#第2章流體輸送設(shè)備

1、流體輸送設(shè)備2.1概述流體輸送機(jī)械：為流體提供能量的機(jī)械或裝置流體輸送機(jī)械在化工生產(chǎn)的作用：從低位輸送到高位，從低壓送至高壓，從一處送至另一處。對流體輸送機(jī)械的基本要求（1）滿足工藝上對流量和能量的要求（最為重要）；（2）結(jié)構(gòu)簡單，投資費(fèi)用低；（3）運(yùn)行可靠，效率高，日常維護(hù)費(fèi)用低；（4）能適應(yīng)被輸送流體的特性，如腐蝕性、粘性、可燃性等。流體輸送機(jī)械的分類按輸送流體的種類不同泵（液體）：離心泵、往復(fù)泵、旋轉(zhuǎn)泵風(fēng)機(jī)（氣體）：通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)，真空泵按作用原理不同：離心式、往復(fù)式、旋轉(zhuǎn)式等本章主要講解：流體輸送機(jī)械的基本構(gòu)造、作用原理、性能及根據(jù)工藝要求選擇合適的輸送設(shè)備。2.2離心泵它的從

2、壓出IfFJtliJ離心泵是化工生產(chǎn)中最常用的一種液體輸送機(jī)械，使用約占化工用泵的8090%。離心泵的工作原理和主要部件基本結(jié)構(gòu)：蝸形泵殼，泵軸（軸封裝置），葉輪啟動前：將泵殼內(nèi)灌滿被輸送的液體（灌泵）。輸送原理：泵軸帶動葉輪旋轉(zhuǎn)液體旋轉(zhuǎn)離心力（p,u）泵殼，ATuJpt液體以較高的壓力，口進(jìn)入壓出管，輸送到所需的場所。中心真空吸液氣縛現(xiàn)象：啟動前未灌泵，空氣密度很小，離心力也很小。吸入口處真空不足以將液體吸入泵內(nèi)。雖啟動離心泵，但不能輸送體。此現(xiàn)象稱為“氣縛”。說明離心泵無自吸能力。防止：灌泵。生產(chǎn)中一般把泵放在液面以下底閥（止逆閥），濾網(wǎng)是為了防止固體物質(zhì)進(jìn)入泵內(nèi)離心泵的主要部件1. 葉輪

3、葉輪是離心泵的最重要部件。其作用是將原動機(jī)的機(jī)械能傳給液體，使液體的靜壓能和動能都有所提高。uUU按結(jié)構(gòu)可分為以下三種：開式葉輪：葉輪兩側(cè)都沒有蓋板，制造簡單，效率較低。它適用于輸送含雜質(zhì)較多的液體。半閉式葉輪：葉輪吸入口一側(cè)沒有前蓋板，而另一側(cè)有后蓋板，它適用于輸送含固體顆粒和雜質(zhì)的液體。間單吸丈V1:If平衙札閉式葉輪：閉式葉輪葉片兩側(cè)都有蓋板，這種葉輪效率較高，應(yīng)用最廣。閉式或半開式葉輪的后蓋板與泵殼之間的縫隙內(nèi)，液體的壓力較入口側(cè)為高，這使葉輪遭受到向入口端推移的軸向推力。z.V可在后蓋板上鉆幾個小孔，稱為平衡孔平衡孔作用：消除軸向推動力。（泵的效率有所下降）泵殼離心泵的外殼多做成蝸殼

4、形，其內(nèi)有一個截面逐漸擴(kuò)大的蝸形通道。（2）使部分動能有效地轉(zhuǎn)化為泵殼的作用：（1）匯集液體；靜壓能。動能一靜壓能。23由売塢料封Iti（EJ£f如*慮推用MJFair.宙丹圈訥曲nff出:月團(tuán)w-.ftfl2. 軸封裝置軸圭寸裝置的作用：避免泵內(nèi)高壓液體沿間隙漏出，或防止外界空氣從相反方向進(jìn)入泵內(nèi)。離心泵的軸封裝置有填料密封和機(jī)械密封。機(jī)械密封的效果好于填料密封。離心泵的主要性能參數(shù)1.1.流量（送液能力）：單位時間內(nèi)泵所輸送的液體體積。qv，m3/s，m3/h。與葉輪尺寸、轉(zhuǎn)速、管路特性有關(guān)。2.揚(yáng)程（壓頭）：單位重量液體流經(jīng)泵后所獲得的能量，H,與泵的結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)速及流量有關(guān)。H用

5、實(shí)驗(yàn)測定，22H=厶-乙）ZA生比八Hf_Pgp22gp13.3.效率-zi=h°h二h。-泵的效率就是反映能量損失的大小。能量損失的原因泵的泄漏造成的。容積效率ni由于流體流過葉輪、泵殼時產(chǎn)生的能損失。水力效率n2。泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時，在軸承、軸封裝置等機(jī)械部件接觸處由于n3。=niXn2Xn3（1）容積損失：（2）水力損失：（3）機(jī)械損失：機(jī)械磨擦而消耗部分能量，機(jī)械效率泵的總效率n（又稱效率）n對離心泵來說，一般0.60.85左右，大型泵可達(dá)0.90軸功率軸功率：泵軸所需要的功率，PkW有效功率：單位時間內(nèi)液體從泵的葉輪所獲得的有效能量。PePe=qvHpgqv泵的流量，m3/s；H泵

6、的壓頭，m;32p液體的密度，kg/m;g重力加速度，m/s。泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時可能發(fā)生超負(fù)荷，所配電動機(jī)的功率應(yīng)比泵的軸功率大。在機(jī)電產(chǎn)品樣本中所列出的泵的軸功率，除非特殊說明以外，均系指輸送清水時的數(shù)值。例2-1某離心泵以20C水進(jìn)行性能實(shí)驗(yàn)，測得體積流量為720m3/h，泵出口壓力表數(shù)為3.82kgf/cm2,吸入口真空表讀數(shù)為210mmHg，壓力表和真空表間垂直距離為410mm，吸入管和壓出管內(nèi)徑分別為350mm及300mm。試求泵的壓頭。(能量損失可以忽略)離心泵的特性曲線及其影響因素1. 離心泵的特性曲線壓頭、流量、功率和效率之間的關(guān)系在一定轉(zhuǎn)速下HqvP即qv=0H-應(yīng)將qvT,H；qv

7、T,PT；P=Pmin啟動離心泵時，為了減小啟動功率,出口閥關(guān)閉。nqqv=0,n=0;離心泵的設(shè)計(jì)點(diǎn)：效率最高點(diǎn)。咼效率區(qū)：nmaxX92%銘牌：最咼效率下的流量、壓頭和功率影響離心泵性能的主要因素(1)液體物性對離心泵特性的影響 密度的影響離心泵的壓頭、流量、效率均與液體的密度無關(guān)。所以離心泵特性曲線中的Hqv及nqv曲線保持不變。但泵的軸功率與輸送液體的密度有關(guān)。密度軸功率 粘度的影響若被輸送液體的粘度大于常溫下清水的粘度，則泵體內(nèi)部液體的能量損失增大，因此泵的壓頭、流量都要減小，效率下降，而軸功率增大。對小型泵的影響尤為顯著。(2)轉(zhuǎn)速對離心泵特性的影響離心泵的特性曲線是在一定轉(zhuǎn)速n下

8、測定的，當(dāng)n改變時，泵的流量、壓頭及功率也相應(yīng)改變匹=匹生=（匹）2匹=（匹）3比例定律適用條件：n同一型號泵、同一種液體，在效n（3）葉輪直徑對離心泵特性的影響當(dāng)離心泵的轉(zhuǎn)速一定時，通過切割葉輪直徑D，使其變小，也能改變特性曲線。（稱為切割定律）D2H2d2、2P2不變的前提下。F直徑D的切割量小于5%。適用條件:3例2-2一水泵的銘牌上標(biāo)有：流量36.2m/h，揚(yáng)程12m，軸功率1.82kw，效率65%,配用電機(jī)容量2.8kw，轉(zhuǎn)數(shù)1400rpm。今欲在以下情況下使用是否可以？如不可以，采用什么具體措施才能滿足要求？（計(jì)數(shù)說明）（1）輸送密度為1800kg/m3的溶液，流量為33m3/h，

9、揚(yáng)程為12m；（2）輸送密度為800kg/m3的油品，流量為50m3/h，揚(yáng)程為24m。離心泵的工作特點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)1.管路特性曲線心U2A也PxHfW=2g;gH=疋Bq§Hf管一2g二H：u202g諒VB也工作點(diǎn)d工作點(diǎn)：泵的特性曲線H-qv與管路的特性曲線H-qv的交點(diǎn)。適宜工作點(diǎn)：工作點(diǎn)所對應(yīng)效率在最高效率區(qū)。2. 流量調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)流量實(shí)質(zhì)：改變離心泵的特性曲線或管路特性曲線,作點(diǎn)的問題。（1）改變管路特性曲線閥門開小：Bt曲線變陡qvJ閥門開大：BJ曲線變平坦qvt特點(diǎn)：應(yīng)用靈活，流量連續(xù)變化，（2）改變泵的特性曲線葉輪直徑nt泵特性曲線向上移nJ泵特性曲線向下移HTHJ能量損失

10、大。改變離心泵的轉(zhuǎn)速或改變H（3）離離心設(shè)將兩臺型號相同的泵并聯(lián)于自的吸入管路相同。在同一壓頭下,矣與串聯(lián)titqvTHt管路系統(tǒng)中，且各并聯(lián)泵的流量為線Rq：d從而改變泵的工液體溫度高0單臺泵的兩倍并聯(lián)泵的工作點(diǎn)由并聯(lián)特性曲線與管路特性曲線的交點(diǎn)決定。并聯(lián)后的總流量必低于單臺泵流量的兩倍，而且并聯(lián)壓頭略高于單臺泵的壓頭 離心泵的串聯(lián)兩臺型號相同的泵串聯(lián)操作時，每臺泵的流量和壓頭也各自相同。兩臺泵串聯(lián)操作的總壓頭必低于單臺泵壓頭的兩倍。 離心泵組合方式的選擇對于管路特性曲線較平坦的低阻力型管路，采用并聯(lián)組合方式可獲得較串聯(lián)組合方式為高的流量和壓頭；反之，對于管路特性曲線較陡的高阻力型管路，則宜

11、采用串聯(lián)組合方式。P57例2-3，2-4226離心泵的汽蝕現(xiàn)象與安裝高度1. 汽蝕現(xiàn)象當(dāng)泵入口處的壓力等于或低于輸送溫度下液體的飽和蒸汽壓時，液體將在該處汽化，產(chǎn)生氣泡。含氣泡的液體進(jìn)入葉輪高壓區(qū)后，氣泡就急劇凝結(jié)或破裂。因氣泡的消失產(chǎn)生局部真空，此時周圍的液體以極高的速度流向原氣泡占據(jù)的空間，產(chǎn)生了極大的局部沖擊壓力。在這種巨大沖擊力的反復(fù)作用下，導(dǎo)致泵殼和葉輪被損壞，這種現(xiàn)象稱為汽蝕現(xiàn)象。汽蝕：當(dāng)pi飽和蒸汽壓危害：噪音、震動，流量、揚(yáng)程明顯下降避免：最低點(diǎn)壓強(qiáng)飽和蒸汽壓產(chǎn)生原因：Hg高；泵吸入管路局部阻力過大在0-0、1-1截面間列柏努力方程離心泵的最大安裝高度為了避免氣蝕的發(fā)生，泵的安

12、裝高度不能太高，米用以下兩種抗氣蝕性能指標(biāo)來限定泵吸入口附近的最低壓力。(1) 氣蝕余量2.h=(衛(wèi)1生)Ps(2) 離心泵的允許吸上真空度知”即”hHfH二Pa-P1h和Hs°g廠家0.5-1)m左右。負(fù)值：表示在液面下。20C清水做實(shí)抄噹'H提高Hg：減少刀Hf(吸入管阻力，減少彎頭、閥門、增大吸入管直徑)P61例2-5例2-3用某臺離心泵輸送敞口水槽中40C清水，泵入口中心線距水面以上4m,泵入口管路的壓頭為1mH20。所選用的泵汽蝕余量為2mH2O。當(dāng)?shù)卮髿鈮簽镺.IMPa。試問這個泵能否正常工作？解：40C水飽和蒸汽壓pv=7.377kPa,密度p=992.2kg/

13、m3實(shí)際安裝高度Hg=4mv6.51m,故能正常工作例2-4若例2-2中的敞口水槽改為密閉水槽，槽內(nèi)水面上壓力為30kPa試問這個泵能否正常工作？實(shí)際安裝高度Hg=4m>-0.67m,故不能正常工作離心泵的類型與選用1. 離心泵的類型按輸送介質(zhì)分：清水泵、耐腐蝕泵、油泵、雜質(zhì)泵。按葉輪吸入方式：單吸泵、雙吸泵。按葉輪數(shù)目：單級泵、多級泵。（1）清水泵（IS型、D型、Sh型）輸送物理、化學(xué)性質(zhì)與清水類似的液體。IS50-32-250:IS單級單吸懸臂式離心泵；50泵吸入口直徑（mm）;32泵出口直徑（mm）;250葉輪直徑（mm）;適用：t<80°C、qv:4.5360m3

14、/h、H:898m。IS型泵的全系列揚(yáng)程范圍為898m,流量范圍為4.5360m3/h。帯環(huán)葉輪若要求的揚(yáng)程較高而流量并不太大時，可采用多級泵。這種泵在同一泵殼內(nèi)有多只葉輪，液體串聯(lián)通過各葉輪。國產(chǎn)多級泵的系列代號為D，稱為D型離心泵。葉輪級數(shù)一般為29級，最多為12級。全系列揚(yáng)程范圍為14351m,流量范圍為10.8850m3/h。Sh。這D12二ST音'若泵送液體的流量較大而所需揚(yáng)程并不高時，則可采用雙吸泵。國產(chǎn)雙吸泵的系列代號為種泵在同一泵殼內(nèi)有多只葉輪，液體串聯(lián)通過各葉輪25X3型泵為例：其中D為型號；12表示公稱流量（公稱流量是指最高效率時流量的整數(shù)值）；25表示該泵在效率最

15、高時的單級揚(yáng)程，m；3表示級數(shù)，即該泵在效率最高時的總揚(yáng)程為75m。國產(chǎn)雙吸泵的系列代號為Sh。全系列揚(yáng)程范圍為9140m,流量范圍為12012500m3/h。100S90型泵，100表示吸入口的直徑，mm；S表示泵的類型為雙吸式離心泵；90表示最高效率時的揚(yáng)程，m。（2）耐腐蝕泵：輸送酸、堿、鹽等腐蝕性液體（多采用機(jī)械密封裝置）F單級單吸式離心泵25FB-16A25代表吸入口的直徑，mm；F代表耐腐蝕泵；B代表所用材料為1Cr18Ni9的不銹鋼；16代表泵在最高效率時的揚(yáng)程，m；A表示該泵裝配的比標(biāo)準(zhǔn)直徑小一號的葉輪。（3）油泵特點(diǎn)：密封性能必須高，以免易燃液體泄漏Y型離心油泵如50Y60A

16、50入口直徑，mm；Y離心油泵；60單級揚(yáng)程，m；A表示該泵裝配的是比標(biāo)準(zhǔn)直徑小一號的葉輪。2. 離心泵的選用離心泵的選用，通?？砂聪铝胁襟E進(jìn)行。（1）根據(jù)被輸送液體的性質(zhì)和操作條件，確定泵的類型。 根據(jù)輸送介質(zhì)決定選用清水泵、油泵、耐腐蝕泵等； 根據(jù)現(xiàn)場安裝條件決定選用臥式泵、立式泵等； 根據(jù)流量大小選用單吸泵、雙吸泵等； 根據(jù)揚(yáng)程大小選用單級泵、多級泵等。（2）根據(jù)管路系統(tǒng)對泵提出的流量和壓頭的要求，從泵的樣本、產(chǎn)品目錄中選出合適的型號。所選泵所能提供的流量和壓頭比管路要求值要稍大。（3）核算泵的軸功率若被輸送液體的密度大于水的密度，則要核算泵的軸功率。2.3其他類型化工泵往復(fù)泵1.往復(fù)泵

17、工作原理主要部件：泵缸、活塞、吸入閥和排出閥。吸入閥和排出閥均為單向閥。工作原理：活塞由曲柄連桿機(jī)構(gòu)帶動作往復(fù)運(yùn)動，液體被吸入或排出。適用場合：小流量、高揚(yáng)程。沖程（行程）：活塞在泵缸內(nèi)兩端間移動的距離。往復(fù)泵的低壓是靠工作室的擴(kuò)張來造成的，所以在啟動之前，泵內(nèi)無須充滿液體。即往復(fù)泵有自吸作用。2.往復(fù)泵的類型和流量單動泵：具有一個泵缸的往復(fù)泵缺點(diǎn)：供液的不均勻。某些對流量均勻性要求較高的場1|qv,T=zAsnyqV,T=z(2AF-Af)snr合，也不適宜采用往復(fù)泵。雙動泵和三聯(lián)泵，可以改善單動泵流量的不均勻性。單動泵雙動泵合，也不適宜采用往復(fù)泵。雙動泵和三聯(lián)泵，可以改善單動泵流量的不均勻

18、性。單動泵雙動泵2式中：Z泵缸數(shù)目；Af活塞面積，m;S活塞沖程，m；nr活塞每分鐘往復(fù)次數(shù)，1/min；Af活塞桿截面積，m2。3. 往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)注意：與離心泵不同，往復(fù)泵不能采用出口閥門來調(diào)節(jié)流量。（1）旁路調(diào)節(jié)改變旁路閥門的開度，以增減泵出口回流到進(jìn)口處的流量，來調(diào)節(jié)進(jìn)入管路系統(tǒng)的流量。（2）改變轉(zhuǎn)速和活塞行程離心泵與往復(fù)泵比較2.4氣體輸送|離心泵|往復(fù)泵IH1氣體輸送機(jī)械：輸送機(jī)；壓縮比：氣體排出與吸:按其終壓（流量調(diào)壓力）【終壓不大，終壓為15kPa300kPa（表壓），壓縮比1.154；終壓為300kPa（表壓）以上，壓縮比大于4；使設(shè)備產(chǎn)生真空，出口壓力為1atm，壓縮比由真空度決定 通風(fēng)機(jī) 鼓風(fēng)機(jī) 壓縮機(jī) 真空泵械和壓縮氣體的設(shè)備入壓力的比值）無須灌泵、打開出口閥門（防止損壞泵體）或壓縮門及泵小分為四類:路調(diào)節(jié)于15kPa（表壓），壓縮比為11.15;按結(jié)構(gòu)與工作原理：離心式，往復(fù)式，旋轉(zhuǎn)式離心式通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)：和離心泵類似，葉片數(shù)較離心泵多。常用的通風(fēng)機(jī)有離心式和軸流式兩種，軸流式通風(fēng)機(jī)的送氣量較大，但風(fēng)壓較低，常用于通風(fēng)換氣，而離心式通風(fēng)機(jī)使用廣泛。H輪（1）離心式通風(fēng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理離心式通風(fēng)機(jī)的工作原理和離心泵的相似。（2）離心式通風(fēng)機(jī)的主要性能參數(shù)與特性曲線風(fēng)量風(fēng)量是氣體通過進(jìn)風(fēng)口的體積流量，以符號qv表示，單位為m3/s或m3/h風(fēng)