导图社区 第二章流体输送机械
化工原理第三版天津大学化工学院上册第二章、用于流体输送的一类通用机械,其功能在于将电动机或其他原动机的能量传递给被输送的流体,以提高流体的能位(即单位流体所具有的机械能)。流过的单位流体得到的能量大小是流体输送机械的重要性能。
编辑于2023-02-28 11:41:03化工原理第三版天津大学化工学院上册第六章。发和沸腾都是汽化现象,是汽化的两种不同方式。蒸发是在液体表面发生的汽化过程,沸腾是在液体内部和表面上同时发生的剧烈的汽化现象。溶液的蒸发(evaporation)通常是指通过加热使溶液中一部分溶剂汽化,以提高溶液中非挥发性组分的浓度(浓缩)
化工原理第三版、天津大学化工学院上册第五章、热的传递是由于物体内部或物体之间的温度差引起的。若无外功输入,根据热力学第二定律,热量总是自动地从温度高的地方传递至温度较低的地方。
两种不互溶液体搅拌时,其中必有一种被破碎成液滴,称为分散相,而另一种液体称为连续相。气体在液体中分散时,气泡为分散相。为达到小尺度的宏观混合,实际搅拌釜内不仅能发生大液滴的破碎过程,同时也存在小液滴相互碰撞而合并的过程。破碎与合并过程同时发生,必然导致液滴尺寸的不均匀分布。
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化工原理第三版天津大学化工学院上册第六章。发和沸腾都是汽化现象,是汽化的两种不同方式。蒸发是在液体表面发生的汽化过程,沸腾是在液体内部和表面上同时发生的剧烈的汽化现象。溶液的蒸发(evaporation)通常是指通过加热使溶液中一部分溶剂汽化,以提高溶液中非挥发性组分的浓度(浓缩)
化工原理第三版、天津大学化工学院上册第五章、热的传递是由于物体内部或物体之间的温度差引起的。若无外功输入,根据热力学第二定律,热量总是自动地从温度高的地方传递至温度较低的地方。
两种不互溶液体搅拌时,其中必有一种被破碎成液滴,称为分散相,而另一种液体称为连续相。气体在液体中分散时,气泡为分散相。为达到小尺度的宏观混合,实际搅拌釜内不仅能发生大液滴的破碎过程,同时也存在小液滴相互碰撞而合并的过程。破碎与合并过程同时发生,必然导致液滴尺寸的不均匀分布。
第二章 流体输送机械
流体输送机械概述
看书
管路系统对流体输送机械的能量要求
流体输送机械的功能是对流体做工以提高器机械能
管路系统对输送机械的其他性能要求
离心泵
离心泵的工作原理
离心泵的工作原理是依靠高速旋转的叶轮使叶片间的液体在惯性离心力的作用下自叶轮中心被甩向外周并获得能量,直接表现为静压能的提高。当液体自叶轮中心甩向外周的同时,叶轮中心形成低压区,在储槽液面与叶轮中心总势能差的作用下,致使液体被吸进叶轮中心。依靠叶轮的不断运转,液体便连续地被吸入和排除,从而达到输送液体的目的。
气缚现象
离心泵启动时,如果泵壳内存在空气,由于空气的密度远小于液体的密度,叶轮旋转所产生的离心万很小,叶轮中心处产生的低压不足以造成吸上液体所需要的真空度,这样,离心泵就无法工作,这种现象称作“气缚”。 离心泵无自吸力,所以在离心泵启动之前应该在离心泵内灌入被输送的液体。
离心泵的基本结构
供能
叶轮
作用
将电动机的机械能传给液体,使液体的动能有所提高
分类
根据结构
闭式叶轮
叶片的内侧带有前后盖板,适于输送干净流体,效率较高
开式叶轮
没有前后盖板,适合输送含有固体颗粒的液体悬浮物
半开式叶轮
只有后盖板,可用于输送浆料或含固体悬浮物的液体,效率较低
根据吸液方式
单吸式叶轮
液体只能从叶轮一侧被吸入,结构简单
双吸式叶轮
相当于两个没有盖板的单吸式叶轮背靠背并在了一起,可以从两侧吸入液体,具有较大的吸液能力,而且可以较好的消除轴向推力
转能
泵壳
作用
汇集液体,作导出液体的通道
能使液体的能量发生转换,一部分动能转变为静压
导轮
多级离心泵通常均安装导轮
作用
为了减少离开叶轮的液体直接进入泵壳时因冲击而引起的能量损失,在叶轮与泵壳之间,有时装置一个固定不动而带有叶片的导轮。导轮中的叶片使进入泵壳的液体逐渐转向。且流道连续扩大使部分动能有效的转化为静压能。
安装要求
导叶轮上的叶片的弯曲方向与叶轮上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,引导液体在泵壳的通道内平缓的改变方向,使能量损失减小,使动能向静压能的转换更为有利。
轴封装置
70%的故障是由轴承和密封引起的
作用
防止泵内高压液体从间隙漏出,或避免外界空气进入泵内。
分类
填料密封
机械密封
适用于密封要求较高的场合,比如酸,碱,易燃,易爆,有毒液体输送
离心泵的主要性能参数
流量
指单位时间内排到管路系统的液体体积,一般用大Q表示。常用的单位为L/s,m3/s,m3/h
压头(扬程)
定义
指不是离心泵对单位重量(1N)液体所提供的有效能量一般用h表示。单位为J/N或m。
影响因素
转速n
流量q
泵的结构(叶轮的直径,叶片的弯曲情况等)
计算
其中,h为两截面的垂直距离,Px为压力表读数,Pv为真空表读数的负值 忽略压头损失及动压头的差值,则H=h+(Px-Pv)/Pg
效率,轴功率,有效功率
轴功率N
定义
电动机输入泵轴的功率。用N表示,单位为J/s,W,Kw
计算
有效功率Ne
定义
单位时间内流体从泵的叶轮获得的能量。
计算
Ne是离心泵的有效功率,W H是离心泵的压头,m Q是离心泵的实际流量,m3/s 液体的密度,kg/m3
效率
定义
离心泵工作时,泵内存在各种功率损失,致使从电动机输入的轴功率不能全部转变为液体的有效功率。两者之差即为泵内的损失功率,其大小用效率来衡量。
计算公式
离心泵能量损失的原因
水力损失:泵内流体流动摩擦损失,使叶轮给出的能量不能全部被液体获得,仅获得有效扬程
容积损失:泵内有部分高压液体泄漏到低压区,使排出的液体流量小于流经叶轮的流量而造成功率损失,又称为流量损失
机械损失:泵轴与轴承之间的摩擦以及泵轴密封处的摩擦等造成的功率损失,称为机械损失
离心泵的特性曲线
离心泵的特性曲线
概念
表示离心泵的压头,效率和轴功率与流量之间关系的曲线,称为离心泵的特性曲线或离心泵的工作性能曲线。
特性曲线
H-Q曲线
H随Q的增大而减小
N-Q曲线
N随Q的增大而增大,当Q=0时,N最小,因此,启动离心泵时,应关闭出口阀,使电机的电流最小,以保护电机
曲线上的最高效率点即为泵的设计点,工程上也称为额定点,与之对应的流量称为额定流量,与最高效率点所对应的Q、H、N值称为最佳工况参数,实际生产中,—般取最高效率的92%范围内,如图所示波折号所示区域
影响离心泵性能的因素
液体物性的影响
液体的密度
扬程、流量、效率不变,轴功率改变
离心泵的流量Q和压头H与液体密度无关。泵的效率也不随密度而改变,因此当液体密度改变时,H-Q及曲线基本不变化,但泵的功率与液体密度成正比。 需要指出: 1.液体的质量流量与液体密度成正比, 2.泵进、出口的压力差与密度成正比。
液体的粘度
粘度:
当输送液体的粘度大于常温清水的粘度时
泵大压头减小
流量减小
效率降低
轴功率增大
当输送液体的粘度大于20cst(厘斯)时
需要按公式修正,看书
离心泵的转速对特性曲线的影响(比例定律)
适用条件是离心泵的转速变化不大于+-20%
对同一型号泵、同一种液体,在效率不变的条件下,N-Q、H随n的变化有如下关系(当泵的转速变化小于20%,认为效率基本不变,故需验算)
离心泵叶轮外径的影响(切割定律)
使用条件是固定转速下,叶轮直径的切削不大于5%D2
当离心泵的转速一定时,泵的基本方程式表明其流量压头与叶轮直径有关。对于同一型号的泵,可换用直径较小叶轮(除叶轮外径稍有变化外其他尺寸不变)此时蹦的流量,压头和轴功率与叶轮直径的近似关系为:
离心泵在管路中的运行
离心泵的安装高度
离心泵的安装高度受到汽蚀现象的限制
是指泵的入口距储槽液面的垂直距离
汽蚀现象
原理,看书102页
首先要理解的是: 在固定温度下,当外压小于饱和蒸气压时,液体会加快蒸发使外压增加直到外压等于饱和蒸气压。 在固定压强下,当外压小于饱和蒸气压时,液体会加快蒸发使自身降温直到某一个温度的饱和蒸气压等于外压。
危害
性能下降、噪声和震动、损害泵壳和叶轮
离心泵的抗气蚀性能
这里要看书p102,总结的不全
允许汽蚀余量NPSH
定义:为了防止气蚀现象发生,在离心泵的入口处液体的压头(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一定数值。此数值极为离心泵的允许气蚀余量。
影响因素:与吸液管路高度、管径等有关,而与泵本身无关
临界汽蚀余量
必须汽蚀余量
定义:表示液体从泵入口流到叶轮内最低压力点K处的全部压头损失
离心泵的最大安装高度
离心泵的工作点
将泵的特性方程和管路的特性方程联立解得的流量和压头即为泵的工作点
p103
离心泵的流量调节
p105
改变管路特性曲线--改变泵出口阀开度
阀门关小时:管路局部阻力加大,管路特性曲线变陡,即工作点上移,流量减小
改变泵的特性
改变泵的转速或叶轮外缘尺寸均可改变泵的特性。
泵的转速提高:工作点上移,流量增大
离心泵的并联操作
泵曲线
扬程不变,流量加倍(与自身的一半相对比)
低阻管路采用并联
离心泵的串联操作
泵曲线
流量不变,扬程加倍(与自身的一半相对比)
高阻管路采用串联
离心泵的类型与选择
类型
水泵
IS型(单级多吸泵)
D型(多级泵)
Sh型(双吸泵)
油泵(AY型)
耐腐蚀泵(FM型)
杂质泵(p型)
屏蔽泵(无密封泵)
磁力泵(C型)
选择
1.确定系统的流量与压头
2.选择泵的类型与型号
3.核算泵的轴功率
离心泵的安装与操作
1.实际安装高度要小于允许安装高度,并尽力减小吸入管路的流动阻力
2.启动泵前要灌泵,并关闭出口阀,使启动功率最小;停泵前也应先关闭出口阀,以保护叶轮。
3.定期检查维修
其他类型化工用泵
p112
往复泵
双动泵
计量泵
隔膜泵
回转泵
齿轮泵
螺杆泵
旋涡泵
气体输送机械
用途
气体输送
产生高压气体
产生真空
特点
离心通风机
工作原理
性能参数
性能曲线
选型