編輯推薦
《過程設備與工業應用叢書》共6個分冊,分彆為:《反應過程、設備與工業應用》、《燃燒技術、設備與工業應用》、《傳熱技術、設備與工業應用》、《輸送技術、設備與工業應用》、《分離技術、設備與工業應用》和《工業過程設備維護與檢修》。本書是其中的一個分冊。
《輸送技術、設備與工業應用》在簡要介紹流體流動機理及特性的基礎上,分彆詳細介紹瞭液體輸送設備、氣體輸送設備和粉體輸送設備的工作原理、結構組成、工作特性、用途及評價,並對兩相流及固體輸送過程進行瞭簡要的闡述。
本書的讀者對象主要為石油、化工、生物、製藥、食品、醫藥、環境、機械等領域的科研人員、工程技術人員、研究設計人員和管理人員等,同時,也適閤高等學校過程裝備與控製工程專業、化工機械專業等相關專業的師生參考。
內容簡介
本書是“過程設備與工業應用叢書”的一個分冊。本書根據過程工業所用原料和生産産品的特性,提齣瞭對輸送設備的要求,對流體流動從理論上進行瞭介紹;並介紹瞭液體輸送設備——泵、高壓氣體輸送設備——往復式壓縮機和離心式壓縮機、低壓氣體輸送設備——風機、粉體的機械式輸送設備、粉體的流態化輸送設備——氣力輸送與水力輸送、粉體的生産加工設備——粉碎設備的工作原理、特性、分類、選型、使用要求、優化設計及工業應用等內容。
本書不僅適用於石油、化工、生物、製藥、食品、醫藥、環境、機械等專業的院校教師、研究生及高年級本科生,同時對過程裝備與控製工程、過程設備使用與維護、化學工程、化工機械等相關行業的工程技術人員、研究設計人員也會有所幫助。
作者簡介
廖傳華,南京工業大學,教授,廖傳華(1972—),男,湖北洪湖人。浙江大學化工過程機械專業碩士,南京工業大學化學工程專業博士,教授。 主要從事本科生《過程裝備成套技術》、課程設計、畢業設計等環節的教學工作,編寫教材2部。2005年獲江蘇省普通高校優 秀教學成果一等奬。 主要從事以下方嚮的研究工作:(1)高濃度難降解有機廢水深度治理與資源化利用:采用超臨界水氧化技術對高濃度難降解工業廢水和有機汙泥進行深度治理,不僅滿足達標排放,還能實現能源的綜閤利用。已發錶論文10多篇,齣版專著4部,申報發明專利15項(獲授權3項)。研究成分果於2011年和2013年分彆獲中國石油和化學工業聯閤會技術發明三等奬和二等奬各一項。(2)天然産物有效成分的高效提取:采用超臨界萃取技術對天然産物中的有效成份進行高效提取,既提高有效成分的提取率,又降低産物中的化學溶劑殘留。已發錶論文20多篇,齣版專著5部,獲授權發明專利1項。(3)超細粉體的製備:采用超臨界膨脹法製備超細粉體。已發錶論文多篇,齣版專著1部,獲授權發明專利1項。(4)熱力乾燥:主要從事噴霧乾燥、噴霧造粒、半乾法噴霧煙氣脫硫等方麵的研究工作,已發錶論文10多篇,獲授權專利1項。現為中國化工學會化學工程專業委員會乾燥專業組理事、中國通用機械乾燥協會技術委員會委員、中國通用機械乾燥協會標準化委員會委員。(5)可再生能源與低碳技術研究:主要從事中硬質秸稈的氣化、生物質超臨界水部分氧化製甲烷、中高溫太陽能熱利用、城市型風機等方麵的研究工作,已發錶論文10餘篇,齣版專著1部,申請發明專利8項。(6)工業節水減排技術:針對高耗水行業,采用夾點技術,在對用水節點進行分析的基礎上,進行工藝流程的優化與新型設備的開發,通過循環用水和廢水處理再生迴用而實現節約用水。研究成果獲2011年江蘇省水利科技優 秀成果二等奬。齣版專著《工業節水案例與技術集成》獲中國石油和化學工業優 秀圖書二等奬。
內頁插圖
目錄
第1章緒論
1.1過程工業的特徵/001
1.2過程工業的原料及産品/002
1.2.1無機産品及原料/002
1.2.2有機産品及原料/003
1.2.3生物質碳資源/008
1.3過程工業對輸送設備的要求/010
第2章流體流動
2.1流體的有關性質/011
2.1.1流體的密度/011
2.1.2流體的壓力/013
2.2流體靜力學/015
2.2.1流體靜力學基本方程/015
2.2.2流體靜力學基本方程的應用/016
2.3流體動力學/018
2.3.1流量與流速/018
2.3.2穩定流動與不穩定流動/019
2.3.3流體流動的物料衡算/019
2.3.4流體流動的能量衡算/020
2.4流體在管內的流動阻力/028
2.4.1牛頓黏性定律與黏度/028
2.4.2流體的流動類型/030
2.4.3流體的流動阻力/032
2.4.4管路計算/038
2.4.5管道直徑的確定/041
2.5流速與流量的測量/042
2.5.1測速管/042
2.5.2孔闆流量計/043
2.5.3轉子流量計/045
參考文獻/046
第3章泵
3.1泵的分類與選型/047
3.1.1泵的分類/047
3.1.2泵的性能參數/048
3.1.3泵的特性和使用要求/049
3.1.4過程工業用泵的要求/051
3.1.5泵的選型/052
3.2離心泵/053
3.2.1離心泵的工作原理和特性/054
3.2.2離心泵的分類/059
3.2.3離心泵的主要部件/061
3.3鏇渦泵/069
3.3.1鏇渦泵的工作原理/069
3.3.2鏇渦泵的結構與分類/070
3.3.3鏇渦泵的工作特性/071
3.3.4鏇渦泵的選用/072
3.4往復泵/073
3.4.1往復泵的工作原理/073
3.4.2往復泵的分類/074
3.4.3往復泵的性能麯綫/075
3.4.4往復泵的特點/076
3.4.5往復泵的應用/077
3.4.6其他往復泵/077
3.5轉子泵/079
3.5.1齒輪泵/079
3.5.2螺杆泵/084
3.6真空泵/089
3.6.1往復式真空泵/090
3.6.2水環式真空泵/090
3.6.3射流式真空泵/092
3.6.4其他類型真空泵/094
3.7磁力泵/094
參考文獻/095
第4章往復式壓縮機
4.1往復式壓縮機的工作過程及其特性/100
4.1.1適用範圍/101
4.1.2結構與組成/103
4.1.3分類及特性/103
4.1.4發展趨勢/106
4.2往復式壓縮機的組成/106
4.2.1機體/106
4.2.2麯軸/108
4.2.3連杆/113
4.2.4十字頭/117
4.2.5軸承/120
4.2.6氣缸(套)/122
4.2.7活塞及活塞環/128
4.2.8氣閥/136
4.2.9活塞杆及填料/140
4.2.10附件/144
4.2.11潤滑係統及潤滑油(脂)/148
參考文獻/149
第5章離心式壓縮機
5.1離心式壓縮機的基礎理論/152
5.1.1壓縮機的常用氣體性質/152
5.1.2壓縮機級中的氣體流動/153
5.1.3功與壓力升高——伯努利方程式/157
5.1.4壓縮機的壓縮過程和壓縮功/157
5.1.5壓縮機的級效率/159
5.1.6壓縮機的內功、內功率和軸功率/161
5.2壓縮機的基本組成/162
5.2.1進氣室/162
5.2.2葉輪/163
5.2.3擴壓器/167
5.2.4彎道和迴流器/170
5.2.5 排氣室/171
5.3離心式壓縮機的組成/172
5.3.1氣缸和隔闆/172
5.3.2轉子/174
5.3.3葉輪/176
5.3.4軸嚮力及其平衡裝置/177
5.4離心式壓縮機的密封結構/179
5.4.1迷宮型密封/179
5.4.2浮環密封/180
5.4.3機械接觸式密封/183
5.4.4乾氣密封/184
5.5離心式壓縮機的軸承結構/185
5.5.1動壓軸承工作原理/185
5.5.2支持軸承/186
5.5.3止推軸承/188
參考文獻/189
第6章風機
6.1風機的分類和用途/191
6.1.1離心式通風機/192
6.1.2軸流式通風機/192
6.1.3羅茨式鼓風機/193
6.1.4其他類型的風機/194
6.1.5通風機主要參數的確定/195
6.2離心式通風機/197
6.2.1主要氣流與結構參數/197
6.2.2通風機的理論基礎/199
6.2.3離心式通風機的損失和效率/205
6.2.4離心式通風機的組成/208
6.2.5離心性通風機的性能與用途/214
6.3軸流式通風機/214
6.3.1主要氣流與結構參數/214
6.3.2軸流式通風機的工作原理/216
6.3.3翼型空氣動力特性/220
6.3.4葉柵氣動力基本方程/223
6.3.5軸流式通風機的損失和效率/225
6.3.6軸流式通風機的組成/228
6.3.7軸流式通風機的性能與用途/232
6.4羅茨鼓風機/232
6.4.1羅茨鼓風機的組成/233
6.4.2羅茨鼓風機的選用/234
參考文獻/234
第7章粉體輸送設備
7.1膠帶輸送機/237
7.1.1膠帶輸送機的構造/237
7.1.2膠帶輸送機的應用/248
7.1.3膠帶輸送機的選型計算/250
7.1.4選型計算示例/257
7.2螺鏇輸送機/259
7.2.1螺鏇輸送機的構造/259
7.2.2螺鏇輸送機的應用/261
7.2.3螺鏇輸送機的選型計算/263
7.2.4選型計算示例/265
7.3鬥式提升機/266
7.3.1鬥式提升機的構造/266
7.3.2鬥式提升機的應用/269
7.3.3鬥式提升機的裝載和卸載方式/270
7.3.4鬥式提升機的選型計算/271
7.4鏈闆輸送機/272
7.4.1闆式輸送機/272
7.4.2颳闆輸送機/273
7.4.3埋颳闆輸送機/275
7.4.4FU鏈式輸送機/276
參考文獻/278
第8章兩相流與固體流化輸送
8.1兩相流的基本性質/279
8.1.1兩相流的濃度/279
8.1.2兩相流的密度/280
8.1.3兩相流的黏度/281
8.1.4兩相流的比熱容和熱導率/281
8.2顆粒在流體中的運動/282
8.2.1顆粒的受力/282
8.2.2顆粒在流體中的運動/283
8.2.3顆粒在流體中的運動方程/284
8.3固體流態化/285
8.3.1流化床/285
8.3.2流體阻力/287
8.3.3流化床的操作範圍/291
8.4氣力輸送/293
8.4.1氣力輸送係統的類型/294
8.4.2空氣輸送料槽/296
8.4.3螺鏇式氣力輸送泵/298
8.4.4倉式氣力輸送泵/300
8.4.5氣力提升泵/302
8.4.6氣力輸送係統的主要參數/303
8.4.7固體顆粒在水平管內的稀相輸送/304
8.4.8垂直管中稀相輸送時的最低氣速/306
8.4.9傾斜管中的最低氣速/307
8.4.10稀相氣力輸送的壓強降/308
8.4.11氣力輸送係統的優化設計/310
8.4.12氣力輸送係統的應用與發展/317
8.5水力輸送/322
8.5.1基本原理與顆粒的受力分析/322
8.5.2輸送管道內固體顆粒的運動/323
8.5.3水力輸送前後的處理/327
8.5.4水力輸送過程存在的問題/329
8.5.5水力輸送管道的壓力損失/329
8.5.6水力輸送中的管道磨損/331
參考文獻/335
第9章粉碎設備
9.1粉碎過程的主要錶徵參數/337
9.1.1粉碎過程的基本參數/338
9.1.2粉碎物料的基本物性/339
9.2粉碎工藝/340
9.2.1粉碎方式/341
9.2.2粉碎模型/341
9.2.3混閤粉碎和選擇性粉碎/342
9.3破碎設備/344
9.3.1顎式破碎機/345
9.3.2錘式破碎機/351
9.3.3輥式破碎機/357
9.3.4反擊式破碎機/359
9.3.5圓錐式破碎機/367
9.3.6破碎設備的工業應用/371
9.4粉磨設備/373
9.4.1球磨機/373
9.4.2輥壓機/381
9.4.3立式磨機/383
9.4.4粉磨工藝的工業應用/386
9.5超細粉碎設備/392
9.5.1機械衝擊式超細粉碎機/393
9.5.2氣流粉碎式超細粉碎機/395
9.5.3攪拌磨/400
9.5.4振動磨/407
9.5.5膠體磨/409
9.6粉碎物料的空氣分級設備/410
9.6.1粗粉分離器/411
9.6.2離心式選粉機/412
9.6.3鏇風式選粉機/413
9.6.4O-Sepa選粉機/414
9.6.5Sepax選粉機/417
9.6.6組閤式選粉機/418
9.6.7轉子選粉機/420
9.6.8礦渣微粉分級機/420
9.6.9打散分級機與V形選粉機/421
9.6.10選粉效率和循環負荷/423
參考文獻/424
前言/序言
物料輸送設備是過程工業中最常見的設備,人們常將其比喻為過程工業生産係統的“心髒”。過程工業所涉及的原料和生産的産品多種多樣,根據其形態可分為氣態物料、液態物料和固態物料。針對過程工業生産係統中所處理原料及所生産産品的物態、工藝條件等要求,在江蘇高校品牌專業建設工程資助項目(PPZY2015A022)的資助下,我們編寫瞭這本《輸送技術、設備與工業應用》,係統介紹瞭輸送過程對所用設備的要求及各種不同輸送設備在工業領域中的應用,力求使讀者通過本書的學習,對目前過程工業中涉及的輸送過程設備及其應用特性有一個概括性的瞭解。
根據物料的存在狀態及輸送要求,本書將輸送設備分為液態物料輸送設備(統稱泵)、氣態物料輸送設備(根據壓力大小分為壓縮機和風機)、粉狀物料輸送設備(機械式輸送設備、流態化輸送設備)及粉狀物料製備設備(粉碎設備),並分彆針對各種設備進行瞭理論闡述和工業應用實例介紹,使得本書具有很強的實用性。
全書共分9章。第1章根據過程工業所用原料和生産産品的特性,提齣瞭對輸送設備的要求;第2章對流體流動從理論上進行瞭介紹;第3章介紹瞭液體輸送設備——泵;第4章和第5章分彆介紹瞭高壓氣體輸送設備——往復式壓縮機和離心式壓縮機;第6章介紹瞭低壓氣體輸送設備——風機;第7章介紹粉體的機械式輸送設備;第8章介紹瞭粉體的流態化輸送設備——氣力輸送與水力輸送;第9章介紹瞭粉體的生産加工設備——粉碎設備。
全書由南京工業大學廖傳華、南京凱盛國際工程有限公司周玲和南京三方化工設備監理有限公司硃美紅著,其中,第1~3章、第6章、第8章由廖傳華著,第4章、第5章由硃美紅著,第7章、第9章由周玲著。全書由廖傳華統稿。
全書從選題到材料的收集整理、文稿的寫作及修訂等方麵都得到瞭南京工業大學黃振仁教授的大力支持,在此深錶感謝。南京三方化工設備監理有限公司趙清萬、許開明、李誌強,南京工業大學李政輝對本書的寫作工作提齣瞭大量寶貴的建議,南京朗潤機電進齣口公司硃海舟提供瞭大量圖片資料,研究生趙忠祥、閆正文、王太東、李洋、劉狀、汪威、李亞麗、廖瑋、宗建軍等在資料收集與文字處理方麵提供瞭大量的幫助,在此一並錶示衷心的感謝。
本書的寫作與修訂工作曆時三年,雖經多次審稿、修改,但由於作者水平有限,不足之處在所難免,敬請廣大讀者不吝賜教。在編寫過程中參考瞭大量的相關資料,書中沒有一一列齣,在此謹對原文作者緻以衷心的感謝。
著者
2017年8月於南京工業大學
《自動化生産綫上的脈搏:現代物料搬運係統精要》 在現代工業飛速發展的浪潮中,高效、精準的物料搬運係統已成為企業提升生産效率、降低運營成本、確保産品質量的關鍵。本書《自動化生産綫上的脈搏:現代物料搬運係統精要》深入剖析瞭當前工業生産中最具活力的輸送技術、設備及其在各行各業的廣泛應用,旨在為讀者提供一個全麵而實用的技術參考,助力企業構建更智能、更柔性的物料流解決方案。 本書並非對某一特定係列叢書的簡單概述,而是聚焦於“輸送技術、設備與工業應用”這一核心主題,從更宏觀、更具前瞻性的視角,係統地梳理瞭現代物料搬運領域的發展脈絡、技術前沿和實際挑戰。我們將一同探索那些驅動著工廠車間、倉庫物流乃至復雜供應鏈高效運轉的“生命綫”——那些默默無聞卻又至關重要的輸送設備與技術。 第一章:物料搬運係統概論與發展趨勢 本章將為讀者構建一個關於物料搬運係統的整體認知框架。我們將首先探討物料搬運在現代工業生産中的戰略地位,闡述其如何影響生産流程的連貫性、資源的利用效率以及整體的競爭力。隨後,我們將迴顧物料搬運技術的發展曆程,從最初的簡單機械裝置到如今高度自動化、智能化、網絡化的先進係統,分析各個階段的關鍵技術突破和演進方嚮。 特彆地,本章將重點關注當前物料搬運領域的發展趨勢,包括但不限於: 自動化與智能化升級: 機器人技術、傳感器技術、人工智能(AI)在物料搬運中的深度融閤,如自主導航搬運機器人(AGV)和自主移動機器人(AMR)的應用,以及基於機器學習的路徑優化和故障預測。 柔性化與模塊化設計: 應對日益多樣化的産品和生産需求,輸送係統如何從固定、剛性嚮靈活、可配置的模式轉變,適應小批量、多品種的生産模式。 綠色化與可持續性: 節能技術的應用,如高效電機、能量迴收係統,以及環保材料的使用,共同構建更可持續的物料搬運生態。 數字化與互聯互通: 物料搬運係統如何融入工業物聯網(IIoT)和數字孿生(Digital Twin)技術,實現數據的實時采集、分析與共享,從而進行遠程監控、預測性維護和全局優化。 第二章:核心輸送設備解析 本章將深入介紹各種主流的輸送設備,從基本原理到技術特點,再到適用場景,進行詳盡的剖析。我們將涵蓋以下幾類關鍵設備: 帶式輸送機: 詳細講解不同類型的輸送帶(如橡膠帶、PVC帶、金屬網帶等)的特性、適用範圍、驅動方式,以及在散料、件料搬運中的具體應用。 輥筒輸送機: 剖析其驅動原理(如電動輥筒、摩擦驅動),不同輥筒的材質和間距選擇,以及在包裝件、托盤等規則形狀物料輸送中的優勢。 鏈式輸送機: 探討其重載能力、鏈條類型(如闆式鏈、颳闆鏈)、運行方式(如懸掛式、鏈闆式),及其在汽車製造、重工等行業中的應用。 鬥式提升機: 介紹其垂直提升散狀物料的能力,不同鬥型、牽引構件(鏈條或鋼絲繩)的選擇,以及在糧食、水泥、礦石等行業的應用。 螺鏇輸送機: 解析其緊湊結構、輸送粉狀、小顆粒物料的特點,以及不同形式(如水平、傾斜、垂直)的優缺點。 振動輸送機: 探討其利用振動原理輸送物料的特點,以及在易碎、易粘連物料處理中的應用。 氣力輸送係統: 詳細介紹正壓、負壓、密相、稀相氣力輸送的原理、組成部件(如風機、輸送管道、分離器),以及在粉體、顆粒物料遠程、自動化輸送中的廣泛應用。 第三章:先進物料搬運技術與係統集成 本章將聚焦於更先進的物料搬運技術,以及如何將不同的設備和技術進行有效集成,構建高度協同的物料搬運係統。 自動導引車(AGV)與自主移動機器人(AMR): 深入比較AGV和AMR的技術原理、導航方式(如磁條導航、激光導航、視覺導航)、調度係統,以及它們在倉儲、製造、配送等場景中的應用。 自動化立體倉庫(AS/RS): 剖析AS/RS的核心組成部分(如堆垛機、貨架、輸送係統、倉儲管理係統WMS),不同類型的AS/RS(如巷道堆垛機、穿梭車係統),及其在提升倉儲效率、空間利用率方麵的重要作用。 分揀係統: 介紹各種自動化分揀技術,如交叉帶分揀機、推播式分揀機、滑塊式分揀機,以及它們在快遞物流、電商訂單處理中的關鍵角色。 機器人集成與自動化裝卸: 探討工業機器人(如碼垛機器人、搬運機器人)在物料搬運中的集成應用,以及自動化裝卸設備(如自動叉車、升降平颱)如何提高裝卸效率和安全性。 係統集成與控製: 強調物料搬運係統與其他生産設備、信息係統(如MES、ERP)的集成,以及如何利用PLC、SCADA、WCS等控製係統實現設備的協同作業和流程的自動化管理。 第四章:物料搬運係統在重點工業領域的應用實踐 本章將結閤具體工業領域的實際需求,展示物料搬運技術和設備的典型應用案例,幫助讀者理解技術如何轉化為生産力。 製造業: 汽車工業: 汽車總裝綫上的零部件輸送、白車身搬運、成品車存儲與配送。 電子電器: 精密元器件的SMT貼片綫輸送、成品組裝綫、包裝與入庫。 食品飲料: 原料輸送、半成品及成品包裝、灌裝綫、冷鏈物流。 化工與製藥: 粉末、顆粒、液體原料的密閉輸送,危險品安全搬運,GMP規範下的潔淨輸送。 重工與冶金: 礦石、煤炭、鋼鐵等原材料的遠距離、大批量輸送,成品件的搬運。 倉儲物流: 電商與快件: 高效的包裹分揀、自動入庫、齣庫與配送。 第三方物流(3PL): 靈活的存儲、集貨、發貨解決方案。 港口與機場: 集裝箱、行李的自動化搬運與分撥。 其他領域: 港口碼頭: 散貨、集裝箱的裝卸與轉運。 機場: 行李處理係統、貨物自動化分撥。 第五章:物料搬運係統的規劃、設計與優化 本書的最後一章將迴歸到實際操作層麵,指導讀者如何進行有效的物料搬運係統規劃、設計和持續優化。 需求分析與方案選擇: 如何根據物料特性、生産工藝、場地條件、投資預算等因素,準確評估需求,並選擇最閤適的輸送設備和技術。 係統設計原則: 模塊化設計、標準化、易於維護、安全可靠、經濟高效等關鍵設計原則。 場地布局與流程規劃: 如何優化生産綫布局,設計閤理的物料流路徑,減少搬運距離和瓶頸。 能耗分析與節能設計: 如何評估係統的能耗,並采取節能措施,降低運營成本。 維護與故障診斷: 常見故障的預防與排除,預測性維護的應用,以及如何建立有效的維護體係。 未來發展展望: 探討物聯網、大數據、AI等新興技術在物料搬運係統中的進一步融閤,以及智能化、無人化工廠的未來形態。 《自動化生産綫上的脈搏:現代物料搬運係統精要》旨在成為您在物料搬運領域探索與實踐的可靠指南。通過本書的學習,您將能更深刻地理解現代輸送技術的核心價值,掌握各類先進設備的工作原理與應用特點,並能為您的企業量身定製高效、智能的物料搬運解決方案,從而在激烈的市場競爭中贏得先機。
這本書《過程設備與工業應用叢書--輸送技術、設備與工業應用》的價值,遠不止於介紹各種輸送設備本身,更在於它揭示瞭這些設備在工業生産中的“靈魂”——也就是它們如何被設計、選型、集成和優化,以達到最佳的生産效率和經濟效益。我是一名項目經理,經常需要協調不同專業的技術人員,並對項目預算進行把控。這本書為我提供瞭一個非常好的宏觀視角。我能夠從中瞭解不同輸送方案的技術可行性、設備成本、運行費用以及維護要求,這有助於我在項目初期做齣更明智的決策。書中關於輸送係統生命周期成本的分析,以及如何通過技術創新來降低總體擁有成本,對我來說極具參考價值。我還可以利用書中提供的各種圖錶和數據,嚮管理層清晰地解釋不同輸送方案的優劣,從而爭取到必要的資源支持。總而言之,這本書為我這樣一個非技術齣身但需要掌握技術全局的人,提供瞭一個非常寶貴的工具,讓我能夠更專業、更自信地處理與輸送技術相關的項目。