化学化工基础第六讲流体输送设备省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第1页目录目录7、流体输送设备流体输送设备7.1离心泵结构及工作原理离心泵结构及工作原理第2页 用来输送流体并向流体提供能量机械设备称用来输送流体并向流体提供能量机械设备称为流体输送设备。其中用于输送液体设备多称为为流体输送设备。其中用于输送液体设备多称为泵；而输送气体设备则称为鼓风机或压缩机。泵；而输送气体设备则称为鼓风机或压缩机。7 7、流体输送设备、流体输送设备第3页7.1、离心泵结构及工作原理离心泵结构及工作原理（一）（一）离心泵主要部件和工作原理离心泵主要部件和工作原理1离心泵结构和主要部件离心泵结构和主要部件（1）叶轮叶轮：叶轮是离心泵关键部件，由 6-12 片叶片组成，组成了数目相同液体通道。按有没有盖板分为开式、闭式和半开式。1离心泵结构和主要部件（了解）离心泵结构和主要部件（了解）（1）叶轮：叶轮是离心泵关键部件，由叶轮：叶轮是离心泵关键部件，由6-12片片叶片组成，组成了数目相同液体通道。按有没有叶片组成，组成了数目相同液体通道。按有没有盖板分为开式、闭式和半开式。盖板分为开式、闭式和半开式。第4页开式开式适合用于输送含有较多固体悬浮液或浆状、适合用于输送含有较多固体悬浮液或浆状、糊状物料。糊状物料。半开式半开式适合用于输送含有固体颗粒和杂质流体。适合用于输送含有固体颗粒和杂质流体。闭式闭式适合用于输送洁净流体，扬程高。适合用于输送洁净流体，扬程高。第5页（2）泵壳：泵体外壳，在叶轮四面形成一个截泵壳：泵体外壳，在叶轮四面形成一个截面积逐步扩大蜗牛形通道。另外，泵壳还设有与面积逐步扩大蜗牛形通道。另外，泵壳还设有与叶轮所在平面垂直入口和切线出口。叶轮所在平面垂直入口和切线出口。（3）泵轴：位于叶轮中心且与叶轮所在平面垂直泵轴：位于叶轮中心且与叶轮所在平面垂直一根轴。它由电机带动旋转，以带动叶轮旋转。一根轴。它由电机带动旋转，以带动叶轮旋转。第6页2离心泵工作原理（重点）离心泵工作原理（重点）（1）叶轮叶轮被泵轴带动旋转，对位于叶片间流体做被泵轴带动旋转，对位于叶片间流体做功，流体受离心力作用，由叶轮中心被抛向外围。功，流体受离心力作用，由叶轮中心被抛向外围。当流体抵达叶轮外周时，流速非常高。当流体抵达叶轮外周时，流速非常高。第7页（2）泵壳泵壳聚集从各叶片间被抛出液体，这些液聚集从各叶片间被抛出液体，这些液体在壳内顺着蜗壳形通道逐步扩大方向流动，使体在壳内顺着蜗壳形通道逐步扩大方向流动，使流体动能转化为静压能，减小能量损失。所以流体动能转化为静压能，减小能量损失。所以泵泵壳作用不但在于聚集液体，它更是一个能量转换壳作用不但在于聚集液体，它更是一个能量转换装置。装置。第8页（3）液体吸入原理：）液体吸入原理：依靠叶轮高速旋转，迫使叶依靠叶轮高速旋转，迫使叶轮中心液体以很高速度被抛开，从而在叶轮中轮中心液体以很高速度被抛开，从而在叶轮中心形成低压，低位槽中液体所以被源源不停地吸心形成低压，低位槽中液体所以被源源不停地吸上上。第9页什么叫气缚什么叫气缚？假如离心泵在开启前壳内充满是气体，则开启后假如离心泵在开启前壳内充满是气体，则开启后叶轮中心气体被抛时不能在该处形成足够大真空叶轮中心气体被抛时不能在该处形成足够大真空度，这么槽内液体便不能被吸上度，这么槽内液体便不能被吸上这一现象称为气缚。这一现象称为气缚。3气缚现象（难点、重点）气缚现象（难点、重点）第10页怎样预防气缚现象发生怎样预防气缚现象发生离心泵开启前要用外来液体将泵壳内空间灌离心泵开启前要用外来液体将泵壳内空间灌满，这一步操作称为满，这一步操作称为灌泵。灌泵。为预防灌入泵壳内液体因重力流入低位槽内，为预防灌入泵壳内液体因重力流入低位槽内，在泵吸入管路入口处装有在泵吸入管路入口处装有止逆阀（底阀）止逆阀（底阀）；假如；假如泵位置低于槽内液面，则开启时无需灌泵。泵位置低于槽内液面，则开启时无需灌泵。不用于输送因抽吸而沸腾汽化低沸点液体或高不用于输送因抽吸而沸腾汽化低沸点液体或高温液体。温液体。第11页第12页4离心泵主要性能参数离心泵主要性能参数（叶轮）转速（叶轮）转速n：1000-3000rmin-1；2900rmin-1最常见。最常见。流量流量qV：以体积流量表示泵输液能力，与叶轮以体积流量表示泵输液能力，与叶轮结构、尺寸和转速相关。结构、尺寸和转速相关。压头（扬程）压头（扬程）He：泵给单位重量流体提供机械能泵给单位重量流体提供机械能。与流量、叶轮结构、尺寸和转速相关。扬程不是升。与流量、叶轮结构、尺寸和转速相关。扬程不是升举高度。举高度。第13页（4）功率功率（A）有效功率有效功率Pe：离心泵在单位时间内对流体做功离心泵在单位时间内对流体做功（B）轴功率轴功率P：单位时间内由电机输入离心泵能量。单位时间内由电机输入离心泵能量。（5）效率）效率不能不能100%地传给液体，所以离心泵都有一个效率地传给液体，所以离心泵都有一个效率问题，它反应了泵对外加能量利用程度。问题，它反应了泵对外加能量利用程度。第14页 HeqV曲线、曲线、PqV曲线和曲线和qV曲线。离心泵特曲线。离心泵特性曲线普通由离心泵生产厂家提供，标绘于泵产品性曲线普通由离心泵生产厂家提供，标绘于泵产品说明书中，其测定条件普通是说明书中，其测定条件普通是20清水清水，转速也固定。，转速也固定。5.离心泵特征曲线离心泵特征曲线第15页HeqV从特征曲线中能够看出，伴随流量增加，泵从特征曲线中能够看出，伴随流量增加，泵压头是下降，即流量越大，泵给单位重量流体压头是下降，即流量越大，泵给单位重量流体提供机械能越小。不过，这一规律对流量很小提供机械能越小。不过，这一规律对流量很小情况可能不适用。情况可能不适用。第16页PqV轴功率伴随流量增加而上升，所以大流量输送轴功率伴随流量增加而上升，所以大流量输送一定对应着大配套电机。一定对应着大配套电机。离心泵应在关闭出口阀离心泵应在关闭出口阀情况下开启，这么能够使电机开启电流最小。情况下开启，这么能够使电机开启电流最小。第17页qV泵效率先伴随流量增加而上升，到达一最泵效率先伴随流量增加而上升，到达一最大值后便下降，依据生产任务选泵时，应使泵在最大值后便下降，依据生产任务选泵时，应使泵在最高效率点附近工作，其范围内效率普通不低于最高效率点附近工作，其范围内效率普通不低于最高效率点高效率点92%。离心泵铭牌上标有一组性能参。离心泵铭牌上标有一组性能参数，它们都是与最高效率点对应性能参数。数，它们都是与最高效率点对应性能参数。第18页6.离心泵安装高度离心泵安装高度 离心泵安装高度是指被输送流体所在贮槽离心泵安装高度是指被输送流体所在贮槽液面到离心泵入口处垂直距离，即下列图中液面到离心泵入口处垂直距离，即下列图中Hg。思索：在安装离心泵时，安装高度是否能够无限制思索：在安装离心泵时，安装高度是否能够无限制高，还是受到某种条件制约？高，还是受到某种条件制约？第19页安装高度（重点）安装高度（重点）对如图所表示入口管线，在对如图所表示入口管线，在0-0和和11间列柏努利间列柏努利方程，可得：方程，可得：式中式中为泵入口压强，为泵入口压强，u0=0，u1为入口流速。为入口流速。第20页 称为允许吸上真空高度称为允许吸上真空高度(allowablesuctlift)。泵允许吸上真空高度可用试验测定。产品说明书泵允许吸上真空高度可用试验测定。产品说明书中中值，值，是在是在9.81104pa下输送下输送20清水清水时时测定结果。测定结果。第21页（2）气蚀现象）气蚀现象产生气蚀现象原因产生气蚀现象原因对于确定管路，当被输送流体也一定时，若增对于确定管路，当被输送流体也一定时，若增加泵安装高度加泵安装高度Hg,则入口管线压头损失也增加。则入口管线压头损失也增加。在贮槽液面上方在贮槽液面上方压力一定情况下，叶轮中心压力一定情况下，叶轮中心1处处压力必定下降。当下降至被输送流体在操作温度下压力必定下降。当下降至被输送流体在操作温度下饱和蒸汽压时，则将在泵内饱和蒸汽压时，则将在泵内产生：气蚀现象。产生：气蚀现象。第22页气蚀现象表现气蚀现象表现被输送流体在叶轮中心处发生汽化，产生大量气泡被输送流体在叶轮中心处发生汽化，产生大量气泡气泡在由叶中心向周围运动时，因为压力增加而急气泡在由叶中心向周围运动时，因为压力增加而急剧凝结，产生局部真空，周围液体以很高流速冲向剧凝结，产生局部真空，周围液体以很高流速冲向真空区域；真空区域；当气泡冷凝发生在叶片表面附近时，众多液滴犹当气泡冷凝发生在叶片表面附近时，众多液滴犹如细小高频水锤撞击叶片。如细小高频水锤撞击叶片。第23页离心泵在汽蚀状态下工作离心泵在汽蚀状态下工作泵体振动并发出噪音；泵体振动并发出噪音；压头、流量大幅度下降，严重时不能输送液体；压头、流量大幅度下降，严重时不能输送液体；时间长以后，在水锤冲击和液体中微量溶解氧对时间长以后，在水锤冲击和液体中微量溶解氧对金属化学腐蚀双重作用下，叶片表面出现斑痕和金属化学腐蚀双重作用下，叶片表面出现斑痕和裂缝，甚至呈海绵状逐步脱落。裂缝，甚至呈海绵状逐步脱落。第24页（3）泵最大安装高度）泵最大安装高度在一定流量下，泵安装位置越高，泵入口在一定流量下，泵安装位置越高，泵入口处压强越低，叶轮入口处压强将更低。当泵安处压强越低，叶轮入口处压强将更低。当泵安装位置到达某一极限高度时，装位置到达某一极限高度时，则入口处压强等于则入口处压强等于此时液体饱和蒸气压时此时液体饱和蒸气压时，气蚀现象遂将发生。此，气蚀现象遂将发生。此极限高度称为泵最大高度。极限高度称为泵最大高度。第25页例题分析例题分析某工段领到一台离心泵，泵铭牌上标着：流量某工段领到一台离心泵，泵铭牌上标着：流量qv=20m3h-1，扬程，扬程为为30.8米水柱，转速米水柱，转速n=2900转转/分，允许吸上真空高度为分，允许吸上真空高度为7.2m，泵流量和扬，泵流量和扬程均符合要求，若已知管路全部阻力为程均符合要求，若已知管路全部阻力为1.8米水米水柱，当初当地大气压为柱，当初当地大气压为736毫米汞柱，试计算：毫米汞柱，试计算：(1)输送输送20水时泵安装高度为多少？水时泵安装高度为多少？(2)输送输送90水时泵安装高度又为多少？水时泵安装高度又为多少？思索：若压强大于或小于思索：若压强大于或小于9.81104pa时情况怎样？时情况怎样？第26页第27页第28页下次预习关键点下次预习关键点3.1热传导热传导 第29页第30页