化工原理 第二节.ppt

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1、第二章流体输送机械第1节概　　述2.1.1流体输送机械的作用分类及要求一、流体输送机械的作用在化工生产过程中，流体输送是主要的单元操作之一它遵循流体流动的基本原理。流体输送机械是一种向流体作功以提高流体机械能的装置。通常，将输送液体的机械称为泵，将压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。对一定的管路系统，由流体输送机械所提供的能量可由柏努利方程式求得：第1节概　　述1.输送液体若输送的是液体（对泵来讲），则采用以单位重量（1N）的流体为衡算基准。m当用泵输送液体时，一般动能项可以忽略。液体输送机械提供的能量，主要用于提高液体的位能、静压能及克服管路沿程的阻力（能

2、量损失）。第1节概　　述2.输送气体若输送的是气体（对通风机来讲），则采用以单位体积（1m3）的流体为衡算基准。将柏努利方程式中各项乘以气体密度ρ，可得：令，则有：在气体输送中，一般位风压可以忽略，可见气体输送机械所提供的能量，主要用于提高气体的速度、压强及克服管路沿程的阻力（能量损失）。第1节概　　述二、流体输送机械的分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）：它是利用高速旋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。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。3.其他

3、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。第1节概　　述三、对流体输送机械的基本要求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、腐蚀性、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。3.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，选择适宜的流体输送机械类型和型号是十分重要的。第2节离心泵2.2.1离心泵的主要部件和工作原理一、离心泵的主要部件1.叶轮图2-1离心泵的叶轮第2节离心泵2.泵壳泵壳的作用：①汇集液体，即从叶轮外周甩出

4、的液体，再沿泵壳中通道流过，排出泵体；②转能装置，因壳内叶轮旋转方向与蜗壳流道逐渐扩大的方向一致，减少了流动能量损失，并且可以使部分动能转变为静压能。3.轴封装置轴封：离心泵工作时是泵轴旋转而泵壳不动，泵轴与泵壳之间的密封。作用：防止高压液体从泵壳内沿间隙漏出，或外界空气漏入泵内。第2节离心泵二、离心泵的工作原理1.排液过程2.吸液过程第2节离心泵3.气缚现象气缚现象：当启动离心泵时，若泵内未能灌满液体而存在大量气体，则由于空气的密度远小于液体的密度，叶轮旋转产生的惯性离心力很小，因而叶轮中心处不能形成吸入液体所需的真空度，这种虽启动离心泵，但不能输送液体的现象。离心泵是一种没有自吸能

5、力的液体输送机械。若泵的吸入口位于贮槽液面的上方，在吸入管路应安装单向底阀和滤网。单向底阀可防止启动前灌入的液体从泵内漏出，滤网可阻挡液体中的固体杂质被吸入而堵塞泵壳和管路。若泵的位置低于槽内液面，则启动时就无需灌泵。第2节离心泵2.2.2离心泵的主要性能参数和特性曲线一、离心泵的主要性能参数1.流量Q：以体积流量来表示的泵的输液能力，与叶轮结构、尺寸和转速有关。泵总是安装在管路中，故流量还与管路特性有关。2.压头（扬程）H：泵向单位重量流体提供的机械能。与流量、叶轮结构、尺寸和转速有关。扬程并不代表升举高度。一般实际压头由实验测定。第2节离心泵3.功率：（1）有效功率：指液体从叶轮获

6、得的能量；Q－m3/s（2）轴功率：指泵轴所需的功率。当泵直接由电机驱动时，它就是电机传给泵轴的功率。4.效率：由于以下三方面的原因，由电机传给泵的能量不可能100%地传给液体，因此离心泵都有一个效率的问题，它反映了泵对外加能量的利用程度：①容积损失；②水力损失；③机械损失。第2节离心泵二、离心泵的特性曲线H～Q曲线N～Q曲线～Q曲线。一般都通过实验来测定。第2节离心泵（1）从H～Q特性曲线中可以看出，随着流量的增加，泵的压头是下降的，即流量越大，泵向单位重量流体提供的机械能越小。（2）轴功率随着流量的增加而上升，流量为零时轴功率最小，离心泵应在关闭出口阀的情况下启动，这样可以使电机的

7、启动电流最小，以保护电机。（3）泵的效率先随着流量的增加而上升，达到一最大值后便下降。但流量为零时，效率也为零。根据生产任务选泵时，应使泵在最高效率点附近工作，称泵的高效区，在高效区内泵的效率一般不低于最高效率点的92%。（4）离心泵的铭牌上标有一组性能参数，它们都是与最高效率点对应的性能参数，称为最佳工况参数。第2节离心泵三、离心泵特性的影响因素1.液体的性质：（1）液体的密度：离心泵的压头和流量均与液体的密度无关，有效功率和轴功率随密度的增