過程流體機(jī)械緒論

過程流體機(jī)械二〇一四年九月東北大學(xué)秦皇島分?？刂乒こ虒W(xué)院主講人：張華偉教研室：過程裝備與控制工程本課程的特點1.實踐性強(qiáng)，實際應(yīng)用知識多；2.課程作業(yè)較少（相對其他基礎(chǔ)課程）；3.課程難度大。開設(shè)本課程的重要意義本課程在專業(yè)體系中的地位：過程流體機(jī)械工程流體力學(xué)工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)機(jī)械設(shè)計過程裝備腐蝕與防護(hù)過程設(shè)備設(shè)計先修課程后續(xù)課程核心專業(yè)課開設(shè)本課程的重要意義本課程在過程工業(yè)中的作用：過程流體機(jī)械在過程生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，如在農(nóng)田灌溉、城市給排水、石油化工、化工合成、礦業(yè)等領(lǐng)域，起著心臟、動力和關(guān)鍵設(shè)備的重要作用，選用好這些流體機(jī)械，對工廠的設(shè)備投資、產(chǎn)品質(zhì)量、成本效益等意義重大。開設(shè)本課程的重要意義本課程的教學(xué)目標(biāo)目標(biāo)：全面掌握典型過程流體機(jī)械的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、工作特性以及能夠表征其綜合性能的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，并能夠初步學(xué)會選用各種流體機(jī)械。課程教學(xué)內(nèi)容兩泵三機(jī)葉片泵：離心泵

軸流泵

旋渦泵容積泵：往復(fù)泵螺桿泵齒輪泵液環(huán)泵壓縮機(jī)：離心式活塞式螺桿式通風(fēng)機(jī)：離心式軸流式離心機(jī)：過濾式沉降式離心分離機(jī)本課程的學(xué)習(xí)側(cè)重點及方法建議學(xué)教

在授課體系、內(nèi)容和方法上力求整個學(xué)科橫向的覆蓋，在講授不同類型機(jī)器的基本結(jié)構(gòu)形式、工作原理、基本參數(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域時，把握各種機(jī)器在本質(zhì)上的機(jī)理共同性和相互間的聯(lián)系與差異；不偏重于闡述較深的理論、公式推導(dǎo)和設(shè)計計算的內(nèi)容。三機(jī)兩泵結(jié)構(gòu)形式基本原理運(yùn)行性能調(diào)節(jié)控制選型基本原則本課程學(xué)時分配及考核方式總學(xué)時56，其中課內(nèi)學(xué)時52，實驗學(xué)時4，學(xué)分3.5。期末考試采用閉卷考試形式。最終成績由三部分組成：期末閉卷考試成績占70％，平時成績占10％，實驗成績占20%。教材及參考書教材：康勇，張建偉，李桂水.《過程流體機(jī)械》，化學(xué)工業(yè)出版社，2007.參考書：姜培正.《過程流體機(jī)械》，化學(xué)工業(yè)出版社，2001.李云，姜培正.《過程流體機(jī)械》（第二版），化學(xué)工業(yè)出版社，2008.郁永章.《容積式壓縮機(jī)技術(shù)手冊》，機(jī)械工業(yè)出版社，2000.教材及參考書1緒論主要內(nèi)容1.1過程流體機(jī)械的概念1.2過程流體機(jī)械的分類1.3過程流體機(jī)械的用途1.4過程流體機(jī)械的發(fā)展趨勢1.1過程流體機(jī)械的概念過程：事物狀態(tài)變化在時間上的持續(xù)和空間上的延伸，描述事物發(fā)生狀態(tài)變化的經(jīng)歷。過程工業(yè)：又稱流程工業(yè)，是進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化的所有工業(yè)過程的總稱，以流程性物料（氣、液、粉等）為主要生產(chǎn)對象，完成各種生產(chǎn)過程的工業(yè)。石油化工制藥污水處理1.1.1過程及過程工業(yè)過程：生命過程過程：物理分離過程過程：化學(xué)合成過程1.1過程流體機(jī)械的概念過程：事物狀態(tài)變化在時間上的持續(xù)和空間上的延伸，描述事物發(fā)生狀態(tài)變化的經(jīng)歷。過程工業(yè)：又稱流程工業(yè)，是進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化的所有工業(yè)過程的總稱，以流程性物料（氣、液、粉等）為主要生產(chǎn)對象，完成各種生產(chǎn)過程的工業(yè)。石油化工制藥污水處理1.1.1過程及過程工業(yè)過程工業(yè)：天然礦泉水生產(chǎn)流程1.1過程流體機(jī)械的概念過程：事物狀態(tài)變化在時間上的持續(xù)和空間上的延伸，描述事物發(fā)生狀態(tài)變化的經(jīng)歷。過程工業(yè)：又稱流程工業(yè)，是進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化的所有工業(yè)過程的總稱，以流程性物料（氣、液、粉等）為主要生產(chǎn)對象，完成各種生產(chǎn)過程的工業(yè)。石油化工制藥污水處理1.1.1過程及過程工業(yè)1.1過程流體機(jī)械的概念

過程工業(yè)的特點：①原料-自然資源②產(chǎn)品-工業(yè)原料③方式-連續(xù)生產(chǎn)④工藝-物理化學(xué)變化⑤規(guī)模-擴(kuò)大生產(chǎn)⑥對象-能量流過程工業(yè)生產(chǎn)在“軟件”上是通過工藝過程實現(xiàn)的；在“硬件”上是通過過程裝備實現(xiàn)的。1.1過程流體機(jī)械的概念過程裝備：是實現(xiàn)過程工業(yè)生產(chǎn)的硬件設(shè)施，是對過程設(shè)備、過程機(jī)械以及測控設(shè)備的統(tǒng)稱。過程機(jī)械（ProcessMachinery）測控設(shè)備（Survey-controlEquipment）過程設(shè)備（ProcessEquipment）過程裝備1.1.2過程裝備1.1過程流體機(jī)械的概念1.1.2過程裝備過程裝備的地位及服務(wù)對象1.1過程流體機(jī)械的概念（1）過程設(shè)備也稱化工設(shè)備、靜設(shè)備，占總設(shè)備投資80～85%，包括：壓力容器、塔、換熱器、儲罐、管道等。壓力容器塔1.1過程流體機(jī)械的概念換熱器儲罐管道1.1過程流體機(jī)械的概念（2）過程機(jī)械也稱為化工機(jī)器、動力設(shè)備，占過程工業(yè)總設(shè)備投資的20-25%，系統(tǒng)運(yùn)行的心臟。包括：壓縮機(jī)、泵、分離機(jī)、電機(jī)、風(fēng)機(jī)、制冷機(jī)、蒸汽輪機(jī)等。壓縮機(jī)泵分離機(jī)1.1過程流體機(jī)械的概念電機(jī)風(fēng)機(jī)制冷機(jī)蒸汽輪機(jī)1.1過程流體機(jī)械的概念（3）測控設(shè)備也稱為自動化設(shè)備，包括：測控儀表、閥、電氣源、轉(zhuǎn)換器、計算機(jī)監(jiān)控設(shè)備、記錄設(shè)備等，可以監(jiān)控壓力、溫度、流量、濃度、密度、粘度、液位等。1.1過程流體機(jī)械的概念流體機(jī)械：是指在流體具有的機(jī)械能和機(jī)械所做的功之間進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的機(jī)械的總稱。動力機(jī)械：流體的動能、勢能和壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，包括水輪機(jī)、馬達(dá)、風(fēng)車等傳動機(jī)械：傳輸、變換機(jī)械動力的裝置，機(jī)械能→流體能→機(jī)械能，包括液力傳動機(jī)械、液壓傳動機(jī)械及氣壓傳動機(jī)械三類工作機(jī)械：機(jī)械能轉(zhuǎn)化為流體的動能、勢能和壓力能，包括泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)等流體機(jī)械按作用功能1.1.3流體機(jī)械1.1過程流體機(jī)械的概念過程流體機(jī)械：是過程工業(yè)中廣泛使用的流體機(jī)械，以流體為工質(zhì)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換處理與輸送，是過程裝備的重要組成部分之一。因此可以知道，過程流體機(jī)械實際上就是流體機(jī)械大類中的工作機(jī)械。壓縮機(jī)泵風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)分離機(jī)泵壓縮機(jī)泵1.1.4過程流體機(jī)械1.2過程流體機(jī)械的分類容積式流體機(jī)械：利用活塞、柱塞或各種形狀的轉(zhuǎn)子等元件，通過改變工作容積，在流體機(jī)械內(nèi)部空腔中對流體進(jìn)行擠壓，使流體壓力提高的機(jī)械。根據(jù)元件的運(yùn)動方式分類：往復(fù)式；回轉(zhuǎn)式典型機(jī)械：往復(fù)泵、轉(zhuǎn)子泵、壓縮機(jī)葉輪式（透平式）流體機(jī)械：又稱為動力式流體機(jī)械，是依靠高速旋轉(zhuǎn)葉輪的動力學(xué)作用，使流經(jīng)葉輪流道的流體增加速度和壓力，并在后續(xù)的流道中，又將部分動能轉(zhuǎn)化為壓力能的流體機(jī)械。根據(jù)流體的流動方式分類：徑流式；軸流式；混流式典型機(jī)械：離心泵、軸流泵、通風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)其他作用機(jī)理流體機(jī)械：射流泵；液環(huán)泵；旋渦泵1.2.1按作用機(jī)理分類1.2過程流體機(jī)械的分類壓縮機(jī)：將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的能量，用來給氣體增壓或輸送氣體的機(jī)械。根據(jù)排氣壓力分類：

壓縮機(jī)：排氣壓力＞0.34MPa鼓風(fēng)機(jī)：排氣壓力為0.015～0.34MPa通風(fēng)機(jī)：排氣壓力<0.015MPa泵：將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w的能量，用來給液體增壓或輸送液體的機(jī)械。分離機(jī)：用機(jī)械能將混合介質(zhì)分離開來的機(jī)械。1.2.2按流體介質(zhì)分類1.2過程流體機(jī)械的分類有壓流動類：絕大多數(shù)流體機(jī)械在工作過程中流體是在封閉流道中運(yùn)動的，相對壓力一般不等于零，流動屬于有壓流動。典型例子：絕大多數(shù)流體機(jī)械的工作過程無壓流動類：此類流體機(jī)械工作中流體運(yùn)動有一個相對壓力為零的自由表面，因此稱為無壓流動。液體內(nèi)部各處相對壓力也不一定完全為零。典型例子：河流、未充滿水流的管道1.2.3按流體運(yùn)動特點分類1.2過程流體機(jī)械的分類船用泵礦用泵潛水泵磁力驅(qū)動泵自吸式泵無堵塞泵雜質(zhì)泵核工程用泵航天航空用泵特殊氣體壓縮機(jī)耐高溫鍋爐引風(fēng)機(jī)1.2.4其他類型的過程流體機(jī)械1.3過程流體機(jī)械的用途煤炭，石油化工、電力、冶金、機(jī)械、建筑、交通運(yùn)輸、醫(yī)藥、食品、城市給排水、農(nóng)業(yè)灌溉、環(huán)境治理、航空航天、國防裝備。1.3.1按照行業(yè)區(qū)分用途1.3過程流體機(jī)械的用途給流體增壓與輸送流體，使其滿足各種生產(chǎn)條件的工藝要求；保證連續(xù)性的管道化生產(chǎn)；作為輔助性生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的動力源、控制儀表的用氣、環(huán)境通風(fēng)等。1.3.2按照功能區(qū)分用途1.4過程流體機(jī)械的發(fā)展趨勢(1)創(chuàng)造新的機(jī)型(2)流體機(jī)械內(nèi)部流動規(guī)律的研究與應(yīng)用(3)高速轉(zhuǎn)子動力學(xué)的研究與應(yīng)用(4)新型制造工藝技術(shù)的發(fā)展(5)流體機(jī)械的自動控制(6)流體機(jī)械的故障診斷(7)實現(xiàn)國產(chǎn)化與國際競爭泵的分類葉片泵：離心泵、軸流泵、混流泵、旋渦泵

其他類型泵：射流泵、水錘泵、真空泵往復(fù)泵：活塞泵、柱塞泵、隔膜泵泵容積泵回轉(zhuǎn)泵：齒輪泵、螺桿泵、滑片泵泵的分類離心泵（葉片式）泵的分類真空泵（容積式）泵的分類——按使用目的泵的分類——按介質(zhì)種類泵的分類——按結(jié)構(gòu)形式壓縮機(jī)的分類透平式壓縮機(jī)速度式壓縮機(jī)噴射式往復(fù)式：活塞式、膜式容積式壓縮機(jī)回轉(zhuǎn)式滑片式螺桿式渦旋式單螺桿式雙螺桿式離心式軸流式壓縮機(jī)的分類往復(fù)式壓縮機(jī)（容積式）臥式立式回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)（容積式）壓縮機(jī)的分類壓縮機(jī)的分類離心式壓縮機(jī)（速度式）風(fēng)機(jī)的分類離心式風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)葉片式風(fēng)機(jī)軸流