化工原理第二章流体输送机械2

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流体输送机械

• 流体输送机械概述
  • 作用
    • 管路特性方程
      • 对于通枫机的气体输送系统,在风机进、出口截面间采用以单位体积(1 ㎡)气体为基准的伯努利方程
      • 它表示在特定管管路特性方程路中输送液体时；在管内流动处于高度湍流状态下管路所需的炸头 Hg随液体流He量 Qe的平方而变。
    • 管路特性曲线:将上述关系标绘在相应际的坐标图上，即可得到 H-Q曲线，即管路特性曲线。此曲线由管路布置和操作条件确定，与离心泵的性能无关。
  • 分类
    • 按输送流体的状态分类
      • 输送液体
        • 泵
      • 输送气体
        • 通风机
        • 鼓风机
        • 压缩机
        • 真空泵
    • 按工作原理分类
      • 动力式（叶轮式）
      • 容积式（正位移式）
      • 流体作用式
• 气体输送和压缩机械
  • 气体输送机械的分类
    • 通风机——出口表压低于 1.47×104 Pa,压缩比为1～1.15,常见的有离心通风机(结构、原理与离心泵同)
    • 鼓风机——出口表压 1.47×10 4～2.94×105 Pa,压缩比小于 4,如罗茨鼓风机(工作原理与齿轮泵同)、离心鼓风机等
    • 压缩机——出口表压在 2.94×10° Pa 以上,压缩比大于 4,如往复压缩机(结构、原理与往复泵同)、离心压缩机、液环压缩机等
    • 真空泵——用于减压操作,出口压力为 1.013×10'Pa,如水环真空泵、往复真空泵、蒸汽喷射真空泵等
  • 离心通风机
    • 性能参数与特性曲线
      • 风压HT：是单位体积气体通过风机时所获得的能量,让量单位为J/m3或 Pa,习惯上用 mmHgO 表示。在忽略风机进、出口位能差和风机本身流动阻力(用效率校正)的条件下,风机的全风压由静风压与动风压组成
      • 风量Q:是指单位时间内从风机出口排上的气体体积,以风机进口处的气体状态计,计量单位为m3/h。)
      • HT=HT'(1.2/ρ′) ρ′操作条件下空气的密度，Kg/m3
      • 轴功率与效率 式中 :N—轴功率,kW;Q.—风量,m'/s;HT—全风压,Pa; η—全压效率。
    • 离心通风机的选择
      • 根据管路布局和工艺条件，计算输送系统所需的实际风压HT ，并换算为实验条件下的风压HT。
      • 根据所输送气体的性质及所需的风压范围，确定风机的类型
      • 根据实际风量和实验条件下的风压，选择适宜的风机型号
      • 当ρ′>1.2kg/m3时，要核算轴功率
• 液体输送机械
  • 离心泵
    • 液体在离心泵中获得的机械能量最终表现为静压能的提高，离心泵之所以能输送液体主要是依靠高速旋转的叶轮所产生的离心力—工作原理
      • 开泵前：先在泵壳和吸入管道内灌满要输送的液体(灌泵); 开泵后：泵轴带动叶轮一起高速旋转产生离心力，液体在离心力作用下，从叶轮中心被抛向叶轮外周，压力增高，并以很高的速度(15-25m/s)流入泵壳。液体在流经叶轮的运动过程获得了能量，静压能增高，流 速增大（动能增加）。
        • 气缚现象（airbound）： 当泵启动时，若泵内存在空气，因空气的密度很小，产生的离心 力也很小，叶轮中心只能造成很小的负压力，不足以吸入液体，就会形 成叶轮的空转，这种虽启动泵，但不能输送液体的现象称为“气缚”。 产生原因：不灌泵或者是泵漏气。 气缚现象表明：离心泵无自吸能力，故启动前必须灌泵(pump priming)。
    • 基本结构
    • 分类
      • 了解
      • 清水泵（IS型、D型、Sh型）
        • IS型扬程8～98 m,流量范围为 4.5～360 m3/h。
        • D型国产多级泵的叶轮多为2～9级,多12级。全系列扬程范围为 14～351 m,流量范围为 10.8～850 m3/h。
        • SH型若泵送流量较大而所需压头并不高，全系列扬程范围为 9～140 ㎡,流量范围为 120~12 500 m3/h。
      • 油泵（AY型）：油泵有单吸与双吸,单级与多级之分。国产油系系列A 经第AS.4吸式为AVS_全系列扬程范围为560~ 60R mL海量范围为 6.25～500㎡/h温度范围为—45～500℃。
      • 防腐蚀泵（FM型）：当输送酸、碱及浓氮水等腐蚀性液体或不允许污染的液体时应采用防腐蚀泵,FM 型泵多采用机械密封装置,以保证高度密封要求。FM 泵全系列扬程范围为 16～103 m,流量范围为 3.6～360 ㎡/h.
      • 杂质泵（P型）：输送悬浮液及稠厚的浆液时用杂质泵,其系列代号为 P。P 型泵的特点是叶轮流道宽，叶片数目少,常采用开式或半闭式叶轮,泵的效率低。
      • 磁力泵（C型）：主要用于输送不含固体颗粒的酸、碱、盐溶液和挥发性、剧毒性液体等,特别适用手易燃、易爆、腐蚀性液体的输送。磁力泵全系列扬程范围为 1.2～100 m,流量范围为 0.1～100 m3/h。
      • 屏蔽泵（无密封泵）
    • 离心泵基本方程—能量方程的表达式
      • 离心泵的基本方程又称能量方程,是从理论上描述在理想情况下离心泵可能达到的最大压头(扬程)与泵的结构、尺寸,转速及液体流量诸因素之间关系的表达式。
      • 离心泵的理论特性曲线HT=A-BQT显然，对于后弯叶片，B>0，HT将随QT的增大而降低， 根据实验测定可知,离心泵的 H -Q 关系表达为 H=Aa-GQ2称为离心泵的特性方程
    • 性能参数与特性曲线
      • 实验测得
      • 流量
      • 压头（扬程）
      • 效率
        • 容积损失
        • 水力损失
        • 机械效率
      • 有效功率和轴功率
        • 有效功率
          • 式中 N.——离心泵的有效功率,w; H——离心泵的压头,m； Q——泵的实际流量,m3/s； p——液体的密度,kg/m3。
          • 
        • 轴功率
          • N_轴功率，KW
      • 离心泵的特性曲线
    • 影响离心泵性能的因素
      • 液体物性的影响
        • 液体的密度
        • 液体的黏度
      • 离心泵叶轮外径
        • 离心泵的切割定律 Q、H、N —叶轮外径为D2时泵的性能； Q'、H'、N'—叶轮外径切削为 D1时泵的性能。 其适用条件是固定转速下，叶轮外径变化不大于5%。
    • 离心泵在管路中的运行
      • 离心泵的安装高度—汽蚀现象
    • 离心泵的流量调节
      • 改变管路特性曲线——改变泵出口阀开度
      • 改变泵的特性
      • 离心泵的并联和串联操作：离心泵并联：增大流量，但不与并联台数成正比。离心泵串联：提高输出压头，也不与串联台数成正比
    • 离心泵的选择，安装与操作
  • 其他类型化工用泵
    • 往复式泵
      • 流量—往复泵的流量由泵缸尺寸、活塞冲程及往复次数(即活塞扫过的体积)所决定,
        • 单动泵理论流量（排液能力）式中QT——往复泵的理论流量,m3/min;A——活塞的截面积,m2;S——活塞的冲程,m;nr——活塞每分钟往复次数,1/min。
        • 双动泵理论流量 式中a—活塞杆的截面积,m2
        • 实际的计算式
      • 功率与效率 式中N—往复泵的轴功率,W;η—往复泵的总效率,通常 η=0.65～0.85,其值由实验测定。
      • 特性曲线
      • 流量调节
        • 旁路调节装置
        • 改变活塞冲程或往复频率
    • 计量泵、隔膜泵、旋涡泵、回转式泵