(第二章流体输送机械原理.docVIP

第二章　流体输送机械 2-1　概述 化工生产中，下列流体输送场合需要利用流体输送机械： 1）将流体从低处送到高处； 2）将流体从底压处送到高压处； 3）将流体从甲地送往乙地（管道运输如石油，天然气输送）； 4）抽气（使设备如反应装置维持一定的真空度）。 按工作原理对流体输送机械进行分类有下列几类： 1）离心式，如离心泵； 2）往复式，如往复泵，往复压缩机； 3）旋转式，如旋转泵；（2和3为正位移泵） 4）流体动力作用式，如喷射泵。 在流体输送机械中，输送流体的通常称为泵，输送气体的通常称为风机和压缩机。下面对流体输送机械的操作原理，基本构造，性能特点和选用原则将重点讨论离心泵。 第一节 流体输送设备 2-2 离心泵 一.操作原理 最常用的液体输送机械是离心泵。图2-1离心泵的装置图。其基本部件是旋转的叶轮和固定的泵壳。叶轮与泵轴相连，叶轮上有若干弯曲的叶片。泵轴由外界的动力带动时，叶轮便在泵壳内旋转。液体由入口沿轴向垂直地进入叶轮中央，在叶片之间通过而进入泵壳，最后从泵的切线出口排出。 离心泵的操作原理如下。开动前泵内要先灌满所输送的液体。开动后，叶轮旋转，产生离心力。液体因而从叶轮中心被抛向叶轮外周，压力增高；并以很高的速度流入泵壳，在壳内减速，使大部分地动能转换为压力能，然后从排出口进入排出管路。 叶轮内的液体被抛出后，叶轮中心处形成真空。泵的吸入管路一端与叶轮中心处相通，另一端则浸没在输送的液体内，在液面压力(常为大气压)与泵内压力(负压)的压差作用下，液体便经吸入管路进入泵内，填补了被排出液体的位置。只要叶轮不停地转动，离心泵便不断地吸入和排出液体。由此可见离心泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转的叶轮所产生的离心力，故名离心泵。 离心泵开动时如果泵壳内和吸入管路内没有充满液体，它便没有抽吸液体的能力，这是因为空气的密度比液体小得多，叶轮旋转所产生的离心力不足以造成吸上液体所需的真空度。象这种因泵壳内存在气体而导致吸不上液的现象，称为“气缚”。为了使启动前泵内充满液体，在吸入管道底部装有止逆阀。 离心泵的出口管路上也装有阀门，用于调节泵的流量。 2. 部件与构造 离心泵最基本的部件为叶轮与泵壳，如图2-2所示。 叶轮是离心泵的心脏部件。普通离心 泵的叶轮如图2-3所示，它分为闭式、开式与半开式三种。图中的(c)为闭式，前后两侧有盖板，2至6片弯曲的叶片装在盖板内，构成与叶片数相等的液体通道。液体从叶轮中央进入后，经过这些通道流向叶轮的周边。 图2-2 叶轮与泵壳 有些叶轮的后盖板上钻有小孔，以把后盖板前后的空间连通起来，叫平衡孔。因为叶轮在工作时，离开叶轮周边的液体压力已增大，有—部分会渗到叶轮后侧，而叶轮前侧液体入口处为低压，因而产生了轴向推力，将叶轮推向泵入口一侧，引起叶轮与泵壳接触处的磨损，严重时还会发生振动。平衡孔能使一部分高压液体泄漏到低压区，减轻叶轮两侧的压力差，从而起到平衡轴 图2-3 叶轮型式 向推力的作用，但也会降低泵的效率。 有前、后盖板的叶轮称为闭式叶轮。有些离心泵的叶轮没有前、后盖板，轮叶完全外露，称为开式(图2-3)；有些只有后盖板，称为半开式(图2-3)。它们用于输送浆料，粘性大或有固体颗粒悬浮物的液体时，不易堵塞，但液体在叶片间运动时易发生倒流，故效率也较低 泵壳就是泵体的外壳，它包围旋转的叶轮，并设有与叶轮垂直的液体入口和切线出口。泵壳在叶轮四周形成—个截面积逐步扩大的蜗牛壳形通道，故常称为蜗壳(图2-2)。叶轮在壳内旋转的方向是顺着蜗壳形通道内逐渐扩大的方向(即按叶轮旋转的方向来说叶片是向后弯的)，愈近出口，壳内所接受的液体量愈大，所以通道的截而积必须逐渐增大。更为重要的是以高速从叶轮四周抛出的液体在通道内逐渐降低速度，使一大部分动能转变为静压能，既提高了流体的出口压力，又减少了液体因流速过大而引起的泵体内部的能量损耗。所以，泵壳既作为泵的外壳汇集液体，它本身又是个能量转换装置。 有些泵壳内在叶轮外周还装一个固定的带时片的环，称为导轮(图2-4)。导轮上的叶片(导叶)的弯曲方向与叶片上的弯曲方向相反，其弯曲角度正好与液体从叶轮流出的方向相适应，引导液体在泵壳的通道内平缓地改变流动方向，使能量损耗减小，由动压头转变为静压头的效率提高。 当离心泵只有一个吸入口和一个叶轮时，称为单级单吸离心泵，用于出口压力不需很大的情况。若所要求的压头高，可采用多级泵。多级泵轴上所装叶轮不止—