习题课-流体输送.pdf

一 工作原理一 工作原理 基本部件 基本部件 叶轮叶轮 6 12片片后弯叶片后弯叶片 泵壳 蜗壳泵壳 蜗壳 集集 液和能量转换装置液和能量转换装置 轴封装置轴封装置 填料函 机械端面密 封 填料函 机械端面密 封 原理 原理 借助高速旋转的叶轮不断吸入 排出液体 注意 借助高速旋转的叶轮不断吸入 排出液体 注意 离心泵无自吸能力离心泵无自吸能力 因此在启动前必须先 因此在启动前必须先灌泵灌泵 且 且 吸入管路必须有底阀 否则将发生 吸入管路必须有底阀 否则将发生 气缚气缚 现象 现象 某离心泵运行一年后如发现有气缚现象 则应某离心泵运行一年后如发现有气缚现象 则应检查进口管检查进口管 路是否有泄漏现象路是否有泄漏现象 12 f H g p ZH 102 kw HQ NHgQWN see 轴功率 二 性能参数及特性曲线二 性能参数及特性曲线 1 压头 压头H 又称 又称扬程扬程 2 有效功率有效功率 3 离心泵的特性曲线通常包括 离心泵的特性曲线通常包括H Q N Q Q曲线 曲线 这些曲线表示在一定转速下输送某种特定的液体时泵的这些曲线表示在一定转速下输送某种特定的液体时泵的 性能 由性能 由N Q 线上可看出 线上可看出 0时 时 N Nmin 所以 所以启动启动 泵和停泵都应关闭泵的出口阀泵和停泵都应关闭泵的出口阀 离心泵特性曲线测定实验 泵启动后出水管不出水 而泵 进口处真空表指示真空度很高 可能出现的故障原因是 离心泵特性曲线测定实验 泵启动后出水管不出水 而泵 进口处真空表指示真空度很高 可能出现的故障原因是吸吸 入管路堵塞入管路堵塞 若被输送的流体粘度增高 则离心泵的压头若被输送的流体粘度增高 则离心泵的压头减小减小 流量 流量减减 小小 效率 效率减小减小 轴功率 轴功率增大增大 3 三 离心泵的工作点三 离心泵的工作点 1 泵在管路中的工作点为 泵在管路中的工作点为离心泵特性曲线离心泵特性曲线 H Q 与与管路特性曲管路特性曲 线线 he Qe 的交点 的交点 管路特性曲线为 管路特性曲线为 he A BQ2 2 工作点的调节 既可 工作点的调节 既可改变改变H Q来实现 又可通过来实现 又可通过改变改变he Qe 来实现 具体措施有改变阀门的开度 改变泵的转速 叶轮的 直径及泵的串 并联操作 离心泵的流量调节阀安装在离心泵的 来实现 具体措施有改变阀门的开度 改变泵的转速 叶轮的 直径及泵的串 并联操作 离心泵的流量调节阀安装在离心泵的出口出口管路上 开大该阀门管路上 开大该阀门 后 真空表读数后 真空表读数增大增大 压力表读数 压力表读数减小减小 泵的扬程将 泵的扬程将减小减小 轴 轴 功率将功率将增大增大 两台同样的离心泵两台同样的离心泵并联并联压头不变而流量加倍 压头不变而流量加倍 串联串联则流量不变则流量不变 压头加倍 压头加倍 4 2 1 2 sfs eS u zHh g 允许 av fs eS pp zhh g 允许允许 四 离心泵的安装高度 为避免 四 离心泵的安装高度 为避免气蚀气蚀现象的发生 离心泵的安装高度现象的发生 离心泵的安装高度 zS 注意气蚀 注意气蚀 现象产生的原因 现象产生的原因 HS 为操作条件下的允许吸上真空度 为操作条件下的允许吸上真空度 m hfs e为吸入管路的压头损失 为吸入管路的压头损失 m h允许 允许允许气蚀余量 允许气蚀余量 m pa液面上方压强 液面上方压强 Pa pv操作温度下的液体饱和蒸汽压 操作温度下的液体饱和蒸汽压 Pa 离心泵的安装高度超过允许安装高度时会发生 离心泵的安装高度超过允许安装高度时会发生气蚀气蚀现象 现象 1 2 0 10 330 24 SSt HHHH 5 15 如图示 列 如图示 列1 1与与2 2截面的伯努利方程 为 截面的伯努利方程 为 he z p g u2 2g hf 1 2 则 则 hf 1 2为为 A 泵的容积损失 水力损失及机械损失之和 B 泵的容积损失与水力损失之和 C 泵的水力损失 D 测压点1至泵进口 以及泵出口至测压点2间的阻力损失 A 泵的容积损失 水力损失及机械损失之和 B 泵的容积损失与水力损失之和 C 泵的水力损失 D 测压点1至泵进口 以及泵出口至测压点2间的阻力损失 18 由阀门全开的条件算出在要求流量为 由阀门全开的条件算出在要求流量为Q时 所需扬程为 时 所需扬程为He 在离心泵的性能曲线上查得与 在离心泵的性能曲线上查得与 Q对应的扬程为对应的扬程为He He H e 在流量为 在流量为Q时泵的 效率为 时泵的 效率为 则泵的轴功率 则泵的轴功率N为为 A QHe g 1000 kw B QHe g 1000 kw D B 6 21 当管路性能曲线写为 当管路性能曲线写为H A BQ2时时 A A只包括单位重量流体需增加的位能 只包括单位重量流体需增加的位能 B A包括单位重量流体需增加的位能与静压能之和 包括单位重量流体需增加的位能与静压能之和 C BQ2代表管路系统的局部阻力损失 代表管路系统的局部阻力损失 D BQ2代表单位重量流体增加的动能 代表单位重量流体增加的动能 z g p A 26 一台离心泵在管路系统中工作 当阀门全开时 相应的管 路性能曲线可写为 一台离心泵在管路系统中工作 当阀门全开时 相应的管 路性能曲线可写为H A BQ2 且 且B 0 即动能增加值 阻力 损失两项之和与位能增加值 压能增加值两项之和相较甚小 即动能增加值 阻力 损失两项之和与位能增加值 压能增加值两项之和相较甚小 当泵的转速增大 当泵的转速增大10 如阀门仍全开 则实际操作中 如阀门仍全开 则实际操作中 A 扬程增大扬程增大21 流量增大 流量增大10 B 扬程大致不变 流量增大扬程大致不变 流量增大10 以上 以上 C 扬程减小 流量增大扬程减小 流量增大21 D 流量不变 扬程增大流量不变 扬程增大21 H泵的特性曲线 Q Qn Qn B B 7 31 离心泵的调节阀开大时 则 离心泵的调节阀开大时 则 A 吸入管路的阻力损失不变 吸入管路的阻力损失不变 B 泵出口的压力减小 泵出口的压力减小 C 泵入口处真空度减小 泵入口处真空度减小 D 泵工作点的扬程升高 泵工作点的扬程升高 4 离心泵常采用 调节流量 往复泵常采用 调节流量 离心泵常采用 调节流量 往复泵常采用 调节流量 6 离心泵的工作点是 曲线与 曲线的交点 离心泵的工作点是 曲线与 曲线的交点 8 离心泵的允许吸上真空高度的数值 于允许的安装高度的数值 大 小 离心泵的允许吸上真空高度的数值 于允许的安装高度的数值 大 小 15 离心泵用来输送常温的水 已知泵的性能为 离心泵用来输送常温的水 已知泵的性能为 V 0 05m3 s时 时 He 20m 管路特性为 管路特性为V 0 05m3 s时 时 He 18m 则在该流量下 消耗在调节 阀门上的扬程值 则在该流量下 消耗在调节 阀门上的扬程值 m H泵的特性曲线 Q 阀 门 开 大 阀 门 开 大 阀 门 关 小 阀 门 关 小 工作点工作点 B 出口阀门旁路阀门 管路特性 出口阀门旁路阀门 管路特性泵特性泵特性 大大 2 8 2 若将同一转速的同一型号离心泵分别装在一条阻力很大 一条阻力很小的管 路中进行性能测量时 其测出泵的性能曲线就不一样 其实际供给管路的 最大流量也不一样 若将同一转速的同一型号离心泵分别装在一条阻力很大 一条阻力很小的管 路中进行性能测量时 其测出泵的性能曲线就不一样 其实际供给管路的 最大流量也不一样 3 往复泵在使用前必须灌泵 往复泵在使用前必须灌泵 4 离心泵的流量常用出口阀门调节 而往复泵和往复压缩机等 流量的调节则 必须采用旁路部分循环的方法 离心泵的流量常用出口阀门调节 而往复泵和往复压缩机等 流量的调节则 必须采用旁路部分循环的方法 5 往复泵开泵之前 须将出口阀打开 目的是为了减少轴功率 往复泵开泵之前 须将出口阀打开 目的是为了减少轴功率 6 离心泵启动时 离心泵启动时 为减小启动功率 应将出口阀门关闭 这是因为随流量的增加 功率增大 为减小启动功率 应将出口阀门关闭 这是因为随流量的增加 功率增大 8 离心泵的扬程随其送液能力 流量 的改变而变化 当流量达到最大时 其 扬程也最大 而流量为零时 其扬程亦等于零 离心泵的扬程随其送液能力 流量 的改变而变化 当流量达到最大时 其 扬程也最大 而流量为零时 其扬程亦等于零 9 H pa 例例1 用离心泵将江水送至高位槽 若管路 条件不变 则下列参数随着 用离心泵将江水送至高位槽 若管路 条件不变 则下列参数随着江面的下降江面的下降 有何变化 设泵仍能正常工作 有何变化 设泵仍能正常工作 泵的压头泵的压头H 管路总阻力损失管路总阻力损失hf 泵出口处压力表读数 泵出口处压力表读数 泵入口处真空表读数 泵入口处真空表读数 管路特性曲线 平行上移管路特性曲线 平行上移 2 2 2 BQAh g u g p zhe f 不变 解 解 江面下降 泵特性曲线不变江面下降 泵特性曲线不变 工作点左移工作点左移 2 1 离心泵离心泵 10 pa 0 0 2 22 3 1 2 e ll pu z gdg 2 2 1 1 g pp H 12 真 真 真 真 1 p Q H N 2 BQhf 3 3 2 1 离心泵离心泵 22 222 3 22 e ll puu z ggdg 11 2 300 01HQ 2 100 04heQ 3 20 26 Qmh hem 20 26 例例2某离心泵工作转速为某离心泵工作转速为n 2900r p m 转 转 min 其特性曲 线方程为 当泵的出口阀全开时 管路特性曲 线方程为 式中 其特性曲 线方程为 当泵的出口阀全开时 管路特性曲 线方程为 式中Q的单位为的单位为m3 h H及及he的单位 均为 的单位 均为m 求 求 1 阀全开时 泵的输水量为多少 阀全开时 泵的输水量为多少 2 要求所需供水量为上述供水量的 要求所需供水量为上述供水量的75 时 时 a 若采用出口阀调节 则节流损失的压头为多少 若采用出口阀调节 则节流损失的压头为多少m水柱 水柱 b 若采用变速调节 则泵的转速应为多少 若采用变速调节 则泵的转速应为多少r p m 2 300 01HQ 2 100 04heQ 解 解 1 2 1 离心泵离心泵 12 3 20 75 15Qmh 22 300 01300 01 1527 75HQm meh191504 010 2 m75 81975 27 节流损失 节流损失 20 26 15 19 15 27 75 QQ H he 2 a 采用调节出口阀门的方法采用调节出口阀门的方法 节流损失 2 1 离心泵离心泵 13 3 20 75 15Qmh meh191504 010 2 20 26 15 19 2 2 1501 0 2900 3019 n 2441mprn b 采用调节转速的方法采用调节转速的方法 QQ 0 75 29002175 Q nnr p m Q 新转速下泵的特性曲线方程为 新转速下泵的特性曲线方程为 2 2 300 01 n HQ n 能否用能否用 2 1 离心泵离心泵 14 5 某型号的离心泵 在一定的转速下 在输送范围内 其 扬程与流量的关系可用 某型号的离心泵 在一定的转速下 在输送范围内 其 扬程与流量的关系可用He 18 6 105Q2 He单位为单位为m Q单 位为 单 位为m3 s 来表示 用该泵从贮槽将水送至高位槽 两槽均为 敝口 两水面高度差 来表示 用该泵从贮槽将水送至高位槽 两槽均为 敝口 两水面高度差3m且水面维持恒定 管路系统的总长为且水面维持恒定 管路系统的总长为 20m 包括所有局部阻力的当量长度包括所有局部阻力的当量长度 管径为 管径为 46 3mm 摩 擦系数可取为 摩 擦系数可取为0 02 试计算 试计算 1 输水量输水量m3 h 2 若泵的效率为若泵的效率为65 水的密度为 水的密度为1000Kg m3 求离心泵轴 功率 求离心泵轴 功率kW 15 He 18 6 105Q2 两槽均为敝口 两槽均为敝口 z 3m l 20m 包括所有当量长度包括所有当量长度 46 3mm 0 02 22 52 2525 3 880 0220 3 2310 3 149 810 04 ef f p HzH g zm lQQ HQ gd 52 52 0 33 23 10 1 186 10 2 e e p g HQ HQ 离心泵特征曲线 5252 33 186 1033 23 10 0 00403 14 51 1 8 25 e QQ Qmsmh Hm 由式得 16 2 若泵的效率为若泵的效率为65 水的密度为 水的密度为1000kg m3 求离心泵轴 功率 求离心泵轴 功率kW 8 25 0 00403 1000 9 81 0 501 0 65 e H Q g NkW 17 3 如图所示的输水系统 输水量为 如图所示的输水系统 输水量为36m3 h 输水管路均为 输水管路均为 80 2mm的钢管 已知 吸 入管路的阻力损失为 的钢管 已知 吸 入管路的阻力损失为2J Kg 压出管路的压 头损失为 压出管路的压 头损失为0 5mH2O柱 压出管路上压力表的 读数为 柱 压出管路上压力表的 读数为2 5Kgf cm2 试求 试求 1 水泵的升扬高度 水泵的升扬高度 2 水泵的轴功率水泵的轴功率N kW 设泵的效率 设泵的效率 70 3 若泵的允许吸上高度若泵的允许吸上高度 Hs 6 5m 水温为 水温为 20 校核此系统的安装高度是否合适 校核此系统的安装高度是否合适 当 时当地大气压为 当 时当地大气压为1atm 水 水 1000kg m 3 18 Q 36m3 h 0 01m3 s l 80 2mm wf吸入 吸入 2J Kg hf压出 压出 0 5mH2O p3 2 5Kgf cm2 试求 试求 1 水 泵的升扬高度 水 泵的升扬高度 2 22 33 3 43 4 36 3600 1 2 2 0 038 2 2 2 59 810 524 75 229 81 f um s pu zhm gg 1 33 4 524 7529 75zzzm 升扬 22 33 1 3 3 2 22 2 52 5 9 8129 98 229 819 81 29 980 01 109 81 4 2kW 0 7 ef e pu hzhm gg H Q g N 吸入 4分 2 水泵的轴功率水泵的轴功率N kW 设泵的效率 设泵的效率 70 19 Q 36m3 h 0 01m3 s l 80 2mm wf吸入 吸入 2J Kg hf压出 压出 0 5mH2O p3 2 5Kgf cm2 2 1 maxs 3 6 50 2470 2046 054 8 2 gf u HHhmm g 吸入 合适 3 若泵的允许吸上高度若泵的允许吸上高度 Hs 6 5m 水温为 水温为20 校核此系统的安装高度是否合适 校核此系统的安装高度是否合适 当时当地大气压 为 当时当地大气压 为1atm 水 水 1000kg m 3 例例3 用泵将用泵将20 水从敞口贮槽送至表压为 水从敞口贮槽送至表压为 1 5 105Pa的密闭容器 两槽液面均恒定不变 各 部分相对位置如图所示 输送管路尺寸为 的密闭容器 两槽液面均恒定不变 各 部分相对位置如图所示 输送管路尺寸为 108 4mm的无缝钢管 吸入管长为的无缝钢管 吸入管长为20m 排出管 长为 排出管 长为100m 各段管长均包括所有局部阻力的当量长 度 各段管长均包括所有局部阻力的当量长 度 当阀门为 当阀门为3 4开度时 真空表读数为开度时 真空表读数为42700Pa 两测压口的垂直距离为 两测压口的垂直距离为0 5m 忽略两测压口之间的 阻力 摩擦系数可取为 忽略两测压口之间的 阻力 摩擦系数可取为0 02 试求 试求 1 阀门阀门3 4开度时管路的流量开度时管路的流量 m3 h 2 压强表读数 压强表读数 Pa 3 泵的压头 泵的压头 m 4 若泵的轴功率为若泵的轴功率为10kW 求泵的效率 求泵的效率 5 若离心泵运行一年后发现有气缚现象 试分析其 原因 若离心泵运行一年后发现有气缚现象 试分析其 原因 16m 3m 10 1 2 1 1 0 2 0 0 22 f h g p g u z g p g u z 2 1