化工原理上第2章.pptVIP

2 流体输送机械Transportation Equipment for fluids 2.1 概述 2.2 离心泵 2.3 往复泵 2.4 其他化工用泵 2.5 气体输送机械 2.1 概述Introduction 液体输送设备：泵 气体输送设备：通风机、鼓风机、压缩机。 本章主要讨论离心泵的工作原理和特性参数以及工作点调节问题。 用单位重量能量表示的柏努利方程 所需能量 一般情况下动能差可以忽略，且阻力损失 在管路一定时， 所以 此即管路特性方程，表明管路中的流量与所需补加能量的关系。 输送机械向单位重量流体提供的能量称为该机械的压头或扬程。许多机械流量变化，压头也随之变化。所以它们是流体输送主要技术指标。 离心式 轴流式 …… 往复式 旋转式 …… 其他类型 喷射式 …… 2.2 离心泵Eccentricity pump 2.2.1 离心泵的工作原理 2.2.2 离心泵的特性曲线 2.2.3 离心泵的流量调节和组合操作 2.2.4 离心泵的安装高度 2.2.5 离心泵的类型与选用 叶轮：impeller 关键件。单吸式叶轮前后有较大压差，故在盖上钻小孔减小此压差。 泵壳：蜗壳（snail shell）流体通道蜗形扩大，流速下降?，压力上升?。 传动轴与泵壳连接处常用填料函密封。 泵内先充满水后启动，由于离心力的作用将液体甩向外边，液体得功后在叶轮环隙中流速大，进入泵壳后，空间变大流速减小，一部分动能变为静压能，压力更高，可将水输送到所需地方。 ： 液体被甩出后，叶轮中心产生低压区，使吸入口有一定压力的液体能不断进入泵内。 ： 泵启动时，若残留空气，由于空气离心力小，产生负压不足以吸入液体，泵只能空转。所以启动前必须灌满水。 u：圆周速度 w：相对速度（相对于叶轮） 余弦定理： 两个假定：1. 液体为理想流体（无粘性，无流动阻力）。2. 流动是定态的。 流体质点在叶片通道内的相对速度应满足 Xdx + Ydy + Zdz – dp/? = d(w2/2) (2-9) 设叶片水平放置，单位质量流体受的体积力为 重力： Z= -g 惯性离心力 F=?2r 离心力的投影 X= ?2x Y= ?2y 代入2-9积分得 离心泵提供能量有势能、静压能和以绝对速度计的动能c2/2g 2-11代入上式得 应用余弦定理得 通常使液体不预旋，从径向进入叶轮即?1=90°。所以泵的理论压头为 应用速度三角形 u2=?D2n/60 由式2-7 于是 后弯叶片：?290?, ctg?20 HTu22/g 径向叶片：?2=90?, ctg?2=0 HT=u22/g 前弯叶片：?290?, ctg?20 HTu22/g 实际多为后弯叶片，理由： 前弯叶片?2 90 ?时，静压头少，动压头多。涡流大，损失增大。而实际需要多增加静压头。 液体密度不在理论压头公式中，密度对理论压头无影响。但在同一压头下，泵进出口的压差与流体密度成正比。如果泵启动时泵体内是空气，而被输送的是液体，则因空气密度太小，造成的真空度很小而不能吸入液体。所以启动前要灌满液体。这就是前面提到的气缚现象。 2.2.2 离心泵的特性曲线 有效功率 Pe = ?gqVHe 效率： ? = Pe / Pa 影响效率的主要因素 容积损失（设备） 机械损失（轴向摩擦） 水力损失（粘性、局部阻力） 离心泵的特性曲线 例2-1 用图示装置测定离心泵的性能。 泵的吸入管路管内径80mm, 排出管路管内径 解：方法与前章同，注意本章多以压头列方程(对单位重量流体提供能量)。 在1-1′、2-2′间列方程 泵内流道短，阻力损失可忽略。 同样求得 u2=3.54 m/s 泵的效率 制造厂提供的曲线是用常温清水测定的，若输送粘度变化大，需要对曲线进行校正。校正方法较烦，此处不予介绍。可参考天津大学编化工原理教材。 泵实际工作时性能改变，需要换算。 由速度三角形相似可得 所以在粘度和效率不变时 条件：n,r2的变化小于20％ 这几式称离心泵的比例定律。 变化较大时必须重新由实验得出特性曲线。