文档介绍：第二章流体输送机械
概述
流体输送是化工生产过程常见的单元操作之一。为了将流体从一处送到另一处,不论是提高其位置高度或增加其压强,还是克服管路的沿程阻力,都需要向流体施加外部机械能。流体输送机械就是向流体作功以提高其机械能的装置。
目前流体输送机械为通用机械产品,在生产中如何选用既符合生产需要,又比较经济合理的输送机械,同时在操作中做到安全可靠、高效率运行,除了熟知被输送流体的性质、工作条件外,还必须了解各类输送机械的工作原理、结构和特性,以便进行正确地选择和合理使用。本章内容就是介绍常用的流体输送机械及其工作原理、选型计算等。
11/10/2017
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输送机械的用途
补充能量:将流体从一处输送到另一处
提高压强:给流体加压
造成设备真空:给流体减压
为液体提供能量的输送机械称为泵,如离心泵、往复泵、旋涡泵等。
为气体提供能量的输送机械称为风机或压缩机,如离心通风机、鼓风机等。
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输送机械应满足生产要求
对生产上不同的要求采用不同的输送机械。原因:
流体是多种多样的。水、油、腐蚀性流体等
操作条件千差万别:输送量、效率、轴功率
概括来说,输送机械应满足如下要求:
(1)满足工艺上对流率和能量的要求。
(2)结构简单,重量轻,投资费用低。
(3)运行可靠,操作效率高,日程操作费用低。
(4)能适应被输送流体的特性,其中包括粘性、腐蚀性、毒性、可燃性、爆炸性、含固体杂质等。
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流体输送机械按照其工作原理分为:
(1)动力式:利用高速旋转的叶轮使流体的机械能增加,典型的是离心式、轴流式输送机械。
(2)容积式:利用活塞或转子运动改变工作室容积而对流体作功。典型的是往复式、旋转式输送机械。
(3)其它类型:如利用另外一种流体作用的喷射式等。
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离心泵
液体输送机械的种类很多,按照工作原理的不同,分为离心泵、往复泵、旋转泵、旋涡泵等几种,其中,离心泵由于其适用范围广、操作方便,便于实现自动调节和控制而在化工生产中应用最为普遍。
离心泵的基本结构和工作原理
离心泵的基本结构
离心泵主要由叶轮、泵壳等组成,由若干弯曲叶片组成的叶轮紧固在泵轴上安装在蜗壳形的泵壳内。泵壳中央的吸入口与吸入管路相连,侧旁的排出口与排出管路连接,如图。
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离心泵的工作原理
离心泵启动前应在泵壳内灌满所输送的液体,当电机带动泵轴旋转时,叶轮亦随之高速旋转(转速一般为1000~3000r/min)。叶轮的旋转一方面迫使叶片间的液体在随叶轮作等角速旋转的同时,另一方面,由于受离心力的作用使液体向叶轮外缘作径向运动。在液体被甩出的过程中,流体通过叶轮获得了能量,并以15~25m/s的速度进入泵壳。在蜗壳中由于流道的逐渐扩大,又将大部分动能转变为静压强,使压强进一步提高,最终以较高的压强沿切向进入排出管道,实现输送的目的,此即为排液原理。
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当液体由叶轮中心流向外缘时,在叶轮中心处形成了低压。在液面压强与泵内压强差的作用下,液体经吸入管路进入泵的叶轮内,以填补被排除液体的位置,此即为吸液原理。只要叶轮旋转不停,液体就被源源不断地吸入和排出,这就是离心泵的工作原理。
若离心泵在启动前泵壳内不是充满液体而是空气,由于空气的密度远小于液体的密度,产生的离心力很小,因而叶轮中心区形成的低压不足以将贮槽内液体压入泵内,此时虽启动离心泵但不能够输送液体,这种现象称作气缚。表示离心泵无自吸能力。因此在启动泵前一定要使泵壳内充满液体。通常若吸入口位于贮槽液面上方时,在吸入管路中安装一单向底阀和滤网,以防止停泵时液体从泵内流出和吸入杂物。
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离心泵的主要部件
包括叶轮、泵壳、轴封装置
~12片后弯叶片所组成,本身被固定在泵轴上并随之旋转。作用是将原动机的机械能直接传给液体,以提高液体的静压能和动能。根据其结构和用途分为开式、半开式和闭式三种。
闭式叶轮:叶片两侧带有前后两块盖板,液体在两叶片间通道内流动时无倒流现象,适于输送较清洁的流体,输送效率高,一般离心泵多采用这种叶轮。
半开式叶轮(半闭式叶轮):吸入口一侧无前盖板,适于输送含小颗粒的溶液,输送效率低。
开式叶轮:没有前后盖板。适于输送含大颗粒的溶液,效率低。
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闭式或半闭式叶轮在工作时,部分高压液体可由叶轮与泵壳间的缝隙漏入两侧,除影响效率外也使叶轮受到指向液体吸入口的轴向推力,导致叶轮向吸入口移动,严重时造成与泵壳的接触摩擦直至损坏。为平衡轴向