第1节离心泵.ppt

第二章 流体输送机械 环境工程原理 精品课程建设组环境教研室 离心泵往复泵输送流体 泵旋转泵计量泵流体输送设备旋涡泵通风机输送气体 风机鼓风机压缩机真空泵 概述 升高压力 静压能增加 增大速度 动能增加 升高位置 位能增加 克服沿途阻力 流体输送机械向流体作功 概述 概述 本章要点 基本构造及工作原理流体输送机械性能参数及影响因素选型 安装 操作及运行维护 第一节离心泵 一离心泵主要部件二离心泵工作原理三离心泵的主要性能参数和特性曲线四离心泵的气蚀现象和允许安装高度五离心泵的工作点和流量调节六离心泵的类型 选择和使用 一 离心泵主要部件 1 叶轮 开式 1叶轮半开式 2闭式 3 平衡孔 闭式 半闭式 叶轮后盖板上钻有小孔 以把后盖板前后的空间连通起来 作用是平衡叶轮前后的压力差 1 2 3 2 泵壳 蜗壳 能量转化装置 一 离心泵主要部件 1 形状 蜗牛壳 2 作用 汇集被叶轮甩出的液体逐渐扩大的通道实现流体部分动能转化为静压能 3 导轮作用 减小液体离开叶轮时直接冲击泵壳造成的能量损失特点 固定不动 离心泵主要由叶轮和泵壳组成 泵壳内必须先充满液体 叶轮高速旋转 把液体甩向叶轮外缘 高速度产生高动能 由于泵壳通道 设计成逐渐扩大的形状 高速流体逐渐减速 由动能转变为压强能 表现为具有高压的液体 3 轴封装置 一 离心泵主要部件 1 工作原理 开动前灌满液体 开动后叶轮旋转产生离心力 液体由叶轮中心抛向外周 液体压力增加以15 25m s高速流入泵壳 壳内减速 部分动能转化为压力能 液体排出进入排出管路 二 离心泵工作原理 离心泵原理的动画 2 气缚现象 当启动离心泵时 若泵内未能灌满液体而存在大量气体 则由于空气的密度远小于液体的密度 叶轮旋转产生的惯性离心力很小 因而叶轮中心处不能形成吸入液体所需的真空度 这种虽启动离心泵 但不能输送液体的现象 二 离心泵工作原理 关心问题 泵的流量多大 能将流体送到多高的位置 消耗多大功率 机械效率多少 它们之间的关系如何等 扬州第四自来水厂水泵房 三 离心泵主要性能参数与特性曲线 泵性能实验装置 1 水箱 2 离心泵 3 泵进口真空表 4 泵出口压力表 5 灌泵口 6 涡沦流量计 7 温度计 8 出口阀 9 排水阀 实验装置流程示意图 1 离心泵的主要性能参数 流量Q压头 扬程 H功率N效率 气蚀余量转速n 1 流量Q 定义 离心泵在单位时间内排送到管路系统液体体积 又称泵的送液能力 L sm3 h影响因素 泵的结构 尺寸 转速n铭牌 设计流量 额定流量 2 扬程H 压头 定义 离心泵对单位重量 1N 液体所提供的有效能量 m影响因素 泵的结构 尺寸 转速n 流量Q扬程不是升扬高度 升扬高度只是扬程的一部分 压头 扬程 H 实验测定 98 1Kp 293K以清水为实验介质 取1 1 2 2两截面为衡算截面 管路很短Hf 0 吸入管与排出管规格相u1 u2时 3 功率 1 轴功率N 电动机从原动机械那获得的能量电机输入到泵轴的功率 2 有效功率Pe 流体从泵获得的实际功率离心泵在单位时间内对流体所做的功Pe HQ g We qm 电 电机 泵 风机 流体 4 效率 2 离心泵的特性曲线 离心泵的特性曲线由H Q N Q及 Q三条曲线组成 1 H Q曲线流量Q 压头H 2 P Q曲线流量Q 轴功率P 3 Q曲线Q Q 极大值 Q P P 1 从H Q特性曲线中可以看出 随着流量的增加 泵的压头是下降的 即流量越大 泵向单位重量流体提供的机械能越小 2 轴功率随着流量的增加而上升 流量为零时轴功率最小 离心泵应在关闭出口阀的情况下启动 这样可以使电机的启动电流最小 以保护电机 3 泵的效率先随着流量的增加而上升 达到一最大值后便下降 但流量为零时 效率也为零 根据生产任务选泵时 应使泵在最高效率点附近工作 称泵的高效区 在高效区内泵的效率一般不低于最高效率点的92 4 离心泵的铭牌上标有一组性能参数 它们都是与最高效率点对应的性能参数 称为最佳工况参数 特性曲线讨论 3 影响离心泵性能的主要因素 1 密度的影响 Q与 无关H Q不变H与 无关 Q不变N与 成正比N Q变化 2 粘度的影响 粘度 hf H Q N当运动粘度 20cSt 历沲 2 10 5m2 s用简图修正Q CQQH CHH C 3 转速的影响 比例定律1 2 3次方Q Q n nH H n n 2N N n n 3 4 叶轮直径影响 Q Q D2 D2 3同系列泵 几何形状相似3 2 5次方H H D2 D2 2N N D2 D2 5切割定律 叶轮外周切割使D2变小 1 2 3 次方D2减小 b2增大 Q Q D2 D2 1D2b2 D2 b2 H H D2 D2 2N N D2 D2 3 四 离心泵的气蚀现象与允许安装高度 1 离心泵的气蚀现象 吸入液体 泵入口处形成低压 提高泵的安装高度 导致泵内压力降低 入口处压力降至低于或等于液体饱和蒸汽压 液体气化产生气泡 含气泡的液体在叶轮作用下由低压区进入高压区 气泡凝结或破裂 产生频率很高瞬时压力很大的冲击 气蚀现象 气蚀产生的后果 气蚀发生时产生噪音和震动 叶轮局部在巨大冲击的反复作用下 表面出现斑痕及裂纹 甚至呈海棉状逐渐脱落 液体流量明显下降 同时压头 效率也大幅度降低 严重时会输不出液体 2 离心泵的抗气蚀性能 气蚀余量和允许吸上真空度 1 离心泵的气蚀余量定义 在泵入口1 1和叶轮入口k k两截面间列柏努利方程式 2 离心泵的允许吸上真空度 为避免气蚀现象 泵入口处压强P1应为允许的最低绝对压强 习惯上常把P1表示为真空度 当大气压强为Pa 则泵入口处最高真空度为Pa P1 真空度以输送液体的液柱高度计量 称为离心泵的允许吸上真空度 HS 值越大 泵抗气蚀性能好 Hg越大 HS f 泵结构 流量 液体性质 大气压强 HS 实验测定 大气压为10mH2O 9 81 104Pa 20 清水 HS Q曲线 Q增加 HS 减小 最大流量时的HS 计算安装高度其它液体 3 离心泵的允许安装高度 允许吸上高度 离心泵的允许安装高度 允许吸上高度 是指泵的吸入口与吸入贮槽液面间允许达到的最大垂直距离 以Hg表示0 0 与1 1 列柏努利方程式 五 离心泵的工作点与流量调节 1 管路特性与离心泵的工作点 1 管路特性方程式和特性曲线 2 离心泵工作点 作离心泵特性曲线作管路特性曲线交点 工作点M 泵安装在管路中的实际压头 流量 He Qe 2 离心泵的流量调节 1 改变阀门的开度 阀门开度减小 hf增加 Hf总压头增加 He Qe曲线变陡 工作点由M变化到M1 QM1减小 HM1增加 阀门开度增加 hf减小 Hf总压头减小 He Qe曲线变平缓 工作点由M变化到M2 QM2增加 HM2减小 2 改变泵的转速n 泵的转速n提高到n1 泵的特性曲线H Q向上移 工作点M变至M1 流量QM1增加 HM1增加 泵的转速n降低至n2 泵的特性曲线H Q向下移 工作点M变至M2 流量QM2降低 HM2降低 3 离心泵的并联和串联操作 离心泵的并联操作管路特性曲线不变 离心泵的并联后特性曲线的压头H不变 流量Q加倍 离心泵的串联操作管路特性曲线不变 离心泵的串联后特性曲线的流量Q不变 压头H加倍 六 离心泵的工作点与流量调节 1 离心泵的类型 1 清水泵 IS型 D型 Sh型 IS型水泵 单级单吸悬臂式扬程范围8 98m流量 360m3 hD型 多级离心泵叶轮级数 级扬程范围14 351m流量4 5 360m3 hSh型 双吸离心泵叶轮有两个吸入口扬程范围9 140m流量120 12500m3 h 多级离心泵实物图 这是一台等待出厂的多级离心泵 表面看有多个片状结构物 用螺杆串起来 其实每个片状物就是一个泵壳 里面就有一个叶轮 多个叶轮 就构成了多级离心泵 多级离心泵动画 2 耐腐蚀泵 型 特点 耐腐蚀材料 密封要求高 扬程范围15 105m流量2 400m3 h 3 油泵 型 特点 有单吸和多吸 单级和多级 2 6级 密封要求高 扬程范围60 603m流量6 25 500m3 h 4 杂质泵 型 类型 污水泵 砂泵 泥浆泵 特点 叶轮流道宽 叶片数目少 常采用半闭式或开式叶轮 要求 不易被杂质堵塞 耐磨 容易撤洗 IS100 80 160IS 单级单吸离心水泵 100 泵的吸入口内径 mm 80 泵的排出口内径 mm 160 泵的叶轮直径 mm 40FM1 2640 泵的吸入口内径 mm F 悬臂式耐腐蚀离心泵 M 与液体接触部件的材料代号 M表示铬镍锰钛合金钢 1 轴封类型代号 代表单端面密封 26 泵的扬程 m 100Y 120 100 泵的吸