流体输送机械-2

.离心泵的工作点和流量调节,（一）管路特性曲线和离心泵的工作点,当离心泵安装在特定管路系统操作时，实际的工作压头和流量，不仅遵循特性曲线上二者的对应关系，而且还受管路特性所制约。,1管路特性方程式和特性曲线,当离心泵安装到特定的管路系统中操作时，若贮槽与受液槽两液面保持恒定，则泵对单位重量(1N)流体所做的净功为,He输送机械对1N流体做的静功，J/N或m；z下游与上游截面间的位压头差，m；p/g下游与上游截面间的静压头差，m；u2/2g下游与上游截面间的动压头差，m；Hf两截面之间压头损失，m。,在特定的管路系统中，于一定条件下操作，上式中一项u2/2g常可忽略，z与p/g均为定值，令,对于直径均一的管路系统，压头损失可表达为：,摩擦系数，无因次；l管路长度，m；le局部阻力的当量长度，m；d管路直径，m；局部阻力系数，无因次；Qe流体流量，m3/s；g重力加速度，m/s2。,对特定的管路，若忽略随Re的变化，且式上中d、l、le、均为常数，于是可令,表明管路流体的压头与流量之间的关系，称为管路特性方程式。H与qv的关系曲线，称为管路特性曲线。此曲线的形状由管路布局和流量等条件来确定，与泵的性能无关。,2离心泵的工作点,离心泵在管路中正常运行时，泵所提供的流量和压头应与管路系统所要求的数值一致。此时，安装于管路中的离心泵必须同时满足管路特性方程与泵的特性方程，即,管路特性方程H=H0+kqV2泵的特性方程H=f(Q),联解上述两方程所得到两特性曲线的交点，即离心泵的工作点M。对所选定的泵以一定转速在此管路系统操作时，只能在此点工作。在此点，HH，qqv。,离心泵的工作点即管路、泵特性曲线交点。,2）作图法分别在图上作出泵的特性曲线和管路特性曲线，读出交点坐标。,1）公式计算,例用某离心泵将地面敞口水池的水输进塔内。水的升扬高度(指水池水面至塔内进水管口间的垂向高度差)为8.0m，塔内压强为023at(表)，已知阀全开时管路总阻力可以0.042qV2表示。该泵的特性曲线方程为He13.7-0.0083qV2(以上两处的q的单位皆为m3h)。试问：阀全开时，最大流量是多少?,解得:qVmax=8.22m3/h,解阀全开时，依管路特性曲线：H8.0+(0.23x10)+0.042qV2=103+0.042qV2泵的特性曲线：He=13.7-0.0083qV2工作点：H=He,影响管路特性曲线的因素,影响K：,影响H0：,（二）离心泵的流量调节,通常，所选择离心泵的流量和压头可能会和管路中要求的不完全一致，或生产任务发生变化，此时都需要对泵进行流量调节，实质上是改变泵的工作点。由于工作点是由泵及管路特性共同决定的，因此，改变任一条特性曲线均可达到流量调节的目的。,1改变管路特性曲线-改变泵出口阀开度,改变离心泵出口管路上阀门开度，便可改变管路特性方程式中的值。从而使管路特性曲线发生变化。例如关小阀门，使值变大，流量变小，曲线变陡,图中，。阀门调节快捷方便，流量可连续变化，但能耗加大，泵的效率下降，不够经济。,2改变泵的特性曲线,（1）改变泵的转速比例定律，n的变化小于20。（能量消耗比较合理，但需要变速装置或昂贵的变速原动机，故生产很少使用。）（2）改变叶轮直径切割定律，切割比例不大于5（直径减小不当会使泵的效率降低，故生产很少使用。）,3离心泵的并联和串联操作,当单台泵不能满足生产任务要求时，可采用泵的并联或串联。下面以两台性能相同的泵为例，讨论离心泵的组合操作的特性。,（1）离心泵的并联设将两台型号相同的泵并联于管路系统，且各自的吸入管路相同，则两台泵的各自流量和压头必定相同。显然，在同一压头下，并联泵的流量为单台泵的两倍。,并联泵的工作点由并联特性曲线与管路特性曲线的交点决定。由于流量加大使管路流动阻力加大，因此，并联后的总流量必低于单台泵流量的两倍，而并联压头略高于单台泵的压头。,（2）离心泵的串联两台型号相同的泵串联操作时，每台泵的流量和压头也各自相同。因此，在同一流量下，串联泵的压头为单台泵压头的两倍。,同样，串联泵的工作点由合成特性曲线与管路特性曲线的交点决定。两台泵串联操作的总压头必低于单台泵压头的两倍，流量大于单台泵的。,（3）离心泵组合方式的选择,如果单台泵所能提供的最大压头小于管路两端的（）值，则只能采用泵的串联操作。对于管路特性曲线较平坦的低阻型管路，采用并联组合方式可获得较串联组合为高的流量和压头；反之，对于管路特性曲线较陡的高阻型管路，则宜采用串联组合方式。,2.1.离心泵的选用、安装与操作,1离心泵的类型：,（1）清水泵(IS型、D型、Sh型）：适用于输送清水或物性与水相近、无腐蚀性且杂质较少的液体。结构简单，操作容易。,（2）耐腐蚀泵（型）：用于输送具有腐蚀性的液体，接触液体的部件用耐腐蚀的材料制成，要求密封可靠。,（3）油泵（型）：输送石油产品的泵，要求有良好的密封性。,（4）杂质泵：输送含固体颗粒的液体、稠厚的浆液，叶轮流道宽，叶片数少。,泵的型号是由字母和数字组合而成，以代表泵的类型，规格等,IS100-80-160,IS单级单吸离心水泵,泵的吸人口内径,泵的排出口内径,泵的叶轮直径,2离心泵的选用,（1）根据被输送液体的性质确定泵的类型,（2）确定输送系统的流量和所需压头。流量由生产任务来定，所需压头由管路的特性方程来定。,（3）根据所需流量和压头确定泵的型号,查性能表或特性曲线，要求流量和压头与管路所需相适应。若生产中流量有变动，以最大流量为准来查找，H也应以最大流量对应值查找。若H和Q与所需要不符，则应在邻近型号中找H和Q都稍大一点的。若几个型号都满足，应选一个在操作条件下效率最好的为保险，所选泵可以稍大；但若太大，工作点离最高效率点太远，则能量利用程度低。若被输送液体的性质与标准流体相差较大，则应对所选泵的特性曲线和参数进行校正，看是否能满足要求。,3离心泵的安装与操作,（1）安装：,安装高度不能太高，应小于允许安装高度。设法尽量减少吸入管路的阻力，以减少发生汽蚀的可能性。主要考虑：吸入管路应短而直；吸入管路的直径可以稍大；吸入管路减少不必要的管件；调节阀应装于出口管路。,（2）操作：启动前应灌泵，并排气。应在出口阀关闭的情况下启动泵停泵前先关闭出口阀，以免损坏叶轮经常检查轴封情况,.其它类型泵,一往复泵,1往复泵的结构和工作原理,往复泵装置简图泵缸;2活塞;3活塞杆;4吸入阀;5排出阀,往复泵的结构如图所示，主要部件包括：泵缸；活塞；活塞杆；吸入阀、排出阀。其中吸入阀和排出阀均为单向阀,工作原理：,活塞由电动的曲柄连杆机构带动，把曲柄的旋转运动变为活塞的往复运动；或直接由蒸汽机驱动，使活塞做往复运动。,2.2.1往复泵(1)结构和工作原理结构:泵缸、活塞、阀门。,冲程：活塞在两端点间移动的距离。冲程容积：活塞往复一次的容积排量。,.其它类型泵,工作原理活塞右移时，排出阀关闭，吸液阀开启，开始吸液，当活塞移至右端点时，吸液行程结束；活塞由右端点向左移时，吸液阀关闭，排出阀开启，开始排液，当活塞移至左端点时，排液行程结束。,(2)往复泵的流量调节,改变活塞冲程；改变活塞往复次数；旁(支)路调节，不能封闭启动。,(3)往复泵的安装有自吸能力，不需灌泵。有允许安装高度限制。影响安装高度的因素:液面上方压力、流体饱和蒸汽压、吸入管路情况。,(4)适用场合适用于：流量小，扬程高，粘度大的流体。不适用：腐蚀性介质或含有固体颗粒的流体。,(5)其它类型的正位移泵隔膜泵实际上是一种往复泵,隔膜泵1-吸入活门；2-压出活门；3-活柱4-水（或油）缸；5-隔膜,计量泵也是往复泵的一种多股进料，按比例输送,齿轮泵齿轮泵可用于输送粘稠液体以至膏状物,齿轮泵,螺杆泵属容积式转子泵,双螺杆泵,离心泵、往复泵、转子泵比较,离心泵、往复泵、转子泵比较,2.3通风机、鼓风机、压缩机和真空泵属于气体输送设备。(1)分类：,*按出口压力分类,往复式,通风机：终压不大于1.471103Pa(表压)，压缩比29.2103Pa(表压)，压缩比4；真空泵：终压接近于0，压缩比由真空度决定；从设备中抽出气体，使设备中产生负压。,*按结构分类,离心式,能量衡算基准不同，液体1kg扬程，m气体1m3风压，N/m2气体压缩时，产生热效应，需设冷却装置。,(3)气、液体输送设备区别,风机主要用于：气体输送；压缩机主要用于：压缩气体。,说明：,2.3.1离心式通风机型式：离心式多用于气体输送；轴流式一般用于通风换气。,离心式和轴流式通风机示意图,(1)离心式通风机结构及工作原理结构：主要部件：叶轮、蜗壳；叶片形式：低压风机叶片平直；中、高压风机叶片弯曲。,工作原理：同离心泵,1机壳2叶轮3吸入口4排除口,(3)离心通风机的选用由流体性质，选择风机类型；由管路所需风压、流量，确定具体型号；例：输送400C空气，管路需要HTqV选型,风机特性曲线由厂家提供，列于风机样本中。标定条件：,注意：按HT和qV，从样本中选择风机计算风机效率，使其在高效区工作。,2.3.2鼓风机,类型：离心式、罗茨式,（1）离心式鼓风机（透平鼓风机）,主要结构和工作原理与离心通风机类似，为产生较高的风压，采用多级。出口表压力一般不超过294103Pa。,（2）罗茨鼓风机,结构,工作原理同齿轮泵,说明：为正位移型，风量与转速成正比，而与出口压力无关；流量采用旁路调节；出口阀不能完全关闭；操作温度不超过85C。,2.3.3压缩机类型：离心式、往复式(1)离心式压缩机（透平压缩机）,作用原理与离心鼓风机相同，为达到较高的出口压力，采用多级数，大叶轮直径，高转数(一般在5000rpm以上)。,压缩比高，温升过高，故压缩机分为几段。段间设冷却器，各段温度大致相等叶轮直径逐段减小，叶轮宽度逐级略有减小,说明：,优点：与往复压缩机相比，离心压缩机具有机体体积较小，流量大，供气均匀，运动平稳，易损部件少和维修较方便等。缺点：离心式压缩机的制造精度要求极高，否则，在高转速情况下将会产生很大的噪音和振动。,注意：当离心式压缩机进气量减小到允许的最小值，压缩机会发生喘振。因此，压缩机必须在比喘振流量大5%10%的范围内操作。,压缩机的分类和构造,分类方法:,（a）吸、排气体方式：单动、复动（b）压缩级数：单级（压缩比28）；两级（压缩比850）；多级（压缩比1001000）。（c）终压：低压（10.133105Pa）；中压（10.133101.33105Pa）；高压（101.331013.3105Pa）。（d）生产能力：小型（10m3min以下）；中型（1030m3min）；大型（30m3min以上）。,（e）压缩气体的种类：空气压缩机、氨气压缩机、石油气压缩机等；（f）气缸在空间的位置:立式（气缸垂直放置）；卧式（气缸水平放置）；角式（气缸互相配置成V型、W型、L型）。,选用与操作a）选定压缩机的种类。依据：所处理的气体b）选定结构形式。依据：操作环境c）定出压缩机的规格。依据：生产中所要求的排气量与排气压力,2.3.4真空