矿大北京化工原理03

1、中国矿业大学（北京） 1 六、离心泵的工作点与调节六、离心泵的工作点与调节 (一一)管路的特性曲线与泵的工作点管路的特性曲线与泵的工作点 管路特性曲线管路特性曲线 泵在图示管路系统中，泵在图示管路系统中， 液体需要泵提供的能量：液体需要泵提供的能量： Z fe H g u g p ZH 2 2 (2-28) 中国矿业大学（北京） 2 g p z 0 2 2 g u 上式可简化为上式可简化为 eK Hf (2-29) 与管路中液体流量无关，在输液高度与管路中液体流量无关，在输液高度 和压力不变的情况下为一常数，以符和压力不变的情况下为一常数，以符 号号K表示。表示。 若贮槽与受槽的截面都很大，该

2、处若贮槽与受槽的截面都很大，该处 流速与管路相比可忽略不计流速与管路相比可忽略不计. . 2 8 2 1 2 )( )()()( 52 2 4 2 e dd ll g 2 d Q gd ll g u d ll f Q H 4 e e ee 式中式中Qe为管路系统的流量，为管路系统的流量，m3/s (2-30) 中国矿业大学（北京） 3 对于特定的管路系统，对于特定的管路系统，l l、l le e、d d 、均为定值均为定值 ，湍流时摩擦系数的变化也很小，令，湍流时摩擦系数的变化也很小，令 )( 52 8 4 e dd ll g B 则式（则式（2-282-28）可简化为）可简化为 eKBQe2

3、 上式表明：在特定管路中输送液体时，所需压上式表明：在特定管路中输送液体时，所需压 头头随液体流量随液体流量Qe的平方而变化，此关系所描绘的的平方而变化，此关系所描绘的 eQe曲线，称为曲线，称为管路特性曲线管路特性曲线。它表示在特定。它表示在特定 的管路中，压头随流量的变化关系。的管路中，压头随流量的变化关系。 (2-32) (2-31) 中国矿业大学（北京） 4 注意注意：管路特性曲线的形状与管路布置及操作条件有：管路特性曲线的形状与管路布置及操作条件有 关，而与泵的性能无关。关，而与泵的性能无关。 K Q H 管路的特性曲线管路的特性曲线 泵的特性曲线泵的特性曲线 中国矿业大学（北京）

4、5 泵的工作点泵的工作点 将泵的特性曲线和将泵的特性曲线和 泵所在特定管路的特性泵所在特定管路的特性 曲线之曲线之交点交点M泵的泵的工工 作点作点。该点对应的。该点对应的Q、H、 N 、 ， 范 围， 范 围 应 落 在应 落 在 92% max内。内。 HQ HeQ Q H He Qe M 设计点设计点 Qs、 max。 中国矿业大学（北京） 6 (二二)离心泵的流量调节离心泵的流量调节 调节流量必然要改变调节流量必然要改变泵泵或或管路管路的特性曲线，的特性曲线， 进而改变工作点的位置。进而改变工作点的位置。 改变泵的特性曲线改变泵的特性曲线 改变泵的改变泵的转速转速 Q H M M1 QM

5、1 n QM2 M2 n 改变改变叶轮直径叶轮直径 D2 与与n 同效。但经常更换叶轮不可取。同效。但经常更换叶轮不可取。 nH 。但额外增加。但额外增加 调速设备调速设备变速箱或变频电机变速箱或变频电机￥设 设 。 。 中国矿业大学（北京） 7 H QQM1QM2 改变改变阀门开度阀门开度 阀门长时间在小开度下操阀门长时间在小开度下操 作不经济。作不经济。 串联串联 组合后，泵的特性曲线由单泵组合后，泵的特性曲线由单泵 同一同一Q下下H的倍数确定：的倍数确定： Q H 改变管路的特性曲线改变管路的特性曲线 同型号泵的同型号泵的串、并联串、并联 中国矿业大学（北京） 8 由组合泵的特性曲线由组

6、合泵的特性曲线 可以看出：串联未使压头翻倍，并联未使流量翻倍。可以看出：串联未使压头翻倍，并联未使流量翻倍。 而是压头、流量均有提高。而是压头、流量均有提高。高阻管路系统压头的增高阻管路系统压头的增 幅大些幅大些；低阻则主要增加流量低阻则主要增加流量。所以具体情况要做具。所以具体情况要做具 体分析。组合数一般体分析。组合数一般3。当流量变化较大时，利用增。当流量变化较大时，利用增 减组合泵数、组合方式使泵工作在高效区。减组合泵数、组合方式使泵工作在高效区。 H Q H Q1 3Q12Q1 并联并联 组合后，泵的特组合后，泵的特 性曲线由单泵某一性曲线由单泵某一H下下Q的的 倍数确定。倍数确定。

7、 中国矿业大学（北京） 9 假设某泵的特性曲线可以近似地用假设某泵的特性曲线可以近似地用 H= 20 - 2Q2 表示。该泵用于两个敞口容器间送液。表示。该泵用于两个敞口容器间送液。 已知单泵使用时已知单泵使用时Q=1m3/min ，欲使，欲使流量增加流量增加 50%，试问应该将两台同型号的泵并联还是串，试问应该将两台同型号的泵并联还是串 联？两容器间液位差联？两容器间液位差10m。 2 ee BQKH 解：由解：由管路特性曲线管路特性曲线 ，其中，其中 m gg p ZK10 0 10 mQH181220220 22 18110 2 2 BBQK e 由由单泵的特性曲线单泵的特性曲线 8 B

8、 工作点：工作点：H=He，Q=Qe 例例 中国矿业大学（北京） 10 分析该组合泵可以有几分析该组合泵可以有几 种工作形式？相应的阀门种工作形式？相应的阀门 开闭情况？开闭情况？ 2 810 ee QH 管路特性曲线管路特性曲线 2 4402QHH 单单串串 两台泵串联：两台泵串联： 两台泵并联：两台泵并联： 2 5 . 020QH 并并 分别与管路特性曲线联立得：分别与管路特性曲线联立得： Q串 串=1.58m3/min 和 和 Q并 并=1.08m3/min 1 2 5 4 3 6 泵泵H单 单= 20 - 2Q2 中国矿业大学（北京） 11 (一一) 离心泵的类型离心泵的类型 按输送液

9、体的性质、压强及流量分类。按输送液体的性质、压强及流量分类。 七、离心泵的类型与选择七、离心泵的类型与选择 类型类型 IS D Sh 级数级数 单级单级 29(12) H,m 898 14351 9140 Q,m3/h 4.5360 10.8850 12012500 单、多级单、多级单、双吸单、双吸 水泵水泵(IS型、型、D型、型、Sh型型) 送水及类似的液体送水及类似的液体 中国矿业大学（北京） 12 H=15105m，Q=2400 m3/h 多采用机械密封。多采用机械密封。 泵与液体接触部件用不同的耐腐蚀材料泵与液体接触部件用不同的耐腐蚀材料(在在F 后面缀以材料代号后面缀以材料代号)制造

10、。制造。 油泵油泵(Y型型) H=60603m，Q=6.25500 m3/h 输送输送200的油品时，轴封、轴承要有良好的油品时，轴封、轴承要有良好 的冷却。的冷却。 耐腐蚀泵耐腐蚀泵(F型型) 中国矿业大学（北京） 13 输送悬浮液和稠的浆液。输送悬浮液和稠的浆液。 液下泵液下泵 安装于液体贮槽内，输送各种腐蚀性液体。安装于液体贮槽内，输送各种腐蚀性液体。 轴封要求低。轴封要求低。 屏蔽泵屏蔽泵 叶轮与电机连为一体，密封在同一泵壳内。叶轮与电机连为一体，密封在同一泵壳内。 输送易燃易爆剧毒等液体，效率低。无需轴封。输送易燃易爆剧毒等液体，效率低。无需轴封。 杂质泵杂质泵(P型型) 中国矿业大

11、学（北京） 14 以上各类型的离心泵又自成一个系列。用型号以上各类型的离心泵又自成一个系列。用型号 说明泵的尺寸、类型、扬程等。如：说明泵的尺寸、类型、扬程等。如： 单级单吸单级单吸( (悬臂式悬臂式) )离心泵离心泵 叶轮名义直径，叶轮名义直径，mm 泵出口口径，泵出口口径，mm IS50-32-125 泵入口口径，泵入口口径，mm 中国矿业大学（北京） 15 为便于选泵，将同一类型泵为便于选泵，将同一类型泵效率较高效率较高的一段特性的一段特性 曲线总绘于同一张曲线总绘于同一张H-Q图上图上“系列特性曲系列特性曲”p113。 泵的扬程，泵的扬程，m 泵吸入口直径，泵吸入口直径，mm 悬臂式耐

12、腐蚀离心泵悬臂式耐腐蚀离心泵 单端面密封式轴封单端面密封式轴封 铬镍钼钛合金钢铬镍钼钛合金钢 40FM1-26 中国矿业大学（北京） 16 (二二)离心泵的选择离心泵的选择(步骤步骤) 依输送液体的性质及操作条件依输送液体的性质及操作条件泵类型。泵类型。 据据Qmax及所在管路系统，用柏式求需泵提供的及所在管路系统，用柏式求需泵提供的He 用求出的用求出的Qe、He在在系列泵特性曲线系列泵特性曲线中选出合适的中选出合适的 型号；一般，泵的型号；一般，泵的H 略略管路输送管路输送Qe下所需的下所需的He.。 核算泵的功率核算泵的功率( l H2O)，确保电机合用。，确保电机合用。 列出所选泵的各

13、项性能参数。列出所选泵的各项性能参数。 中国矿业大学（北京） 17 某输水管路系统，要求某输水管路系统，要求Qe=80 m3/h， He=18m，选泵。再求泵实际运行时所需轴功率；，选泵。再求泵实际运行时所需轴功率； 阀门调节流量而多消耗的轴功率。阀门调节流量而多消耗的轴功率。 解：解：输送水，输送水，选选B型泵型泵 按按Qe=80 m3/h，He=18m在系列特性曲线图中在系列特性曲线图中 定一点。该点位于定一点。该点位于4B20下方下方4B20A的上方，选前的上方，选前 者。者。 max下的性能：下的性能： Q=90 m3/h，H=20m，N=6.36kw =78%，HS=5m。 例例 2

14、-8 中国矿业大学（北京） 18 实际运行时所需轴功率实际运行时所需轴功率 关小出口管路阀门增大管路阻力，使管路系统需要关小出口管路阀门增大管路阻力，使管路系统需要 的压头增至的压头增至21.2m。为此多消耗压头：。为此多消耗压头： 对应对应Q=80 m3/h，查，查N=6.0kw 多消耗的轴功率多消耗的轴功率 对应对应Q=80 m3/h，查，查H=21.2m, =77%，管路为达输水要求，管路为达输水要求， m2 .3182 .21 H 多消耗的轴功率多消耗的轴功率 kw905. 0 77. 01023600 1000802 . 3 102 HQ N 20 18 22 16 24 H,m 4 2 6 0 40 80 120 0 N,kw 8 Qe=80 m3/h，He=18m 中国矿业大学（北京） 19 安装高度要避免安装高度要避免气蚀气