《水泵与水泵站》PPT课件.ppt

2 4离心泵的基本方程式 2 4 1叶轮中液体的流动情况 存在着两个坐标系 1 动坐标系以叶轮为参照物 2 静坐标系以泵座为参照物 相对速度W 圆周速度u 牵连速度 绝对速度cC与u的夹角 C与W的夹角 1进水角 2出水角 a 后弯式 90 b 径向式 90 c 前弯式 90 离心泵叶片形状 叶轮出口速度三角形 2 4 2基本方程式的推导三点假定 1 液流是恒定流 2 叶槽中 液流均匀一致 叶轮同半径处液流的同名速度相等 3 液流为理想液体 也即无粘滞性 该条件下 计算出的均为理论值 恒定元流的动量方程对某固定点取矩 可得到恒定元流的动量矩方程单位时间里控制面内恒定总流的动量矩变化 流出液体的动量矩与流入液体的动量矩之矢量差 等于作用于该控制面内所有液体质点的外力矩之和 取进出口轮缘 两圆柱面 为控制面 组成M的外力有 1 叶片迎水面和背水面作用于水的压力P2及Pl 2 作用叶轮进出口圆柱面上的水压力P3及P4 它们都沿着径向 所以对转轴没有力矩 3 作用于水流的摩擦阻力P5及P6 但由于是理想液体 故不予考虑 4 重力的合力矩等于零 1 对轮心取矩 2 叶轮对流体所作功率 3 理论扬程 2 4 3基本方程式的讨论 1 为了提高水泵的扬程和改善吸水性能 取 90 既 u 0则 2 则增加转速 n 相加大轮径 D2 可以提高水泵之扬程 3 离心泵的理论扬程与液体的容重无关但当输送不同容重的液体时 水泵所消耗的功率将是不同的 4 水泵的扬程由两部分能量组成 一部分为势扬程 H1 另一部分为动扬程 H2 流出叶轮时 动扬程所占比例越低 水泵效率越高 2 4 4基本方程式的修正假定1基本满足 假定2 反旋现象 假定3有水力损耗 h 水力效率 p 修正系数 实际扬程小于理论扬程 2 5 1离心泵装置水泵 吸水 压水管路 附件 2 5离心泵装置的总扬程 2 5 2水泵的总扬程基本计算方法 1 进出口压力表表示 工作扬程 适用于泵站运行管理从业人员 2 用扬升液体高度和水头损失表示 设计扬程 适用于泵站设计从业人员 2 5 2水泵装置的工作扬程 1 基本计算公式Hd 以水柱高度表示的压力表读数 m Hv 以水柱高度表示的真空表读数 m 2 公式推导 2 5 3水泵装置的设计扬程 1 基本计算公式 HST 水泵的静扬程 mH2O h 水泵装置管路中水头损失之总和 mH2O HST可分解为Hss和Hsd 2 公式推导 同理 注 本节中所介绍的求水泵扬程公式 对于其它各种布置形式的水泵装置也都适用 包括自灌式 自灌式水泵的公式推求 2 5 4设计扬程实际计算 1 沿程损失计算 i 水力坡降系数 l 管道长度 实际应用中 i的确定可查询设计手册中水力计算表 铸铁管水力计算表 2 局部损失计算 局部损失系数 v 管道流速 实际应用中 的确定可查询设计手册中水力计算表 例 水泵流量Q 120l s 吸水管管路长度l1 20m 压水管管路长度l2 300m 吸水管径Ds 350mm 压水管径Dd 300mm 吸水水面标高58 0m 泵轴标高60 0m 水厂混合池水面标高90 0m 求水泵扬程 注 i1 0 0065 i2 0 0148 吸水进口采用滤水网 90弯头一个 DN 350 300mm渐缩管一个 课后习题 1 已知 出水水箱内绝对压强P1 3 0atm 进水水箱绝对压强P2 0 8atm以泵轴为0 0线 大气压Pa 1atm出水水箱测压管水头 进水水箱测压管水头 2 泵的吸水地形高度 3 泵的压水地形高度 2 6离心泵的特性曲线 2 6 1离心泵的特性曲线特性曲线 在一定转速下 离心泵的扬程 功率 效率等随流量的变化关系称为特性曲线 它反映泵的基本性能的变化规律 可做为选泵和用泵的依据 各种型号离心泵的特性曲线不同 但都有共同的变化趋势 2 6 2理论特性曲线的定性分析 QT 泵理论流量 m3 s 也即不考虑泵体内容积损失 如漏泄量 回流量等 的水泵流量 F2 叶轮的出口面积 m2 C2r 叶轮出口处水流绝对速度的径向分速 m s 1 90 1 直线QT HT 2 直线I 3 扣除水头损失 摩阻冲击 4 扣除容积损失 Q H线 QT HT 直线I 磨阻损失 冲击损失 QT H Q H 2 90 从上式可看出 水泵的扬程将随流量的增大而增大 并且 它的轴功率也将随之增大 对于这样的离心泵 如使用于城市给水管网中 将发现它对电动机的工作是不利的 结论 目前离心泵的叶轮多采用后弯式叶片 这种形式叶片的特点是随扬程增大 水泵的流量减小 因此 其相应的流量Q与轴功率N关系曲线 Q H曲线 也将是一条比较平缓上升的曲线 这对电动机来讲 可以稳定在一个功率变化不大的范围内有效地工作 1 机械效率 M 机械性的摩擦损失 2 水力效率 h 泵体内两部分水力损失必然要消耗一部分功率 使水泵的总效率下降 3 容积效率 v 在水泵工作过程中存在着泄漏和回流问题 存在容积损失 总效率 2 6 2实测特性曲线的讨论 1 扬程H是随流量Q的增大而下降 2 水泵的高效段 在一定转速下 离心泵存在一最高效率点 称为设计点 该水泵经济工作点左右的一定范围内 一般不低于最高效率点的10 左右 都是属于效率较高的区段 在水泵样本中 用两条波形线 标出 3 轴功率随流量增大而增大 流量为零时轴功率最小 闭闸启动 4 在Q N曲线上各点的纵坐标 表示水泵在各不同流量Q时的轴功率值 电机配套功率的选择应比水泵轴率稍大 5 水泵的实际吸水真空值必须小于Q HS曲线上的相应值 否则 水泵将会产生气蚀现象 6 水泵所输送液体的粘度越大 泵体内部的能量损失愈大 水泵的扬程 H 和流量 Q 都要减小 效率要下降 而轴功率却增大 也即水泵特性曲线将发生改变 2 7离心泵装置定速运行工况 2 7 1工况点水泵瞬时工况点 水泵运行时 某一瞬时的出水流量 扬程 轴功率 效率及吸上真空高度等称水泵瞬时工况点 决定离心泵装置工况点的因素 1 水泵本身型号 2 水泵实际转速 3 管路系统及边界条件 2 7 2管路系统的特性曲线管路总水头损失 管道水头损失特性曲线 管道系统特性曲线 M K D HST HST Q QM H Q H Q H H 2 7 3图解法求离心泵装置的工况点 直接法 离心泵装置的工况点 HM K1 QK QD 阀门全开时 为极限工况点 HST Q QM H Q h Q H 折引法 离心泵装置的工况点 Q H M1 HM h 2 7 4离心泵装置工况点的改变泵的工作点由两条特性曲线所决定 因而改变其中之一或者同时改变即可实现流量的调节 1 自动调节 A QA 设有前置水塔时 2 人工调节调节阀门 调节转速 调节叶轮 水泵的联合运行 优点 调节流量 简便易行 可连续变化缺点 关小阀门时增大了流动阻力 额外消耗了部分能量 经济上不够合理 QA A H Q 改变阀门开度