天津大学化工原理课件第二章 流体输送机械

第2章 流体输送机械,2.1.1离心泵的工作原理和主要部件,1-叶轮 2-泵壳 3-泵轴 4-吸入口 5-吸入管 6-低阀 7-虑网 8-排出口 9-排出管 10-调节阀,离心泵叶轮：.封闭式.半封闭式.敞开式,轴流泵叶轮,轴流泵1进水喇叭 2. 出水弯管 3. 联轴器 4. 导水叶 5. 叶轮,蜗壳形泵壳1.蜗道 2.叶轮 3.出水口,2.1.2离心泵的基本方程式,从理论上表达泵的压头与结构、尺寸、转速及流量的关系，计算离心泵理论压头,离心泵实际压头和实际流量,扬程（压头）：泵对单位重力的液体所提供的有效能量。泵的扬程由泵的结构、尺寸和转数所决定，不同型号的泵具有不同的扬程。,流量：单位时间内泵输送的液体体积，又称排液量或输送能力。流量取决于泵结构、尺寸（叶轮直径与叶片的宽度）和转速。,2.1.3离心泵的主要性能参数,轴功率：由电机传送给泵的功率有效功率：液体从叶轮获得的能量,轴功率及效率,效率：泵轴转动所做的功不能全部为液体获得，通常用效率表示能量的损失。,总效率：,（3）离心泵的特性曲线,流量与扬程、功率、效率之间的关系曲线称为离心泵的特性曲线（工作性能曲线）,HQ，Q H ，H=ABQ2,NQ，QNQ=0，消耗的功率最小.泵启动时应关闭泵的出口阀，以降低启动功率，保护电机不至于因超负荷而损坏,Q存在一最高效率点，此点称为泵的设计点。泵在此点工作时最为经济，max对应的H，Q，N称最佳工况参数,泵的运转范围:,离心泵的特性曲线是在固定转速和常温、常压下以清水为介质测定的，若输送液体与水的物理性质差别较大时，泵的特性曲线必须进行校正。,泵的高效率区=92%max,（4）离心泵性能的改变和换算,1）液体物性的影响,（1）密度的影响,（2）黏度的影响,黏度，能量损失，压头、流量、效率 ，轴功率,2）离心泵转数的影响,离心泵的比例定律,3）离心泵叶轮直径的影响,离心泵的切割定律,叶轮直径的变化不大于10,气蚀现象,（4）离心泵的气蚀现象和允许安装高度,p叶片入口pV，液体汽化生成大量汽泡，在高压的作用下迅速凝聚或破裂；汽泡周围的液体会以极高的速度冲向原汽泡占据的空间，在冲击点处可形成高达几万kpa的压强。若当汽泡的凝聚发生在叶片表面附近时，众多液体质点犹如细小的高频水锤撞击叶片，侵蚀叶片叶轮,泵的性能下降，流量、压头、效率均降低，最终变成气缚。,气蚀的危害：,产生振动和噪音，影响离心泵的正常运行和工作环境。,泵壳和叶轮的材料遭受损坏，降低泵的使用寿命,不灌液，泵内存有空气，空气液，产生的离心力很小，叶轮中心处形成低压不足以将液体吸入泵内，达不到输液目的,关闭出口阀后启动泵，这时所需泵的轴功率最小，启动电流较小，以保护电机。停泵前先关闭出口阀后再停机，这样可避免水柱倒冲泵壳内的叶轮叶片，以延长泵使用寿命,启动与停泵：,气缚：,发生气蚀的原因：,泵的安装高度超过允许值；泵输送液体的温度过高；泵吸入管路的局部阻力过大。,P叶片入口过低的原因:,离心泵的抗气蚀性能,1）气蚀余量,临界气蚀余量,p叶轮入口处压强（最低）p液体的饱和蒸汽压,指泵入口处单位重量水所具有的、超过当时温度下汽化压力的富裕能量，h，m液柱,11和kk列柏努利方程,临界气蚀余量,发生气蚀的临界条件：,气蚀性能试验时，水泵开始发生气蚀时测得的泵进口处的气蚀余量称为临界气蚀余量。,临界气蚀余量的测定,在固定的流量下，通过关小泵吸入管路的阀门，逐渐降低p1，直至泵内刚好发生气蚀，测得相应的p1,min,必需气蚀余量,为确保离心泵的正常操作，将临界气蚀余量加上一定的安全量,反映液体从泵入口处到叶片进口能量的降低值，因此越小抗气蚀性能越好,在离心泵样本性能表中给出的是必需气蚀余量,2）离心泵的允许吸上真空度,当地大气压,泵吸入口压强,泵入口处可允许达到的最高真空度，m液柱,允许吸上真空高度越高，说明泵的吸水性能越好，即抗气蚀性能越好。,最大吸上真空高度,当泵的气蚀现象刚发生时，所对应的吸上真空高度,为保证泵在运转中不发生汽蚀现象，而又尽可能有最大的吸上真空度，规定留有0.3米的安全量。,允许吸上真空度的测定,Hs的值是以清水在温度为20、大气压为98.1kPa（10mH2O）的条件下所测定的数值。实验值列在泵样本或说明书的性能表中,Hs的换算,（5）离心泵的允许安装高度,允许吸上高度,用必需气蚀余量表示的安装高度,用允许吸上真空度表示的安装高度,离心泵实际的安装高度比允许安装高度低0.51m,用IS80-65-125型离心泵从一敞口水槽中将清水输送到它处，槽内水面恒定。输水量为5060m3/h。已知泵吸入管路的压头损失为1.5m。试求输送50清水时泵的安装高度。,例题2,当地大气压为100kPa,解：,（1）流量（60m3/h）：, 求安装高度时以最大流量下的必需气蚀余量为准,（2）流量（50m3/h）：,例题3,用3B33型水泵从一敞口水槽中将水送到它处，槽内水面恒定。输水量为4555m3/h。在最大流量下吸入管路的压头损失为1m，液体在吸入管路的动压头可忽略。试计算（1）输送20水时泵的安装高度？ （2）输送65 水时泵的安装高度？,已知：安装地区的大气压为9.81104；在流量范围内允许吸上真空度为5.0m和3.0m,解：, 求安装高度时，以最大输送量所对应的允许吸上真空度为准,（2）输送65 水时泵的安装高度,（1）输送20水时泵的安装高度,当液体的输送温度较高或沸点较低时，由于液体的饱和蒸气压较高，要特别注意泵的安装高度,若泵的允许安装高度较低，可采用的措施,尽量减小吸入管路的压头损失把泵安装在贮液面以下，使液体利用位差自动灌入泵体内，“倒灌”,（6）离心泵的工作点与流量调节,1.管路特性方程和特性曲线,若流体在该管路中流动已进入阻力平方区,管路特性曲线：,表示在特定管路系统中，流体流经该管路时所需的压头与流量的关系，由管路布局和操作条件确定，与泵的性能无关,2.离心泵的工作点,泵特性方程：,管路特性方程：,方程联立求解,离心泵的工作点,泵提供流量和压头 = 管路所需要流量和压头,例题：采用离心泵将常温清水从贮水池输送到指定位置，已知输送管出口端与池液面垂直距离为8.75m，输水管内径为114mm光滑管，管长为60m（包括局部阻力的当量长度），贮水池与输水管出口端均与大气相通。贮水池液面保持恒定。该离心泵的特性如下。求该泵在运转时的流量、压头、轴功率、总效率？,3.离心泵的流量调节,改变两种特性曲线之一,1）改变阀门的开度,阀门关小,阀门开大,2）改变泵的转数,转数提高,转数降低,3）离心泵的并联和串联,并联,流量并联 = 2流量单,串联,压头串联 = 2压头单,Q串,H串,离心泵组合方式的选择,（7）离心泵的类型、选择,输送液体性质：清水泵、耐腐蚀泵、油泵等；叶轮吸入方式：单吸泵、双吸泵；叶轮数目：单级泵、多级泵；,类 型,单级单吸离心水泵,吸入口内径,排出口内径,叶轮直径,