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1、1,第二章 流体输送设备,讲授人：史益强,制药工程原理与设备第二章 流体输送设备,2,概述,2.分类,输送液体泵,1.作用,低压 高压,低处 高处,近处 远处,按流体类型,按作用原理：,离心式、往复式、旋转式,流体物性不同,操作条件各异,输送气体通风机、鼓风机、压缩机及真空泵,制药工程原理与设备第二章 流体输送设备,3,1.基本结构,固定的泵壳,旋转的叶轮,第一节 离心泵centrifugal pump 一、离心泵的工作原理,制药工程原理与设备第二章 流体输送设备,4,第一节 离心泵 一、离心泵的工作原理,2.工作原理,叶轮中部低压,液体吸入,灌泵,叶轮高 速旋转,离心作用,静压能和动能,叶轮
2、 外缘,流道扩大,动能,静压能,液体排出,排液过程,吸液过程,泵壳,制药工程原理与设备第二章 流体输送设备,5,3.气缚现象air binding,装设底阀 (单向止逆阀),第一节 离心泵centrifugal pump 一、离心泵的工作原理,预防气缚现象方法： (1)在泵壳和吸入管内充满液体排除气体; (2)将泵安装在液面下方。,制药工程原理与设备第二章 流体输送设备,6,第一节 离心泵 二、离心泵的主要部件,1.叶轮,作用传递能量,结构前弯叶片、后弯叶片、径向叶片,类型,开式、半闭式和闭式,单吸式和双吸式,吸入方式,化工原理课件第二章 流体输送设备,7,第一节 离心泵 二、离心泵的主要部件
3、,制药工程原理与设备第二章 流体输送设备,8,双吸式：,吸液量大,无轴向推力,第一节 离心泵 二、离心泵的主要部件,双吸,单吸,制药工程原理与设备第二章 流体输送设备,9,2.泵壳 汇集液体，转能装置,4.轴封,作用防止漏液,类型填料或机械(高)密封,3.导轮,未装导轮,装导轮,第一节 离心泵 二、离心泵的主要部件,制药工程原理与设备第二章 流体输送设备,10,第一节 离心泵 三、离心泵的主要性能参数与特性曲线,1.主要性能参数,2B31型离心泵铭牌上标注的参数,(1)流量Q:单位时间由泵排入管路的液体体积，m3/s,Q与泵的结构、尺寸、转速等有关,实际流量还与管路特性有关。,制药工程原理与设
4、备第二章 流体输送设备,11,(2)扬程或压头H:供给1N液体的有效机械能，m,第一节 离心泵 三、离心泵的主要性能参数与特性曲线,H与泵的结构、转速和流量有关。,扬程与升扬高度的区别：,升扬高度,制药工程原理与设备第二章 流体输送设备,12,(4)轴功率N:泵轴从电机上得到的功率。W,(3)有效功率Ne:单位时间液体从泵获得到的能量，W,第一节 离心泵 三、离心泵的主要性能参数与特性曲线,制药工程原理与设备第二章 流体输送设备,13,能量损失：,容积损失 漏液；,机械损失 机械摩擦；,水力损失 液体摩擦及局部阻力；,(5)效率:,第一节 离心泵 三、离心泵的主要性能参数与特性曲线,=.,制药
5、工程原理与设备第二章 流体输送设备,14,(1)HQ线: Q,H,(3)Q线: Q,先后,(2)NQ线: Q, N,Q=0N=Nmin 0,Q=0H0,最高点 设计点,第一节 离心泵 三、离心泵的主要性能参数与特性曲线,2.离心泵的特性曲线characteristic curves,实验测定,design point,泵的高效率区：最高效率的2左右 。,制药工程原理与设备第二章 流体输送设备,15,例：吸入管内径100mm,排出管内径80mm,两测压口间垂直距离为0.5m。转速2900r/min,以20oC清水为介质测得流量为15L/s;泵出口 表压为2.55105Pa,入口真空度 为2.67
6、104Pa;电动机输入功率 6.2kW,泵由电动机直接带动, 电动机效率93%。求泵的压头, 轴功率和效率。,第一节 离心泵 三、离心泵的主要性能参数与特性曲线,解：,(1)求H,制药工程原理与设备第二章 流体输送设备,16,第一节 离心泵 三、离心泵的主要性能参数与特性曲线,制药工程原理与设备第二章 流体输送设备,17,第一节 离心泵 三、离心泵的主要性能参数与特性曲线,Z2-Z1=0.5m,p1=-2.67104Pa(表)，,d1=0.1m，d2=0.08m，,p2=2.55105Pa(表),制药工程原理与设备第二章 流体输送设备,18,(2)求N,N= N输入电机传,(3)求,第一节 离
7、心泵 三、离心泵的主要性能参数与特性曲线,=6.20.93100%=5.77kW,制药工程原理与设备第二章 流体输送设备,19,第一节 离心泵 四、离心泵性能的改变与换算,物 性,密度,粘度,泵,转速 变化20%,叶轮直径 变化20%,proportion law,制药工程原理与设备第二章 流体输送设备,20,操作温度下,液 体的饱和蒸汽压,第一节 离心泵 五、离心泵的气蚀现象与允许安装高度,气化,气泡,叶轮中部 (低压区),叶轮外缘 (高压区),气泡 破裂,冲击叶轮,泵损害,1.离心泵的气蚀现象cavitation,制药工程原理与设备第二章 流体输送设备,21,2.泵的允许安装高度 inst
8、alling high,第一节 离心泵 五、离心泵的气蚀现象与允许安装高度,实际安装高度Z 允许安装高度Hg，则泵发生气蚀现象，属于不正常操作。 Hg越大越安全。,制药工程原理与设备第二章 流体输送设备,22,(1)允许吸上真空度 ：若,允许吸上真空度,第一节 离心泵 五、离心泵的气蚀现象与允许安装高度, 10m,制药工程原理与设备第二章 流体输送设备,23, Hs 越大，泵抗“气蚀” 性越好，Hg越高。 为提高泵的允许安装高度，应选用直径稍大的吸入管路。应尽可能缩短吸入管路的长度，并减少不必要的管件和阀门。,第一节 离心泵 五、离心泵的气蚀现象与允许安装高度,制药工程原理与设备第二章 流体输
9、送设备,24,由于泵的使用条件不同，吸入管路的布置情况也各异，因而有不同的 和 值，故制造商一般不能给出泵的 值。使用单位应根据泵的具体使用条件和吸入管路的布置情况，由计算确定泵 的值。,第一节 离心泵 五、离心泵的气蚀现象与允许安装高度,制药工程原理与设备第二章 流体输送设备,25, Hs与泵结构，流量， 物性，大气压有关。,第一节 离心泵 五、离心泵的气蚀现象与允许安装高度,制药工程原理与设备第二章 流体输送设备,26,海拔高度越高，大气压力就越低，泵的允许吸上真空度就越小。 液体的饱和蒸气压与温度有关。被输送液体的温度越高，所对应的饱和蒸气压就越高，泵的允许吸上真空度就越小，泵容易发生汽
10、蚀现象。 水 20 80 泵HS 5.7 1.14m,第一节 离心泵 五、离心泵的气蚀现象与允许安装高度,制药工程原理与设备第二章 流体输送设备,27,(2)气蚀余量,敞口贮槽，由,第一节 离心泵 五、离心泵的气蚀现象与允许安装高度, Hs,制药工程原理与设备第二章 流体输送设备,28,与泵的结构和尺寸有关。,第一节 离心泵 五、离心泵的气蚀现象与允许安装高度, 越高，泵抗“气蚀” 的性能越差，Hg越低,制药工程原理与设备第二章 流体输送设备,29,第一节 离心泵 五、离心泵的气蚀现象与允许安装高度,2)若 ,则用 替代 ；,3)一般,注意： 1),制药工程原理与设备第二章 流体输送设备,30
11、,1),(3)防止气蚀的措施,2)泵安装在液面以下,3)对易汽化的液体，提高 ，降低温度。,第一节 离心泵 五、离心泵的气蚀现象与允许安装高度,制药工程原理与设备第二章 流体输送设备,31,1.管路特性曲线,第一节 离心泵 六、离心泵的工作点与调节,制药工程原理与设备第二章 流体输送设备,32,第一节 离心泵 六、离心泵的工作点与调节,(管路特性方程),制药工程原理与设备第二章 流体输送设备,33,第一节 离心泵 六、离心泵的工作点与调节,HeQe,与管路布局有关, 与泵性能无关,HQ,泵的特性曲线,说明:,HeQe,HQ,管路的特性曲线,duty point,制药工程原理与设备第二章 流体输
12、送设备,34,例:将20的清水从敞口水池输送到高位槽，两液面间的垂直距离为15m，吸入管和排出管的管径均为140 4.5mm，管总长200m(包括所有阻力的当量长度)。摩擦系数0.02。若高位槽液面上方的压强分别为常压和4.5 104Pa(表压)时，分别写出两种情况下的管路特性方程。,解:,制药工程原理与设备第二章 流体输送设备,35,常压:,p2=4.5104Pa,制药工程原理与设备第二章 流体输送设备,36,工作点,2.工作点,H-泵在Q下所能提供的压头,He- 在Qe下，管路系统要求泵提供的压头,工作点 需要与可能的结合,Q=Qe, H=He,说明供求一致,第一节 离心泵 六、离心泵的工
13、作点与调节,管路特性曲线,泵的特性曲线,制药工程原理与设备第二章 流体输送设备,37,3.离心泵的流量调节：,(1)调节阀门改变管路特性曲线,阀门关小：M M1,开大：M M2,可连续调节流量；,阀门关小,流阻增大， 操作费高。,第一节 离心泵 六、离心泵的工作点与调节,HeQe,当改变管路特性曲线时， 工作点沿泵的特性曲线移动。,关小,制药工程原理与设备第二章 流体输送设备,38,转速增大：M M1,减小：M M2,改变叶轮直径,(2)调节泵的特性曲线,第一节 离心泵 六、离心泵的工作点与调节,HQ,改变转速,当改变泵的特性曲线时， 工作点沿管路特性曲线移动。,增大,制药工程原理与设备第二章
14、 流体输送设备,39,(1)并联：,第一节 离心泵 六、离心泵的工作点与调节,相同的管路特性曲线,单台泵的特性曲线相同,合成特性曲线,合成特性曲线,并联后的实际工作点a点,a,管路曲线越陡，流量 增加得越小,4.离心泵的组合操作,制药工程原理与设备第二章 流体输送设备,40,(2)串联：,合成特性曲线,M,第一节 离心泵 六、离心泵的工作点与调节,合成特性曲线,串联后的实际工作点a点,管路曲线越坡，扬程 增加得越小,a,制药工程原理与设备第二章 流体输送设备,41,(3)串并联的选择：,须用串联,若,第一节 离心泵 六、离心泵的工作点与调节,HeQe,HQ,制药工程原理与设备第二章 流体输送设备,42,低阻管路,宜用并联,高阻管路,宜用串联,第一节 离心泵 六、离心泵的工作点与调节,A,B,A,B,串联,并联,制药工程原理与设备第二章 流体输送设备,43,第一节 离心泵 七、离心泵的类型与选择,离心泵,输液性质,水泵,耐腐蚀泵,油泵,杂质泵,吸液方式,单吸泵,双吸泵,叶轮数目,单级泵,多级泵,压头高低,低压泵,中压泵,高压泵,(H20m水柱),(H50m水柱),1.离心泵的类型,制药工程原理与设备第二章 流体输送设备,44,（1）清水泵输送与水性质相似的液体,B型(
