大学课件-化工原理-第2章输送1

2.1概述第2章流体输送设备作用：向系统输入能量，补充所需机械能。用于流体的输送或加压。21,2222211122fhgugpzHgugpz流体输送设备：液体输送设备------泵；气体输送设备------通风机、鼓风机、压缩机、真空泵。根据泵的工作原理和结构分类：2.2离心泵2.2离心泵2.2.1离心泵的基本结构、工作原理及性能参数蜗壳（外壳）叶轮：敞式,半蔽式,蔽式单吸式、双吸式附属装置：底阀、滤网、调节阀、平衡孔(平衡管)排气孔、轴封。(1)离心泵的主要结构图2-1离心泵装置(2)工作原理a)排出阶段灌泵(单向阀)→叶轮旋转(离心力，液体获得能量）→流体高速流入涡壳(动能→静压能)→流向输出管路b)吸入阶段液体排出，使叶轮中心形成低压，液面与泵入口形成压差，将液体吸入泵内。气缚：泵内未充满液体，气体产生离心力小，难以形成负压，不能吸上液体。结论：离心泵无自吸能力，必须灌泵。电机提供原动力→叶轮旋转产生离心力→液体获得能量(静压能为主）在泵入口形成真空，吸入液体c)主要部件作用泵壳：动能→静压能，提高液体压力,能量转换装置叶轮：把原动机(电机)的机械能，传递给液体，提高液体的动能和静压能叶轮由6-12片叶片组成。叶轮按叶片两侧有无盖板分为：敞式、半蔽式和蔽式叶轮。叶轮按吸入方式分：单吸式及双吸式后盖板平衡孔单吸式双吸式(3)离心泵的性能参数①压头(扬程)---②流量---qV③功率---有效功率Pe轴功率P④效率gHqqWPVsee%100PPe%100PgHqVhmsm/,/33kWWsJ、、/小型泵效率，50~70%；大型泵效率，90%。gWHe)(液柱m2.2.2离心泵的基本方程式(1)液体在叶轮中的运动及简化假设①简化假设（a）叶片数目无限多，且无限薄，严格将流体限定在叶轮流道内，沿着叶片的形状流动而无倒流或撞击。（b）流体为理想流体，无能量损失。②液体质点的运动圆周运动---液体随叶轮一起旋转，圆周速度为u；切向运动----相对于叶轮的运动，相对速度w；合成运动---流体相对于壳体的运动，绝对速度c。③几何参数：叶片安装角β——相对速度w与圆周速度u反向延长线间的夹角。α——绝对速度c和圆周速度u间的夹角。uwccu=Ccosα=u-Crctgβ速度三角形：C的径向分量：Cr=CsinαC的圆周分量：Cu=Ccosαβωαucwwcαβcrcuu图2-4液体质点在叶轮内的运动情况（2）离心泵的基本方程推导列叶轮进、出口截面机械能衡算式gpgcHgpgc22212122gCCgPPH2212212部分为静压头增量，包括两gPP12（a）离心力产生的压头Hc22122'1'2guugppHc（b）流道扩大引起的压头增高Hp22221gwwHpb2bdRR图2-6离心力做功222212222212122gCCgwwguuH111212121cos2ucucw又gucucgucucHuu1112221122coscos选用适当的安装角度，或采取入口导流措施使得α1=90o，得离心泵基本方程gucgucHu22222coswcαβcrcuu222222222cos2ucucw)(1,222222TVqbDctguugHTVBqkH,基本方程式：)(泵结构，流量，转速fH（3）影响理论压头的因素①离心泵理论流量qvT对理论压头H∞的影响222rTVcbDq222222;bgDctguBguk设：222bDqcTVr22222ctgbDqucVTu②叶片安装角叶片形式：径向，前弯，后弯径向叶片：后弯叶片：前弯叶片：902无关与TVqH,902增加随TVqH,902降低随TVqH,α2u2c2w2α2u2c2w2α2u2c2w2(a)(b)(c)图2-7叶片弯曲方向及其速度三角形TVTVBqkqbDctguugH,,222222)(1为获得较高的效率，常用后弯叶片。QTHe∞cbaβ2＞90β2=90β2＜90前弯叶片：压力头小于动压头，冲击损失大。后弯叶片：压力头大于动压头，冲击损失小。2.2.3离心泵的效率和实际压头实际压头理论压头原因：泵内各种能量损失图2-10泵内液体的泄漏（1）水力损失摩擦损失：与流量平方成正比冲击损失：安装角，导向装置环流损失：叶片数目和形状水力效率ηH（2）容积损失原因：高压区向低压区泄漏减少方法：容积效率（3）机械损失机械效率ηM采用蔽式叶轮理论流量实际流量/V泵内能量损失：离心泵的实际压头当叶片为无限多时，其理论压头H∞为最大，H∞-qｖ直线。若叶片为有限多时，压头将下降。H-qｖ环流损失hc冲击损失hs摩擦损失hf容积损失hQ2.2.4离心泵的特性曲线及其测定（1）离心泵的特性曲线•厂家提供测定条件：常压、20℃清水为工质；•曲线与叶轮转数有关(图中应标明转数）；H-qV曲线P-qV曲线η-qV曲线封闭启动(关出口阀启动）目的：防止电机过载。max%92η-qV曲线设计点：最高效率点高效区范围H-qV曲线选泵时常用，qV↑，H↓；min0PPqV时，P-qV曲线12312图2-13离心泵特性曲线的测定装置1—流量计2—压强表3—真空表zz1z200（2）离心泵性能曲线实验测定①测定原理guugppzzH2)(21221212②测定数据数据：操作：计算H、η：不同流量下的压力差调节泵的出口阀PPe/PgHqV③绘制特性曲线（3）离心泵特性曲线的影响因素①物性参数影响（a）密度对泵特性曲线的影响H-qV曲线：η-qV曲线：P-qV曲线：无关与无关与gHqPVe)(ePP)(1,222222TVqbDctguugHPP结论：流体密度变化时，应校正P-qV曲线。（b）粘度对泵特性曲线的影响定性分析：定量计算：实验曲线：,,PH，则：流量相同时，粘度经验公式由实验确定。书P107图2.2.14、2.2.15CHCHqCqcStvHVqVV时20②叶轮直径和转数对特性曲线的影响（a）叶轮外径D车削定律)(DDqqVV2)(DDHH3)(DDPP适用：叶轮切削量小于10%-20%原因：保证运动相似，几何相似（b）叶轮转数比例定律nnqqVV2)(nnHH3)(nnPP要求：叶轮转数变化不超过20%作业：P1561、2、3