第二章-流体输送机械-四川理工学院分解优秀PPT.ppt
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1、其次章其次章 流体输送机械流体输送机械(Fluid Transfer(Fluid Transfer Machinery)Machinery)四川理工学院材料与化学工程学院四川理工学院材料与化学工程学院2其次章其次章 流体输送机械流体输送机械 通通过过本本章章学学习习,驾驾驭驭化化工工中中常常用用流流体体输输送送机机械械的的基基本本结结构构、工工作作原原理理和和操操作作特特性性,能能够够依依据据生生产产工工艺艺要要求求和和流流体体特特性性,合合理理地地选选择择和和正正确确操操作作流流体体输输送送机机械械,并并使使之之在在高高效效下下平平安安牢靠运行。牢靠运行。学习目的:学习目的:四川理工学院材料
2、与化学工程学院四川理工学院材料与化学工程学院3教学要求教学要求四川理工学院材料与化学工程学院四川理工学院材料与化学工程学院重点:离心泵的特性和选用。重点:离心泵的特性和选用。覆覆盖盖内内容容:离离心心泵泵的的结结构构(主主要要部部件件及及其其作作用用);工工作作原原理理;类类型型;气气缚缚现现象象产产生生的的缘缘由由及及消消退退措措施施;离离心心泵泵的的理理论论流流量量与与理理论论扬扬程程、离离心心泵泵的的基基本本方方程程式式及及影影响响扬扬程程、流流量量的的主主要要因因素素;离离心心泵泵的的主主要要性性能能参参数数(流流量量、扬扬程程、轴轴功功率率、效效率率);特特性性曲曲线线的的测测定定、
3、换换算算和和应应用用;离离心心泵泵的的工工作作点点及及其其调调整整;气气蚀蚀现现象象(避避开开措措施施)、临临界界气气蚀蚀余余量量、必必需需气气蚀蚀余余量量、最最大大吸吸上上真真空空高高度度;允允许许吸吸上上真真空空高高度度等等概概念念及及测测定定;泵泵的的安安装装高高度度的的确确定定;泵泵的的主主要要型型号号及及选选择择原原则则;正正位位移式输送设备的特点及操作要点。移式输送设备的特点及操作要点。42.0 概述概述四川理工学院材料与化学工程学院四川理工学院材料与化学工程学院 流体从流体从 低处低处 高处;高处;低压处低压处 高压处;高压处;所在地所在地 较远处;较远处;须要对流体做功,增加流
4、体的机械能。须要对流体做功,增加流体的机械能。一、流体输送设备一、流体输送设备分类分类:液体输送设备液体输送设备泵泵 气体输送设备气体输送设备通风机通风机 鼓风机鼓风机压缩机压缩机 真空泵真空泵按输送流按输送流体分类体分类5四川理工学院材料与化学工程学院四川理工学院材料与化学工程学院动力式(叶轮式):离心式,轴流式;动力式(叶轮式):离心式,轴流式;容积式(正位移式):往复式,旋转式;容积式(正位移式):往复式,旋转式;其它类型:喷射式,流体作用式等。其它类型:喷射式,流体作用式等。二、流体输送所需能量二、流体输送所需能量 管路特性方程管路特性方程(He-Qe关系曲线关系曲线)按工作原按工作原
5、理分类理分类作用:向系统输入能量,补充所需机械能;作用:向系统输入能量,补充所需机械能;用于流体的输送或加压。用于流体的输送或加压。2.0 概述概述取取1-1、2-2截截面面,基基准准面面:1-1面面,对单位重量的流体列柏努利方程:对单位重量的流体列柏努利方程:6四川理工学院材料与化学工程学院四川理工学院材料与化学工程学院2.0 概述概述 只只要要管管路路系系统统的的布布置置确确定定,则则Z1、Z2、p1、p2为为定值,即上式可变形为:定值,即上式可变形为:动压头差可忽视动压头差可忽视低阻管路高阻管路7四川理工学院材料与化学工程学院四川理工学院材料与化学工程学院HeQe的关系只与管路的布置有关
6、。的关系只与管路的布置有关。2.0 概述概述管路特性方程管路特性方程三、评价流体输送设备性能的重要参数三、评价流体输送设备性能的重要参数3.1、扬扬程程:单单位位重重量量流流体体从从流流体体输输送送设设备备上上获获得得的的机械能,以机械能,以H表示,也称为压头。表示,也称为压头。3.2、流流量量:单单位位时时间间内内,流流体体输输送送设设备备供供应应应应管管路路系统的流体体积量,以系统的流体体积量,以Q表示。表示。3.3、效率效率3.4、轴功率轴功率3.5、允许吸上真空度或必需气蚀余量、允许吸上真空度或必需气蚀余量82.1 离心泵离心泵四川理工学院材料与化学工程学院四川理工学院材料与化学工程学
7、院一、离心泵的工作原理和主要部件一、离心泵的工作原理和主要部件1.1、离心泵的工作原理:、离心泵的工作原理:9四川理工学院材料与化学工程学院四川理工学院材料与化学工程学院2.1 离心泵离心泵(a)排出阶段排出阶段 叶轮旋转叶轮旋转(产生离心力,使液体获得能量产生离心力,使液体获得能量)流流体流入涡壳体流入涡壳(动能动能静压能静压能)流向输出管路流向输出管路(b)吸入阶段吸入阶段 液液体体自自叶叶轮轮中中心心甩甩向向外外缘缘叶叶轮轮中中心心形形成成低低压区压区贮槽液面与泵入口形成压差贮槽液面与泵入口形成压差液体吸入泵内液体吸入泵内说说明明:离离心心泵泵无无自自吸吸实实力力,启启动动前前必必需需将
8、将泵泵体体内内充充溢液体。溢液体。10四川理工学院材料与化学工程学院四川理工学院材料与化学工程学院2.1 离心泵离心泵1.2、离心泵的主要部件:、离心泵的主要部件:离心泵由两个主要离心泵由两个主要部分构成:包括叶轮和部分构成:包括叶轮和泵轴的旋转部件与由泵泵轴的旋转部件与由泵壳、填料函和轴承组成壳、填料函和轴承组成的静止部件。的静止部件。11四川理工学院材料与化学工程学院四川理工学院材料与化学工程学院2.1 离心泵离心泵(1)叶轮叶轮开开式式叶叶轮轮:制制造造简简洁洁,清清洗洗便便利利,不不易易堵堵塞塞,适适用用于于输送含较多固体的悬浮液或输送浆状、糊状液体。输送含较多固体的悬浮液或输送浆状、
9、糊状液体。半开式叶轮:适用于输送含固体颗粒和杂质的液体。半开式叶轮:适用于输送含固体颗粒和杂质的液体。闭闭式式叶叶轮轮:适适用用于于高高扬扬程程,输输送送干干净净的的液液体体。一一般般离离心泵大多接受闭式叶轮。心泵大多接受闭式叶轮。12四川理工学院材料与化学工程学院四川理工学院材料与化学工程学院2.1 离心泵离心泵按吸液方式:单吸式、双吸式按吸液方式:单吸式、双吸式平衡孔后盖板单吸式:结构简洁,液体从叶轮一侧被吸入。单吸式:结构简洁,液体从叶轮一侧被吸入。双吸式:吸液实力大,基本上消退轴向推力。双吸式:吸液实力大,基本上消退轴向推力。13四川理工学院材料与化学工程学院四川理工学院材料与化学工程
10、学院2.1 离心泵离心泵(2)泵壳泵壳泵壳的主要作用:泵壳的主要作用:汇合液体,并导出液体;汇合液体,并导出液体;能量转换装置能量转换装置(3)导轮导轮导轮是位于叶轮外周的固定的带导轮是位于叶轮外周的固定的带叶片的环,弯曲方向与叶轮叶片叶片的环,弯曲方向与叶轮叶片的弯曲方向相反。的弯曲方向相反。引导液体在泵壳通道内平稳地变引导液体在泵壳通道内平稳地变更方向,削减冲击损失,使能量更方向,削减冲击损失,使能量损耗最小,动压能转换为静压能损耗最小,动压能转换为静压能的效率高。的效率高。14四川理工学院材料与化学工程学院四川理工学院材料与化学工程学院2.1 离心泵离心泵(4)轴封装置轴封装置旋转的泵轴
11、与固定的泵壳之间的密封称为轴封。旋转的泵轴与固定的泵壳之间的密封称为轴封。作作用用:防防止止高高压压液液体体从从间间隙隙漏漏出出,或或避避开开外外界界空空气气进入泵内。进入泵内。填料密封填料密封机械密封:适用于要求密封较高的场合,机械密封:适用于要求密封较高的场合,如酸、碱、易燃、易爆及有毒液体的输送如酸、碱、易燃、易爆及有毒液体的输送15四川理工学院材料与化学工程学院四川理工学院材料与化学工程学院2.1 离心泵离心泵气缚气缚(air bind)(air bind)离心泵启动时,假如泵壳内存在空气,由于空气离心泵启动时,假如泵壳内存在空气,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的
12、密度远小于液体的密度,叶轮旋转所产生的离心力很小,叶轮中心处产生的低压不足以造成吸上液力很小,叶轮中心处产生的低压不足以造成吸上液体所须要的真空度,这样,离心泵就无法工作,这体所须要的真空度,这样,离心泵就无法工作,这种现象称作种现象称作“气缚气缚”。为为了了使使启启动动前前泵泵内内充充溢溢液液体体,在在吸吸入入管管道道底底部部装装一一止止逆逆阀阀。在在离离心心泵泵的的出出口口管管路路上上也也装装一一调调整整阀阀,用于开停车和调整流量。用于开停车和调整流量。16四川理工学院材料与化学工程学院四川理工学院材料与化学工程学院2.1 离心泵离心泵二、离心泵的基本方程二、离心泵的基本方程简化假设:简化
13、假设:(1)叶叶轮轮为为具具有有无无限限薄薄、无无限限多多叶叶片片的的志志向向叶叶轮轮,流流体体质质点点将将完完全全沿沿着着叶叶片片表表面面而而流流淌淌,流流体体无无旋旋涡、无冲击损失;涡、无冲击损失;(2)被被输输送送的的是是志志向向液液体体,液液体体在在叶叶轮轮内内流流淌淌不不存在流淌阻力;存在流淌阻力;(3)泵内为定态流淌过程。泵内为定态流淌过程。2.1、液体通过叶轮的流淌:、液体通过叶轮的流淌:17液体质点的运动:液体质点的运动:圆周运动圆周运动液体随叶轮一起旋转,圆周速度为液体随叶轮一起旋转,圆周速度为 u u切向运动切向运动相对于叶轮的运动,相对速度相对于叶轮的运动,相对速度 w
14、w合成运动合成运动流体相对于壳体的运动,确定速度流体相对于壳体的运动,确定速度 c c四川理工学院材料与化学工程学院四川理工学院材料与化学工程学院2.1 离心泵离心泵速度三角形速度三角形2.2、离心泵的基本方程、离心泵的基本方程(理论扬程理论扬程):推推导导方方法法:1)离离心心力力作作功功;2)欧欧拉拉平平衡衡方方程程+离离心心力力场场中中的的机机械械能能守守衡衡;3)动动量量矩矩增量与作功的关系。增量与作功的关系。18四川理工学院材料与化学工程学院四川理工学院材料与化学工程学院2.1 离心泵离心泵离心泵基本方程离心泵基本方程19四川理工学院材料与化学工程学院四川理工学院材料与化学工程学院2
15、.1 离心泵离心泵2.3、理论流量、理论流量QT:离心泵基本方程离心泵基本方程 的另一表示式的另一表示式叶片末端圆周叶片末端圆周出口面积出口面积叶轮出口宽度叶轮出口宽度叶轮转速叶轮转速20四川理工学院材料与化学工程学院四川理工学院材料与化学工程学院2.1 离心泵离心泵2.4、离心、离心泵泵基本方程式的探基本方程式的探讨讨:1)叶轮的直径与转速:叶轮的直径与转速:n增大,增大,D2增大,则增大,则HT增大增大2)叶片几何形态:后弯叶片、径向叶片、前弯叶片叶片几何形态:后弯叶片、径向叶片、前弯叶片21四川理工学院材料与化学工程学院四川理工学院材料与化学工程学院2.1 离心泵离心泵为什么工业上常接受
16、后弯叶片?为什么工业上常接受后弯叶片?对对后后弯弯叶叶片片,静静压压头头的的提提高高大大于于动动压压头头的的提提高高,其其净净结结果果是是获获得得较较高高的的有有效效压压头头,可可获获得得较较高的能量利用率,提高离心泵的经济指标。高的能量利用率,提高离心泵的经济指标。22四川理工学院材料与化学工程学院四川理工学院材料与化学工程学院2.1 离心泵离心泵3)QT对理论扬程的影响:对理论扬程的影响:4)液体密度:液体密度:离心泵的理论压头与液体密度无关。离心泵的理论压头与液体密度无关。但但是是,在在同同一一压压头头下下,离离心心泵泵进进出出口口的的压压力力差差却却与与液体密度成正比。液体密度成正比。
17、23四川理工学院材料与化学工程学院四川理工学院材料与化学工程学院2.1 离心泵离心泵三、离心泵的主要性能参数和特性曲线三、离心泵的主要性能参数和特性曲线3.1、离心泵的主要性能参数:、离心泵的主要性能参数:1)流流量量(Q):离离心心泵泵在在单单位位时时间间内内排排送送到到管管路路系系统统的的液液体体体体积积,单单位位L/s或或m3/h。Q=f(结结构构,尺尺寸寸,转转速速)。安装在管路中离心泵的流量还与管路特性有关。安装在管路中离心泵的流量还与管路特性有关。2)扬扬程程(H,压压头头):离离心心泵泵对对单单位位重重量量(1N)的的液液体体所所能能供供应应的的有有效效能能量量,单单位位m。H=
18、f(结结构构,尺尺寸寸,转转速速,流流量量)。安安装装在在管管路路中中离离心心泵泵的的扬扬程程还还与与管管路路特特性有关。性有关。理论扬程实际扬程各种原因引起的能量损失24四川理工学院材料与化学工程学院四川理工学院材料与化学工程学院2.1 离心泵离心泵3)效率效率():容积损失、机械损失、水力损失:容积损失、机械损失、水力损失 (a)容积损失:即泄漏造成的损失。容积损失:即泄漏造成的损失。(b)水水力力损损失失:由由于于液液体体流流经经叶叶片片、泵泵壳壳的的沿沿程程阻阻力力,流流道道面面积积和和方方向向变变更更的的局局部部阻阻力力,以以及及叶叶轮通道中的环流和旋涡等因素造成的能量损失。轮通道中
19、的环流和旋涡等因素造成的能量损失。(c)机机械械损损失失:由由于于高高速速旋旋转转的的叶叶轮轮表表面面与与液液体体之之间间摩摩擦擦,泵泵轴轴在在轴轴承承、轴轴封封等等处处的的机机械械摩摩擦擦造造成的能量损失。成的能量损失。总效率由上述三部分构成,即总效率由上述三部分构成,即25四川理工学院材料与化学工程学院四川理工学院材料与化学工程学院2.1 离心泵离心泵4)轴功率和有效功率轴功率和有效功率:轴功率轴功率(N):由电机输入泵轴的功率,单位:由电机输入泵轴的功率,单位W或或kW有效功率有效功率(Ne):液体在单位时间内从叶轮获得的能量:液体在单位时间内从叶轮获得的能量闭式叶轮的闭式叶轮的容积效率
20、容积效率值在值在0.850.95。额定流量下,额定流量下,水力效率水力效率最高,其值在最高,其值在0.80.9的范围。的范围。机械效率机械效率反映机械损失,其值在反映机械损失,其值在0.960.99之间。之间。26四川理工学院材料与化学工程学院四川理工学院材料与化学工程学院2.1 离心泵离心泵3.2、离心、离心泵泵的的特性曲线:(特性曲线:(P93 例例2-2)27四川理工学院材料与化学工程学院四川理工学院材料与化学工程学院2.1 离心泵离心泵3.3、离心泵性能的变更和换算:、离心泵性能的变更和换算:1)液体物性的影响:液体物性的影响:流量、压头、泵的效率不随密度而变更流量、压头、泵的效率不随
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