南京理工化工原理课件2-- 流体输送机械

化工原理流体输送机械
流体输送机械，是化工工程中常用的一类设备，其主要功能是将液体或气体从一个地方输送到另一个地方。

常见的流体输送机械有管道、泵、阀门等。

管道是流体输送的基础设施。

管道可以分为直接埋设在地下的地下管道和架空或隧道中的地上管道。

管道的材料可以选择金属、塑料、橡胶等。

泵是常用的流体输送机械之一。

泵的工作原理是利用旋转运动或往复运动产生的压力差，将液体或气体推动到设定的位置。

泵的种类很多，常见的有离心泵、容积泵、螺杆泵等。

阀门在流体输送中起到控制流体流动的作用。

阀门可以分为手动阀、自动阀和电动阀等。

通过控制阀门的开关状态，可以调节流体的流动速度和流量。

除了上述常见的流体输送机械，还有一些其他的设备和工艺可以用于特定的流体输送需求。

例如，喷雾器可以将液体变成雾状或气雾状进行输送；干燥器可以将湿润的固体物料转化为干燥的状态进行输送。

在化工生产中，正确选择和使用流体输送机械是非常重要的。

不同的流体输送机械具有不同的工作原理和适用范围，需要根据具体的流体性质和输送要求进行选择。

同时，合理设计和布置流体输送系统，合理设置管道和阀门，也是确保流体输送稳定和安全的关键。

粘度(ν<20×10-6m2/s) ◆粘度
w′
3
2
c′
w
2
不
2
同
c′
Q ' n' H / n' N ' n' = , = , n N = n Q n H
➣离心泵
Q D H D N D = , = , D N =D Q D2 H 2 2
化工原理 流体输送机械 材料与化学工程系 化学工程教研室
←（流体输送设备） 流体输送设备）
2 2
1
1
3/31
§2-0 概述
截面， 取1-1、2-2截面，基准面：1-1对单位重量的流体列柏努利 、 截面 基准面： 对单位重量的流体列柏努利 方程： 方程：
2 u12 p1 u2 p2 Z1 + + + He = Z2 + + +Hf 2g gρ 2g gρ
( NPSH ) r = ψ (Q)
p0 − p v Hg max = − ( NPSH ) r − H f , 0−1 ρg 考虑泵运行期间的生产条件波动,则实际的安装高度 考虑泵运行期间的生产条件波动 则实际的安装高度: 则实际的安装高度
Hg = Hg max − (0.5 ~ 1)
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轴功率(N): ◆轴功率 机 械 损 失 W(kW) 积 损 失
水 力 损 失
N =
HQ ρ g
η
N Ne
➣
◆ ◆H~Q ◆
η~Q ◆ N~Q
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解决办法：叶轮后盖 板上钻一些小孔---平 衡孔。
（2）泵壳
思考3：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
（3）导轮
思考4： 为什么导轮的弯曲方向与叶 片弯曲方向相反？
（4）轴封装置
旋转的泵轴与 固定的泵壳之 间的密封。
作用：防止高 压液体沿轴漏 出或外界空气 漏入。
n
3
n
N n
Q D2 Q D2
H H
D2 D2
2
切割定律
n
若不变，则
N N
D2 D2
3
0
qV
思考：若泵在原转速 n 下的特性曲线方程为 H A BQ 2 ，则新转速
n下泵的特性曲线方程表达式如何？
若叶轮切割，又如何？
Q n Q n
H
n n
2
H
n n
2
H
A
B
n n
2 Q2
H
w22
c22 c12 2g
根据余弦定理可知：
w2 2
2
w12 c12 u12 2c1u1 cos 1 （3）
c2 2
u2
w
2 2
c
2 2
u22
2c 2 u2
cos 2
（4）
w1
式 3、4 代入上式得：
c1 1 1
u1
HT
c2u2
cos2 c1u1
g
cos1
一般地，1=90 则 cos1=0，于是：
②产生振动和噪音，影响离心泵的正常运行 和工作环境。
③泵壳和叶轮的材料遭受损坏，降低泵的使 用寿命
2、 汽蚀余量NPSH和安装高度Hg
(1) 汽蚀余量

第二章 流体输送机械离心泵特性【2-1】某离心泵用15℃的水进行性能实验，水的体积流量为540m 3/h ，泵出口压力表读数为350kPa ，泵入口真空表读数为30kPa 。

若压力表与真空表测压截面间的垂直距离为350mm ，吸入管与压出管内径分别为350mm 及310 mm ，试求泵的扬程。

解 水在15℃时./39957kg m ρ=，流量/V q m h =3540 压力表350M p kPa =，真空表30V p kPa =-（表压） 压力表与真空表测压点垂直距离00.35h m = 管径..12035031d m d m ==，流速 / ./(.)1221540360015603544V q u m s d ππ===⨯. ../.221212035156199031d u u m s d ⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭扬程 222102M V p p u u Ηh ρg g--=++ ()(.)(.)....⨯--⨯-=++⨯⨯332235010301019915603599579812981....m =++=0353890078393 水柱【2-2】原来用于输送水的离心泵现改为输送密度为1400kg/m 3的水溶液，其他性质可视为与水相同。

若管路状况不变，泵前后两个开口容器的液面间的高度不变，试说明：(1)泵的压头（扬程）有无变化；(2)若在泵出口装一压力表，其读数有无变化；(3)泵的轴功率有无变化。

解 (1)液体密度增大，离心泵的压头（扬程）不变。

（见教材） (2)液体密度增大，则出口压力表读数将增大。

(3)液体密度ρ增大，则轴功率V q gHP ρη=将增大。

【2-3】某台离心泵在转速为1450r/min 时，水的流量为18m 3/h ，扬程为20m(H 2O)。

试求：(1)泵的有效功率，水的密度为1000kg/m 3; (2)若将泵的转速调节到1250r/min 时，泵的流量与扬程将变为多少？解 (1)已知/,/V q m h H m kg m ρ===331820 1000水柱，有效功率 .e V P q gH W ρ==⨯⨯⨯=181000981209813600(2) 转速 /min 11450n r =时流量3118V q m h =／，扬程1220m H O H =柱 转速 /m i n 21250n r = 流量 ./322111250181551450V V n q q m h n ==⨯= 扬程 .2222121125020149m H O 1450n H H n ⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭柱 管路特性曲线、工作点、等效率方程【2-4】用离心泵将水由敞口低位槽送往密闭高位槽，高位槽中的气相表压为98.1kPa ，两槽液位相差4m 且维持恒定。