化工原理-输送设备共44页
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第二章流体输送设备(Fluid-moving Machinery)第一节概述如果要将流体从一个地方输送到另一个地方或者将流体从低位能向高位能处输送,就必须采用为流体提供能量的输送设备。
泵——用于液体输送输送设备风机——用于气体输送本章主要介绍常用输送设备的工作原理和特性,以便恰当地选择和使用这些流体输送设备。
第二节液体输送设备—泵(Pumps)泵离心泵——生产中应用最为广泛,着重介绍。
往复泵旋转泵漩涡泵§ 2.1.1 离心泵(Centrifugal Pumps)一.离心泵的工作原理及主要部件1.工作原理如左图所示,离心泵体内的叶轮固定在泵轴上,叶轮上有若干弯曲的叶片,泵轴在外力带动下旋转,叶轮同时旋转,泵壳中央的吸入口与吸入管相连接,侧旁的排出口和排出管路9相连接。
启动前,须灌液,即向壳体内灌满被输送的液体。
启动电机后,泵轴带动叶轮一起旋转,充满叶片之间的液体也随着旋转,在惯性离心力的作用下液体从叶轮中心被抛向外缘的过程中便获得了能量,使叶轮外缘的液体静压强提高,同时也增大了流速,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,液体的流速逐渐降低,又将一部分动能转变为静压能,使泵出口处液体的压强进一步提高。
液体以较高的压强,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,由于贮槽内液面上方的压强大于泵吸入口处的压强,在此压差的作用下,液体便经吸入管路连续地被吸入泵内,以补充被排出的液体,只要叶轮不停的转动,液体便不断的被吸入和排出。
由此可见,离心泵之所以能输送液体,主要是依靠高速旋转的叶轮,液体在离心力的作用下获得了能量以提高压强。
气缚现象:不灌液,则泵体内存有空气,由于ρ空气<<ρ液,所以产生的离心力很小,因而叶轮中心处所形成的低压不足以将贮槽内的液体吸入泵内,达不到输液目的。
通常在吸入管路的进口处装有一单向底阀,以截留灌入泵体内的液体。
第三章流体输送与流体输送机械概述化学工业是流程工业,从原料输入到成品输出的每一道工序都在一定的流动状态下进行,整个工厂的生产设备是由流体输送管道构成体系。
装臵中的传热、传质和化学反应情况与流体流动状态密切相关,流动参数的任何改变将迅速波及整个系统,直接影响所有设备的操作状态。
因此,往往选择流体的流量、压强和温度等参数作为化工生产系统的主要控制参数。
流体流动与输送有其共同的规律。
各种流体输送机械也有共通的原理,所以有通用机械之称。
化工生产系统中流体输送的主要任务是满足对工艺流体的流量和压强的要求。
流体输送系统包括:流体输送管路、流体输送机械、流动参数测控装臵。
流体输送计算以描述流体流动基本规律的传递理论为基础。
根据流体流动的质量守恒、动量守恒与能量守恒原理,不可压缩流体在管路中稳定流动时应服从常数=uA ρh z g p u h z g p fe +++=+++22222111122ραραdV A V u 24π==∑+++=+++f e h gz p u h gz p u 2222112122ρρ连续性方程柏努利方程体积平均流速由于流体输送系统的流速一般不会很低(湍流),因此动能校正系数α往往接近于1.0。
对于流速较低的层流流动,α值与1.0 相差较大,但由于动能项在总能量中所占比例很小,也可不加校正。
输送单位质量流体所需加入的外功,是决定流体输送机械的重要数据。
单位为J/s (或W )对可压缩流体,若在所取系统两截面之间流体的绝对压强变化小于10%,仍可按不可压缩流体计算,而流体密度以两截面之间的流体的平均密度ρm 代替。
wh N e e ⋅=ηηwh N N e e⋅==∑fh包括所选截面间全部管路阻力损失h e若管路输送的流体的质量流量为w (kg/s ),则输送流体所需供给的功率(即流体输送机械的有效功率)为:如果流体输送机械的效率为η,则实际消耗的功率即流体输送机械的轴功率为:注意单位!给定流体输送任务(质量流量w 或体积流量V 、输送距离l 、输送目标点的静压强p 2和垂直高差z 2)和流体的初始状态(静压强p 1、垂直高差z 1)设计型:吸收塔11222z 1z 1p 2p 依据连续性方程和柏努利方程对流体输送系统进行设计或者优化操作计算,结合管路的实际条件,合理地确定流速u 和管径d 。