1、过程流体机械,能源与动力工程学院叶轮机械与流体工程研究所赵军,References1. 沙毅，闻建龙. 泵与风机. 合肥：中国科学技术大学出版社，2005 2. 西安交通大学透平压缩机教研室. 离心式压缩机原理. 北京：机械工业出版社，1980 3. 郁永章. 活塞式压缩机. 北京：机械工业出版社，1982 4. 孙启才. 离心机原理结构与设计计算. 北京：机械工业出版社，1987,第一章 绪 论1.1 过程流体机械1.2 流体机械的分类 1.3 流体机械的用途 1.4 流体机械的发展趋势,1.1 过程流体机械 1.1.1 过程与生产过程 * 过程 与 生产过程过程：事物状态变化在 时间上 的
2、持续和 空间上 的延伸。生产过程： 劳动对象 进入 生产领域到 制成 产品的全部过程。* 现代产品生产过程的特点 大型化、管道化、连续化、快速化、自动化。生产加工场地 A 流体机械 + 管道 生产加工场地 B,* 过程工业过程装备与控制专业主要以 过程工业 为专业背景。过程工业：以 流程性物料 （如气体、液体、粉体等） 为主要对象，以 改变 物料的状态和性质 为 主要目的 工业， 包括 化工、石油化工、生物化工、化学、炼油、制药、食品、冶金、环保、能源、动力等。 * 改进生产过程的主要目的节能 ；生产率；生产成本；优化控制；环保 污染。 1.1.2 过程装备生产过程中所使用的生产工具（设备与机
3、器）。,1.1.3 过程流体机械 * 流体机械以 流体 为工质进行能量转换、处理与输送的机械。如：管道化生产。* 流体机械的特点流体机械的许多零部件处于高速运动状态，并与其中的流体发生相互作用。,1.2 流体机械的分类 1.2.1 按能量转换分类 * 原动机将 流体的能量 机械能，输出轴功率。如 汽轮机、燃气轮机、水轮机等。轴流式水轮机,汽轮机,真实,真实,船用燃气轮机,燃气轮机发电机组,* 工作机将 机械能 流体 的能量 ，改变流体的状态（压力势能和动能）。如 压缩机、泵、分离机等。 1.2.2 按流体介质分类 * Definition of fluidA fluid is a substa
4、nce that will begin to deform when a shear forceis applied to it and continue to deform as long as force is applied.single-phase fluidtwo-phase fluidmultiphase fluid 工作机 压缩机、泵、分离机,(1) 压缩机（压气机、风机、气泵）将机械能 气体的能量。* 分类（按压力大小）通风机：全压 p 15kPa鼓风机：全压 p 15kPa340kPa压气机：全压 p 340kPa* 管道式排风机：,(2) 泵将机械能液体的能量。单级单吸卧式
5、离心清水泵 单级单吸卧式离心杂质泵,(3) 分离机用机械能将 混合介质分离 开来的机械。,1.2.3 按流体机械结构特点分类 (1) 往复式结构的流体机械特点：单级压升较高，输送流体的流量较小。往复式空气压缩机(2) 旋转式结构的流体机械特点：单级压升较小，输送流体的流量较大。,往复式结构的流体机械旋转式结构的流体机械,1.3 流体机械的用途 广泛应用于国民经济的各个行业；与人们的生活密不可分。流体机械的耗电量占全国总用电量的 30% 以上 （1）火力发电 * 汽水循环：水 锅炉 蒸汽 推动汽轮机旋转 带动发电机旋转发电 * 汽轮机锅炉给水泵：由加热器向锅炉供水。冷凝泵：汽轮机排出的废汽在冷凝
6、器中凝结成水，由冷凝泵打入加热器进行再循环。循环水泵：供给冷凝器用的冷却循环水。灰渣泵：用于锅炉排灰。,工业锅炉给水泵,（2）水利工程 （3）化学工业化工流程中，原料、中间产品常为液体或气体，固体物料也经常 以溶液或熔液的形态参与化学反应，输送流体的泵和压缩机被称为 化工厂的心脏。且输送介质常有特殊要求。如 乙烯流程 用泵：,（4）石油工业泵与压缩机是石油和天然气的钻探、开采、运输和加工过程中的 重要设备。 * 潜油泵：将原油从很深的油井输送到地面。叶轮直径很小，泵的级数达数百级，固液混合物。 * 油田注水泵：采用高压向油层中注水，油层压力，实现自喷。大庆油田，注水6t/1t油。 * 注气压缩
7、机：海洋油田伴生气代替水注入油层， 油层压力。注气量较小 活塞式压缩机；注气量较大 离心式压缩机。（压力可达71MPa） * 水下油气混输泵：将原油和共生的天然气一起输出。 （5）钢铁工业钢铁冶炼过程中，需要大量的空气和氧气支持燃烧 风机；生产过程中需要消耗大量的水 泵。 * 高炉鼓风机：轴流式压缩机。风量大：高炉容积4000m3时，风量10000m3/min，功率60MW。,* 氧气压缩机：氧气顶吹转炉炼钢设备。典型参数：流量72000m3/h，压力3.75 MPa，功率12.15MW。防爆。 （6）城市给排水及废水处理给水排水系统是现代化城市最主要的基础设施之一。 * 自来水厂：一级泵站，
8、抽吸江河之水，沉淀，消毒；二级泵站，将水送往用户。 * 工业用水 * 废水排放、处理及再利用 （7）动力工程 * 燃气轮机压缩机大型和移动式燃气轮机（如喷气式发动机）中，轴流式压缩机；小型固定式燃气轮机，离心式压缩机。 * 涡轮增压器内燃机气缸 废气 涡轮机 压缩机 进入气缸的空气压力 功率增加 50% 100% * 动力风源：风动工具等。,（8）制冷与低温工程制冷装置在工业和科学领域，以及生活领域中起着重要作用。,* 作为工作机的流体机械压缩机：小型制冷装置中，容积式压缩机；大型制冷装置中，离心式压缩机；丙烯冷冻压缩机（世界上最大的离心式压缩机），功率53.7MW.* 作为原动机的流体机械膨胀机（透平膨胀机和活塞式膨胀机）：气体（制冷介质）绝热（等熵膨胀）气体温度，且可输出功率，节约能源。,（9）采矿工业排水、通风、矿物远距离水力输送。（10）航天技术燃料输送泵火箭发动机的重要组成部分。离心泵火箭和飞船控制导航系统中液压执行元件的动力源。,1.4 流体机械的发展趋势1.4.1 创造新的机型1.4.2 流体机械内部流动规律的研究与应用1.4.3 高速转子动力学的研究与应用1.4.4 新型制造工艺技术的发展1.4.5 流体机械的自动控制1.4.6 流体机械的故障诊断1.4.7 实现国产化和参与国际市场竞争,
