《化工原理》第2章_流体输送机械.ppt

概述
离心泵
其他类型泵
气体输送机械
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在化工生产过程中,流体输送是重要的单元操作之一,它遵循流体流动的基本原理。流体输送机械就是对流体做功,以完成输送任务的机械。通常,将输送液体的机械称为泵,将输送气体的机械按工况不同称为风机、压缩机和真空泵。
概述
流体输送机械的作用
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流体输送机械的分类
流体输送机械按照其工作原理可分为以下几种类型:
(1)动力式(又称叶轮式、非正位移式)
它是利用高速旋转的叶轮使流体获得能量。主要包括离心式、轴流式和旋涡式输送机械。
(2)容积式(又称正位移式)
它是利用活塞或转子的挤压作用使流体升压排出。包括往复式、旋转式输送机械。
(3)流体动力式
利用流体高速喷射时动能与静压能相互转换的原理吸引输送另一种流体。例如喷射泵等。
本章重点讨论化工生产中常用的泵及气体输送机械。要求掌握典型输送机械的工作原理、基本结构及特性,以便能合理的选择和使用这些输送机械。
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1. 离心泵的工作原理和气缚现象
(1)离心泵的工作原理
离心泵多用电动机驱动。启动前泵壳内要先灌满所输送的液体。启动后泵轴带动叶轮高速旋转,产生离心力,叶片间的液体也随之旋转,液体在离心力的作用下,从叶轮中心被抛向叶轮外缘的过程中获得了能量,使液体的静压能和动能均有所增高。液体离开叶轮进入泵壳后,由于泵壳中流道逐渐扩大,液体流速减小,使部分动能转换为静压能。最终液体以较高的压强从泵的排出口进入排出管路,输送至目的地。
当叶轮内的液体被抛出后,叶轮中心处形成低压区,造成吸入口处压强低于贮槽液面的压强,在此压强差的作用下,液体便沿着吸入管道连续地吸入泵内。只要叶轮不停地旋转,离心泵就不停地吸入和排出液体。



图2-1离心泵装置简图
离心泵
离心泵的工作原理及主要部件
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(2)气缚现象
当离心泵启动时,若泵内未能充满液体而存在大量空气,则由于空气的密度远小于液体的密度,叶轮旋转产生的惯性离心力很小,在叶轮中心处形成的低压不足以形成吸入液体所需要的压强差(真空度),这种虽启动离心泵但不能输送液体的现象称为气缚。可见,离心泵是一种没有自吸能力的液体输送机械,在启动前必须向泵壳内灌满液体。
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离心泵主要由两部分构成:
一是包括叶轮和泵轴的旋转部件;
另一是包括泵壳、轴封装置等静止部件。
其中最主要的部件是叶轮、泵壳和轴封装置。
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(1)叶轮
叶轮是使液体接受外加能量的部分,即液体在泵内所获得的能量是由叶轮传给的。叶轮的结构如图2-2所示。
叶轮内有6~12片弯曲的叶片,其弯曲方向与转动方向相反。液体从叶轮中央入口进入后,随叶轮高速旋转而获得了能量。图2-2中(a)所示为叶片两侧均有盖板的叶轮,称为闭式叶轮;图中(b)所示为在吸入口侧无盖板的叶轮,称为半闭式叶轮;图中(c)所示为叶片两侧均无盖板的叶轮,称为开式叶轮。
图2-2 离心泵的叶轮
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按吸液方式不同,叶轮可分为单吸式和双吸式两种。单吸式叶轮如图2-3(a)所示,液体只能从叶轮一侧被吸入。双吸式叶轮如图2-3(b)所示,液体可同时从叶轮两侧吸入。
图2-3 吸液方式
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(2)泵壳
泵壳亦称泵体,主要作用是将叶轮封闭在一定的空间,以使叶轮引进并排出液体,并将液体所获得的大部分动能转变成静压能,因此它又是一个转能装置。其结构如图2-4所示。
图2-4 泵壳与导轮
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(3)轴封装置
旋转的泵轴与固定的泵壳之间的密封,称为轴封。它的作用是防止高压液体在泵内沿轴漏出,或者外界空气沿轴进入泵内。常用的轴封装置有填料密封和机械密封两种。
①填料密封
填料密封又称填料函,是离心泵中最常见的密封。其结构主要由填料座、液封环、填料压盖、双头螺栓等组成。填料通常采用浸油或浸渍石墨的石棉绳等。
②机械密封
它主要由装在泵轴上的动环和固定在泵壳上的静环所组成,两环的端面借弹力使之相互贴紧而起到密封的作用,因此机械密封又称端面密封。动环一般用硬质金属材料制成,静环用浸渍石墨或酚醛塑料等非金属材料制成。
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