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化工原理课件第2章1课件资料

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化工原理第二章第一节讲稿gaofenziPPT课件

化工原理第二章第一节讲稿gaofenziPPT课件

耐腐蚀泵 接触液体的部件（叶轮、泵体）用耐腐蚀材料制 成。要求：结构简单、零件容易更换、维修方便 、密封可靠、用于耐腐蚀泵的材料有：铸铁、高 硅铁、各种合金钢、塑料、玻璃等。（F型）
油泵 输送石油产品的泵 ，要求密封完善。（Y 型）
杂质泵
2020/10/30
输送含有固体颗粒的悬浮液、稠厚的浆液等的泵 ，又细分为污水泵、砂泵、泥浆泵等 。要求不易 堵塞、易拆卸、耐磨、在构造上是叶轮流道宽、 叶片数目少。
起到密封作用。
2020/10/30
13
2020/10/30
14
3、离心泵的分类 1）按照轴上叶轮数目的多少
单级泵 轴上只有一个叶轮的离心泵，适用于出口压力 不太大的情况；
多级泵 轴上不止一个叶轮的离心泵 ，可以达到较高的 压头。离心泵的级数就是指轴上的叶轮数，我国 生产的多级离心泵一般为2~9级。
如何确定转速一定时， 泵的压头与流量之间 的关系呢？
实验测定
2020/10/30
20
H的计算可根据b、c两截面间的柏努利方程：
P b gu 2b g 2HZP g c u 2cg 2(hf)bc
HZP c gP buc22 gub2(hf)bc
H Z(P cP b)/g
离心泵的压头又称扬程。必须注意，扬程并不等于升举高 度△Z，升举高度只是扬程的一部分。
2020/10/30
4
2020/10/30
5
气缚
离心泵启动时，如果泵壳内存在空气，由于空气的密度远 小于液体的密度，叶轮旋转所产生的离心力很小，叶轮中心 处产生的低压不足以造成吸上液体所需要的真空度，这样， 离心泵就无法工作，这种现象称作“气缚”。
为了使启动前泵内充满液体，在吸入管道底部装一止逆 阀。此外，在离心泵的出口管路上也装一调节阀，用于开 停车和调节流量。

化工原理第二章01PPT课件

化工原理第二章01PPT课件

400
0.5419kg / m3
4
主要问题：
1、顶部压强计算错误。 2、没有考虑伯努利方程应用条件 2、温度理解错误。
管路系统中总能量损失公式
hf
（li le
d
）u 2 i2
hf
（ li
le d
）u 2 i2
5
第二章：流体输送机械
液体输送设备 气体输送设备
6
第一节 液体输送设备
一．离心泵工作原理和主要部件 二．离心泵的基本方程式 三．离心泵的主要性能参数与特性曲线 四．离心泵性能参数的改变及换算 五．离心泵的气蚀现象与允许吸上的高度 六．泵的工作点与流量调节 七．离心泵的组合操作——串、并联 八．其它类型的泵
19
20
21
离心泵的工作过程： 开泵前，先在泵内灌满要输送的液体。 开泵后，泵轴带动叶轮一起高速旋转产生离心力。液体在
此作用下，从叶轮中心被抛向叶轮外周，使其机械能增高，并 以很高的速度（15-25 m/s）流入泵壳。
在蜗形泵壳中由于流道的不断扩大，液体的流速减慢， 使大部分动能转化为静压能。最后液体以较高的静压能从排 出口流入排出管道。
结
体悬浮物。
构 半闭式叶轮 只有后盖板，可用于输送浆料或含固体悬浮物
的液体，效率较低。
14
15
按 单吸式 液体只能从叶轮一侧被吸入，结构简单。
吸
液
方
相当于两个没有盖板的单吸式叶轮背靠背并在了
式 双吸式 一起，可以从两侧吸入液体，具有较大的吸液能
力，而且可以较好的消除轴向推力。
16
2）泵壳
A. 泵壳的作用 • 汇集液体，作导出液体的通道； • 使液体的能量发生转换，一部分动能转变为静压能。 B. 导叶轮

化工原理第02章课件

化工原理第02章课件

②管路特性曲线下移，
p
因 g ↓，图解思维
qV↑，H↓，η不定
例2 图示管路输送液体, 泵转速n=2900r/min时， 泵特性曲线为
He=40-0.1qV2 (He单位为m,qV单位为m3/h) 流量为10m3/h, 现欲采用 降低转速的办法使流量
减少30% (流动处于阻力 平方区) 。 求：转速n’应降至多少？
解：应当满足①安装高度②扬程
①
[Hg ]
p0
g
pV
g
H
f
01
[( NPSH
)r
0.5]
=10.33-0.24-1-3.5=5.59m>Hg=3m ②两槽液面之间列管路方程
H=ΔZ+ΣHf=20+1+6=27m<32.6m 该泵可以用，在使用中用阀门调去多余的能量。
2.2.5 离心泵的类型与选用 2.2.5.1 类型 (1)清水泵——单级、多级、双吸 (2)耐腐蚀泵——用耐腐蚀材料 (3)油泵——密封良好 (4)液下泵——转轴特别长 (5)屏蔽泵——无密封、无泄漏 2.2.5.2 选用 (1)根据泵的工作条件，如腐蚀性、潜水等
应用过程分解法，将整个问题分解为泵特性 和管路特性，分别加以研究，然后通过供需平衡 的原则加以解决。
2.1.3 流体输送机械分类 按作用原理分：
动力式(叶轮式)：离心式，轴流式； 容积式(正位移式)：往复式，旋转式； 其它类型：喷射式，流体作用式等。 按流体可压缩性分： 液体输送机械：统称为泵； 气体输送机械：通风机
Pe=ρgqVHe Pa基本上随流量qV单调上升 泵启动时关出口阀 （3）泵的效率 Pe
Pa
容积损失： 根据需要可选用不同类型的叶轮

化工原理完整教材课件 PPT

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基本原理及其流动规律解决关问题。以
图1-1为煤气洗涤装置为例来说明： 流体动力学问题：流体（水和煤气）
在泵（或鼓风机）、流量计以及管道中 流动等；
流体静力学问题：压差计中流体、 水封箱中的水
图1-1 煤气洗涤装置
1.1 概述
确定流体输送管路的直径， 计算流动过程产生的阻力和 输送流体所需的动力。
根据阻力与流量等参数 选择输送设备的类型和型号， 以及测定流体的流量和压强 等。
流体流动将影响过程系 统中的传热、传质过程等， 是其他单元操作的主要基础。
图1-1 煤气洗涤装置
1.1.1 流体的分类和特性
气体和流体统称流体。流体有多种分类方法： （1）按状态分为气体、液体和超临界流体等； （2）按可压缩性分为不可压流体和可压缩流体； （3）按是否可忽略分子之间作用力分为理想流体与粘
化工原理完整教材课件
第一章 流体流动
Fluid Flow
--内容提要--
流体的基本概念 静力学方程及其应用 机械能衡算式及柏努 利方程 流体流动的现象 流动阻力的计算、管路计算
1. 本章学习目的
通过本章学习，重点掌握流体流动的基本原理、管 内流动的规律，并运用这些原理和规律去分析和解决流 体流动过程的有关问题，诸如：
气体的密度必须标明其状态。 纯气体的密度一般可从手册中查取或计算得到。当压
强不太高、温度不太低时，可按理想气体来换算：
（1-3）
式中
p ── 气体的绝对压强, Pa(或采用其它单位)； M ── 气体的摩尔质量, kg/kmol；
性流体（或实际流体）； （4）按流变特性可分为牛顿型和非牛倾型流体；
流体区别于固体的主要特征是具有流动性，其形状随容器形状 而变化；受外力作用时内部产生相对运动。流动时产生内摩擦从而 构成了流体力学原理研究的复杂内容之一

化工原理第二章1

化工原理第二章1
②泵的工作点对应的泵压头既是泵提供的，也是管路需要 的；
③工作点对应的各性能参数反映一台泵的实际工作状态。
14
3．离心泵的流量调节 （1）改变管路特性------变出口阀的开度
15
（2）改变泵的特性 ----变叶轮转速 nA＜nB，转速增加,流量和压头均
增加。
（3）改变泵的特性 ----切削叶轮直径
调节范围不大，只能变小，适合 长期性调整，操作中调整不可行
P63
例2－3
16
四
离心泵的组合操作
1．双泵并联 ①理论上，H不变，Q加倍； ②实际工作流量并未加倍（QB＜2QA），压头有所增加 ；n台完全相同的泵并联，组合泵的特性方程为： ③
H A B Q2 n2
2．双泵串联 ①理论上，Q不变，H加倍；
θ
28
3.往复泵特点：
(1) 流量只与泵缸尺寸、冲程、活塞往复次数有关，与泵的压
头、管路等无关。
(2) 理论上
单动泵的流量：QT＝ASnr 双动泵的流量：QT＝(2A-a)S nr 式中： QT —— 往复泵理论流量，m3/s； A —— 活塞截面积，m2；
a —— 活塞杆截面积，m2；
有效功率Ne ：单位时间离心泵对流体做的功。 Ne=gQH ；
轴功率N：单位时间内由电机输入离心泵的功。 效率η ：泵对外加能量的利用程度。 η = Ne /N 2．离心泵的性能曲线 ①H-Q曲线：随着流量的增加，泵的压头下降， 此规律对流量很小的情况可能不适用。 ② N-Q曲线：轴功率随流量的增加而增大，离心
部真空，周围液体以很高的流速冲向真空区域； ③当汽泡的冷凝发生在叶片表面附近时，大量液体以高频冲 击力冲击叶片，使叶轮损伤，这种现象称为“汽蚀”。

(完整版)化工原理课件(天大版)

(完整版)化工原理课件(天大版)
以 F = 1000 kg/h 的流量送入蒸发器，在422K下蒸发 出部分水得到50%的浓KNO3溶液。然后送入冷却结晶器， 在311K下结晶，得到含水0.04 的KNO3结晶和含KNO3 0.375的饱和溶液。前者作为产品取出, 后者循环回到 蒸发器。过程为稳定操作，试计算KNO3结晶产品量P、 水分蒸发量W和循环的饱和溶液量R。
返回 30 03:06:50
4. 流体的特征
具有流动性； 无固定形状，随容器形状而变化； 受外力作用时内部产生相对运动。
不可压缩流体：流体的体积不随压力变化而变化， 如液体；
可压缩性流体：流体的体积随压力发生变化， 如气体。 返回 31
13.7
QL 13.7kW
热损失：
100% 6.54%
257.3 47.8
返回 23 03:06:50
例4 非稳定热量衡算举例
罐内盛有20t重油，初温
T1=20℃，用外循环加热法 水蒸气
进行加热，重油循环量
W=8t/h。循环重油经加热
冷 凝
器升温至恒定的100℃后又 水
W=8t/h T3=100℃
基本单位：7个，化工中常用有5 个，即长度（米），质量（千 克），时间（秒），温度（K）， 物质的量（摩尔）
➢ 物理单位 基本单位：长度（厘米cm），质 制（CGS制） 量（克g），时间（秒s）
➢ 工程单 位制
基本单位：长度（米），重量或力 （千克力kgf），时间（秒）
我国法定单位制为国际单位制（即SI制） 返回 11
化工生产过程中，流体（液体、气体）的流动 是各种单元操作中普遍存在的现象。如：
传热 — 冷、热两流体间的热量传递； 传质 — 物料流间的质量传递。 流体流动的强度对热和质的传递影响很大。 强化设备的传热和传质过程需要首先研究流体的流动 条件和规律。 因此，流体流动成为各章都要研究的内容。流体 流动的基本原理和规律是“化工原理” 的重要基础。

化工原理课件第2章：流体输送

3. 离心泵安装时，应注意选用较大的吸入管路，减少吸入管路的弯头、 阀门等管件，以减少吸入管路的阻力损失。
4. 当液体输送温度较高或液体沸点较低时，可能出现[Hg]为负的情况， 此时应将离心泵安装于贮槽液面以下。
化工原理——流体输送机械
2.2.6 离心泵的类型与选用 1. 类型 ① 清水泵——单级、多级、双吸 ②耐腐蚀泵——用耐腐蚀材料 ③油泵——密封良好 ④液下泵——轴封要求不高 ⑤屏蔽泵——无密封、无泄漏
qV' D' qV D
H
' e
He

D' D
2
Pa' Pa


D' D
3
——切割定律
化工原理——流体输送机械
2.2.4 离心泵的工作点与流量调节 1. 管路特性曲线
K：由管路特性决定， 一般为高度湍流，与流 量无关
化工原理——流体输送机械
管路特性的影响因素 化工原理——流体输送机械
7. 效率：有效功率与轴功率之比，即
Pe
Pa
化工原理——流体输送机械
8. 泵内的能量损失 a. 容积损失
高压液体泄漏到低压处，qV
b. 水力损失 液体内摩擦及液体与泵壳的碰撞，He c. 机械损失 轴与轴承，轴封的摩擦
化工原理——流体输送机械
轴功率：电机提供给泵轴的功率，W
Pa

Pe
H串 2 A 2BoqV2串
并联时的特性曲线为：
H并

A
Bo

qV并 2
2
H串＜2H单 qV串＞qV单
qV 并＜2qV 单 H并＞H单
化工原理——流体输送机械

化工原理第二版第二章PPT


20
问：为什么泵采用后弯叶片的居多？
w2 2 c2 u2 w2 2 c2 u2 2 w2 u2 c2
后弯叶片
径向叶片 叶轮出口速度三角形
前弯叶片
后弯叶片：理论压头随流量增大而减少；径向：无关； 前弯：增大。在一定的叶轮尺寸、转速和流量下，前弯叶 片产生的理论压头最大。但压头的提高包括静压头和动压 头的提高。对后弯叶片静压头的提高大于动压头的提高，而 对前弯叶片则相反，液体动压头的提高较大，同时液体在泵 壳流动部分动压头转换为静压头时能量损失较大。为获得较 21 高的能量利用率，离心泵总是采用后弯叶片形式
叶轮轴向力问题
轴向力 叶轮轴向力将导致轴 及叶轮的窜动和叶轮 与泵壳的相互研磨。
8
4-8个叶片（前弯、后弯，径向） 液体通道。 前盖板、后盖板，无盖板
闭式叶轮
半开式 开式
9
（2）泵壳： 泵体的外壳，包围叶轮
截面积逐渐扩大的蜗牛壳形通道 液体入口——中心 出口——切线 思考：泵壳的主要作用是什么？
问：由（1） 、 （2）可以得出什么结果？
由(1) 液体在泵内无摩擦阻力损失
由(2) 流体与叶片的相对运动的运动轨迹 可视为与叶片形状相同。
18
Qu2 Q 2 u ctg 2 r2 ctg 2 2r2 b2 2b2 H g g
2 2
1 理论压头与液体密度无关。 这就是说，同一台泵无论输送何种液体，所 能提供的理论压头是相同的。 注意：泵对单位体积流体所加的能量 =gH 讨论： 与密度呈正比。 （1） 理论压头与流量 Q、叶轮转速、叶轮的尺寸和构 造（r2、b2、2）有关；
Hz （4）轴功率N： 单位时间原动机输入泵轴的能量
有效功率Ne：单位时间液体获得的能量 N e HQg

化工原理 第2章

工作时，Q H N ?
一.管路特性曲线与离心泵工作点 离心泵工作点
—— 管路特性曲线（Q~H）与泵特性 曲线（Q~H）的交点。
1、管路特性方程 —— 管路流量~所需外加压头
外加压头：
p u 2 H e z H f， 2 1 g 2g
H ~Q
Q ，Hf ，H
假设：
~叶片数——液体无环流 ~理想流体——无能量损失
u 2 c 2 cos 2 1 Q 2 H r ctg A BQ g g 2b 2 g
——离心泵基本方程
r—叶轮半径；—叶轮旋转角速度；Q—泵的体积流量； b—叶片宽度； —叶片装置角。
液体从截面1到截面2，静压头 的变化来自两方面：
介质： 液体 —— 泵 气体 —— 风机、压缩机 工作原理： 离心式 正位移式：往复式、旋转式 其它（如喷射式）
2-1-1
离心泵
离 心 泵 的 外 观
一 主要部件
（1）叶轮 —— 叶片（含盖板）
4 ~ 8个叶片（前弯、后弯，径向） 液体通道。 前盖板、后盖板，无盖板 闭式叶轮
半开式 开式
（2）泵壳： 泵体的外壳，包围叶轮
2 1
2g
2 2
即
因此： H T，
2 2 2 u 2 u1 1 2 C2 C1 2 2 2 2g 2g 2g
Cr2
u2-Cr2ctgβ2
根据余弦定律及圆周速度u、相对速度ω 和绝对速度C之 间的关系：
c u 2c1u1 cos1
2 1 2 2 2 1 2 2 2 1 2 2
H~Q曲线： N~Q曲线： ~Q曲线：
Q
Q Q
H
N

H [ m]

化工原理课件PPT

物理量的基本量的量纲为其本身。
SI量制中7个基本量的量纲符号：
L(长度) 、 M(质量) 、 T(时间) 、 I(电流) 、 (热力学温度) 、N(物质的量) 、J(发光强度) 。
导出量 的量纲表达式：
dQ im L M T I N J
dim—量纲符号 ,； ，—量纲指数或因次。
华东交大化工原理电子课件
表0-1 国际单位制的基本单位
量的名称
单位名称
长度 质量 时间 电流 热力学温度 物质的量 发光强度
米 千克
秒 安培 开尔文 摩尔 坎德拉
单位符号
m kg s A K mol cd
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表0-2 国际单位制的辅助单位
量的名称
平面角 立体角
单位名称
弧度 球面角
单位符号
rad sr
华东交大化工原理电子课件
一、物质的量浓度与物质的量分数
1.物质的量浓度
ci
ni V
2.物质的量分数
对于液体混合物： 其中，
xi
ni n
nn 1n 2 n i
x 1x2 xi 1
华东交大化工原理电子课件
二、物质的质量浓度与物质的质量分数
1.物质的质量浓度 2.物质的质量分数
i
mi V
对于液体混合物：
i
mi m
其中，
最终状态就是体系的平衡状态。
四、传递速率
传递速率
推动力 阻力
五、 经济核算
为生产定量的某种产品所需要的设备，根据设备的型式和
材料的不同，可以有若干设计方案。对同一台设备，所选用
的操作参数不同，会影响到设备费与操作费。因此，要用经
济核算确定最经济的设计方案。
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问：由（1） 、 （2）可以得出什么结果？
由(1) 液体在泵内无摩擦阻力损失
由(2) 流体与叶片的相对运动的运动轨迹 可视为与叶片形状相同。
三．离心泵的理论压头和实际压头 1. 理论压头表达式的推导
液体在高速旋转的叶轮中的运动分为2种:
周向运动
u r
2 c2 u2
1 1 c1
u1
三．离心泵的理论压头和实际压头 w2
又 Q 2r2 b2 c 2r
u2 c 2 u ctg 2 c 2r
c 2u

2 2
c2u
2
c2r
c2 u2
w1 1 1 c1
Q u2 ctg 2 2r2 b2
r2
u1
代入式 5 得： Qu2 2 u2 ctg 2 2r2 b2 H g
2 2 p2 p1 w1 w2 g 2g 2

w2 2 2
2
c2 u2
w1 1 1 c1
u1
于是：
三．离心泵的理论压头和实际压头
2 2 2 2 p p p p p p u u w w 1 2 1 2 1 2 1 1 2 故： 2 （ 2） g 2g g 1 g 2 将式 2 代入式 1 得：
2.0 概述 2.1 液体输送机械——泵 2.1.1 离心泵 一、离心泵的构造和工作原理 二、离心泵主要构件的结构及功能 三、离心泵的理论压头和实际压头
2.1.1 离心泵 四、离心泵的主要性能参数和特性曲线 五、离心泵的工作点与流量调节 六、离心泵的组合操作——串、并联
七、离心泵的安装高度 八、离心泵的类型和选用
二．离心泵主要构件的结构及功能
1．叶轮
闭 式 叶 轮 敞 式 叶 轮 半 闭 式 叶 轮
思考：三种叶轮中那一种效率高？ 闭式叶轮的内漏较弱些，敞式 叶轮的最大。 但敞式叶轮和半闭式叶轮不易 发生堵塞现象
二．离心泵主要构件的结构及功能
叶轮轴向力问题
叶轮轴向力将导致轴及叶轮的窜动和 叶轮与泵壳的相互研磨。
r2

w2 2 2
2
c2 u2

r1

g
1
1
2 rdr /g
r1
r2
w1 1 c1
1 2 2 r2 r12 2g


2 2 u2 u1 2g
u1
三．离心泵的理论压头和实际压头 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。
w1 1 1 c1
式 3、4 代入上式得：
u1
三．离心泵的理论压头和实际压头
c 2 u2 cos 2 c1 u1 cos 1 H g
一般地，1=90 则 cos1=0，于是：
c 2 u2 cos 2 c 2 u u2 w （5） H 2 g g
2 2
2
c2 u2
二．离心泵主要构件的结构及功能
2．泵壳
思考：泵壳的主要作用是什么？
①汇集液体，并导出液体； ②能量转换装置
二．离心泵主要构件的结构及功能
3. 轴封装置
减少泵内高压液体外流，防止空气侵入泵内。
填料密封 ------填料不能压得过紧，也不能压得过松，应以 压盖调节到有液体成滴状向外渗透。 常用填料为浸透石墨或黄油的棉织物或石棉。 机械密封
气体输送机械
2.1 液体输送机械——泵
按泵的工作原理分:
离心式 、轴 流 式 、 喷 射 式 等 速 度 式 ： 如 特点：使流体获得速度 泵 容 积 式 ： 如 往复式 、回转式等
特点：机械内部的工作容积不断发生变化。
离心泵的外观
2.1.1
一．离心泵的构造和工作原理
离心泵
w2 在 1 与 2 之间列机械能衡算方程式，得： 2 2
H
2 p 2 p1 c2 c12 g 2g
w1 1 1 c1
(1)
u1
三．离心泵的理论压头和实际压头
p2 p1 使静压头增加 的原因： g 原因一：离心力作功 F
C
r
2
p2 p1 1/g F dr c
2 2 2 2 2 2 u2 u1 w1 w2 c2 c1 H 2g 2g
根据余弦定理可知：
w c u 2c1 u1 cos 1 （3）
2 1
2 2
2 1
2 1

w2 2 2
2
c2 u2
w c u 2c 2 u2 cos 2 （4）
2 2 2 2
三．离心泵的理论压头和实际压头
压头： 泵提供给单位重量液体 的能量称为泵的压头， 用H表示，单位m。
三．离心泵的理论压头和实际压头
理论压头：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。
(1)流 体 为 理 想 流 体 ( 2)叶 轮 的 叶 片 数 目 为 无 穷 多，且叶片厚度不计。
c2r
c2u b2
c2
r2 2

Q ctg 2 2b2 g
三．离心泵的理论压头和实际压头
Qu2 Q 2 u ctg 2 r2 ctg 2 2r2 b2 2b2 H g g
2 2
请思考：与H有关的因素有哪些？分别是怎样的关系？ 讨论： （1）理论压头与流量Q、叶轮转速、叶轮的尺寸 和构造 ( r2、b2、2）有关； （2）叶轮直径及转速越大，则理论压头越大；
1．离心泵的构造：
1、叶轮： 2、泵壳： 3、泵轴及轴封装置：
思考： 为什么叶片弯曲？ 泵壳呈蜗壳状？
一．离心泵的构造和工作原理
2．离心泵的工作原理
思考： 流体在泵内都获得了哪几种能量？ 其中哪种能量占主导地位？ 思考：
泵启动前为什么要灌满液体？
气缚现象
离心泵的操作 灌液——克服气缚现象 启动——先关闭出口阀门，再合闸 运转——逐步开启出口阀门，调节流量 停车——先关闭出口阀门，再拉闸
2.2 气体压送机械 一、离心通风机 二、往复式压缩机
自学
第二章 流体输送机械
重点掌握
液体输送机械 泵 流体输送机械 通风机 鼓风机 气体压送机械 压缩机 真空泵
第二章 流体输送机械
离心泵
第二章 流体输送机械