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文档简介
1、1第二章 流体输送机械泵: 输送流体的机械风机:输送气体的机械按不同的工况分别称 为通风机、鼓风机、压缩机和真空泵。工作原理:离心式、往复式、旋转式、流 体动力作用式21 液体输送设备 离心式、 正位移式2-1-1 离心泵一、离心泵的一、离心泵的工作原理和主工作原理和主要部件要部件(一) 离心泵的 工作原理3 工作原理: 靠离心力的作用,给液体能量,液体离开叶轮,入口产生一定真空,将液体吸入泵内. 离心泵用电机带动.在启动前, 充液排气, 启动后, 泵轴带动叶轮和液体一起转动,在离心力的作用下,液体从叶轮中心被抛向外缘的过程中获得了能量, 以很高的速度流入泵壳, 在壳内减速, 将一部分动能转变
2、为静压能.在压强差的作用下,液体便经吸入管路连续不断的吸入泵内, 以补充被排出液体的位置,只要叶轮不断的转动,液体便不断的的被吸入和排出. 气缚现向 由于气体进入,产生的离心力小,入口产生的真空度小,液体吸不上来. 充液排气-防止气缚45(二) 离心泵的主要部件旋转部件:叶轮、泵轴;静止部件:泵壳、填料函、轴承。1,叶轮2,泵壳二、离心泵基本方程二、离心泵基本方程 离心泵基本方程式从理论上表达了泵压头与其结构、尺寸、转速及流量等因素之间的关系。67离心泵基本方程式从理论上表达了泵压头与其结构、尺寸、转速及流量等因素之间的关系。离心泵基本方程 TTQbDgctguguH2222226022nDu
3、TTBQAH8离心泵基本方程 其中1,叶轮直径和转速的影响 当理论流量QT和叶片的几何尺寸(b2,2)一定时,;离心泵的理论压头随叶轮的转速、直径的增大而增高。2,叶片几何形状的影响 后弯叶片:因2 0,泵的理论压头 TTQbDgctguguH2222226022nDuguHT229 径向叶片:2 =900,ctg2=0,泵的理论压头 前弯叶片:2 900,ctg2900,B0,泵理论压头随理论流量的增大而增大;当2 =900, B =0,泵的理论压头与理论流量无关;当2 0,泵理论压头随理论流量的增大而增高。guHT22guHT22TTBQAHguA222222bDgctguB10如图离心泵
4、理论特性曲线 离心泵特性曲线HTQTabcHTQTHQHHTQT或Q11离心泵的性能参数:流量、压头、轴功率、效率、气蚀余量等。(一)离心泵的性能参数1、流量 离心泵的流量是指离心泵的单位时间内排送到管路系统的液体体积,以Q表示,常用的单位为l/s或m3/s。2、压头 离心泵的压头又称扬程,它是指离心泵对单位重量(1N)液体所提供的有效能量,以H表示,单位为m。三、离心泵的性能参数与特性曲线三、离心泵的性能参数与特性曲线123、效率 离心泵在输送液体过程中,当外界能量通过叶轮传给液体时,会有能量损失,即由原动机提供给泵轴的能量不能全部为液体所获得,通常用效率(以表示)来反映能量损失。 13离心
5、泵能量损失包括:(1)容积损失泄漏; (2)机械能损失摩擦;(3)水利损失流体摩擦损失和局部阻力损失。 离心泵的功率反映上述三项能量损失的总和,故又成为总效率。因此总效率为上述三个效率的乘积。144、轴功率 离心泵的轴功率是指泵轴所需的功率。当泵直接由电动机驱动时,它就是电动机传给泵轴的功率,用N表示,单位为W或kW。离心泵的有效功率是指液体从叶轮获得的能量Ne表示。由于存在上述三种能量损失,故轴功率必大于有效功率,两种关系为:N=Ne/而 Ne=HQg工程上轴功率经常以kW表示102QHN 15(二)、离心泵的特性曲线 离心泵的压头、效率、轴功率都与泵的流量有关,它们之间的关系难以用理论关系
6、表达,而是通过实验测得,测出的一组关系曲线称为离心泵的特性曲线。(1)HQ曲线 表示泵的压头和流量的关系(2)NQ曲线 表示泵的轴功率与流量的关系。(3)Q曲线 表示泵的效率和流量的关系。以国产4B20型离心水泵为例:164B20型离心泵的特性曲线17例22 采用附图所示的实验装置来测定离心泵的性能。泵的吸入管内径为100mm,排出管内径为80mm,两测压口间垂直距离为0.5m。泵的转速为2900 r/min,以20清水为介质测得以下数据:流量,15 l/s; 泵出口处表压 2.55105 Pa; 泵入口处真空度 2.67104 Pa;功率表测得电动机所消耗的功率为6.2 kW 。泵由电动机直
7、接带动,电动机的效率为93。试求该泵在输送条件下的压头、轴功率和效率。18例22附图12115422319(一)液体物性的影响1、液体密度的影响 由离心泵的基本方程可知,离心泵的流量及压头均与液体的密度无关,因此泵的效率也不随密度的变化而变化。但是泵的轴功率与液体的密度有关,需要根据式2-19重新进行计算,并标绘NQ曲线。 四、离心泵性能的改变和换算四、离心泵性能的改变和换算202、液体粘度的影响 若被输送液体的粘度大于常温下清水的粘度,则泵内能量损失增加,导致泵的压头、流量都要减小,效率下降,而轴功率增大,因此泵的特性曲线发生变化。21(二)离心泵转速的影响 离心泵的特征曲线是在固定转速的条
8、件下测定的。 在改变转速的情况下,泵的压头、流量、轴功率和效率也随之改变,可近似用比例定律表示2121nnQQ22121)(nnHH32121)(nnNN22(三)离心泵叶轮直径的影响 由离心泵的基本方程可知,当泵的转速一定 时,压头、流量与叶轮的外径有关。 如果只将叶轮外径切割变小而转速不变,叶轮直径与泵的流量、压头及轴功率之间近似符合切割定律。23切割定律若将叶轮相似缩小,其性能变化符合另一组关系。例23 (自学)22DDQQ222)(DDHH322)(DDNN322)(DDQQ222)(DDHH522)(DDNN24五、离心泵的气蚀现象与允许吸上高度五、离心泵的气蚀现象与允许吸上高度(一
9、)离心泵的气蚀现象(二)离心泵的允许吸上高度 离心泵的允许吸上高度又称为允许安装高度,指泵吸入口与液面之间的垂直距离,以Hg表示。25在00与11截面之间列伯努利方程,得若贮槽上方为大气压pa,则1,离心泵的允许吸上真空度(最高真空度)则允许安装高度计算式为10,21102fgHgugppH10,2112fagHgugppHgppHas110,212fsgHguHH26 允许吸上真空度是在大气压为10 mH2O (9.81 104 Pa)下,以20清水为介质测得的。若输送其它种类的液体且操作条件不同,可用下式校正不同海拔高度的大气压强:1000)24. 01081. 9()10(3vasspH
10、HH272.气蚀余量 为防止气蚀的发生,离心泵入口处液体的静压头(p1/g)与动压头(u12/2g)之和必须大于液体在操作温度下的饱和蒸汽压头(pv/ g)某一最小值,即将此关系代人允许安装高度计算式,得例24、25 (自学)gpgugphv221110,0fvgHhgpgpH28六、离心泵的工作点及调节(一)管路的特性曲线与 泵的工作点在11与22之间列伯努利方程,得1122feeHgugpZgWH2229对于特定管路及操作条件为一常数。若贮槽和受液槽的截面积很大,则管路系统的压头损失可表示为KgpZ022gu2222)3600()(2)(eeoaeoaefBQgAQdllgudllH30其
11、中B为一常数,所以此关系称为管路特性曲线。将泵的特性曲线H-Q与管路特性曲线画在同一坐标中,二者交点即为系统的工作点。2eeBQKHH or HeH=HeHQHeQeQ=QeQor QeM31(二)离心泵流量的调节1,改变阀门的开度2,改变泵的转速HQQM1Qor QeMH or He12M1M2QM2QMHQQM1Qor QeMH or HeM1M2QM2QMHeQen1n2n32(三)离心泵的并联和串联两台同型号泵并联的特点:压头不变,流量增倍。管路特性曲线不变。两台同型号泵串联的特点:流量不变,压头增倍;管路特性曲线不变。HH并HQHeQeQQHQ并IIIHH串HQHeQeQQHIIIQ
12、串33例26 采用例21中的离心泵,将20清水从贮水池输送到指定位置,已知输送管出口端与贮水池液面垂直距离为8.75m,输水管内径为114mm的光滑管,管长为60m (包括局部阻力和当量长度),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: Q, m3/s 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 H, m 20.63 19.99 17.8 14.46 10.33 5.71 , % 0.00 36.1 56.0 61.0 54.1 37.0试求该泵在运转时的流量、压头、轴功率、总效率和水利效率。 水的物性:=999 kg/m3, =1.10910-
13、3 kg/(ms)34解:先作出泵的特性曲线HQ 和Q,再确定出管路特性曲线,交点即为工作点。 (1) 确定管路特性方程(11与22外侧)其中所以1122gudLLgugpZHee22220gp01ugudLLZHee2)1 (2235式中对光滑管所以224dQuedQdue4Re25. 025. 0)4(Re3164. 0dQe)4(3164. 01 825. 0422dQdLLgdQZHeeee225. 0025. 025. 03422)96. 21 (2 .48975. 8)10109. 1114. 09994(3164. 0114. 0601 81. 9)114. 0(875. 8ee
14、eeQQQQ36(2)标绘管路特性曲线 Qe, m3/s 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 He, m 8.75 9.26 10.49 12.32 14.71 17.630.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.050.0336m3/s0510152025303501020304050607037(3)泵在运转时的流量、压头、轴功率及效率 HQ与HeQe 的交点即为工作点。 Q=0.0336 m3/s,H=13.10 m, =0.599轴功率水利效率 h=H/H由例21知 H = 31.56 - 339.7 QT= 31.56 - 339.70.0336
15、= 20.11 m则 h=13.1/20.11=0.651=65.1%kWgQHN20. 71000599. 081. 99991 .130336. 038七、离心泵的类型与选择(一) 离心泵的类型 水泵、耐腐蚀泵、油泵、杂质泵; 单吸、双吸; 单级、多级。1) 水泵(B型、D型、Sh型) B型单级、单吸; D型多级;Sh型双吸2) 耐腐蚀泵(F型)3) 油泵(Y型)4) 杂质泵(P型) PW-污水泵、PS-沙泵、PN-泥浆泵39(二) 离心泵的选择 1) 确定输送系统的流量与压头; 2) 选择泵的类型与型号 3) 核算泵的轴功率 4) 选择电机212 其它类型泵一、往复泵工作原理:特点:1,流量只与泵几何尺寸及 活塞往复频率有关,与 管路无关;402,往复泵的压头与泵的几何尺寸无关,只要管路能够承受,压头可以达
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