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第二章流体保送机械1流体保送机械：为流体提供机械能的机械设备。作用：将流体由总比能低处送到总比能高处，或抑制流体流动阻力。按保送流体性质不同分类：泵：保送液体的机械，如正位移泵、离心泵等；紧缩机或风机：保送气体的机械。化工消费系统中流体保送的主要义务是满足对工艺流体的流量和压强的要求。流体保送系统包括：流体保送管路、流体保送机械、流动参数测控安装。23、流体动力式泵：利用流体高速放射时动能或静压能相互转换的原理吸引保送另一种流体。如放射泵、虹吸泵等。一、分类流体保送机械按其任务原理分：1、叶片式泵：利用高速旋转的叶轮使流体获得动能并转变为静压能。其流量平均，也可到达较高的压力。如离心泵〔化工中用泵90%以上为离心泵〕、旋涡泵、轴流泵等2、容积式〔或叫正位移〕泵：利用活塞或转子的运动改动任务室容积、周期性地挤压流体使之获得动能或静压能，优点：容易获得高压。如往复泵，齿轮泵，螺杆泵等。第一节液体保送机械3主要由吸入管、排出管和泵体组成。泵体的主要部件为叶轮和泵壳，叶轮主要起做功的作用，而泵壳为蜗壳形，截面逐渐扩展，导致流速减小从而使液体的压力上升。此外还有泵轴、导轮、密封和平衡安装。二、离心泵1、构造和主要部件4离心泵的主要构造〔1〕叶轮通常由6~8片〔最多12片〕后弯的叶片组成，叶轮安装在泵轴上，并放在泵壳内；是离心泵的关键部件。作用：将原动机的机械能传给液体，使经过离心泵的液体静压能和动能均有所提高。分类：A：敞式叶轮没有前、后盖板；构造简单，清洗方便；但是液体易发生倒流，效率较低；适宜于保送浆液和含有固体悬浮物的液体，不易堵塞。5B：半蔽式叶轮吸液口一侧无盖板，而在另一侧有后轮盖。构造简单，但效率也较低；适用于保送悬浮液。6C：蔽式叶轮有前后轮盖；构造较复杂，造价较高；效率较高，适于保送清洁流体；运用广泛。7叶轮按其吸液方式不同可分为单吸式和双吸式两种：传送机械能的主要部件，转动时接受很大的扭矩。⑴悬臂式：用于小型离心泵；将叶轮固定在泵轴的一端，并经过键或者叶轮与泵轴的螺栓衔接来传送扭矩。⑵单梁式：用于大型离心泵或多级离心泵；将叶轮固定在泵轴的中间，主要用平键来传送扭矩〔2〕泵轴8〔3〕泵壳沿叶轮旋转方向，泵壳与叶轮之间构成一个截面逐渐扩展的通道，出口截面最大。从叶轮周围甩出的高速液体在通道内逐渐降低速度，既可将液体的大部分动能转换为静压能，从而提高液体的压力，又可减少液体因流速过大而引起泵体内部的能量耗费作用：封锁叶轮，以便使叶轮吸入和排出液体；聚集液体，转换能量。吸入口：位于泵壳中央，与吸入管相接，装有底阀防止液体倒流；排出口：位于泵壳外缘，切线)导轮导轮上叶片弯曲方向与叶轮上叶片的旋转方向相反，其弯曲角度恰好与液体从叶轮番出的方向相顺应。作用：使高速液体流过时，能均匀而平缓地降低流速，调整流向，减少机械能损失。10〔5〕轴封安装泵轴与泵壳间的密封，分为填料密封和机械密封作用：防止泵内高压液体沿间隙漏出，或外界空气以相反方向漏入泵内。填料密封：又称填料函，或者盘根箱，普通采用浸油或涂石墨的石棉绳等作为填料。简单易行，但维修任务量大，容易走漏；不适用于易燃，易爆，有毒或者贵重液体的保送。填料套填料环填料填料压盖双头螺栓螺母11机械密封：又称端面密封，构造复杂，精度要求高，价钱贵，装卸和改换零件不便；但密封性能好，寿命长，功率耗费小，平安性好。动环静环弹簧由装在轴上的动环6和固定在泵壳上的静环7所组成，两环的接触端面随泵的运转做相对运动时，借助弹簧力的作用相互紧贴而起密封作用。12〔6〕轴向推力平衡安装产生缘由：单吸式离心泵，叶轮前后轮盖面积不等，受力不同，将叶轮推向吸入口一侧。平衡孔：叶轮后轮盖上开孔；平衡管：泵壳上的接纳通到泵的吸入口；平衡盘：用于多级离心泵，设在最后一级叶轮的后面。13处理方法：14液体分开叶轮进入蜗壳后在蜗壳的约束下继续沿切向流动，由于蜗壳流道逐渐扩展，流体速度不断下降，因此其动能减小，静压能添加，使液体压力上升，最后沿切向流出蜗壳进入排出管路。而泵内流体在叶轮中心入口处由于加速而减压，叶轮中心处构成真空，使外面液体在大气压下进入泵。2、离心泵的任务原理液体由叶轮中心处进入离心泵，随着叶轮高速旋转，并在离心力作用下沿着叶片之间的通道向外缘运动，速度不断添加，机械能不断提高直至到达外缘。153、离心泵的主要性能参数〔1〕流量Q：泵的送液才干，指泵单位时间实践输出的液体量，单位m3/s,m3/h，取决于泵的构造、尺寸和转速。〔2〕压头H：又叫扬程，指离心泵对单位分量的液体所提供的能量，单位为J/N或m液柱。取决于泵的构造、转速和流量∑Hf,1-2≈016〔3〕功率有效功率：Ne=QHρg=we·W轴功率：N=Ne/η电动机功率：轴功率除以传动效率，传动效率96%〔4〕效率η反映离心泵运转过程的能量损失容积损失：一部份已获得能量的高压液体由叶轮出口处经过叶轮与泵壳间的缝隙或从平衡孔走漏前往到叶轮入口处的低压区呵斥能量损失。处理方法：运用半蔽式和蔽式叶轮。蔽式叶轮容积损失量小，但叶轮内流道易堵塞，只适宜保送清洁液体。开式叶轮不易堵塞，但容积损失大故效率低。半蔽式介于二者之间。17处理方法：蜗壳的外形按液体分开叶轮后的自在流动轨迹螺旋线设计，可使液体动压头转换为静压头的过程中能量损失最小。水力损失：进入离心泵的黏性液体在流动过程中由于叶片间的环流和摩擦阻力以及液体在泵壳中由冲击而呵斥的能量损失。18在蜗壳内安装固定导轮和采取后向叶片均可减少水力损失，提高水力效率。机械损失：泵轴与轴承之间、泵轴与密封填料之间等产生的机械摩擦呵斥的能量损失。处理方法：坚持轴承光滑，坚持填料压盖松紧适度。泵的总效率：η=ηQ·ηH·ηM小泵η：0.5~0.7，大泵η：可达0.9效率与流量有关，额定流量：泵在最高效率时的流量4、离心泵的特性曲线〕特性曲线：描画压头、轴功率、效率与流量关系〔H—Q、N—Q、—Q〕的曲线。对实践流体，这些曲线尚难以实际推导，而是由实验测定。
HN离心泵的特性曲线反映了泵的根本性能，由制造厂附于产品样本中，是指点正确选择和操作离心泵的主要根据。1920离心泵性能曲线H—Q曲线代表的是在一定转速下流体流经离心泵所获得的能量与流量的关系，是最为重要的一条特性曲线。曲线特点：扬程H随流量Q的添加而下降。H—Q曲线有的离心泵在小流量时有驼峰，即同一压头下有两个不同的流量，在驼峰附近操作时泵任务不稳定，压头损失大，效率低，故普通不应在此区域内操作。N—Q曲线轴功率N：随流量添加而增大，流量为0时轴功率最小，但不为0〔泵启动时要关出口阀，使起动电流减小以维护电机。〕。有效功率Ne：流体从泵获得的实践功率，可直接由泵的流量和扬程求得随流量增大，泵的效率曲线出现一极大值即最高效率点，在与之对应的流量下任务，泵的能量损失最小。—Q曲线
HN离心泵铭牌上标出的H、Q、N性能参数即为最高效率时的数据，称为“最正确工况参数〞。普通将最高效率值的92%的范围称为泵的高效区，泵应尽量在该范围内操作。24〔2〕影响离心泵特性的要素由制造厂提供的离心泵的特性曲线℃的清水为工质实验测定的。假设保送的液体性质与此相差较大时，泵的特性曲线将发生变化，应加以修正。实际分析阐明,流量和压头与液体密度无关，阐明离心泵的H—Q曲线不随液体密度而变，—Q曲线也不随液体密度而变。离心泵所需的轴功率那么随液体密度的添加而添加，即N—Q曲线要变。留意：叶轮进、出口的压差p正比于液体密度。液体密度的影响25泵启动前空气未排尽或运转中有空气漏入，使泵内流体平均密度下降，导致叶轮进、出口压差减小。会使泵入口处的真空度减小、吸入流量下降。严重时泵将无法吸上液体。因此：离心泵启动之前要进展“灌泵〞，防止泵不能产生足够压差吸入液体，产生“气缚〞景象，俗称“不上量〞。处理方法：离心泵任务时、尤其是启动时一定要保证液体延续的条件。可采用设置底阀、启动前灌泵、使泵的安装位置低于吸入液面等措施。液体黏度的影响液体黏度的改动将直接改动其在离心泵内的能量损失，因此，H—Q、N—Q、—Q曲线都将随之而变。液体运动黏度2010-6m2/s时影响不大，超越此值那么应进展换算。有关手册上给出了不同条件下经过实验得到的换算系数。叶轮转速的影响改动叶轮转速来调理离心泵的流量是一种节能的操作方式。叶轮转速的改动将使泵内流体流动形状发生改动，其特性曲线随之而变。离心泵的比例定律27用于换算转速变化在±20%范围内离心泵的特性曲线，其准确程度是工程上可接受的。留意：由知特性曲线上的一点〔Q,H〕，经过比例定律式仅可求得与之对应的一个点〔Q’,H’〕，要得新的特性曲线，需对诸多点进展换算。与转速的影响类似，有离心泵切割定律在叶轮直径变化不超越20%时适用改动叶轮几何参数，例如对叶轮圆周进展少量车削、对叶片出口角进展锉削、封锁对称叶片间的流道等，这些措施都会使泵的特性曲线发生改动。叶轮直径的影响28【例】用清水测定某离心泵的特性曲线/h时，泵出口处压力表读数为0.28MPa(表压)，泵入口处线MPa，测得泵的轴功率为3.35kW，电机转速为2900转/分，真空表与压力表测压截面的垂直间隔为0.5m。试确定与泵特性曲线相关的其它性能参数以线截面列柏努力方程，有解：泵特性曲线性能参数有：流量Q、压头H、轴功率N和效率。流量和轴功率已由实验直接测出，需计算压头和效率。29假设略去Hf1-2及动压头变化，那么该流量下泵的压头对应的泵的效率为对应的泵的有效功率为调理流量，并反复以上的丈量和计算，那么可得到不同流量下的特性参数，绘制特性曲线、离心泵的气蚀景象与安装高度由离心泵的任务原理可知，当叶片间的液体从高速旋转的叶轮中甩出后，在叶轮入口附近构成低压区。研讨阐明，从整个吸入管路到泵的吸入口直至叶轮内缘，液体的压强是不断降低的，叶轮内缘处的叶片背侧是泵内压强最低点。31〔1〕汽蚀景象当泵内某点的压强低至液体饱和蒸汽压时部分液体将汽化，产生的汽泡被液流带入叶轮内压力较高处再凝聚。由于凝聚点处产生瞬间真空，呵斥周围液体高速冲击该点，产生猛烈的水击。瞬间压力可高达数十个MPa，众多的水击点上水击频率可高达数十kHz，且水击能量瞬时转化为热量，水击点部分瞬时温度可达230℃以上。病症：噪声大、泵体振动，流量、压头、效率都明显下降。后果：高频冲击加之高温腐蚀同时作用使叶片外表产生一个个凹穴，严重时成海绵状而迅速破坏。防止措施：把离心泵安装在恰当的高度位置上，确保泵内压强最低点处的静压超越任务温度下被保送液体的饱和蒸汽压pv。32汽蚀景象实验33〔2〕离心泵的安装高度34离心泵的安装高度是指离心泵入口与贮槽液面间的垂直间隔Hg对1-1和0-0截面列柏努方程①临界汽蚀余量(NPSH)c对泵入口1-1截面和叶轮入口2-2截面列柏努方程在一定流量下，当p2=pv时，汽蚀发生，令此时的p1为p1,min，那么上式表示，在离心泵内刚发生汽蚀时的临界条件下，离心泵入口处，液体的静压头与动压头之和与液体在操作温度下的饱和蒸气压头之差，等于叶轮入口处动压头与泵入口处到叶轮入口处的压头损失之和，将上式定义为临界汽蚀余量(NPSH)c：即：为防止气蚀景象发生，离心泵入口处压力p1必需大于p1,min，此时，泵入口处的静压头与动压头之和必需比被保送液体的饱和蒸气压头大一定的数值，此数值称为离心泵的有效汽蚀余量，以符号(NPSH)a表示，即35②必需汽蚀余量(NPSH)r为确保离心泵的正常任务，有关规范规定，将实验那么得的(NPSH)c加上一定的平安余量作为离心泵的必需汽蚀余量(NPSH)r，列于离心泵产品样本中。将必需汽蚀余量再加上0.5m以上的平安余量作为泵的有效汽蚀余量，即③离心泵的安装高度Hg为离心泵的安装高度，随着Hg添加，(NPSH)a下降，当其值减至(NPSH)r时，泵运转接近不正常，此时Hg为离心泵的允许安装高度。实践安装时为平安计应再降低0.5-1m。36阐明由上式可以看出，减少吸入管路的阻力Hf,0-1，可提高泵的安装高度，因此，普通不在泵的吸入管路上设置阀门来调理流量，且离心泵的入口管径都大于出口管径。液体温度越高，饱和蒸汽压pv就越高，允许安装高度Hg那么越低。在保送较高温度的液体时尤其要留意安装高度。(NPSH)r与流量有关，且随流量的添加而添加。因此，在计算离心泵的实践安装高度时，必需以离心泵运用过程中的最大流量进展计算。(NPSH)a从样本查取，由消费商以20℃的清水测定。在运用条件不同时需加以校正。37【例】用转速为1850转/分的50WG型离心杂质泵将温度为20℃，密度为1080kg/m3的钻井废水从敞口沉砂池送往一处置池中，泵流量为22.0m3/h。由泵样本查得在该流量下泵的有效汽蚀余量为5.3m。受安装位置所限，泵入口较沉砂池液面高出了2.5m。试求：(1)泵吸入管路允许的最大阻力损失为多少？(2)假设泵吸入管长为20m(包括部分阻力当量长度)，摩擦系数取0.03，泵入口管直径至少应为多大？解：(1)在泵安装高度和管路流量一定的条件下，为防止汽蚀发生，泵吸入管路允许的最大损失为：38查得20℃水的饱和蒸汽压Pv=2.34kPa，故吸入管路允许的最大阻力损失为〔2〕由当Hf0-1=1.93m时，对应的管径为允许的最小管径397、离心泵的任务点与流量调理〔1〕管路特性曲线对任一个包含流体保送机械在内的管路系统，柏努利方程表达了从保送起点〔低机械能点〕截面1-1到目的点〔高机械能点〕截面2-2之间流体的能量转换关系。单位分量流体为基准的柏努利方程式中各项单位为m流体柱，其中He=we/g，Hf,1-2=hf,1-2/g。－管路特性曲线，那么式中，A：由端点情况决议，B：由管路情况决议表述管路系统保送流体的流量与所需机械能的关系。41管路特性曲线：代表管路特性方程的曲线。对给定的管路，〔p/g+z〕固定不变，所以B值代表了管路系统的阻力特性。高阻管路B值大，如图中曲线所示，曲线更峻峭，阐明完成同样的流体保送义务需求提供更大的扬程。42根据任务点的位置，可以判别泵的任务形状能否在高效区域内。泵的操作调理对应着任务点的挪动，多台泵的组合安装那么需求确定组合泵系的H—Q关系曲线〕离心泵的任务点当安装在一定管路系统中的离心泵任务时，泵输出的流量即为管路的流量，泵提供的扬程即为管路所要求的压头。离心泵的任务点：泵的扬程曲线(H~Q线)与管路特性曲线〕离心泵的流量调理工厂操作中经常要遇到对离心泵及其管路系统进展调理以满足工艺上对流体的流量和压头的要求，实践上这对应着改动泵的任务点位置。改动管路特性曲线：改动管路流动阻力〔如阀门开度〕，管路特性曲线将发生相应的变化。关小阀门，管路阻力添加，管路特性曲线’，任务点由a上移至a’，流量由V减少为V’。该调理方法的主要优点是操作简单，但管路上阻力损失大且能够使泵的任务点位于低效率区，因此多在调理幅度不大但需经常调理的场所下运用。44改动泵H~Q特性曲线：将叶轮转速由n调理到n’或n’’，根据离心泵的比例定律式，泵的H-Q曲线会有相应的改动。该调理方法能量利用率更高，随着电机变频调速技术的推行，在大功率流体保送系统中运用越来越多。视转速添加或减少、泵的H-Q特性曲线上移或下移，任务点相应挪动到a’或a’’，流量与压头发生相应改动而并不额外添加管路阻力损失，离心泵仍在高效区任务。改动叶轮直径也可改动泵的H~Q特性曲线，不额外添加阻力损失，泵仍在高效区任务，能量利用率高；需额外备用多个叶轮。45【例】如图，用一离心泵从露天贮水罐向一设备保送密度为1000kg/m3的水，设备内液面上方压力为0.1MPa〔表〕，保送管线mm钢管，管路总长〔包括一切当量长度〕为300m，摩擦系数λ=0.025可视为常数，管路中有一截止阀，阀两侧接一倒装U形管压差计，知泵的特性曲线〔式中：H为扬程，m；Q为流量，m3/s〕。〔1〕列出管路特性曲线〕求管路内水的流量；〔3〕泵的扬程和泵的有效功率；〔4〕假设管路中截止阀的部分阻力系数ζ=6.4，试求压差计的读数R。解：〔1〕以地面为高度基准面，水罐液面为1－1截面，设备内液面为2-2截面，列1-1截面到2-2截面间的柏努利方程知，z1=5,u1=0,p1=0〔表压〕,z2=11m,p2=0.1MPa,u2=0m/s，管路中流体流速与流量的关系为代入柏努利方程得到管路特性曲线.00196m3/s〔3〕管内平均流速为〔4〕截止阀处的阻力损失为∴R=3.2/9.81=0.326m8、离心泵的并联和串联有大幅度调理要求时，可以采取多泵组合安装的方式。将组合安装的离心泵视为一个泵组，根据并联或串联任务的规律，可以作出泵组的特性曲线，据此确定泵组的任务点。与单台泵在同一管路中的任务点1相比，并联管组不仅流量添加，压头也随之有所添加，由于管路阻力损失添加。49并联操作：目的：满足流量需求大或短时间需添加流量的要求。特点：泵在同一压头下任务，泵组的流量为该压头下各泵对应的流量之和。同一管路系统中并联泵组的输液量并不能到达两台泵单独任务时的输液量之和。串联操作：目的：增大压头。特点：泵送流量一样，泵组的扬程为该流量下各泵的扬程之和。与同一管路中单台泵任务点1相比，串联泵组不仅提高了扬程，同时还添加了保送量。正由于如此，在同一管路系统中串联泵组的扬程不能到达两台泵单独任务时的扬程之和。50并联操作时η～Q曲线不变；总效率与每台泵效率一样，即任务点2’对应效率；单台操作时，效率为1点对应效率。并联数越多流量增率越低，多台泵并联无实践意义。9、离心泵的类型与选用离心泵类型清水泵〔IS、D、Sh型〕广泛用于工矿企业、城市给排水和各种水利工程，也可用于保送各种不含固体颗粒的、物理化学性质类似于水的介质。单级单吸式离心清水泵，系列代号为“IS〞，构造简图如下：化工消费中常用清水泵、耐腐蚀泵、油泵、杂质泵、液下泵、屏蔽泵等。51假设需求的扬程较高，那么可选D系列多级离心泵假设需求的流量很大，那么可选用Sh双吸式离心泵IS型水泵：单级单吸悬臂式IS80－65－160A吸入口直径80mm叶轮经过切割的次数排出口直径65mm单级单吸悬臂式的系列代号IS型水泵型号阐明叶轮名义直径160mm52清水泵DFW型卧式离心泵IS型单级单吸离心泵ISG型管道离心泵53541－泵体；2－泵盖；3－叶轮；4－泵轴；5－密封环；6－轴套；7－轴承；8－连轴器假设需求的流量很大，那么可选用Sh双吸式离心泵55S型单级双吸离心泵KSY双吸中开式离心泵
56CQ型磁力驱动泵IH型化工泵耐腐蚀泵〔F型〕：保送腐蚀性化工流体必需选用耐腐蚀泵。耐腐蚀泵一切与流体介质接触的部件都采用耐腐蚀资料制造。不同资料耐腐蚀性能不一样，选用时应多加留意。离心耐腐蚀泵有多种系列，其中常用的系列代号为F。需求特别留意耐腐蚀泵的密封性能，以防腐蚀液外泄。操作时还不宜使耐腐蚀泵在高速运转或出口阀封锁的情况下空转，以防止泵内介质发热加速泵的腐蚀。57油泵〔Y型〕：油泵用于保送石油及油类产品，油泵系列代号为Y，双吸式为YS。因油类液体具有易燃、易爆的特点，因此对此类泵密封性能要求较高。保送200℃以上的热油时，还需设冷却安装。普通轴承和轴封安装带有冷却水夹套。杂质泵〔P型〕：离心杂质泵有多种系列，常分为污水泵、无堵塞泵、渣浆泵、泥浆泵等。这类泵的主要构造特点是叶轮上叶片数目少，叶片间流道宽，有的型号泵壳内还衬有耐磨资料。DFAY型卧式输油泵ZW型自吸式排污58液下泵：液下泵是一种立式离心泵，整个泵体浸入在被保送的液体贮槽内，经过一根长轴，由安放在液面上的电机带动。由于泵体浸没在液体中，因此轴封要求不高，可用于保送化工过程中各种腐蚀性液体。YW型液下式排污泵屏蔽泵：屏蔽泵是一种无走漏泵。其构造特点是叶轮直接固定在电机的轴上，并置于同一密封壳体内。可用于保送易燃易爆、剧毒或贵重等严禁走漏的液体。DFPW型屏蔽泵59离心泵的选用流体保送机械的选用原那么是先选类型，再选规格。详细选用离心泵时，首先应根据所保送液体的性质和操作条件，确定泵的类型，而后根据管路系统及保送流量Q、所需压头H确定泵的型号。所选的泵提供流量Q和压头H的才干应比管路系统所要求的稍大。留意：所选泵应在高效区范围任务。工程实际中，总是在可靠性前提下，综合造价、操作费用、运用寿命等多方面要素作出最正确选择。60①启动前要盘、灌泵，防止气缚；②封锁出口阀启动：防止起动功率过大，烧坏电机，关阀运转不超越3分钟；③检查：两表读数能否正常，轴承光滑情况，能否振动过强，走漏，噪音等；④关阀停泵：防止液体倒流，使叶轮倒转，甚至打坏叶轮；如长时间停泵，还应将泵体及管路中的液体放净，以免锈蚀或者冬季结冰冻裂。⑤应采用出口阀调理管路流量。离心泵的操作61三、往复泵1、往复泵的任务原理构造：由泵缸、活塞、活塞杆、吸入和排出单向阀〔活门〕构成，有电动和汽动两种驱动方式。原理：活塞往复运动，在泵缸中呵斥容积的变化并构成负压和正压，完成一次吸入和排出。泵缸活塞、活塞杆排出口吸入口62往复泵的输出流量处理方法：〔1〕采用双动泵或多缸并联〔2〕在往复泵的压出口与吸入口处设置空气室，利用气体的可紧缩性来缓冲瞬间流量增大或减小。单动往复泵流量不延续，流量曲线与活塞排液冲程的速度变化规律相一致，是半周正弦曲线。后果：引起流体的惯性阻力损失，添加能量耗费，诱发管路系统的机械振动。632、往复泵的主要性能参数和特性曲线〕性能参数流量：QT只与泵几何尺寸和n有关，而与H无关；QT取决于活塞扫过泵缸的全部体积。单动泵：QT=活塞面积×冲程×往复次数=F·S·n=πD2·S·n/4双动泵：QT=(2F-f)·S·n=π(2D2–d2)S·n/4实践流量Q：Q=ηQ·QT小型泵〔Q=0.1~30m3·h-1〕：ηo=0.85～0.90中型泵〔Q=30~300m3·h-1〕：ηo=0.90～0.95大型泵〔Q≥300m3·h-1〕：ηo=0.95～0.9964压头：活塞对单位分量流体所作的功，H，单位：m经过活塞将机械能以压力能的方式传给液体功率：Ne=QHρgN=Ne/η效率：计入容积损失、水力损失和机械能损失的效率;液体在往复泵内的流动情况较离心泵简单，故效率较高，普通η=0.7~0.95。〔2〕特性曲线：H～Q曲线往复泵Q与管路特性曲线无关，所提供H取决于管路情况；只需泵机械强度及原动机的功率允许，保送系统要求多高的压头，往复泵就能提供多大的压头；65实践上，由于活塞环、轴封、吸入和排出阀等处的走漏，往往降低了往复泵能够到达的压头。3、往复泵的安装高度一样点：借助贮槽上方压力与泵内的压力差吸入液体；往复泵的吸上高度随安装地域大气压、保送液体性质和温度而变，所以往复泵的吸上高度也有限制。不同点：往复泵内的低压，是靠任务室的扩张来构成的，故在开动前，泵内无须充溢液体，即往复泵有自吸作用，启动前不需灌泵。664、往复泵的任务点与流量调理往复泵流量由活塞扫过的体积决议，特性曲线为由于容积损失，平均流量V在压头较高时会随压头的升高略微减小。结合管路特性曲线，可确定往复泵的任务点〔1点〕。往复泵的流量与管路特性曲线无关，所提供的压头完全取决于管路情况〔具有这种特性的泵称为正位移泵〕。在泵出口安装调理阀不能调理流量，且压头随阀门开启度减小而增大。假设出口阀完全封锁那么会使泵的压头剧增，一旦超越泵的机械强度或发动机的功率限制，设备将遭到损坏。67往复泵的流量调理(1)旁路流程：泵的总流量不变，部分液体经旁路回到泵的进口，减小主管路系统流量。这种调理不经济，只适用于变化幅度小的经常性调理。(2)改动曲柄转速或活塞冲程：带有变速安装的电动往复泵采用改动转速来调理流量是一种较经济且常用的方法。变冲程费事。68四、其它化工用泵1、计量泵：又称比例泵。计量泵的传动安装是经过偏心轮把电机的旋转运动变成柱塞的往复运动。偏心轮的偏心距可调，以此来改动柱塞往复的行程，从而到达调理和控制泵的流量的目的。计量泵普通用于要求输液量非常准确或几种液体要求按一定配比保送的场所。YJH系列隔膜计量泵1、电机2、蜗轮蜗杆3、凸轮4、推杆
8、吸入阀9、泵头69JJM系列计量泵J系列计量泵JKM系列计量泵〔液压驱动〕702、隔膜泵：用弹性金属薄片或耐腐蚀性橡皮制成的隔膜将活柱与被保送液体隔开，与活柱相通的一侧那么充溢油或水。当活柱往复运动时，迫使隔膜交替向两侧弯曲，将液体吸入和排出。QBY型气动隔膜泵隔膜泵因其独特的构造，适宜保送腐蚀性液体或悬浮液。但技术要求高、易损坏、难维修713、齿轮泵：旋转类正位移泵。两齿轮在泵吸入口脱离啮合，构成低压区，液体被吸入并随齿轮的转动被强行压向排出端。在排出端两齿轮又相互啮合构成高压区将液体挤压出去。齿轮泵可产生较高的扬程，但流量小。适用于保送高黏度液体或糊状物料，但不宜保送含固体颗粒的悬浮液。KCB型齿轮油泵724、螺杆泵：按螺杆的数目，有单螺杆泵、双螺杆泵、三螺杆泵以及五螺杆泵。螺杆泵的任务原理与齿轮泵类似，是借助转动的螺杆与泵壳上的内螺纹、或螺杆与螺杆相互啮合将液体沿轴向推进，最终由排出口排出。螺杆泵压头高、效率高、无噪音、适用于保送高黏度液体。73齿轮泵和螺杆泵都属于旋转泵主要部件是泵壳和转子；任务原理与往复泵类似；转子旋转使任务室容积变化吸入和排出液体；又称转子泵，属于容积式泵74特殊的离心泵。叶轮为圆盘，周围由凹槽构成的叶片成辐射状陈列，叶片数多达几十片。叶轮旋转过程中泵内液体随之旋转的同时，又在径向环隙的作用下多次进入叶片反复作旋转运动，获得较高能量。5、旋涡泵75液体流量Q小时→流道内液体流速u小→液体进入凹槽的次数↑→H↑→N↑同离心泵相比，H～Q曲线呈陡降形；N~Q变化趋势相反；效率η较低；压头H高。76启动前需求灌泵；Q↑，N↓；Q=0，N=max。为此全开出口阀启动泵；启动前不能封锁出口阀，且采用旁路阀调理流量。Q小、H高，体积小、构造简单，加工容易，可用耐腐资料制造；但效率较低；适用高H、小Q，不含固粒粘度不大的液体。旋涡泵的操作特点：776、蠕动泵〔软管泵〕：78五、各类泵的比较和选择泵类型优点缺点使用范围离心泵结构简单紧凑、造价低、易安装、易维修，流量均匀、易于调节、可输送腐蚀性和悬浮物的液体压头一般不高，没有自吸能力，效率稍低在炼油和石化行业应用广泛往复泵压头高、流量固定、有自吸能力、效率较高。结构复杂，需要传动机构，振动大，体积大，维修麻烦，造价高适用于压头高、流量较小、输送黏度较大的液体旋转泵结构紧凑，流量较均匀，其他特点同往复泵一般用于小流量、高压头的场合，适合于高黏度液体的输送79第二节气体保送机械共性：气、液体为流体，保送机械任务原理类似。特性：气体密度远较液体小，且可紧缩。(1)一定质量气体体积大，保送机械体积较大；(2)u气u液。而通常∑hf∝u2，因此保送一样的质量流量，气体保送要求压头更高；(3)气体可紧缩，在保送时p变化，其V和T随之而变。气体保送机械构造更复杂，影响要素也更多。80输送机械出口压强（表压）压缩比通风机（Fan）
15kPa1~1.15鼓风机（Blower）15kPa~0.3MPa4压缩机（Compressor）0.3MPa4真空泵（Vacuumpump）大气压减压抽吸分类：按照终压和紧缩比不同81作用①气体保送：为抑制保送的流动阻力，需求提高气体的压强。②产生高压气体：有些化学反响或单元操作需高压，如氨合成、冷冻等，需将气体压强提至几十、几百甚至上千个大气压。③产生真空：有些单元操作，如过滤、蒸发、蒸馏等，要在真空下进展，需从设备中抽出气体，以产生线一、通风机〔Fan〕常用通风机按其构造方式有轴流式和离心式两类。轴流式通风机：排风量大，风压很小，仅用于通风换气，不用于气体保送；离心式通风机运用非常广泛，按其风压可分为：低压离心通风机：出口风压小于1.0kPa〔表压〕中压离心通风机：出口风压1.0～3.0kPa〔表压〕高压离心通风机：出口风压3.0～15.0kPa〔表压〕83〔一〕离心通风机的根本构造和任务原理机壳断面有方形和圆形两种，普通低、中压通风机多是方形，高压的多为圆形；叶片数多且短，低压通风机的叶片常是平直的，与轴心成辐射状安装；前弯叶片的通风机送风量大，但效率低；高压、高效通风机的叶片通常是后弯叶片。1－机壳2－叶轮3－吸入口4－排出口84〔二〕性能参数和特性曲线⒈性能参数风量：单位时间内从风机出口排出的气体体积，并以风机进口处气体的形状计，以Q表示，单位为m3·h-1；取决于风机构造、尺寸(叶轮直径与叶片宽度)和转速风压以通风机进口、出口为1、2截面，忽略阻力损失，列柏努利方程：单位体积的气体流过风机时所获得的能量，以pT表示，单位J·m-3=Pa；离心通风机的风压取决于风机的构造、叶轮尺寸、转速与进入风机的气体密度。85空气直接由大气吸入时u10，且(z2-z1)可忽略，那么：测定通风机特性曲线的根据动风压静风压全风压轴功率和效率：N=Q·pT/η⒉特性曲线由于离心机有全风压和静风之分，所以特性曲线有pT~Q，ps~Q，N~Q，η~Q四条曲线atm、air。假设保送气体条件不同时，应加以换算：当所保送的气体条件与上述实验条件不同时，轴功率应换算为：(三〕选型①根据柏努利方程式，计算保送系统所需的实践风压pT′，并换算成规范条件下的风压pT。②根据所输气体性质(如清洁空气，易燃、易爆或腐蚀性气体以及含尘气体等)与风压范围，定风机类型。③根据实践风量Q(以风机进口形状计)与实验条件下的风压pT，从风机样本或产品目录中的特性曲线或性能表选择适宜的机号，选择的原那么与离心泵一样。879-19D高压离心通风机G\Y4-73型锅炉离心通、引风机DKT-2系列低噪声离心通风机B30防爆轴流通风机高温离心通风机88二、鼓风机〔Blower〕㈠离心鼓风机89单级风机风压低，风压高的离心鼓风机用多级，构造与多级离心泵类似。离心鼓风机气量大，出口风压不高，≤0.3MPa〔表压〕，即紧缩比不大，无需冷却，各级叶轮直径大致一样。多级低速离心鼓风机任务原理：与离心泵一样。90㈡罗茨鼓风机由机壳和腰形转子组成；两转子之间、转子与机壳之间间隙很小，无过多走漏；改动两转子的旋转方向，那么吸入与排出口互换。构造及任务原理91构造简单，无吸入和排出活门，排气延续；制造技术复杂，效率较低；适用于常温、压力不高而流量较大的场所。Q∝n与出口压无关；出口阀不可全关，旁路调流量；应安装稳压气罐和平安阀；任务温度不超越85℃，以防转子因热膨胀而卡住；罗茨鼓风机的出口压普通不超越80kPa〔表〕；出口压强过高，走漏量添加，效率降低。阐明特点92L6LD系列L10WDA系列L4LD系列3R5WD系列93三、紧缩机〔Compressor〕㈠往复式紧缩机⒈构造和任务原理构造：与往复泵同气缸活塞进气阀排气阀任务原理：靠活塞往复运动和活门交替动作将气体吸入和压出。气体在紧缩过程中体积↓、密度↑、温度↑。活塞行程终点与气缸端盖间有一定容积；防止活塞受热膨胀后活塞与气缸盖发生碰撞，方便安装其它部件。“余隙〞94⒉往复式紧缩机的任务过程任务循环紧缩阶段排气阶段余隙膨胀阶段吸气阶段VP1234V1V2V3V4P1P295被紧缩后气体的温度VP1234V1V2V3V4P1P22‘2“1－2‘：等温紧缩：1－2：绝热紧缩：1－2“：多变紧缩：故：紧缩比P2/P1↑→T2↑;k↑→T2↑;T2’＜T2〞＜T296余隙系数和容积系数余隙系数ε：余隙容积V3占活塞一次扫过气缸容积(V1-V3)的分率。容积系数λ0：吸入气量(V1-V4)占活塞一次扫过气缸容积(V1-V3)的分率VP12345678V1V2V3V4P1P2①P2/P1↑或余隙系数ε↑→λ0↓→气缸利用率↓；②ε恒定，紧缩比↑→λ0＝0时，气缸余隙内的气体从P2膨胀到P1后，充溢整个气缸，不能吸入新的气体→紧缩极限。97⒊多级紧缩98采用多级紧缩的理由①防止排出气体温度过高；③提高气缸容积利用率；④紧缩机构造更为合理。紧缩比≥8，普通采用多级紧缩。②减少功耗，提高紧缩机的经济性；99阐明①设置级间冷却器，降低被紧缩后的气体温度；设置气液分别器分别气体中夹带的光滑油及冷却水；②气体被紧缩后，P↑，V↓→气缸直径↓，壁厚↑；③实际上级数越多，所需功越接近于等温紧缩过程的功，但流程复杂，阻力损失↑。普通采用2～6级紧缩，级紧缩比为3～5；④n级紧缩，总紧缩比P2/P1，每级(P2/P1)1/n，总功每级紧缩比相等时，每级所需外功相等，总功最小。100㈡离心紧缩机又称透平紧缩机，主要构造和任务原理与离心鼓风机类似，但有更多的叶轮级数，通常在10级以上，因此可产生很高的风压；由于紧缩比较高，气体体积收缩大，温升高，所以紧缩机常分成几段，每段又包括假设干级，叶轮直径逐级减小，且在段间设有中间冷却器；101离心紧缩机具有机体体积较小，流量大，供气均匀，运动平稳，易损部件少和维修较方便等一系列优点；但制造精度要求极高，否那么，在高转速情况下将会产生很大的噪音和振动；离心式紧缩机在合成氨工业和石油化工中有很多运用，其压强可达几十MPa，流量可达几十万m3·h-1。102四、真空泵〔VacuumPump〕水环真空泵由圆形泵壳和有辐射状叶片的叶轮组成，叶轮偏心安装。泵内装一定的水，叶轮旋转时水构成水环，将叶片间的空隙分隔为大小不等的气室，而当气室由小变大时、构成真空吸入气体；当气室由大到小时，气体被紧缩排出。103属湿式真空泵，构造简单；旋转部分机械摩擦小，运用寿命长，操作可靠适于抽吸夹带有液体的气体；但效率低，30~50%，能呵斥真空度受泵内介质蒸汽压的限制。特点104旋片真空泵由泵壳、带有两个旋片的偏心转子和排气阀片组成泵任务时旋片一直将泵腔分为吸气、排气两个任务室，转子每转一周，完成两次吸、排气过程。105干式真空泵；适用于抽除枯燥或含有少量可凝性蒸汽的气体，不适宜抽除含尘和对光滑油起化学反响的气体。可达较高的真空度，如能有效控制管路与泵等接口处的空气漏入，且采用高质量的线放射真空泵利用任务流体经过喷嘴高速射流产生真空将气体吸入，在泵体内与工质混合后排出；任务流体-蒸汽或液体；构造简单，无运动部件，效率低，工质耗费大。单级可达90%的真空度，多级放射泵可得更高的线W系列水力放射器CP型系列放射泵108绪论1、三传一反的概念2、研讨本学科的根本方法实验研讨法〔阅历法〕数学模型法〔半阅历半实际的方法〕3、研讨单元过程的根本工具物料衡算能量衡算系统的平衡关系过程速率109第一章流体流动1、延续介质假定2、流体的黏性3、压强的表示方法留意：单位Pa·s和mPa·s4、流体静力学根本方程式110留意运用条件：静止、延续、不可紧缩的同一流体5、压差计普通U型管压差计倒置U型管压差计6、流体流动的根本概念体积流量、质量流量、流速及其换算关系1117、流型与雷诺数层流、湍流的概念及判据—雷诺数8、不可紧缩流体的延续性方程9、机械能平衡方程式--柏努利方程及其运用(本章重点)112运用柏努利方程解题需留意的几点：(1)画出流动系统的表示图，把有关的数据标注在图上。(2)选取进、出截面，确定衡算范围。(3)为确定流体的位能，须选定基准程度面。(4)柏努利方程式中各物理量必需采用一致的单位。11310、阻力损失的计算计算直管阻力损失的通式层流时湍流时：由因次分析法得到由摩擦系数曲线图查得λ部分阻力损失计算阻力系数法当量长度法11411、流量丈量文丘里流量计：原理、构造、计算式孔板流量计：原理、构造、计算式转子流量计：原理、构造、计算式115第二章流体保送机械离心泵的构造、任务原理116离心泵的主要性能参数：流量Q、压头(扬程)H、功率、效率离心泵的特性曲线及其影响要素特性曲线：H—Q、N—Q、—Q曲线影响离心泵特性的要素：流体密度、黏度、叶轮转速、叶轮直径一、离心泵气缚景象、气蚀景象、安装高度临界汽蚀余量(NPSH)c有效汽蚀余量(NPSH)a离心泵的允许安装高度离心泵的任务点与流量调理管路特性曲线离心泵的任务点：泵的扬程曲线(H~Q线)与管路特性曲线的交点流量调理：改动管路特性曲线：调理阀门开度改动泵H~Q特性曲线往复泵的构造和任务原理气体保送机械分类：通风机、鼓风机、紧缩机、线离心泵的并联和串联离心泵的类型与选用往复泵的主要性能参数和特性曲线往复泵的任务点与流量调理三、气体保送机械往复式紧缩机的构造和任务原理常见通风机和鼓风机的类型及各自特点二、往复泵往复式紧缩机的任务过程：四个阶段，气体紧缩后的温度，任务循环的功，余隙系数和容积系数多级紧缩的缘由往复紧缩机的主要性能参数真空泵的主要类型大作业：青岛市高层住宅二次供水费每吨收取0.3元，请经过计算得到此收费的根据
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