蒸汽系统教材

课程大纲：一、常用单位换算：1 扬程2 扬量3 电功4 转速、效率5 口径6 公式二、泵浦（PUMPS）的种类：1 动力区分2 结构原理区分3 轴封三、选泵、使用泵的要领：1 扬量2 扬程3 系统曲线4 系统曲线与各泵HQ曲线之应用5泵吸入侧之探讨（NPSH曲线）6 资料参数之认识7 并联与串联运转8 计算练习题四、马达电机：1规格标准（IEC，NEMA）2散热种类（TEPC,ODP,水冷）3绝缘等级4防尘防水等级5安装规格五、泵的检查及维修保养：1使用前检查2使用中检查3使用后检查一、常用单位换算：1. 扬程：1米（M，公尺）=3.28英尺（Feet）1公斤/平方公分（kg/cm2）=0.9807巴（bar）=14.21磅/平方英寸（1b/in2,psi）=10米（M，公尺）1 atm（大气压力）=10.335mH2O=1.033kg/cm2=760mmHg2. 扬量：1加仑/分（GPM）=0.2271立方米/时（m3/Hr）1立方米/时（m3/Hr）=1000公升/时（l/Hr）=1000公斤/时（Kg/Hr）3. 电功电频（f）: Hertz（Hz）=Cycle=∞电压（E）:V oltage（V）电流（I）:Amp（A）电阻（R）:Omega（Ω）1马力（Hp）=0.75电功率（kw）=750瓦（w）4. 转速、效率转速（RPM、min-1）能量效率Efficiency（η）1BHP=0.016 m3/Hr（蒸发量）1BTU=0.252kcal5. 口径3/8 ”三分10mm（A）1/2 ” 四分15mm（A）3/4 ” 六分20mm（A）1 ” 1寸25mm（A）11/4 ” 1寸2分32mm（A）11/2 ” 1寸半40mm（A）2 ” 2寸50mm（A）21/2 ” 2寸半65mm（A）3 ” 3寸80mm（A）4 ” 4寸100mm（A）5 ” 5寸125mm（A）6 ” 6寸150mm（A）8 ” 8寸200mm（A）10 ” 10寸250mm（A）12 ” 12寸300mm（A）6. 公式：转速（RPM, min-1）=120f/P f: 电频P: 极数水马力（WHP）= Q*H*r*g（理论马力）流量Q：m3/Hr, 扬程H：M，比重r，重力加速度g轴马力（BHP）= WHP/η效率（η）电功率（kw）=√3 E I Cosθ（三相）=E I Cosθ（单相）电流（I）=E / RT电压（E），总电阻（RT）流量（GPM）=9.83√ΔH D2ΔH（FT）D（in）总扬程（TH）=(P2-P1)/r +(Z2-Z1)+(V22-V12)/2g + HfHmax=A – NPSH – Hf – Hv - HsH1/H2 = (N1/N2)2Q1/Q2=N1/N2 BHP1/BHP2=(N1/N2)3 Q1/Q2 = D1/D2 H1/H2=(D1/D2) 2P1/P2=(D1/D2) 3二、泵浦的种类:1.动力区分：人力驱动、风力驱动、水力驱动、动物驱动、蒸汽驱动、引擎驱动、马达驱动2.结构原理区分：离心泵（Centrifugal Pump）轴向动力泵混流泵（Mixed Flow Pump）Kinetic轴流泵（Axial Pump）旋叶式（Propeller）磨擦泵（Regenerative Pump）活塞式（Piston）往复泵（Reciprocating Pump）柱塞式（Plunger）泵浦正排量力泵Pumps Positive转子式（Piston）Displacement 齿轮式（Gear）Pump 旋转泵（Rotary Pump）轮叶式（Vane）螺旋式（Screw）曲杆式（Crank）其他喷射泵（Jet Pump）Other Type空气扬升泵（Air Lift Pump）3.轴封：压盖式（填料式）轴封机械式轴封油封圈轴封动轴封无轴封三、选泵、使用泵的要领：1.扬量：输送流体, 必须达到规定的输送量, 也称流量。

单位：m3/Hr, GPM, ……2.扬程：输送机械向单位重量流体提供的能量称为该机械的压头或扬程。

单位：m 总扬程= 静扬程+ 动扬程即TH= （P2 - P1）/r + （Z2 – Z1）+ （V22-V12）/2g + Hf①静扬程：（P2 - P1）/r + （Z2 – Z1）其中（P2 - P1）/r称为压力水头，即吸水面与排水面之压力差。

再换算成高度单位，1kg/cm2约等于10M。

（Z2 – Z1）称为高度水头，即吸水面与排水面之高度差。

静扬程是固定不变的，不会因流量改变而改变。

②动扬程：（V22- V12）/ 2g+ Hf其中（V22- V12）/ 2g称为速度水头，即吸入侧与排出侧之速度能差。

Hf称为损失水头，即从吸入口到排出口间，由于管路摩擦及接头阀等造成之摩擦损失。

3.系统曲线：以流量为横坐标，总扬程为纵坐标，绘出因流量变化而总扬程因而变化的点连成之曲线。

4.系统曲线与泵浦HQ曲线之应用：安装在管路中的泵其输液量即为管路的流量，在该流量下泵提供的扬程必恰等于管路所要求的压头。

因此，离心泵的实际工作状况（流量、压头）是由泵特性和管路特性共同决定的。

系统曲线与各泵之HQ曲线之交汇点为实际作工点，明确显示出需求泵型号的选择。

5.泵吸入侧之探讨（NPSH曲线）泵之吸入能力，实际是由于吸入端造成局部负压（真空），让大气压力将水压进泵，有时由于此负压，比当时液体之蒸汽压还小，而造成液体汽化现象。

此汽化气泡随叶轮打至高压处，而产生瞬间凝缩，由于体积急剧缩小，造成巨大压力波，造成损害泵之现象。

此过程即称为汽蚀（CAVITATION）。

为了避免汽蚀产生，实有必要在选定泵之后，对吸入条件做一检讨。

此可以下列公式检验：Hmax = A – Hf – Hv – NPSH – Hs6.资料参数之认识：①效率曲线：同一台泵因作工点之不同，而产生不同之效率、将点连成之曲线。

②轴马力曲线：同一台泵因作工点之不同、而产生不同之需求轴马力，将点连成之曲线，亦同于公式计算而产生。

③零件之材质说明。

④尺寸说明表。

⑤其他资料参数说明。

7.流量调节：如果工作点的流量和所需的输送量有误差，应设法改变工作点的位置，即进行流量调节。

①离心泵出口处的管路上安装调节阀。

改变阀门的开度即改变管路阻力系数可改变管路特性曲线的位置，使调节后管路特性曲线与泵特性曲线的交点移至适当的位置，满足流量调节的要求。

优点：操作简便、灵活。

对于调节幅度不大而经常需要改变流量时，应用广泛。

缺点：增加了管路损失，降低效率。

②改变泵的特性曲线（例如改变转速、叶轮直径等）。

例如恒压控制系统等。

③并联与串联运转：a．将二台以上泵以并联方式安装，并同时运转，将得数量泵之扬量总和作工曲线（需选择同范围扬程之泵）。

b．将二台以上泵以串联方式安装，并同时运转，将得数量泵之扬程总和作工曲线（需选择同范围扬量之泵）。

8.计算练习题：①将水自水池泵至水塔，流量15m3/Hr，塔高25m，管径65A，管长400m，凸缘弯管10 个，凸缘闸阀2个，止回阀1个。

求计算总扬程，绘出系统曲线，并选出适当的水泵。

②将水自桶泵至喷嘴排出，流量4T/Hr，桶高2m，喷嘴高2m，管长40m，管径40A（内径36.48mm），喷嘴直径2mm，共10个喷嘴，弯管2个，闸阀2个，止回阀1个，请计算总扬程，绘出系统曲线，并选出适当之泵型号。

③将热水自桶槽泵至锅炉，流量需16T/Hr，桶高5m，表压力2kg/cm2，锅炉高2m,压力20 kg/cm2，管径65A，吸入侧管长10m，弯管2个，闸阀1个，排出侧管长20m,弯管4 个，闸阀1个，止回阀2 个，请计算总扬程，并选出适当的泵型号，并确认泵会不会有问题。

四、马达电机：①规格：标准型式绝缘等级防尘防水等级安装规格S.F. IEC TEFC Y 90℃ IP.XX B3 1.0 NEMA ODP A 105℃ B14 1.1 水冷却 E 120℃ B5 1.15B 130℃ B3/B14F 155℃ B35H 180℃G 180℃以上②使用电压：单相：100V，110V，120V，200V，220V，230V三相：220V，240V，380V，400V，415V，440V，460V，……接法：Δ，Y，（低、高电压）相位改变：正转，反转五、泵的检查及维修保养：1.使用前检查1）接头与阀是否装置妥当，管路是否漏气或漏水，尤其吸入侧更要注意，吸入侧泄漏，会吸入空气，造成局部干转，轴封易磨损，或压力打不上。

2）排气是否完全，空气若积在PUMP内，会造成局部干转或压力打不上，最好於排气孔装置旋塞，易于实施排气。

3）吸入口是否堵塞，水脏或易积水垢时更应注意，堵塞造成吸不到水，干转，压力打不上，甚至CA VITATION。

4）水槽是否有水，水槽若没水或水位过低，会造成PUMP全面干转。

2.使用中检查1）系统条件是否正常，包括压力、流量，出口应装置阀，以便随时观察与调整压力。

2）检查电流是否过大，电流过大通常有几个原因：A.水力：工作条件不正常，流量过大。

B.机械：PUMP内部零件摩擦，异物卡住或轴偏心运转，造成负荷过大。

C.电力：马达轴承磨损，线圈破皮，漏电等。

D.电压不足：过低或过高。

3）是否有异声，异声的原因有几种：A.马达轴承磨损。

B.积空气，流体不连续而产生冲击的声音。

C.CA VITATION，产生气爆与震动的声音。

D.金属摩擦的声音。

E.异物跑进PUMP内。

3.使用后保养1）清洗：叶片，导叶室等有任何杂质、碎屑、积垢、结晶物均应清除。

水越脏，保养周期应越短。

2）更换零件：检查各部零件是否磨损，磨损严重者应予更换。

A.轴封：检查SEAL表面是否完整，O-RING是否松脱、变形。

B.WEAR RING，NECK RING：若磨损过多应予更换。

C.叶片、导叶室：磨损过多而影响其功能者应予更换。

蒸汽系统一．传热概述1．传热操作，目的：a．加热或冷却，使物料达到指定的温度。

b．换热，以交换利用热量或冷量。

c．保温，以减少热量或冷量的损失。

2．传热过程中冷热流体的接触方式（一般分成三种，所用设备等也不相同）。

a.直接接触式传热（冷、热流体直接接触，传热中伴有传质过程同时发生）。

b.间壁式传热：工艺上不允许冷、热流体直接接触。

冷、热流体通过设备进行的热量传递总过程通常称为传热（或换热）过程，流体与壁面之间的热量传递过程称为给热过程。

热量传递的三个步骤：①热流体给热于管壁（或间壁）一侧②热量自管壁一侧传导至管壁另一侧③管壁另一侧给热于冷流体3．蓄热式传热4．载热体及其选择：为将冷流体加热或热流体冷却，必须用另一种流体供给或取去热量，此流体称为载热体。

工业常用加热剂：热水、饱和水蒸汽、矿物油、熔盐和烟道气等。