1、石油化工工程基础知识石油化工工程基础知识 梁江朋梁江朋 化工原理化工原理一、流体力学基本理论一、流体力学基本理论（1）基本概念）基本概念 流体的密度流体的密度 =m/v kg/m 流体的压力流体的压力 =F/A N/m 压力对流体的密度影响很小，可忽略不计，故液体可压力对流体的密度影响很小，可忽略不计，故液体可视为不可压缩流体；温度对液体的密度有一定影响，视为不可压缩流体；温度对液体的密度有一定影响，在查阅密度时要注明温度条件。在查阅密度时要注明温度条件。流量：单位时间内流过管道任意界面的流体量。流量：单位时间内流过管道任意界面的流体量。流量常以体积流量流量常以体积流量Q和质量流量和质量流量G
2、表示。表示。流速：单位时间内流过的距离。流速：单位时间内流过的距离。平均流速：在管截面中心处最大，越靠近管壁流平均流速：在管截面中心处最大，越靠近管壁流速越小，在管壁处的流速为零。速越小，在管壁处的流速为零。（2）流体静力学基本方程）流体静力学基本方程l静止液体内任意两点满足静力学方程：静止液体内任意两点满足静力学方程：H1 +P1/g=+P2/g P2=P0+g H H1 H2 H（3）管径的确定）管径的确定l对于圆形管道，管径可以由下式对于圆形管道，管径可以由下式 d=4Q 通常，由于流速的大小体现了操作费用的高低，而通常，由于流速的大小体现了操作费用的高低，而管径管径d的大小则体现了设备
3、投资费用的多少，所以，的大小则体现了设备投资费用的多少，所以，对于较长的管道，两者要权衡考虑，以总费用最低对于较长的管道，两者要权衡考虑，以总费用最低为目标。为目标。（4）管子壁厚的选择）管子壁厚的选择l管径确定后，管壁厚度应根据管径确定后，管壁厚度应根据以下因素确定：以下因素确定：承受的压力承受的压力材质材质操作温度操作温度输送介质输送介质使用周期使用周期工作压力工作压力材质材质压力压力温度温度介质介质（5）稳态流动和不稳态流动）稳态流动和不稳态流动l任一截面处的流速、流量和压力等物理参数是任一截面处的流速、流量和压力等物理参数是否随时间变化，确定流动状态。否随时间变化，确定流动状态。l对于
4、圆形管道对于圆形管道：v1/v2 =(d2/d1)(6)伯努利方程式伯努利方程式lmU1+mgH1+mv2+P1Q1+wm+qm =MU2+mgH2+mv/2+P2Q2lH1+v/2g+P1/g+He=H2+v/2g+P2/g+Hf He-外加功外加功 Hf-压头损失压头损失H1-位压头位压头（总能量守恒）（机械能守恒）注意：注意：l总能量衡算中，动能、位能、压力能、外加功总能量衡算中，动能、位能、压力能、外加功属于机械能；内能和热是非机械能。机械能和属于机械能；内能和热是非机械能。机械能和非机械能的区别是前者在流动过程中可以相互非机械能的区别是前者在流动过程中可以相互转化，既可以用于流体输送
5、，也可以转变成热转化，既可以用于流体输送，也可以转变成热和内能；而后者不能直接转化为机械能用于流和内能；而后者不能直接转化为机械能用于流体的输送。体的输送。（7）圆管内流体压力损失的计算）圆管内流体压力损失的计算l雷诺数雷诺数测量管内流体流量时往往必须了解其流动状态、测量管内流体流量时往往必须了解其流动状态、流速分布等。雷诺数就是表征流体流动特性的流速分布等。雷诺数就是表征流体流动特性的一个重要参数。一个重要参数。流体流动时的惯性力流体流动时的惯性力Fg和粘性力和粘性力(内摩擦力内摩擦力)Fm之比称为雷诺数。用符号之比称为雷诺数。用符号Re表示。表示。Re是一个是一个无因次量。无因次量。188
6、3年，英国物理学家O.雷诺观察了圆管内的流动状态,首先提出:由层流向湍流的过渡取决于比值dup/（d为管子内径）。这个比值即雷诺数 Re。l式中的动力粘度式中的动力粘度用运动粘度用运动粘度来代替，因来代替，因，则则l l式中：式中：l流体的平均速度；流体的平均速度；l l流束的定型尺寸；流束的定型尺寸；l、一一在工作状态；流体的运动粘度和动力粘一一在工作状态；流体的运动粘度和动力粘度度l被测流体密度；被测流体密度；l由上式可知，雷诺数由上式可知，雷诺数Re的大小取决于三个参的大小取决于三个参数，即流体的速度、流束的定型尺寸以及工作数，即流体的速度、流束的定型尺寸以及工作状态下的粘度。状态下的粘
7、度。l 用圆管传输流体，计算雷诺数时，定型尺用圆管传输流体，计算雷诺数时，定型尺寸一般取管道直径寸一般取管道直径(D)，则，则当量直径等于水力半径的四倍。对于任当量直径等于水力半径的四倍。对于任意截面形状的管道，其水力半径等于管意截面形状的管道，其水力半径等于管道戳面积与周长之比所以长和宽分别道戳面积与周长之比所以长和宽分别为为A和和B，的矩形管道，其当量直径，的矩形管道，其当量直径：用方形管传输流体，管道定型尺寸取当量直径用方形管传输流体，管道定型尺寸取当量直径(Dd)。对于任意截面形状管道对于任意截面形状管道 l用当量直径，都可按截面积的四倍和截面周长用当量直径，都可按截面积的四倍和截面周
8、长之比计算，因此，雷诺数的计算公式为：之比计算，因此，雷诺数的计算公式为：l数学模型为：数学模型为：Re=dRe=dv v/或或 ReRe=d=dv/v/流速：流速：v，管径，管径d、密度、密度、黏度、黏度或或雷诺采用不同的流体和不同的管径精心了雷诺采用不同的流体和不同的管径精心了多次试验，发现：多次试验，发现：对于圆管内的流动，当对于圆管内的流动，当Re2000时，流动总是层流；时，流动总是层流；Re4000时，流动一般为湍流；其间为过渡区，流动可能是层流，时，流动一般为湍流；其间为过渡区，流动可能是层流，也可能是湍流，取决于外界条件。对于平行流体流过光滑平也可能是湍流，取决于外界条件。对于
9、平行流体流过光滑平板的情况，边界层由层流转变为湍流的临界雷诺数约在板的情况，边界层由层流转变为湍流的临界雷诺数约在1053106之间。之间。雷诺数雷诺数Re的大小取决于三个参数，即流体的速度、的大小取决于三个参数，即流体的速度、流束的定型尺寸以及工作状态下的粘度。流束的定型尺寸以及工作状态下的粘度。实验表明：实验表明：l对于流体在管内的流动对于流体在管内的流动:（1）当）当Re 2000时，流动形态为层流；时，流动形态为层流；（2）当）当2000 Re 4000时，为湍流状态。时，为湍流状态。l雷诺数小，意味着流体流动时各质点间的粘性雷诺数小，意味着流体流动时各质点间的粘性力占主要地位，流体各
10、质点平行于管路内壁有力占主要地位，流体各质点平行于管路内壁有规则地流动，呈层流流动状态。规则地流动，呈层流流动状态。雷诺数大，意味着惯性力占主要地位，流雷诺数大，意味着惯性力占主要地位，流体呈紊流流动状态体呈紊流流动状态 l在不同的流动状态下，流速的分布等都是不同在不同的流动状态下，流速的分布等都是不同的的l因而管道内流体的平均流速因而管道内流体的平均流速与最大流速与最大流速max的比值也是不同的。的比值也是不同的。l因此雷诺数的大小决定了粘性流体的流动特性。因此雷诺数的大小决定了粘性流体的流动特性。在不同的流动状态下，流体的运动规律：在不同的流动状态下，流体的运动规律：光滑管道的雷诺数光滑管
11、道的雷诺数ReD与速度比与速度比V/Vmax的的关系关系试验表明，外部条件几何相试验表明，外部条件几何相似时似时(几何相似的管子，流体几何相似的管子，流体流过几何相似的物体等流过几何相似的物体等)，若，若它们的雷诺数相等，则流体它们的雷诺数相等，则流体流动状态也是几何相似的流动状态也是几何相似的(流流体动力学相似体动力学相似)。这一相似规。这一相似规律正是流量测量节流装置标律正是流量测量节流装置标准化的基础。可见，雷诺数准化的基础。可见，雷诺数确切地反映了流体的流动特确切地反映了流体的流动特性是流量测量中常用的参性是流量测量中常用的参数数 1）沿程流动阻力损失）沿程流动阻力损失l产生原因：产生
12、原因：流体流经一定管径的直管时，由于摩擦力的流体流经一定管径的直管时，由于摩擦力的作用而产生的阻力，造成沿程流动损失：作用而产生的阻力，造成沿程流动损失：hf =/d/d v v/2g/2g式中：式中：lhf 沿程流动损失沿程流动损失(m)l摩阻系数，与雷诺数、管壁粗糙度有关，摩阻系数，与雷诺数、管壁粗糙度有关，可通过实验测定，也可以计算求得，当流体处可通过实验测定，也可以计算求得，当流体处于层流时，于层流时，=64/Re=64/Rel直管段长度（直管段长度（m m)ld d 管内径（管内径（m m)lv v 流体在管内的流速（流体在管内的流速（m/sm/s)2)局部损失局部损失l产生原因：产
13、生原因：l由于管路中管件（三通、弯头、变径接头等）、由于管路中管件（三通、弯头、变径接头等）、阀门、管子出入口及流量计等局部障碍的存在阀门、管子出入口及流量计等局部障碍的存在而产生的阻力损失。而产生的阻力损失。阻力系数法阻力系数法 Hf=v/2g式中式中 局部阻力系数，由查表或实验测定；局部阻力系数，由查表或实验测定；当量长度法当量长度法l将流体的局部阻力折合成相当于流体流经同直将流体的局部阻力折合成相当于流体流经同直径长为径长为le的直管时所产生的阻力，局部阻力可的直管时所产生的阻力，局部阻力可表示为：表示为：hf=le/dv/2g式中，式中，le管件的当量长度，可查表或实验测定管件的当量长
14、度，可查表或实验测定管路的总阻力损失管路的总阻力损失l管路的总阻力损失为流体流经直管的阻力损失管路的总阻力损失为流体流经直管的阻力损失与各局部阻力损失之和，即：与各局部阻力损失之和，即：hf =hf +hf 二、动、静设备基本知识二、动、静设备基本知识（一）动设备定义、种类（一）动设备定义、种类（1）动设备定义）动设备定义 石油化工动设备是指石油化工生产装置中具有转动机石油化工动设备是指石油化工生产装置中具有转动机构的工艺设备。构的工艺设备。（2）石油化工动设备种类）石油化工动设备种类 按功能分，一般可分为流体输送机械类、费均相分离按功能分，一般可分为流体输送机械类、费均相分离机械类、搅拌与混
15、合机械类、冷冻机械类、洁净与干机械类、搅拌与混合机械类、冷冻机械类、洁净与干燥设备等。燥设备等。动设备的结构及工作原理动设备的结构及工作原理（1）容积泵）容积泵又称正位移泵。通过若干封闭的充满液体的空间又称正位移泵。通过若干封闭的充满液体的空间（如缸体），周期性地将能量施加于液体，使（如缸体），周期性地将能量施加于液体，使液体压力直接增加到所需值的泵，包括往复泵、液体压力直接增加到所需值的泵，包括往复泵、转子泵等。转子泵等。1）往复泵）往复泵 往复泵式活塞泵、柱塞泵和隔膜泵的总称。往复泵式活塞泵、柱塞泵和隔膜泵的总称。它是容积式泵中应用比较广泛的一种。它是容积式泵中应用比较广泛的一种。按驱动方
16、式：按驱动方式：l往复泵可分为机动泵（电机驱动）、直动泵往复泵可分为机动泵（电机驱动）、直动泵（蒸汽、气体或液体驱动）和手动泵三大类。（蒸汽、气体或液体驱动）和手动泵三大类。l往复泵是通过活塞的往复运动直接以压力能的往复泵是通过活塞的往复运动直接以压力能的形式向液体提供能量的。形式向液体提供能量的。往复泵工作原理图往复泵工作原理图活塞泵活塞泵活塞泵的主要部件是：活塞泵的主要部件是：泵缸、活塞、活塞杆、单向开启泵缸、活塞、活塞杆、单向开启的吸入阀和排出阀。的吸入阀和排出阀。工作原理：工作原理：l这种泵的变量机构是手动的。转动手把这种泵的变量机构是手动的。转动手把1，通，通过丝杠螺母副可以改变斜盘
17、的倾角，从而改变过丝杠螺母副可以改变斜盘的倾角，从而改变泵的输出流量。泵的输出流量。l传动轴传动轴8通过花键带动缸体通过花键带动缸体6旋转。旋转。l柱塞柱塞5(七个七个)均匀安装在缸体上。均匀安装在缸体上。l柱塞的头部装有滑靴柱塞的头部装有滑靴4，滑靴与柱塞是球，滑靴与柱塞是球铰连接，可以任意转动。铰连接，可以任意转动。l由弹簧通过钢球和压板由弹簧通过钢球和压板3将滑靴压靠将滑靴压靠 在在斜盘斜盘2上。这样，当缸体转动时，柱塞就上。这样，当缸体转动时，柱塞就可以在缸体中往复运动，完成吸油和压可以在缸体中往复运动，完成吸油和压油过程。油过程。l配油盘配油盘7与泵的吸油口和压油口相通，固与泵的吸油
18、口和压油口相通，固定在泵体上。另外，在滑靴与斜盘相接定在泵体上。另外，在滑靴与斜盘相接触的部分有一个油室，压力油通过柱塞触的部分有一个油室，压力油通过柱塞中间的小孔进入油室，在滑靴与斜盘之中间的小孔进入油室，在滑靴与斜盘之间形成一个油膜，起着静压支承作用，间形成一个油膜，起着静压支承作用，从而减少了磨损。从而减少了磨损。单缸往复泵示意图单缸往复泵示意图1、吸入阀 2、排出阀 3、活塞缸 4、活塞 5、十字头6、连杆 7、曲轴 8、填料性能曲线性能曲线柱塞泵柱塞泵 计量泵是柱塞泵的一种又称比例泵。主要是通过改变偏计量泵是柱塞泵的一种又称比例泵。主要是通过改变偏心轮的偏心距离来调整柱塞的冲程大小从
19、而改变流量。心轮的偏心距离来调整柱塞的冲程大小从而改变流量。柱塞-柱塞套特点特点l流量只取决于缸体几何尺寸，关键是活塞直径流量只取决于缸体几何尺寸，关键是活塞直径和活塞行程、曲轴转速，而与扬程无关；和活塞行程、曲轴转速，而与扬程无关；l启动时需要开启出水阀；启动时需要开启出水阀；l自吸性能好；自吸性能好；l有脉动，要设法控制。有脉动，要设法控制。卧式三柱塞泵的检修对主要零部件的质量卧式三柱塞泵的检修对主要零部件的质量要求要求a.曲轴曲轴(1)清洗曲轴，吹净、疏通油孔；用放大清洗曲轴，吹净、疏通油孔；用放大镜检查有无裂纹，必要时进行无损探伤镜检查有无裂纹，必要时进行无损探伤检查。检查。2)在车床
20、上检查主轴颈的径向跳动，允在车床上检查主轴颈的径向跳动，允差为差为0.03mm，两柱轴颈同心度偏差小，两柱轴颈同心度偏差小于于0.03mm，最大弯曲小于，最大弯曲小于0.03mm。(3)用水平尺检测轴中心线与主轴中心线平用水平尺检测轴中心线与主轴中心线平等度、允差等度、允差0.050.20mm/m。(4)主轴颈的圆锥度、圆度不允许超过主轴主轴颈的圆锥度、圆度不允许超过主轴颈公差之半。如果超过此值，对安装流颈公差之半。如果超过此值，对安装流动轴承不利，需喷镀后磨削加工修复；动轴承不利，需喷镀后磨削加工修复；对于安装滑动轴承，可直接磨削加工后对于安装滑动轴承，可直接磨削加工后配瓦。配瓦。(5)拐轴
21、颈的圆锥度、圆度不允许超过拐轴颈拐轴颈的圆锥度、圆度不允许超过拐轴颈公差之半。如果超过此值，应进行磨削加工后公差之半。如果超过此值，应进行磨削加工后配大头瓦。配大头瓦。(6)轴上有轻微的划痕，可用油石打磨消除；轴上有轻微的划痕，可用油石打磨消除；划痕深度达划痕深度达0.10mm以上，油石消除不了时，以上，油石消除不了时，应进行磨削加工。轴承处的轴颈减少到原直径应进行磨削加工。轴承处的轴颈减少到原直径的的3%时，应予更换。时，应予更换。b.连杆连杆(1)连杆进行无损探伤，不得有裂纹等缺陷。连杆进行无损探伤，不得有裂纹等缺陷。(2)连杆大头与小头两孔中心线平行度偏差不大连杆大头与小头两孔中心线平行
22、度偏差不大于于0.03mm/m。(3)检查连杆螺栓孔，若螺孔有坏损，可用铰刀检查连杆螺栓孔，若螺孔有坏损，可用铰刀铰孔，进行修理。铰孔后，应配以新的连杆螺铰孔，进行修理。铰孔后，应配以新的连杆螺栓。栓。c.连杆螺栓连杆螺栓(1)连杆螺栓进行无损探伤，不允许有裂纹等连杆螺栓进行无损探伤，不允许有裂纹等缺陷。缺陷。(2)根据历次检修的记录，检查连杆螺栓长度，根据历次检修的记录，检查连杆螺栓长度，其伸长值若超过规定值时，应该更换。其伸长值若超过规定值时，应该更换。d.十字头组十字头组 (1)十字头本体用放大镜检查，不允许有裂十字头本体用放大镜检查，不允许有裂纹等缺陷。纹等缺陷。(2)十字头销进行无损
23、探伤，不允许有裂纹十字头销进行无损探伤，不允许有裂纹等缺陷，并测量其圆锥度和圆度。等缺陷，并测量其圆锥度和圆度。(3)十字头销和连杆孔的接角面用涂色法检十字头销和连杆孔的接角面用涂色法检查，应接触良好，符合要求。如果连杆孔呈椭查，应接触良好，符合要求。如果连杆孔呈椭圆等缺陷，可用铰刀修理，配以新销和套。圆等缺陷，可用铰刀修理，配以新销和套。(4)检查球面垫的球面，不允许有凹痕等缺检查球面垫的球面，不允许有凹痕等缺陷。陷。(5)检查十字头与滑板接触和磨损情况，检检查十字头与滑板接触和磨损情况，检查滑板螺栓，均应符合要求。查滑板螺栓，均应符合要求。e.柱塞柱塞(1)柱塞端的球面不允许有凹痕等缺陷。
24、柱塞端的球面不允许有凹痕等缺陷。(2)柱塞表面硬度要求为柱塞表面硬度要求为HRC4555。(3)柱塞表面粗糙度柱塞表面粗糙度Ra的最大允许值为的最大允许值为0.63。4)柱塞不应有弯曲变形，表面不应有凹痕、若有柱塞不应有弯曲变形，表面不应有凹痕、若有拉毛、凹痕等缺陷，可进行磨削加工。拉毛、凹痕等缺陷，可进行磨削加工。(5)柱塞圆柱度偏差不超过柱塞圆柱度偏差不超过0.150.20mm，圆度，圆度偏差不超过偏差不超过0.080.10mm。f.轴封轴封 (1)大修时，填料必须全部更新，填料应事先大修时，填料必须全部更新，填料应事先制成合格的填料环。制成合格的填料环。(2)填料函上有密封液系统的，密封
25、液管道必填料函上有密封液系统的，密封液管道必须畅通。须畅通。(3)检查导向内孔巴氏合金，如有拉毛、磨损检查导向内孔巴氏合金，如有拉毛、磨损严重等情况，则需更新导向套。严重等情况，则需更新导向套。(4)调节螺母应进行探伤检查，不允许有裂纹调节螺母应进行探伤检查，不允许有裂纹等缺陷。等缺陷。g.缸体缸体 (1)对缸体进行着色探伤，发现裂纹，原则上对缸体进行着色探伤，发现裂纹，原则上要更换新备件。但尿素装置中的氨基甲酸胺泵要更换新备件。但尿素装置中的氨基甲酸胺泵等，因缸体用材贵重，不宜轻易报废。等，因缸体用材贵重，不宜轻易报废。要防止裂纹继续延伸，可用砂轮打磨后要防止裂纹继续延伸，可用砂轮打磨后焊接
26、或粘接或摸索其他有效方法处理后继续使焊接或粘接或摸索其他有效方法处理后继续使用，日后，每次拆修都应该详细检查缺陷有无用，日后，每次拆修都应该详细检查缺陷有无再生或发展。再生或发展。(2)大修时对缸体进行水压试验，试验大修时对缸体进行水压试验，试验压力为操作压力的压力为操作压力的1.25倍。倍。(3)缸体的圆度、圆锥度偏差不应超过缸体的圆度、圆锥度偏差不应超过0.50mm，否则，应进行光刀后配，否则，应进行光刀后配以新的缸套。以新的缸套。h.进出口单向阀进出口单向阀(1)阀口、阀座视损坏程度进行研磨或光刀。阀口、阀座视损坏程度进行研磨或光刀。(2)上下阀的外圆及端面不允许有拉毛、凹痕上下阀的外圆
27、及端面不允许有拉毛、凹痕等缺陷。等缺陷。(3)垫圈若有断裂，或失去一定塑性等缺陷，垫圈若有断裂，或失去一定塑性等缺陷，则应更换新备件。则应更换新备件。(4)弹簧、丝杆如有裂纹缺陷，必须更换新件。弹簧、丝杆如有裂纹缺陷，必须更换新件。i.轴承轴承(1)主轴承外圈与上盖、机座紧密贴合，用涂色主轴承外圈与上盖、机座紧密贴合，用涂色法进行检查，接触面积不少于表面积的法进行检查，接触面积不少于表面积的70%75%，斑点分布应均匀。，斑点分布应均匀。(2)主轴承与机座接触的平面应处理平整。主轴承与机座接触的平面应处理平整。(3)轴的刮研应符合质量要求。轴的刮研应符合质量要求。(4)连杆轴承背瓦应紧密地贴在
28、座上，用涂色法连杆轴承背瓦应紧密地贴在座上，用涂色法检查，接触面积不少于表面积的检查，接触面积不少于表面积的70%75%，斑点要分布均匀。斑点要分布均匀。隔膜泵隔膜泵 当输送腐蚀性液体或悬浮液是，一般当输送腐蚀性液体或悬浮液是，一般选用隔膜泵。隔膜泵实际上就是柱塞泵，选用隔膜泵。隔膜泵实际上就是柱塞泵，其结构特点是借弹性薄膜将被输送液体其结构特点是借弹性薄膜将被输送液体与柱塞隔开，随柱塞的运动隔膜交替向与柱塞隔开，随柱塞的运动隔膜交替向两侧弯曲，将介质吸入和排出。隔膜一两侧弯曲，将介质吸入和排出。隔膜一般用耐腐蚀橡胶或金属薄片制成。般用耐腐蚀橡胶或金属薄片制成。注意：注意：l隔膜式计量泵可用来
29、定量输送隔膜式计量泵可用来定量输送剧毒、易燃、易剧毒、易燃、易爆和腐蚀性液体。爆和腐蚀性液体。QBY 气动泵气动泵 结构原结构原 理图理图常见气动隔膜泵常见气动隔膜泵lQBY系列气动隔膜泵 型 号QBY-80进出口 mm80流量 m/h27扬程 m50吸程 m5最大允许通过颗粒10最大工期压力 bar2-72）转子泵）转子泵 又称回转泵，是依靠泵内一个或多个转又称回转泵，是依靠泵内一个或多个转子的旋转来吸液和排液的。子的旋转来吸液和排液的。石化行业中常见的有齿轮泵和螺杆泵。石化行业中常见的有齿轮泵和螺杆泵。齿轮泵齿轮泵l齿轮泵原理示意图齿轮泵原理示意图1、构造：、构造：装有一对回转齿轮，装有一
30、对回转齿轮，一个是主动轮，一个一个是主动轮，一个是从动轮。是从动轮。2、特点：流量小，压、特点：流量小，压力高。力高。3、应用：用于输送粘、应用：用于输送粘度较大的液体度较大的液体。外齿轮泵内齿轮泵常见电驱动齿轮泵的性能参数常见电驱动齿轮泵的性能参数 型号规格CB-B2.5吸入剂排出口径尺寸Z3/8转速 rpm1450排出流量 lpm2.5电动功率 kw0.18排出压力 mpa2.5允许席上真空度13螺杆泵螺杆泵基本结构基本结构螺杆泵的特性曲线图螺杆泵的特性曲线图l工作特性工作特性特点：特点：l体积流量随扬程的增大而减小。体积流量随扬程的增大而减小。l损失小，经济性能好。损失小，经济性能好。l
31、压力高而均匀，转速高，流量均压力高而均匀，转速高，流量均匀，能与原动机直联。匀，能与原动机直联。l结构紧凑，传动平稳，噪声低，结构紧凑，传动平稳，噪声低，经久耐用。经久耐用。l安全可靠，效率高。安全可靠，效率高。l缺点是：加工工艺复杂，成本高。缺点是：加工工艺复杂，成本高。螺杆泵分为单、双、三螺杆泵：螺杆泵分为单、双、三螺杆泵：l单螺杆泵和三螺杆泵型号含义G40X4-8/10螺杆直径为40螺杆螺距数为4泵流量为8m/h泵的排气压力为103G36X6-2.4/40螺杆直径为36螺杆螺距数为6泵流量为2.4m/h泵的排气压力为40（2）离心泵的基本结构和工作原理）离心泵的基本结构和工作原理（一）离
32、心泵的基本结构（一）离心泵的基本结构 离心泵的基本部件是高速旋转的叶轮和固离心泵的基本部件是高速旋转的叶轮和固定的蜗牛形泵壳。具有若干个（通常为定的蜗牛形泵壳。具有若干个（通常为412个）后弯叶片的叶轮紧固于泵轴上，并随泵轴个）后弯叶片的叶轮紧固于泵轴上，并随泵轴由电机驱动作高速旋转。叶轮是直接对泵内液由电机驱动作高速旋转。叶轮是直接对泵内液体做功的部件，为离心泵的供能装置。泵壳中体做功的部件，为离心泵的供能装置。泵壳中央的吸入口与吸入管路相连接，吸入管路的底央的吸入口与吸入管路相连接，吸入管路的底部装有单向底阀。泵壳侧旁的排出口与装有调部装有单向底阀。泵壳侧旁的排出口与装有调节阀门的排出管路
33、相连接。节阀门的排出管路相连接。（二）离心泵的工作原理（二）离心泵的工作原理 当离心泵启动后，泵轴带动叶轮一起作高速旋转运动，迫使预先充灌在叶片间液体旋转，在惯性离心力的作用下，液体自叶轮中心向外周作径向运动。液体在流经叶轮的运动过程获得了能量，静压能增高，流速增大。当液体离开叶轮进入泵壳后，由于壳内流道逐渐扩大而减速，部分动能转化为静压能，最后沿切向流入排出管路。所以蜗形泵壳不仅是汇集由叶轮流出液体的部件，而且又是一个转能装置。当液体自叶轮中心甩向外周的同时，叶轮中心形成低压区，在贮槽液面与叶轮中心总势能差的作用下，致使液体被吸进叶轮中心。依靠叶轮的不断运转，液体便连续地被吸入和排出。液体在
34、离心泵中获得的机械能量最终表现为静压能的提高。需要强调指出的是：需要强调指出的是：若在离心泵启动前没向泵壳内灌满被输送若在离心泵启动前没向泵壳内灌满被输送的液体，由于空气密度低，叶轮旋转后产生的的液体，由于空气密度低，叶轮旋转后产生的离心力小，叶轮中心区不足以形成吸入贮槽内离心力小，叶轮中心区不足以形成吸入贮槽内液体的低压，因而虽启动离心泵也不能输送液液体的低压，因而虽启动离心泵也不能输送液体。这表明离心泵无自吸能力，此现象称为气体。这表明离心泵无自吸能力，此现象称为气缚。吸入管路安装单向底阀是为了防止启动前缚。吸入管路安装单向底阀是为了防止启动前灌入泵壳内的液体从壳内流出。空气从吸入管灌入泵
35、壳内的液体从壳内流出。空气从吸入管道进到泵壳中都会造成气缚。道进到泵壳中都会造成气缚。（三）离心泵的叶轮和其它部件（三）离心泵的叶轮和其它部件 1离心泵的叶轮离心泵的叶轮 叶轮是离心泵的关键部件。叶轮是离心泵的关键部件。按其机械结构可分为闭式、半闭式和开式三按其机械结构可分为闭式、半闭式和开式三种。闭式叶轮适用于输送清洁液体；半闭式和种。闭式叶轮适用于输送清洁液体；半闭式和开式叶轮适用于输送含有固体颗粒的悬浮液，开式叶轮适用于输送含有固体颗粒的悬浮液，这类泵的效率低。这类泵的效率低。离心泵的关键部件离心泵的关键部件-叶轮构造叶轮构造闭式和半闭式叶轮在运转时，闭式和半闭式叶轮在运转时，离开叶轮的
36、一部分高压液体可离开叶轮的一部分高压液体可漏入叶轮与泵壳之间的空腔中，漏入叶轮与泵壳之间的空腔中，因叶轮前侧液体吸入口处压强因叶轮前侧液体吸入口处压强低，故液体作用于叶轮前、后低，故液体作用于叶轮前、后侧的压力不等，便产生了指向侧的压力不等，便产生了指向叶轮吸入口侧的轴向推力。该叶轮吸入口侧的轴向推力。该力推动叶轮向吸入口侧移动，力推动叶轮向吸入口侧移动，引起叶轮和泵壳接触处的摩损，引起叶轮和泵壳接触处的摩损，严重时造成泵的振动，破坏泵严重时造成泵的振动，破坏泵的正常操作。在叶轮后盖板上的正常操作。在叶轮后盖板上钻若干个小孔，可减少叶轮两钻若干个小孔，可减少叶轮两侧的压力差，从而减轻了轴向侧的
37、压力差，从而减轻了轴向推力的不利影响，但同时也降推力的不利影响，但同时也降低了泵的效率。这些小孔称为低了泵的效率。这些小孔称为平衡孔。平衡孔。(1)按机械结构分：按机械结构分：(2)按吸液方式分：按吸液方式分：按吸液方式不同可将叶轮分为单吸式与双吸式两种，按吸液方式不同可将叶轮分为单吸式与双吸式两种，单吸式叶轮结构简单，液体只能从一侧吸入。双吸式单吸式叶轮结构简单，液体只能从一侧吸入。双吸式叶轮可同时从叶轮两侧对称地吸入液体，它不仅具有叶轮可同时从叶轮两侧对称地吸入液体，它不仅具有较大的吸液能力，而且基本上消除了轴向推力。较大的吸液能力，而且基本上消除了轴向推力。按叶片形状分：按叶片形状分：(
38、3)根据叶轮上叶片上的几何形状，可将叶片分根据叶轮上叶片上的几何形状，可将叶片分为后弯、径向和前弯三种，由于后弯叶片有利为后弯、径向和前弯三种，由于后弯叶片有利于液体的动能转换为静压能，故而被广泛采用。于液体的动能转换为静压能，故而被广泛采用。2离心泵的导轮离心泵的导轮 l为了减少离开叶轮的液体直接进入泵壳时因冲为了减少离开叶轮的液体直接进入泵壳时因冲击而引起的能量损失，在叶轮与泵壳之间有时击而引起的能量损失，在叶轮与泵壳之间有时装置一个固定不动而带有叶片的导轮。导轮中装置一个固定不动而带有叶片的导轮。导轮中的叶片使进入泵壳的液体逐渐转向而且流道连的叶片使进入泵壳的液体逐渐转向而且流道连续扩大
39、，使部分动能有效地转换为静压能。多续扩大，使部分动能有效地转换为静压能。多级离心泵通常均安装导轮。级离心泵通常均安装导轮。离心泵的蜗牛形泵壳离心泵的蜗牛形泵壳蜗牛形的泵蜗牛形的泵壳、叶轮上壳、叶轮上的后弯叶片的后弯叶片及导轮均能及导轮均能提高动能向提高动能向静压能的转静压能的转化率，故均化率，故均可视作转能可视作转能装置。装置。3轴封装置轴封装置 l由于泵轴转动而泵壳固定不动，在轴和泵壳的接触处必然有一定间隙。为避免泵内高压液体沿间隙漏出，或防止外界空气从相反方向进入泵内，必须设置轴封装置。离心泵的轴封装置有填料函和机械（端面）密封。填料函是将泵轴穿过泵壳的环隙作成密封圈，于其中装入软填料（如
40、浸油或涂石墨的石棉绳等）。机械密封是由一个装在转轴上的动环和另一固定在泵壳上的静环所构成。两环的端面借弹簧力互相贴紧而作相对转动，起到了密封的作用。机械密封适用于密封较高的场合，如输送酸、碱、易燃、易爆及有毒的液体。离心泵的密封方式离心泵的密封方式离心泵的安装高度确定离心泵的安装高度确定（1）离心泵的气蚀现象及消除离心泵的气蚀现象及消除l离心泵运转时，液体压力沿着泵入口到离心泵运转时，液体压力沿着泵入口到叶轮入口而下降，在叶片入口附近的叶轮入口而下降，在叶片入口附近的K点上，液体压力点上，液体压力pK最低。最低。l由于叶轮对液体作功，液体压力很快上由于叶轮对液体作功，液体压力很快上升。当叶轮叶
41、片入口附近的压力升。当叶轮叶片入口附近的压力pK小于小于液体输送温度下的饱和蒸汽压力液体输送温度下的饱和蒸汽压力pv时，时，液体就汽化。液体就汽化。l溶解在液体内的气体逸出并形成许多汽溶解在液体内的气体逸出并形成许多汽泡。当汽泡随液体流到叶道内压力较高泡。当汽泡随液体流到叶道内压力较高处时，外面的液体压力高于汽泡内的汽处时，外面的液体压力高于汽泡内的汽化压力，则汽泡又重新凝结溃灭形成空化压力，则汽泡又重新凝结溃灭形成空穴，瞬间内周围的液体以极高的速度向穴，瞬间内周围的液体以极高的速度向空穴冲来，造成液体互相撞击，使局部空穴冲来，造成液体互相撞击，使局部的压力骤然增加的压力骤然增加(有的可达数百
42、个大气有的可达数百个大气压压)。l不仅阻碍液体正常流动，尤为严重的是，不仅阻碍液体正常流动，尤为严重的是，如果这些汽泡在叶轮壁面附近溃灭，则如果这些汽泡在叶轮壁面附近溃灭，则液体就像无数个小弹头一样，连续地打液体就像无数个小弹头一样，连续地打击金属表面。其撞击频率很高击金属表面。其撞击频率很高(有的可达有的可达20003000Hz)，于是金属表面因冲击，于是金属表面因冲击疲劳而剥裂。疲劳而剥裂。l汽泡内夹杂某种活性气体汽泡内夹杂某种活性气体(如氧气等如氧气等)，它们借，它们借助汽泡凝结时放出的热量助汽泡凝结时放出的热量(局部温度可达局部温度可达200300)，还会形成热电偶，产生电解，形成电，
43、还会形成热电偶，产生电解，形成电化学腐蚀作用，更加速了金属剥蚀的破坏速度。化学腐蚀作用，更加速了金属剥蚀的破坏速度。l上述这种液体汽化、凝结、冲击、形成高压、上述这种液体汽化、凝结、冲击、形成高压、高温、高频冲击负荷，造成金属材料的机械剥高温、高频冲击负荷，造成金属材料的机械剥裂与电化学腐蚀破坏的综合现象称为气蚀。裂与电化学腐蚀破坏的综合现象称为气蚀。离心泵最易发生气蚀的部位有：离心泵最易发生气蚀的部位有：a.叶轮曲率最大的前盖板处，靠近叶片进口边叶轮曲率最大的前盖板处，靠近叶片进口边缘的低压侧；缘的低压侧；b.压出室中蜗壳隔舌和导叶的靠近进口边缘低压出室中蜗壳隔舌和导叶的靠近进口边缘低压侧；
44、压侧；c.无前盖板的高比转数叶轮的叶梢外圆与壳体无前盖板的高比转数叶轮的叶梢外圆与壳体之间的密封间隙以及叶梢的低压侧；之间的密封间隙以及叶梢的低压侧；d.多级泵中第一级叶轮。多级泵中第一级叶轮。提高离心泵抗气蚀性能有下列两种措施：提高离心泵抗气蚀性能有下列两种措施：a.提高离心泵本身抗气蚀性能的措施提高离心泵本身抗气蚀性能的措施 (1)改进泵的吸入口至叶轮附近的结构设计。改进泵的吸入口至叶轮附近的结构设计。增大过流面积；增大叶轮盖板进口段的曲率半增大过流面积；增大叶轮盖板进口段的曲率半径，减小液流急剧加速与降压；适当减少叶片径，减小液流急剧加速与降压；适当减少叶片进口的厚度，并将叶片进口修圆，
45、使其接近流进口的厚度，并将叶片进口修圆，使其接近流线形，也可以减少绕流叶片头部的加速与降压；线形，也可以减少绕流叶片头部的加速与降压；提高叶轮和叶片进口部分表面光洁度以减小阻提高叶轮和叶片进口部分表面光洁度以减小阻力损失；将叶片进口边向叶轮进口延伸，使液力损失；将叶片进口边向叶轮进口延伸，使液流提前接受作功，提高压力。流提前接受作功，提高压力。(2)(2)采用前置诱导轮，使液流在前置诱导轮采用前置诱导轮，使液流在前置诱导轮中提前作功，以提高液流压力。中提前作功，以提高液流压力。(3)(3)采用双吸叶轮，让液流从叶轮两侧同时进入采用双吸叶轮，让液流从叶轮两侧同时进入叶轮，则进口截面增加一倍，进口
46、流速可减少叶轮，则进口截面增加一倍，进口流速可减少一倍。一倍。(4)(4)设计工况采用稍大的正冲角，以增大叶片进设计工况采用稍大的正冲角，以增大叶片进口角，减小叶片进口处的弯曲，减小叶片阻塞，口角，减小叶片进口处的弯曲，减小叶片阻塞，以增大进口面积；改善大流量下的工作条件，以增大进口面积；改善大流量下的工作条件，以减少流动损失。但正冲角不宜过大，否则影以减少流动损失。但正冲角不宜过大，否则影响效率。响效率。(5)采用抗气蚀的材料。采用抗气蚀的材料。实践表明，材料的强度、硬度、韧性越实践表明，材料的强度、硬度、韧性越高，化学稳定性越好，抗气蚀的性能越高，化学稳定性越好，抗气蚀的性能越强。强。b.
47、提高进液装置有效气蚀余量的措施提高进液装置有效气蚀余量的措施(1)增加泵前贮液罐中液面的压力，以提高增加泵前贮液罐中液面的压力，以提高有效气蚀余量。有效气蚀余量。(2)减小吸上装置泵的安装高度。减小吸上装置泵的安装高度。(3)将上吸装置改为倒灌装置。将上吸装置改为倒灌装置。(4)减小泵前管路上的流动损失。如在要求减小泵前管路上的流动损失。如在要求范围尽量缩短管路，减小管路中的流速，范围尽量缩短管路，减小管路中的流速，减少弯管和阀门，尽量加大阀门开度等。减少弯管和阀门，尽量加大阀门开度等。以上措施可根据泵的选型、选材和泵的以上措施可根据泵的选型、选材和泵的使用现场等条件，进行综合分析，适当使用现
48、场等条件，进行综合分析，适当加以应用。加以应用。（二）静设备的种类（二）静设备的种类l静设备主要包括：静设备主要包括：1.化学反应器化学反应器2.塔器塔器3.换热设备换热设备4.分离设备分离设备5.储存设备储存设备聚酯生产装置聚酯生产装置-间歇流程图间歇流程图终缩反应局部工艺图终缩反应局部工艺图脂化反应局部流程图脂化反应局部流程图（1）化学反应器）化学反应器 1）搅拌式反应）搅拌式反应器，俗称器，俗称“反反应锅应锅”，内部，内部装有搅拌器和装有搅拌器和传热装置。传热装置。构造：一般由罐体、传热装置（如有）、搅拌装置、传动构造：一般由罐体、传热装置（如有）、搅拌装置、传动装置、轴封装置等组成。如
49、：有机化学工业中所用的硝化装置、轴封装置等组成。如：有机化学工业中所用的硝化器、磺化器、高压釜、聚合釜等。器、磺化器、高压釜、聚合釜等。2）固定床反应器）固定床反应器l固定固体物料，在流体经过时固定固体物料，在流体经过时发生反应；发生反应；l固定流体，加入固体催化剂固定流体，加入固体催化剂（触媒）。（触媒）。l分为单层和多层固定床：分为单层和多层固定床：单层：只有一层绝热固定床单层：只有一层绝热固定床多层：有多层绝热固定床，床层之间多层：有多层绝热固定床，床层之间有热交换装置，但整个反应器与外有热交换装置，但整个反应器与外界是绝热保护的。界是绝热保护的。固定床反应器流化床反应器（沸腾床反应器）
50、流化床反应器（沸腾床反应器）再生器提升管反应器沉降器待生催化剂再生催化剂空气烟气进料油反应油气硫化床固定床反应器l单段式单段式 不能进行逆流操作，不能进行逆流操作，接触时间短。接触时间短。l多段式多段式 可逆流操作，生产可逆流操作，生产能力达，能耗低，能力达，能耗低，反映效率高，但结反映效率高，但结构复杂，操作条件构复杂，操作条件要求严。要求严。管式反应器管式反应器列管式固定床反应器管式反应器化学反应化学反应是在管内是在管内流动中完流动中完成的成的3）滚动式反应器）滚动式反应器l是内衬耐火材料的倾斜的回转圆筒。l固体物料从上端加入，借滚筒的回转产生搅拌与混合，强化反应并向前移动。l燃烧加热的气
