1、模塊三 化工單元操作-化工總控工應會技能基礎 （中級工/高級工版）-項目項目 3.1 3.1 流體輸送操作流體輸送操作任務任務1 流體輸送實訓操作流體輸送實訓操作考核要求：1能夠熟練進行離心泵啟動、運行和停車操作；2能夠按工藝要求完成流體輸送及流量調節(jié)。3能夠判斷離心泵常見故障、分析原因并排除。實訓操作： 根據流體輸送實訓裝置操作步驟進行操作： 檢查準備開車正常運行泵的聯(lián)鎖投運停車任務任務2 二氧化碳壓縮機二氧化碳壓縮機仿真仿真操作操作操作目標操作目標：1能正確標識設備、閥門、各類測量儀表的位號及作用。2學會離心泵正確的開車、停車操作方法。3能正確分析常見事故產生的原因，學會常見事故的判斷及處

2、理方法。4認知簡單控制系統(tǒng)與分程控制系統(tǒng)的構成，學會其操作方法。工藝流程工藝流程 ： （1）來自某一設備約40的帶壓液體經調節(jié)閥LV101進入帶壓罐V101，罐液位由液位控制器LIC101通過調節(jié)V101的進料量來控制；（2）罐內壓力由PIC101分程控制，PV101A、PV101B分別調節(jié)進入V101和出V101的氮氣量，從而保持罐壓恒定在5.0atm。（3）罐內液體由泵P101A/B抽出，泵出口流量在流量調節(jié)器FIC101的控制下送出。按照離心泵仿真操作步驟，完成仿真實訓操作。仿真仿真操作操作一、流體輸送基本知識 自然界中存在著大量的流動現象，如河水流動，刮風等等。流體有不同的流動狀態(tài)。1

3、流體的主要物理量（1）密度，單位kg/m3（2）比重，d 0 （4）流速單位時間內流體質點在流動方向上所流過的距離，u，m/s VquA流速、體積流量、質量流量之間的關系： VquAmquA（3）流量體積流量：單位時間內流體流經管路任一截面處流體的體積，qV ， m3/s質量流量：單位時間內流體流經管路任一截面處流體的質量，qm，kg/s mVqq2. 靜止流體基本規(guī)律靜止流體基本規(guī)律靜力學基本方程靜力學基本方程 在靜止的、連通著的同種液體內，處于同一水平面上各點的壓力相等。壓力相等的面稱為等壓面。 液體內部任意一點或液面上方的壓力發(fā)生變化時，液體內部各點的壓力也發(fā)生同樣大小的變化。ghpp0

4、穩(wěn)定流動：任一截面處的流速、壓力等都不隨時間而變。正常連續(xù)生產時，均屬于穩(wěn)定流動。3穩(wěn)定流動穩(wěn)定流動的物料衡算的物料衡算式式連續(xù)性方程連續(xù)性方程穩(wěn)定穩(wěn)定流動流動不穩(wěn)定流動不穩(wěn)定流動穩(wěn)定流動系統(tǒng)，流體地從1-1截面流入，從2-2截面流出，且充滿全部管路。若流體為不可壓縮流體，即為常數，則 對于圓管，常數 uAAuAuqm2221112121221ddAAuu4穩(wěn)定流動的機械能衡算式柏努利方程f2222e12112121hpugZWpugZgZ 單位質量流體在截面上的位能,J/kg； 單位質量流體在截面上的動能，J/kg； 單位質量流體在截面上的靜壓能，J/kg；We 單位質量流體從輸送機械獲得的

5、能量，J/kg； 克服系統(tǒng)阻力所損耗的能量，J/kg。fhp221uZ 位壓頭表示1N流體的位能； 動壓頭，表示1N流體的動能； 靜壓頭表示1N流體的靜壓能；f2222e121122HgpguZHgpguZgu22gp若將上式中的各項除以g，則可得He 有效壓頭；Hf 壓頭損失。確定兩設備間的相對位置高度解：取高位槽液面為1-1面，噴頭入口處為2-2面，以2-2面為基準面 在兩截面之間列柏努利方程 列出已知條件 Z1？, Z20 ; u1 0 u22.2 m/s ; 1050 kg/m3 p10 p2 4.05104Pa （均為表壓）; We0 hf25 J/kg 代入柏努利方程 解得 Z16

6、.73m。柏努利方程在工程上的應用：f2222e12112121hpugZWpugZ42114.05 109.8100002.22521050Z【例】 用高位槽向噴頭供應液體，液體密度為1050 kg/m3。噴頭入口處維持4.05104Pa的壓力（表壓），液體在管內的速度為2.2 m/s，管路阻力為25J/kg（從高位槽的液面算至噴頭入口處），設液面維持恒定，求高位槽內液面至少要在噴頭入口以上多少米？確定輸送設備的有效功率 【例】 用泵把水從貯槽送至填料塔頂，槽內水位維持恒定，各部分相對位置如本題附圖所示。管路的直徑均為57mm2.5mm ，送水流量為15 m3/h。塔內水管出口處的表壓為12

7、5kPa，能量損失為5m水柱。求水泵的有效功率。eemPq W解：取貯槽液面為截面1-1，塔內出口處為截面2-2，以截面1-1為基準面在兩截面之間列柏努利方程已知: Z10 , Z2201.518.5m; p10, p2125kPa，1000 kg/m3u10 , qV 15 m3/h， d5722.552mm0.052m, u21.96 m/s We？ hf59.8149.05J/kg代入解得 We357.45J/kg質量流量 qm151000/36004.17kg/s有效功率 Peqm We357.454.171489.5 W1.49kWf2222e12112121hpugZWpugZ2e

8、1125 10000009.81 18.5(1.96)49.0521000W 化工生產中，經常需要將流體物料從一個設備輸送到另一個設備，實現這一過程要借助管路和流體輸送機械。 管路相當于人體的血管，流體輸送機械相當于人的心臟。二、流體輸送機械的類型泵的類型結構及性能特點離心泵離心泵是通過高速旋轉的葉輪使泵殼內的液體產生離心力被甩出，并在中心處形成低壓區(qū)，從而不斷壓出和吸入液體。結構簡單，操作容易，便于調節(jié)和自控，流量均勻，適用范圍廣，在化工生產中應用最為廣泛，約占所用泵的80%以上往復泵往復泵是一種容積式泵，它是依靠活塞的往復運動并依次開啟吸入閥和排出閥，從而吸入和排出液體。應用較為廣泛，主要

9、適用于小流量、高揚程的場合計量泵是往復泵的一種，有柱塞式和隔膜式兩種形式。可以嚴格地控制和調節(jié)流量，適用于要求輸液量十分準確而又便于調整的場合齒輪泵由一對相互嚙合的齒輪在相互嚙合的過程中引起的空間容積的變化來輸送液體螺桿泵屬于轉子容積泵，根據螺桿根數，可分為單螺桿泵、雙螺桿泵、三螺桿泵和五螺桿泵等幾種。其工作原理是螺桿在具有內螺紋的泵殼中偏心轉動，將液體沿軸向推進，最終由排出口排出旋渦泵由泵殼和葉輪組成，葉輪由一個四周有凹槽的圓盤構成，幾十片葉片呈輻射狀排列。工作時，液體按葉輪的旋轉方向進入泵的流道，在流道內每經過一次葉輪就得到一次能量，因此可達到很高的揚程屏蔽泵屬于離心式無密封泵，泵和驅動電

10、機都被封閉在一個被泵送介質充滿的容器內，取消了傳統(tǒng)離心泵的旋轉軸密封裝置，能做到完全無泄漏噴射泵屬于流體作用泵，利用從噴嘴流出的高速流體造成噴嘴處的局部低壓，將另一種流體吸進噴嘴附近，再送至排液管中。根據噴射流體不同，有水力噴射泵和蒸汽噴射泵兩種 根據實物或泵圖片，說明各種泵的特點及應用場合，并對作出綜合評價。往復泵、柱塞式計量泵、隔膜式計量泵、齒輪泵、螺桿泵 根據實物或泵圖片，說明各種泵的特點及應用場合，并對作出綜合評價。旋渦泵（及葉輪）、屏蔽泵、水噴射泵、蒸氣噴射泵 根據實物或泵圖片，說明各種泵的特點及應用場合，并對作出綜合評價。根據實物或圖片認識管件，說明管件的作用。自學、討論根據圖形說

11、明閥門的的結構特點及應用場合。自學、討論三、離心泵的結構與性能1 1離心泵的結構離心泵的結構 根據實物圖片說明，離心泵的結構是怎樣的？各部件起什么作用？ 自學、討論 葉輪有開式、半閉式和閉式三種，其特點和使用場合有什么不同？ 自學、討論 泵殼為什么又稱蝸殼？它是怎樣完成能量轉換的？ 軸封裝置有填料密封和機械密封兩種，它們的密封原理有什么不同？自學、討論2 2離心泵的工作原理離心泵的工作原理 工作過程：灌泵液體隨葉輪高速轉動，被拋向外緣獲得能量，進入蝸殼蝸殼中，流道漸大而減速，動能轉變?yōu)殪o壓能，液體以較高壓力流入排出管葉輪中心形成真空，液體被連續(xù)壓入葉輪葉輪不斷轉動，液體不斷被吸入和排出。3 3

12、離心泵的性能參數和離心泵的性能參數和特性曲線特性曲線性能參數性能參數 單位單位 定義定義 流量 m3/h ，m3/s 單位時間內所輸送的液體體積。 揚程（壓頭）H m 單體重量流體經泵所獲得的能量。 效率 離心泵的有效功率與軸功率之比。 軸功率PW，kW 泵軸所需的功率。Vq 離心泵的特性曲線 設計點：曲線上的效率最高點。 銘牌上標出的性能參數即為最高效率點上的工況參數。影響離心泵性能的主要因素 （1）輸送液體的黏度 輸送液體的黏度增大，泵體內的能量損失增大，泵的流量、揚程減小，效率下降，軸功率增大。 （2）輸送液體的密度 離心泵的體積流量及揚程與液體密度無關，功率則隨密度增大而增大。 （3）

13、離心泵的轉速 比例定律： （3）葉輪直徑 切割定律：2121nnqqVV22121nnHH32121nnPP2121ddqqVV22121ddHH32121ddPP四、離心泵的使用1. 1. 離心泵的選用離心泵的選用（1）根據被輸送液體的性質及操作條件確定類型；（2）根據流量（一般由生產任務定）及計算管路中所需壓頭，確定泵的型號（從樣本或產品目錄中選取）；（3）若被輸送液體的黏度和密度與水相差較大時，應核算泵的特性參數（流量、壓頭和軸功率）。（4）選擇離心泵時，可能有幾種型號的泵同時滿足在最佳范圍內操作這一要求，此時，可分別確定各泵的工作點，比較工作點上的效率，擇優(yōu)選取。 根據實物或泵圖片，說

14、明各種離心泵的特點及應用場合。清水泵（IS型、SH型、D型）、耐腐蝕泵、油泵、液下泵 2. 2. 離心泵的離心泵的“汽蝕汽蝕”現象及安裝現象及安裝高度高度 安裝高度（吸上高度）：是指泵入口中心處與吸入液面間的垂直距離。 當吸入液面上的壓力一定時，吸上高度越高，則泵入口壓力越小。當吸入口處壓力小于操作條件下被輸送液體的飽和蒸氣壓時，在泵進口處，液體就會沸騰，大量汽化，產生的大量氣泡隨液體進入高壓區(qū)時，又被周圍的液體壓碎，而重新凝結為液體。在氣泡凝結時，氣泡處形成真空，周圍的液體以極大的速度沖向氣泡中心。這種極大的沖擊力可使葉輪和泵殼表面的金屬脫落，形成斑點和小裂縫，稱為汽蝕。 汽蝕現象發(fā)生時，泵

15、體因受沖擊而發(fā)生振動，并發(fā)出噪音；因產生大量氣泡，使流量、揚程下降，嚴重時不能工作。泵的允許吸上高度，Hg10， f2110g2HgugppH允許汽蝕余量允許汽蝕余量離心泵的抗汽蝕性能gpgugphs2112泵的最大安裝高度的計算10， f0gHhgpgpHs 從安全角度考慮，實際安裝高度值一般比計算值低0.51m。【例】 用油泵從密閉容器里送出30的丁烷。容器內丁烷液面上的絕對壓力為3.45105Pa。液面降到最低時，在泵入口中心線以下2.8m。丁烷30時密度為580kg/m3，飽和蒸氣壓為3.05105Pa。泵吸入管路的壓頭損失為1.5m。所選用的泵汽蝕余量為3m。試問這個泵能否正常工作？

16、 解：已知p03.45105 Pa，ps3.05105Pa，h3m，580kg/m3，Hf，011.5m，則 2.53m 題中指出，容器內液面降到最低時，實際安裝高度為2.8m，而泵的允許安裝高度為2.53m，說明泵安裝位置太高，不能保證整個輸送過程中不發(fā)生汽蝕現象。為了保證泵正常操作，應使泵入口中心線不高于最低液面2.53m，即從原來的安裝位置降低0.27m。10， f0gHhgpgpHs5 . 1381. 958010)05. 345. 3(53離心泵的工作點 當泵安裝在一定管路系統(tǒng)中時，泵的特性曲線與管路特性曲線的交點即為泵的工作點。 離心泵只有在工作點工作，管中流量才能穩(wěn)定。 泵的工作點以在泵的效率最高區(qū)域內為宜。2VBqAH管路特性曲