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流體輸送機械fluid transportation machinery

時間：2020-03-01 來源：網(wǎng)絡(luò) 瀏覽：
用于流體輸送的一類通用機械，其功能在于將電動機或其他原動機的能量傳遞給被輸送的流體，以提高流體的能位（即單位流體所具有的機械能）。流過的單位流體得到的能量大小是流體輸送機械的重要性能。用揚程或壓頭來表示液體輸送機械使單位重量液體所獲得的機械能；用風(fēng)壓來表示氣體輸送機械使單位體積氣體所獲得的機械能。氣液兩類輸送機械的原理相似，但由于氣體密度小，且有可壓縮性，故兩者在結(jié)構(gòu)上有所不同。
　　液體輸送機械 　通稱泵。在化工生產(chǎn)中，被輸送的液體的性質(zhì)各不相同，所需的流量和壓頭也相差懸殊。為滿足多種輸送任務(wù)的要求，泵的型式繁多。根據(jù)泵的工作原理劃分為：①動力式泵。又稱葉片式泵，包括離心泵、軸流泵和旋渦泵等，由這類泵產(chǎn)生的壓頭隨輸送流量而變化；②容積式泵。包括往復(fù)泵、齒輪泵和螺桿泵等，由這類泵產(chǎn)生的壓頭幾乎與輸送流量無關(guān)；③流體作用泵。包括以高速射流為動力的噴射泵，以高壓氣體（通常為壓縮空氣）為動力的酸蛋（因最初用來輸送酸的容器，且呈蛋形而得名）和空氣升液器。
　　離心泵 　主要工作部件是葉輪和泵殼（圖1），

圖1

葉輪由電動機或其他原動機驅(qū)動作高速旋轉(zhuǎn)（通常為1000～3000r／min）。液體受葉輪上葉片的作用而隨之旋轉(zhuǎn)。由于慣性離心力作用，液體由葉輪中心流向外緣，在流動過程中同時獲得動能和壓力能，動能的大部分又在蝸形泵殼中轉(zhuǎn)化為壓力能。根據(jù)泵內(nèi)的葉輪數(shù)，離心泵可分為單級泵和多級泵。單級泵只有一個葉輪，產(chǎn)生的壓頭較小，一般不超過150m。多級泵則在同一軸上安裝多個葉輪，液體依次通過各葉輪，因而產(chǎn)生的壓頭較高。離心泵的效率雖稍低于容積式泵，但其結(jié)構(gòu)簡單，流量和壓頭適用范圍大，振動小，操作簡便。若結(jié)構(gòu)和材料作適當(dāng)設(shè)計和選擇，可用于輸送具有腐蝕性、含固體懸浮物或粘度較高的各種液體，應(yīng)用最廣。離心泵的壓頭He和效率η隨液體流量V而變化（圖2）。對應(yīng)于泵的最高效率點 A的流量和壓頭，是泵性能的額定值。為節(jié)省能耗，泵宜選擇在額定值附近運轉(zhuǎn)。靠高速旋轉(zhuǎn)葉輪對液體作功的泵還有軸流泵，在它的泵殼中有高速回轉(zhuǎn)的葉輪。液體受葉輪作用提高了壓力能后，沿軸向排出。軸流泵適于輸送流量大、壓頭要求低的液體，如在化工生產(chǎn)中用于液體循環(huán)。

圖2

　　往復(fù)泵 　主體由活柱（或活塞）、泵缸及單向開啟的吸入活門和排出活門組成（圖3）。

圖3

依靠活柱的往復(fù)運動和活門的配合動作，液體經(jīng)吸入活門進入泵缸后，受擠壓提高壓力能，然后經(jīng)排出活門流出。與離心泵相比，往復(fù)泵可產(chǎn)生高壓頭，效率較高；但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、輸送流量較小。往復(fù)泵通常用于輸送流量不大但要求壓頭較高或需精確控制流量的清潔液體。輸送含固體懸浮物的液體時，可采用彈性隔膜代替活柱（或活塞），這種往復(fù)泵稱為隔膜泵。與往復(fù)泵的作用原理相似的有齒輪泵和螺桿泵。齒輪泵由泵殼和一對互相嚙合的齒輪組成（圖4）?？魁X輪在旋轉(zhuǎn)時互相脫開和嚙合而輸送液體，主要用于輸送流量小、壓頭要求較高的粘性液體（如潤滑油）。螺桿泵由螺桿和泵殼組成，根據(jù)泵的螺桿數(shù)，分為單螺桿泵和多螺桿泵。單螺桿泵依靠螺桿在具有內(nèi)螺紋的泵殼中作偏心轉(zhuǎn)動以輸送液體；多螺桿泵則依靠螺桿間相互嚙合來輸送液體。螺桿泵運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，流量均勻，效率較高；但加工精度要求較高。在化工生產(chǎn)中多用于高粘度液體的輸送。

圖4

　　氣體輸送機械 　常根據(jù)進出口氣體的壓力差，即出口壓力的表壓（通常以101325Pa為基準(zhǔn)）或壓縮比（出口氣體的絕對壓力與進口氣體的絕對壓力之比）來分類（見表）；也可根據(jù)結(jié)構(gòu)和作用原理分類。

圖

　　離心通風(fēng)機、離心鼓風(fēng)機和離心壓縮機 　它們的結(jié)構(gòu)和作用原理與離心泵相似。離心通風(fēng)機的風(fēng)壓低，通常只具有一個葉輪，鼓風(fēng)機則往往是多級的。通風(fēng)機和鼓風(fēng)機的壓縮比小，不需要冷卻裝置，離心壓縮機的壓縮比大，機器轉(zhuǎn)速很高（可達10000r/min以上），葉輪數(shù)也多，而且還設(shè)置中間冷卻器，將經(jīng)過幾級葉輪壓縮的氣體冷卻，以減少功耗。與往復(fù)壓縮機相比，離心壓縮機的加工要求較高，工作效率稍低，僅適于大氣量；但它具有體積小、重量輕、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、調(diào)節(jié)容易、維修方便和氣體不受潤滑油污染等優(yōu)點，應(yīng)用日趨廣泛?？扛咚倩剞D(zhuǎn)葉輪對氣體作功的還有軸流式通風(fēng)機。其特點是風(fēng)壓小，風(fēng)量大，主要用于通風(fēng)換氣，如用在涼水塔、空氣冷卻器中。
　　往復(fù)式壓縮機和往復(fù)真空泵 　它們的工作原理與往復(fù)泵相似。由于氣體具有可壓縮性，必須盡量減少余隙容積（活塞運動到極限位置時，氣缸中未能排出的高壓氣體所占的容積），以提高氣缸容積利用系數(shù)（氣缸容積的實際利用程度）。當(dāng)壓縮機的總壓縮比大于8時，通常采用多級壓縮，并在級間設(shè)置中間冷卻器。往復(fù)壓縮機現(xiàn)仍廣泛應(yīng)用，特別在壓力很高或送氣量較小的場合。真空泵通常用單級壓縮，壓縮比大，對余隙的要求更嚴(yán)。作用原理與往復(fù)式壓縮機（泵）類似的還有羅茨鼓風(fēng)機和液環(huán)泵等。羅茨鼓風(fēng)機由機殼和一對轉(zhuǎn)子組成(圖5)，靠轉(zhuǎn)子的脫開與嚙合使氣壓升高，其出口氣壓一般不超過 80kPa（表壓）。常用的液環(huán)泵稱為納氏泵，它由橢圓形泵殼和葉輪組成(圖6)。泵內(nèi)有適量的液體，在旋轉(zhuǎn)葉輪的作用下沿泵體內(nèi)壁形成液環(huán)，靠液環(huán)與葉片間形成的若干密閉工作室的容積大小變化，將氣體吸入或排出。這種泵可用作真空泵，也可用作壓縮機。用作壓縮機時出口壓力可達 500～600kPa（表壓）。

圖5

 

圖6

　　噴射真空泵 　由噴嘴、混合室與擴散管組成(圖7)。

圖7

當(dāng)具有一定壓力的工作流體經(jīng)噴嘴流出時，泵內(nèi)形成真空，將氣體吸入。兩股流體在混合室內(nèi)進行動量交換，速度趨向一致，經(jīng)擴散管時將大部分動能轉(zhuǎn)化為壓力能，從而排出泵外。噴射真空泵的工作流體常用蒸汽，也可用水。用蒸汽時稱為蒸汽噴射真空泵，用水時稱為水噴射真空泵。單級噴射真空泵僅能達到90％的真空度。為獲得更高的真空度，可采用多級噴射真空泵。噴射真空泵的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，抽氣量大，適應(yīng)性強；缺點是效率低，能耗大。  
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