《化工原理学：第2章 流体输送机械》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工原理学：第2章 流体输送机械（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、工程目的工程目的：给流体加入机械能：给流体加入机械能2.1 概述概述管路特性方程管路特性方程流体对输送机械的能量要求流体对输送机械的能量要求从从1 1至至2 2截面截面 第第2 2章流体输送机械章流体输送机械高度湍流，高度湍流，K与流量无关与流量无关管路特性的影响因素管路特性的影响因素阻力部分：阻力部分：管径管径d管长管长l、le或或势能增加部分：势能增加部分：位差位差z压差压差p密度密度= 2.2 离心泵离心泵2.2.1 离心泵的离心泵的工作原理工作原理主要构件主要构件叶轮：迫使液体高速旋转，形成离心力场叶轮：迫使液体高速旋转，形成离心力场中心加入低势能、低动能液体中心加入低势能、低动能液体
2、外缘输出高势能、高动能液体外缘输出高势能、高动能液体蜗壳：流道逐渐扩大，将动能部分转化成势能蜗壳：流道逐渐扩大，将动能部分转化成势能 （工程措施之一！）（工程措施之一！）离心力场静力学方程推导离心力场静力学方程推导X=X=2 2x x，Y=Y=2 2y y，Z=-gZ=-gXdXdx x+Yd+Ydy y+Zd+Zdz z-dp/-dp/=0=0习题习题1 1用到！用到！理论压头的推导（注意坐标系变化）理论压头的推导（注意坐标系变化）w w-叶片通道内流体相对于叶片的运动速度；叶片通道内流体相对于叶片的运动速度；u- 叶轮运动切向速度；叶轮运动切向速度；w w和和u u的合速度为的合速度为c
3、c（绝对速度）；（绝对速度）；式（式（2-122-12）表示离心泵向单位重量流体提供的能）表示离心泵向单位重量流体提供的能量，包括势能和动能；量，包括势能和动能；式（式（2-182-18）表示不同形状的叶片在叶轮直径和转）表示不同形状的叶片在叶轮直径和转速一定下，泵的理论压头和流量的线性关系！见速一定下，泵的理论压头和流量的线性关系！见图图2-82-8。（。（为何采用后弯叶片？为何采用后弯叶片？）气缚现象气缚现象（因何导致？因何导致？）2.2.2 离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线（1 1）泵的有效压头）泵的有效压头泵内损失：泵内损失：容积损失容积损失: :部分流体漏回入口处部分流体漏回入口处水
4、力损失水力损失: :0,0,叶片数目有限叶片数目有限机械损失机械损失: :轴承、轴封的摩擦轴承、轴封的摩擦（2 2）泵的有效功率）泵的有效功率 Pe=gqVHe Pa基本上随流量基本上随流量qV单调上升单调上升 泵启动时关出口阀泵启动时关出口阀（3 3）泵的效率）泵的效率泵的特性曲线测定泵的特性曲线测定( (录像录像) )d吸吸=38mm,d出出=25mm,测得水流量测得水流量qV=510-4m3/s,p压压=0.2MPa,p真真=27kPa。求：求：He=? 解：由泵进、出口列方程解：由泵进、出口列方程比例定律比例定律条件：速度三角形相似（效率相等）条件：速度三角形相似（效率相等）转速对特性
5、曲线的影响（转速对特性曲线的影响（难点但应注意！难点但应注意！）泵的操作泵的操作启动：启动：结合特性曲线！结合特性曲线！关闭：关闭：调节：调节：2.2.3 离心泵的流量调节和组合操作离心泵的流量调节和组合操作工作点工作点工程处理方法：过程分解法工程处理方法：过程分解法流量调节流量调节(1)出口阀开度出口阀开度优点：调节简便、灵活优点：调节简便、灵活缺点：能耗缺点：能耗(2)改变转速改变转速n节能，但不方便节能，但不方便 新老泵特性曲线关系新老泵特性曲线关系 时，时， (等效率点等效率点) 例例1 已知：充分湍流，已知：充分湍流，=常数，现将离心水泵常数，现将离心水泵由输水改为输送由输水改为输送
6、CCl4, =1630kg/m3求：求：当当p1=p2时时,qV ,H , ,p出出 ,Pe ;当当p1p2时，时，qV ,H , ,p出出 ,Pe 。考虑：考虑：密度对特性曲线的影响！密度对特性曲线的影响！解：解：管路特性不变管路特性不变,工作点工作点不变不变, qV不变不变, H不变不变, 不变。不变。由点由点3至至2排能量方程排能量方程 管路特性曲线下移，管路特性曲线下移，因因 ，图解思维，图解思维qV，H，不定不定 相同型号泵的串并联相同型号泵的串并联泵的特性方程：泵的特性方程：He=A-BqHe=A-BqV V2 2串联后的特性方程为：串联后的特性方程为：（扬程加倍）（扬程加倍）并联
7、后的特性方程为：并联后的特性方程为：（流量加倍）（流量加倍）2.2.4 离心泵的离心泵的安装高度安装高度汽蚀现象汽蚀现象叶轮入口叶轮入口K处压强最低，处压强最低，Hg太大时，太大时，pKpV,液体汽化，形成汽泡，受压缩后溃灭。液体汽化，形成汽泡，受压缩后溃灭。后果：叶轮受冲击而出现剥落；后果：叶轮受冲击而出现剥落； 泵轴振动强烈，甚至振断。泵轴振动强烈，甚至振断。汽蚀余量汽蚀余量NPSH由由1至至K：pK=pV, 发生汽蚀发生汽蚀, 这时这时p1最小最小, 定义定义临界汽蚀余量临界汽蚀余量(NPSH)c由由0至至K：pK=pV时时 规定必需汽蚀余量规定必需汽蚀余量 (NPSH)r=(NPSH)
8、c+,进泵样本，与流量有关进泵样本，与流量有关实际汽蚀余量实际汽蚀余量须比须比(NPSH)r大大0.5m以上，以上，最大允许安装高度最大允许安装高度 H Hg g 为为实际安装高度实际安装高度H Hg gHg=3m两槽液面之间列管路方程两槽液面之间列管路方程 H=Z+Hf=20+1+6=27m0.3MPa(表表) 真空泵：生成负压，进口真空泵：生成负压，进口0.1MPa, 出口出口0.1MPa2.5.1 通风机通风机常用类型常用类型 轴流式通风机轴流式通风机 离心式通风机离心式通风机离心式通风机离心式通风机(录像录像)原理与离心泵相同，不同之处：原理与离心泵相同，不同之处：(1)风压风压 pT
9、(2)动能在总机械能中所占比重明显动能在总机械能中所占比重明显特性曲线特性曲线 参数：风量参数：风量qV, 风压风压pT,pS, 功率功率P, 效率效率出厂标准：出厂标准：0.1MPa,20空气空气, =1.2kg/m3以入口状态为基准：以入口状态为基准： qV pT使用中注意换算使用中注意换算例例1 某离心风机铭牌给出全压某离心风机铭牌给出全压1.8103Pa, 现用于输送现用于输送=1.5kg/m3的气体。的气体。求：求：PT=?解：解： 2.5.2 鼓风机鼓风机 罗茨风机罗茨风机注意：注意：正位移特性正位移特性 温度过高会使转子卡住温度过高会使转子卡住2.5.4 真空泵真空泵目的：获得和
10、维持负压目的：获得和维持负压主要性能参数：主要性能参数：(1) 极限真空：能达到的稳定的最低压强，极限真空：能达到的稳定的最低压强， 用绝对压强表示用绝对压强表示(2) 抽气速率：以吸入口状态为基准，抽气速率：以吸入口状态为基准，m3/h真空泵抽的是什么？真空泵抽的是什么？ 真空泵抽真空泵抽漏入系统的空气；漏入系统的空气；系统内产生的不凝性气体；系统内产生的不凝性气体；部分物料部分物料( (占有一定的分压占有一定的分压) )。选真空泵时注意：选真空泵时注意：抽气速率要大于漏气速率抽气速率要大于漏气速率; ;被带走的物料量的多少。被带走的物料量的多少。流体输送机械的安全问题流体输送机械的安全问题现象：烧保险丝、烧电机、毁坏设备现象：烧保险丝、烧电机、毁坏设备认识三点：认识三点：PqV曲线的趋势；曲线的趋势；正位移特性；正位移特性；密度密度的大小的大小(以入口状态为基准以入口状态为基准)。实例：实例：某研究生用罗茨风机做小风量实验时，某研究生用罗茨风机做小风量实验时， 保险丝老是烧，换铜丝后，电机烧了；保险丝老是烧，换铜丝后，电机烧了； 用旋涡泵输水，启动前关闭出口阀，用旋涡泵输水，启动前关闭出口阀， 结果启动时总是烧保险丝结果启动时总是烧保险丝; 用真空泵时，将真空泵入口接了大气，用真空泵时，将真空泵入口接了大气， 开了一会儿电机烧了。开了一会儿电机烧了。
