化工原理第二章流体输送机械.ppt

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1、第二章 流体输送机械,学习指导,1 本章学习的目的 本章是流体力学原理的具体应用。通过学习掌握工业上最常用的流体输送机械的基本结构、工作原理及操作特性，以便根据生产工艺的要求，合理地选择和正确地使用输送机械，以实现高效、可靠、安全的运行。2 本章应掌握的内容 本章应重点掌握离心泵的工作原理、操作特性、安装要求、离心泵的选型。3 本章学习中应注意的问题 在学习过程中，加深对流体力学原理的理解，并从工程应用的角度出发，达到经济、高效、安全地实现流体输送。,概述,流体输送机械：为流体提供机械能的机械设备根据其作用的对象不同主要分为二大类：（1）对液体做功的输送机械泵（2）对气体做功的输送机械风机、压

2、缩机（通风机、鼓风机、压缩机、真空泵）根据其工作原理的不同主要分为三大类：（1）动力式：利用高速旋转的叶轮来获得能量（包括离心式，轴流式）（2）容积式：利用活塞或转子的挤压（包括往复式，旋转式）（3）其他类：不属于上述两类，如喷射式 由于不同的物料（腐蚀性酸碱、粘度高润滑油）不同的输送要求（高压、大流量）等对输送机械具有不同的性能要求，所以泵、风机、压缩机的种类繁多。本章主要以离心泵为研究对象。,第一节 离心泵(Centrifugal pumps),一、工作原理和主要部件1、工作原理,基本结构,固定的泵壳,旋转的叶轮,2.工作过程,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

3、动能,叶轮外缘,流道扩大,动能,静压能,液体排出,排液过程,吸液过程,泵壳,若在泵启动前，泵内没有液体，而是被气体填充，此时启动是否能够吸上液体呢？此时泵内充满气体（其密度远小于液体），叶轮转动产生的离心力小，即产生的真空度不够大，贮槽液面与泵吸入口间的压力差小，不足以克服流体在吸入管路中的阻力损失以及液体位能的变化而吸上液体(无自吸能力)，这种现象称为“气缚”现象。因此在离心泵启动之前，我们必须进行灌泵操作（使泵内充满被输送的液体）。,2、主要部件(1)叶轮（Impeller）:离心泵的心脏，是流体获得机械能的主要部件，其转速一般可达12003600转/min，高速1070020450转/m

4、in。根据其结构可分为：,哪种形式的叶轮做功效率高？闭式叶轮效率最高，半开式叶轮效率次之，开式叶轮效率最低；原因在于叶片间的流体倒流（外缘压力高，叶轮中心压力低）回叶轮中心，做了无用功；增加了前后盖板使倒流的可能性减小。,(2)泵壳 从叶轮中抛出的流体汇集到泵壳中，泵壳是蜗壳形的故其流道不断地扩大，高速的液体在泵壳中将大部份的动能转化为静压能，从而避免高速流体在泵体及管路内巨大的流动阻力损失。因此泵壳不仅是液体的汇集器，而且还是一个能量转换装置。,(3)轴封装置 前面已提到泵启动后在叶轮中心产生负压，液体经过叶轮的做功，获得机械能经过泵壳的汇集，能量转换成静压能较高的流体进入排出管，由于泵轴带

5、动叶轮旋转，泵壳相对固定，泵轴穿过泵壳处必有间隙，故其会向外界漏液。密封方式有：填料密封与机械密封，填料密封适用于一般液体，而机械密封适用于有腐蚀性易燃、易爆液体。填料密封：简单易行，维修工作量大，有一定的泄漏，对燃、易爆、有毒流体不适用；机械密封：液体泄漏量小，寿命长，功率小密封性能好，加工要求高。,以上三个构造是离心泵的基本构造，为使泵更有效地工作，还需其它的辅助部件：导轮：液体经叶轮做功后直接进入泵体，与泵体产生较大冲击，并产生噪音。为减少冲击损失，设置导轮，导轮是位于叶轮外周的固定的带叶片的环。这此叶片的弯曲方向与叶轮叶片的弯曲方向相反，其弯曲角度正好与液体从叶轮流出的方向相适应，引导

6、液体在泵壳通道内平稳地改变方向，使能量损耗最小，动压能转换为静压能的效率高。,底阀（单向阀）：当泵体安装位置高于贮槽液面时，常装有底阀，它是一个单向阀，可防止灌泵后，泵内液体倒流到贮槽中。滤网：防止液体中杂质进入泵体。,二、离心泵的基本方程式,1、理论压头 假设：（a）叶轮内叶片数目无穷多，叶片的厚度无穷小,即叶片没有厚度；（b）液体为粘度等于零的理想流体。,从理论上表达泵的压头与直径、转速、结构及流量的关系，计算离心泵理论压头,(1)n，H T;(2)D2，H T,根据装置角2的大小，叶片形状可分为三种：,2、实际压头 由于前弯叶片的绝对速度c2大，液体在泵壳内产生的冲击剧烈得多，转化时的能

7、量损失大为增加，效率低。故为获得较高的能量利用率，离心泵总是采用后弯叶片。流体通过泵的过程中压头损失的原因：,（a）叶片间的环流：由于叶片数目并非无限多，液体有环流出现，产生涡流损失。,（b）阻力损失：实际流体从泵进口到出口有阻力损失。,（c）冲击损失：液体离开叶轮周边冲入蜗壳四周流动的液体中，产生涡流。,离心泵实际压头和实际流量,2B31型离心泵铭牌上标注的参数,泵在出厂前，必须确定其各项性能参数，即以上各参数值，并把它标在铭牌上；这些参数是在最高效率条件下用20 的水测定的。,三、离心泵的主要性能参数与特性曲线,1、离心泵的主要性能参数,(1)流量（Q）：单位时间内泵输送的液体体积，又称排

8、液量或输送能力。流量取决于泵结构、尺寸（叶轮直径与叶片的宽度）和转速。(2)压头（扬程，H）：泵对单位重量的液体所提供的有效能量。泵的扬程由泵的结构、尺寸、转数和流量所决定，不同型号的泵具有不同的扬程。,由于两截面间的管长很短，其阻力损失通常可以忽略，当进出口管径相同，两截面间的动压头差一般也可以略去，若两表测点高度相同，则可得,由b、c两截面间的柏努利方程：,(3)有效功率Ne、轴功率N 和效率 有效功率Ne：离心泵单位时间内对流体做的功Ne=HQg，W 轴功率N：单位时间内由电机输入离心泵的能量，W。NeN泵的效率：泵对外加能量的利用程度，100%。为什么？,泵运转过程中存在以下三种损失：

9、容积损失v：由于泄漏引起。机械损失m：由于机械摩擦引起。水力损失h：由于粘性和涡流引起。,总效率：,(4)轴功率N离心泵的轴功率N可直接用效率来计算：,一般小型离心泵的效率5070%，大型离心泵效率可达90%。,2、离心泵特性曲线（Characteristic curves）,由于离心泵的各种损失难以定量计算，使得离心泵的特性曲线HQ、NQ、Q的关系只能靠实验测定，在泵出厂时列于产品样本中以供参考。右图所示为4B20型离心泵在转速n2900r/min时的特性曲线。若泵的型号或转速不同，则特性曲线将不同。借助离心泵的特性曲线可以较完整地了解一台离心泵的性能，供合理选用和指导操作。,由图可知：,（

10、1）HQ曲线：Q，H(Q很小时 可能例外)。当Q0时，H也只能达到一定值，这是离心泵的一个重要特性。,（2）N Q曲线：Q，N。当Q0时，N最小。这要求离心泵在启动时，应关闭泵的出口阀门，以减小启动功率，保护电动机免因超载而受损。,（3）Q曲线：有极值点(最大值)，于此点下操作效率最高，能量损失最小。在此点对应的流量称为额定流量。泵的铭牌上即标注额定值，泵在管路上操作时，应在此点附近操作，一般不应低于92max。,离心泵的特性曲线测试装置,3、离心泵特性曲线的影响因素（1）密度对特性曲线的影响Q与无关，但ws=Q 与有关。H与无关。N=HQg/。教材附录泵性能表上列出的轴功率是指输送20清水时

11、的N。所选泵用于输送比水的大的液体应先按N=N/核算轴功率，若N 表中的电机功率，应更换功率大的电机，否则电机会烧掉。,（2）流体粘度对特性曲线的影响、hf、Q、H、N(的幅度超过Q H的幅度，N)。泵厂家提供的特性曲线是用清水测定的，若实际输送流体比清水大得较多，特性曲线将有所变化，应校正后再用。校正方法可参阅有关书刊。,若液体的运动粘度小于210-5m2/s，如汽油、煤油、轻柴油等，则对粘度的影响可不进行修正。,（3）转速n对特性曲线的影响,泵的特性曲线是在一定转速下测得的，实际使用时会遇到n改变的情况，若n变化20，可认为液体离开叶轮时的速度三角形相似，泵的效率不变（等效率）。,比例定律

12、,（4）叶轮直径D2对特性曲线的影响 泵的特性曲线是针对某一型号的泵(D2一定)而言的。一个过大的泵，若将其叶轮略加切削而使D2变小，可以降低Q和H而节省N。若D2变化5%，可以认为液体离开叶轮时的速度三角形相似，,离心泵的切割定律如下：,物性,密度,粘度,泵,转速变化20%,叶轮直径变化20%,无关,无关,无关,近似不变,近似不变,3、离心泵特性曲线的影响因素,例：用清水测定某离心泵的特性曲线，实验装置如附图所示。当调节出口阀使管路流量为25m3/h时，泵出口处压力表读数为0.28MPa（表压），泵入口处真空表读数为0.025MPa，测得泵的轴功率为3.35kW，电机转速为2900转/分，真

13、空表与压力表测压截面的垂直距离为0.5m。试由该组实验测定数据确定出与泵的特性曲线相关的其它性能参数。忽略阻力损失,解：与泵的特性曲线相关的性能参数有泵的转速n、流量Q、压头H、轴功率N和效率。其中流量和轴功率已由实验直接测出，压头和效率则需进行计算。以真空表和压力表两测点为1，2截面，对单位重量流体列柏努力方程,把数据代入，得,在工作流量下泵的有效功率为,效率为,四、离心泵的气蚀现象和允许安装高度,1、气蚀（Cavitation）现象,如图所示，液面较低的液体之所以能被吸入泵的进口，是由于叶轮将液体从其中央甩向外周，在叶轮中心进口处形成负压（真空），从而在液面与叶轮进口之间形成一定的压差，液

14、体籍此压差被吸入泵内。现在的问题是离心泵的安装高度Hg（Hg即叶轮进口与液面间的垂直距离）是否可以取任意值？,在液面0-0与泵强最低处即叶轮中心进口处K-K面之间列机械能衡算式，得,若液面压强p0一定，吸入管路流量一定（即uk一定），安装高度Hg，hf(0-k)，pk，当pk至等于操作温度下被输送液体的饱和蒸汽压pv时（即pkpv），液体将发生什么现象？又会使泵产生什么现象？,液体将发生部分汽化现象，所生成的大量蒸汽泡在随液体从叶轮进口向叶轮外周流动时，又因压强升高，气泡立即凝聚，气泡的消失产生局部真空，周围的液体以极大的速度冲向气泡原来所在的空间，在冲击点处产生很高的局部压强（高达几百个大气

15、压），冲击频率高达每秒几万次之多。尤其当汽泡的凝结发生在叶轮表面时，众多的液体质点尤如细小的高频水锤撞击着叶片；另外汽泡中还可能带有氧气等对金属材料发生化学腐蚀作用。泵在这种状态下长期运转，将导致叶片过早损坏。这种现象称为泵的气蚀现象。,离心泵在产生气蚀条件下运转，会产生什么样的后果呢？,泵的性能下降，流量、压头、效率均降低，最终变成气缚。,气蚀的危害：,产生振动和噪音，影响离心泵的正常运行和工作环境。,泵壳和叶轮的材料遭受损坏，降低泵的使用寿命,发生气蚀的原因：,泵的安装高度超过允许值；管径过细；泵吸入管路的局部阻力过大；泵输送液体的温度过高。,P叶轮入口过低的原因:,2、离心泵的抗气蚀性能

16、我国的离心泵规格中采用下述两种指标气蚀余量和允许吸上真空度来表示泵的抗气蚀性能(吸上性能).下面简述这两种指标的意义，并说明如何利用它们来确定泵的安装高度不至于发生气蚀现象。,离心泵的允许安装高度,允许吸上高度,(1)气蚀余量：NPSH,指泵入口处单位重量水所具有的、超过当时温度下汽化压力的富裕能量。,p叶轮入口处压强（最低）p液体的饱和蒸汽压,必需气蚀余量,为确保离心泵的正常操作，将临界气蚀余量加上一定的安全量,气蚀余量反映液体从泵入口处到叶轮进口能量的降低值，因此越小抗气蚀性能越好,用必需气蚀余量表示的安装高度:,对敞口贮槽,(2)允许吸上真空度,当地大气压,泵吸入口压强,泵入口处可允许达

17、到的最高真空度，m液柱,允许吸上真空高度越高，说明泵的吸水性能越好，即抗气蚀性能越好。,最大吸上真空高度：,当泵的气蚀现象刚发生时，所对应的吸上真空高度,为保证泵在运转中不发生气蚀现象，而又尽可能有最大的吸上真空度，规定留有0.3米的安全量。,允许吸上真空度,用允许吸上真空度表示的安装高度,离心泵实际的安装高度比允许安装高度低0.51 m,注意：泵工作点处的大气压与海拔高度有关。海拔高度越高，大气压就越低，泵的允许吸上真空度Hs就越小。液体的饱和蒸气压Pv与温度T有关。T越高，Pv就越高，Hs就越小。,允许吸上真空度的测定,Hs的值是以清水在温度为20、大气压为98.1kPa（10mH2O）的

18、条件下所测定的数值。实验值列在泵样本或说明书的性能表中,Hs的换算,(3)防止气蚀的措施,泵安装在液面以下,对易汽化的液体，提高,例2-2：用离心油泵从贮罐向反应器输送液态异丁烷。贮罐内液面恒定,其上方绝压为6.65kgf/cm2。泵在贮罐液面下1.5m处,吸入管路的压头损失为l.6m。异丁烷在输送条件下密度为530kg/m3,饱和蒸气压为6.5kgf/cm2。已知输送流量下泵的允许气蚀余量为3.5m。试确定该泵能否正常操作。,解：,例2-3,用3B33型水泵从一敞口水槽中将水送到它处，槽内水面恒定。输水量为4555m3/h。在最大流量下吸入管路的压头损失为1m，液体在吸入管路的动压头可忽略。

19、试计算（1）输送20水时泵的安装高度？（2）输送65 水时泵的安装高度？,已知：安装地区的大气压为9.81104；在流量范围内允许吸上真空度为5.0m和3.0m,解：,求安装高度时，以最大输送量所对应的允许吸上真空度为准,（2）输送65 水时泵的安装高度,（1）输送20水时泵的安装高度,当液体的输送温度较高或沸点较低时，由于液体的饱和蒸气压较高，要特别注意泵的安装高度,若泵的允许安装高度较低，可采用的措施,尽量减小吸入管路的压头损失把泵安装在贮液面以下，使液体利用位差自动灌入泵体内，“倒灌”,五、离心泵的工作点与流量调节,当离心泵安装到特定管路系统中操作时，实际工作的压头和流量不仅遵循泵特性曲

20、线关系，而且要受到管路特性曲线制约。,（1）管路特性,令,而,管路特性曲线：,表示在特定管路系统中，流体流经该管路时所需的压头与流量的关系，由管路布局和操作条件确定，与泵的性能无关。,（2）离心泵的工作点,将泵的HQ线和管路的HeQ线画在一张图上，得到交点A如图所示，该点称为泵在管路上的工作点，此时H=He。在工作点处泵的输液量即为管路的流量Q，泵提供的压头（扬程）H必恰等于管路所要求的压头He。当工作点是在高效区（不低于92max），则该工作点是适宜工作点，说明泵选择的较好。,注意：管路特性曲线He=K+BQ2为开口向上的抛物线，它在纵轴截距反映了管路上下游总势能差；B反映了管路阻力的大小；

21、B，同样流量下管路的阻力越大，B较大的管路称为高阻管路，反之则称为低阻管路；泵特性曲线中流量的单位可能是m3/s或m3/h；求工作点时，管路特性曲线的整理应注意保持单位一致；离心泵工作点的求法：解析法即当泵的特性曲线已知，可与管路特性曲线联立求工作点；若泵特性曲线未知，只有特性曲线图，则用图解法即将管路特性曲线画在泵特性曲线图上，两线的交点即为工作点。,（3）流量调节 流量调节就是设法改变工作点的位置，有以下两种方法：a）改变管路特性曲线 在离心泵出口处的管路上安装调节阀。改变出口阀门的开度即改变管路阻力系数，可改变管路特性曲线的位置，达到调节流量的目的。,优点：操作简便、灵活，应用范围广。对

22、于调节幅度不大而经常需要改变流量的场合，此法尤为适用。缺点：不仅增加了管路阻力损失（在阀门关小时），且使泵在低效率点工作，在经济上很不合理。因阀门关小多消耗的功率为,b）改变泵的特性曲线 由前述比例定律、切割定律可知，改变泵的转速、切削叶轮都可以达到改变泵的特性曲线的目的。如图所示，泵的转速由n1减小至n2时，泵的HQ线下移，工作点由点A1移至点A2，流量由Q1减小至Q2。,优点：不额外增加管路阻力，在一定范围内可保持泵在高效率区工作（n改变20时，可基本保持效率不变，如图中两种转速下的效率曲线所示），能量利用较为经济，这对大功率泵是重要的。缺点：调节不方便，一般只有在调节幅度大、时间又长的季

23、节性调节中才使用。,例2-4：某管路安装一台水泵，其特性曲线如图所示。将水池中的水送至高度为10m，表压为9.81104Pa 的密闭容器内，管内流量为16.7L/s，试求管路特性曲线(为定值)及输送每千克水所需要的能量；若将阀门关小，使管内流量减小25，管路特性曲线有何变化？此时输送每千克水所需要的能量为多少？,解:,求管路特性曲线：,由泵特性曲线知：,当Q16.7L/s时,泵的扬程H=50m,此时He=50m,管路的特性曲线为,关小阀门后,管路的特性曲线为,由泵特性曲线知：,当Q12.5L/s时,泵的扬程H=57m,此时He=57m,c）离心泵的并联和串联,并联,流量并联=2流量单,并联后的

24、实际工作点a点：,并联后泵的特性曲线：,串联,压头串联=2压头单,Q串,H串,串联后泵的特性曲线：,串联后的实际工作点a点：,须用串联,若,离心泵组合方式的选择,低阻管路(管路特性曲线较为平坦),宜用并联,宜用串联,A,B,A,B,高阻管路(管路特性曲线较为陡峭),若,例2-5：由水库将水打入一水池，水池水面比水库水面高50m，两水面上的压力均为常压，要求的流量90m3/h，输送管径为156mm，在阀门全开时，管长和各种局部阻力的当量长度的总和为1000m，对所使用的泵在Q=65135m3/h范围内属于高效区，在高效区中，泵的性能曲线可以近似地用直线HQ表示，此处H为泵的扬程单位是m，Q为泵的

25、流量单位是m3/h，泵的转速为2900r/min，摩擦系数=0.025，水的密度=1000kg/m3。试确定：（1）此泵能否满足要求？（2）如泵的效率在Q=90m3/h时可取为68%，求泵的轴功率，如果是用阀门进行调节的，由阀门关小而损失的功率为多少？（3）如将泵的转速调为2600r/min，并辅以阀门调节使流量达到要求的90m3/h，损失的功率为多少？,解：,在1-1、2-2间列伯努利方程,Q=90m3/h时，H=124.5-0.392 Q=89.22m,H He，所以泵满足要求,（2）,用阀门调节损失的压头为,损失的功率为,泵的特性曲线变为,Q=90m3/h时，H=100-0.351Q=6

26、8.41m,用转速调节，辅以阀门调节损失的压头为,损失的功率为,（3）转速改变后，由比例定律得,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),(H=2050m水柱),1.离心泵的类型,六、离心泵的类型、选择与使用,（1）清水泵性质与水相似的液体,IS型(原B型)单级单吸悬臂式,H：5-125m，Q：6.3-400,意义：,D型多级泵,压头较高,H：14-351m，Q：10.8-850,流量较大,S型(原Sh型)双吸泵,H：9-140m，Q：120-12500,(2)耐腐蚀

27、泵(F型)酸、碱液等,与被输送流体接触的材料全是耐腐蚀材料密封要求高，一般采用机械密封。,H灰口铸铁浓硫酸,B铬镍合金钢弱腐蚀性液体,M铬镍钼钛合金钢浓硝酸,100-泵吸入口径（mm）F-单吸单级悬臂式耐腐蚀离心泵。B-泵与输送介质接触过流部分为不锈钢1Cr18Ni9Ti制造。37-泵设计点扬程值（m）A-叶轮外径第一次切割。,100FB-37A,(3)油泵(Y型)石油产品,轴封严格、冷却良好,100Y-1202,吸入口直径,mm,单吸油泵,单级扬程,级数,YS双吸油泵,(4)杂质泵(P型)悬浮液和稠浆液,叶片少、流道宽(开式或半闭式),PN型泥浆泵实物图,2.离心泵的选择,液体性质,泵的类型

28、,确定流量(Qe)和压头(He),确定泵的型号，列出主要性能参数,核算轴功率,例：若某输水管路系统所要求的流量为50m3h-1，压头为28m，试选择一台适宜的离心泵，并确定该泵在实际运行时所需的轴功率及因用阀门调节流量而多消耗的轴功率。已知水的密度为1000kgm-3。,解：(1)确定泵的类型 由于被输送液体为清水，故选用清水泵。由IS型、D型及Sh型水泵的流量范围和扬程范围可知，IS型和D型水泵都可满足所要求的流量和压头，但D型水泵的结构比较复杂，价格也较高，所以选用IS型水泵。,(2)确定泵的型号 根据Qe=50m3h-1及He=28m，由附录21查得IS80-65-160型水泵较为适宜，

29、该泵的转速为2900rmin-1，在最高效率点下的主要性能参数为:Q=50 m3h-1，H=32m，N=5.97kW，=73%，,(3)该泵实际运行时所需的轴功率:该泵实际运行时所需的轴功率实际上是泵工作点所对应的轴功率。当该泵在Q=50m3h-1下运行时，所需的轴功率为5.97kW。,(4)因用阀门调节流量而多消耗的功率 由该泵的主要性能参数可知，当Q=50m3h-1时，H=32m及=73%。而管路系统要求的流量为Qe=50m3h-1，压头为He=28m。为保证达到要求的输水量，应改变管路特性曲线，即用泵出口阀来调节流量。操作时，可关小出口阀，增加管路的压头损失，使管路系统所需的压头也为32

30、m。,阀门调节流量而多消耗的压头为H=32-28=4m多消耗的轴功率为,安装高度Hg 防气蚀；,启动前灌液防气缚；,启动前关闭出口阀N=Nmin；,停泵前关闭出口阀防倒冲；,冬天停泵应排尽液体防冻裂。,3、离心泵的安装和操作,1、往复泵,第二节 其他类型液体输送机械,活塞与单向阀之间的空隙称为工作室。活塞从左端点到右端点的距离叫冲程（S）。,(1)工作原理：,结构,原理,吸液,排液,按照作用方式可分：,有自吸能力(无需灌液),单动往复泵：活塞往复一次只吸液和排液一次。由于单动泵的吸入阀和排出阀均装在活塞的一侧，吸液时不能排液，排液量不均。其流量变化服从正弦曲线规律。,双动往复泵：活塞两边都在工

31、作，每个行程均在吸液和排液。,三联往复泵：是由三台泵连在一根曲拐上，互成120度，实质上就是三台泵并联构成。该泵流量较均匀。,其理论流量：,流量,活塞截面积,活塞往复次数,活塞冲程m,(),位移,单动泵,（2）性能参数和特性曲线,实际流量：,活塞杆的截面积,双动泵,活塞杆的直径,（c）往复泵的特性曲线,QT仅与活塞每次扫过的体积AS及活塞往复次数nr有关，而与管路的特性无关。往复泵的实际流量Qv QT，v 1，Q QT,（d）往复泵工作点正位移泵的特性是：流量Q与管路特性无关；压头（扬程）H只决定于管路情况。往复泵是正位移泵。,流量调节：,改变往复速率或冲程；,回(旁)路调节,能损大。,不可关

32、闭出口阀启动,适用于小流量、高压头、高粘度流体,不适于腐蚀性流体、悬浮液,（3）往复泵流量调节：,a、旁路调节,（1）齿轮泵（Gear pumps）：靠齿轮的旋转实现流体输送,2、旋转泵（Rotary pumps）,齿轮泵,较高压头、高粘度液体,螺杆泵,高压头、高粘度液体,（2）螺杆泵（Screw pumps）：靠螺杆的旋转实现流体输送,小结：各类泵在化工生产中的应用（1）离心泵 靠高速回转的叶轮完成输送任务，故易于达到大流量，较难产生高压头。离心泵适用性广，价格低廉，得到广泛应用。（2）往复泵 靠往复运动的活塞挤压排送液体，因而易于获得高压头而难以获得大流量。流量较大的往复泵设备庞大，造价昂

33、贵。（3）旋转泵（齿轮泵、螺杆泵等）靠挤压作用产生压头，输液腔一般很小，故只适用于流量小而压头较高的场合，对高粘度料液尤其适用。,第三节 气体输送与压缩机械,气体输送与压缩机械的应用：（1）气体输送（2）产生高压气体（3）产生真空,气体输送机械的分类：按工作原理分为离心式、旋转式、往复式以及喷射式等；按出口压力和压缩比不同分为如下几类：（1）通风机：出口压力 294kPa（表压），压缩比大于4；（4）真空泵：用于减压，出口压力约为常压，压缩比由真空度决定。,气体输送机械的结构和原理与液体输送机械大体相同，液体输送机械能否用于输送气体呢？不能。为什么？因为气体与液体的性质有较大区别：（1）气体的

34、密度比液体的密度小得多（如空气密度1.293kg/m3，水的密度为1000kg/m3）；在同样条件下，气体在输送机械内产生的离心力小，所以气体输送机械的叶轮转速比液体输送机械来得快，且叶片数目多以提高离心力；（2）气体的粘度小，液体粘度大（空气粘度0.0177cp，水的粘度1cp）（3）气体的流速比液体的流速大得多，由于气体密度小在同样质量流量下，气体的的流速高于液体的流速，一般液体的适宜流速为13m/s，气体的适宜流速为1525m/s；所以气体输送机械需要更大的压头以克服气体流动的阻力损失；也正因为此气体输送需要较大的流速，气体输送机械的叶轮多采用径向叶片或前弯叶片；,（4）气体具有可压缩性

35、，液体压缩性小可视为不可压缩流体；气体经输送机械做功静压提高受压缩，产生热效应，故压缩比大的气体输送机械具有中间冷却装置；（5）气体的动压头不可忽略而位压头可忽略，液体则正好相反。总之，气体输送机械与液体输送机械相比：多采用前弯叶片或径向叶片，叶轮转速高、叶片数目多、设备体积大，对高压缩比气体输送机械具有中间冷却装置。,1、通风机（Fans）（1）离心通风机的分类 通风机主要有轴流式和离心式，轴流式通风机排风量大、压力小，一般只用于通风换气，不用于气体的输送，如冷却塔的通风。离心通风机的工作原理则与离心泵类似；根据通风机的出口压力分为：低压通风机：出口压力（风压）0.981kPa（表压）中压通

36、风机：出口压力0.981kPa2.942kPa（表压）高压通风机：出口压力2.942kPa14.7kPa（表压）其中低、中压通风机风压较低主要用于通风换气，高压通风机可用于气体输送。,（2）离心式通风机的性能参数 风量 Q（m3/h）风压 HT（Pa）在风机进口截面1、出口截面2之间列以单位体积流体为衡算基准的机械能衡算式，得,即,a、很小可以忽略；b、进出管段很短，气体在风机内的阻力损失在风机效率中考虑；,(3)离心通风机的特性曲线 与离心泵一样，通风机在出厂前，必须通过实验测定其特性曲线，如图所示。实验是在一定转速下进行，实验介质是压强为1atm、温度为20的空气,(4)离心通风机的选用

37、离心通风机的选用步骤与离心泵类似。但应注意：若使用条件与实验条件（1atm、20的空气，）不同，应将实际所需全风压HT 换算成实验条件下的全风压HT，然后根据HT与Q去选型。注意：不能用静风压或动风压去选型。全风压的换算可按下式进行：式中，为实际输送气体的密度。比例定律对风机仍适用；变，轴功率N变,2、罗茨鼓风机,罗茨鼓风机的结构如图所示，其工作原理与齿轮泵极为相似。罗茨鼓风机属于正位移型，其风量与转速成正比，而与出口压强无关。罗茨鼓风机的风量为2-500m3/min，出口压强不超过80kPa。罗茨鼓风机的出口应安装稳压气柜与安全阀，流量用旁路调节。出口阀不可完全关闭。,3、液环压缩机（纳氏泵

38、）,由略呈椭圆性的外壳和旋转叶轮所组成，叶轮在存有适量液体的壳体内旋转，液体在叶片带动下在离心力作用下抛向壳体周边形成椭圆形液环。椭圆形长轴处则形成两个月牙形空隙，供气体吸入和排出。当叶轮旋转一周时，在液环和叶片间所形成的密闭空间逐渐变大和变小各两次，气体从两个吸气口进入机内，从两个排气口排出。液环压缩机使气体只与叶轮接触而不与壳体接触，可用于输送腐蚀性气体。,4、喷射泵,喷射泵是利用高速流体射流时静压能转换为动能而造成的真空将气体吸入泵体，在泵内与射流流体混合，气体及工作流体一并排出泵体。喷射泵的工作流体可以是水，也可以是蒸汽。单级蒸汽喷射泵可以达到90%的真空度，为要获得更高的真空度，可以采用多级蒸汽喷射泵。喷射泵结构简单，无运动部件，但效率很低，工作流体消耗很大。,