第一節(jié)液體輸送設(shè)備概述一．離心泵工作原理和主要部件二．離心泵的基本方程式三．離心泵的主要性能參數(shù)與特性曲線四．離心泵性能參數(shù)的改變及換算五．離心泵的氣蝕現(xiàn)象與允許吸上的高度六．泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)七．離心泵的選型及操作八．其它類型的泵第一節(jié)概述用于向流體提供能量并完成輸送任務(wù)的機(jī)械叫流體輸送機(jī)械用于輸送液體──泵?風(fēng)機(jī)?壓縮機(jī)液體輸送設(shè)備?離心泵按工作原理〈???漩渦泵泵泵轉(zhuǎn)復(fù)旋往用于輸送氣體──〈模型一點(diǎn)擊這里看大圖動(dòng)畫點(diǎn)擊這里看大圖離心泵主要由旋轉(zhuǎn)的葉輪和固定的泵殼組成,葉輪上有4─8片后彎的葉片,泵殼成蝸殼形。依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉輪在離心力的作用下，將能量傳遞給液體，

在這里主要是增加液體的靜壓能。一．離心泵工作原理和主要部件1．工作原理。中間水面下降──壓強(qiáng)下降四周水面上升──壓強(qiáng)上升回上頁(yè)回首頁(yè)離心泵的氣縛：由于空氣的密度遠(yuǎn)小于液體(水)，產(chǎn)生的離心力小，因此在泵的葉輪吸入中心產(chǎn)生的負(fù)壓不高，則由液面大氣壓和葉輪中心的壓差不足于把液體壓入(吸入)葉輪內(nèi)。作用：直接給液體傳遞能量的部件?閉式?葉輪按形式分三種〈開式

??半開式2.離心泵的主要部件1).葉輪：動(dòng)畫回上頁(yè)

?單吸?雙吸葉輪按吸入方式分兩種〈雙吸單吸2)泵殼：作用：匯集液體轉(zhuǎn)換能量導(dǎo)輪3)軸封裝置：填料密封填料函填料

壓蓋二．離心泵的基本方程式1．液體質(zhì)點(diǎn)在葉輪內(nèi)的運(yùn)動(dòng)1)圓周運(yùn)動(dòng)uu

=

2πRn

和半徑及轉(zhuǎn)速有關(guān)60方向：在該點(diǎn)圓周切線方向2)相對(duì)運(yùn)動(dòng)w方向：在該點(diǎn)葉片的切線方向大小：與流量及葉片形狀有關(guān)，

愈到外緣，流道擴(kuò)大則動(dòng)能下降轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓強(qiáng)。3)合速度

cc

=u

+

w4)

速度三角形α－c與u的夾角β－w和u的反向延長(zhǎng)線夾角w

=c

2

+u

2

?2cu

cos

α2.基本方程的推導(dǎo)在本章習(xí)慣上用壓頭來表示泵對(duì)單位重量流體所提供的能量HT

——J/N

(m)假設(shè)1)理想流體，無(wú)摩擦損失2)葉片無(wú)限多，厚度無(wú)限薄，則液體質(zhì)點(diǎn)嚴(yán)格沿葉片運(yùn)動(dòng)，根據(jù)伯努利方程，單位重量流體從葉片入口到出口獲得的能量為：一

一T∞

P

C

ρg

2g

(忽略位差)Hp─靜壓頭增量由以下兩方面組成1)離心力作功j

dR

=

j

dR

=

(R

?

R12

)

=

2)能量轉(zhuǎn)換：由于流道擴(kuò)大，流速由w1

→w2變小而轉(zhuǎn)變成靜壓能為

w1?

w

22g∴

HT∞

=

+

+

111111111111111111122122R1RR2RH

=

H

+

H

=

P2

?

P1

+

c

?

c

12222

2將w

=c

+u

?2c1

u

1

cos

α1w

=c

+u

?2c

2

u

2

cos

α

2

代入并整理H

=

u2c2cosα2?

u1c1cosα1g一般設(shè)計(jì)時(shí)使α1＝900

,cosα1

=

0222222121212為討論方便，再經(jīng)變換∴HT∞

=2

?2

2

QT??b2

??葉輪外緣寬度

??QT

－－泵理論流量22u2

u

ctgβg

gπD2b2?D

??葉輪外直徑u2c2cosα2g──離心泵基本方程式∴H

=T∞T∞2)葉片形狀對(duì)壓頭即流量的影響(1).后彎葉片β2

<90ο

ctg

β2

>0H

<

u

g則QT

↑,HT∞

↓223.基本方程式討論

u

u2ctgβ2直徑D2

↑或轉(zhuǎn)速u2

↑,則HT∞

↑221)當(dāng)葉片形狀固定(β2

固定)HT∞

=?

QTg

gπD2b2T∞(3).前彎葉片β2

>

90ο

ctgβ2

<0H

>

u

g則QT

個(gè),HT∞

個(gè)22(2)

.徑向葉片

HT∞

=

?

QTβ2

=

90ο

ctg

β2

=0H

=

u

g則HT∞與QT

無(wú)關(guān)22T∞T∞由上似乎前彎葉片最好,在同一QT

下，HT∞最大，且隨QT

個(gè),HT∞

個(gè)但實(shí)際離心泵都是采用后彎葉片及β2

<

90ο因?yàn)镠T∞

=HP

+HCP如果HC

大，則在泵體中能量損失大，泵輸出的有效能量反而較小可用右圖表示離心泵主要想得到靜壓頭H

，點(diǎn)擊這里看大圖回上頁(yè)在β2

<90ο

時(shí),HP

>HC

β2

=90ο

,HP

=

HCβ2

>90ο

,HP

<

HC對(duì)離心泵采用β2

<

90ο

的

后彎葉片，其流量和理論

壓頭關(guān)系如圖點(diǎn)擊這里看大圖點(diǎn)擊這里看大圖回上頁(yè)

回上頁(yè)基本方程式中沒有ρ出現(xiàn)，因此ρ對(duì)HT∞無(wú)影響(p∞離心力＝ω2

Rm

=ω2

RQ

ρ)u

u2ctgβ2T∞

g

gπD2b2

T223)密度ρ對(duì)H

T∞

的關(guān)系H

=?

Q=ρgHP三．離心泵的主要性能參數(shù)與特性曲線1.主要性能參數(shù)1)流量Q：(l/s)或(m

3

/h).決定于泵的結(jié)構(gòu)尺寸和轉(zhuǎn)速2)壓頭(揚(yáng)程)H

：(m)離心泵對(duì)單位重量流體所提供的有效能量。由實(shí)驗(yàn)測(cè)定3)效率η容積損失水力損失機(jī)械損失4)軸功率N

—泵軸所需的功有效功率Ne

??液體所得到的功N

=

Ne

N

=

HQ

ρg

=

HQ

ρ×

9

.81

=

HQ

ρη

e

10001000

102：N

=(KW

)2.離心泵的特性曲線它反映了離心泵各個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系，由試驗(yàn)測(cè)定1)H?Q曲線(1).當(dāng)n

一定Q

個(gè)

,H

↓(2).當(dāng)Q

=0,H

≠0

2)N?Q曲線(1).當(dāng)Q

=0,N

≠0(2).隨Q

個(gè),N

個(gè),在Q

=0時(shí)，N最小如圖點(diǎn)擊這里看大圖回上頁(yè)回上頁(yè)3)η

?Q曲線(1).當(dāng)Q

=0,η

=0(2).隨Q

個(gè),η有一最大值

——設(shè)計(jì)點(diǎn)泵應(yīng)該在設(shè)計(jì)點(diǎn)附近工作

四．離心泵性能參數(shù)的改變及換算離心泵的特性曲線是在常壓下(1at)、

20oC清水，在一定轉(zhuǎn)速下測(cè)定的，如果使用條件與上不符，則性能參數(shù)將發(fā)生變化。故在離心泵啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)先關(guān)閉出口閥，使泵在最小N下啟動(dòng)，以防止電機(jī)超負(fù)荷，保護(hù)電機(jī)。1.密度ρ密度對(duì)H無(wú)影響、對(duì)Q

、η也無(wú)影響但ρ

個(gè)，則N

個(gè),(Q

N

=)2.粘度的影響當(dāng)輸送液體的粘度大于常溫水的粘度時(shí)則μ

個(gè)，而H,Q

，η

都下降，N

上升當(dāng)ν

=>20(厘沲)時(shí)需換算Q

'

=C

Q

Q

H

'

=C

H

H

η

'

=

C

ηη3.轉(zhuǎn)速的影響由比例律得

=

4.

葉

=

=

232：響得影律的定D2割徑切直由輪=========33=Q1

n1=Q2

n2

=

22五．離心泵的氣蝕現(xiàn)象與允許吸上高度1.氣蝕現(xiàn)象(1).虹吸現(xiàn)象(2).氣蝕現(xiàn)象當(dāng)葉輪吸入口處的壓強(qiáng)低于所輸送液體的飽和蒸汽壓時(shí)液體在該處液化，產(chǎn)生氣泡隨著液體在離心力的作用下從低壓區(qū)進(jìn)入高壓區(qū)，因受到高壓而聚凝破裂，產(chǎn)生局部真空，周圍液體以極高速度沖向這些氣泡中心形成的真空點(diǎn)，產(chǎn)生巨大的沖擊速度和沖擊力，如果這些氣泡是發(fā)生在葉片表面，則葉片會(huì)受到高壓高速流體的沖擊，久而久之，則會(huì)被剝蝕──氣蝕作用因此必須使葉輪入口處最低壓強(qiáng)大于所輸送液體的飽和蒸汽壓。氣蝕現(xiàn)象在實(shí)際操作中，因葉輪入口處的壓強(qiáng)不易測(cè)出，而往往以泵入口處1─1截面的壓強(qiáng)為準(zhǔn)，

考慮一個(gè)安全量設(shè)p1為泵不發(fā)生氣蝕時(shí)的最低壓強(qiáng)，在0→1

列方程

=

+

Hg

+

+

∑Hf

0→12.離心泵的允許吸上高度(最大安裝高度)Hg

=

H

?

?

∑

Hf

0

→

1Hg

??泵的允(最大)安裝高度注意:1)p1是一個(gè)實(shí)驗(yàn)值，其值p1

>pV

,它

和泵的構(gòu)造、流量、液體的密度、飽和蒸汽壓pV

有關(guān)S'令

=

H

－－允許吸上真空度S'H

g

=??∑

H

f

0

→

1

|

吸上的真空度,

m

蒸m汽3壓,

m〈〈〈〈〈((〈g和密度,kC水飽的0o體，2液下下件件條條驗(yàn)作試操－Pa許--試驗(yàn)條件時(shí)大氣壓,

m--泵操作條件時(shí)液面上方壓強(qiáng),S'--泵樣本上查到試驗(yàn)條件下允10P0HHS

=「|H

+

(

P0

-

10)

-

(

PV

-

0

.24)]|

1000S'L

9

.81〉1000

9

.81〉1000

」

ρ2)H

是在20o

C,一個(gè)at壓力,用清水做實(shí)驗(yàn)得出，可在泵的說明書中查出，如果使用條件與此不符，則H

必須校正S'S'則H

g

＝H

S

-

-

x

H

f

0

-

13.氣蝕余量對(duì)于輸送某些沸點(diǎn)較低的油類的泵，為防止發(fā)生氣蝕，又規(guī)定了令一個(gè)參數(shù)──氣蝕余量

?h即

+

?

=

?h規(guī)定為防止氣蝕，離心泵入口處，液體的靜壓頭和動(dòng)壓頭之和應(yīng)大于操作條件下液體飽和蒸汽壓一個(gè)數(shù)值：

+

=

?h

+

而由0?1列方程：Hg

=

?

?

?

∑

Hf

0

?

1

=

?

(

+

)

?

∑

Hf

0

?

1∴

Hg

=

?

?

?h

?∑

Hf

0

?

1

△h可由泵的說明書中查到說明:1)泵的允許安裝高度有兩種計(jì)算方法，即按允許吸上真空度HS

和允許氣蝕余量?h兩種計(jì)算，泵的實(shí)際安裝高度應(yīng)小于允許(最大)安裝高度。如計(jì)算出Hg

為負(fù)值，則表示泵應(yīng)安裝在液面以下2)為防止泵發(fā)生氣蝕，可采用下列辦法①盡量減少吸入管路的阻力，如采用較大吸入管徑，泵盡量靠近液源，減少?gòu)澒?、管件，泵吸入管一般不裝閥門。②把泵安裝在液面以下。六．泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)1．離心泵的工作點(diǎn)將一臺(tái)離心泵安裝在一管路中，則此工藝過程對(duì)離心泵提出了壓頭需要為HeHe

=?Z

+++

∑

Hf對(duì)于工藝條件固定，管道也固定?Z

+=K(常數(shù))

=

0∑

Hf

=(λ

+∑ζ),

而u

=對(duì)于一定管路l,∑

le

,∑ζ,d均為常數(shù)，而λ也是常數(shù)

Hf

=

BQ2∴He

=K

+BQ

2

──管路特性曲線(二次函數(shù)曲線)泵的特性曲線與管路特性曲線的交點(diǎn)──離心泵的工作點(diǎn)(H,Q)2．離心泵的流量調(diào)節(jié)1)改變泵的特性曲線①改變轉(zhuǎn)速nn

個(gè),曲線上移n

↓,曲線下移H?QMHe?Qe

eH=HeQ=Qe

Q或Qe②改變?nèi)~輪直徑D2只可切削D2

↓,曲線下移2)改變管路特性曲線He

=K

+BQ2

K

=?Z

+

不可改變B

=

(λ

+

∑ζ)

,

d

,

l不可改變只可改變?chǔ)啤y門開度變化，改變局部阻力系數(shù)ζ

使B變化，從而使曲線變化，而工作點(diǎn)移動(dòng)閥門關(guān)小ζ

個(gè),B

個(gè),Q

↓,H

個(gè)閥門開大，ζ

↓,B

↓,Q

個(gè),H

↓點(diǎn)擊這里看大圖回上頁(yè)3．離心泵的串聯(lián)，并聯(lián)操作1)并聯(lián)作圖法：同一H下，Q加倍數(shù)學(xué)法：?jiǎn)伪肏

=A

?BQ2并聯(lián)H

'

=H

A'

=

AB'

(2Q)2

=BQ2

,B'

4Q2

=BQ2

,'

1：B

=

4

B：H

=A

?Q

2點(diǎn)擊這里看大圖,

,回上頁(yè)數(shù)學(xué)法：?jiǎn)伪肏

=A

?BQ2串聯(lián)H

'

=2A?2BQ22)串聯(lián)作圖法：同一Q下，H加倍點(diǎn)擊這里看大圖回上頁(yè)七．離心泵的選型即操作1.離心泵的類型1)清水泵(1)B型泵——單級(jí)、單吸懸臂式離心泵3B33A3——泵吸入口直徑(英寸)，即3×25=200mmB

——系列代號(hào)33——泵的揚(yáng)程(m)A

——對(duì)葉輪第一次切割(2)D型泵——多級(jí)泵

150D30

×5150——泵吸入口直徑(mm)D——D型泵30——單級(jí)揚(yáng)程(m)5——級(jí)數(shù)(3)sh型泵——雙吸泵3.Sh型泵－－雙吸泵點(diǎn)擊這里看大圖回上頁(yè)(4)F型泵——耐腐蝕泵25F

??1625——泵吸入口直徑mmF——F型泵16——揚(yáng)程m3)油泵－－Y型泵100Y

??20

×

2100——泵吸入口直徑mmY