化工原理流動傳輸

1、化工原理課件流動傳輸?shù)?頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二2022/9/4本章的目的： 結(jié)合化工生產(chǎn)的特點，討論各種流體輸送機(jī)械的操作原理、基本構(gòu)造與性能，合理地選擇其類型、決定規(guī)格、計算功率消耗、正確安排在管路系統(tǒng)中的位置等第2頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二2022/9/4第3頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二2022/9/41、基本部件和構(gòu)造1）葉輪a)葉輪的作用 將電動機(jī)的機(jī)械能傳給液體,使液體的動能有所提高。 b)葉輪的分類 根據(jù)結(jié)構(gòu)閉式葉輪開式葉輪 半閉式葉輪 葉片的內(nèi)側(cè)帶有前后蓋板，適于輸送干凈流體，效率較高。沒

2、有前后蓋板，適合輸送含有固體顆粒的液體懸浮物。只有后蓋板，可用于輸送漿料或含固體懸浮物的液體，效率較低。第4頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二2022/9/4平衡孔：閉式或半開式葉輪在運行時，離開葉輪的高壓液體使葉輪后蓋板所受壓力高于吸入口側(cè)，葉輪受到指向吸入側(cè)的軸向推力。為了減小軸向推力，則在后蓋板上相對于吸入口處開幾個平衡孔，以減小兩側(cè)的壓力差，但增加了內(nèi)部泄漏，使泵的效率減低第5頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二2022/9/4按吸液方式 單吸式葉輪 雙吸式葉輪液體只能從葉輪一側(cè)被吸入，結(jié)構(gòu)簡單。相當(dāng)于兩個沒有蓋板的單吸式葉輪背靠背并在了一起，

3、可以從兩側(cè)吸入液體，具有較大的吸液能力，而且可以較好的消除軸向推力。 第6頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二2022/9/42泵殼思考3：泵殼的主要作用是什么？匯集液體，并導(dǎo)出液體；能量轉(zhuǎn)換裝置第7頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二2022/9/4導(dǎo)葉輪 為了減少液體直接進(jìn)入蝸殼時的碰撞，在葉輪與泵殼之間有時還裝有一個固定不動的帶有葉片的圓盤，稱為導(dǎo)葉輪。導(dǎo)葉輪上的葉片的彎曲方向與葉輪上葉片的彎曲方向相反，使能量損失減小，使動能向靜壓能的轉(zhuǎn)換更為有效。 第8頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二3）軸封裝置A 軸封的作用 為了防止高

4、壓液體從泵殼內(nèi)沿軸的四周而漏出，或者外界空氣漏入泵殼內(nèi)。B 軸封的分類 軸封裝置 填料密封： 機(jī)械密封： 主要由填料函殼、軟填料和填料壓蓋組成，普通離心泵采用這種密封。 主要由裝在泵軸上隨之轉(zhuǎn)動的動環(huán)和固定于泵殼上的靜環(huán)組成，兩個環(huán)形端面由彈簧的彈力互相貼緊而作相對運動，起到密封作用。 端面密封第9頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二2022/9/4第10頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二2022/9/42-2離心泵離心泵的操作原理二、操作原理 由若干個彎曲的葉片組成的葉輪置于具有蝸殼通道的泵殼之內(nèi)。 葉輪緊固于泵軸上 泵軸與電機(jī)相連， 可由電機(jī)帶動旋

5、轉(zhuǎn)。 第11頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二2022/9/4 吸入口位于泵殼中央與吸入管路相連，并在吸入管底部裝 一止逆閥。 泵殼的側(cè)邊為排出口，與排出管路相連，裝有調(diào)節(jié)閥。離心泵的工作過程： 開泵前，先在泵內(nèi)灌滿要輸送的液體。 開泵后，泵軸帶動葉輪一起高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力。液體在 此作用下，從葉輪中心被拋向葉輪外周，壓力增高，并以 很高的速度（15-25 m/s）流入泵殼。 ?第12頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二2022/9/4 在蝸形泵殼中由于流道的不斷擴(kuò)大，液體的流速減慢，使 大部分動能轉(zhuǎn)化為壓力能。最后液體以較高的靜壓強(qiáng)從排 出口流入排出

6、管道。 泵內(nèi)的液體被拋出后，葉輪的中心形成了真空，在液面壓 強(qiáng)（大氣壓）與泵內(nèi)壓力（負(fù)壓）的壓差作用下，液體便 經(jīng)吸入管路進(jìn)入泵內(nèi)，填補(bǔ)了被排除液體的位置。 離心泵之所以能輸送液體，主要是依靠高速旋轉(zhuǎn)葉輪所產(chǎn)生的離心力，因此稱為離心泵。 第13頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二2022/9/4問3：是否所有的泵在啟動前都必須灌泵？NO. 液下泵不必，可自吸第14頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二 氣 縛 離心泵啟動時，如果泵殼內(nèi)存在空氣，由于空氣的密度遠(yuǎn)小于液體的密度，葉輪旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力很小，葉輪中心處產(chǎn)生的低壓不足以造成吸上液體所需要的真空度，

7、這樣，離心泵就無法工作，這種現(xiàn)象稱作“氣縛”。 為了使啟動前泵內(nèi)充滿液體，在吸入管道底部裝一止逆閥。此外，在離心泵的出口管路上也裝一調(diào)節(jié)閥，用于開停車和調(diào)節(jié)流量。第15頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二2022/9/4壓頭：單位重量液體所獲得的能量稱為泵的壓頭，用 He表示，單位m。理論壓頭：理想情況下單位重量液體所獲得的能量稱為理論壓頭，用HT表示。三離心泵的理論壓頭和實際壓頭第16頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二2022/9/4理論壓頭：理想情況下單位重量液體所獲得的能量稱為 理論壓頭，用HT表示。第17頁，共46頁，2022年，5月20日，0

8、點48分，星期二2022/9/4液體在高速旋轉(zhuǎn)的葉輪中的運動分為2種:1. 理論壓頭表達(dá)式的推導(dǎo)周向運動: 第18頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二2022/9/4第19頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二2022/9/4于是：根據(jù)余弦定理可知：第20頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二2022/9/4第21頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二2022/9/4第22頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二2022/9/4 2、離心泵基本方程式的討論 1）離心泵的理論壓頭與葉輪的轉(zhuǎn)速和直徑的關(guān)系 當(dāng)

9、葉片幾何尺寸（b2，2）與理論流量一定時，離心泵的理論壓頭隨葉輪的轉(zhuǎn)速或直徑的增加而加大。2）離心泵的理論壓頭與葉片幾何形狀的關(guān)系 根據(jù)葉片出口端傾角2的大小,葉片形狀可分為三種: 第23頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二2022/9/4a）徑向葉片（2=90。，圖a），ctg2=0 。泵的理論壓頭不隨流量qv而變化。第24頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二2022/9/4b）后彎葉片(20 。泵的理論壓頭隨流量qv的增大而減小 c）前彎葉片(290。，圖c)，ctg20 。泵的理論壓頭隨理論流量qv的增大而增大。 前彎葉片產(chǎn)生的理論壓頭最高，這類葉

10、片是最佳形式的葉片嗎？NO 第25頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二2022/9/4靜壓頭的增加：動壓頭的增加： 前彎葉片，動能的提高大于靜壓能的提高。 由于液體的流速過大，在動能轉(zhuǎn)化為靜壓能的實際過程中，會有大量機(jī)械能損失，使泵的效率降低。 一般都采用后彎葉片 第26頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二2022/9/4第27頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二2022/9/43. 離心泵的實際壓頭實際壓頭比理論壓頭要小。具體原因如下：（1）葉片間的環(huán)流運動第28頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二2022/9/

11、4（2）阻力損失第29頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二2022/9/4（3）沖擊損失第30頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二2022/9/4離心泵的主要性能參數(shù)和特性曲線1離心泵的主要性能參數(shù)第31頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二2022/9/4He，又稱揚(yáng)程，泵對單位重量流體提供的有效能量，m。可測量qV，泵單位時間實際輸出的液體量，m3/s或m3/h。可測量在泵進(jìn)口b、泵出口c間列機(jī)械能衡算式：轉(zhuǎn)速流量壓頭n第32頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二2022/9/4 離心泵的壓頭又稱揚(yáng)程。必須注意，揚(yáng)

12、程并不等于升舉高度Z，升舉高度只是揚(yáng)程的一部分。 第33頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二2022/9/4與效率有關(guān)的各種能量損失：第34頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二2022/9/4軸功率和效率Pa，又稱功率，單位W 或kW第35頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二2022/9/42、離心泵的特性曲線 離心泵的He、 、 Pa都與離心泵的qv有關(guān)，它們之間的關(guān)系由確定離心泵壓頭的實驗來測定，實驗測出的一組關(guān)系曲線： Heqv 、qv 、 Paqv 離心泵的特性曲線 注意：特性曲線隨轉(zhuǎn)速而變。 各種型號的離心泵都有本身獨自的特

13、性曲線，但形狀基本相似，具有共同的特點 第36頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二2022/9/4第37頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二2022/9/4包括 ：HeqV曲線 PaqV曲線 qV曲線2. 離心泵特性曲線及其換算 用20C清水測定第38頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二2022/9/4 離心泵在一定轉(zhuǎn)速下有一最高效率點，該點稱為設(shè)計點，設(shè)計點對應(yīng)的流量、壓頭和軸功率稱為額定流量、額定壓頭和額定軸功率，標(biāo)注在泵的銘牌上。一般將最高效率值的92%的范圍稱為泵的高效區(qū)，泵應(yīng)盡量在該范圍內(nèi)操作。設(shè)計點第39頁，共46頁，20

14、22年，5月20日，0點48分，星期二2022/9/41）Heqv曲線：表示泵的壓頭與流量的關(guān)系，離心泵的壓頭普遍是隨流量的增大而下降（流量很小時可能有例外）2）Paqv曲線：表示泵的軸功率與流量的關(guān)系，離心泵的軸功率隨流量的增加而上升，流量為零時軸功率最小。 離心泵啟動時，應(yīng)關(guān)閉出口閥，使啟動電流最小，以保護(hù)電機(jī)。3）qv曲線：表示泵的效率與流量的關(guān)系，隨著流量的增大，泵的效率將上升并達(dá)到一個最大值，以后流量再增大，效率便下降。第40頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二2022/9/4 離心泵在一定轉(zhuǎn)速下有一最高效率點。離心泵在與最高效率點相對應(yīng)的流量及壓頭下工作最為經(jīng)濟(jì)

15、。 與最高效率點所對應(yīng)的qv、He、Pa值稱為最佳工況參數(shù)。離心泵的銘牌上標(biāo)明的就是指該泵在運行時最高效率點的狀態(tài)參數(shù)。 注意：在選用離心泵時，應(yīng)使離心泵在該點附近工作。一般要求操作時的效率應(yīng)不低于最高效率的92%。第41頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二2022/9/4一臺離心泵安裝在一定的管路系統(tǒng)中工作,就有一定的He和qv ,它是管路系統(tǒng)要求的,也是泵所能提供的。對選定的離心泵，轉(zhuǎn)速n一定，在特定的管路系統(tǒng)中運轉(zhuǎn)，只能在該點工作，若該點在最高效率區(qū)，則該工作點是適宜的。第42頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二2022/9/43、離心泵性能的改變 1、液體性質(zhì)的影響 1）液體密度的影響 離心泵的流量 與液體密度無關(guān)。 離心泵的壓頭 與液體的密度無關(guān) Heqv曲線不因輸送的液體的密度不同而變 。泵的效率不隨輸送液體的密度而變。 離心泵的軸功率與輸送液體密度有關(guān) 。第43頁，共46頁，2022年，5月20日，0點48分，星期二2022/9/42）粘度的影響 當(dāng)輸送的液體粘度大于常溫清水的粘度時