化工原理之流体输送机械

化工原理流体输送机械1. 引言化工过程中，涉及到大量的流体输送工作。

流体输送机械是一类用于输送、泵送、搅拌、混合等操作的设备。

本文将介绍化工原理中常用的流体输送机械，包括离心泵、齿轮泵、隔膜泵、搅拌器等。

2. 离心泵离心泵是一种常用的流体输送机械，它利用离心力将流体从低压区域输送到高压区域。

离心泵的工作原理是通过转子的旋转使得流体在离心力的作用下产生压力差，从而实现输送效果。

离心泵具有结构简单、造价低廉、输送流量大的优点，广泛应用于化工领域。

2.1 离心泵的结构离心泵主要由叶轮、泵壳、轴和轴承等部分组成。

叶轮是离心泵中最关键的部件，它负责将流体由低压区域吸入并输出到高压区域。

泵壳是离心泵的外壳，起到固定叶轮和导向流体的作用。

轴和轴承用于传输转子的动力，并保证转子的平稳运转。

2.2 离心泵的工作原理离心泵的工作原理是基于离心力的作用。

当叶轮旋转时，流体将沿着叶轮的轴向方向进入泵壳，然后受到叶轮的离心力的作用，沿着辐射方向产生压力差。

高压区域的流体将通过出口管道输出，形成流动。

离心泵的输出流量取决于叶轮的转速和叶片的数目，可以通过调节叶轮的转速和叶片的数目来控制流量大小。

3. 齿轮泵齿轮泵是一种常用的流体输送机械，它利用齿轮的旋转来实现流体的输送。

齿轮泵的工作原理是通过两个或多个齿轮的啮合来产生压力差，从而将流体从低压区域输送到高压区域。

齿轮泵具有结构紧凑、输送流量稳定的优点，适用于输送高粘度的流体。

3.1 齿轮泵的结构齿轮泵由齿轮、泵体和轴等部分组成。

齿轮是齿轮泵中最关键的部件，它负责将流体从低压区域吸入并输出到高压区域。

泵体是齿轮泵的外壳，起到固定齿轮和导向流体的作用。

轴用于传输齿轮的旋转动力。

3.2 齿轮泵的工作原理齿轮泵的工作原理是基于齿轮的旋转和啮合作用。

当齿轮旋转时，流体将被齿轮齿槽所包围，形成封闭的空间。

齿轮的旋转使得空间逐渐缩小，流体被压缩，并在齿轮齿槽的作用下产生压力差。

高压区域的流体将通过出口管道输出，形成流动。

第二章：液体输送机械在化工生产中,为了满足工艺条件的要求,常需把流体从一处送到另一处,有时还需提高流体的压强或将设备造成真空,这就需采用为流体提供能量的输送设备。

为液体提供能量的输送设备称为泵为气体提供能量的输送设备称为风机及压缩机。

它们都是化工厂最常用的通用设备,因此又称为通用机械。

为气体提供能量的输送设备称为风机及压缩机。

它们都是化工厂最常用的通用设备,因此又称为通用机械。

化工生产中被输送的流体是多种多样的,且在操作条件、输送量等方面也有较大的差别,所用的输送设备必须能满足生产上不同的要求。

化工生产又多为连续过程,如果过程骤然中断,可能会导致严重事故,因此要求输送设备在操作上安全可靠。

输送设备运行时要消耗动力,动力费用直接影响产品的成本,故要求各种输送设备能在较高的效率下运转,以减少动力消耗。

为此,必须了解流体输送设备的操作原理、主要结构与性能,以便合理地选择和使用这些通用机械。

第一节液体输送设备液体输送设备的种类很多,按照工作原理的不同,分为离心泵、往复泵、旋转泵与旋涡泵等几种。

其中,以离心泵在生产上应用最为广泛。

２－１－１离心泵一、离心泵的工作原理和主要部件(一) 离心泵的工作原理上图为一台离心泵。

它的基本部件是旋转的叶轮和固定的泵壳。

具有若干弯曲叶片的叶轮安装在泵壳内，并紧固于泵轴上,泵轴可有电动机带动旋转.泵壳中央的吸入口与吸入管路相连接，而在吸入管路底部装有底阀.侧旁的排出口与排出管路相连接,其上装有调节阀.离心泵在启动前需向壳内灌满被输送的液体，启动后泵轴带动叶轮一起旋转，迫使叶片内的液体旋转,液体在离心力的作用下从叶轮中心被抛向外缘并获得了能量，使叶轮外缘的液体静压强提高，流速增大，一般可达15～25m/s。

液体离开叶轮进入泵壳后，由于泵壳中流道逐渐加宽而使液体的流速逐渐降低，部分动能转变为静压能.于是, 具有较高的压强的液体从泵的排出口进入排出管路,输送至所需的场所。

当泵内液体从叶轮中心被抛向外缘时，在中心处形成了低压区.由于贮槽液面上方的压强大于泵吸入口处的压强，致使液体被吸进叶轮中心。

第二章 流体输送机械离心泵特性【2-1】某离心泵用15℃的水进行性能实验，水的体积流量为540m 3/h ，泵出口压力表读数为350kPa ，泵入口真空表读数为30kPa 。

若压力表与真空表测压截面间的垂直距离为350mm ，吸入管与压出管内径分别为350mm 及310 mm ，试求泵的扬程。

解 水在15℃时./39957kg m ρ=，流量/V q m h =3540 压力表350M p kPa =，真空表30V p kPa =-（表压） 压力表与真空表测压点垂直距离00.35h m = 管径..12035031d m d m ==，流速 / ./(.)1221540360015603544V q u m s d ππ===⨯. ../.221212035156199031d u u m s d ⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭扬程 222102M V p p u u Ηh ρg g--=++ ()(.)(.)....⨯--⨯-=++⨯⨯332235010301019915603599579812981....m =++=0353890078393 水柱【2-2】原来用于输送水的离心泵现改为输送密度为1400kg/m 3的水溶液，其他性质可视为与水相同。

若管路状况不变，泵前后两个开口容器的液面间的高度不变，试说明：(1)泵的压头（扬程）有无变化；(2)若在泵出口装一压力表，其读数有无变化；(3)泵的轴功率有无变化。

解 (1)液体密度增大，离心泵的压头（扬程）不变。

（见教材） (2)液体密度增大，则出口压力表读数将增大。

(3)液体密度ρ增大，则轴功率V q gHP ρη=将增大。

【2-3】某台离心泵在转速为1450r/min 时，水的流量为18m 3/h ，扬程为20m(H 2O)。

试求：(1)泵的有效功率，水的密度为1000kg/m 3; (2)若将泵的转速调节到1250r/min 时，泵的流量与扬程将变为多少？解 (1)已知/,/V q m h H m kg m ρ===331820 1000水柱，有效功率 .e V P q gH W ρ==⨯⨯⨯=181000981209813600(2) 转速 /min 11450n r =时流量3118V q m h =／，扬程1220m H O H =柱 转速 /m i n 21250n r = 流量 ./322111250181551450V V n q q m h n ==⨯= 扬程 .2222121125020149m H O 1450n H H n ⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭柱 管路特性曲线、工作点、等效率方程【2-4】用离心泵将水由敞口低位槽送往密闭高位槽，高位槽中的气相表压为98.1kPa ，两槽液位相差4m 且维持恒定。