1、1第九章第九章 常用化工设备常用化工设备 教学重点：教学重点：常用化工设备结构常用化工设备结构 教学难点：教学难点：常用化工设备工作原理常用化工设备工作原理22第一节第一节 液体输送设备（化工用泵）液体输送设备（化工用泵）第二节第二节 干燥设备干燥设备第三节第三节 离心分离设备离心分离设备33一、液体输送设备概述一、液体输送设备概述 将液体物料沿着管路从一个车间输送到另一个车间，将液体物料沿着管路从一个车间输送到另一个车间，或从一个设备输送到另一个设备，是化工生产中经常要或从一个设备输送到另一个设备，是化工生产中经常要进行的操作。在液体流动时，有时需要将一定的外界机进行的操作。在液体流动时，有
2、时需要将一定的外界机械能加给液体。液体输送机械就是将外加能量加给液体械能加给液体。液体输送机械就是将外加能量加给液体的机械，通常称为泵。的机械，通常称为泵。泵是国民经济中应用最广泛、最普遍的通用机械，泵是国民经济中应用最广泛、最普遍的通用机械，除了水利、电力、农业和矿山等大量采用外，尤以石油除了水利、电力、农业和矿山等大量采用外，尤以石油化工生产用量最多。而且由于化工生产中原料、半成品化工生产用量最多。而且由于化工生产中原料、半成品和最终产品中很多是具有不同物性的液体，如腐蚀性、和最终产品中很多是具有不同物性的液体，如腐蚀性、固液两相流、高温或低温等，要求有大量的具有一定特固液两相流、高温或低
3、温等，要求有大量的具有一定特点的化工用泵来满足工艺上的要求。这方面的技术发展点的化工用泵来满足工艺上的要求。这方面的技术发展产品开发一直是十分活跃的。产品开发一直是十分活跃的。44按泵的工作原理分类按泵的工作原理分类 离心式离心式 叶轮式叶轮式 轴流式轴流式 混流式混流式 旋涡式旋涡式 泵泵 往复式往复式：活塞泵；柱塞泵；隔膜泵：活塞泵；柱塞泵；隔膜泵 容积式容积式 回转式回转式：齿轮泵；螺杆泵；滑片泵；罗茨泵；：齿轮泵；螺杆泵；滑片泵；罗茨泵；滚动活塞泵；摇摆转子泵；滚动活塞泵；摇摆转子泵；.其他类型其他类型：喷射泵；震动泵；水锤泵；真空泵；酸蛋：喷射泵；震动泵；水锤泵；真空泵；酸蛋 泵的种
4、类很多，应用面很广，属于通用机械。泵的种类很多，应用面很广，属于通用机械。泵应用范围：水利、农业、化工、石油、采矿、造船、城市、环保、医药、卫泵应用范围：水利、农业、化工、石油、采矿、造船、城市、环保、医药、卫生、军事、交通、各类厂矿等。其中离心泵占生、军事、交通、各类厂矿等。其中离心泵占95%以上。以上。55尽管流体输送机械多种多样，但都必须满足以下基尽管流体输送机械多种多样，但都必须满足以下基本要求：本要求：满足生产工艺对流量和能量的需要；满足生产工艺对流量和能量的需要；满足被输送流体性质的需要；满足被输送流体性质的需要；结构简单，价格低廉，质量小；结构简单，价格低廉，质量小；运行可靠，维
5、护方便，效率高，操作费用低。运行可靠，维护方便，效率高，操作费用低。选用时应综合考虑，全面衡量，其中最重选用时应综合考虑，全面衡量，其中最重要的是满足流量与能量的要求。要的是满足流量与能量的要求。6二、离心泵二、离心泵 离心泵是依靠高速旋转的叶轮所产生的离心力对液体做功的流体输送机械（见图8一1）。由于它具有结构简单、操作方便、性能适应范围广、体积小、流量均匀、故障少、寿命长等优点，在化工生产中应用十分广泛，化工生产所使用的泵大约有80为离心泵。7（一）离心泵的工作原理与基本结构（一）离心泵的工作原理与基本结构1.离心泵的工作原理 靠叶轮的高速旋转，由叶片拨动液体旋转，使液体产生离心力，离心力
6、使液体产生动能和压能，实现机械能向液压能（液力能）的转化。2.离心泵的基本结构和主要部件 普通离心泵结构：泵壳蜗壳轴叶轮盘根密封吸入管排出管轴支架。8（1）叶轮：是离心泵的主要部件，它安装在泵轴上，当泵轴在电动机的带动下旋转时，即带动叶轮旋转，将原动机械的机械能传给液体，使液体的动能与静压能均有所增加。构成：叶片（+盖板）612个叶片（前弯、后弯，径向）流体通道 叶轮形状：闭式叶轮闭式叶轮：前盖板、后盖板 半开式半开式：后盖板 开式开式：无盖板 双吸式双吸式：9 叶片形状：圆柱形叶片（低比转数用，便于制造）、扭曲性叶片（高比转数用，可提高抗汽蚀性能，减少冲击损失，提高效率）叶轮材料：没有特殊要
7、求的：铸铁、铸钢；具有腐蚀性：青铜、不锈钢、陶瓷、耐酸硅铁、塑料等10（2）泵壳（蜗壳）泵壳（蜗壳）：泵体的外壳，包围叶轮截面积逐渐扩大的蜗牛壳形通道 液体入口 中心出口 切线作用作用：泵壳的作用是将叶轮封闭在一定的空间，汇集由叶轮甩出来的液体，导向排出管路，并将液体的大部分动能转化为静压能，即增加液体的压强。缺点缺点：形状不对称，径向压力不均匀，易使轴弯曲11 轴与泵壳处会产生液体泄漏，所以在此必须有轴封装置。离心泵常用的轴封装置有填料密封装置和机械密封装置。作用：防止高压液体沿轴漏出或外界空气漏入。为了防止泵内液体从泵轴与泵壳之间的缝隙中漏出，就必须在这里设置密封装置。通常把轴和泵体间的密
8、封称为轴封装置。填料密封 填料密封是依靠填料和轴（或轴套）的外圆表面接触来实现密封的，它由填料箱（又填料函）、填料、液封环、压盖、双头螺栓等组成。填料密封的泄漏量大，使用寿命短，且要经常更换，影响泵的工作，近年来，在石油化工、炼油厂的用泵中已经广泛使用密封效果好、使用寿命长的机械密封。（3）轴封装置）轴封装置12离心泵的常用填料 石墨或黄油浸透的棉织填料。常用于低压离心泵输送常温清水（）。石墨浸透的石棉填料。适于输送温度低于，压力不超过的液体。金属箔包石棉芯子填料。适于输送石油产品，允许工作压力为，最高温度为。图图带有液封环的带有液封环的填料密封填料密封13.机械密封 机械密封又称端面密封，它
9、是依靠一组研配的密封端面形成的动密封。机械密封的种类很多，但工作原理基本相同，其典型结构如图所示。14机械密封主要组成部分 主要密封元件。动环和静环。动环与泵轴一起旋转，静环固定在压盖内，用防转销来防止它转动。依靠动环与静环的接触端面在运动中始终贴合，实现密封。辅助密封元件。包括各静密封点（、）所用的形（或形）密封圈。压紧元件。弹簧。传动元件。传动座及键或固定销钉。15机械密封的原理机械密封中一般有四个可能泄漏点、和。密封点在动环与静环的接触面上，它主要靠泵内液体压力及弹簧力将动环压贴在静环上，防止点泄漏。但两环的接触面上总会有少量液体泄漏，它可以形成液膜，一方面可以阻止泄漏，另一方面又可起润
10、滑作用。为保证两环的端面贴合良好，两端面必须平直光滑。密封点在静环与压盖之间，属于静密封点。用有弹性的形（或形）密封圈压于静环和压盖之间，依靠弹簧力使弹性密封圈变形而密封。密封点在动环与轴之间，此处也属静密封，考虑到动环可以沿轴向窜动，可采用具有弹性和自紧性的形密封圈来密封。密封点在填料密封箱与压盖之间，也为静密封，可用密封圈或垫片作为密封元件。16机械密封的特点机械密封将容易泄漏的轴封改为较难泄漏的静密封和端面径向接触的动密封。与填料密封相比，机械密封的主要优点是：泄漏量小，一般为，仅为填料密封的；寿命长，一般可连续使用年；与填料密封相比，对轴的精度和表面粗糙度要求相对较低，对轴的振动敏感性
11、相对较小，而且轴不受磨损。机械密封摩擦力耗功相对较小，为填料密封的。但是，机械密封造价较高，对密封元件的制造要求及安装要求较高，因此，多用于对密封要求较严格的场合。17（二）离心泵的特性（二）离心泵的特性1.特性参数特性参数（1）送液能力送液能力：定义：单位时间内泵所排出的液体量。定义：单位时间内泵所排出的液体量。体积流量：有效流量（排出流量）单位：理论流量（吸入流量）单位：质量流量:单位：吸入流量：式中：q单位时间内泵的泄漏量（内、外泄漏）),min(slmsm33htkgskg,min,vmqqqqqvtvqtq18（2）扬程）扬程 定义：单位质量的液体，从泵进口到泵出口的能量增值称为泵的
12、扬程，定义：单位质量的液体，从泵进口到泵出口的能量增值称为泵的扬程，即单位质量的液体通过泵所获得的有效能量。即单位质量的液体通过泵所获得的有效能量。用液柱高度表示的称扬程：H 单位：米，m 用压力表示的称为压头（能量头）：p 单位：MPa，2mmN（3）功率功率 功率是指单位时间内所做的功，有以下几种表示法。有效功率：有效功率：Pe 定义：单位时间内泵对输出液体所做的功称为有效功率，用Pe表示。轴功率轴功率 P 单位时间内原动机传递给泵主轴上的功，用P来表示，19（4）效率效率效率是衡量离心泵工作经济性的指标，用符号来表示。泵内效率分为：容积效率v、水力效率hyd、机械效率 mec。泵的总效率
13、：PPemhydv202.特性曲线离心泵的定速特性曲线：在既定的转速下，离心泵的扬程、功率、效率等参数与流量的函数关系曲线称之。通常，离心泵的特性曲线由制造厂附于泵的样本或说明书中，是指导正确选择和操作离心泵的主要依据。1.H-Q曲线：表示泵的压头与流量的关系 2.N-Q曲线：表示泵的轴功率与流量的关系 3.-Q曲线：表示泵的效率与流量的关系离心泵性能曲线可以用理论分析和实验测定两种方法绘制1、理论分析法：依据离心泵基本方程将扬程、流量、功率、效率之间的关系绘制出来并研究讨论性能参数之间变化规律的方法。称为理论性能曲线，能够定性得出参数之间的关系。但是离心泵内部存在各种损失，使得实际与理论之间
14、存在明显差别；2、实验测定法：在实际应用时均是利用实验的方法绘制离心泵的性能曲线，装置如图 Q-HQ-HQ-Q-Q-NQ-N21（三）离心泵的安装高度1.离心泵的汽蚀现象222、离心泵的安装高度 离心泵的抗气蚀性能参数可用允许气蚀余量来表示，其定义为泵吸人口处动能与静压能之和比被输送液体的饱和蒸汽压头高出的最低数值。避免气蚀现象有效的方法是限制泵的安装高度。避免离心泵气蚀现象的最大安装高度，称为离心泵的允许安装高度。为安全起见，离心泵的实际安装高度应在此基础上在降低0.5-1m。23（四）离心泵的类型1.离心泵的分类及型号离心泵的分类及型号按叶轮吸入方式分：（1）单吸式离心泵：只有一个吸入口，
15、应用广泛。Q=4.5300m/h，H=8150m（2）双吸式离心泵：有两个吸入口同时吸液。Qmax=2000m/h，H=10110m按级数分类：（1）单级离心泵：只有一个叶轮，应用广泛，扬程低。（2）多级离心泵：有两个以上叶轮。一般为单吸式，H=100650，Q=5720m/h。2425单级单吸离心泵 2627单级双吸离心泵 28多级泵 2930按扬程分类：低压离心泵:（H100m)按泵的用途和输送液体性质分类：清水泵、酸泵、碱泵、泥浆泵、污水泵、油泵、砂泵、耐腐蚀泵、低温泵、高温泵及屏蔽泵等。333312.常用离心泵(1)清水泵清水泵是化工生产中普遍使用的一种泵，适用于输送水及性质与水相似的
16、液体。包括IS型、D型和S型。3233D型泵是国产多级离心泵的代号，是将多个叶轮安装在同一个泵轴构成的，工作时液体从吸人口吸入，并依次通过每个叶轮，多次接受离心力的作用，从而获得更高的能量。因此，D型泵主要用在流量不很大但扬程相对较大的场合，其结构示意图如图8-11所示。D型泵的级数通常为29级，最多可达12级，全系列流量范围为10.8850m3/h 34S型泵是双吸离心泵的代号，即原SH型泵，有两个吸人口，从而能吸人更多的液体量。因此，S型泵主要用在流量相对较大但扬程相对不大的场合。其结构图如图8-12所示。35（2）耐腐蚀泵耐腐蚀泵是用来输送酸、碱等腐蚀性液体的泵的总称，系列号用F表示。F
17、型泵中，所有与液体接触的部件均用防腐蚀材料制造，其轴封装置多采用机械密封。F型泵的全系列流量范围为2400m3/h，扬程为15105m。其结构图如图8-13所示。36（3）油泵油泵是用来输送油类及石油产品的泵，由于这些液体多数易燃易爆，因此必须有良好的密封，而且当温度超过473K时还要通过冷却夹套冷却。国产油泵的系列代号为Y，如果是双吸油泵，则用YS表示。371.管路特性曲线与离心泵的工作点当离心泵沿一条管路输送一定流量的液体时，就要求泵提当离心泵沿一条管路输送一定流量的液体时，就要求泵提供一定的能量，用于提高液体的位高，克服管路两端的压供一定的能量，用于提高液体的位高，克服管路两端的压力差和
18、克服液体沿管路流动时的各种流动损失。力差和克服液体沿管路流动时的各种流动损失。管路性能曲线表示管路所需外加压头与流量的函数关系的曲线，称为管路特性曲线，此曲线与泵无关。38 当泵安装在一定管路系统中的离心泵工作时，泵输出的流量即为管路流量、泵提供的压头即为管路所要求的压头。泵的特性曲线与管路特性曲线有一交点a点，该交点称为离心泵的工作点。泵与管路联合工作，遵守质量守恒和能量守泵与管路联合工作，遵守质量守恒和能量守恒原理。恒原理。稳定工况：稳定工况：q泵泵=q管管 H泵泵=H管管 稳定工况点为：稳定工况点为：A点。点。此时的压头、流量：此时的压头、流量：HA、qA。离心泵的工作点392.离心泵的
19、流量调节1、改变管路性曲线的流量调节：（1）.出口管路节流调节 即改变离心泵出口管路上调节阀门开度改变管路特性曲线，特点：简单、方便、灵活，普遍采用；能量损失大。特点：简单、方便、灵活，普遍采用；能量损失大。改变泵的特性 改变管路特性 改变工作点改变流量改变出口阀开度-管路特性斜率关小出口阀 le（局部阻力）H ，Q 管特线变陡 工作点左上移开大出口阀 le H ，Q 管特线变缓 工作点右下移40（2）旁路调节：改变管路特性曲线。排出管接一支路，用于泄流。支路管开启时，系统流量被泄掉。此时：H、q 特点：简单、方便；不经济。2、改变离心泵性能曲线的流量调节：n泵H-qV曲线上移 工作点右上移，
20、H ，qV（1）改变泵的工作转速-改变泵的特性特点：简单、经济、效率高，特点：简单、经济、效率高，但需调速机构或更换电机。但需调速机构或更换电机。（2）.切割叶轮切割叶轮 改变泵的特性曲线。改变泵的特性曲线。叶轮被切小，性能曲线叶轮被切小，性能曲线向下平移。向下平移。当：当：D2，H、q 特点：经济性好，满足特点：经济性好，满足 稳定工作点需要；稳定工作点需要；叶轮切割后不能叶轮切割后不能 恢复。恢复。413.离心泵的安装与运转 各类离心泵的安装写运转的具体措施，可参照泵生产部门提供的安装使用说明书。这里仅讨论一些应当重视的主要事项。(1)安装 泵实际安装的吸上高度必须低于最大吸上高度，以确保
21、不发生汽蚀。即使泵的吸上高度比较合适，也应尽量减小吸人管路的损失压头，以防止汽蚀。因此，吸入管应尽可能短而直，吸人管的直径不应小于泵吸人口的直径。若采用更大的吸人管直径时，应使气体不能积存在变径处，如图8-18所示。如吸人管路中积存有气体，在泵运转时，积存的气体会进入泵内，造成“气缚”事故。42(2）运转 离心泵启动前，必须向泵内灌注液体，至泵壳顶部的排气嘴开启时有液体冒出为止，这样，保证泵内无气体存在，防止“气缚”。泵启动时，应将出口阀全关，使泵在流量为零的情况下启动。这样，泵所需的功率最小，以避免在启动时电机过载而烧坏。泵开动后，再逐渐调节出口阀门，使达到所要求的流量。泵运转时，要经常检查
22、轴承是否过热，注意润滑。泵运转时，要经常检查密封的泄漏与否和发热情况。填料的松紧情况要适宜，一般要求开车前能用手扳动轴，以液体一滴一滴地渗出为合适。泵停车时，应先关闭出口阀再停电机。否则，停车后，出口管路中的高压液体可能倒流人泵内，导致叶轮倒转而造成事故。若停车时间长，应将泵和管路内的液体放净，以免锈蚀和冬季冻结。434.离心泵的故障离心泵在运行过程中经常发生故障，能够及时找出产生故障的原因并采取有效措施消除故障，对保证生产的顺利进行是非常重要的。离心泵产生故障的种类很多，表现形式多种多样。根据故障发生的性质可分为以下四类：（1）由于各种原因使泵的性能（流量、扬程等）达不到生产上的要求，即所谓
23、性能的故障；（2）由于液体的腐蚀或机械磨损所发生的故障；（3）填料密封或机械密封损坏而发生的故障；（4）其它各种机械事故所造成的故障。5.离心泵产生故障的原因与排除44（一）往复泵：容积式泵，其对液体作功的主要运动部件是做往复运动的活塞或柱塞，亦可分别称为活塞泵或柱塞泵。1.工作原理 主要结构：主要结构：动力端：曲轴、连杆、十字头、轴承、动力端：曲轴、连杆、十字头、轴承、机体。机体。液力端：缸套、活塞、活塞杆、缸盖、液力端：缸套、活塞、活塞杆、缸盖、进排阀、填料进排阀、填料 函、空函、空 气包等。气包等。452、往复泵的类型、往复泵的类型(1)按活塞的构造分按活塞的构造分活塞式往复泵活塞式往复
24、泵柱塞式往复泵柱塞式往复泵隔膜式往复泵隔膜式往复泵(2)按作用方式分按作用方式分单作用往复泵单作用往复泵双作用往复泵双作用往复泵差动泵差动泵(3)按传动方式分按传动方式分直接作用往复泵直接作用往复泵动力往复泵动力往复泵手动往复泵手动往复泵 46(4)往复泵的共性往复泵的共性 泵的排出压力只取决于管路特性，与泵的流量泵的排出压力只取决于管路特性，与泵的流量几乎无关。几乎无关。泵的额定排出压力取决于承力（压）件的强度、泵的额定排出压力取决于承力（压）件的强度、刚度及原动机功率（或动力源压力）。泵的效刚度及原动机功率（或动力源压力）。泵的效率高，且不因被输送介质的粘度、密度以及泵的率高，且不因被输送
25、介质的粘度、密度以及泵的排出压力的变动而明显降低。排出压力的变动而明显降低。属低速机械，尺寸较大。属低速机械，尺寸较大。泵的易损件，如泵阀、往复动密封副、隔膜等，泵的易损件，如泵阀、往复动密封副、隔膜等，主要在液力端，故泵的运行可靠性主要取决于易主要在液力端，故泵的运行可靠性主要取决于易损件的寿命。损件的寿命。473、几种往复泵的结构、几种往复泵的结构（1）蒸汽直接作用往复泵）蒸汽直接作用往复泵483、几种往复泵的结构、几种往复泵的结构（2）三柱塞）三柱塞式泵式泵493、几种往复泵的结构、几种往复泵的结构（3）计量泵）计量泵50（二）旋涡泵（二）旋涡泵1、结构与工作原理、结构与工作原理结构：结
26、构：叶轮、泵体、泵盖等。叶轮、泵体、泵盖等。叶轮结构：轮外缘两侧有直叶片。叶轮结构：轮外缘两侧有直叶片。工作原理：工作原理：叶片使液体在离心力作用下，形成旋涡流，同时在叶片叶片使液体在离心力作用下，形成旋涡流，同时在叶片作用下向排作用下向排 除口推进，最后排除液体。除口推进，最后排除液体。512、旋涡泵的类型与特点：、旋涡泵的类型与特点：优点：优点：高扬程，小流量，比转数高扬程，小流量，比转数 ns 40。结构简单，体积小，重量轻。结构简单，体积小，重量轻。具有自吸能力，可实现气液混输。具有自吸能力，可实现气液混输。缺点：缺点：效率较低，一般效率较低，一般=2040%，最高，最高=50%。抗汽
27、蚀性能较差。抗汽蚀性能较差。输送含杂质液体时，磨蚀快，性能恶化快。输送含杂质液体时，磨蚀快，性能恶化快。52用途：用途：化工、医药、酸、减、腐蚀化工、医药、酸、减、腐蚀性、易挥发液体的输送。性、易挥发液体的输送。主要利用此泵的高扬程，小主要利用此泵的高扬程，小流量，流量，如：增压泵；给水泵、如：增压泵；给水泵、消防泵消防泵 等。等。特性曲线：特性曲线：H-q 曲线陡降快曲线陡降快 N-q 曲线是下降的。曲线是下降的。额定流量下，额定流量下，H、N 较低；较低；q=0时，时，H、N 则较高。则较高。HNHq53（三）齿轮泵（三）齿轮泵541、工作原理5556结构组成 结构 相互啮合的两个齿轮 泵
28、体 前后泵盖 可变容积 变小：进入啮合状态后，齿进入齿廓 变大：脱离啮合时，齿离开齿廓 配流 靠齿轮的啮合线将高低压隔离57典型结构582、应用、应用 齿轮泵流量较小而扬程较高，适用于输送不含固体颗粒的粘稠液体。可作为润滑油泵、重油泵、液压泵和输液泵。所输送液体的粘度范围为1-106mm2/s。齿轮泵结构简单，工作可靠，维修方便；但与螺杆泵相比流量和压力有脉动，流量不宜太大。由于齿轮泵和往复泵一样，都是容积式泵，即流量几乎不随扬程而变化。因此不能用关小出口管路上的阀门来调节流量，应该用改变转速或装设旁路进行调节。59（四）（四）流体动力泵流体动力泵 这种泵是依靠另一种这种泵是依靠另一种“工作流
29、体工作流体”作动力来输送液体，如化工厂用作动力来输送液体，如化工厂用的喷射泵、酸蛋等。的喷射泵、酸蛋等。1、喷射泵、喷射泵 射流形成低压区，抽吸被输送液体，在喉管混合，经扩散管减速增射流形成低压区，抽吸被输送液体，在喉管混合，经扩散管减速增压排出。压排出。喷射泵内无运动部件，结构简单、工作可靠、安装维护简便、容易喷射泵内无运动部件，结构简单、工作可靠、安装维护简便、容易密封、制造取材广泛、易于防腐、耐高温。喷射泵的缺点是传能效率较密封、制造取材广泛、易于防腐、耐高温。喷射泵的缺点是传能效率较低。低。喷射泵常用于井中提水，船舶舱底排水，河道及港口等疏浚、清淤，喷射泵常用于井中提水，船舶舱底排水，
30、河道及港口等疏浚、清淤，泵站泵房排水，矿井排水，油田采油，以及飞机上的燃油输送等。喷射泵站泵房排水，矿井排水，油田采油，以及飞机上的燃油输送等。喷射泵利用流体抽送流体，可兼作混合器及反应器，混合性能很好。泵利用流体抽送流体，可兼作混合器及反应器，混合性能很好。602 2、酸蛋、酸蛋 酸蛋实质是一个密闭的容器，以容器内液面上的压缩酸蛋实质是一个密闭的容器，以容器内液面上的压缩气体的压力来输送液体。酸蛋的突出优点是构造简单，容气体的压力来输送液体。酸蛋的突出优点是构造简单，容器可用耐腐蚀材料制作或衬里，用来输送腐蚀性强的酸液器可用耐腐蚀材料制作或衬里，用来输送腐蚀性强的酸液和碱液，也可用来输送肮脏
31、或含有悬浮物的液体，因此化和碱液，也可用来输送肮脏或含有悬浮物的液体，因此化工厂常常用到它。工厂常常用到它。61 水环真空泵是一种输送气体的流体机械。它通过叶轮把机械能传给工作液体（旋转水环），又通过水环把能量传给气体，从而达到抽吸真空或压缩空气的目的。3、水环真空泵、水环真空泵62水环泵的特点如下：泵内没有互相摩擦的金属表面，因此适合输送易燃、易爆或遇温升易分解的气体。可以采用不同的工作液体，使输送的气体不受污染。可以输送含有蒸汽、水分或固体微粒的气体。结构简单，不需吸、排气阀，工作平稳可靠，气量均匀。6363一、干燥过程的基础一、干燥过程的基础（一）干燥技术的应用（一）干燥技术的应用 化工
32、生产过程中，有些原料、半成品或成品含有或多化工生产过程中，有些原料、半成品或成品含有或多或少的水分（或其他溶剂）。为了便于加工、运输、贮藏或少的水分（或其他溶剂）。为了便于加工、运输、贮藏和满足使用的要求，常采用干燥的方法将这些水分或溶剂和满足使用的要求，常采用干燥的方法将这些水分或溶剂除去。例如化肥、染料、纤维、无机盐等，在蒸发、结晶、除去。例如化肥、染料、纤维、无机盐等，在蒸发、结晶、过滤或抽丝之后，尚含少量水分或溶剂最终都需经过干过滤或抽丝之后，尚含少量水分或溶剂最终都需经过干燥处理将它们除掉。燥处理将它们除掉。6464化学工业中的干燥方法有三类：化学工业中的干燥方法有三类：机械除湿法、
33、加热干燥法、化学除湿法。机械除湿法、加热干燥法、化学除湿法。机械除湿法：是用压榨机对湿物料加压，将其中一部分水分挤机械除湿法：是用压榨机对湿物料加压，将其中一部分水分挤出。它只能除去物料中部分自由水分，结合水分仍残留在物料出。它只能除去物料中部分自由水分，结合水分仍残留在物料中。因此，物料经过机械除湿后含水量仍然较高，一般达不到中。因此，物料经过机械除湿后含水量仍然较高，一般达不到化工工艺要求的较低的含水量。化工工艺要求的较低的含水量。加热干燥法：是化学工业中常用的干燥方法，它借助热能加热加热干燥法：是化学工业中常用的干燥方法，它借助热能加热物料，气化物料中的水分。物料经过加热干燥，能够除去其
34、中物料，气化物料中的水分。物料经过加热干燥，能够除去其中的结合水分，达到化工工艺上所要求的含水量。的结合水分，达到化工工艺上所要求的含水量。化学除湿法：是利用吸湿剂除去气体、液体和固体物料中少量化学除湿法：是利用吸湿剂除去气体、液体和固体物料中少量的水分。由于吸湿剂的除湿能力有限，仅用于除去物料中的微的水分。由于吸湿剂的除湿能力有限，仅用于除去物料中的微量水分，化工生产中应用极少。量水分，化工生产中应用极少。6565（二）被干燥物料的特性（二）被干燥物料的特性1物料的状态物料的状态（1）溶液及泥浆状物料，如工程废液及盐类溶液等。）溶液及泥浆状物料，如工程废液及盐类溶液等。（2）冻结物料，如食品
35、、医药制品等。）冻结物料，如食品、医药制品等。（3）膏糊状物料，如活性污泥及压滤机滤饼等。）膏糊状物料，如活性污泥及压滤机滤饼等。（4）粉粒状物料，如硫酸钱及树脂粉末等。）粉粒状物料，如硫酸钱及树脂粉末等。（5）块状物料，如焦炭及矿石等。）块状物料，如焦炭及矿石等。（6）棒状物料，如木材等。）棒状物料，如木材等。（7）短纤维状物料，如人造纤维等。）短纤维状物料，如人造纤维等。（8）不规则形状的物料，如陶瓷制品等。）不规则形状的物料，如陶瓷制品等。（9）连续的薄片状物料，如带状织物、纸张等。）连续的薄片状物料，如带状织物、纸张等。（10）零件及设备的涂层，如机械产品的涂层等。）零件及设备的涂层，
36、如机械产品的涂层等。66662物料的物理化学性质被干燥物料的理化性质是决物料的物理化学性质被干燥物料的理化性质是决定干燥介质种类、干燥方法和干燥设备的重要因素。定干燥介质种类、干燥方法和干燥设备的重要因素。(1)物料的化学性质。如组成、热敏性（软化点、熔点物料的化学性质。如组成、热敏性（软化点、熔点或分解点），物料的毒性，可燃性，氧化性和酸碱性或分解点），物料的毒性，可燃性，氧化性和酸碱性（度）、摩擦带电性、吸水性等。（度）、摩擦带电性、吸水性等。(2)物料的热物理性质。如物料含水率、假密度、真密物料的热物理性质。如物料含水率、假密度、真密度、比热容、热导率及粒度和粒度分布等。对于原料度、比热
37、容、热导率及粒度和粒度分布等。对于原料液还应当知道浓度、粘度及表面张力等。液还应当知道浓度、粘度及表面张力等。(3)其他性质，如膏糊状物料的粘附性、触变性（即膏其他性质，如膏糊状物料的粘附性、触变性（即膏糊状物料在振动场中或在搅动条件下，物料可从塑性糊状物料在振动场中或在搅动条件下，物料可从塑性状态，过渡到具有一定流动性的性质），这些性质在状态，过渡到具有一定流动性的性质），这些性质在设计干燥器及加料器时可加以利用。设计干燥器及加料器时可加以利用。673物料与水分结合的性质固体与水分结合的方式是多种多样的，它可以是物料表面附着的，也可以是多孔性物料孔隙中滞留的水分，也可以是物料所带的结晶水分及
38、透人物料细胞内的溶胀水分等。物料与水结合方式不同，除去的方法也不尽相同。68（三）干燥介质（三）干燥介质 大多数工业干燥过程均采用预热后的空气作为干燥介质。环境空气是含有少量水蒸气的气一汽混合物，所以又称为湿空气。干燥理论中之所以称其为“干燥介质”，是因为它在干燥过程中承担着热、湿载体的作用。它将热量传递给湿物料，为其提供干燥能量；同时，又把湿物料中的湿分（通常是水分）携带出干燥器，从而达到干燥的目的。69应用工程中常用的湿空气特性图 1、等烩线、等烩线一组与横坐标成一组与横坐标成135夹角的斜线，其熔值标注在左右纵坐夹角的斜线，其熔值标注在左右纵坐标、上部横坐标以及下部横坐标的内侧。标、上部
39、横坐标以及下部横坐标的内侧。2、等绝对湿度线、等绝对湿度线一组与纵坐标平行的垂直线，其湿度值标注在横坐标上。一组与纵坐标平行的垂直线，其湿度值标注在横坐标上。3、等干球温度线、等干球温度线一组向右上方倾斜的直线，相互并不平行，温度越高，其一组向右上方倾斜的直线，相互并不平行，温度越高，其斜率越大，其温度值标注在左右纵坐标内侧。斜率越大，其温度值标注在左右纵坐标内侧。4、等相对湿度线、等相对湿度线一组由左下角向右上方延伸的曲线。在一组由左下角向右上方延伸的曲线。在=100的饱和线上的饱和线上方为不饱和区。方为不饱和区。5、水蒸气分压线、水蒸气分压线一条由坐标原点起始向右上方的延伸线，与右纵坐标交
40、于一条由坐标原点起始向右上方的延伸线，与右纵坐标交于分压值为分压值为100mmHg(1mmHg=133.322Pa)处。处。7071（四）干燥技术的进展（四）干燥技术的进展1干燥设备研制向专业化方向发展。干燥设备研制向专业化方向发展。(1)改善设备内物料的流动状况（或干燥介质的流体力学状况），强化和改善干燥过程。(2)增添附属装置，改善干燥器的操作，扩大干操设备的使用范围。2干燥设备的大型化、系列化和自动化。干燥设备的大型化、系列化和自动化。3改进干燥设备，强化干燥过程。改进干燥设备，强化干燥过程。4采用新的干燥方法及组合干燥方法。采用新的干燥方法及组合干燥方法。72（四）干燥技术的进展（四）
41、干燥技术的进展5降低干燥过程中能量的消耗。降低干燥过程中能量的消耗。（1）对现有干燥设备，加强热管理。（2）改善设备的保温。（3）防止产品的过度干燥。（4）减少被干燥物料的初水分含量。（5）回收废气带走的热量。（6）提高干燥器的空气进口温度。（7）采用过热蒸汽干燥。7消除干燥操作造成的公害问题。消除干燥操作造成的公害问题。6闭路循环干燥流程的开发和应用。闭路循环干燥流程的开发和应用。73二、干燥设备分类及选型二、干燥设备分类及选型（一）（一）干燥设备分类干燥设备分类1、按干燥器操作压力分可分为常压式和真空式干燥器两类。、按干燥器操作压力分可分为常压式和真空式干燥器两类。2、按干燥器操作方式分可
42、分为间歇操作和连续操作的干燥器两类。、按干燥器操作方式分可分为间歇操作和连续操作的干燥器两类。3、按被干燥物料的状态分可以分为块状物料、带状物料、粒状物料、按被干燥物料的状态分可以分为块状物料、带状物料、粒状物料、膏状物料、溶液或浆状物料干燥器等。膏状物料、溶液或浆状物料干燥器等。4、按干燥器供给物料热量的方法分可以分为传导加热干燥器、对流加、按干燥器供给物料热量的方法分可以分为传导加热干燥器、对流加热干燥器、辐射加热干燥器、高频加热干燥器等。热干燥器、辐射加热干燥器、高频加热干燥器等。5、按干燥器使用干燥介质的种类分可以分为空气、烟道气、过热水蒸、按干燥器使用干燥介质的种类分可以分为空气、烟
43、道气、过热水蒸气、惰性气体为干燥介质的于燥器。气、惰性气体为干燥介质的于燥器。6、按干燥器的构造分可以分为喷雾干燥器、流化床干燥器、气流干燥、按干燥器的构造分可以分为喷雾干燥器、流化床干燥器、气流干燥器、回转圆筒干燥器、滚筒干燥器、各种厢式干燥器等。器、回转圆筒干燥器、滚筒干燥器、各种厢式干燥器等。7、一种较新的分类方法，把干燥器分为两大类、五小类两大类是绝热、一种较新的分类方法，把干燥器分为两大类、五小类两大类是绝热干燥过程和非绝热干燥过程。干燥过程和非绝热干燥过程。绝热干燥过程又可分两类：一是小颗粒物料干燥器。二是块状物料干绝热干燥过程又可分两类：一是小颗粒物料干燥器。二是块状物料干燥器。
44、燥器。非绝热干燥过程，又分为三小类：真空干燥、传导传热干燥、辐射传非绝热干燥过程，又分为三小类：真空干燥、传导传热干燥、辐射传热干燥。热干燥。74 干燥器的选型，一般要考虑多种因素，如湿物料的状干燥器的选型，一般要考虑多种因素，如湿物料的状态、性质，干燥产品的要求（产品终含湿量、结晶形状及态、性质，干燥产品的要求（产品终含湿量、结晶形状及光泽等），产量的大小以及所采用的热源等为出发点，结光泽等），产量的大小以及所采用的热源等为出发点，结合干燥器的分类，参考干燥器的选型表，确定所适合的干合干燥器的分类，参考干燥器的选型表，确定所适合的干燥器的类型。燥器的类型。（二）（二）干燥器的选型干燥器的选型
45、75 喷雾干燥器是处理溶液、悬浮液或泥浆状物料的干燥喷雾干燥器是处理溶液、悬浮液或泥浆状物料的干燥器。它是用喷雾的方法，使物料成为雾滴分散在热气流中，器。它是用喷雾的方法，使物料成为雾滴分散在热气流中，物料与热空气呈并流、逆流或混流的方式互相接触，使水物料与热空气呈并流、逆流或混流的方式互相接触，使水分迅速蒸发，达到干燥目的。分迅速蒸发，达到干燥目的。料液通过雾化器，喷成雾滴分散在热气流中。空气经鼓风机，送料液通过雾化器，喷成雾滴分散在热气流中。空气经鼓风机，送入空气加热器加热，然后进人喷雾干燥塔，与雾滴接触干燥。产入空气加热器加热，然后进人喷雾干燥塔，与雾滴接触干燥。产品部分落人塔底，部分由
46、一级抽风机吸入一级旋风除尘器，经分品部分落人塔底，部分由一级抽风机吸入一级旋风除尘器，经分离后，将废气放空。塔底的产品和旋风除尘器收集的产品，由二离后，将废气放空。塔底的产品和旋风除尘器收集的产品，由二级抽风机抽出，经二级旋风除尘器分离后包装。级抽风机抽出，经二级旋风除尘器分离后包装。三、主要干燥设备三、主要干燥设备（一）、喷雾干燥装置（一）、喷雾干燥装置1、喷雾干燥装置的工作原理和特点、喷雾干燥装置的工作原理和特点76772、喷雾干燥装置的形式、喷雾干燥装置的形式（1）由雾化方法分类离心式雾化器。其回转速度一般为400020000r/min，最高可达50000r/min78 压力式雾化器。是
47、用泵将料液加压到1 107-2 107 Pa，送入雾化器，将料液喷成雾状。79 气流式雾化器。用压力为2 105 5 105 Pa的压缩空气或过热蒸汽，通过喷嘴将料液喷成雾滴。在我国，压力式和离心式雾化器用得多，小型喷雾干燥装置也有用气流式雾化器的。80（2）由生产流程分类开放式喷雾干燥系统特点：载热体在这个系统中只使用一次就排入大气之中，不再循环使用。适宜于废气中湿含量较高，无毒无臭气体、排人大气后不影响环境污染的场合。8181封闭循环式喷雾干燥系统特点：载热体在这个系统中组成一个封闭的循环回路，有利于节约载热体、回收有机溶剂、防止毒性物质污染大气。8282自惰循环式喷雾干燥系统所谓自惰，就
48、是指在系统中有一个自制惰性气体的装置。在这个装置内，引入气体燃料，可燃气体燃烧，还可将空气中的氧气烧去，剩下氮和二氧化碳气体作为干燥介质。8383半封闭循环式喷雾干燥系统特点：介于开放式和封闭循环式之间。在系统中有一个温度较高的直接加热器，目的是将混合在干燥介质中的臭气在排人大气之前燃烧掉，防止对大气的污染。84（3）由喷雾和气体流动方向分类并流型喷雾干燥器在喷雾干燥室内，液滴与热风呈同方向流动。这类干燥器的特点是被干燥物料容许在低温情况下进行干燥。85二逆流型喷雾干燥器在喷雾干燥室内，液滴与热风呈反相流动。这类干燥器的特点是高温热风进人干燥室内首先与将要完成干燥的粒子接触，使其内部水分含量达
49、到较低的程度，物料在干燥室内悬浮时间长，适用于含水量高的物料干燥。86混合流型喷雾干燥器在喷雾干燥室内，液滴与热风呈混合交错的流动。其干燥性能介于并流和逆流之间。这类干燥器的特点是液滴运动轨迹较长，适用于不易干燥的物料。但如果设计不好，往往造成气流分布不均匀、内壁局部粘粉严重等弊病。87（1）固体颗粒的流态化现象）固体颗粒的流态化现象 当气体以低速通过床层时，固体颗粒保持接触，仍然处于静止状当气体以低速通过床层时，固体颗粒保持接触，仍然处于静止状态，床层高度也不变，气体在颗粒之间的空隙中通过，这种床层态，床层高度也不变，气体在颗粒之间的空隙中通过，这种床层称为固定床。称为固定床。当气体流速增大
50、到一定值时，固体颗粒位置稍有调整，但仍处于当气体流速增大到一定值时，固体颗粒位置稍有调整，但仍处于接触状态，只是床层变松，略有膨胀（即床层略有增高），这时接触状态，只是床层变松，略有膨胀（即床层略有增高），这时床层处于初始或临界流化状态中床层处于初始或临界流化状态中。当气速高于初始流化的流速时，即进人流化状态，气体以鼓泡当气速高于初始流化的流速时，即进人流化状态，气体以鼓泡方式通过床层，随着气速的增加，固体颗粒在床层中的运动也愈方式通过床层，随着气速的增加，固体颗粒在床层中的运动也愈激烈。激烈。气泡在床层中上升，到达床层表面时破裂。床层中激烈的气一气泡在床层中上升，到达床层表面时破裂。床层中激
