[工学]化学化工基础第六讲 流体输送设备.ppt

目录 7、流体输送设备 7.1离心泵的构造及工作原理 7、流体输送设备 用来输送流体并向流体提供能量的机械设备称 为流体输送设备。其中用于输送液体的设备多称为 泵；而输送气体的设备则称为鼓风机或压缩机。 7.1、离心泵的构造及工作原理 1．离心泵的构造和主要部件（了解） （1）叶轮：叶轮是离心泵的核心部件，由 6-12 片 的叶片组成，构成了数目相同的液体通道。按有无 盖板分为开式、闭式和半开式。 开式适用于输送含有较多固体的悬浮液或浆状、 糊状物料。 半开式适用于输送含有固体颗粒和杂质的流体。 闭式适用于输送洁净的流体，扬程高。 （2）泵壳：泵体的外壳，在叶轮四周形成一个截 面积逐渐扩大的蜗牛形通道。此外，泵壳还设有与 叶轮所在平面垂直的入口和切线出口。 （3）泵轴：位于叶轮中心且与叶轮所在平面垂直 的一根轴。它由电机带动旋转，以带动叶轮旋转。 2．离心泵的工作原理（重点） （1）叶轮被泵轴带动旋转，对位于叶片间的流体做 功，流体受离心力的作用，由叶轮中心被抛向外围。 当流体到达叶轮外周时，流速非常高。 （2）泵壳汇集从各叶片间被抛出的液体，这些液 体在壳内顺着蜗壳形通道逐渐扩大的方向流动，使 流体的动能转化为静压能，减小能量损失。所以泵 壳的作用不仅在于汇集液体，它更是一个能量转换 装置。 （3）液体吸入原理：依靠叶轮高速旋转，迫使叶 轮中心的液体以很高的速度被抛开，从而在叶轮中 心形成低压，低位槽中的液体因此被源源不断地吸 上 。 3 气缚现象（难点、重点） ⑴什么叫气缚？ 如果离心泵在启动前壳内充满的是气体，则启动后 叶轮中心气体被抛时不能在该处形成足够大的真空 度，这样槽内液体便不能被吸上这一现象称为气缚。 ⑵怎样防止气缚现象的发生 ①离心泵启动前要用外来的液体将泵壳内空间灌 满，这一步操作称为灌泵。 ②为防止灌入泵壳内的液体因重力流入低位槽内， 在泵吸入管路的入口处装有止逆阀（底阀）；如果 泵的位置低于槽内液面，则启动时无需灌泵。 ③不用于输送因抽吸而沸腾汽化的低沸点液体或高 温液体。 4．离心泵的主要性能参数 ⑴（叶轮）转速n：1000-3000r﹒min-1；2900r﹒min-1 最常见。 ⑵ 流量qV：以体积流量表示的泵的输液能力，与叶轮 结构、尺寸和转速有关。 ⑶压头（扬程）He：泵给单位重量流体提供的机械能 。与流量、叶轮结构、尺寸和转速有关。扬程不是升 举高度。 （4）功率 （A）有效功率Pe：离心泵在单位时间内对流体做的功 （B）轴功率P：单位时间内由电机输入离心泵的能量。 （5）效率η 不能 100%地传给液体，因此离心泵都有一个效率的 问题，它反映了泵对外加能量的利用程度。 5.离心泵的特性曲线 H’e~qV曲线、P~qV曲线和η ~qV曲线。离心泵的特 性曲线一般由离心泵的生产厂家提供，标绘于泵产品 说明书中，其测定条件一般是 20℃清水，转速也固定。 ⑴ H’e~qV 从特性曲线中可以看出，随着流量的增加，泵 的压头是下降的，即流量越大，泵给单位重量流体 提供的机械能越小。但是，这一规律对流量很小的 情况可能不适用。 ⑵P~qV 轴功率随着流量的增加而上升，所以大流量输送 一定对应着大的配套电机。离心泵应在关闭出口阀的 情况下启动，这样可以使电机的启动电流最小。 ⑶ η ~qV 泵的效率先随着流量的增加而上升，达到一最 大值后便下降，根据生产任务选泵时，应使泵在最 高效率点附近工作，其范围内的效率一般不低于最 高效率点的 92%。离心泵的铭牌上标有一组性能参 数，它们都是与最高效率点对应的性能参数。 6.离心泵的安装高度 离心泵的安装高度是指被输送的流体所在贮槽的 液面到离心泵入口处的垂直距离，即下图中的Hg。 思考：在安装离心泵时，安装高度是否可以无限制 的高，还是受到某种条件的制约？ ⑴安装高度（重点） 对如图所示的入口管线，在?0-0?和1—1间列柏努利 方程，可得： 式中 为泵入口压强，u0=0，u1为入口流速。 称为允许吸上真空高度(allowablesuctlift )。 泵的允许吸上真空高度可用实验测定。产品说明书 中的 值，是在9.81×104pa下输送20℃清水时 的测定结果。 （2）气蚀现象 ① 产生气蚀现象的原因 对于确定的管路，当被输送流体也一定时，若增 加泵的安装高度Hg,则入口管线的压头损失也增加。 在贮槽液面上方 压力一定的情况下，叶轮中心 1 处 的压力必然下降。当下降至被输送流体在操作温度下 的饱和蒸汽压时，则将在泵内产生：气蚀现象。