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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！。
第三章 非均相混合物的分离
混合物系：包括均相物系和非均相物系。
均相物系与非均相物系的差别就在于是否有明显的相界面。
非均相混合物：有两种以上相态同时存在的混合物。
非均相物系包括连续相和分散相。
本章主要讨论以流体为连续相的非均相混合物的分离。
分离原理：利用连续相和分散相之间某种物理性质（如密度、粒度、电性等）的差异，在外力（重力、离心力、电场力）的作用下，达到分离的目的。
属于混合物的机械分离。
分离的目的：
分离的方法：
§3-1 沉降
沉降：在外力（重力、离心力等）作用下，使密度不同的两相发生相对运动而实现分离
的操作，根据外力不同，可分为重力沉降和离心沉降。
一、重力沉降：
重力沉降：是分散相颗粒在重力作用下，因沉降速度的差异，与周围流体发生相对运动，以实现分离的过程。
重力沉降分为自由沉降（颗粒的沉降过程不受周围颗粒和器壁的影响）和干扰沉降（沉降过程中颗粒之间相互干扰）。
一般说来，同等直径颗粒的干扰沉降速度要小于自
由沉降速度。
二、离心沉降：
离心沉降：一些细小的颗粒在重力作用下的沉降速度非常慢，为加快沉降分离速度，可
以使物料在离心设备内高速旋转，利用离心力的作用使固体颗粒迅速沉降实现分离的操作。
三、沉降分离设备：
（一）对沉降分离设备的要求：
基本要求：一般要求流体在离开设备前，颗粒已能沉降到设备底部或器壁，同时尽可能
减少对沉降过程的干扰，也要避免已经沉降的颗粒再度被扬起。
沉降分离满足的基本条件是：停留时间（流体）≥沉降时间（颗粒）
（二）重力沉降设备：
（1）降尘室：用于气—固相分离，主要用于含尘气体的预处理。
工作原理：含尘气体进入降尘室后，流通截面扩大，流体流速减小，颗粒在重力作用下
沉降，只要气体有足够的停留时间，使颗粒在离开降尘室之前沉降到底部，即可使其分
离下来。
说明：①含尘气体的最大处理量与降尘室的高度无关，故降尘室可制作成扁平状。
②降
尘室中气速不宜过大，以防止气流湍动卷起已沉降的尘粒，一般气速应控制在1.5-3m/s
以以下。
③降尘室结构简单，气流阻力小，但体积较大，分离效率低，适于分离75m
上的较大颗粒。
（2）连续沉降槽：用于液—固相分离。
工作原理：连续沉降槽是一个具有锥形底的圆槽，悬浮液由进料管进入中心筒，从筒底
流入槽内。
悬浮液出来后流速会变慢，密度小的上升，密度大的下降。
清液由溢流槽溢出，颗粒沉积在底部成为稠泥浆。
泥浆由缓慢旋转的转耙耙至锥底，用泥浆泵定期排出。
说明：①沉降槽适用于大流量、低浓度悬浮液的预处理；②对于颗粒很小的混合液，可
加入聚凝剂或絮凝剂，使小颗粒变为大颗粒以利于沉降。
（三）离心沉降设备：
（1）旋风分离器：用于气--固相分离。
工作原理：旋风分离器上部为圆柱形筒体，下部为圆锥形筒体，含尘气体沿切线方向进
入圆柱形筒体上部入口，自上而下形成作螺旋运动的外旋流；到达底部后折回形成向上
的内旋流；在此过程中，固体颗粒被惯性离心力抛向器壁，下滑至锥底落入灰斗，净化
后的气体由中央的排气管排出。
说明：①由于流体的旋转会导致气流与圆筒壁相互作用，因此要消耗气体的机械能，表
现为气体进出口的压降；②旋风除尘器内的压强在器壁处最高，往中心处逐渐降低，中
心处降为负压。
需要注意的是，低压区也包括出灰口，所以正常操作时，出灰口必须密
封完好，以免漏入空气造成灰尘重新扬起；③旋风分离器的结构简单，无运动部件，操
作不受温度和压强的限制，价格低廉，性能稳定，可满足中等粉尘捕集的要求。
（2）旋液分离器：其结构与工作原理与旋风除尘器类似，用于悬浮液的分离。
（3）沉降离心机：用于液—固相分离。
分类：①根据操作方式不同，分为间歇式和连续式；②根据设备主轴的方位，分为立式
和卧式；③根据卸料方式不同，分为人工卸料式、螺旋卸料式和刮刀卸料式。
特点：主体设备（转鼓）与混合物共同旋转，通过转速调节，可以大幅度改变离心分离
因数。
①管式分离机：
②螺旋卸料沉降离心机：
卧式螺旋沉降离心机简称为卧螺离心机，它是一种高效的离心分离设备。
一般可分为卧式螺旋过滤离心机和卧式螺旋沉降离心机。
卧螺离心机是一种卧式螺旋卸料、连续操作的沉降设备。
本类离心机工作原理为转鼓与螺旋以一定差速同向高速旋转，物料由进料管连续引入输料螺旋内筒，加速后进入转鼓，在离心力场作用下，较重的固相物沉积在转鼓壁上形成沉渣层。
输料螺旋将沉积的固相物连续不断地推至转鼓锥端，经排渣口排出机外。
较轻的液相物则形成内层液环，由转鼓大端溢流口连续溢出转鼓，经排液口排出机外。
本机能在全速运转下，连续进料、分离、洗涤和卸料。
具有结构紧凑、连续操作、运转平稳、适应性强、生产能力大、维修方便等特点。
适合分离含固相物粒度大于0.005mm，浓度范围为2-40%的悬浮液。
广泛用于化工、轻工、制药、食品、环保等行业。
卧螺离心机具有其它离心机不可论比的优点：
1对物料的适应性较大，能分离的固相粒度范围广0.005——2mm，在固相粒度大
小不均时也能照常分离。
②能自动、连续、长期运转，维修方便，能够进行封闭操作。
③单机生产能力大，结构紧凑，占地小，操作费用低。
④可以实现远程自动化控制。
卧螺离心机主要用于植物油澄清、纸浆回收、淀粉、碳酸钙、谷氨酸、高岭土、石墨金属盐、纤维素、酒精槽、鱼粉、动植物蛋白、各类果汁、豆奶、塑料颗粒等物料澄清、脱水。
§3-2 过滤
定义：推动力（重力、离心力、压强差等），液固或气固混合物，通过多孔性过滤介质，固体颗粒被截留，达到固体与流体分离的操作。
一、概述：
（一）滤饼过滤（饼层过滤）与深层过滤：
滤液、滤饼的概念。
滤饼过滤：滤饼形成后，由滤饼继续截留颗粒的过滤。
说明：滤饼过滤是化工生产中应用最广泛的形式，真正发挥分离作用的是滤饼层，而非过滤介质，此种过滤常用于分离固相体积分数大于1%的悬浮液。
深层过滤：过滤介质表面孔口较大，固体颗粒被截留在过滤介质的内部孔隙中，在过滤介质表面没有滤饼形成。
说明：深层过滤起截留颗粒作用的是介质内部的曲折细长通道，过滤介质床层很厚，常
用于澄清固相体积分数小于0.1%的细颗粒悬浮液，且过滤介质必须定期更换或清洗再生。
（二）过滤介质：包括深层过滤介质（常为均质的固体颗粒，如沙粒、无烟煤、活性
炭、绕线式滤芯、素烧陶瓷等）和滤饼过滤介质（常用筛网或织物纤维，如编织的金属网、各种滤布等）。
选择依据：见P111
（三）过滤推动力：可以是重力、离心力或压强差。
（五）滤饼的可压缩性：分为不可压缩滤饼和可压缩滤饼。
对可压缩滤饼，为了减小过滤阻力，较少细微颗粒对过滤介质中孔道的堵塞，可使
用助滤剂改善饼层结构。
助滤剂可预敷在过滤介质表面以防止孔道堵塞，或加入悬浮液
中以改善滤饼结构，但在滤饼需回收时不宜使用。
（六）滤饼的洗涤：
在滤饼的颗粒间隙中会残留一定量的滤液，过滤完毕后，通常要用洗涤液（一般为
清水）对滤饼洗涤，以回收滤液或得到较纯净的固体颗粒。
三、过滤设备：有间歇式和连续式。
（一）板框压滤机：
属于间歇操作的加压过滤设备，主要包括机头、滤框、滤板、尾板和压紧装置构成，其中滤框、过滤介质和滤板交替排列组成若干个滤室。
说明：①过滤时和洗涤时的过程区别；②明流与暗流的区别；③板框压滤机的特点。
（二）转鼓真空过滤机：
外滤面转鼓真空过滤机的转鼓每旋转一周，各小室依次进行过滤、脱水、洗涤、脱水、吹松、卸饼、再生等操作。
其中各个小室的操作是周期性的，而整个转鼓的操作则是连续的。
转鼓旋转一周所进行的工作：P118
特点：P119
（三）过滤离心机：
§3-3 分离设备的选择：P120-121。
