流体输送机械2概要

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1、2 流体输送机械,2.3 其他类型泵(自 学),2.3.1 往复泵 2.3.2 计量泵 2.3.3 隔膜泵 2.3.4 齿轮泵 2.3.5 螺杆泵 2.3.6 旋涡泵,2.3.1 往复泵,一、 结构和工作原理,泵缸；活塞；活塞杆；吸入阀、排出阀,the chamber is a stationary cylinder that contains a piston The liquid is drawn into the cylinder or discharge by the reciprocating moves of a piston in the cylinder the liquid

2、is forced out by the piston on the return stroke ，high pressures,chamber,piston,discharge,inlet,piston,liquid,Pressure energy,work,工作原理：,说明：,活塞往复运动，直接以静压能形式供能。,为耐高压，活塞和连杆用柱塞代替。,往复泵是一种容积式泵,double-action: continuous,single-action: discontinuous,活塞杆的截面积，m2。,单动泵：,活塞截面积，m2； 活塞冲程，m； 活塞往复频率，次/min,双动泵：,二、往复

3、泵的流量和压头,1.理论平均流量,2. 实际平均流量,=容积效率理论平均流量,与压头无关,3. 流量的精确性,Q仅与活塞面积、冲程、往复频率有关，与泵的压头和管路特性无关。,4. 往复泵的压头,挤压供液，H任意高。,其上限取决于泵的机械强度和电动机的功率，与泵几何尺寸无关。,实际取决于管路特性,5. 特性曲线,Q仅与泵特性有关，与管路特性和H无关,H仅与管路特性有关，与泵特性和Q无关 正位移特性,高阻高压！,Work point,三 往复泵的操作要点和流量调节,1. 适用场合 (Q不太大，H较高，非腐蚀和悬浮物),2. 吸上高度 与上游压强、被输送液体的性质和温度有关,3. 有自吸作用，启动前

4、不需要灌泵,4. 一般不设出口阀，若有，也必须打开启动,5. 往复泵的流量调节方法,用旁路阀调节流量,必须注意的是排出阀和支路阀不可同时关闭。,改变活塞往复频率和次数,这种办法比较简便，但会引起一定能量损失。,课堂作业,往复泵是怎样工作的？ 往复泵如何操作及调节流量？ 怎样改善往复泵排液的不均匀性？ 往复泵的流量调节和离心泵有什么不同？,2.3.2 计量泵（或称比例泵）,一、 外观,二、工作原理,往复泵的一种,原动机偏心轮转动柱塞的往复运动,三、流量调节,调整偏心度柱塞冲程变化 流量调节。,四、应用场合,输送量或配比要求非常精确，小流量的,2.3.3 隔膜泵,一、 外观,二、工作原理,往复泵的

5、一种,三、流量调节,调整活柱往复频率或旁路,四、应用场合,腐蚀性的液体、固体悬浮液,2.3.4 齿轮泵,一、 剖面图,二、工作原理,旋转泵的一种,三、流量调节,四、应用场合,转速或旁路,高压头、小流量。粘稠以至膏状物。 不适于输送固体悬浮液,2.3.5 螺杆泵,一、外观,二、工作原理,旋转泵的一种,单螺杆,三螺杆,三、 流量调节,转速或旁路,四、 应用场合,高压头、小流量。粘稠以至膏状物。 适于输送固体悬浮液,2.3.6 旋涡泵,一、工作原理,特殊类型的离心泵,旋涡泵是通过旋转的叶轮叶片，对流道内液体进行三维流动的动量交换而输送液体。,叶轮开有凹槽的圆盘,引水道,叶轮旋转，凹槽内液体被做功。在

6、引水道和凹槽间 往返多次，被多次做功。,二、流量调节,Q， N,与正位移泵相同,三、应用场合,Q，H,高压头，较小流量,不适于输送固体悬浮液、高粘度流体,问 题？,查阅资料，了解目前常用的还有那些液体输送设备？基本原理是什么？,各类泵的比较与选择,离心泵目前在化工厂中已成为应用最广的一种泵。 往复泵易于获得高压头而难以获得大流量。旋 旋涡泵只适用于流量小，而压头较高的场合，对高粘度料液尤其适宜。,比较离心泵、容积式泵、旋转泵的结构、原理、操作和使用场合,2.4 气体输送机械,2.4.1 概述 2.4.2 气体输送设备的分类与选型 2.4.3 离心式通风机 2.4.4 往复式压缩机,2.4.1

7、概述,一、气体输送机械在工业生产中的应用,气体输送,压力不高，但量大，动力消耗大,产生高压气体：,终到设备压力高,产生真空：,上游设备负压操作,二、气体输送机械的一般特点,动力消耗大,设备体积庞大,特殊性气体的可压缩性,三、气体输送机械的分类,工作原理离心式、旋转式、往复式、喷射式等,出口压力（终压）和压缩比,通风机：终压15kPa，压缩比1至1.15 鼓风机：终压15300kPa，压缩比小于4。 压缩机：终压300kPa以上，压缩比大于4。 真空泵：造成负压，终压p0，压缩比由真空度决定。,fans (low pressure 100mmH2O) 出口风压低于1kpa(表压) centrif

8、ugal blower(鼓风机)(intermediate pressure ) 13kpa (100300mmH2O (atg) compressor 315kpa(3001500mmH2O)(atg) reciprocating low pressure (10kpa)(atg) compressor intermediate pressure 10100 kpa (atg) high pressure 1001000kpa(atg) Rotary blower (罗茨鼓风机) Rotary liquid circular compressor (液环式的压缩机) Hydraulic je

9、tting pump( 水力喷射泵) Vacuum pump Vapourous jetting pump(蒸汽喷射泵), 能量衡算基准不同， 液体 1kg 扬程，m 气体 1m3 风压，N/m2 气体压缩时，产生热效应，需设冷却装置。,气、液体输送设备区别,风机主要用于：气体输送； 压缩机主要用于：压缩气体。,2.4.2 离心式通风机,型式： 离心式多用于气体输送； 轴流式一般用于通风换气。,离心式和轴流式通风机示意图, 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。, 工作原理 ：同离心泵,1机壳 2叶轮 3吸入口 4排除口,一、离心式通风机的结

10、构特点,叶轮直径较大,适应大风量,叶片数较多,叶片有平直、前弯、后弯,不求高效率时前弯,机壳内逐渐扩大的通道及出口截面常为矩形,二、性能参数和特性曲线,1. 风量：按入口状态计的单位时间内的排气体积。,m3/s，m3/h,2.全风压：单位体积气体通过风机时获得的能量HT。,J/m3，Pa,性能表上参数(1atm、20空气 ), HT0（总压能） HsT0（静压能）,风机内压力变化小，气体可视为不可压缩流体，对风机进、出口截面作能量衡算：,静风压,动风压,出口速度很高，且压缩比小，动风压占比例很高,气体获能 = 进出口静压差(静风压)+动能差(动风压), 轴功率,说明：HT 与 流体密度有关,

11、离心通风机特性曲线, 效率,Q,NQ,Q,HTQ,HSQ,4. 特性曲线,1atm、20用空气测定,HT0Q，HsT0Q，NQ，Q,(3) 离心通风机的选用 由流体性质，选择风机类型； 由管路所需风压、流量，确定具体型号； 例：输送400C空气，管路需要HT qV 选型,注意：按 HT 和 QV ，从样本中选择风机 计算风机效率，使其在高效区工作。,鼓风机,离心式 罗茨式,（1）离心式鼓风机（透平鼓风机）,主要结构和工作原理与离心通风机类似， 产生较高的风压，采用多级。 出口表压力一般不超过294103Pa。,外形离心泵,蜗壳形通道常为圆形,罗茨鼓风机,工作原理齿轮泵,正位移型：风量n，与出口

12、压强无关,风量：2500m3/min,出口表压可达80kPa,气体温度85否则转子会因受热臌胀而卡住,压缩机 离心式、 往复式,转子：主轴、多级叶轮、轴套及平衡元件,定子：气缸和隔板,2.4.4 离心式压缩机,一、结构,定子与转子,作用原理与离心鼓风机相同，为达到较高的出口压力，采用多级数，大叶轮直径，高转数 (一般在5000rpm以上)。,叶轮,二、 工作原理,气体叶轮中心,离心力做功高速到达外围,扩压器降速、增压,弯道，回流器,下一级叶轮中心,增压多次，高压离开,三、 特性曲线,与离心通风机相似,四、特点,体积和重量都很小而流量很大；,供气均匀；运转平稳,易损部件少、维护方便,往复式压缩机

13、,开始时刻,P1, V1,压缩阶段,，活塞位于最右端，点1,向左运动,S关D关,直至2点，D被顶开之前,P2,V2,排气阶段,继续向左,D开排气,P2不变,直至最左端，V=0,点3,吸气阶段,向右运动,P=P1,0V1,点1,点2,往复压缩机的操作原理和往复泵很相似、 往复压缩机处理的是可压缩的气体，它的工作过程与往复泵不同 是一个热力学过程。, 无余隙压缩循环,整个循环活塞对气体所作的功：,等温压缩循环：,绝热压缩循环：,r 绝热指数,出口温度：,k多变指数，1 r,多变压缩循环：,影响压缩所需轴功Ws和排气温度 T2 的主要因素： （1）压缩比p1/p2愈大，Ws和T2也愈大； （2）压缩

14、所需的轴功Ws与吸入气体量（V1一V4）成正比； （3）多变指数k愈大，则Ws和T2也愈大。,注意：对于石油气压缩机用空气试车或用氮气置换石油气时，务须注意超负荷和超温的问题。,出口温度：, 有余隙压缩循环,余隙体积：V3,余隙系数：,新鲜气体：V1-V4,容积系数：,无余隙时：,大、中型压缩机的低压气缸 8% 高压气缸12%,多变压缩过程：,讨论： 压缩比一定时,，0, 一定，压缩机达到的最高压力是有限制的。, 余隙系数一定， 0 0 =0， 压缩极限, 主要性能参数,(a）排气量(生产能力或吸气量): 将压缩机在单位时间内排出的气体体积换算成吸入状态下的数值。,无余隙时的理论吸气量：,实际

15、吸气量 理论吸气量,实际排气量：,由于泄露，实际排气量 实际吸气量,(b) 轴功率 若以多变过程为例，压缩机的理论轴功率为：,式中: PT 按多变压缩考虑的压缩机的轴功率，kw； qVmin 压缩机的排气量，m3min。,实际所需的轴功率 理论轴功率大,原因：,(1)实际吸气量比实际排气量大，凡吸入的气体都经过压缩，多消耗了能量； (2) 气体在气缸内脉动及通过阀门等的流动阻力，也要消耗能量； 压缩机的运动部件的摩擦，还要消耗能量。 所以压缩机的轴功率为:, 多级压缩,三级压缩机流程图, 存在压缩极限；, 温度过高；, 机械结构不合理。,一般地，压缩比 8时，应采用多级压缩. 原因：,增加气缸减小压缩比，减少余隙的影响； 中间冷却器降低气体温度，降低压缩机功耗。,（a）多级压缩与单级压缩所需轴功的比较,三级压缩所需外功,常用的级数：2 6 级,分三级绝热压缩所需的轴功 一级绝热压缩所需轴功,（b） 多级压缩级间压力的确定,若每级按无余隙循环可逆多变过程考虑，且各级气体入口温度相同，经推导得：,最小轴功：,说明：每级压缩比相等，每级所需轴功也相等。此时，所需总功最小。, 压缩机的分类和构造,分类方法:,（a） 吸、排气体方式：单动、复动 （b） 压缩级数： 单