化工原理liu

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1、化工原理化工原理 liuliu本文由 hfhuhuvb 贡献pps 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。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。 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 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。 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 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。 通风机、鼓风机、压缩机和真空泵。本章的目的： 本章的目的： 结合化工生产的特点，讨

2、论各种流体输送机械的操作原 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 基本构造与性能，合理地选择其类型、决定规格、 选择其类型 算功率消耗、 算功率消耗、正确安排在管路系统中的位置等2 p1 u12 p2 u 2 + + he = Z 2 + + + hf Z1 + g 2g g 2g学习指导：学习目的： 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； 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 掌握离心泵性能参数、特性曲线、 学会离心泵的选用、安装、维护等； 学会离心

3、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。 了解各种流体输送机械的结构、特点及使用场合。 学习内容： 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 离心泵的基本方程、 的相似比； 的相似比； （2）离心泵安装高度的计算； 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； 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 风机的风量与风压， 的测定、绘制与应用。 的测定、绘制与应用。学习难点： 学习难点： （1）离心泵的结构特征和工作原理； 离心泵的结构特征和工作原理； （2）离心泵

4、的气缚与气蚀性能，离心泵的安装高度； 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； 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。 离心泵的组合操作。 学习方法： 学习方法： 在教学过程中做到课堂授课和观看模型相结合， 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。 与练习相结合，质疑与习作讨论相结合。2.1 概述 2.1 概述2.1.1 流体输送机械的作用 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 管路特性方程在截面 1-1与 2-2 间列柏 在截面

5、努利方程式， 并以 1-1 努利方程式 ， 并以 截面为 基准水平面， 基准水平面 ， 则液体流过管路 所需的压头为： 所需的压头为：式中：上式简化为而令管路的特性 方程 管路的特性 上式表明在特定管路中输送液体时， 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 qe 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 需的压头与液体流量的关系， 图上，即可得到 图上，即可得到 He-qe 曲线即管路特性曲线 。此线的形状由 曲线即管路特性曲线 管路布置和操作条件来确定，与离心泵性能无关。 管路布置和操作条件来确定，与离心泵性能无关

6、。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： 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 、能适应被输送流体的特性，例如它们的粘性、 性、毒性、易燃易爆性及是否含有固体杂质等。 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。 、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。 、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， 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。 是十分重

7、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， 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）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， 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。 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： 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）： 动力式（ ）：它是利用高速旋 1.动力式（又称叶轮式、非正位移式）：它是利用高速旋 转

8、的叶轮使流体获得能量，主要包括离心式、 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。 输送机械。 2.容积式 又称正位移式）： 容积式（ ）：它是利用活塞或转子的挤压 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。 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， 其他类型： 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。 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

9、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、 2.2.1 离心泵的操作原理、构造与类型 离心泵的操作原理 一、离心泵的工作原理由若干个弯曲的叶 片组成的叶轮 叶轮置于 叶轮 具有蜗壳通道的泵 泵 壳之内。 ? 叶轮 叶轮紧固于泵轴 泵轴上 泵轴 泵轴与电机 电机相连， 电机 可由电机带动旋转。吸入口位于泵壳中央与吸入管路相连， 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。 装一止逆阀。 ? 泵壳的侧边为排出口，与排出

10、管路相连，装有调节阀。 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： 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。 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， 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（ 很高的速度（15-25 m/s）流入泵壳。 ）流入泵壳。在蜗形泵壳中由于流道的不断扩大， 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。 ，使大部分动能转化为压力能。最后

11、液体以较高的静压强从 排出口流入排出管道。 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， 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， 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。 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， 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 离心泵。 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， 离心泵启动时，如果泵壳内存在空气，由

12、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， 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，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” 。 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， 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， 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。 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。 离心泵的主要部件

13、包括供能和转能两部分。 1.叶轮 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。 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 叶轮的分类 叶片的内侧带有前后盖板， 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。 净流体，效率较高。 根据结 构 没有前后盖板， 开式叶轮 没有前后盖板，适合输送含有固体颗粒 的液体悬浮物。 的液体悬浮物。 只有后盖板， 半闭式叶轮只有后盖板，可用于输送浆料或含固体 悬浮物的液体，效率较低。 悬浮物的液体，效率较低。液体只能从叶轮一侧被吸入， 单吸式叶轮 液体只能从叶轮一侧被吸入，结 按吸液方式

14、 构简单。 构简单。双吸式叶轮 相当于两个没有盖板的单吸式叶 轮背靠背并在了一起，可以从两 轮背靠背并在了一起， 侧吸入液体， 侧吸入液体，具有较大的吸液能 力，而且可以较好的消除轴向推 力。2.泵壳 2.泵壳 和导轮 A. 泵壳的作用 ? ? 汇集液体，作导出液体的通道； 汇集液体，作导出液体的通道； 使液体的能量发生转换，一部分动能转变为静压能。 使液体的能量发生转换，一部分动能转变为静压能。 为了减少液体直接进入蜗壳时的碰撞， 为了减少液体直接进入蜗壳时的碰撞，在叶轮与泵 壳之间有时还装有一个固定不动的带有叶片的圆盘， 壳之间有时还装有一个固定不动的带有叶片的圆盘，称 为导叶轮。 为导叶

15、轮。导叶轮上的叶片的弯曲方向与叶轮上叶片的 弯曲方向相反， 弯曲方向相反，其弯曲角度正好与液体从叶轮流出的方 向相适应，引导液体在泵壳的通道内平缓的改变方向， 向相适应，引导液体在泵壳的通道内平缓的改变方向， 使能量损失减小，使动能向静压能的转换更为有效。 使能量损失减小，使动能向静压能的转换更为有效。B. 导叶轮3.轴封装置 3.轴封装置 A 轴封的作用 为了防止高压液体从泵壳内沿轴的四周而漏出， 为了防止高压液体从泵壳内沿轴的四周而漏出，或者外界 空气漏入泵壳内。 空气漏入泵壳内。 B 轴封的分类 主要由填料函壳、 主要由填料函壳、软填料和填料压盖组 填料密封： 填料密封： 普通离心泵采用

16、这种密封。 成，普通离心泵采用这种密封。 轴封装置 机械密封： 机械密封： 密封 主要由装在泵轴上随之转动的动环和固 端面密封 定于泵壳上的静环组成，两个环形端面 定于泵壳上的静环组成， 由弹簧的弹力互相贴紧而作相对运动， 由弹簧的弹力互相贴紧而作相对运动， 起到密封作用。起到密封作用。2.2.2 离心泵的基本方程一、液体质点在叶轮中的流动 1、简化假设如下理想情况： 简化假设如下理想情况： 1）泵叶轮的叶片数目为无限多个，也就是说叶片的厚度 泵叶轮的叶片数目为无限多个 叶片数目为无限多个，为无限薄， 液体质点沿叶片弯曲表面流动， 为无限薄 ， 液体质点沿叶片弯曲表面流动 ， 不发生 任何环流现象。 任何环流现象。2）输送的是理想液体，流动中无流动阻力。 输送的是理想液体 流动中无流动阻力 理想液体， 无流动阻力。 二、速度三角形 理想流体在理想叶轮中的旋转运动是等角速度的。 理想流体在理想叶轮中的旋转运动是等角速度的。在高速旋转的叶轮当中， 在高速旋转的叶轮当中，液 体质点的运动包括： 体质点的运动包括： ? ? 液体随叶轮旋转 ； 经叶轮流