Hgpa1100一、離心泵的安裝高度地確定1.氣蝕現(xiàn)象由于液體的汽化和凝結(jié)而產(chǎn)生的對(duì)葉輪的破壞現(xiàn)象

p1<pa——有一定真空度，真空度越高，吸力越大,Hg

越大。

當(dāng)p1

小于一定值后(p1<pv,pv

為環(huán)境溫度下液體的飽和蒸汽壓，將發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。

pv100℃=760mmHg,pv40℃=55.32mmHg離心泵安裝與使用為避免發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，應(yīng)限制p1不能太低，或Hg不能太大，即泵的安裝高度不能太高。汽蝕現(xiàn)象發(fā)生的條件是：泵入口處的壓力p1＜操作溫度下液體的飽和蒸汽壓pv

安裝高度即泵吸入口處中心線距貯槽液面的垂直距離為Hg根據(jù)柏努力方程2離心泵的安裝高度造成離心泵汽蝕現(xiàn)象的因素分析①幾何安裝高度Hg越高，泵入口處壓力p1越低，若要防止發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，必須使p1＞pv，因此，Hg有一個(gè)最大值。②越大，泵入口處壓力p1越低，汽蝕的可能性越大③吸入管內(nèi)的流速越大，泵入口處壓力p1也越低，汽蝕的可能性也越大為了防止汽蝕現(xiàn)象的發(fā)生，對(duì)離心泵的幾何安裝高度必須進(jìn)行限制。汽蝕余量也是離心泵的一個(gè)性能參數(shù)，是離心泵生產(chǎn)廠家規(guī)定的：為防止汽蝕現(xiàn)象離心泵入口處的靜壓頭與動(dòng)壓頭之和必須超過被輸送液體在操作溫度下的飽和蒸汽壓頭的最小值，用△h允表示汽蝕余量式中h—汽蝕余量，m；

pv

—操作溫度下液體飽和蒸汽壓，N/m2。允許吸上真空高度Hs泵入口處壓力p1所允許的最大真空度。mH2OHs與泵的結(jié)構(gòu)、液體的物化特性等因素有關(guān)。一般，Hs<5~7mH2O.式中pa—大氣壓，N/m2

ρ—被輸送液體密度，kg/m3Hgp01100如何用允許吸上真空高度確定泵的安裝高度？Hg—泵的安裝高度；u2/2g—進(jìn)口管動(dòng)能；∑Hf—進(jìn)口管阻力;Hs

—允許吸上真空高度，由泵的生產(chǎn)廠家給出。提高Hg的方法取截面0-0，1-1，并以截面0-0為基準(zhǔn)面，在兩截面間柏努利方程，可得若貯槽為敞口，則p0為大氣壓pa，則有

泵制造廠只能給出Hs值，而不能直接給出Hg值。因?yàn)槊颗_(tái)泵使用條件不同，吸入管路的布置情況也各異，有不同的u2/2g

和∑Hf

值，所以，只能由使用單位根據(jù)吸入管路具體的布置情況，由計(jì)算確定Hg。問題：泵制造廠能直接給出泵的安裝高度嗎？Hs’=Hs＋(Pa－10)－(Pv－0.24)

式中Hs’—操作條件下輸送水時(shí)允許吸上真空高度，mH2O；

Hs

—

泵樣本中給出的允許吸上真空高度，mH2O；

Pa

—

泵工作處的大氣壓，mH2O；

Pv

—

泵工作溫度下水的飽和蒸汽壓，mH2O；

0.24

—

實(shí)驗(yàn)條件下水的飽和蒸汽壓，mH2O。

原因：在泵的說明書中所給出的Hs是大氣壓為10mH2O，水溫為20℃狀態(tài)下的數(shù)值。如果泵的使用條件與該狀態(tài)不同時(shí)，則應(yīng)把樣本上所給出的Hs值，按下式換算成操作條件下的Hs’值。

泵允許吸上真空高度的換算泵安裝地點(diǎn)的海拔越高，大氣壓力就越低，允許吸上真空高度就越小。輸送液體的溫度越高，所對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽壓就越高，這時(shí)，泵的允許吸上真空高度也就越小。海拔高度↑，液體溫度↑→Hg↓不同海拔高度時(shí)大氣壓力值可查表。將式（2-9）與（2-12）合并可導(dǎo)出汽蝕余量Δh與允許安裝高度Hg之間關(guān)系為上式中p0為液面上方的壓力，若為敞口液面則p0=pa。如何利用允許吸上真空高度確定泵的安裝高度？

只要已知允許吸上真空高Hs與汽蝕余量中的任一個(gè)參數(shù)，均可確定泵的安裝高度。

注：泵性能表上的值也是按輸送20℃水而規(guī)定的。當(dāng)輸送其它液體時(shí)，需進(jìn)行校正。具體校正方法可參閱有關(guān)文獻(xiàn)。例2-2某臺(tái)離心泵從樣本上查得允許吸上真空高度Hs=6m，現(xiàn)將該泵安裝在海拔高度為500m處，若夏季平均水溫為40℃。問修正后的Hs’應(yīng)為多少？若吸入管路的壓頭損失為1mH2O，泵入口處動(dòng)壓頭為0.2mH2O。問該泵安裝在離水面5m高度處是否合適？Ｈｇ解:當(dāng)水溫為40℃時(shí)，Hv=0.75m。查表得Ha=9.74m。

Hs’=Hs＋(Ha－10)－(Hv－0.24)

=6＋(9.74－10)－(0.75－0.24)=5.23m泵的安裝高度為:

Hｇ=Hs’－u12/2g－ΣHf=5.23－0.2－1=4.93m<5m故泵安裝在離水面5m高度處不合適。

離心泵在特定管路系統(tǒng)中工作時(shí)，液體要求泵供給的壓頭Ｈ可由柏努利方程式求得，即

二、離心泵的工作點(diǎn)

當(dāng)離心泵安裝在一定的管路系統(tǒng)中工作時(shí)，其壓頭和流量不僅與離心泵本身的特性有關(guān)，而且還取決于管路的工作特性。

1、管路特性曲線

上式可簡化為Ｈ＝Ａ＋∑Hf

與管路中液體流量無關(guān)，在輸液高度和壓力不變的情況下為一常數(shù)，以符號(hào)Ａ表示。若貯槽與受槽的截面都很大，該處流速與管路相比可忽略不計(jì).此式中壓頭損失為式中Q為管路系統(tǒng)的流量，m3/s

對(duì)于特定的管路系統(tǒng)，l、le、d均為定值，湍流時(shí)摩擦系數(shù)的變化也很小，令則式（2-14）可簡化為Ｈ＝Ａ＋BQ2上式表明：在特定管路中輸送液體時(shí)，所需壓頭Ｈ隨液體流量Q的平方而變化，此關(guān)系所描繪的Ｈ－Q曲線，稱為管路特性曲線。它表示在特定的管路中，壓頭隨流量的變化關(guān)系。注意：管路特性曲線的形狀與管路布置及操作條件有關(guān)，而與泵的性能無關(guān)。AQH管路的特性曲線泵的特性曲線離心泵的特性曲線H-Q與其所在管路的特性曲線He-Qe的交點(diǎn)稱為泵在該管路的工作點(diǎn)，如圖所示。H=HeQ=QeQ或QeH-QMHe-QeH或He工作點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的流量與壓頭既滿足管路系統(tǒng)的要求，又為離心泵所能提供。

2、工作點(diǎn)（dutypoint）工作點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的流量Q與壓頭Ｈ既是管路系統(tǒng)所要求，又是離心泵所能提供的;若工作點(diǎn)所對(duì)應(yīng)效率是在最高效率區(qū)，則該工作點(diǎn)是適宜的。泵的工作點(diǎn)表示改變離心泵的轉(zhuǎn)速或改變?nèi)~輪外徑，以改變泵的特性曲線。

調(diào)節(jié)流量實(shí)質(zhì)上就是改變離心泵的特性曲線或管路特性曲線，從而改變泵的工作點(diǎn)。離心泵的流量調(diào)節(jié)，通常從兩方面考慮：兩者均可以改變泵的工作點(diǎn)，以調(diào)節(jié)流量。在排出管線上裝適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)閥，以改變管路特性曲線；三、流量調(diào)節(jié)當(dāng)閥門關(guān)小時(shí)，管路局部阻力加大，管路特性曲線變陡，泵的工作點(diǎn)由M移到M1。流量由QM減小到QM1。改變閥門開度以調(diào)節(jié)流量，實(shí)質(zhì)是用開大或關(guān)小閥門的方法來改變管路特性曲線。M1MM2QM1QMQM2Q或QeH或HeH-Q12當(dāng)閥門開大時(shí)，管路局部阻力減小，管路特性曲線變得平坦一些，工作點(diǎn)移到M2，流量加大到QM2。1、改變閥門的開度要把泵的轉(zhuǎn)數(shù)提高到n1，泵的特性曲線就上移到nM1位置，工作點(diǎn)由M移到M1，流量和壓頭都相應(yīng)加大;改變離心泵的轉(zhuǎn)數(shù)以調(diào)節(jié)流量，實(shí)質(zhì)上是維持管路特性曲線不變，而改變泵的特性曲線。M1MM2Q或QeH或HeH-QHe-Qen1nn2若把泵的轉(zhuǎn)數(shù)降到n2，泵的特性曲線就移到nM2位置，工作點(diǎn)移到M2，流量和壓頭都相應(yīng)地減小。2、改變泵的轉(zhuǎn)數(shù)

車削葉輪的外徑是離心泵調(diào)節(jié)流量的一種獨(dú)特方法。在車床上將泵葉輪的外徑車小，這時(shí)葉輪直徑、流量、壓頭和功率之間關(guān)系。3、車削葉輪的外徑采用什么方法來調(diào)節(jié)流量，關(guān)系到能耗問題。改變閥門開度調(diào)節(jié)流量方法簡便，應(yīng)用廣泛。但關(guān)小閥門會(huì)使阻力加大，因而需要多消耗一部分能量以克服附加的阻力，該法不經(jīng)濟(jì)的。改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量可保持管路特性曲線不變，流量隨轉(zhuǎn)速下降而減小，動(dòng)力消耗也相應(yīng)降低，因節(jié)能效果顯著，但需要變速裝置，難以做到流量連續(xù)調(diào)節(jié)。4、幾種流量調(diào)節(jié)方法的比較改變?nèi)~輪直徑可改變泵的特性曲線，但可調(diào)節(jié)流量范圍不大，且直徑減小不當(dāng)還會(huì)降低泵的效率。

在輸送流體量不大的管路中，一般都用閥門來調(diào)節(jié)流量，只有在輸液量很大的管路才考慮使用調(diào)速的方法。

問：離心泵流量調(diào)節(jié)的方法有哪些？

在實(shí)際工作中，當(dāng)單臺(tái)離心泵不能滿足輸送任務(wù)的要求或者為適應(yīng)生產(chǎn)大幅度變化而動(dòng)用備用泵時(shí)，都會(huì)遇到泵的并聯(lián)與串聯(lián)使用問題。這里僅討論二臺(tái)性能相同泵的并聯(lián)與串聯(lián)的操作情況。四、并聯(lián)與串聯(lián)操作

聯(lián)合特性曲線的作法：在每一個(gè)壓頭條件下，使一臺(tái)泵操作時(shí)的特性曲線上的流量增大一倍而得出。

當(dāng)一臺(tái)泵的流量不夠時(shí)，可以用兩臺(tái)泵并聯(lián)操作，以增大流量。1并聯(lián)操作He-Qe0HHH并ⅠⅡQQQ并曲線Ｉ表示一臺(tái)泵的特性曲線曲線Ⅱ表示兩臺(tái)相同的泵并聯(lián)操作時(shí)的聯(lián)合特性曲線注意：對(duì)于同一管路，其并聯(lián)操作時(shí)泵的流量不會(huì)增大一倍，如圖所示。因?yàn)閮膳_(tái)泵并聯(lián)后，流量增大，管路阻力亦增大。Q并<2Q

當(dāng)生產(chǎn)上需要利用原有泵提高泵的壓頭時(shí)，可以考慮將泵串聯(lián)使用。兩臺(tái)相同型號(hào)的泵串聯(lián)工作時(shí)，每臺(tái)泵的壓頭和流量也是相同的。在同樣的流量下，串聯(lián)泵的壓頭為單臺(tái)泵的兩倍。0HHH串QQQ串ⅠⅡ聯(lián)合特性曲線的作法：將單臺(tái)泵的特性曲線Ｉ的縱坐標(biāo)加倍，橫坐標(biāo)保持不變，可求得兩臺(tái)泵串聯(lián)后的聯(lián)合特性曲線Ⅱ，H串<2H2串聯(lián)操作例2-4如附圖所示，今有一輸送河水的任務(wù)，要求將某處河水以80m3/h的流量，輸送到一高位槽中，已知高位槽水面高出河面10m，管路系統(tǒng)的總壓頭損失為7mH2O。試選擇一適當(dāng)?shù)碾x心泵.并估算由于閥門調(diào)節(jié)而多消耗的軸功率。11‘22‘10m解根據(jù)已知條件，選用清水泵。以河面1-1截面為基準(zhǔn)面，并取1-1與2-2截面列柏努利方程式，則由于所選泵壓頭較高，操作時(shí)靠關(guān)小閥門調(diào)節(jié)，因此多消耗功率為：

根據(jù)流量Q(80m3/h)和H(17m)可選4B20型號(hào)的泵。由附錄查得該泵性能為：流量90m3/h；壓頭20mH2O；軸功率6.36kW；效率78%。例題：用泵把20℃的苯從地下貯罐送到高位槽，流量為300l/min。高位槽液面比貯罐液面高10m。泵吸入管用

89×4mm的無縫鋼管，直管長為15m，管上裝有一個(gè)底閥(可初略地按旋啟式止回閥全開時(shí)計(jì)算)、一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彎頭；泵排出管用

57×3.5mm的無縫鋼管，直管長度為50m，管路上裝有一個(gè)全開的截止閥和三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彎頭。貯罐和高位槽上方均為大氣壓。設(shè)貯罐液面維持恒定。試選擇合適的泵。11‘22‘10m7m7m式中，z1=0,z2=10m,p1=p2,u10,u2

0

∴W=9.81×10+∑hf解：

依題意，繪出流程示意圖。取截面和基準(zhǔn)面，如圖所示。在兩截面間列柏努利方程，則有進(jìn)口段：d=89-2×4=81mm,l=15m查圖，得=0.029進(jìn)口段的局部阻力：底閥：le=6.3m彎頭：le=2.73m進(jìn)口阻力系數(shù)：=0.5d=57-2×3.5=50mm,l=50m查圖，得=0.0313出口段：出口段的局部阻力：全開閘閥：le=0.33m全開截止閥：le=17m標(biāo)準(zhǔn)彎頭(3)：le=1.6×3=4.8m出口阻力系數(shù)：=1.0總阻力：軸功率：選泵Q泵=1.1×300×60/1000=19.8m3/hH泵=1.1×(w/g)=1.1×(252.4/9.81)=28.33m從離心泵的產(chǎn)品目錄中選擇泵：IS80-50-120，其參數(shù)為：流量：20m3/h；揚(yáng)程：30.8m;轉(zhuǎn)速：2900r/min;功率：2.6kW;效率：64%；允許吸上真空高度：7.2m校正安裝高度允許：Hs’=Hs+(Pa-10)-(Pv-0.24)