1、化学工业出版社化学工业出版社 n 1 阿拉善职业技术学院 2014-6-202014-6-20 化工单元操作化工单元操作 基础知识基础知识讲座讲座之之 流体流动与输送流体流动与输送化学工业出版社化学工业出版社 n 2 说明： 一个化工产品的生产需经过若干个物理过程与若干个化学反应过程，一般把不同化工产品生产过程中，发生同样的物理变化、遵循共同的规律、使用相似的设备、具有相同作用的基本物理操作，称为化工单元操作，我们要学习的单元操作包括：第一部分：流体流动与输送 1第二部分：非均相物系的分离2第三部分：传热 3第四部分：液体蒸馏4 第五部分：气体吸收 5第六部分：固体干燥6 第七部分：蒸发 7第
2、八部分：萃取8化学工业出版社化学工业出版社 n 3 第一部分 流体流动与输送化学工业出版社化学工业出版社 n 4 第一部分 流体流动与输送知识要点：化学工业出版社化学工业出版社 n 5流体输送的应用 日常生活中日常生活中流动现象：流动现象： 第一部分 流体流动与输送化学工业出版社化学工业出版社 n 6煤煤 气气 洗洗 涤涤 塔塔工业生产过程中工业生产过程中煤气煤气水孔板流量计泵水封填料塔水池 第一部分 流体流动与输送化学工业出版社化学工业出版社 n 7 u 第一部分 流体流动与输送化学工业出版社化学工业出版社 n 8 第一部分 流体流动与输送化学工业出版社化学工业出版社 n 9 第一部分 流体
3、流动与输送化学工业出版社化学工业出版社 n 10 第一部分 流体流动与输送说明：说明： 在化工生产中，正常运在化工生产中，正常运行时，各点各处的流量不随时间行时，各点各处的流量不随时间变化，近似为常数，系统流动近变化，近似为常数，系统流动近似为稳态流动。似为稳态流动。 只有在出现波动或是开、只有在出现波动或是开、停车时，为非稳态流动。停车时，为非稳态流动。化学工业出版社化学工业出版社 n 11二、流体的基本物性二、流体的基本物性3/mkgVm1 1、流体的密度流体的密度1 1）定义：）定义：单位体积流体所具有的质量。单位体积流体所具有的质量。 Kg/m Kg/m3 3影响密度的因素：温度、压力
4、影响密度的因素：温度、压力不可压缩流体：流体种类和温度变化不受压力影响。不可压缩流体：流体种类和温度变化不受压力影响。可压缩流体（气体）：受温度、压力影响大。可压缩流体（气体）：受温度、压力影响大。密度的获取方法：常用的查表密度的获取方法：常用的查表 用比重计测得、换算用比重计测得、换算 第一部分 流体流动与输送化学工业出版社化学工业出版社 n 122 2）气体密度）气体密度理想气体：理想气体：（温度不太低也不太高，压强很小时的气体）温度不太低也不太高，压强很小时的气体）其中其中R8.314kJ/kmolK ； Mkg/kmol； PkN/m2 （kPa）； TK。),( TpfRTpM 第一
5、部分 流体流动与输送化学工业出版社化学工业出版社 n 13nnxxx2211若混合前后体积若混合前后体积不变不变nnwww221113 3）混合物的密度）混合物的密度已知纯物质的密度及混合物的组成，则已知纯物质的密度及混合物的组成，则（1）气体混合物：若混合前后压力与温气体混合物：若混合前后压力与温度变化不大时，度变化不大时，x 摩尔分数摩尔分数在压力不太高，温度不太低时，也可用下式计算在压力不太高，温度不太低时，也可用下式计算RTpMmm 第一部分 流体流动与输送化学工业出版社化学工业出版社 n 142、压强、压强AFp/pppppp 在流体内部由于流体本身的重力而产生在流体内部由于流体本身
6、的重力而产生的垂直作用在单位面积上的力称为流体的的垂直作用在单位面积上的力称为流体的静压强，简称压强或压力。静压强，简称压强或压力。 第一部分 流体流动与输送化学工业出版社化学工业出版社 n 152 2）压强的单位及换算）压强的单位及换算 压强的法定单位是压强的法定单位是PaPa：1Pa=1N/m1Pa=1N/m2 2。常用单位：如：物理大。常用单位：如：物理大气压（气压（atmatm）、工程大气压（）、工程大气压（atat）、米水柱（）、米水柱（mHmH2 2O O）、毫）、毫米汞柱（米汞柱（mmHgmmHg）、巴（）、巴（barbar）等）等换算关系如下：换算关系如下： 1atm=1.01
7、31atm=1.01310105 5Pa=760mmHg =1.033at=10.33mHPa=760mmHg =1.033at=10.33mH2 2O O 1at=1kgf/cm1at=1kgf/cm2 2=9.81=9.8110104 4Pa=10mHPa=10mH2 2O O =735.6mmHg =735.6mmHg 第一部分 流体流动与输送化学工业出版社化学工业出版社 n 16表压表压绝压绝压真空度真空度表压强表压强表压表压 第一部分 流体流动与输送化学工业出版社化学工业出版社 n 17压力表化学工业出版社化学工业出版社 n 18真空表化学工业出版社化学工业出版社 n 193、粘度s
8、PamsmmNdydv/)/(/2 GLT , 第一部分 流体流动与输送化学工业出版社化学工业出版社 n 20 uu=0yx 为什么为什么有分层流有分层流动的现象动的现象？ 流体具有流体具有粘粘性性，流动流体，流动流体内部存在内部存在内摩内摩擦力擦力或或粘滞力粘滞力 dyu+duu粘性2 2）影响粘度的因素：）影响粘度的因素： 液体的粘度随温度的升高而下降液体的粘度随温度的升高而下降 气体的粘度温度的升高而升高气体的粘度温度的升高而升高化学工业出版社化学工业出版社 n 214、流量与流速1）流量流量流体在流动时，每单位时间内通过管道任一流体在流动时，每单位时间内通过管道任一截面的流体量，称为截
9、面的流体量，称为流体的流量流体的流量。如果流体量用流如果流体量用流体的质量来度量，则称为体的质量来度量，则称为质量流量质量流量，用用q qm m表示，单位表示，单位是是kg/skg/s；如果流体量用流体的体积来度量，则称为；如果流体量用流体的体积来度量，则称为体积流量体积流量，用用q qv v表示，单位是表示，单位是m m3 3/s/s。两者的关系是：。两者的关系是： q qm mqqv v 式中式中 是相同条件下流体的密度，单位是是相同条件下流体的密度，单位是kg/m3。 第一部分 流体流动与输送化学工业出版社化学工业出版社 n 222）流速流速单位时间内，流体在流动方向上经过单位时间内，流
10、体在流动方向上经过的距离叫流体的的距离叫流体的流速流速。在流体输送。在流体输送中所说的流速，通常指整个流通截中所说的流速，通常指整个流通截面上流速的平均值，用面上流速的平均值，用u u表示，单位表示，单位是是m/sm/s。平均流速可以用下式计算：。平均流速可以用下式计算： 第一部分 流体流动与输送smAqAqumV/化学工业出版社化学工业出版社 n 23由于流体具有粘性，流体在管内流动时，同一流通由于流体具有粘性，流体在管内流动时，同一流通截面上各点的流速是不同的，越靠近管壁，流速越截面上各点的流速是不同的，越靠近管壁，流速越小，中心的流速最大。小，中心的流速最大。化学工业出版社化学工业出版社
11、 n 24 第一部分 流体流动与输送三、流体的流动规律三、流体的流动规律质量守恒定律质量守恒定律 能量守恒定律能量守恒定律 流体流动流体流动 遵循遵循 1、流量方程式： d=(4qv/u)1/2在工程应用中经常用来测算管道的直径。化学工业出版社化学工业出版社 n 25 第一部分 流体流动与输送2、流体流动的物料衡算连续性方程12mmmqqqqm1qm21122液体在圆管中稳定流动时遵循：液体在圆管中稳定流动时遵循：将上式推广到任何一个截面对于液体，密度为常数，可化简为：qm/=uA=u1A1=u2A2=unAn=常数以上三式均为管内稳定流动连续性方程式通式。111222.mnnnquAu Au
12、 Au A 常数化学工业出版社化学工业出版社 n 26 第一部分 流体流动与输送)4()4(222211dudu 212221dduu连续性方程式反映了稳态下，流量一定时管连续性方程式反映了稳态下，流量一定时管路各截面流速的变化规律。路各截面流速的变化规律。在工程应用中，常用来求管路中不同截面积在工程应用中，常用来求管路中不同截面积下液体在管内的流速或求在不同流速下管路下液体在管内的流速或求在不同流速下管路的截面积或管道的直径。的截面积或管道的直径。液体在圆管中流动时，存在下列关系式液体在圆管中流动时，存在下列关系式当管径相同时：即当管径相同时：即 则则 21dd 21uu 化学工业出版社化学
13、工业出版社 n 27 在任一流动系统中总能量包括两部分，流体本在任一流动系统中总能量包括两部分，流体本身所具有的能量及系统与外部交换的能量身所具有的能量及系统与外部交换的能量1 1）流体本身所具有的能量）流体本身所具有的能量如右图所示，流动系统中任一位置（如图中1-1截面处），流体均具有一定的能量，能量的形式有以下几种:（1 1）内能）内能 U U 物质内部的能量总和。是原子与分子运动及其相互作用的结果。与温度有关。1kg流体的内能用U表示，单位：J/kg。 第一部分 流体流动与输送3 3、流体流动的能量守恒规律、流体流动的能量守恒规律1.换热设备；2.输送设备化学工业出版社化学工业出版社 n
14、 28（2 2）位能）位能 即势能即势能 mkgmkg流体的位能相当于将其从基准面升举到其所流体的位能相当于将其从基准面升举到其所在高度在高度Z Z处消耗的功。处消耗的功。 位能位能= = mgZmgZ 单位：单位： mgZ mgZ =kg =kg （m/sm/s2 2）m=Nm=Jm=Nm=J 1kg 1kg流体的位能为流体的位能为 gZgZ单位：单位：J/kgJ/kg。位能是。位能是个相对值，高于基准面时为正，低于者为负。若个相对值，高于基准面时为正，低于者为负。若不选基准水平面，只讲位能绝对值是没意义的。不选基准水平面，只讲位能绝对值是没意义的。 第一部分 流体流动与输送221mu221
15、mu221u动能动能 单位：单位： = kg = kg（m/sm/s） 2 2=Nm=J=Nm=J有流速的流体才有动能有流速的流体才有动能. .1kg1kg流体动能为流体动能为 J/kgJ/kg。（3 3）动能）动能化学工业出版社化学工业出版社 n 29（4 4）静压能）静压能 流动着的流体内部各点都对应有静压能，流动着的流体内部各点都对应有静压能，质量为m（kg），压力为p（Pa）的流体的静压能=mp/,1kg流体的静压力单位为J/kg。位能、动能和静压能又称为机械能，它们的总和称为“总机械能（总能量） E ”，这三种能量可以相互转换。 第一部分 流体流动与输送化学工业出版社化学工业出版社
16、n 302 2）系统与外界交换的能量）系统与外界交换的能量（1）热能 换热器向1kg流体提供/取走的热量为Q，J/kg。（2）外功（净功） 1kg流体通过泵等通用机械获得的功也称有效功。用We 表示， J/kg。（3）损失能量 由于流体具有粘性，在流动过程中要克服各种阻力，使一部分能量转化为热能而无法利用，故称损失能。 1kg流体的损失能量用 ,其单位为J/Kg 第一部分 流体流动与输送fh化学工业出版社化学工业出版社 n 31 第一部分 流体流动与输送U1gZ11/2u12P1/U2gZ21/2u22P2/WeQeQefehupgzUwQupgzU222222221111化学工业出版社化学工
17、业出版社 n 32 第一部分 流体流动与输送流动系统的机械能衡算流动系统的机械能衡算柏努利方程柏努利方程对于稳定流动，设流体是不可压缩的，系统中对于稳定流动，设流体是不可压缩的，系统中无热交换器，无热交换器，Q=0 ， 流体等温流动，系统内的流体等温流动，系统内的能量积累为零，能量积累为零， 即内能即内能U1=U2，则能量守恒方，则能量守恒方程式变式为柏努利方程：程式变式为柏努利方程： fehpugZWpugZ 2222121122化学工业出版社化学工业出版社 n 33例如：水平管道（例如：水平管道（Z Z1 1=Z=Z2 2）A A1 1AA2 2u1u2222221uu E=Const.E
18、=Const. 21pp 21pp 一部分静压能转变为动能一部分静压能转变为动能（火车通过时（火车通过时) ) 第一部分 流体流动与输送静力学方程式静力学方程式如果系统里的流体是静止的，则如果系统里的流体是静止的，则u=0,没有运动，自没有运动，自然就没有阻力，即然就没有阻力，即hf=0；由于流体保持静止状态，；由于流体保持静止状态，也就不会有外功加入，即也就不会有外功加入，即We=0,则柏努力方程变为：则柏努力方程变为： 这就是静止流体遵循的规律这就是静止流体遵循的规律 2211pgZpgZ 化学工业出版社化学工业出版社 n 34 第一部分 流体流动与输送a、利用静力学方程，测量或确定管道的
19、压强或不同截、利用静力学方程，测量或确定管道的压强或不同截面上的压强差。面上的压强差。b、利用静力学方程测量或确定贮罐的液位。、利用静力学方程测量或确定贮罐的液位。c、利用静力学方程确定液封的高度。、利用静力学方程确定液封的高度。d、利用柏努利方程确定管道中流体的流量。、利用柏努利方程确定管道中流体的流量。e、利用柏努利方程确定容器间的相对位置。、利用柏努利方程确定容器间的相对位置。f、利用柏努利方程确定输送设备的有效功率。、利用柏努利方程确定输送设备的有效功率。g、利用柏努利方程确定管路中流体的压强。、利用柏努利方程确定管路中流体的压强。应用时注意：应用时注意： 单位统一；单位统一； 基准统
20、一；基准统一； 选择界面，条件充分，垂直流动方向；选择界面，条件充分，垂直流动方向； 原则上沿流动方向上任意两截面原则上沿流动方向上任意两截面,只要满足连续性方程均可。只要满足连续性方程均可。化学工业出版社化学工业出版社 n 35 第一部分 流体流动与输送案例分析案例分析：如图所示，已知：如图所示，已知：qv=15m3/h，d=53mm，hf=40J/kg，=0.6求：求：We、Pe、P20mp2=500kPa（表）（表）fhupgZWeupgZ22222221114010001000. 5289. 181. 92052 eWkgJ /738 skgqm/17.43600100015kWsJW
21、qPeme08. 3/308073817. 4kWP13.56 .008.3化学工业出版社化学工业出版社 n 36 第一部分 流体流动与输送四、化工管路与管路阻力四、化工管路与管路阻力 管路是化工、石油、环保等许多行业生产中所涉及的路是化工、石油、环保等许多行业生产中所涉及的各种管路形式的总称各种管路形式的总称. . 这是生产装置不可缺少的部分，只有管路通畅，阀这是生产装置不可缺少的部分，只有管路通畅，阀门调节得当，才能保证各车间及整个工厂生产的正常门调节得当，才能保证各车间及整个工厂生产的正常进行。因此了解管路的构成与作用、合理布置管路，进行。因此了解管路的构成与作用、合理布置管路，是非常重
22、要的。是非常重要的。1、管路的分类：、管路的分类： 简单管路按是否分出支管来分按是否分出支管来分 树状网 复杂管路 环状网化学工业出版社化学工业出版社 n 37 第一部分 流体流动与输送2 2、管路的基本构成管路的基本构成管路是由管路是由管子管子、管件管件和和阀门阀门等按一定的排列方式构成。等按一定的排列方式构成。管子按管材不同可分为管子按管材不同可分为金属管金属管、非金属管非金属管和和复合管复合管，管子的规格通常，管子的规格通常是用是用“外径外径壁厚壁厚”来表示，如来表示，如382.5mm 。金属管主要有铸铁管、钢管（含合金钢管）和有色金属管等。金属管主要有铸铁管、钢管（含合金钢管）和有色金
23、属管等。非金属管非金属管:陶瓷管、水泥管、玻璃管、塑料管、橡胶管等。陶瓷管、水泥管、玻璃管、塑料管、橡胶管等。管件是用来连接管子、改变管路方向或直径、接出支路和封闭管路的管件是用来连接管子、改变管路方向或直径、接出支路和封闭管路的管路附件的总称。管路附件的总称。阀件是用来开启、关闭和调节流量及控制安全的机械装置，也称阀门、阀件是用来开启、关闭和调节流量及控制安全的机械装置，也称阀门、截门或节门。化工生产中，通过阀门可以调节流量、系统压力、流截门或节门。化工生产中，通过阀门可以调节流量、系统压力、流动方向，从而确保工艺条件的实现与安全生产。动方向，从而确保工艺条件的实现与安全生产。 化学工业出版
24、社化学工业出版社 n 38 第一部分 流体流动与输送化学工业出版社化学工业出版社 n 39 第一部分 流体流动与输送3、管路阻力、管路阻力 直管阻力直管阻力粘性阻力粘性阻力hfhf 流动阻力流动阻力局部阻力局部阻力粘性阻力粘性阻力hfhf形体阻力形体阻力hfhf化学工业出版社化学工业出版社 n 40 第一部分 流体流动与输送直管阻力：直管阻力：流体流经一定管径的直管时，由于流体的内摩擦而流体流经一定管径的直管时，由于流体的内摩擦而产生的阻力损失，用产生的阻力损失，用hf表示。表示。22fulhd范宁公式范宁公式 ， 适用于一切流动型式（层适用于一切流动型式（层流与湍流）流与湍流） 局部阻力：局
25、部阻力：在管路系统中，流体经在管路系统中，流体经进口进口、出口出口、弯头弯头、阀门阀门等管件部分时，由于流道截面大小和方向发生急剧变化，使等管件部分时，由于流道截面大小和方向发生急剧变化，使得流体湍动程度加强、边界层分离，造成大量旋涡等导致机得流体湍动程度加强、边界层分离，造成大量旋涡等导致机械能损失。工程上一般采用两种方法计算。械能损失。工程上一般采用两种方法计算。直管阻力与局部阻力的总和，构成了柏努利方程中的总管路直管阻力与局部阻力的总和，构成了柏努利方程中的总管路能量损失，即能量损失，即hf=hf+h f 化学工业出版社化学工业出版社 n 41 第一部分 流体流动与输送A、阻力系数法：、
26、阻力系数法：近似认为局部阻力服从速度平方近似认为局部阻力服从速度平方定律，即表示为：定律，即表示为： 式中式中:阻力系数，与管件形状有关，当流道突然阻力系数，与管件形状有关，当流道突然扩大扩大/缩小缩小 ，不同的变径对阻力产生的影响不同。，不同的变径对阻力产生的影响不同。22bfuhB、当量长度法、当量长度法流体流过局部地方产生的阻力相当于流过等径直管流体流过局部地方产生的阻力相当于流过等径直管长度为长度为le时的直管阻力，则局部阻力可表示为：时的直管阻力，则局部阻力可表示为： 式中：式中：、d、ub与管件或与管件或 阀门连接的直管内的值，阀门连接的直管内的值，Le管件的当量长度，可由有关手册
27、查取。管件的当量长度，可由有关手册查取。22fulehd化学工业出版社化学工业出版社 n 42 第一部分 流体流动与输送五、流体输送机械五、流体输送机械（一）常见流体输送机械：1、流体输送设备的作用：为流体提供动力，以满足输送要求为流体提供动力，以满足输送要求为工艺过程创造必要的压力条件。为工艺过程创造必要的压力条件。2、输送设备名称： 液体输送设备：泵，以离心泵最常见 气体输送设备：风机、压缩机或真空泵化学工业出版社化学工业出版社 n 43 第一部分 流体流动与输送3、流体输送机械的类型- -离心式离心式往复式往复式旋转式旋转式流体作用流体作用式式液体液体输送输送机械机械离心泵、离心泵、旋涡
28、泵旋涡泵往复泵、往复泵、隔膜泵、隔膜泵、计量泵、计量泵、柱塞泵柱塞泵齿轮泵、齿轮泵、螺杆泵螺杆泵轴流泵轴流泵喷射泵、喷射泵、酸式空气酸式空气升液器升液器气体气体输送输送机械机械离心通风离心通风机、离心机、离心鼓风机、鼓风机、离心压缩离心压缩机机往复压缩往复压缩机、往复机、往复真空泵、真空泵、隔膜压缩隔膜压缩机机罗茨通风罗茨通风机、液环机、液环压缩机、压缩机、水环真空水环真空泵泵蒸汽喷射蒸汽喷射泵、水喷泵、水喷射泵射泵化学工业出版社化学工业出版社 n 44 第一部分 流体流动与输送鼓（通）风机鼓（通）风机空压机空压机罗茨鼓风机罗茨鼓风机蒸汽喷射泵蒸汽喷射泵水环式真空泵水环式真空泵气体压缩机气体压
29、缩机化学工业出版社化学工业出版社 n 45液体输送的设备液体输送的设备离心泵离心泵油泵油泵旋涡泵旋涡泵齿轮泵齿轮泵螺杆泵螺杆泵往复泵往复泵 第一部分 流体流动与输送化学工业出版社化学工业出版社 n 46 第一部分 流体流动与输送（二）离心泵：1、离心泵的基本构件：泵壳，叶轮，吸液口，排液口，轴，轴承与轴封装置，其它附助构件化学工业出版社化学工业出版社 n 47 第一部分 流体流动与输送2、离心泵的基本构件的作用：1）泵壳（蜗壳）作用作用：汇集液体：汇集液体 转能装置转能装置2 2）叶轮：把电机的机械能，传递给液体，提高液体的）叶轮：把电机的机械能，传递给液体，提高液体的动能和静压能。叶轮形式：
30、敞式、半闭式、闭式。动能和静压能。叶轮形式：敞式、半闭式、闭式。3)3)轴与轴封装置：离心泵工作时是泵轴旋转而泵壳不动，轴与轴封装置：离心泵工作时是泵轴旋转而泵壳不动，泵轴是将外力传递给叶轮的装置，轴封是轴与泵壳之泵轴是将外力传递给叶轮的装置，轴封是轴与泵壳之间的密封，防止高压液体从泵壳内沿间隙漏出，或外间的密封，防止高压液体从泵壳内沿间隙漏出，或外界空气漏入泵内。常用的密封方式有两种，即填料函界空气漏入泵内。常用的密封方式有两种，即填料函密封与机械密封。密封与机械密封。敞开式叶轮敞开式叶轮半闭式叶轮半闭式叶轮闭式叶轮闭式叶轮化学工业出版社化学工业出版社 n 48 第一部分 流体流动与输送3
31、3、离心泵的工作原理、离心泵的工作原理(1) 排出阶段 电机输入能量泵轴带动叶轮旋转(产生离心力，使液体获得能量）叶轮带动液体旋转流体流入涡壳(动能静压能) 流体输出管路。 （2）吸入阶段 叶轮周围液体自叶轮中心高速被甩向外缘 叶轮中心形成低压区 贮槽液面与泵入口形成压差液体吸入泵内。化学工业出版社化学工业出版社 n 49 第一部分 流体流动与输送4 4、离心泵的主要性能参数与性能曲线1）性能参数：流量、扬程、功率、效率2）离心泵性能曲线02040608010012014004812162024283236010203040506070809004812n=2900r/minIS00-80-1
32、60B 离心泵 H mQ/ m3/h % N kW曲线曲线曲线QQPQH对性能曲线说明：对性能曲线说明：A、随、随Q增加，增加，H下降。下降。B、随、随Q增加，增加，P逐渐增加，即能耗增加，可以看出在零逐渐增加，即能耗增加，可以看出在零流量时，功率最小。故离心泵开车与停车时，由于流量变流量时，功率最小。故离心泵开车与停车时，由于流量变化大，要关闭出口阀，可降低功率，保护电机。化大，要关闭出口阀，可降低功率，保护电机。C、随、随Q增加，增加，先增加后下降。先增加后下降。化学工业出版社化学工业出版社 n 50 第一部分 流体流动与输送5 5、影响离心泵性能参数的因素1）密度：离心泵的压头和流量均与
33、液体的密度无关，有效功率和轴功率随密度的增加而增加，这是因为离心力及其所做的功与密度成正比，但效率又与密度无关2）粘度：当液体的粘度增加时，液体在泵内运动时的能量损失增加，从而导致泵的流量、扬程和效率均下降，但轴功率增加。所以，当被输送流体的粘度有较大变化时，泵的特性曲线也要发生变化。3）叶轮转数与叶轮直径：同一台离心泵，转速改变或者叶轮直径发生变化，特性曲线也发生变化。而，则PHQ,化学工业出版社化学工业出版社 n 51 第一部分 流体流动与输送6 6、离心泵的选择要点1 1）根据被输送液体的性质及操作条件，确定泵的类型。）根据被输送液体的性质及操作条件，确定泵的类型。 2 2）确定流量。如
34、果流量是变化的，应以最大值为准。）确定流量。如果流量是变化的，应以最大值为准。 3)3)确定完成输送任务需要的压头。确定完成输送任务需要的压头。 4)4)通过流量与压头在相应类型的系列中选取合适的型通过流量与压头在相应类型的系列中选取合适的型号。号。 5)5)校核轴功率。当液体密度大于水的密度时，必须校校核轴功率。当液体密度大于水的密度时，必须校核轴功率。核轴功率。 6 6）列出泵在设计点处的性能。）列出泵在设计点处的性能。 工程观点：选择时，要留有一定裕度工程观点：选择时，要留有一定裕度。而，则PHQ,化学工业出版社化学工业出版社 n 52 第一部分 流体流动与输送7 7、生产过程中离心泵常
35、见故障原因与处理方法1）气缚现象：当启动离心泵时，若泵内未能灌满液体而存在大量气体，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，因而叶轮中心处不能形成吸入液体所需的真空度，这种虽启动离心泵，但不能输送液体的现象，即为离心泵气缚现象。 说明：离心泵无自吸能力，启动前必须将泵体内充满液体。化学工业出版社化学工业出版社 n 53 第一部分 流体流动与输送特别注意：特别注意：在离心泵启动前必须先开启出口阀在离心泵启动前必须先开启出口阀进行灌泵排气。灌液完毕后，此时应关闭出进行灌泵排气。灌液完毕后，此时应关闭出口阀后启动泵，这时所需的泵的轴功率最小，口阀后启动泵，这时所需的泵的轴功率
36、最小，启动电流较小，以保护电机。启动后渐渐开启动电流较小，以保护电机。启动后渐渐开启出口阀。启出口阀。 而离心泵停机前，为防止出口管路中的高压而离心泵停机前，为防止出口管路中的高压流体向泵体内倒灌（因叶轮中心在停机瞬间流体向泵体内倒灌（因叶轮中心在停机瞬间尚处真空状态），以致对设备造成破坏，需尚处真空状态），以致对设备造成破坏，需先关闭出口阀后方可停机。先关闭出口阀后方可停机。化学工业出版社化学工业出版社 n 54 第一部分 流体流动与输送2）气蚀现象：离心泵的吸液是靠吸入液面与吸入口间的压差完成的。当吸入液面压力一定时，泵的安装高度越大，则吸入口处的压力将越小。当吸入口处压力小于操作条件下被
37、输送液体的饱和蒸汽压时，液体将会化产生气泡，含有气泡的液体进入泵体后，在离心力的作用下，进入高压区，气泡在高压的作用下，又液化为液体，由于原气泡位置的空出造成局部真空，周围液体在高压的作用下迅速填补原气泡所占空间。这种高速冲击频率很高，可以达到每秒几千次，冲击压强可以达到数百个大气压甚至更高，这种高强度高频率的冲击，轻的能造成叶轮的疲劳，重的则可以将叶轮与泵壳破坏，甚至能把叶轮打成蜂窝状。这种因为被输送液体在泵体内气化再液化的现象叫离心泵的气蚀现象化学工业出版社化学工业出版社 n 55 第一部分 流体流动与输送工程上当扬程下降工程上当扬程下降3 3时就认为进入了气蚀状态时就认为进入了气蚀状态。
38、 气蚀原因：气蚀原因：离心泵的安装高度太高离心泵的安装高度太高( (相对于吸入口液面高度）。相对于吸入口液面高度）。被输送流体的温度太高，液体蒸气压过高。吸入管路的被输送流体的温度太高，液体蒸气压过高。吸入管路的阻力或压头损失太阻力或压头损失太造成破坏，需先关闭出口阀后方可停机。造成破坏，需先关闭出口阀后方可停机。防止气蚀发生可以采取的方法：防止气蚀发生可以采取的方法：增加吸入液面的压力，减小液体的密度、降低液体温度（通过增加吸入液面的压力，减小液体的密度、降低液体温度（通过降低液体的饱和蒸汽压来降低降低液体的饱和蒸汽压来降低 ）、增加吸入管直径（从而使流）、增加吸入管直径（从而使流速降低）和
39、减少吸入管内流体阻力均有利于允许安装高度的提速降低）和减少吸入管内流体阻力均有利于允许安装高度的提高，在其它条件都确定的情况下，如果流量增加，将造成动能高，在其它条件都确定的情况下，如果流量增加，将造成动能及阻力的增加，安装高度会减少，气蚀的可能性增加及阻力的增加，安装高度会减少，气蚀的可能性增加。化学工业出版社化学工业出版社 n 56 第一部分 流体流动与输送8 8、离心泵的操作要点1 1）灌泵）灌泵 启动前，使泵体内充满被输送液体的操作。用来避免气缚现象；启动前，使泵体内充满被输送液体的操作。用来避免气缚现象； 2）盘车盘车 用手使泵轴绕运转方向转动的操作，每次以用手使泵轴绕运转方向转动的
40、操作，每次以180180为宜，并不得反为宜，并不得反转。其目的是检查润滑情况，密封情况，是否有卡轴现象，是否有堵塞转。其目的是检查润滑情况，密封情况，是否有卡轴现象，是否有堵塞或冻结现象等。备用泵也要经常盘车。或冻结现象等。备用泵也要经常盘车。3 3）关闭出口阀，启动电机）关闭出口阀，启动电机 为了防止启动电流过大，要在最小流量，从而在为了防止启动电流过大，要在最小流量，从而在最小功率下启动，以免烧坏电机。但对耐腐蚀泵，为了减少腐蚀，常采最小功率下启动，以免烧坏电机。但对耐腐蚀泵，为了减少腐蚀，常采用先打开出口阀的办法启动。但要注意，关闭出口阀运转的时间应尽可用先打开出口阀的办法启动。但要注意
41、，关闭出口阀运转的时间应尽可能短，以免泵内液体因摩擦而发热，发生气蚀现象。能短，以免泵内液体因摩擦而发热，发生气蚀现象。4 4）调节流量）调节流量 缓慢打开出口阀，调节到指定流量缓慢打开出口阀，调节到指定流量。5 5）检查）检查 要经常检查泵的运转情况，比如轴承温度、润滑情况、压力表及要经常检查泵的运转情况，比如轴承温度、润滑情况、压力表及真空表读数等等，发现问题应及时处理。在任何情况下都要避免泵内无真空表读数等等，发现问题应及时处理。在任何情况下都要避免泵内无液体的干转现象，以避免干摩擦，造成零部件损坏。液体的干转现象，以避免干摩擦，造成零部件损坏。 6 6）停车时，要先关闭出口阀，再关电机）停车时，要先关闭出口阀，再关电机 以免高压液体倒灌，造成叶轮反以免高压液体倒灌，造成叶轮反转，引起事故。在寒冷地区，短时停车要采取保温措施，长期停车必须转，引起事故。在寒冷地区，短时停车要采取保温措施，长期停车必须排净泵内及冷却系统内的液体，以免冻结胀坏系统排净泵内及冷却系统内的液体，以免冻结胀坏系统。化学工业出版社化学工业出版社 n 57
