 A Snr 双动压缩机： Qmin
' Q Q 实际排气量： min d min
排气系数：0.8-0.95;
（2）轴功率和效率
效率一般在0.7-0.9
25FB-16A 50Y60A
入口直径 耐腐蚀泵 材料代号 扬程 叶轮切割
(3)选用
*确定输送系统的流量与扬程 *选择泵的类型与型号 根据所输送流体的种类选择泵的类型，根 据送液量及扬程选择泵的型号； *核算泵所需的轴功率； *确定泵的安装高度； 例2-4题。
七、离心泵的安装与操作
1、安装与运转
H 2 n2 H 1 n1
2
N 2 n2 N 1 n1
3
切割定律：
Q2 D2 Q1 D1
H 2 D2 H1 D1

2
N 2 D2 N1 D1
3
四、离心泵的汽蚀现象和吸上（安装）高度 离心泵的吸上高度：指泵入口中心处至贮槽液 面的垂直距离。
单元二
流体输送单元操作与设备
第一节
概述
一、流体输送机械的作用 1、流体输送； 2、向流体做功，传递能量，使流体位能、动能、 压强能升高；
二、流体输送机械的分类
液体输送机械:泵; 1、据输送的流体分
气体输送机械:风机或压缩机;
离心式 2、据工作原理分 正位移式（容积）：往复式、旋转式；
流体作用式
按终压和压缩比分气体输送机械:通风机、鼓风机压缩 机和真空泵；
1、离心泵的吸上高度的限制
在贮槽液面与泵入口间
Hg
进行能量衡算：
p0 p1 u12 Hg H f ,01 g g 2g
p
吸上高度示意图
p0 p1 u12 Hg H f ,01 g 2g
贮槽通大气：
pa p1 u12 Hg H f ,01 g 2g
五、离心泵的工作点与流量调节
1、管路特性曲线
H e A BQ
2、泵的工作点
2
P
3、离心泵的流量调节
方法： （1）改变管路特性曲线
调节流量阀：入口阀和出口阀
（2）改变泵的特性曲线
改变转速和叶轮直径
4、离心泵的组合操作
（1）并联操作：流量大幅度增加，扬程有所增
加，但幅度不大；
（2）串联操作：扬程大幅度增加，流量有所增
d.当液体压力大于大气压时,表现为液体液面的上
升,即排液.
2、吸液原理： 当叶轮中心的液体被甩出去后，中间形成一暂 时的低压区，当中心压力小于大气压时，表现为 离心泵的吸液。
3、 “气缚”现象：由于叶轮中心存有气体，虽启
动离心泵但不能送液的现象。
二、离心泵的主要性能及特性曲线
(一)离心泵的主要性能
5、适用场合：
高扬程、小流量；
补充：螺杆泵、隔膜泵等
螺杆泵结构：
种类：单螺杆泵、双螺杆泵、三螺杆泵
特点：压头高，效率高、流量稳定；
适用场合：输送高压、高粘度流体。
隔膜泵结构、特点：
适用于输送腐蚀性液体或悬浮液。
第四节 气体输送机械简介
1、用途: （1）输送气体；
（2）产生高压气体；
（3）营造真空状态；
有效汽蚀余量:(NPSH)a
必需汽蚀余量:(NPSH)r
关系: (NPSH)a≥ (NPSH)r+0.5m
4、离心泵的安装高度
p0 p1 u12 Hg H f 01 g 2g
因此:
p0 pv Hg NPSH r H f 01 g g
实际安装时，考虑安全量:0.5~1.0m。 例题：P56，（略）。
1、流量 Q
2、扬程 H
m3/h;
m;
3、离心泵的轴功率和效率
2 u2 u12 p2 p1 H H e z 2 z1 Hf 2g g p 2 p1 H h0 g
（1）有效功率Ne :单位时间内泵对液体所做的 有效功。
计算公式：
N e QgH
KW
（2）轴功率N ：单位时间内泵轴传给泵的机械能量。
2、输送特点：
（1）体积流量大，动力消耗大； （2）设备体积庞大； （3）气体具有可压缩性，体积和温度变化大；
3、种类：根据出口压强与压缩比分 通风机:小于15KPa,压缩比为1-1.15; 鼓风机:15-300KPa,压缩比小于4;
压缩机:大于300KPa，压缩比大于4;
真空泵:终压为大气压；
一、往复式压缩机 1、基本结构与工作原理： 结构：气缸、活塞、吸气阀和排气阀； 工作原理：利用活塞的往复运动达到输送或压 缩气体的目的。 工作过程：吸气、压缩、排气、膨胀。
☆计算安装高度，尽量减小进口阻力，在出口
安装单向阀；
☆启动泵前应先灌泵排气；
☆启动时关闭出口阀，停泵时先关闭出口阀；
☆定期检查泵体、轴承润滑和轴封等状况；
第三节
一、往复泵
其它化工生产用泵
1、结构：泵缸、活塞、吸入阀和出口阀。
2、工作原理：
3、主要性能： （1）流量 单动泵：QT ASn 与容积有关 双动泵： QT 2 A a Sn 实际输液量： Q Q T η为容积效率
（2）防止泵外气体向泵内泄漏；
种类： 填料密封和机械密封；
（二）工作原理 1、排液原理：
a.启动离心泵前，先向泵内灌水（即灌泵）； b.叶轮将原动机的机械能传给液体，使液体的动能和
压强能都大幅度提高,液体在离心力的作用下被甩到
叶轮外缘； c.液体在泵壳内汇集起来，在泵壳流动时动能逐渐减 小，压强能逐渐增加，动能逐渐转化为压强能。
2、性能参数与特性曲线
（1）风量：Q m3/h;
（2）全风压：Ht Pa;
H T g z2 z1
2 u2 u12
2
p2 p1 g H f
由于ρ g(z2-z1) 、ρgΣHf和ρu12/2 可以忽略，则：
H T p2 p1
加，但幅度不大；
六、离心泵的类型与选用
（1）类型：
清水泵（IS）、 多级泵（D、DG）、 耐腐蚀泵（F）、油泵（Y）、杂质泵（P） （2）规格：IS65-40-315 类型 入口直径：mm 出口直径:mm 叶轮直径：mm 单级双吸式离心泵（Sh）
D12-25×3表示： 级数 单级扬程 流量 入口直径 油泵 扬程 多级泵
（3）往复式压缩机的类型及选用
类型：
◆空气压缩机、氮压缩机、氧压缩机、氢压缩机；
◆单动、双动压缩机；
◆ 单级、双级和多级压缩机；
◆低压、中压、高压和超高压机； ◆按排气量分：微型、小型、中型、大型；
◆立式、卧式、角式和对称平衡式；
气缸布臵成L型、V型、W型和星型等不同角度的。
气缸横卧排列在曲轴轴颈互成180度的曲轴两侧，
结构：往复式
作用:准确定量的输送液体，保证液体的配比。
三、齿轮泵
结构：
07429
适用场合：输送小流量、高扬程的粘稠的液体。