第二章流体输送设备§概述-流体输送概述气体的输送和压缩.docVIP

第二章 流体输送设备 §1 概述 2-1 流体输送概述 气体的输送和压缩，主要用鼓风机和压缩机。 液体的输送，主要用离心泵、漩涡泵、往复泵。 固体的输送，特别是粉粒状固体，可采用流态化的方法，使气-固两相形成液体状物流，然后输送，即气力输送。 流体输送在化工中用处十分广泛，有化工厂的地方，就有流体输送。 流体输送机械主要分为三大类： （1）离心式。靠离心力作用于流体，达到输送物料的目的。有离心泵、多级离心泵、离心鼓风机、离心通风机、离心压缩机等。 （2）正位移式。靠机械推动流体，达到输送流体的目的。有往复泵、齿轮泵、螺杆泵、罗茨风机、水环式真空泵、往复真空泵、气动隔膜泵、往复压缩机等。 （3）离心－正位移式。既有离心力作用，又有机械推动作用的流体输送机械。有漩涡泵、轴流泵、轴流风机。象喷射泵属于流体作用输送机械。 本章主要研究连续输送机械的原理、结构及设计选型。 §2 离心泵及其计算 2-2 离心泵构造及原理 若将某池子热水送至高的凉水塔，倘若外界不提供机械能，水能自动由低处向高处流吗？显然是不能的，如图2-1所示，我们在池面与凉水塔液面列柏努利方程得： 图2-1 流体输送示意图 ∵(表压)，，若泵未有开动，则： 代入上式得： ∴ 为虚数 此计算说明，泵不开动，热水就不可能流向凉水架，就需要外界提供机械能量。能对流体提供机械能量的机器，称为流体输送机械。离心泵是重要的输送液体的机械之一。 如图2-2 所示，离心泵主要由叶轮和泵壳所组成。 图2-2 离心泵构造示意图 先将液体注满泵壳，叶轮高速旋转，将液体甩向叶轮外缘，产生高的动压头，由于泵壳液体通道设计成截面逐渐扩大的形状，高速流体逐渐减速，由动压头转变为静压头，即流体出泵壳时，表现为具有高压的液体。 在液体被甩向叶轮外缘的同时，叶轮中心液体减少，出现负压（或真空），则常压液体不断补充至叶轮中心处。于是，离心泵叶轮源源不断输送着流体。 可以用如下示意图表示 此机械何以得名离心泵，是因为叶轮旋转过程中，产生离心力，液体在离心力作用下产生高速度。 2-3 泵参数与特性曲线 工作原理清楚之后，自然要问，该泵的送液能力（流量 ）如何？增压程度（扬程 ）多大？旋转机械的功率（泵功率）为多少？效率（泵效率）多少？等等问题。 泵的流量、扬程、功率、效率，统称为离心泵的性能参数。这些参数之间的关系，都是由实验来测定的，如图2-3 所示。 将实验所得数据，描绘成曲线、曲线、曲线，统称为离心泵的特性曲线。 图2-3 泵性能实验装置示意图 我们对真空表与压力表之间的液体列柏努利方程得： 液柱 ∵ （为真空度，即负表压） （压力表读数，表压），（管路径很短，可以忽略） ∴ …………（Ⅰ） 式中, ——真空表与压力表垂直位差，； ——压力表读数（表压），； ——真空表读数，； ——吸入管和压出管中液体流速，； 式（Ⅰ）即为对应于一定流量,泵提供扬程的计算公式。 电动机提供的机械功率，可由电流表 [安]和电压表 [伏]的读数得到，也可由功率表直接读得。 ………………（Ⅱ） 泵的有效功率计算式，推导如下： 例如，离心泵对流体实际提供的能量为，也就是说，对每公斤液体，泵要提供焦耳的能量。 在时间里，泵输送的体积流量为，则输送的液体质量为： 在时间里，泵要提供的能量为： 而功率是单位时间里提供的能量，所以 ∵ ∴ ………………（Ⅲ） 泵效率定义为，泵的有效功率与电机提供的功率之比，即： ………………（Ⅳ） 2-4 离心泵特性曲线举例 在图2-3中用阀门调节管路流量至某一值；读取真空计、压力计读数，再读功率表数值；已知进、出口管径分别为。 由上式（Ⅰ）计算得到，由式（Ⅲ）计算，由式（Ⅳ）计算得到。 再调节流量至，如上得到。因此重复测得个数据点。在图中可描得三条曲线，此即为泵的特性曲线。 【例2-1】 今有一台IS100-80-125型离心泵，测定其性能曲线时的某一点数据如下：；真空计读数，压力表读数为，功率表读数为。已知液体密度为。真空计与压力计的垂直距离为，吸入管直径为，排出管直径为，试求此时泵的扬程，功率和效率。 解： ； ∴ 2-5 离心泵选择与示例 选择泵主要依据是输送管道计算中，需要泵提供的压头（）和已知输送液体的流量（），然后查离心泵样本，看哪种泵的扬程和流