化工原理课件(天大版)第二章-流体输送机械优质PPT.ppt

化工原理课件(天大版)第二章-流体输送机械优质PPT.ppt

《化工原理课件(天大版)第二章-流体输送机械优质PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工原理课件(天大版)第二章-流体输送机械优质PPT.ppt（100页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

,机械密封：

主要由填料函壳、软填料和填料压盖组成，普通离心泵采用这种密封。

主要由装在泵轴上随之转动的动环和固定于泵壳上的静环组成，两个环形端面由弹簧的弹力互相贴紧而作相对运动，起到密封作用。

端面密封,2、离心泵的基本方程,1）离心泵基本方程式的导出假设如下理想情况：

1）泵叶轮的叶片数目为无限多个，也就是说叶片的厚度为无限薄，液体质点沿叶片弯曲表面流动，不发生任何环流现象。

2）输送的是理想液体，流动中无流动阻力。

在高速旋转的叶轮当中，液体质点的运动包括：

液体随叶轮旋转；

经叶轮流道向外流动。

液体与叶轮一起旋转的速度u1或u2方向与所处圆周的切线方向一致，大小为：

液体沿叶片表面运动的速度w1、w2，方向为液体质点所处叶片的切线方向，大小与液体的流量、流道的形状等有关。

两个速度的合成速度就是液体质点在点1或点2处相对于静止的壳体的速度，称为绝对速度，用c1、c2来表示。

HC:

液体经叶轮后动能的增加HP:

液体经叶轮后静压能的增加；

2）叶轮中相邻的两叶片构成自中心向外沿逐渐扩大的液体流道，液体通过时部分动能转化为静压能，这部分静压能的增加可表示为：

静压能增加项HP主要由于两方面的因素促成：

1）液体在叶轮内接受离心力所作的外功，单位重量液体所接受的外功可以表示为：

单位重量流体经叶轮后的静压能增加为:

（a）,根据余弦定理，上述速度之间的关系可表示为：

流量可表示为叶轮出口处的径向速度与出口截面积的乘积,从点2处的速度三角形可以得出,代入H=u2c2cos2/g,离心泵基本方程式,表示离心泵的理论压头与理论流量，叶轮的转速和直径、叶轮的几何形状间的关系。

2）离心泵基本方程式的讨论,

（1）理论压头与流量Q、叶轮转速、叶轮的尺寸和构造r2、b2、2）有关；

（2）叶轮直径及转速越大，则理论压头越大；

（4）,在叶轮转速、直径一定时，流量,Q,与理论,压头,H,的关系受装置角,b,2,的影响如下：

对于某个离心泵（即其2、2、b2固定），当转速一定时，理论压头与理论流量之间呈线形关系，可表示为：

（3）理论压头H与液体密度无关。

这就是说，同一台泵无论输送何种密度的液体，对单位重量流体所能提供的能量是相同的。

叶片后弯，20，即H随流量增大而减小；

叶片径向，2=90，ctg2=0，即H不随流量而变化；

叶片前弯，290，ctg20，即H随流量增大而增大。

前弯叶片产生的理论压头最高，这类叶片是最佳形式的叶片吗？

NO！

静压头的增加：

动压头的增加：

前弯叶片，动能的提高大于静压能的提高。

由于液体的流速过大，在动能转化为静压能的实际过程中，会有大量机械能损失，使泵的效率降低。

一般都采用后弯叶片。

3、实际压头离心泵的实际压头与理论压头有较大的差异，原因在于流体在通过泵的过程中存在着压头损失，它主要包括：

1）叶片间的环流2）流体的阻力损失3）冲击损失,主要取决于叶片数目、装置角2、叶轮大小等因素，而几乎与流量大小无关。

（1）叶片间的环流运动,具体原因如下：

（2）水力损失,以泄漏流量q的大小来估算。

（3）容积损失,可以证明，当泵的结构不变时，q值与扬程的平方根成正比。

理论压头、实际压头及各种压头损失与流量的关系为,3、离心泵的主要性能参数和特性曲线,1）离心泵的主要性能参数,离心泵的压头的测量离心泵的压头取决于：

泵的结构（叶轮的直径、叶片的弯曲情况等）转速n流量Q，,确定转速一定时，泵的压头与流量之间的关系靠实验测定,在泵进口b、泵出口c间列机械能衡算式：

效率：

，无量纲,小型水泵：

一般为5070%大型泵：

可达90%以上,

（2）水力损失,（3）机械损失,泵轴与轴承、密封圈等机械部件之间的摩擦,与效率有关的各种能量损失：

（1）容积损失：

2）离心泵特性曲线,离心泵的H、N都与离心泵的Q有关，它们之间的关系由确定离心泵压头的实验来测定，实验测出的一组关系曲线：

HQ、Q、NQ离心泵的特性曲线注意：

特性曲线随转速而变。

各种型号的离心泵都有本身独自的特性曲线，但形状基本相似，具有共同的特点,1）HQ曲线：

表示泵的压头与流量的关系，离心泵的压头普遍是随流量的增大而下降（流量很小时可能有例外）2）NQ曲线：

表示泵的轴功率与流量的关系，离心泵的轴功率随流量的增加而上升，流量为零时轴功率最小。

离心泵启动时，应关闭出口阀，使启动电流最小，以保护电机。

3）Q曲线：

表示泵的效率与流量的关系，随着流量的增大，泵的效率将上升并达到一个最大值，以后流量再增大，效率便下降。

由图可见：

Q，H，N，有最大值。

离心泵在一定转速下有一最高效率点。

离心泵在与最高效率点相对应的流量及压头下工作最为经济。

与最高效率点所对应的Q、H、N值称为最佳工况参数。

离心泵的铭牌上标明的就是指该泵在运行时最高效率点的状态参数。

注意：

在选用离心泵时，应使离心泵在该点附近工作。

一般要求操作时的效率应不低于最高效率的92%。

4、离心泵性能的改变,1）液体性质的影响密度,粘度当输送的液体粘度大于常温（20）清水的粘度时，泵的压头减小，H；

泵的流量减小；

泵的效率下降，；

泵的轴功率增大，N。

泵的特性曲线发生改变，选泵时应根据原特性曲线进行修正实验表明，当液体的运动粘度小于20cst（厘斯）时，对特性曲线的影响很小，如汽油、柴油、煤油等粘度的影响可忽略不计，可不进行修正。

20清水的粘度=1厘斯1厘斯=10-6m2/s,转速当液体的粘度不大且转速变化不大时（小于20%），利用出口速度三角形相似的近似假定，可推知：

若不变，则,5、离心泵的气蚀现象与允许吸上高度,1）离心泵的气蚀现象,气蚀产生的条件：

叶片入口附近K处的压强PK等于或小于输送温度下液体的饱和蒸气压,气蚀产生的后果：

叶片表面产生蜂窝状腐蚀；

泵体震动，并发出噪音；

流量、压头、效率都明显下降；

严重时甚至吸不上液体。

2）离心泵的允许吸上高度,为避免汽蚀现象，安装高度必须加以限制，即存在最大安装高度又称为允许吸上高度，指泵的吸入口与吸入贮槽液面间可允许达到的最大垂直距离，以Hg表示。

在液面0与泵入口处1两截面间列柏努利方程,P0即为大气压强Pa,离心泵的允许吸上真空度,注意：

HS单位是压强的单位，通常以m液柱来表示。

在水泵的性能表里一般把它的单位写成m（实际上应为mH2O）。

离心泵的允许吸上真空度定义式,允许吸上高度的计算式,HS值越大，表示该泵在一定操作条件下抗气蚀性能好，安装高度Hg越高。

HS与泵的结构、流量、被输送液体的物理性质及当地大气压等因素有关。

HS随Q增大而减小。

确定离心泵安装高度时应使用泵最大流量下的HS进行计算，通常由泵的制造工厂试验测定，实验在大气压为10mH2O（9.81Pa）下,以20清水为介质进行的。

若输送其它液体，且操作条件与上述实验条件不符时，需对HS进行校正。

气蚀余量,刚好发生汽蚀时，pkpv，pe达到最小值pe,min。

在s-s面、e-e面间列机械能衡算：

最小汽蚀余量,-最小汽蚀余量,一般规定，允许汽蚀余量,是泵的特性参数之一，由厂家测定。

实际安装高度比还要低0.51m,注意：

1）离心泵的允许吸上真空度和允许气蚀余量值是与其流量有关的，大流量下h较大而HS较小，因此，必须注意使用最大额定流量值进行计算。

2）离心泵安装时，应注意选用较大的吸入管路，减少吸入管路的弯头、阀门等管件，以减少吸入管路的阻力。

3）当液体输送温度较高或液体沸点较低时，可能出现允许安装高度为负值的情况，此时，应将离心泵安装于贮槽液面以下，使液体利用位差自流入泵内。

6、离心泵的工作点与流量调节,1）管路特性曲线与泵的工作点管路特性曲线,离心泵的工作点,离心泵的特性曲线与管路的特性曲线的交点M，就是离心泵在管路中的工作点。

M点所对应的流量Q和压头H表示离心泵在该特定管路中实际输送的流量和提供的压头。

泵-供方管路-需方,2）离心泵的流量调节,阀门关小时：

管路局部阻力加大，管路特性曲线变陡，工作点由原来的M点移到M1点，流量由QM降到QM1；

当阀门开大时：

管路局部阻力减小，管路特性曲线变得平坦一些，工作点由M移到M2流量加大到QM2。

M1,M2,改变管路特性曲线,改变泵的转速改变泵的特性曲线,若把泵的转速提高到n1：

则HQ线上移，工作点由M移至M1，流量由QM加大到QM1；

若把泵的转速降至n2：

则HQ线下移，工作点移至M2，流量减小到QM2,优点：

流量随转速下降而减小，动力消耗也相应降低；

缺点：

需要变速装置或价格昂贵的变速电动机，难以做到流量连续调节，化工生产中很少采用。

3）离心泵的并联和串联串联组合泵的特性曲线,两台相同型号的离心泵串联组合，在同样的流量下，其提供的压头是单台泵的两倍。

并联组合泵的特性曲线两台相同型号的离心泵并联，若其各自有相同的吸入管路，则在相同的压头下，并联泵的流量为单泵的两倍。

离心泵组合方式的选择,对于低阻输送管路，并联组合泵流量的增大幅度大于串联组合泵；

对于高阻输送管路，串联组合泵的流量增大幅度大于并联组合泵。

低阻输送管路-并联优于串联；

高阻输送管路-串联优于并联。

7、离心泵的类型、选择和使用,1）离心泵类型按照轴上叶轮数目的多少,单级泵,多级泵,轴上只有一个叶轮的离心泵，适用于出口压力不太大的情况；

轴上不止一个叶轮的离心泵，可以达到较高的压头。

离心泵的级数就是指轴上的叶轮数，我国生产的多级离心泵一般为2-9级。

按叶轮上吸入口的数目,单吸泵,双吸泵,叶轮上只有一个吸入口，适用于输送量不大的情况。

叶轮上有两个吸入口，适用于输送量很大的情况。

2）、离心泵的选择,A确定输送系统的流量和压头：

一般情况下液体的输送量是生产任务所规定的，如果流量在一定范围内波动，选泵时按最大流量考虑，然后，根据输送系统管路的安排，用柏努利方程计算出在最大流量下管路所需压头。

B选择泵的类型与型号：

首先根据被输送液体的性质和操作条件确定泵的类型，按已确定的流量和压头从泵样本或产品目录中选出适合的型号。

若是没有一个型号的H、Q与所要求的刚好相符，则在邻近型号中选用H和Q都稍大的一个；

若有几个型号的H和Q都能满足要求，那么除了考虑那一个型号的H和Q外，还应考虑效率在此条件下是否比较大。

C核算轴功率:

若输送液体的密度大于水的密度时，按下式计算泵的轴功率。

3）离心泵的安装和使用泵的安装高度为了保证不发生气蚀现象或泵吸不上液体，泵的实际安装高度必须低于理论上计算的最大安装高度，同时，应尽量降低吸入管路的阻力。

启动前先“灌泵”这主要是为了防止“气傅”现象的发生，在泵启动前，向泵内灌注液体直至泵壳顶部排气嘴处在打开状态下有液体冒出时为止。

离心泵应在出口阀门关闭时启动为了不致启动时电流过大而烧坏电机，泵启动时要将出口阀完全关闭，等电机运转正常后，再逐渐打开