资源简介

(共51张PPT)
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《化工单元操作》
2 流体输送机械
2.1预备知识
2.2离心泵的开停车
2.3旋转泵的开停车
2.4往复泵的开停车
2.5往复式压缩机的开停车
2.6水环式真空泵的开停车
2.7流体作用泵
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2.1 预备知识
2.1.1 流体输送方式
2.1.2 流体输送机械分类
你居住在28楼，自来水厂的水如何输送到你家？
2.1.1 流体输送方式
1.高位槽送料
水 箱
位置高
移 液
负 压
2.真空抽料
气压式暖水瓶
压缩空气
3.压缩空气送料
抽水泵
风机
4.流体输送机械送料
流体输送从生产实际出发，采取不同的输送方式，比如高位槽送料、真空抽料、压缩空气送料和流体输送机械送料等。
风机
抽水泵
高位水箱
负压移液
压缩空气送水
2.1.2 流体输送机械分类
类型
流体 离心式 往复式 旋转式 流体作用式
液体
气体
流体输送机械的类型（按工作原理）
工程上把对流体做功的机械装置统称为流体输送机械。
离心泵、旋涡泵 往复泵、隔膜泵、计量泵、柱塞泵 齿轮泵、螺杆泵、轴流泵 喷射泵、酸贮槽空气升液器
离心压缩机、离心通风机、离心鼓风机 往复压缩机、往复真空泵、隔膜压缩机 罗茨通风机、液环压缩机、水环真空泵 蒸汽喷射泵、水喷射泵
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《化工单元操作》
2 流体输送机械
2.1预备知识
2.2离心泵的开停车
2.3旋转泵的开停车
2.4往复泵的开停车
2.5往复式压缩机的开停车
2.6水环式真空泵的开停车
2.7流体作用泵
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2.2 离心泵的开停车
2.2.1 离心泵的结构
2.2.2 离心泵工作过程
2.2.3 离心泵主要性能参数及特性曲线
2.2.4 离心泵的型号及选型
2.2.5 离心泵的操作步骤
2.2.6 汽蚀现象及允许安装高度
2.2.1 离心泵的结构
离心泵的基本结构
离心泵实物图
蜗牛形通道
叶轮
机壳
底阀(防止“气缚”)
滤网(阻拦固体杂质)
离心泵示意图
调节阀
单级离心泵剖面图
泵轴
泵壳
叶轮
吸入管
排出管
泵壳、叶轮 、泵轴、吸入管、 排出管、（单向阀、调节阀）。
1.叶轮
一圆盘上设置4-12张叶片。
后盖板上有一些小孔(平衡孔)。
安装位置: 叶轮中心与泵入口处对正，并紧固于泵轴上,是泵的核心部件。
构成:
A. 给流体能量
B. 在叶轮的中心处形成负压
负压区
提高流体的动能和静压能
作用:
分类:
闭式、半开式、开式
开式叶轮
半开式叶轮
闭式叶轮
开式、半开式叶轮：适用于粘度大的液体、浆料、固体杂质的液体，效率低。
闭式叶轮：适用于清洁液体，效率高。
单吸式
双吸式
单吸式、双吸式
完全消除轴向推力，具有较大的吸液能力。
盖板上开平衡孔，避免磨损振动。
— 泵 壳
— 叶 轮
1.泵壳: 截面积逐渐扩大,状似蜗牛的流体通道。
2.作用:
A. 汇集液体
B. 转化能量
—使部分动能转化为静压能
2.泵壳（蜗壳）
3. 轴封装置
1）轴封装置：实现泵轴与泵壳间密封的装置
2）作用: 防止泵内高压物料外泄及防止空气进入泵内
3）轴封装置种类
填料密封
特点——泵运转时，软填料必须润湿，允许有液滴漏出(以每分钟10～60滴为宜)，但密封性能稍差。
使用场合——水及与水相似的安全液体
泵轴
轴封垫圈
轴保护套
填料绳
工作液体
壳体
机械密封
1—螺钉
2—传动座
3—弹簧
4—推环
5—动环密封圈
6—动环
7—静环
8—静环密封圈
9—传动销
特点——泵正常工作时，动环、静环的摩擦面有一薄层液，能很好地研合；密封性能好，不会渗漏液滴。
使用场合——酸、碱、易燃、易爆、有毒的液体
2.2.2 离心泵工作过程
（1）吸液过程：
叶轮高速旋转
叶轮中心产生负压
液体进入泵内
灌泵
为什么？
泵启动
离心力作用
压差作用
（2）排液过程：
液体获得动能和静压能
进入泵壳
压出管路
液体进入泵内
离心力作用
被抛出
动能减少
静压能增加
想一想，为什么灌泵？
气缚现象：离心泵内有气体，由于气体的密度小于液体的密度，其离心力小，叶轮中心处负压（真空度）低，导致压差小，不足以克服阻力和位差，所以液体吸不上来。
结论：
离心泵启动前必须灌泵。
（3）离心泵的工作原理
泵入口处流体的位能和动能
贮槽液面上
流体的静压能
1.吸液：离心力作用，产生负压，形成压差。
2.排液：离心力作用供给流体能量（动能和静压能）。
泵壳中
部分动能
静压能
能量守恒及转化定律
能量守恒及转化定律
2.2.3离心泵主要性能参数及特性曲线
转速
定义：单位时间内叶轮做圆周运动的次数。
符号：n
单位：r/min
1. 主要性能参数
流量（送液能力或生产能力）
定义：单位时间内从泵内排出的液体体积。
符号：qv
单位：m3/s
扬程（压头）
定义：离心泵对1N流体所做的功。
符号：H
单位：m
功率
（1）有效功率
定义：单位时间内离心泵对流体所做的功。
符号：Pe
表达式：Pe = Wqvρ = Hqvρg
单位：W
（2）轴功率
定义：离心泵从原动机械那里所获得的能量。
符号：P
单位：W
效率
定义：反映离心泵利用能量的情况
符号：η
表达式：
2. 特性曲线
扬程-流量曲线
扬程随流量的增加而减少
轴功率-流量曲线
轴功率随流量的增加而增加
离心泵开车和停车时，都
要关闭出口阀，以达到降
低功率，保护电机的目的。
效率-流量曲线
离心泵在流量为零时，效率为零，随着流量的增加，效率也增加，在流量增加到某一数值后，再增加，效率反而下降。
需要指出的是，特性曲线是在293K和98.1kPa下以清水作为介质测定的，因此，当被输送液体的性质与水相差很大时，必须校正。
3. 影响离心泵性能的因素
密度
密度对流量、扬程和效率没有影响，但对轴功率有影响。
黏度
当液体的粘度增加时，液体在泵内运动时的能量损失增加，从而导致泵的流量、扬程和效率均下降，但轴功率增加。
转速
叶轮直径
当效率变化不大时，转速变化引起流量、压头和功率的变化符合比例定律。
在转速相同时，如果叶轮切削率不大于20％，则叶轮直径变化引起流量、压头和功率的变化符合切割定律，即
按叶轮特性分
a). 离心式
b). 混流式
c). 轴流式
按泵体形式分
a). 蜗壳式
b). 导叶式(透平式)
按泵的级数分
a)单级泵
b)多级泵
按吸入方式分
a)单吸泵
b)双吸泵
按泵体剖分分
a)节段式
b)中开式
按应用领域分
a)化工泵
b)污水泵
c)建筑用泵 (给水泵)
d)矿山用泵
e)电站用泵
2.2.4离心泵的型号及选型
离心泵的型号
按吸液方式 单吸泵/双吸泵
按叶轮数目 单级泵/多级泵
按使用条件 液下泵/管道泵/高温泵/低温泵/高温高压泵
按被输送液体性质 清水泵/油泵/耐腐蚀泵/杂质泵
按安装形式 卧式泵/立式泵
输送对象：输送水及性质与水相似的液体。
IS型泵--单级单吸离心水泵（原B型）
D型泵--国产多级离心泵的代号：流量↓扬程↑
S型泵--双吸离心泵的代号（原SH型泵）：流量↑扬程↓
（1）清水泵（包括IS型、D型、S型）
（2）耐腐蚀泵（F）
输送对象：输送酸、碱等腐蚀性液体。
——材料耐腐蚀
氟塑料离心泵
（3）油泵（Y）
自吸式油泵
输送对象：输送油类及石油产品。
——良好密封、>200℃需冷却夹套
（4）磁力泵（C）
10-转子/高性能磁钢
12-高性能稀土永磁体
特点：通过一对永久磁性联轴器带动，没有轴封、不泄漏、转动时无摩擦。
（4）磁力泵（C）
输送对象：输送不含固粒的酸、碱、盐溶液，
易燃、易爆液体，挥发性液体和
有毒液体（<90℃）。
灌泵
预热
盘车
运转方向，180 /次，不得反转
关闭出口阀，启动电机
调节流量
检查
停车
防止气缚
0流量，消耗功率最小，保护电机
调出口阀
均匀受热，防磨损破坏
先关闭出口阀，再关电机，防倒灌
轴承温度、压力等，避免干转
2.2.5 离心泵的操作步骤
饱和蒸气压
通常是指“在与某纯组分液相达到相平衡的气相中，此组分所占的分压”。（固体也有类似概念）
饱和蒸气压与总压、沸点的关系
例：100OC时水的饱和蒸气压为多少？
70kPa的压力下，水的沸点是多少？
当饱和蒸气压大于(等于)总压，液体会沸腾。(未考虑过热)
要使液体沸腾，可用升温或减压的方法。
沸点对应的饱和蒸气压等于总压。
总压升高，沸点升高；反之，总压降低，沸点降低。
饱和蒸气压、分压、蒸发、冷凝的关系
当饱和蒸气压大于分压但小于总压，则蒸发；
饱和蒸气压小于分压，则发生冷凝
理解饱和蒸气压
2.2.6 汽蚀现象及允许安装高度
（1）汽蚀现象：
被输送液体在泵体内汽化再液化的现象。
1.汽蚀现象
（2）产生气蚀现象的原因：
泵安装过高，吸入口处压力小于操作条件下被输送液体的饱和蒸汽压。液体将在该处气化并产生气泡，它随同液体从低压区流向高压区，气泡在高压作用下迅速液化，周围的液体以很高的速度填补这空间，并在惯性作用下冲击叶轮和泵壳，造成疲劳破坏。
（3）汽蚀现象危害：
离心泵的性能下降，流量、压头和效率都下降，严重时不能吸液。
当生成大量的气泡时，可出现气缚现象。
产生噪声。
产生振动。
使叶轮和泵壳疲劳破坏。
1.汽蚀现象
思考：如何避免气蚀现象？
使泵内压强最低处的压强高于饱和蒸气压。
通过保证泵入口前的能量来实现。
使安装高度低于允许安装高度来实现。
为防止汽蚀现象发生，离心泵的吸入口与储槽液面间可允许达到的最大垂直距离，称为离心泵的允许安装高度，记为Hg，单位为m。
2.允许安装高度
讨论
有时，计算出的允许安装高度为负值，这说明该泵应该安装在液体贮槽液面以下。
允许安装高度的大小与泵的流量有关。由其计算公式可以看出，流量越大，计算出的越小。因此用可能使用的最大流量来计算是最保险的。
一个原先操作正常的泵也可能由于操作条件的变化而产生气蚀，如被输送物料的温度升高，或吸入管线部分堵塞，或由贮槽液面降低而引起的实际安装高度的升高。
安装泵时，为确保不发生气蚀，实际安装高度比允许安装高度还要小0.5至1米。

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