化工原理---流体输送设备

这是一篇关于流体输送设备的思维导图，主要内容包括：气体输送设备，液体输送设备。欢迎点赞收藏！

流体输送设备

• 液体输送设备
  • 离心泵
    • 结构：电机+传动轴+离心泵（泵壳、叶轮、轴封装置）
    • 工作原理
      • 排液：叶轮旋转→蜗壳（动能→静压能）→下游管道
      • 吸液：液体受迫由叶轮中心流向外缘的同时，叶轮中心形成低压，液体在外界压力和叶轮中心的压力差作用下吸入叶轮
    • 主要的性能参数
      • 流量（Q）：单位时间内离心泵输送到管路系统的液体体积
      • 扬程（H）：也称压头，泵对单位重量流体所做的功；单位重量流体流经离心泵后获得的机械能
      • 有效功率（Ne）：泵在单位时间内对泵做的功
      • 轴功率（N）：原动机通过泵轴供给泵的输入功率
      • 效率（η）
        • 离心泵的能量损失
          • 容积损失
          • 水力损失
          • 机械损失
        • 离心泵的总效率：（小型泵50%~70%，大型泵90%）
    • 特性曲线
      • 注意
        • 效率最高点为设计点，此时最经济
        • 高效区：不低于高效率92%的范围
      • 示意图（此图为网图，P应为N）
    • 特性曲线的矫正
      • 流体密度：Q、H、效率与密度无关。H-Q、H-效率曲线不变
      • 流体粘度
        • 被输送液体黏度>常温水的黏度，离心泵的Q、H、效率下降，N上升
        • 运动黏度（流体的黏度与密度之比）：
        • 当流体粘度>20×10^-6m²/s时，用公式法逐点校正
      • 叶轮转速(Q1、H1、N1为转速n1时泵的性能，Q2、H2、N2为转速n2时泵的性能）
        • 离心泵的比例定律(适用条件：转速变化不大于20%）：
      • 叶轮直径（Q1、H1、N1为转速D1时泵的性能，Q2、H2、N2为转速D2时泵的性能）
        • 离心泵的切割定律（使用条件：直径的变化不大于20%）：
    • 气缚、气蚀
      • 气缚
        • 定义：离心泵启动时，若泵内存有空气，那么由于空气密度低，旋转产生离心力小，因此叶轮中心所形成的低压不足以将液体吸入泵内，虽启动离心泵也不能输送液体
        • 预防：启动前灌满液体，进行灌泵操作
      • 气蚀
        • 定义：离心泵安装高度提高时，泵内压力降低，到达叶轮中心低压区的液体，有一部分将沸腾汽化，产生气泡。当气泡随周围液体流至高压区，压力升高，气泡凝聚，液体质点会冲击叶片
        • 预防：离心泵内的最低压力>被输送液体的饱和蒸汽压（Pk>Ps）
          • 减小泵的安装高度
          • 减小汽蚀余量
    • 最大安装高度
      • 允许吸入真空度（Hs）:
      • 汽蚀余量:离心泵入口处液体的静压头与动压头之和必须大于操作温度下液体的饱和蒸汽压头的某一数值。(注意：离心泵的实际安装高度一般比允许安装高度低0.5-1m）
    • 工作点：管路特性曲线与扬程曲线的交点M点
    • 流量调节
      • 改变管路特性
        • 节流调节：在泵出口安装阀门调节流量（阀门关小，流量减小，局部阻力增大，管路特性曲线变陡峭）
          • 优点：迅速方便，连续调节
          • 缺点：阀门阻力损失增大
          • 适用：流量调节幅度不大，但需经常调节
      • 改变泵特性
        • 调节转速：转速减小，泵特性曲线向左下方移动
          • 优点：无多余能量损失，但需安装调速装置
          • 适用：流量变化幅度大，大中型泵流量调节适用
        • 更换或切削叶轮：叶轮直径减小，泵特性曲线向右下方移动
          • 优点：无多余能量损失
          • 适用：流量变化幅度不大
      • 串联/并联组合操作
        • 串联操作：两台型号相同的离心泵串联时，若各自的吸入管路完全相同，则两台泵的流量和压头必各自相同，且同一流量下，两台泵串联操作时的压头为单台泵的两倍
        • 并联操作：两台型号相同的离心泵并联时，若各自的吸入管路完全相同，则两台泵的流量和压头必各自相同，且同一压头下，两台泵并联操作时的流量为单台泵的两倍
    • 类型
      • 根据被输送液体的性质
        • 水泵，耐腐蚀泵，油泵，杂质泵
      • 叶轮吸液方式
        • 单吸泵、双吸泵
      • 叶轮数目
        • 单级泵、多级泵
    • 选型
      • 确定输送系统的流量与压头
      • 根据被输送液体的性质和操作条件确定泵的类型
      • 根据管路对泵提出的流量和扬程的要求确定泵的型号
      • 若被输送液体的密度大于常温下清水的密度，核算泵的轴功率
  • 往复泵
    • 自吸作用和安装高度：启动前不需要灌泵
    • 特点
      • 流量不连续、瞬时流量是脉动的，流量不均匀性
      • 出口压力取决于管路特性
      • 有自吸能力
    • 特性
      • 流量
        • 单动泵：
        • 双动泵:
      • 效率：与离心泵类似，效率比离心泵高，通常为72%-93%
    • 流量调节
      • 改变电机的转速或者改变活塞的冲程
      • 改变管路调节：旁路调节（特点：方便、能耗大、适用小幅度调节）
  • 其他类型的泵
    • 旋转泵
      • 齿轮泵（适用场合：压头高、流量小，介质为粘稠液体或膏状物）
      • 螺杆泵（适用场合：高压粘稠液体）
    • 漩涡泵（适用场合：流量小、压头高、黏度不大的液体）
    • 磁力驱动泵（适用场合：有毒有害，易燃易爆，腐蚀性强的不含颗粒液体）
• 气体输送设备
  • 作用
    • 输送气体
    • 产生高压气体
    • 产生真空
  • 分类
    • 工作原理
      • 离心式
      • 旋转式
      • 往复式
      • 作用式
    • 按综压或压缩比
      • 通风机（排气压≤15KPa）
      • 鼓风机（排气压力15~300KPa，压缩比<4）
      • 压缩机（排气压力>300KPa，压缩比>4）
      • 真空泵（排气压力为大气压，压缩比由真空度决定）
  • 离心式通风机
    • 离心式通风机的结构和工作原理（结构与单级离心泵类似）
    • 按风压（出口风压（表压））分为三类
      • 低压离心通风机（低于1kPa）
      • 中压离心通风机（1-2.94kPa)
      • 高压离心通风机（2.94-14.7kPa)
    • 性能参数
      • 风量：单位时间内从风机出口排出的气体体积
      • 风压:单位体积的气体流过风机时所获得的总机械能
      • 轴功率和效率
        • 有效功率
        • 全压效率
        • (注意：式中的压头与流量是同一状态下的值）
    • 选择
      • 确定输送系统的实际风压，并换算成实验条件下的风压
      • 根据被输送气体的性质及所需风压范围，确定风机的类型
      • 根据风机进口状态的实际风量和实验条件下的风压，确定离心通风机的型号
  • 鼓风机
    • 离心式鼓风机（工作原理与离心通风机相同）
    • 旋转式鼓风机
      • 工作原理：与齿轮泵类似
      • 结构：由机壳和腰型转子组成
      • 改变两转子的旋转方向，则吸入与排出口互换
  • 压缩机
    • 离心式压缩机
    • 旋转式压缩机
    • 往复式压缩机
  • 真空泵
    • 往复式真空泵
    • 喷液式真空泵
    • 喷射式真空泵