【正文】 廣東石油化工學(xué)院 化工過(guò)程機(jī)器 化工過(guò)程機(jī)器 廣東石油化工學(xué)院 化工過(guò)程機(jī)器 緒論 ?本課程的研究?jī)?nèi)容－化工過(guò)程機(jī)器 化工生產(chǎn)過(guò)程中各類流體機(jī)械，是以流體為工質(zhì)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換處理與輸送的機(jī)械。 廣東石油化工學(xué)院 化工過(guò)程機(jī)器 ?化工過(guò)程機(jī)器的用途： ? 給流體增壓與輸送流體，使其滿足各種化工生產(chǎn)的工藝要求。 ? 保證連續(xù)性生產(chǎn)。 ? 參與生產(chǎn)環(huán)節(jié)的制作。 ? 能量轉(zhuǎn)換和能量回收。 ? 作為輔助性生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的動(dòng)力氣源、控制儀表用氣、環(huán)境通風(fēng)等。 廣東石油化工學(xué)院 化工過(guò)程機(jī)器 ?本課程的教學(xué)目標(biāo)： ? 全面熟悉典型化工過(guò)程機(jī)器的基本結(jié)構(gòu)、基本工作原理、工作特性以及能夠表征其生產(chǎn)能力的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，達(dá)到能夠初步學(xué)會(huì)選用各種化工過(guò)程機(jī)器的目的。 廣東石油化工學(xué)院 化工過(guò)程機(jī)器 ?在專業(yè)體系中的地位： ? 化工過(guò)程機(jī)器在化工生產(chǎn)中應(yīng)用面大量廣，起著心臟、動(dòng)力和關(guān)鍵設(shè)備的作用。 ? 是專業(yè)的重點(diǎn)學(xué)科。 廣東石油化工學(xué)院 化工過(guò)程機(jī)器 ?分類及特點(diǎn)： ? 按能量轉(zhuǎn)換分類 ? 按流體介質(zhì)分類 廣東石油化工學(xué)院 化工過(guò)程機(jī)器 ?按能量轉(zhuǎn)換分類： ?原動(dòng)機(jī)：將流體的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，用來(lái)輸送軸功率。如：汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、水輪機(jī)等。 ?工作機(jī)：將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為流體的能量，用來(lái)轉(zhuǎn)變流體的狀態(tài)（提高流體壓力等）與輸送流體。如：泵、壓縮機(jī)等。 廣東石油化工學(xué)院 化工過(guò)程機(jī)器 ?按流體介質(zhì)分類： ?壓縮機(jī)：將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為氣體的能量，用來(lái)給氣體增壓和輸送氣體的機(jī)械。如：壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、通風(fēng)機(jī)等。 ?泵：將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的能量，用來(lái)給液體增壓和輸送液體的機(jī)械。 ?分離機(jī)：用機(jī)械能將混合介質(zhì)分離開(kāi)的機(jī)械。 廣東石油化工學(xué)院 化工過(guò)程機(jī)器 第 1章 泵 廣東石油化工學(xué)院 化工過(guò)程機(jī)器 第 1章 泵 167。 概述 167。 離心泵的基本方程 167。 有限葉片數(shù)及葉片離角對(duì)理論揚(yáng)程的影響 167。 泵汽蝕理論及計(jì)算 167。 相似理論在離心泵中的應(yīng)用 167。 液體性質(zhì)對(duì)離心泵的影響與換算 167。 離心泵的主要零部件 167。 其它類型泵 167。 泵的選用 廣東石油化工學(xué)院 化工過(guò)程機(jī)器 167。 概述 泵是把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的能量，用來(lái)增壓輸送液體的機(jī)械。 機(jī)械能 —— 來(lái)自原動(dòng)機(jī)：電動(dòng)機(jī)、蒸汽透平 ?? 液體的能量 —— 位能、壓能、動(dòng)能 ?? 廣東石油化工學(xué)院 化工過(guò)程機(jī)器 167。 概述 泵的分類：按泵的工作原理和結(jié)構(gòu)形式，分為三類： 泵 葉片泵（透平泵） 容積式泵 往復(fù)泵：活塞泵，柱塞泵，隔膜泵 轉(zhuǎn)子泵：齒輪泵，螺桿泵，滑片泵 離心泵 軸流泵 混流泵 旋渦泵 其他類型泵（流體作用泵）： 噴射泵，水錘泵，真空泵 廣東石油化工學(xué)院 化工過(guò)程機(jī)器 葉片式泵 —— 依靠泵內(nèi)作高速旋轉(zhuǎn)的葉輪將能量傳給液體，從而實(shí)現(xiàn)液體輸送的機(jī)器。 廣東石油化工學(xué)院 化工過(guò)程機(jī)器 容積式泵 —— 通過(guò)封閉而充滿液體容積的周期性變化，不連續(xù)地給液體施加能量。 廣東石油化工學(xué)院 化工過(guò)程機(jī)器 廣東石油化工學(xué)院 化工過(guò)程機(jī)器 根據(jù)液流流動(dòng)方向不同，葉片泵分為離心泵、軸流泵和混流泵三種。 單級(jí)離心泵 最通用的泵 大流量，中等揚(yáng)程，檢修方便 泵揚(yáng)程是各級(jí)揚(yáng)程之和，高達(dá)數(shù)百米 中等揚(yáng)程，大流量，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 揚(yáng)程低，大流量 軸流泵 多級(jí)離心泵 導(dǎo)葉式混流泵 揚(yáng)程在 10～ 20m之間，徑向尺寸小 蝸殼式混流泵 葉片式泵 雙吸離心泵 廣東石油化工學(xué)院 化工過(guò)程機(jī)器 離心泵的典型結(jié)構(gòu)與工作原理 離心泵的典型結(jié)構(gòu)： 廣東石油化工學(xué)院 化工過(guò)程機(jī)器 主要部件 及作用 過(guò)流部件：吸液室、葉輪、蝸殼（壓液室）； 密封部件：軸封裝置、密封環(huán)； 其它部件：軸承箱、轉(zhuǎn)軸。 廣東石油化工學(xué)院 化工過(guò)程機(jī)器 離心泵的分類 （ 1） 按流體吸入葉輪的方式分類 單吸式泵：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，廣泛應(yīng)用。 雙吸式泵：軸向力平衡好，流量增加一倍。 廣東石油化工學(xué)院 化工過(guò)程機(jī)器 （ 2）按級(jí)數(shù)分類 單級(jí)泵 : 揚(yáng)程低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用廣泛。 多級(jí)泵：揚(yáng)程高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 廣東石油化工學(xué)院 化工過(guò)程機(jī)器 （ 3）按泵體形式分類 蝸殼泵：殼體呈螺旋形狀。 筒形泵：外殼呈筒結(jié)構(gòu)，能承受高壓。 廣東石油化工學(xué)院 化工過(guò)程機(jī)器 （4）其他結(jié)構(gòu)形式 高速部分流泵，屏蔽泵等。 廣東石油化工學(xué)院 化工過(guò)程機(jī)器 離心泵的主要性能參數(shù) —— （ 1）揚(yáng)程 H 揚(yáng)程是單位重量液體從泵進(jìn)口（泵進(jìn)口法蘭）處到泵出口（泵出口法蘭）處能量的增值，也就是 1N液體通過(guò)泵獲得的有效能量。 單位： m 揚(yáng)程亦稱有效能量頭。 mNmN ? 廣東石油化工學(xué)院 化工過(guò)程機(jī)器 《 化工原理 》 —— 流體能量衡算 ? 位能： 流體因受重力作用，在不同的高度處具有不同的位能。質(zhì)量為 m 的流體自基準(zhǔn)水平面升舉到高度 Z 做的功： 流體總能量＝內(nèi)能＋機(jī)械能 ＝內(nèi)能＋位能＋動(dòng)能＋靜壓能 m g Z?位能 廣東石油化工學(xué)院 化工過(guò)程機(jī)器 ?動(dòng)能： 流體以一定的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，便具有一定的動(dòng)能。質(zhì)量為 m 流速 為 c 的流體具有的動(dòng)能： 2c21 m?動(dòng)能?靜壓能（壓強(qiáng)能）： 流體內(nèi)部任何一處都有一定的靜壓強(qiáng)。質(zhì)量為 m 、體積為 V 的流體流經(jīng)某一截面（截面積為 A ），流體帶入系統(tǒng)的靜壓能： ρmppVAVpA ???靜壓能 廣東石油化工學(xué)院 化工過(guò)程機(jī)器 ?總機(jī)械能： ρmpmm g ZE??????2c21 靜壓能動(dòng)能位能機(jī)械能?單位重量流體的總機(jī)械能： ρgpgcZE ???22 廣東石油化工學(xué)院 化工過(guò)程機(jī)器 ρgppgccΔZ）ρgpgc（Z）ρgpgc（ZEEHsdsdsssdddsd?????????????2 2 2 2222揚(yáng)程 廣東石油化工學(xué)院 化工過(guò)程機(jī)器 Σhh—— 水力損失：沖擊損失、 摩擦阻力損失、局部阻力損失 泵的做功元件（葉輪）對(duì)流經(jīng)的單位重量的液體所做的功。 理論揚(yáng)程： ??? ht hHH 廣東石油化工學(xué)院 化工過(guò)程機(jī)器 離心泵的主要性能參數(shù) —— （ 2）流量 Q（ G） 流量是泵在單位時(shí)間內(nèi)輸送出去的液體量。用 Q表示容積流量，單位是 m3/s，用 G表示質(zhì)量流量，單位是 kg/s。 QG ?? 廣東石油化工學(xué)院 化工過(guò)程機(jī)器 理論流量： 單位時(shí)間內(nèi)流入泵做功元件內(nèi)的液量。 Qt＝ Q+Σq Σq—— 單位時(shí)間內(nèi)泵容積流量的泄漏量（外部泄漏，內(nèi)部泄漏） 廣東石油化工學(xué)院 化工過(guò)程機(jī)器 （ 3）功率 有效功率： Ne kWρ g Q HN e 1 0 0 0?kWHρ g QN tti 1000?單位時(shí)間內(nèi)泵排出口流出的液體從泵獲得的能量。 水力功率（內(nèi)功率）： Ni 單位時(shí)間內(nèi)做功部件所給出的能量。 廣東石油化工學(xué)院 化工過(guò)程機(jī)器 軸功率： N kWNNN mi ??通常指輸入功率，即單位時(shí)間原動(dòng)機(jī)傳遞給泵軸的功，用 N表示，單位是 W或 kW。 Nm —— 機(jī)械損失功率：外部機(jī)械摩擦損失功率、輪阻損失功率。 廣東石油化工學(xué)院 化工過(guò)程機(jī)器 （ 4）效率 反映了泵中能量損失的程度 。 容積效率： η v 用來(lái)衡量泄漏量的大小，也即密封好壞的指標(biāo)。 )()(理論容積流量容積流量tv ?? 廣東石油化工學(xué)院 化工過(guò)程機(jī)器 容積損失： 產(chǎn)生原因： ?內(nèi)泄漏 葉輪與泵殼的縫隙，平衡孔漏入入口低壓處。 ?外泄漏 軸端密封處漏出泵外。 改善措施： ?改善口環(huán)密封結(jié)構(gòu)、材料、間隙； ?性能好的密封裝置； 影響因素： 結(jié)構(gòu)、流量、壓差、揚(yáng)程 廣東石油化工學(xué)院 化工過(guò)程機(jī)器 水力效率： η h 用來(lái)衡量液體流經(jīng)泵時(shí)水力損失大小的指標(biāo)。 )()(理論揚(yáng)程揚(yáng)程th HH?? 廣東石油化工學(xué)院 化工過(guò)程機(jī)器 水力損失： 產(chǎn)生原因與組成： ? 沿程摩擦損失 液體與固體壁面及液體內(nèi)部的摩擦引起的能量損失。 ? 局部阻力損失 流道截面形狀及大小變化，使液體產(chǎn)生旋渦引起能量損失。 ? 沖擊損失 流量偏離設(shè)計(jì)工況，液體進(jìn)入葉輪的相對(duì)速度方向不與葉型線相切，產(chǎn)生沖擊和旋渦，造成能量損失。 廣東石油化工學(xué)院 化工過(guò)程機(jī)器 水力損失： 影響因素： 結(jié)構(gòu)、流體性質(zhì) 改善措施： ? 流道變化平緩，避免死角和突變； ? 提高流道的加工精度； ? 設(shè)計(jì)流量附近工作。 廣東石油化工學(xué)院 化工過(guò)程機(jī)器 機(jī)械效率： η m 用來(lái)衡量泵運(yùn)動(dòng)部件之間的摩擦損失及輪阻損失大小的指標(biāo)。 )()(軸功率水力功率NN im ?? 廣東石油化工學(xué)院 化工過(guò)程機(jī)器 機(jī)械損失：