流体输送设备(泵)

第二章流体输送设备（泵）学习重点1、掌握离心泵的结构及工作原理2、掌握离心泵的操作3、了解离心泵的气缚及气蚀现象4、了解泵的种类流体输送设备：向流体作功以提高流体机械能的装置。输送液体的设备通称为泵；例如：离心泵、往复泵、旋转泵和漩涡泵。输送气体的设备按不同的工况分别称为:通风机、鼓风机、压缩机和真空泵。学习本章的目的：结合化工生产的特点，讨论各种流体输送设备的操作原理、基本构造与性能，合理地选择其类型、确定规格、计算功率消耗、正确安排在管路系统中的位置等。一、泵的分类泵的种类及技术性能按照作用原理泵可分为动力工泵类、容积式泵类及其他类型泵。1．离心泵离心泵的基本性能参数为流量Q(m3/h，L/h)、扬程H(m)、允许汽蚀余量△hr(m)、转速n(转/min)，轴功率N和效率η。这类泵结构简单，重量较轻，可以输送温度不超过80℃的清水及物理及化学性质类似于水的液体。2．轴流泵轴流泵大多是单级的，可分为固定叶片式和可调叶片式两种。3．旋涡泵与离心泵相比，在相同的叶轮直径和转速下，旋涡泵的扬程比离心泵高2倍~4倍，但其效率较低，一般仅为20%～50%。旋涡泵输送液体洁净，粘度不大，不含固体颗粒。4．往复泵往复泵有电动泵、直动泵、隔膜泵、计量泵四种。5．螺杆泵螺杆泵的特点是流量和压力的脉动很小，噪声小，寿命长，有自吸能力，结构简单紧凑。有单螺杆泵、双螺杆泵和三螺杆泵之分。6．齿轮泵齿轮泵结构简单，制造容易，工作可靠，维护方便，能自吸，但流量和压力的脉动及噪声较大。齿轮泵适用于输送不含固体颗粒的多种液体，其输送液体的粘度范围很宽，可以输送高压力的液体。7．真空泵真空泵的种类很多，有往复式具空泵、旋转真空泵、罗茨真空泵和射流真空泵。离心泵外形：二．离心泵的操作原理、构造与类型1、操作原理由若干个弯曲的叶片组成的叶轮置于具有蜗壳通道的泵壳之内。叶轮紧固于泵轴上泵轴与电机相连，可由电机带动旋转。吸入口位于泵壳中央与吸入管路相连，并在吸入管底部装一止逆阀。泵壳的侧边为排出口，与排出管路相连，装有调节阀。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，压力增高，并以很高的速度流入泵壳。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压力能。最后液体以较高的静压强从排出口流入排出管道。泵内的液体被抛出后，叶轮的中心形成了真空，在液面压强（大气压）与泵内压力（负压）的压差作用下，液体便经吸入管路进入泵内，填补了被排除液体的位置。离心泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转叶轮所产生的离心力，因此称为离心泵。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。气蚀现象气蚀产生的原因叶片入口附近K处的压强PK等于或小于输送温度下液体的饱和蒸气压，液体会发生沸腾气蚀产生的后果：•气蚀发生时产生噪音和震动，叶轮局部在巨大冲击力的反复作用下，表面出现斑痕及裂纹，甚至呈海绵状逐渐脱落。液体流量明显下降，同时压头、效率也大幅度降低，严重时会输不出液体。2、基本部件和构造1）叶轮a)叶轮的作用将电动机的机械能传给液体,使液体的动能有所提高。b)叶轮的分类根据结构闭式叶轮：开式叶轮：半闭式叶轮：叶片的内侧带有前后盖板，适于输送干净流体，效率较高。没有前后盖板，适合输送含有固体颗粒的液体悬浮物,效率最低。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。2）泵壳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。导叶轮为了减少液体直接进入蜗壳时的碰撞，在叶轮与泵壳之间有时还装有一个固定不动的带有叶片的圆盘，称为导叶轮。导叶轮上的叶片的弯曲方向与叶轮上叶片的弯曲方向相反，其弯曲角度正好与液体从叶轮流出的方向相适应，引导液体在泵壳的通道内平缓的改变方向，使能量损失减小，使动能向静压能的转换更为有效。3）轴封装置A轴封的作用为了防止高压液体从泵壳内沿轴的四周而漏出，或者外界空气漏入泵壳内。B轴封的分类轴封装置填料密封：主要由填料函壳、软填料和填料压盖组成，普通离心泵采用这种密封。设备密封：主要由装在泵轴上随之转动的动环和固定于泵壳上的静环组成，两个环形端面由弹簧的弹力互相贴紧而作相对运动，起到密封作用。三、离心泵的用途水泵输送清水和物性与水相近、无腐蚀性且杂质很少的液体的泵,（B型）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，要求密封良好。（Y型）杂质泵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。四、离心泵的选用、安装与操作1、离心泵的选择1）确定输送系统的流量和压头：一般情况下液体的输送量是生产任务所规定的，如果流量在一定范围内波动，选泵时按最大流量考虑，然后，根据输送系统管路的安排，用柏努利方程计算出在最大流量下管路所需压头。2）选择泵的类型与型号：首先根据被输送液体的性质和操作条件确定泵的类型，按已确定的流量和压头从泵样本或产品目录中选出适合的型号。若是没有一个型号的H、Q与所要求的刚好相符，则在邻近型号中选用H和Q都稍大的一个；若有几个型号的H和Q都能满足要求，那么除了考虑那一个型号的H和Q外，还应考虑效率η在此条件下是否比较大。3)核算轴功率:若输送液体的密度大于水的密度时，按：/gQHN来计算泵的轴功率。2、离心泵的安装和使用1）泵的安装高度为了保证不发生气蚀现象或泵吸不上液体，泵的实际安装高度必须低于理论上计算的最大安装高度，同时，应尽量降低吸入管路的阻力。2）启动前先“灌泵”这主要是为了防止“气缚”现象的发生，在泵启动前，向泵内灌注液体直至泵壳顶部排气嘴处在打开状态下有液体冒出时为止。3）离心泵的启动为了不致启动时电流过大而烧坏电机，泵启动时要将出口阀完全关闭，等电机运转正常后，再逐渐打开出口阀，并调节到所需的流量。4）离心泵的关闭关泵时，一定要先关闭泵的出口阀，再停电机。否则，压出管中的高压液体可能反冲入泵内，造成叶轮高速反转，使叶轮被损坏。5）运转时应定时检查泵的响声、振动、滴漏等情况，观察泵出口压力表的读数，以及轴承是否过热等。