食品工程原理流體流動PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1食品工程原理流體食品工程原理流體(lit)流動流動第一頁，共45頁。離心泵第2頁/共45頁第二頁，共45頁。離心泵的外觀離心泵的外觀(wigun)(wigun)第3頁/共45頁第三頁，共45頁。離心泵的結(jié)構(gòu)(jigu)組成 第4頁/共45頁第四頁，共45頁。流體在泵內(nèi)都獲得流體在泵內(nèi)都獲得(hud)(hud)了什么能量？其中那種能量占主導(dǎo)地位？了什么能量？其中那種能量占主導(dǎo)地位？思考思考(sko)(sko)：常壓流體常壓流體(lit)(lit)被甩出被甩出高速流體高速流體機(jī)械旋轉(zhuǎn)機(jī)械旋轉(zhuǎn)的離心力的離心力逐漸擴(kuò)大的逐漸擴(kuò)大的泵殼通道泵殼通道高壓流體高壓流體灌滿液體灌滿液體，葉輪旋轉(zhuǎn)，葉輪

2、旋轉(zhuǎn)離心力甩出液體離心力甩出液體泵殼內(nèi)進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換泵殼內(nèi)進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換流體被壓出流體被壓出葉輪中心形成真空葉輪中心形成真空在壓力差的作用下流體被壓入泵內(nèi)在壓力差的作用下流體被壓入泵內(nèi)一、離心泵的工作原理和主要部件1. 1.離心泵的工作原理離心泵的工作原理第5頁/共45頁第五頁，共45頁。第6頁/共45頁第六頁，共45頁。泵啟動(qdng)前為什么要灌滿液體思考(sko)：液體(yt)未灌滿氣液離心力甩不出氣體葉輪中心的真空度不夠吸不上液體泵無法正常工作啟動與停泵： 關(guān)閉出口閥后啟動泵，這時所需泵的軸功率最小，啟動電流較小，以保護(hù)電機(jī)。停泵前先關(guān)閉出口閥后再停機(jī)，這樣可避免水柱倒沖泵殼內(nèi)的葉輪

3、葉片，以延長泵使用壽命 。氣縛現(xiàn)象第7頁/共45頁第七頁，共45頁。2.離心泵的主要離心泵的主要(zhyo)部部件件葉輪（Impeller）:離心泵的心臟，是流體獲得機(jī)械能的主要部件，其轉(zhuǎn)速一般可達(dá)12003600轉(zhuǎn)/min，高速(o s)1070020450轉(zhuǎn)/min。根據(jù)其結(jié)構(gòu)可分為： 第8頁/共45頁第八頁，共45頁。敞式葉輪敞式葉輪(yln)(yln)敞式葉輪敞式葉輪(yln)(yln)沒有前、后蓋板；沒有前、后蓋板；結(jié)構(gòu)簡單，清洗方便；結(jié)構(gòu)簡單，清洗方便；但是液體易發(fā)生倒流，效率較低；但是液體易發(fā)生倒流，效率較低；適合適合(shh)(shh)于輸送漿液和含有固粒懸于輸送漿液和含有固粒

4、懸浮物的液體，不易堵塞。浮物的液體，不易堵塞。第9頁/共45頁第九頁，共45頁。半蔽式葉輪半蔽式葉輪(yln)(yln)吸液口一側(cè)無蓋板，效率也較低；吸液口一側(cè)無蓋板，效率也較低；適用適用(shyng)(shyng)于輸送懸浮液。于輸送懸浮液。第10頁/共45頁第十頁，共45頁。蔽式葉輪蔽式葉輪(yln)(yln)有前后輪蓋；結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價較高；效率較高，適于輸送(sh sn)清潔流體；應(yīng)用廣泛。第11頁/共45頁第十一頁，共45頁。泵殼（蝸牛泵殼（蝸牛(wni)(wni)形，又稱形，又稱蝸殼）蝸殼）泵殼制成蝸牛形，使部分動能轉(zhuǎn)換成靜壓能。從而避免高速(o s)流體在泵體及管路內(nèi)巨大的流動阻

5、力損失。因此泵殼不僅是液體的匯集器，而且還是一個能量轉(zhuǎn)換裝置。第12頁/共45頁第十二頁，共45頁。泵軸與泵殼之間的密封稱為軸封，其作用(zuyng)是防止泵內(nèi)高壓液體從間隙漏出，或避免外界空氣進(jìn)入泵內(nèi)。填料密封：簡單易行，維修工作量大，有一定的泄漏，對燃、易爆、有毒流體不適用；機(jī)械密封：液體泄漏量小，壽命長，功率小密封性能好，加工要求高。適用于要求密封較高的場合，如酸、堿、易燃、易爆及有毒液體的輸送。 軸封裝置軸封裝置(zhungzh)(zhungzh)第13頁/共45頁第十三頁，共45頁。底閥（單向閥）：當(dāng)泵體安裝位置(wi zhi)高于貯槽液面時，常裝有底閥，它是一個單向閥，可防止灌泵后

6、，泵內(nèi)液體倒流到貯槽中。濾網(wǎng)：防止液體中雜質(zhì)進(jìn)入泵體。 以上三個構(gòu)造是離心泵的基本構(gòu)造，為使泵更有效(yuxio)地工作，還需其它的輔助部件：2.離心泵的主要離心泵的主要(zhyo)部件部件第14頁/共45頁第十四頁，共45頁。1.4液體(yt)輸送設(shè)備1.4.1離心泵1.4.2離心泵的性能參數(shù)與特性曲線第15頁/共45頁第十五頁，共45頁。1）流量Q，m3/s或m3/h ：與泵的結(jié)構(gòu)、尺寸（葉輪直徑、葉片形狀等）、轉(zhuǎn)速、輸液管路阻力等有關(guān)；2）壓頭(揚(yáng)程)H，m：與泵的結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)速、流量有關(guān)；3）效率 ：與容積損失（泄漏起因的）、機(jī)械損失（機(jī)械摩擦起因的）、水力損失（黏性和渦流起因的環(huán)流(hu

7、n li)、摩擦、沖擊損失）有關(guān)；一、離心泵的主要(zhyo)性能參數(shù)一般(ybn)小型離心泵的效率5070%，大型離心泵效率可達(dá)90%。第16頁/共45頁第十六頁，共45頁。4）離心泵的有效功率是指液體在單位時間內(nèi)從葉輪獲得的能量。軸功率P，由電機(jī)傳送(chun sn)給泵的功率，可直接用效率來計算：一、離心泵的主要(zhyo)性能參數(shù)第17頁/共45頁第十七頁，共45頁。5）葉輪(yln)轉(zhuǎn)速 n 10003000轉(zhuǎn)/min；2900轉(zhuǎn)/min最常見。泵在出廠前必須確定其各項(xiàng)性能參數(shù)，即以上(yshng)各參數(shù)值，并標(biāo)在銘牌上；這些參數(shù)是在最高效率條件下用20 的水測定的。一、離心泵的主要

8、(zhyo)性能參數(shù)第18頁/共45頁第十八頁，共45頁。 由于(yuy)離心泵的各種損失難以定量計算，使得離心泵的特性曲線Hqv 、Pqv 、qv的關(guān)系只能靠實(shí)驗(yàn)測定，在泵出廠時列于產(chǎn)品樣本中以供參考。 4B20 4B20離心泵離心泵n n2900r/min2900r/min3030262622221818141410100 02020404060608080 100100 12012084 40 080%80%70%70%60%60%50%50%40%40%30%30%20%20%0 0H H/m/mN NkWkWq qv v/(m/(m3 3/h)/h)PH二、

9、離心泵的特性(txng)曲線 第19頁/共45頁第十九頁，共45頁。（1）HQ曲線：曲線：Q，H(Q很小時可能例很小時可能例外外)。當(dāng)當(dāng)Q0時，時，H也只能達(dá)到也只能達(dá)到(d do)一定值，這是離一定值，這是離心泵的一個重要特性。心泵的一個重要特性。 4B20離心泵離心泵n2900r/min302622181410020406080 100 120 1401284080%70%60%50%40%30%20%0H/mNkWQ/(m3/h)P4B型離心泵的特性曲線二、離心泵的特性(txng)曲線 第20頁/共45頁第二十頁，共45頁。（2）PQ曲線： Q ，N 。當(dāng)Q0 時，P最小。這要求離心泵啟

10、動時，應(yīng)關(guān)閉(gunb)出口閥，以減小啟動功率，保護(hù)電動機(jī)免因超載而受損。 4B20離心泵離心泵n2900r/min302622181410020406080 100 120 1401284080%70%60%50%40%30%20%0H/mNkWQ /(m3/h)4B4B型離心泵的特性型離心泵的特性(txng)(txng)曲線曲線二、離心泵的特性(txng)曲線 第21頁/共45頁第二十一頁，共45頁。（3） Q曲線：極值點(diǎn)(最大值)，此點(diǎn)稱泵的設(shè)計點(diǎn)。此時效率最高，損失(snsh)最小，此點(diǎn)對應(yīng)的H、Q、P稱最佳工況參數(shù)。對應(yīng)流量稱額定流量。 4B20離心泵離心泵n2900r/min302

11、622181410020406080 100 120 1401284080%70%60%50%40%30%20%0H/mNkWQ/(m3/h)NH4B型離心泵的特性(txng)曲線泵的銘牌(mngpi)上即標(biāo)注額定值，泵在管路上操作時，應(yīng)在此點(diǎn)附近操作，一般不應(yīng)低于92max 。二、離心泵的特性曲線 第22頁/共45頁第二十二頁，共45頁。1.4液體輸送(sh sn)設(shè)備1.4.1離心泵1.4.2離心泵的性能參數(shù)與特性曲線1.4.3離心泵安裝高度第23頁/共45頁第二十三頁，共45頁。一、汽蝕現(xiàn)象(xinxing)Zsp0K-K1-1 離心泵的安裝高度0-0液面較低的液體(yt)能被吸入泵的進(jìn)

12、口，是由于葉輪將液體(yt)從中央甩向外周，在葉輪中心進(jìn)口處形成負(fù)壓（真空），從而在液面與葉輪進(jìn)口之間形成一定的壓差，液體(yt)籍此壓差被吸入泵內(nèi)?，F(xiàn)在的問題是離心泵的安裝高度Zs。第24頁/共45頁第二十四頁，共45頁。在液面 0-0 與泵內(nèi)壓強(qiáng)最低處即葉輪中心(zhngxn)進(jìn)口處K-K面之間列機(jī)械能衡算式，得： 若液面壓強(qiáng) p0 一定，吸入管路流量(liling)一定（即uk一定），安裝高度Zs ，hf(0-k)，pk，當(dāng)pk至等于操作溫度下被輸送液體的飽和蒸汽壓pv時（即pkpv），液體將發(fā)生什么現(xiàn)象？又會使泵產(chǎn)生什么現(xiàn)象？ZspsK-K1 離心泵的安裝高度s第25頁/共45頁第二十

13、五頁，共45頁。當(dāng)pkpv，葉輪中心(zhngxn)汽化汽泡被拋向外圍(wiwi)凝結(jié)局部真空壓力升高周圍液體高速沖向汽泡中心 撞擊葉片(水錘)一、汽蝕現(xiàn)象第26頁/共45頁第二十六頁，共45頁。汽蝕現(xiàn)象產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象產(chǎn)生(chnshng)(chnshng)的原因的原因一、汽蝕現(xiàn)象(xinxing)第27頁/共45頁第二十七頁，共45頁。二、離心泵的安裝(nzhung)高度 為避免汽蝕現(xiàn)象，安裝高度必須加以限制，即存在最大安裝為避免汽蝕現(xiàn)象，安裝高度必須加以限制，即存在最大安裝高度又稱為允許高度又稱為允許(ynx)吸上高度，指泵的吸入口與吸入貯槽液面吸上高度，指泵的吸入口與吸入貯槽液面間可允許間

14、可允許(ynx)達(dá)到的最大垂直距離，以達(dá)到的最大垂直距離，以Zs表示。表示。01在液面0與泵入口處1兩截面(jimin)間列柏努利方程p0為大氣壓強(qiáng)pa1、允許吸上真空度第28頁/共45頁第二十八頁，共45頁。注意(zh y)：HS單位是壓強(qiáng)的單位，通常以 m 液柱來表示。在水泵的性能表里一般把它的單位寫成 m（實(shí)際上應(yīng)為mH2O）。離心泵的允許(ynx)吸上真空度 允許吸上高度(god)的計算式二、離心泵的安裝高度 第29頁/共45頁第二十九頁，共45頁。HS值越大，表示該泵在一定操作條件下抗汽蝕性能好，安裝高度Zs越高。 提高 HS，勢必要降低p1。p1降低到操作溫度下被輸送液體的飽和蒸汽

15、壓pv時，即發(fā)生汽蝕， Hs值達(dá)到(d do)臨界值Hsmax，稱為最大吸上真空度。 二、離心泵的安裝(nzhung)高度 1asppHg 01第30頁/共45頁第三十頁，共45頁。為了避免汽蝕現(xiàn)象，規(guī)定(gudng)吸上真空度留有一定的余量，稱為允許吸上真空高度Hsp。 二、離心泵的安裝(nzhung)高度 1asppHg 01據(jù)此計算離心泵的安裝(nzhung)高度，稱為允許安裝(nzhung)高度Zsp。第31頁/共45頁第三十一頁，共45頁。確定允許吸上真空高度(god)Hsp應(yīng)使用泵的最大流量下進(jìn)行計算，通常由泵的制造工廠試驗(yàn)測定，在大氣壓為10mH2O下，以20清水為介質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的

16、。若輸送其它液體，且操作條件與上述實(shí)驗(yàn)條件不符時，需對Hsp進(jìn)行校正。 二、離心泵的安裝(nzhung)高度 Ha：泵工作點(diǎn)的壓力，mH2Opv：20水的飽和蒸汽壓；pv：輸送(sh sn)溫度下水的飽和蒸汽壓；第32頁/共45頁第三十二頁，共45頁。2、允許(ynx)吸上真空度第33頁/共45頁第三十三頁，共45頁。在在1-1與與k-k截面截面(jimin)間列伯努利方程間列伯努利方程 第34頁/共45頁第三十四頁，共45頁。汽蝕余量汽蝕余量(y (y lin)lin)第35頁/共45頁第三十五頁，共45頁。1.4液體輸送設(shè)備1.4.1離心泵1.4.2離心泵的性能參數(shù)與特性(txng)曲線1

17、.4.3離心泵安裝高度1.4.4管路特性(txng)第36頁/共45頁第三十六頁，共45頁。離心泵的工作(gngzu)點(diǎn)是由離心泵特性曲線和 管路特性曲線共同確定的。1.管路(un l)特性曲線一、離心泵的工作(gngzu)點(diǎn)z11221p第37頁/共45頁第三十七頁，共45頁。z11221p2HABQ 管路管路(un l)(un l)特性方程特性方程1.管路(un l)特性曲線第38頁/共45頁第三十八頁，共45頁。工作點(diǎn)：泵特性工作點(diǎn)：泵特性(txng)(txng)曲線和管路特性曲線和管路特性(txng)(txng)曲線的交點(diǎn)。曲線的交點(diǎn)。OQQHH管路管路(un l)H qv 離心泵的工

18、作離心泵的工作(gngzu)點(diǎn)點(diǎn)泵泵H泵泵 A在工作點(diǎn)處泵的輸液量即為管路的流量Q ，泵提供的壓頭（揚(yáng)程）H 必恰等于管路所要求的壓頭H。當(dāng)工作點(diǎn)是在高效區(qū)（不低于92max），則該工作點(diǎn)是適宜工作點(diǎn)，說明泵選擇的較好。2. 2.離心泵的工作點(diǎn)離心泵的工作點(diǎn)第39頁/共45頁第三十九頁，共45頁。 管路特性(txng)曲線H=A+BQ2為開口向上的拋物線，縱軸截距反映了管路上下游總勢能差；B反映了管路阻力的大?。籅，同樣流量下管路的阻力越大，B較大的管路稱為高阻管路，反之則稱為低阻管路；OQQHH1管路管路H 離心泵的工作點(diǎn)離心泵的工作點(diǎn)泵泵H泵泵 gPzA A第40頁/共45頁第四十頁，共45頁。 泵特性(txng)曲線中流量的單位可能是m3/s或m3/h ；求工作點(diǎn)時，管路特性(txng)曲線的整理應(yīng)注意保持單位一致； OQQHH1管路管路H Q 離心泵的工作點(diǎn)離心泵的工作點(diǎn)泵泵H Q泵泵 QgPzA A第41頁/共45頁第四十一頁，共45頁。離心泵工作點(diǎn)的求法解析法即將泵的特性(txng)曲線與管路特性(txng)曲線聯(lián)立求工作點(diǎn)；圖解法即將管路特性(txng)曲線畫在泵特性(txng)曲線圖上，兩線的交點(diǎn)即為工作點(diǎn)。 OqvqvHH1管路管路H 離心泵的工作點(diǎn)離心泵的工作點(diǎn)泵泵H泵泵 gPzA A第42頁/共45頁第四十二頁，共45頁。1 1、改變管路、改變管