离心泵的特性曲线变化趋势.ppt

1、第二章 液体输送机械 Pumps of Fluid,化 工 原 理 Chemical Engineering Principles,2.1 概 述,为流体提供能量的机械称为流体输送机械。,在生产加工中，常常需要将流体 从低处输送到高处； 从低压送至高压； 沿管道送至较远的地方。 为达到此目的，必须对流体加入外功，以克服流体阻力及补充输送流体时所不足的能量。,泵； 输送液体 风机; 压缩机； 真空泵。,常用的流体输送机械,2.1 概 述,按工作原理分,叶片式泵 有高速旋转的叶轮。 如离心泵、轴流泵、涡流泵。 往 复 泵 靠往复运动的活塞排挤液体。如活塞泵、柱塞泵等。 旋转式泵 靠旋转运动的部件推

2、挤液体。如齿轮泵、螺杆泵等。,2.1 概 述,旋转式泵,2.1 概 述,离心泵,离心泵（centrifugal pump）的特点： 结构简单； 流量大而且均匀； 操作方便。,2.1 概 述,2.1.2 离心泵的工作原理,1 结构,叶轮 轴 612片叶片 机壳等。,蜗牛形通道； 叶轮偏心放； 可减少能耗，有利于动能转化为静压能。,叶轮,机壳,底阀(防止“气缚”),滤网(阻拦固体杂质),2.1.2 离心泵的工作原理,1 结构,叶轮,2.1.2 离心泵的工作原理,（1）叶轮旋转，流体受离心力的作用，由叶轮中心被抛向外围。 （2）泵壳汇集被抛出的液体，顺着蜗壳形通道逐渐扩大的方向流动，使流体的动能转化

3、为静压能，减小能量损失。 （3）液体吸上原理：依靠叶轮高速旋转，迫使叶轮中心的液体以很高的速度被抛开，从而在叶轮中心形成低压，低位槽中的液体因此被源源不断地吸上。,工作过程,启动前，前段机壳须灌满被输送的液体，以防止气缚。,离心泵若在启动前未充满液体，则泵壳内存在空气。由于空气密度很小，所产生的离心力也很小。此时，在吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵，但不能输送液体。此现象称为“气缚”。,“气缚”（air binding ）,为便于使泵内充满液体，在吸入管底部安装带吸滤网的底阀，底阀为止逆阀，滤网是为了防止固体物质进入泵内，损坏叶轮的叶片或妨碍泵的正常操作。,工作过程,启动

4、后，叶轮旋转，并带动液体旋转。,液体在离心力的作用下，沿叶片向边缘抛出，获得能量，液体以较高的静压能及流速流入机壳( 沿叶片方向，u, P静 )。由于涡流通道的截面逐渐增大， P动 P静 。液体以较高的压力排出泵体，流到所需的场地。,叶片不断转动，液体不断被吸入、排出，形成连续流动。,由于液体被抛出，在泵的吸扣处形成一定的真空度，泵外流体的压力较高，在压力差的作用下被吸入泵口，填补抛出液体的空间。,启动前，前段机壳须灌满被输送的液体，以防止气缚。,离心泵压头的大小取决于泵的结构（如叶轮直径的大小，叶片的弯曲情况等）、转速及流量。,离心泵的主要性能参数有流量、扬程、（轴）功率、效率。 流量 Q

5、，/或m3/ 泵的流量（又称送液能力）是指单位时间内泵所输送的液体体积。 扬程，米液柱 泵的扬程（又称泵的压头）是指单位重量液体流经泵后所获得的能量。,2.1.3 离心泵的主要参数,2.2 离心泵的主要参数,泵的有效功率Ne ：流体所获得的功率。,式中 Ne 泵的有效功率，W； Q 泵的流量，m3/s； H 泵的压头，m ； 液体的密度，kg/m3； g 重力加速度，m/s2。,NeQHg,已知g=9.81m/s2；1kW=1000W，则式可用kW单位表示，即,3 功率,2.2 离心泵的主要参数,泵在运转时可能发生超负荷，所配电动机的功率应比泵的轴功率大。 在机电产品样本中所列出的泵的轴功率，

6、除非特殊说明以外，均系指输送清水时的数值。,轴功率指泵轴所获得的功率。 由于有容积损失、水力损失与机械损失，故泵的轴功率要大于液体实际得到的有效功率，即,注意：,4 轴功率N,2.2 离心泵的主要参数,泵内部损失主要有三种：,5 效率,容积损失：泄漏所造成的损失。一部份已获得能量的高压液体由叶轮出口处通过叶轮与泵壳间的缝隙或从平衡孔漏返回到叶轮入口处的低压区造成的能量损失。 水力损失：进入离心泵的粘性液体产生的摩擦阻力以及在泵的局部处因流速与方向改变引起的环流和冲击而产生的局部阻力。 机械损失：由泵轴与轴承之间、泵轴与填料函之间以及叶轮盖板外表面与液体之间产生的机械摩擦引起的能量损失。,2.2

7、 离心泵的主要参数,5 效率,2.3 离心泵的特性曲线,特性曲线（characteristic curves）：在固定的转速下，离心泵的基本性能参数（流量、压头、功率和效率）之间的关系曲线。,强调：特性曲线是在固定转速下测出的，只适用于该转速，故特性曲线图上都注明转速n的数值。,书p93，例2-2练习,2.3 离心泵的特性曲线,2.3 离心泵的特性曲线,讨论：通过测定多组数据便可做出系的特性曲线。在泵的特性曲线或性能参数表上一定指明泵的转速，因为泵的转速改变，泵的特性曲线或性能参数均发生变化。,2.2 离心泵的主要参数,在泵的进出口处分别安装真空表和压力表，在真空表与压力表之间列柏努得方程式，

8、即,实验：泵压头的测定,式中：pM 压力表读出压力（表压），N/m2； pV真空表读出的真空度，N/m2； u1、u2吸入管、压出管中液体的流速，m/s； Hf两截面间的压头损失，m。,2.3 离心泵的特性曲线,2.3 离心泵的特性曲线,变化趋势：离心泵的压头在较大流量范围内是随流量增大而减小的。不同型号的离心泵，Q曲线的形状有所不同。,较平坦的曲线，适用于压头变化不大而流量变化较大的场合； 较陡峭的曲线，适用于压头变化范围大而不允许流量变化太大的场合。,Q曲线,2.3 离心泵的特性曲线,NQ曲线,变化趋势：Q曲线表示泵的流量Q和轴功率的关系，随Q的增大而增大。显然，当Q=0时，泵轴消耗的功率

9、最小。,启动离心泵时，为了减小启动功率，应将出口阀关闭。,2.3 离心泵的特性曲线,-Q曲线,变化趋势：开始随Q的增大而增大，达到最大值后，又随Q的增大而下降。,Q曲线最大值相当于效率最高点。泵在该点所对应的压头和流量下操作，其效率最高，故该点为离心泵的设计点。,2.3 离心泵的特性曲线,泵在最高效率点条件下操作最为经济合理，但实际上泵往往不可能正好在该条件下运转，一般只能规定一个工作范围，称为泵的高效率区。高效率区的效率应不低于最高效率的92%左右。,强调：泵在铭牌上所标明的都是最高效率点下的流量，压头和功率。离心泵产品目录和说明书上还常常注明最高效率区的流量、压头和功率的范围等。,泵的高效

10、率区,1 离心泵的工作点与流量调节(Duty point and flowrate regulation for centrifugal pump),泵-供方 管路-需方,1、并联,2、离心泵的组合操作串、并联,(Combined operation for centrifugal pump- in series or parallel connection ),2、串联,泵轴与吸液方液面间的垂直高度，称为安装高度，用ZS表示。可正可负。,3、离心泵的安装高度zs,(NPSH),为避免汽蚀现象，安装高度必须加以限制，即存在最大安装高度ZS,max。,2、最大安装高度ZS,max,-最小汽蚀余量,-是泵的特性参数之一， 由厂家测定。,书p101，例2-4,练习：例2-7,例 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有何变化？（设泵仍能正常工作） 泵的压头H， 管路总阻力损失hf，,管路特性曲线,平行上移,(2) 采用调节出口阀门的方法,泵特性曲线方程,管路特性曲线方程,八、离心泵的类型、选用,2.2 其他类型泵(The other pump),Reciprocating, rotatory, 适用于小流量、高压头的情况下输送高粘度的液体。