流體輸送機械-2課件

1、2 流體輸送機械2 流體輸送機械2.3 其他類型泵(自 學(xué))2.3.1 往復(fù)泵2.3.2 計量泵2.3.3 隔膜泵2.3.4 齒輪泵2.3.5 螺桿泵2.3.6 旋渦泵2.3 其他類型泵(自 學(xué))2.3.1 往復(fù)泵2.3.1 往復(fù)泵一、 結(jié)構(gòu)和工作原理泵缸；活塞；活塞桿；吸入閥、排出閥 the chamber is a stationary cylinder that contains a pistonThe liquid is drawn into the cylinder or discharge by the reciprocating moves of a piston in the

2、cylinderthe liquid is forced out by the piston on the return stroke ，high pressures chamberpistondischargeinletpistonliquidPressure energywork2.3.1 往復(fù)泵一、 結(jié)構(gòu)和工作原理泵缸；活塞；活塞桿；吸工作原理：說明： 活塞往復(fù)運動，直接以靜壓能形式供能。 為耐高壓，活塞和連桿用柱塞代替。 往復(fù)泵是一種容積式泵double-action: continuoussingle-action: discontinuous工作原理：說明： 活塞往復(fù)運動，直接以靜

3、壓能形式供能。 活塞桿的截面積，m2。 單動泵：活塞截面積，m2；活塞沖程，m；活塞往復(fù)頻率，次/min雙動泵：二、往復(fù)泵的流量和壓頭1.理論平均流量 2. 實際平均流量=容積效率理論平均流量與壓頭無關(guān)活塞桿的截面積，m2。 單動泵：活塞截面積，m2；雙動泵3. 流量的精確性 Q僅與活塞面積、沖程、往復(fù)頻率有關(guān)，與泵的壓頭和管路特性無關(guān)。 4. 往復(fù)泵的壓頭 擠壓供液，H任意高。其上限取決于泵的機械強度和電動機的功率，與泵幾何尺寸無關(guān)。實際取決于管路特性3. 流量的精確性 Q僅與活塞面積、沖程、往復(fù)頻率有關(guān)，與泵 5. 特性曲線 Q僅與泵特性有關(guān)，與管路特性和H無關(guān) H僅與管路特性有關(guān)，與泵特

4、性和Q無關(guān) 正位移特性高阻高壓！Work point 5. 特性曲線 Q僅與泵特性有關(guān)，與管路特性和H無關(guān) 三 往復(fù)泵的操作要點和流量調(diào)節(jié) 1. 適用場合 (Q不太大，H較高，非腐蝕和懸浮物) 2. 吸上高度 與上游壓強、被輸送液體的性質(zhì)和溫度有關(guān) 3. 有自吸作用，啟動前不需要灌泵 4. 一般不設(shè)出口閥，若有，也必須打開啟動 三 往復(fù)泵的操作要點和流量調(diào)節(jié) 1. 適用場合 ( 5. 往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)方法用旁路閥調(diào)節(jié)流量 必須注意的是排出閥和支路閥不可同時關(guān)閉。 改變活塞往復(fù)頻率和次數(shù)這種辦法比較簡便，但會引起一定能量損失。 5. 往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)方法用旁路閥調(diào)節(jié)流量 必須注意的課堂作業(yè)往復(fù)泵

5、是怎樣工作的？往復(fù)泵如何操作及調(diào)節(jié)流量？怎樣改善往復(fù)泵排液的不均勻性？往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)和離心泵有什么不同？ 課堂作業(yè)往復(fù)泵是怎樣工作的？2.3.2 計量泵（或稱比例泵）一、 外觀2.3.2 計量泵（或稱比例泵）一、 外觀二、工作原理往復(fù)泵的一種原動機偏心輪轉(zhuǎn)動柱塞的往復(fù)運動三、流量調(diào)節(jié)調(diào)整偏心度柱塞沖程變化 流量調(diào)節(jié)。 四、應(yīng)用場合輸送量或配比要求非常精確，小流量的二、工作原理往復(fù)泵的一種原動機偏心輪轉(zhuǎn)動柱塞的往復(fù)運動三2.3.3 隔膜泵一、 外觀2.3.3 隔膜泵一、 外觀二、工作原理往復(fù)泵的一種三、流量調(diào)節(jié)調(diào)整活柱往復(fù)頻率或旁路四、應(yīng)用場合腐蝕性的液體、固體懸浮液二、工作原理往復(fù)泵的一種三

6、、流量調(diào)節(jié)調(diào)整活柱往復(fù)頻率或旁路四2.3.4 齒輪泵一、 剖面圖2.3.4 齒輪泵一、 剖面圖二、工作原理旋轉(zhuǎn)泵的一種三、流量調(diào)節(jié)四、應(yīng)用場合轉(zhuǎn)速或旁路高壓頭、小流量。粘稠以至膏狀物。不適于輸送固體懸浮液二、工作原理旋轉(zhuǎn)泵的一種三、流量調(diào)節(jié)四、應(yīng)用場合轉(zhuǎn)速或旁路高2.3.5 螺桿泵一、外觀2.3.5 螺桿泵一、外觀二、工作原理旋轉(zhuǎn)泵的一種單螺桿二、工作原理旋轉(zhuǎn)泵的一種單螺桿三螺桿三螺桿三、 流量調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速或旁路四、 應(yīng)用場合高壓頭、小流量。粘稠以至膏狀物。適于輸送固體懸浮液三、 流量調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速或旁路四、 應(yīng)用場合高壓頭、小流量。粘稠以2.3.6 旋渦泵 一、工作原理特殊類型的離心泵2.3.6 旋渦

7、泵 一、工作原理特殊類型的離心泵旋渦泵是通過旋轉(zhuǎn)的葉輪葉片，對流道內(nèi)液體進行三維流動的動量交換而輸送液體。旋渦泵是通過旋轉(zhuǎn)的葉輪葉片，對流道內(nèi)液體進行三維流動的動量葉輪開有凹槽的圓盤引水道葉輪旋轉(zhuǎn)，凹槽內(nèi)液體被做功。在引水道和凹槽間往返多次，被多次做功。二、流量調(diào)節(jié)Q， N與正位移泵相同三、應(yīng)用場合Q，H高壓頭，較小流量不適于輸送固體懸浮液、高粘度流體葉輪開有凹槽的圓盤引水道葉輪旋轉(zhuǎn)，凹槽內(nèi)液體被做功。在引液體在葉片與引水道之間的反夏迂回是靠離 力的作用，故旋渦泵在開動前也要灌滿液體旋渦泵的最高效率比離心泵低，特性曲也與離心泵有所不同。旋渦泵在啟動泵時，出口閥必須全開。 液體在葉片與引水道之間

8、的反夏迂回是靠離 力的作用，故旋渦泵在問 題？查閱資料，了解目前常用的還有那些液體輸送設(shè)備？基本原理是什么？問 題？查閱資料，了解目前常用的還有那些液體輸送設(shè)備？基各類泵的比較與選擇 離心泵目前在化工廠中已成為應(yīng)用最廣的一種泵。往復(fù)泵易于獲得高壓頭而難以獲得大流量。旋旋渦泵只適用于流量小，而壓頭較高的場合，對高粘度料液尤其適宜。比較離心泵、容積式泵、旋轉(zhuǎn)泵的結(jié)構(gòu)、原理、操作和使用場合各類泵的比較與選擇 離心泵目前在化工廠中已成為應(yīng)用最廣的一種流體輸送機械-2課件2.4 氣體輸送機械2.4.1 概述2.4.2 氣體輸送設(shè)備的分類與選型2.4.3 離心式通風(fēng)機2.4.4 往復(fù)式壓縮機2.4 氣體輸

9、送機械2.4.1 概述2.4.1 概述 一、氣體輸送機械在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 氣體輸送 壓力不高，但量大，動力消耗大產(chǎn)生高壓氣體： 終到設(shè)備壓力高產(chǎn)生真空： 上游設(shè)備負壓操作二、氣體輸送機械的一般特點 動力消耗大 設(shè)備體積龐大 特殊性氣體的可壓縮性 2.4.1 概述 一、氣體輸送機械在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 氣三、氣體輸送機械的分類 工作原理離心式、旋轉(zhuǎn)式、往復(fù)式、噴射式等出口壓力（終壓）和壓縮比 通風(fēng)機：終壓15kPa，壓縮比1至1.15鼓風(fēng)機：終壓15300kPa，壓縮比小于4。壓縮機：終壓300kPa以上，壓縮比大于4。真空泵：造成負壓，終壓p0，壓縮比由真空度決定。 三、氣體輸送機械的分類 工

10、作原理離心式、旋轉(zhuǎn)式、往復(fù)式、 fans (low pressure 100mmH2O) 出口風(fēng)壓低于1kpa(表壓)centrifugal blower(鼓風(fēng)機)(intermediate pressure ) 13kpa (100300mmH2O (atg) compressor 315kpa(3001500mmH2O)(atg)reciprocating low pressure (10kpa)(atg)compressor intermediate pressure 10100 kpa (atg) high pressure 1001000kpa(atg) Rotary blower

11、(羅茨鼓風(fēng)機) Rotary liquid circular compressor (液環(huán)式的壓縮機) Hydraulic jetting pump( 水力噴射泵)Vacuum pump Vapourous jetting pump(蒸汽噴射泵) 能量衡算基準不同， 液體 1kg 揚程，m 氣體 1m3 風(fēng)壓，N/m2 氣體壓縮時，產(chǎn)生熱效應(yīng)，需設(shè)冷卻裝置。 氣、液體輸送設(shè)備區(qū)別風(fēng)機主要用于：氣體輸送；壓縮機主要用于：壓縮氣體。 能量衡算基準不同， 氣、液體輸送設(shè)備區(qū)別風(fēng)機2.4.2 離心式通風(fēng)機2.4.2 離心式通風(fēng)機型式： 離心式多用于氣體輸送； 軸流式一般用于通風(fēng)換氣。離心式和軸流式通風(fēng)

12、機示意圖(a)離心式(b)軸流式型式： 離心式多用于氣體輸送；離心式和軸流式通風(fēng)機示意圖 結(jié)構(gòu)： 主要部件：葉輪、蝸殼； 葉片形式： 低壓風(fēng)機 葉片平直； 中、高壓風(fēng)機 葉片彎曲。 工作原理 ：同離心泵1機殼2葉輪3吸入口4排除口 結(jié)構(gòu)： 工作原理 ：同離心泵1機殼一、離心式通風(fēng)機的結(jié)構(gòu)特點 葉輪直徑較大 適應(yīng)大風(fēng)量葉片數(shù)較多 葉片有平直、前彎、后彎不求高效率時前彎機殼內(nèi)逐漸擴大的通道及出口截面常為矩形 一、離心式通風(fēng)機的結(jié)構(gòu)特點 葉輪直徑較大 適應(yīng)大風(fēng)量二、性能參數(shù)和特性曲線 1. 風(fēng)量：按入口狀態(tài)計的單位時間內(nèi)的排氣體積。m3/s，m3/h 2.全風(fēng)壓：單位體積氣體通過風(fēng)機時獲得的能量HT

13、。J/m3，Pa性能表上參數(shù)(1atm、20空氣 ) HT0（總壓能） HsT0（靜壓能）二、性能參數(shù)和特性曲線 1. 風(fēng)量：按入口狀態(tài)計的單位時風(fēng)機內(nèi)壓力變化小，氣體可視為不可壓縮流體，對風(fēng)機進、出口截面作能量衡算：靜風(fēng)壓動風(fēng)壓 出口速度很高，且壓縮比小，動風(fēng)壓占比例很高 氣體獲能 = 進出口靜壓差(靜風(fēng)壓)+動能差(動風(fēng)壓)風(fēng)機內(nèi)壓力變化小，氣體可視為不可壓縮流體，對風(fēng)機進、出口截面 軸功率 說明：HT 與 流體密度有關(guān) 離心通風(fēng)機特性曲線 效率 軸功率 說明：HT 與 流體密度有關(guān) 離心通風(fēng)機特性QNQQHTQHSQ 4. 特性曲線 1atm、20用空氣測定 HT0Q，HsT0Q，NQ，

14、QQNQQHTQHSQ 4. 特性曲線 1atm、2(3) 離心通風(fēng)機的選用 由流體性質(zhì)，選擇風(fēng)機類型； 由管路所需風(fēng)壓、流量，確定具體型號； 例：輸送400C空氣，管路需要HT qV 選型 注意：按 HT 和 QV ，從樣本中選擇風(fēng)機 計算風(fēng)機效率，使其在高效區(qū)工作。(3) 離心通風(fēng)機的選用注意：按 HT 和 QV ，從樣本鼓風(fēng)機離心式羅茨式鼓風(fēng)機離心式（1）離心式鼓風(fēng)機（透平鼓風(fēng)機）主要結(jié)構(gòu)和工作原理與離心通風(fēng)機類似，產(chǎn)生較高的風(fēng)壓，采用多級。出口表壓力一般不超過294103Pa。外形離心泵蝸殼形通道常為圓形 （1）離心式鼓風(fēng)機（透平鼓風(fēng)機）主要結(jié)構(gòu)和工作原理與離心通風(fēng)羅茨鼓風(fēng)機 工作原理

15、齒輪泵 正位移型：風(fēng)量n，與出口壓強無關(guān) 風(fēng)量：2500m3/min 出口表壓可達80kPa氣體溫度85否則轉(zhuǎn)子會因受熱臌脹而卡住 羅茨鼓風(fēng)機 工作原理齒輪泵 正位移型：風(fēng)量n，與出口壓強壓縮機 離心式、 往復(fù)式 壓縮機轉(zhuǎn)子：主軸、多級葉輪、軸套及平衡元件 定子：氣缸和隔板 2.4.4 離心式壓縮機 一、結(jié)構(gòu)定子與轉(zhuǎn)子作用原理與離心鼓風(fēng)機相同，為達到較高的出口壓力，采用多級數(shù)，大葉輪直徑，高轉(zhuǎn)數(shù) (一般在5000rpm以上)。轉(zhuǎn)子：主軸、多級葉輪、軸套及平衡元件 定子：氣缸和隔板 2.葉輪葉輪流體輸送機械-2課件二、 工作原理 氣體葉輪中心離心力做功高速到達外圍擴壓器降速、增壓彎道，回流器下一

16、級葉輪中心增壓多次，高壓離開三、 特性曲線 與離心通風(fēng)機相似二、 工作原理 氣體葉輪中心離心力做功高速到達外圍擴壓器四、特點 體積和重量都很小而流量很大； 供氣均勻；運轉(zhuǎn)平穩(wěn) 易損部件少、維護方便 四、特點 體積和重量都很小而流量很大； 供氣均勻；運轉(zhuǎn)平穩(wěn) 往復(fù)式壓縮機 往復(fù)式壓縮機 開始時刻P1, V1,壓縮階段 ，活塞位于最右端，點1向左運動S關(guān)D關(guān)直至2點，D被頂開之前P2,V2,排氣階段 繼續(xù)向左D開排氣P2不變直至最左端，V=0點3吸氣階段 向右運動P=P10V1點1點2開始時刻P1, V1,壓縮階段 ，活塞位于最右端，點1向往復(fù)壓縮機的操作原理和往復(fù)泵很相似、往復(fù)壓縮機處理的是可壓

17、縮的氣體，它的工作過程與往復(fù)泵不同是一個熱力學(xué)過程。往復(fù)壓縮機的操作原理和往復(fù)泵很相似、12340V2V1VP1P2 無余隙壓縮循環(huán)56 無余隙壓縮循環(huán)12340V2V1VP1P2 無余隙壓縮循環(huán)56 無余隙整個循環(huán)活塞對氣體所作的功：等溫壓縮循環(huán)：12340V2V1VP1P2 無余隙壓縮循環(huán)56整個循環(huán)活塞對氣體所作的功：等溫壓縮循環(huán)：12340V2V112340V2V1VP1P2無余隙壓縮循環(huán)256絕熱壓縮循環(huán)：r 絕熱指數(shù)出口溫度：12340V2V1VP1P2無余隙壓縮循環(huán)256絕熱壓縮循k多變指數(shù)，1 r多變壓縮循環(huán)：影響壓縮所需軸功Ws和排氣溫度 T2 的主要因素： （1）壓縮比p1

18、/p2愈大，Ws和T2也愈大； （2）壓縮所需的軸功Ws與吸入氣體量（V1一V4）成正比； （3）多變指數(shù)k愈大，則Ws和T2也愈大。 注意：對于石油氣壓縮機用空氣試車或用氮氣置換石油氣時，務(wù)須注意超負荷和超溫的問題。 出口溫度：k多變指數(shù)，1 r多變壓縮循環(huán)：影響壓縮所需軸功Ws和12340V2V1VP1P2P 有余隙壓縮循環(huán)V4V3 有余隙壓縮循環(huán) 余隙體積：V3余隙系數(shù)：新鮮氣體：V1-V4容積系數(shù)：無余隙時：大、中型壓縮機的低壓氣缸 8% 高壓氣缸12%12340V2V1VP1P2P 有余隙壓縮循環(huán)V4V3 12340V2V1VP1P2P 有余隙壓縮循環(huán)V4V3多變壓縮過程：討論：壓縮

19、比一定時,，0 一定，壓縮機達到的最高壓力是有限制的。 余隙系數(shù)一定， 0 0 =0， 壓縮極限12340V2V1VP1P2P 有余隙壓縮循環(huán)V4V3多 主要性能參數(shù)(a）排氣量(生產(chǎn)能力或吸氣量): 將壓縮機在單位時間內(nèi)排出的氣體體積換算成吸入狀態(tài)下的數(shù)值。無余隙時的理論吸氣量：實際吸氣量 理論吸氣量實際排氣量：由于泄露，實際排氣量 理論軸功率大(b) 軸功率式中: PT 按多變壓縮考慮的壓縮機的軸原因：(1)實際吸氣量比實際排氣量大，凡吸入的氣體都經(jīng)過壓縮，多消耗了能量；(2) 氣體在氣缸內(nèi)脈動及通過閥門等的流動阻力，也要消耗能量；壓縮機的運動部件的摩擦，還要消耗能量。 所以壓縮機的軸功率

20、為:原因：(1)實際吸氣量比實際排氣量大，凡吸入的氣體都經(jīng)過壓縮 多級壓縮三級壓縮機流程圖1級2級3級1234567891，4，7-氣缸；2，5-中間冷卻器；8-出口氣體冷卻器；3，6，9-油水分離器存在壓縮極限；溫度過高； 機械結(jié)構(gòu)不合理。 一般地，壓縮比 8時，應(yīng)采用多級壓縮. 原因： 多級壓縮三級壓縮機流程圖1級2級3級1234567891增加氣缸減小壓縮比，減少余隙的影響；中間冷卻器降低氣體溫度，降低壓縮機功耗。（a）多級壓縮與單級壓縮所需軸功的比較三級壓縮所需外功常用的級數(shù)：2 6 級分三級絕熱壓縮所需的軸功 一級絕熱壓縮所需軸功增加氣缸減小壓縮比，減少余隙的影響；（a）多級壓縮與單

21、級（b） 多級壓縮級間壓力的確定若每級按無余隙循環(huán)可逆多變過程考慮，且各級氣體入口溫度相同，經(jīng)推導(dǎo)得：最小軸功：說明：每級壓縮比相等，每級所需軸功也相等。此時，所需總功最小。（b） 多級壓縮級間壓力的確定若每級按無余隙循環(huán)可逆多變過程 壓縮機的分類和構(gòu)造分類方法:（a） 吸、排氣體方式：單動、復(fù)動（b） 壓縮級數(shù)： 單級（壓縮比28）； 兩級（壓縮比850）； 多級（壓縮比1001000）。（c） 終壓 ： 低壓（10.133105Pa）； 中壓（10.133101.33105Pa）； 高壓（101.331013.3105Pa）。（d） 生產(chǎn)能力：小型（10m3min以下）； 中型（1030m

22、3min）； 大型（30m3min以上）。 壓縮機的分類和構(gòu)造分類方法:（a） 吸、排氣體方式：單動（e）壓縮氣體的種類：空氣壓縮機、氨氣壓縮機、石油氣壓縮機等；（f）氣缸在空間的位置:立式（氣缸垂直放置）； 臥式（氣缸水平放置）；角式（氣缸互相配置成V型、W型、L型）。（e）壓縮氣體的種類： 選用與操作a）選定壓縮機的種類 。 依據(jù)：所處理的氣體b）選定結(jié)構(gòu)形式。 依據(jù)：操作環(huán)境c） 定出壓縮機的規(guī)格。 依據(jù)：生產(chǎn)中所要求的排氣量與排氣壓力 選用與操作往復(fù)式壓縮機的流量調(diào)節(jié) （1）調(diào)節(jié)原動機轉(zhuǎn)速 （2）旁路調(diào)節(jié) （3）改變氣缸余隙體積 往復(fù)式壓縮機的流量調(diào)節(jié) （1）調(diào)節(jié)原動機轉(zhuǎn)速 （2）旁路

23、調(diào)節(jié)真空泵 將氣體由低壓氣體經(jīng)過壓縮而排向大氣的設(shè)備，一種壓縮機。 （1）與一般壓縮機的區(qū)別 進氣壓力與排氣壓力之差最多只是1.0133105Pa，但隨著進氣壓力逐漸趨于真空，壓縮比將要變得很高。 隨著真空度的提高，設(shè)備中的液體及其蒸氣也將越來越容易地與氣體同時被抽吸進來，其結(jié)果是使可以達到的真空度下降。 因為所處理的氣體的密度很小，所以氣缸容積和功率對比就要大一些。真空泵 將氣體由低壓氣體經(jīng)過壓縮而排向大氣的設(shè)備，一種壓縮機（2）真空泵的主要性能參數(shù) 極限真空度或殘余壓力：真空泵所能達到的最高真空度； 抽氣速率：單位時間內(nèi)真空泵在殘余壓力和溫度條件下所能吸入的氣體體積，即真空泵的生產(chǎn)能力，以m3h或l/s計量。（2）真空泵的主要性能參數(shù) 極限真空度或殘余壓力：真空泵所（3）真空泵的型式 化工廠中常用的幾種有： 往復(fù)真空泵、旋轉(zhuǎn)真空泵、噴射泵。 往復(fù)真空泵 構(gòu)造和作用原理雖