化工设备基础知识培训

课程简介及学习目的本课程介绍化工生产中各种单元操作中典型设备 的结构、原理(性能),设备的操作、维护及设备的 故障处理。

通过学习掌握化工生产过程中相应的设备，进行 正确操作和维护；提高设备能力及效率，降低设备投 资及其成本，节约能源，防止污染及加速新技术的开 发。通过学习掌握化工设备基础知识，提高自己对化 工设备知识的运用能力。

本章学习简介：流体输送设备主要应用于为流体提高能量，以便克服输送过程中 沿程的机械损失，提高位能、提高流体压强(或减压)。 流体输送设备有不同类型，但通常按流体的种类分为液体输送设 备和气体输送设备。因为流体输送设备广泛应用于化工厂及其它各行 业。故统称为通用设备。 本章主要介绍化工中常用的流体输送设备的基本结构、工作原理 和特性，以便能够依据流体流动的有关原理正确地选择和使用流体输 送设备。(具体来说就是能根据输送任务要求，正确地选择输送设备 的类型和规格，决定输送设备在管路中的位置，计算所消耗的功率及 其运行管理，使输送设备能在高效率下可靠地运行。)

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6~ 12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 出管路相连接。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。

离心泵的工作原理两个过程：吸入过程和排出过程当离心泵启动后，泵轴带动叶轮一起作高速旋转运动，使预 先充灌在叶片间的液体旋转，在离心力的作用下，液体自叶轮中心 向外周作径向运动。当液体自叶轮中心甩向外周的同时，叶轮中心 形成低压区(真空),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。 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。 依靠叶轮的不 断运转，液体便连续地被吸入和排出。液体在离心泵中获得的机械 能量最终表现为静压能的提高。

离心泵的特性曲线由于离心泵的种类很多，前述各种泵内损失难以估 计，使得离心泵的实际特性曲线关系 H Q 、 Q 、 N Q 只能靠实验测定，在泵出厂时列于产品样本中 以供参考。 实验测出的特性曲线如图所示，

图中有三条曲线， 在图左上角应标明泵的型号(如4B20)及转速 n,说明 该图特性曲线是指该型号泵在指定转速下的特性曲线， 若泵的型号或转速不同，则特性曲线将不同。借助离心 泵的特性曲线可以较完整地了解一台离心泵的性能，供 合理选用和指导操作。

离心泵的特性曲线

离心泵的特性曲线由图可见： ①一般离心泵扬程 H 随流量 Q 的增大而下降( Q 很小 时可能例外)。当 Q =0时，由图可知 H 也只能达到一定数 值，这是离心泵的一个重要特性； ②轴功率 N 随流量增大而增加，当 Q 0 时， 最小。这 N 要求离心泵在启动时，应关闭泵的出口阀门，以减小启动 功率，保护电动机免因超载而受损； ③ Q 曲线有极值点(最大值),在此点下操作效率 最高,能量损失最小。与此点对应的流量称为额定流量。 泵的铭牌上即标注额定值，泵在管路上操作时，应在此点 附近操作，一般不应低于92% max 。

离心泵的工作点及流量控制 泵在管路中工作时，由泵的性能曲线和管路 特性曲线决定其运行工况。 管路特性：管路中通过的流量与所需要消耗 的能量之间的关系特性曲线。而管路输送所 需的外加总压头称管道阻力Hc。 Hc=Hst+ qv² 这就是管路特性曲线方程：当流量发生 变化时，阻力也发生变化。

泵的工作点工作点：将泵的特 性曲线与管路特性 曲线按同一比例绘 制在同一张图上， 则两条曲线相交于 一点M点，M点就 叫作泵在管路中的 工作点。泵在M点 工作时能达到平衡、 稳定

HA HB' HA' HB

A M A'

B'B

qvA

qvM qvB

离心泵工况运行的调节(流量调节)运行工况调节：泵在运行时，由于外界负荷 的变化而要求改变其工况，用人为的方法 改变其工况点。而工况点的调节则是流量 的调节。 离心泵的运行工况调节(有三种方法) 切割外圆法；变速调节法；离心泵出口调节法。 前两种方法改变了泵的特性曲线，后一种方法 则改变了泵的管路特性。

改变泵的特性曲线法： (1)切割叶轮外圆法：叶轮 切割后直径变小，可以改 变泵的qv-H曲线，泵的 工作点也随之改变。用这 种方法调节流量，一台基 本型号的离心泵可配备几 台不同直径的叶轮，可按 需选用。此法较经济。

Q Q' H H' N N'

D2 D2 ' D2 2 D2 '

( (

)

D2 3 D2 '

)

(2)变速调节：在管路特性 不变时，用改变转速来改 变泵的性能曲线，从而改 变它们的工作点。当转速 改变后，扬程和流量都会 发生改变，随着转速的提 高，流量和扬程都会增大。 用此方法来调节流量和扬 程不会产生附加的能量损 失，这种方法是最经济的。 但原动机应是可调速的。 一般中小型泵不采用。

Q Q' H H'

n n' n 2 n'

N n 3 n' N'

改变管路特性曲线法： 最常用的方法是调节离心泵的出口开度 阻力大小与流量有直接的关系。用 这种方法调节流量，有额外的能量损失， 是不经济的。但由于方法简单，调节方便 ,尤其对于小流量、高扬程的离心泵，在 启动瞬间，关闭出口阀门，还可以减少启 动功率。

离心泵的串，并联操作 同型号泵的串联

串联:指前一台泵的出口向另一台泵或风机的入口 输送流体的工作方式。串联的目的是在流量相同 时增加压头。两台泵串联工作时所产生的总扬程 小于泵单独工作时扬程的2倍，而大于串联前单 独运行的扬程，且串联后的流量也比一台泵单独 工作时大了。 组合后，泵的特性曲线由单泵同一Q下H的倍数 确定。

同型号泵的并联