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第七章

單 元 操 作. 第七章. 幫浦和壓縮機 pump ＆ compressor. 化工廠管路設備. 幫浦與壓縮機. 幫浦 輸送液體 壓縮機 輸送氣體. 幫浦分類. 離心式 渦輪式 齒輪式 螺旋式 往復式. 旋轉式. 旋轉式幫浦. -- 利用機械迴轉運動，來輸送液體或吸取液體的設備 離心式幫浦 渦輪式幫浦. 旋轉式幫浦. 齒輪式幫浦 螺旋式幫浦. 往復式幫浦 ( 與壓縮機 ). 壓縮機. 排氣壓力小於 40psi-- 鼓風機 (blower) ， 壓力超過 40psi-- 壓縮機 (compressors)

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第七章

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Presentation Transcript

  1. 單元操作 第七章 幫浦和壓縮機 pump＆ compressor

  2. 化工廠管路設備

  3. 幫浦與壓縮機 • 幫浦 輸送液體 • 壓縮機 輸送氣體

  4. 幫浦分類 • 離心式 • 渦輪式 • 齒輪式 • 螺旋式 • 往復式 旋轉式

  5. 旋轉式幫浦 • --利用機械迴轉運動，來輸送液體或吸取液體的設備 • 離心式幫浦 • 渦輪式幫浦

  6. 旋轉式幫浦 • 齒輪式幫浦 • 螺旋式幫浦

  7. 往復式幫浦(與壓縮機)

  8. 壓縮機 • 排氣壓力小於40psi--鼓風機(blower)， • 壓力超過40psi--壓縮機(compressors) • 將低於大氣壓力之空氣吸入而以大氣壓力狀態排出--真空泵(Vacuum pump) • 壓縮比大則以多級 壓力高達1000psi者，級數多於24級以上

  9. 單級 多級 壓縮機分類 • 1.往復式壓縮機(reciprocating) • 2.離心式(centrifugal) 小壓縮比 大流量 • 3.迴轉式(rotary) • 4.螺旋式 (screw type) 迴轉式輪葉壓縮機 魯式鼓風機

  10. 壓縮機需冷卻 • 壓縮機由於壓縮量及壓力高，所以排氣溫度較高，熱量必須除去方能維持壓縮機之效率 • 冷卻方法分為氣冷式及水冷式 • 小型壓縮機係利用氣缸外部所附的鰭片除去熱量 • 功率超過30kW之壓縮機，則必須在氣缸的周圍設有水套用冷卻水流通來冷卻 • 新型馬達利用風扇導入外界空氣來冷卻自身及壓縮機的熱度, • 有些壓縮機潤滑油不但做潤滑作用，而且用來吸收大量之熱量，以移走壓縮產生熱量。

  11. 出口壓力與流量 往復式 壓力 離心式 流量

  12. 單元操作 b’ Zb a b Za a’ 幫浦pump • 液體輸送機械

  13. 單元操作 b’ = hƒs Zb a b Za a’ 吸引落差 Suction Head • 定義 Hs = Ha =

  14. 單元操作 b’ = hƒd Zb a b Za a’ 輸送落差Discharge Head • 定義 Hd = Hb =

  15. 單元操作 b’ Hƒs) Zb a b Za a’ 總落差Total Head （揚程） • 定義 ΔH = Hd - Hs =

  16. 單元操作 b’ Zb a b Za a’ 制動馬力Brake Power • 定義 • 制動馬力 流體得到之功 Pf=

  17. 單元操作 b’ Zb a b Za a’ 真空漩渦 （Cavitation） • 定義 • 若PUMP吸引點(a點)壓力小於液體之蒸汽壓（或大於蒸汽壓不夠大），則所輸送之液體會在pump內產生氣化，造成pump空轉及磨損

  18. 單元操作 b’ Zb a b Za a’ 淨正吸引落差（NPSH） • 定義 NPSH

  19. 單元操作 b’ Zb a b Za a’ NPSHR＆NPSHA 所需NPSH與有效NPSH • NPSHR 由pump製造廠商所提供之pump所需之最小NPSH，通常與PUMP大小及所輸送之流量有關 • NPSHA = NPSH – NPSHR • NPSHA 大於零才能運作

  20. 單元操作 Pump特性 • PUMP 特性曲線 • 由pump製造廠商所提供 • 制動馬力(Pb)、NPSHR、揚程(ΔH)、效率(η)對流量之關係圖 ΔH Pb η NPSHR

  21. 單元操作 例題一 • 以pump將水（9.09m3/hr）(蒸汽壓1.8psi)由儲槽打至操作系統，出口壓力345kN/m2， pump效率60%，若管路摩擦損失，吸引方為3.45kN/m2，輸出方為37.9kN/m2， （a）求Hs (b) 求Hd (c ) 求NPSH(d) 若NPSHR為3.03m，pump合適嗎 b’ Hs= 1.01*105/1000-4*0.3048*9.8-3500/1000 Hd=1.01*105/1000+10*0.3048*9.8+3790/1000 NPSH=(14.7-1.8)*1.01*105/14.7/1000-4*0.3048*9.8-3500/1000 =73.2J/kg 以Z表示=73.2N-m/kg*gc/g =73.2N-m/kg* (1kg-m2/s2/N)/(9.8m/s2) =7.47m>3.03m 合適 NPSHA=4.44m=4.44*9.8J/kg 10ft 1.5”No.40 4ft a’

  22. 單元操作 Pa Pb 壓縮機（Compressor） • 壓縮機(狹義): 輸送氣體以加壓為主 • 壓縮比 Pb/Pa

  23. 單元操作 • adiabatic • 溫度隨壓力升高 • 密度隨壓力 • 壓縮過程,位能&動能不變d(η Wp )= • η Wp = = = 絕熱壓縮 Pb Pa

  24. 單元操作 • Isothermal（壓縮機需加冷卻系統） • ηWp = = = 恆溫壓縮 Pb Pa

  25. 單元操作 例題二 • 以三段式compressor將甲烷（標準狀況下306m3/hr）由1atm壓縮至64atm，入口溫度27oC，Cp=38.9 J/gmole- oC，γ=1.31程序如下圖 • 求每一段壓縮比=(64) 1/3=4，求壓縮機馬力（效率80%）17.8Kw • 求每一段出口氣體溫度 43˚C • 若以冷卻水冷卻，水上升12 oC，求每一段冷卻水用量 =0.082*1.01*10^5*300/(1-1/1.31)/16*(4^(1-1/1.31)-1)=2.55*10^5 J/kg Wp=3.2*10^5J/kg HP=0.055*3.2*10^2Kw=17.8Kw Tb=300*(4^(1-1/1.31)) =416K=430C 1’st 2’nd 3’rd compressor compressor compressor cooler cooler cooler T1 27 oCT2 27 oC T3 27 oC

  26. 單元操作 送風機（Fan , blower） • 氣體輸送機械（風量為考量） Pa Pb • ΔH = Hd - Hs= PB=

  27. 單元操作 送風機（Fan , blower） • 例題三 離心式送風機 每小時送16990 std m3空氣，入口壓力 737mmHg，出口壓力765mmHg，流速45.7m/s，效率65%，求送風機馬力？ Pb Pb • ΔH = Hd - Hs= PB=

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