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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。
流体输送设备第2章流体输送设备2.1 概述流体输送机械：为流体提供能量的机械或装置流体输送机械在化⼯⽣产的作⽤：从低位输送到⾼位，从低压送⾄⾼压，从⼀处送⾄另⼀处。
2.1.1 对流体输送机械的基本要求（1）满⾜⼯艺上对流量和能量的要求(最为重要）；（2）结构简单，投资费⽤低；（3）运⾏可靠，效率⾼，⽇常维护费⽤低；（4）能适应被输送流体的特性，如腐蚀性、粘性、可燃性等。
2.1.2 流体输送机械的分类按输送流体的种类不同泵（液体）：离⼼泵、往复泵、旋转泵风机（⽓体）：通风机、⿎风机、压缩机，真空泵按作⽤原理不同：离⼼式、往复式、旋转式等本章主要讲解：流体输送机械的基本构造、作⽤原理、性能及根据⼯艺要求选择合适的输送设备。
2.2 离⼼泵离⼼泵是化⼯⽣产中最常⽤的⼀种液体输送机械，它的使⽤约占化⼯⽤泵的80～90％。
2.2.1 离⼼泵的⼯作原理和主要部件基本结构：蜗形泵壳，泵轴（轴封装置），叶轮启动前：将泵壳内灌满被输送的液体（灌泵）。
输送原理：泵轴带动叶轮旋转→液体旋转→离⼼⼒（p,u）→泵壳，A↑u↓p↑→液体以较⾼的压⼒，从压出⼝进⼊压出管，输送到所需的场所。
→中⼼真空→吸液⽓缚现象：启动前未灌泵，空⽓密度很⼩，离⼼⼒也很⼩。
吸⼊⼝处真空不⾜以将液体吸⼊泵内。
虽启动离⼼泵，但不能输送体。
此现象称为“⽓缚”。
说明离⼼泵⽆⾃吸能⼒。
防⽌：灌泵。
⽣产中⼀般把泵放在液⾯以下。
底阀（⽌逆阀），滤⽹是为了防⽌固体物质进⼊泵内。
2.2.2 离⼼泵的主要部件1. 叶轮叶轮是离⼼泵的最重要部件。
其作⽤是将原动机的机械能传给液体，使液体的静压能和动能都有所提⾼。
按结构可分为以下三种：开式叶轮：叶轮两侧都没有盖板，制造简单，效率较低。
它适⽤于输送含杂质较多的液体。
半闭式叶轮：叶轮吸⼊⼝⼀侧没有前盖板，⽽另⼀侧有后盖板，它适⽤于输送含固体颗粒和杂质的液体。
闭式叶轮：闭式叶轮叶⽚两侧都有盖板，这种叶轮效率较⾼，应⽤最⼴。
流体输送机械的作用
流体输送机械是一类用于输送流体（如液体和气体）的设备，它们在各种工业、工程和科学应用中起着重要作用。
这些机械的主要作用包括：
1.泵送流体：泵是最常见的流体输送机械，它们被用来提供机械
能，以便将液体从一个地方输送到另一个地方。
泵可以用于提
供水供应、卫生设施、化工生产、石油开采等各种应用。
2.压缩气体：压缩机是用于增加气体的压力的机械设备。
它们常
用于将空气压缩成高压气体，以满足各种应用中的需求，如工
业自动化、制冷、气体储存等。
3.混合和搅拌：搅拌机和混合器用于混合不同成分的液体或气体，
以获得所需的混合物。
这在化工、食品加工、制药等领域中非
常重要。
4.分离：离心分离机和过滤器等设备用于将固体颗粒从液体中分
离出来，或者分离液体混合物中的不同组分。
这在废水处理、
矿业、食品加工等领域中有广泛应用。
5.控制流动：阀门和调节器等设备用于控制流体的流动，包括调
节流速、方向和压力，以满足特定的工艺要求。
6.能源转换：涡轮机、发电机和涡轮发动机等设备可将流体的能
量转化为机械能或电能，用于发电、动力传输和推进系统。
总之，流体输送机械在许多工业和科学领域中起着至关重要的作用，用于处理、输送和控制流体，以满足各种工艺和应用的需求。
这
些机械的性能和设计取决于具体的应用和流体特性。
流体输送机械的分类
1. 离心泵呀，就像大力士一样，能把液体快速地“举”起来！比如家里的水泵就是离心泵，它可太重要啦，要是没它，水咋能乖乖到我们需要的地方呢？
2. 轴流泵呢，就如同风一样，推动液体直直地往前跑！像那些大型的排水泵很多就是轴流泵，哇塞，那排水的威力可不小！
3. 往复泵就像一个倔强的家伙，一下一下地把液体挤出去！比如在一些小型化工厂就常能看到它，在默默工作着呢！
4. 齿轮泵啊，多像一组精密的小轮子在努力工作呀，把液体稳稳地送出去！像在加油机里不就有它的身影嘛！
5. 螺杆泵像是一个有条不紊的工作者，慢慢地但很靠谱地输送着液体！在一些需要精确输送的场合它可少不了呀！
6. 滑片泵，嘿，就像灵活的滑片在跳舞一样，带动着液体一起动起来！在某些特殊的液体输送中它可立了大功呢！
7. 漩涡泵呀，如同制造漩涡的小能手，让液体跟着漩涡转动起来输送走！好多工业设备里都有它的存在哦！
8. 气动隔膜泵就像个神奇的小魔法师，用气压来推动液体！在一些比较复杂的环境里它可厉害着呢！
9. 磁力泵如同一个无声的卫士，安静又可靠地进行着液体输送！在一些对环境要求高的地方它发挥着巨大作用啊！我觉得流体输送机械的分类可真是太有意思啦，每一种都有着独特的魅力和用途！。
化工基础-流体输送及机械导言化工工程是利用物理、化学和生物学原理来设计、操作和控制化学过程的科学和工程学科。
在化工过程中，流体输送和机械装置是不可或缺的组成部分。
本文将介绍化工过程中流体输送和机械装置的基础知识，包括流体输送的原理、流体的性质和流体行为、常见的机械装置以及它们在化工工程中的应用。
一、流体输送的原理1. 流体输送的定义流体输送是指将液体或气体从一个地方输送到另一个地方的过程。
在化工工程中，流体输送通常是通过管道进行的。
2. 管道输送的原理管道输送是流体输送的常见方式之一。
它的原理是利用管道内的压力差来推动流体的流动。
通过控制管道内的压力和流速，可以实现流体在管道中的输送。
二、流体的性质和流体行为1. 流体的性质流体的性质包括密度、粘度、表面张力等。
这些性质对流体的输送和机械装置的设计都有影响。
2. 流体行为在流体输送和机械装置中，流体的行为对于流体的流动和机械装置的性能起到重要的作用。
流体的行为包括流态、流动模式、流动速度等。
三、常见的机械装置1. 泵泵是常见的机械装置之一，用于将液体从一个地方抽出或推入另一个地方。
根据其工作原理和结构，泵可以分为离心泵、容积泵等。
2. 压缩机压缩机是将气体压缩并推送到管道或储罐中的机械装置。
根据其工作原理和结构，压缩机可以分为容积式压缩机、离心式压缩机等。
3. 阀门阀门用于控制管道中流体的流动。
根据其结构和控制方式，阀门可以分为截止阀、调节阀等。
四、流体输送和机械装置在化工工程中的应用流体输送和机械装置在化工工程中有着广泛的应用。
它们可以用于输送各种流体，例如原料、中间产品和最终产品。
同时，它们也可以用于控制和调节流体的流动，以满足化工工程的生产要求。
常见的应用包括液体输送、气体输送、混合和分离等。
例如，在化工生产中，通过泵将液体从储罐输送到反应器中，然后通过压缩机将生成的气体送入分离设备进行分离。
结论流体输送和机械装置是化工工程中不可或缺的组成部分。
第二章 流体输送机械授课时间：8学时授课方式：板书+幻灯片 授课内容提纲：离心泵结构、操作原理和类型；离心泵的理论压头和实际压头；离心泵特性参数和特性曲线；管路特性曲线；离心泵的工作点和流量调节；离心泵安装高度的确定；离心泵的选用；往复泵和其它类型泵；通风机、鼓风机、 压缩机和真空泵教学目的、要求：1.了解离心泵主要部件，重点掌握离心泵的工作原理，掌握离心泵基本方程式及应用，离心泵主要性能参数，重点掌握离心泵的特性曲线及其应用、离心泵的工作点与流量调节、离心泵的安装高度及其计算，熟悉离心泵的类型与选择。
了解往复泵、计量泵和旋转泵等其他类型泵的工作原理和构造。
2.了解离心通风机、鼓风机与压缩机的构造和工作原理。
了解往复压缩机的构造及工作原理，压缩循环的有关计算。
教学重点及难点：重点：离心泵操作原理；离心泵的工作点和流量调节；离心泵安装高度的确定。
难点：离心泵特性参数和特性曲线；管路特性曲线。
教学方法和教学手段：新课引入：1.播放动画、2.播放图片 新课教学：1.动画图示、2.过程解析讨论：离心泵启动前为什么灌满液体；离心泵的安装高度目的本讲要点：离心泵的工作原理，离心泵基本方程式及应用，掌握离心泵的特性曲线及其应用、离心泵的工作点与流量调节、离心泵的安装高度及其计算。
作业布置：3；5教学内容：第二章 流体输送机械如果说管路是设备与设备之间、车间与车间之间、工厂与工厂之间联系的通道的话，则流体输送机械是这种联系的动力所在。
以供料点和需料点为截面列柏努利方程：f e H gu g p z H +∆+∆+∆=22ρ其中e H 是流体输送机械对单位重量流体所做的功。
从上式可以看出，采用流体输送机械操作的目的可能是为了提高流体的动能、位能或静压能，或用于克服沿程的阻力，也可能几种目的兼而有之。
流体输送机械目的：实现非自动化过程。
流体输送机械的分类：（1）按输送流体的状态分：液体输送机械 如：泵气体输送机械 如：风机、压缩机、真空泵（2）按工作原理通常分三大类： 离心式正位移式流体动力作用式第一节 离心泵一、离心泵的操作原理与构造1.离心泵的构造：2.操作原理： 启动：⎪⎩⎪⎨⎧：、：、：、泵轴及轴封装置泵壳叶轮321 离心泵结构示意图1泵内灌满液体（灌泵），2关出口阀， 3开泵(开出口阀)。
原理：(a) 排出阶段叶轮旋转(产生离心力，使液体获得能量）→流体流入涡壳(动能→静压能) →流向输出管路。
(b) 吸入阶段液体自叶轮中心甩向外缘→叶轮中心形成低压区→贮槽液面与泵入口形成压差→液体吸入泵内。
离心泵之所以能够输送液体，主要依靠高速旋转的叶轮，产生离心力，在惯性作用下，获得了能量以提高压强。
气缚现象：泵内未充满液体，气体密度低，产生离心力小，在叶轮中心形成的低压不足以将液体吸上。
说明：离心泵无自吸能力，启动前必须将泵体内充满液体。
3．离心泵的主要部件1）叶轮：敞式：结构简单，制造清洗方便，用于含较多固体悬浮物的液体；液体回流，效率较低。
半闭式：适于输送易于沉淀的液体，效率较低。
闭式：适于输送不含固体杂质的清洁液体，结构较复杂，效率较高。
（较多采用）叶轮后盖板上平衡孔的作用：平衡轴向应力吸液方式：单吸式和双吸式2）泵壳蜗壳形汇集和导出液体通道，能量转换装置。
3) 导轮固定不动；导轮的弯曲方向与叶片弯曲方向相反引导液体在泵壳通道内平稳地改变方向，使能量损耗最小，动压能转换为静压能的效率高。
4) 轴封装置泵轴与泵壳之间的密封。
作用：防止液体外漏，气体进入。
a.填料密封结构简单，加工方便，功率消耗大，密封不严。
b.机械密封密封性好，功率消耗少，广泛使用，加工精度高，价格高。
二．离心泵的理论压头与实际压头1. 压头H，又称扬程，泵对单位重量流体提供的机械能，m。
2动压头的增量与其他项相比，一般可以忽略。
因此，泵产生的压头主要用于使液体位置升高、静压头增大以及克服流动过程中的压头损失。
2． 离心泵的理论压头定义：理想情况下单位重量液体所获得的能量称为理论压头，用H ∞ 表示。
理想情况：泵的压头H 与影响因素的关系式只能由实验测定，但理想情况下的关系式则可理论推导得到。
在1与2之间列伯努利方程式，得：产生的原因：原因一：离心力作功；原因二：液体由1流到2时，由于流动通道逐渐扩大，w 逐渐变小，这部分能量将转化为静压能。
3.实际压头H实际压头比理论压头要小。
原因：泵内各种能量损失，包括： （1）叶片间的环流运动 （2）阻力损失（3）冲击损失三．离心泵的主要性能参数1.压头和流量 前已述及，仅介绍方法。
如图，在泵进口b 、泵出口 c 间列机械能衡算式：2. 有效功率、轴功率和效率（1）离心泵的有效功率是指液体从叶轮获得的能量,单位为W 或kW 。
⎩⎨⎧多，且叶片厚度不计。
叶轮的叶片数目为无穷流体为理想流体)2()1(c 2 ω 2c 1 1=∞H +-g p p ρ12g c c 22122-g p p ρ12- 流量计真空表 压力表h 0 c b =++H g u g p b b 22ρfc c h h g u g p +++022ρ=-≈g p p H b c ρg p p b c ρ)()(真表+Ne=Q ρgH=WsWe [KW] 式中：Q 一泵在输送条件下的流量，m 3／s ；g —重力加速度，m ／s 2 H —泵在输送条件下的压头，m ；ρ—输送液体的密度 kg/m 3（2）轴功率N 是指泵轴所需的功率，即电机传给泵轴的功率，单位为W 或kW 。
（3）效率ηη=(Ne/N)×100%η小于1，离心泵在输送液体过程中存在能量损失，主要有三种： a.容积损失 容积损失是指泵的泄漏所造成的损失；b.机械损失 由机械摩擦而引起的能量损失称为机械损失；c.水力损失 粘性液体流经叶轮通道和蜗壳时产生的摩擦阻力以及在泵局部处而产生的局部阻力，统称为水力损失。
四．离心泵的特性曲线及应用1. 离心泵特性曲线离心泵的主要性能参数流量Q 、压头H 、轴功率N 及效率η间的关系曲线称为离心泵的特性曲线或工作性能曲线，离心泵的特性曲线只与叶轮的直径、转速和测试时的工作介质有关，它是在泵的制造厂通过实验作出来的。
图2-12为4B20型离心水泵在2900r ／min 时的特性曲线，由H-Q ，N —Q 及h -Q 三条曲线所组成。
特性曲线随转速而变，故特性曲线图上一定要标出实验时的转速。
① Q H -曲线 ↑Q ↓H② Q N -曲线 ↑Q ↑N 0=Q =N 最小 故离心泵启动时，应关闭出口阀,使启动电流减少以保护电机。
③ Q -η曲线 0=Q 0=η ↑Q ↑η 上升到最大值 ↑Q ↓η32)'(')'('''nn N N n n H H n n Q Q ===4B20型离心泵的特性曲线N=2900 r/minηη图2-12 4B20型离心泵的特性曲线离心泵在一定转速下有一最高效率点,称为设计点。
离心泵的工作范围称为泵的高效率区。
通常为最高效率的92%左右 ，离心泵最好在此范围内工作。
-A 最高效率点，称为设计点。
泵在最高效率相对应的流量及压头下工作最为经济，所以与最高效率点对应的N H Q ..称为最佳工况参数。
离心泵的铭牌上标出的性能参数就是指该泵在运行时效率最高点的状况参数，根据输送条件的要求，离心泵往往不可能正好在最佳状况点上运转，因此一般只能规定一个工作范围，称为泵的高效率区，通常为最高效率的92%左右，如图中波折线所示的范围。
2. 液体性质对离心泵特性的影响 （1）密度的影响离心泵的压头，流量均与液体的密度无关，故泵的效率亦不随液体的密度而改变，所以离心泵特性曲线中的H-Q 及h —Q 曲线保持不变。
但是泵的轴功率随液体密度而改变，N-Q 曲线不再适用；用Ne=Q ρgH 校正。
（2）粘度的影响若被输送液体的粘度大于常温下清水的粘度，则泵体内部液体的能量损失增大，因此泵的压头，流量都要减小，效率下降，而轴功率增大，亦即泵的特性曲线发生改变。
当液体的运动粘度n 大于20cSt(厘沲10-6m 2/s)时，需校正。
3.转速与叶轮尺寸对离心泵特性的影响1）转速的影响离心泵的特性曲线都是在一定转速下测定的，改变转速时,泵的压头、流量、效率和轴功率也随之改变。
当液体的粘度不大,假设泵的效率不变时，泵的流量、压头、轴功率与转速的近似关系为:32)'(')'('''DD N N D D H H D D Q Q ===f e H gu Z g p h +∆+∆+∆=22ρ252282Q dL L g g u d L L H e e f ∑+=∑+=πλλ2414222212222)11(82/])4()4[(2Q d d g g d Q d Q g u -=-=∆πππ222BQ H gu f =+∆式中:Q’、H’、N’-为转速为n’ 时泵的性能； Q 、H 、N-为转速为n 时泵的性能2）叶轮直径的影响叶轮切削，直径改变不大时，其流量、压头和轴功率与叶轮直径之间的近似关系为：式中：Q’、H’、N’-为直径为D’ 时泵的性能； Q 、H 、N-为直径为D 时泵的性能五．离心泵的工作点与流量调节（一）管路特性曲线对下图所示的管路输送系统，在1-1‘与2-2’间列柏努利方程得：对于一定的管路系统，上式中的△Z 与△p/ρg 均为定值，即：△Z+△p/ρg =A式中： Q--管路系统的输送量，m3/s则： h e =A+BQ 2 (2-19)（二）离心泵的工作点与流量调节1．离心泵的工作点式2-10即为管路特性方程，表示管路所需压头H e随液体流量Q的平方成正比；将其标绘在相应的坐标图上，称为管路特性曲线，如图所示。
管路特性曲线与泵特性曲线交点M称为泵在管路上的工作点；在M点处： Q=Q e H=H e；2．流量调节1）改变阀门的开度改变泵出口阀门的开度，即可改变管路特性曲线；阀门关小，特性曲线变陡，工作点由M移至M1点，流量由QM降至QM1；反之流量加大。
2）改变泵的转速改变泵的转速，即可改变泵的特性曲线，转速提高，H-Q线向上移，Q增大，反之则Q 减小。
【习题课】P60【例2-1】；P63【例2-3】【补充例1】某离心泵工作转速为n=2900r.p.m.（转/min），其特性曲线方程为H=30－0.01V2 。
当泵的出口阀全开时，管路特性曲线方程为he=10＋0.04V2，式中V的单位为m3/h，H及he的单位均为m。
求：（1）阀全开时，泵的输水量为多少？（2）要求所需供水量为上述供水量的75%时：a．若采用出口阀调节，则多损失的压头为多少m水柱？b．若采用变速调节，则泵的转速应为多少r.p.m.？【解】（1）204.010Vhe+=201.030VH-=ehH=mhhmVe26203==(2)多损失的压头为多少m 水柱？ a. 采用调节出口阀门的方法b. 采用调节转速的方法，则泵的转速应为多少r.p.m.？新转速下泵的特性曲线方程为：六、离心泵的安装高度Z S1、什么是安装高度？离心泵的安装高度是指要被输送的液体所在贮槽的液面到离心泵入口处的垂直距离，即右图中的s z 。
