過(guò)程流體機(jī)械

1、緒論緒論離心壓縮機(jī)離心壓縮機(jī)*容積式壓縮機(jī)容積式壓縮機(jī)*泵泵*離心機(jī)離心機(jī) 沙毅，聞建龍沙毅，聞建龍. 泵與風(fēng)機(jī)泵與風(fēng)機(jī). 合肥：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，合肥：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2005 西安交通大學(xué)透平壓縮機(jī)教研室西安交通大學(xué)透平壓縮機(jī)教研室. 離心式壓縮機(jī)原理離心式壓縮機(jī)原理. 北京：北京：機(jī)械工業(yè)出版社，機(jī)械工業(yè)出版社，1980 郁永章郁永章. 活塞式壓縮機(jī)活塞式壓縮機(jī). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1982 孫啟才孫啟才. 離心機(jī)原理結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)計(jì)算離心機(jī)原理結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)計(jì)算. 北京：機(jī)械工業(yè)出版北京：機(jī)械工業(yè)出版社，社，1987過(guò)程流體機(jī)械過(guò)程流體機(jī)械流體機(jī)械的分類

2、流體機(jī)械的分類流體機(jī)械的用途流體機(jī)械的用途流體機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)流體機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì) 過(guò)程：事物狀態(tài)變化在過(guò)程：事物狀態(tài)變化在 的持續(xù)和的持續(xù)和 的延伸。的延伸。 生產(chǎn)過(guò)程：生產(chǎn)過(guò)程： 勞動(dòng)對(duì)象勞動(dòng)對(duì)象 生產(chǎn)領(lǐng)域到生產(chǎn)領(lǐng)域到 產(chǎn)品的全部過(guò)程。產(chǎn)品的全部過(guò)程。大型化、管道化、連續(xù)化、快速化、自動(dòng)化。大型化、管道化、連續(xù)化、快速化、自動(dòng)化。 過(guò)程裝備與控制專業(yè)主要以過(guò)程裝備與控制專業(yè)主要以 過(guò)程工業(yè)過(guò)程工業(yè) 為專業(yè)背景。為專業(yè)背景。 過(guò)程工業(yè)：過(guò)程工業(yè)： 以以 流程性物料流程性物料 （如氣體、液體、粉體等）（如氣體、液體、粉體等） 為主要對(duì)象，為主要對(duì)象， 以以 改變改變 物料的狀態(tài)和性質(zhì)物料的狀態(tài)和性

3、質(zhì) 為為 主要目的主要目的 工業(yè)，工業(yè)， 包括包括 化工、石油化工、生物化工、化學(xué)、煉油、制藥、食品、化工、石油化工、生物化工、化學(xué)、煉油、制藥、食品、 冶金、環(huán)保、能源、動(dòng)力等。冶金、環(huán)保、能源、動(dòng)力等。 生產(chǎn)率；生產(chǎn)率；生產(chǎn)成本；優(yōu)化控制；生產(chǎn)成本；優(yōu)化控制； 污染。污染。 生產(chǎn)過(guò)程中所使用的生產(chǎn)過(guò)程中所使用的生產(chǎn)工具生產(chǎn)工具（設(shè)備與機(jī)器）。（設(shè)備與機(jī)器）。 以以 為工質(zhì)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換、處理與輸送的機(jī)械。為工質(zhì)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換、處理與輸送的機(jī)械。 如：管道化生產(chǎn)。如：管道化生產(chǎn)。 流體機(jī)械的許多零部件處于流體機(jī)械的許多零部件處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)， 并與其中的并與其中的流體流體發(fā)生發(fā)生。 將將

4、，輸出軸功率。，輸出軸功率。 如如 汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、水輪機(jī)等。汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、水輪機(jī)等。 鍋鍋爐爐汽輪機(jī)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)給水泵給水泵凝凝汽汽器器過(guò)熱器過(guò)熱器 真實(shí)真實(shí) 真實(shí)真實(shí) 將將 ，改變流體的狀態(tài)（壓力勢(shì)能和動(dòng)能）。，改變流體的狀態(tài)（壓力勢(shì)能和動(dòng)能）。 如如 壓縮機(jī)、泵、分離機(jī)等。壓縮機(jī)、泵、分離機(jī)等。 A fluid is a substance that will begin to deform when a shear force is applied to it and continue to deform as long as force is applied. 工作機(jī)工作

5、機(jī) 將機(jī)械能將機(jī)械能 氣體氣體的能量。的能量。 全壓全壓 全壓全壓 全壓全壓 將機(jī)械能將機(jī)械能液體液體的能量。的能量。 用機(jī)械能將用機(jī)械能將 開來(lái)的機(jī)械。開來(lái)的機(jī)械。 特點(diǎn)：?jiǎn)渭?jí)壓升較高，輸送流體的流量較小。特點(diǎn)：?jiǎn)渭?jí)壓升較高，輸送流體的流量較小。 特點(diǎn)：?jiǎn)渭?jí)壓升較小，輸送流體的流量較大。特點(diǎn)：?jiǎn)渭?jí)壓升較小，輸送流體的流量較大。 廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)行業(yè)；與人們的生活密不可分。廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)行業(yè)；與人們的生活密不可分。 流體機(jī)械的耗電量占全國(guó)總用電量的流體機(jī)械的耗電量占全國(guó)總用電量的 以上以上* 汽水循環(huán)：汽水循環(huán)：水水 鍋爐鍋爐 蒸汽蒸汽 推動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)推動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn) 帶動(dòng)發(fā)電

6、機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電 * 汽輪機(jī)汽輪機(jī) 鍋爐給水泵鍋爐給水泵：由加熱器向：由加熱器向 鍋爐供水。鍋爐供水。 冷凝泵冷凝泵：汽輪機(jī)排出的廢汽：汽輪機(jī)排出的廢汽 在冷凝器中凝結(jié)成水，在冷凝器中凝結(jié)成水， 由冷凝泵打入加熱器由冷凝泵打入加熱器 進(jìn)行再循環(huán)。進(jìn)行再循環(huán)。 循環(huán)水泵循環(huán)水泵：供給冷凝器用的：供給冷凝器用的 冷卻循環(huán)水。冷卻循環(huán)水。 灰渣泵灰渣泵：用于鍋爐排灰。：用于鍋爐排灰。 化工流程中，原料、中間產(chǎn)品常為液體或氣體，固體物料也經(jīng)?；ち鞒讨校?、中間產(chǎn)品常為液體或氣體，固體物料也經(jīng)常以溶液或熔液的形態(tài)參與化學(xué)反應(yīng)，輸送流體的泵和壓縮機(jī)被稱為以溶液或熔液的形態(tài)參與化學(xué)反應(yīng)，輸送

7、流體的泵和壓縮機(jī)被稱為 。且輸送介質(zhì)常有特殊要求。如。且輸送介質(zhì)常有特殊要求。如 乙烯流程乙烯流程 用泵用泵：序號(hào)序號(hào)123456液體種類液體種類油油油油水水汽油汽油堿液堿液H.C.C2等等泵型式泵型式溫度溫度高溫高溫序號(hào)序號(hào)789101112液體種類液體種類H.C.甲烷甲烷H.C.乙烷等乙烷等H.C.乙烯乙烯H.C.丙烷等丙烷等H.C.丙烯丙烯H.C.C4泵型式泵型式溫度溫度低溫低溫低溫低溫 泵與壓縮機(jī)是石油和天然氣的鉆探、開采、運(yùn)輸和加工過(guò)程中的泵與壓縮機(jī)是石油和天然氣的鉆探、開采、運(yùn)輸和加工過(guò)程中的重要設(shè)備。重要設(shè)備。* * 潛油泵潛油泵：將原油從很深的油井輸送到地面。：將原油從很深的油

8、井輸送到地面。 葉輪直徑很小，泵的級(jí)數(shù)達(dá)數(shù)百級(jí)，固液混合物。葉輪直徑很小，泵的級(jí)數(shù)達(dá)數(shù)百級(jí)，固液混合物。* * 油田注水泵油田注水泵：采用高壓向油層中注水，：采用高壓向油層中注水，油層壓力，實(shí)現(xiàn)自噴。油層壓力，實(shí)現(xiàn)自噴。 大慶油田，注水大慶油田，注水6t/1t油。油。* * 注氣壓縮機(jī)注氣壓縮機(jī)：海洋油田伴生氣代替水注入油層，：海洋油田伴生氣代替水注入油層， 油層壓力。油層壓力。 注氣量較小注氣量較小 活塞式壓縮機(jī)；活塞式壓縮機(jī)； 注氣量較大注氣量較大 離心式壓縮機(jī)。（壓力可達(dá)離心式壓縮機(jī)。（壓力可達(dá)71MPa）* * 水下油氣混輸泵水下油氣混輸泵：將原油和共生的天然氣一起輸出。：將原油和共生

9、的天然氣一起輸出。 鋼鐵冶煉過(guò)程中，需要大量的空氣和氧氣支持燃燒鋼鐵冶煉過(guò)程中，需要大量的空氣和氧氣支持燃燒 風(fēng)機(jī)；風(fēng)機(jī)； 生產(chǎn)過(guò)程中需要消耗大量的水生產(chǎn)過(guò)程中需要消耗大量的水 泵。泵。* * 高爐鼓風(fēng)機(jī)高爐鼓風(fēng)機(jī)：軸流式壓縮機(jī)。：軸流式壓縮機(jī)。 風(fēng)量大：高爐容積風(fēng)量大：高爐容積4000m3時(shí)，風(fēng)量時(shí)，風(fēng)量10000m3/min， 功率功率60MW。* * 氧氣壓縮機(jī)氧氣壓縮機(jī)：氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼設(shè)備。：氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼設(shè)備。 典型參數(shù)：流量典型參數(shù)：流量72000m3/h，壓力壓力3.75 MPa，功率功率 12.15MW。防爆。防爆。 給水排水系統(tǒng)是現(xiàn)代化城市最主要的基礎(chǔ)設(shè)施之一。給水排水系

10、統(tǒng)是現(xiàn)代化城市最主要的基礎(chǔ)設(shè)施之一。* * 自來(lái)水廠自來(lái)水廠：一級(jí)泵站，抽吸江河之水，沉淀，消毒；二級(jí)泵站，：一級(jí)泵站，抽吸江河之水，沉淀，消毒；二級(jí)泵站， 將水送往用戶。將水送往用戶。* * 工業(yè)用水工業(yè)用水* * 廢水排放、處理及再利用廢水排放、處理及再利用* * 燃?xì)廨啓C(jī)壓縮機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)壓縮機(jī) 大型和移動(dòng)式燃?xì)廨啓C(jī)（如噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)）中，軸流式壓縮機(jī)；大型和移動(dòng)式燃?xì)廨啓C(jī)（如噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)）中，軸流式壓縮機(jī)； 小型固定式燃?xì)廨啓C(jī)，離心式壓縮機(jī)。小型固定式燃?xì)廨啓C(jī)，離心式壓縮機(jī)。* * 渦輪增壓器渦輪增壓器 內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)燃機(jī)氣缸 廢氣廢氣 渦輪機(jī)渦輪機(jī) 壓縮機(jī)壓縮機(jī) 進(jìn)入氣缸的空氣壓力進(jìn)入氣缸的

11、空氣壓力 功率增加功率增加 50% 100%* * 動(dòng)力風(fēng)源動(dòng)力風(fēng)源：風(fēng)動(dòng)工具等。：風(fēng)動(dòng)工具等。 制冷裝置在工業(yè)和科學(xué)領(lǐng)域，以及生活領(lǐng)域中起著重要作用。制冷裝置在工業(yè)和科學(xué)領(lǐng)域，以及生活領(lǐng)域中起著重要作用。* * 作為工作機(jī)的流體機(jī)械作為工作機(jī)的流體機(jī)械壓縮機(jī)壓縮機(jī)： 小型制冷裝置中，容積式壓縮機(jī)；小型制冷裝置中，容積式壓縮機(jī)； 大型制冷裝置中，離心式壓縮機(jī)；丙烯冷凍壓縮機(jī)（世界上最大大型制冷裝置中，離心式壓縮機(jī)；丙烯冷凍壓縮機(jī)（世界上最大 的離心式壓縮機(jī)），功率的離心式壓縮機(jī)），功率53.7MW.* * 作為原動(dòng)機(jī)的流體機(jī)械作為原動(dòng)機(jī)的流體機(jī)械（透平膨脹機(jī)和活塞式膨脹機(jī)）（透平膨脹機(jī)和活塞式膨脹機(jī)）： 氣體（制冷介質(zhì)）絕熱（等熵膨脹）氣體（制冷介質(zhì)）絕熱（等熵膨脹）氣體溫度氣體溫度，且可輸出，且可輸出 功率，節(jié)約能源。功率，節(jié)約能源。 排水、通風(fēng)、礦物遠(yuǎn)距離水力輸送。排水、通風(fēng)、礦物遠(yuǎn)距離水力輸送。 火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部分?；鸺l(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部分。 火箭和飛船控制導(dǎo)航系統(tǒng)中火箭和飛船控制導(dǎo)航系統(tǒng)中的動(dòng)力源。的動(dòng)力源。 1.4.1 1.4.1 創(chuàng)造新的機(jī)型創(chuàng)造新的機(jī)型 1.4.2 1.4.2 流體機(jī)械內(nèi)部流動(dòng)規(guī)律的研究與應(yīng)用流體機(jī)械內(nèi)部流動(dòng)