第二章 流体输送机械.doc

第二章 流体输送机械基本概念：1、区分离心泵的气缚和气蚀现象、扬程与升扬高度、工作点与设计点等概念。答：离心泵在启动过程中若泵壳内混有空气或未灌满泵，则泵壳内的流体在随电机作离心运动产生负压不足以吸入液体至泵壳内，泵像被“气体”缚住一样，称离心泵的气缚现象；危害是使电机空转，容易烧坏电机；避免或消除的方法是启动前灌泵并使泵壳内充满待输送的液体，启动时关闭出口阀。 “汽蚀现象”则是由于泵内某处的绝对压力低于操作温度下液体的饱和蒸汽压，也就是说当泵壳内吸入的液体在泵的吸入口处因压强减小恰好汽化时，给泵壳内壁带来巨大的水力冲击，使壳壁像被“气体”腐蚀一样，该现象称为汽蚀现象；汽蚀的危害是损坏泵壳，同时也会使泵在工作中产生振动，损坏电机；降低泵高度能避免汽蚀现象的产生。可见二者产生的原因不同，现象不同，后果亦不同。但都是离心泵正常操作所不允许的现象。离心泵的扬程是指泵给以单位重量液体的有效能量, 液体获得能量后，可将液体升扬到一定高度z，而且还要用于静压头的增量p/g和动压头的增量u2/2g及克服输送管路的损失压头，而升扬高度是指将液体从低处送到高处的垂直距离z，可见，升扬高度仅为扬程的一部分，泵工作时，其扬程大于升扬高度。离心泵的特性曲线HeQe与管路的特性曲线HQ二者的交点称为泵在该管路上的工作点。意味着它所对应的流量和压头，既能满足管路系统的要求，又能为离心泵所提供。换言之，工作点反映了某离心泵与某一特定管路相连接时的运转情况,离心泵只能在这一点工作。离心泵的设计点存在于离心泵的效率与流量的特性曲线中，是指离心泵在一定转速下的最高效率点。泵在与最高效率相对应的流量及压头下工作最为经济，在与最高效率点对应的Q、H、N值被称为最佳工况参数。2离心泵的工作点是怎么确定的？离心泵流量调节方法有哪些？各种方法的实质及优缺点。答：离心泵的特性曲线HeQe与管路的特性曲线HQ二者的交点称为泵在该管路上的工作点。流量调节方法：（1）改变阀门开度调节流量 优点：方法简便，应用广泛。对于调节幅度不大而经常需要改变流量的场合，此法尤为适用。 缺点：关小阀门会使阻力加大，因而需要多消耗一部分能量以克服附加的阻力，经济上不合理。（2）改变转速调节流量 优点：可保持管路特性曲线不变，流量随转速下降而减小，动力消耗也相应降低，因此节能效果显著。 缺点： 但需要变速装置，难以做到流量连续调节，因此一般只有在调节幅度大、时间又长的季节性调节中才使用。（3）改变叶轮直径 可改变泵的特性曲线，但可调节流量范围不大，且直径减小不当还会降低泵的效率。3 离心泵的压头受哪些因素影响？答：它与泵自身的结构（如叶片弯曲情况、叶轮直径等）、尺寸、转速及流量有关。（P92）4 后弯叶片有什么优点？答：前弯叶片的绝对速度c2虽大（动压头虽大），但流体动压头经蜗壳部分转化为静压头过程中，液体在泵壳内产生的冲击剧烈得多，转化时的能量损失大为增加，效率低。因此，为获得较高的能量利用率，采用后弯叶片。5 为什么启动离心泵前要关闭出口阀门？答：离心泵工作时，其轴功率Ne随着流量增大而增大，所以泵起动时，应把出口阀关闭，以降低起动功率，保护电机，不至于超负荷而受到损失，同时也避免出口管线的水力冲击。6 离心泵的主要部件有哪些？各有什么作用？离心泵的主要部件有叶轮、泵壳、轴封装置。 叶轮的作用是将原动机的机械能传给液体、使液体的动能和静压能均得到提高（供能装置）。泵壳具有汇集液体和将部分动能转为静压能的作用（集液及转能装置）。轴封装置的作用是防止泵内高压液体外漏及外界大气漏入泵内。 叶轮：按结构分闭式、半闭式与开式；按吸液方式分单吸式（轴向推力及平衡孔）和双吸式。按叶片形状分为后弯、径向和前弯。例题1. 离心泵的工作点：如图1所示，用某一离心泵将一贮罐里的料液送至某高位槽 ，现由于某种原因，贮罐中料液液面升高，若其它管路特性不变，则此时流量将_。(A) 增大 (B) 减少 (C) 不变 (D)不确定 2. 离心泵在两敞口容器间输液,以下说法是正确的：当变化时，离心泵的 _。（A）eQ特性曲线发生变化，NQ线也发生变化（B）eQ特性曲线不发生变化，但NQ特性曲线要发生变化（C）eQ特性曲线发生变化，NQ线特性曲线不发生变化（D）eQ特性曲线与PaQ特性曲线都不发生变化3. 离心泵铭牌上标明的流量是指_。（A）效率最高时的流量 （B）泵的最大流量（C）扬程最大时的流量 （D）最小扬程时的流量4. 离心泵叶轮形状不同，流体阻力损失也不同，阻力损失最大的为_。（A） 后弯叶轮 （B）径向叶轮 （C）前弯叶轮 （D）90的叶轮2、如图1所示，在管路系统中装有离心泵。吸入管路为894.5 mm,压出管路为684 mm,吸入管直管长度为6 m,压出管直管长度为13 m,两段管路的摩擦系数均为=0.03，吸入管路中装有90标准弯头1个(=0.75)，压出管路装有阀门1个(=6.4)，90标准弯头2个，管路两端水面高度差为10 m，泵进口高于水面2 m,管内流量为0.012 m3/s。试求：(1)泵的扬程；(2)泵进口处断面的压力为多少？(3)如果高位槽中的水沿同样管路流回，不计泵内阻力，是否可流过同样的流量？图 1解：(1) 泵的扬程在1-1和2-2截面间列柏努利方程由于1、2截面很大，u1=0, u2=0; p1=p2, 所以(2) 由液面1-1至进口处3-3列柏努利方程(3) 当水从高位槽沿原路返回时，在高位槽液面2-2与水面1-1之间列柏努利方程解得 qV = 9.8510-3 m3/s 0.012 m3/s所以 当水从高位槽沿原路返回时，其流量比原来小。3.在一管路系统中,用一台离心泵将密度为1000 kg/m3的清水从敞口地面水池输送到高位密封贮槽(表压为1 kgf/cm2),两端液面的位差z= 10m,管路总长l=50 m(包括所有局部阻力的当量长度),管内径均为40 mm,摩擦系数=0.02。试求：（1） 该管路的特性曲线方程；（2） 若离心泵的特性曲线方程为H=40-200 Q2 (H为压头，m ；Q为流量，m3/min),则该管路的输送量为多少m3/min？扬程为多少m? 若此时泵的效率为0.6，泵的轴功率为多少W？解：（1）u