第二章_3_离心泵工作点.ppt

1、内容回顾,1.离心泵的性能参数及特性曲线,1）HQ曲线：压头随流量的增大而下降。 2）NQ曲线：轴功率随流量的增加而上升，流量为零时轴功率最小。 离心泵启动或关闭时，应关闭出口阀，使启动电流最小，以保护电机。 3） Q曲线：离心泵在一定转速下有一最高效率点。此最高效率点称为离心泵的设计点。设计点对应的流量称为额定流量。在选用离心泵时，应使离心泵在该点附近工作。,4）H、Q、与液体密度无关，但轴功率N随密度增大而增加 。,6）离心泵转速、叶轮直径增加，其压头、流量、轴功率均增大。,5）粘度增加，泵的压头减小，泵的流量减小，泵的效率下降，泵的轴功率增大 。,2. 离心泵的安装高度,1) 汽蚀现象,

2、2)允许吸上真空度,3) 允许气蚀余量,【例】用3B33型水泵从一敞口水槽中将水送到它处，槽内液面恒定。送水量为4555m3/h。在最大流量下吸入管路压头损失为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。 当地大气压为9.81104kPa。,解：,由附录查得3B33水泵的部分性能列于下表：,为了保证泵的正常运转，以最大流量作为设计安装高度的依据，即取,式中:,Hs=3.0m,（1）输送20水时泵的安装高度,此时Hs不用修正,Hf,0-1=1.0m,（2）输送65水时泵的安装高度,需对其Hs 进行换算，即,由附录查得65时水的密度9

3、80.5kg/m3，饱和蒸汽压 pv2.554104Pa，则,讨论： 1）离心泵的允许吸上真空度和允许气蚀余量值是与其流量有关的，大流量下h较大而HS较小，因此，必须注意使用最大流量值进行计算。 2）离心泵安装时，应注意选用较大的吸入管路，减少吸入管路的弯头、阀门等管件，以减少吸入管路的阻力。 3）当液体输送温度较高或液体沸点较低时，可能出现允许安装高度为负值的情况，此时，应将离心泵安装于贮槽液面以下，使液体利用位差自流入泵内。,六. 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,在如图所示的两截面间列柏努利方程,对于直径均一的管路系统，压头损失可表达为,注:若随Re的变化不

4、能忽略,则需带入相应的关联式,从而得到He和Qe的关系,如果管路中的流动处于阻力平方区，则B为常数。,例：如图，设水在光滑管内流动，吸入管路直径为0.08m，管长 排出20m（包括全部阻力的当量长度），排出管路直径为0.05m， 管长50m （包括全部阻力的当量长度），设Re4000,两槽均与大 气相通。求管路的特性方程。(已知水的粘度为1.3mPa.s),Z2-Z1=12m, p1=0（表）, p2=0（表） u1=0, u2=0,管路特性曲线：,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

5、泵的特性方程。,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，HHe，QQe。,（二）离心泵的流量调节,1改变管路特性曲线-改变泵出口阀开度,关小阀门，使B值变大，流量变小，曲线变陡。 开大阀门，使B值变大，流量变大，曲线变平缓。,优点：调节迅速方便，流量可连续变化；,缺点：流量阻力加大，要多消耗动力，不经济。,2改变泵的特性曲线,泵的转速提高，则HQ线上移，工作点由M移至M2，流量由QM 加大到QM2；,泵的转速降低，则HQ线下移，工作点移至M1,流量减小到QM1；,优点：流量随转速下降而减小，动力消耗也相应降低；,缺点：

6、需要变速装置或价格昂贵的变速电动机，难以做到流量连续调节，化工生产中很少采用。,3离心泵的组合操作,离心泵的并联 在同一压头下，两台同样的泵并联所提供的流量为单台泵提供流量的两倍。,并联后的总流量必低于单台泵流量的两倍。,（2）离心泵的串联,在同一流量下，两台相同的泵串联所提供的压头为单台泵所提供压头的两倍。,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,对于低阻输送管路，并联组合泵流量的增大幅度大于串联组合泵； 对于高阻输送管路，串联组合泵的流量增大幅度大于并联组合泵。,低阻输送管路-并联优于串联； 高阻输送管路-串联优于并联。,【例】用离心泵将

7、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。 已知泵的特性曲线： H=20.7-6.5103Q2 试求该泵在运转时的流量、压头、轴功率。 已知:泵效率0.6; =0.02; 水的密度：999kg/m3,解：,以贮槽液面做上游截面1-1,以 管出口外侧做下游截面2-2,在两截面间列柏努利方程:,(1)求管路特性曲线,由已知:,Z1=0, p1=0, u10, Z2=8.75m, p2=0, u20,已知:,l+le=60m , d=0

8、.114m,泵的特性曲线:H=20.7-6.5103Q2,【例】某离心泵特性曲线为:H=75-145Q2 所在管路的特性曲线方程式为He40+15Qe2,当两台或三台此型号的泵并联操作时，试分别求管路中流量增加的百分数。 若管路特性曲线方程式变为He40+100Qe2时，试再求上述条件下流量增加的百分数。 特性方程式中流量的单位为m3/s，压头的单位为m。,解：,（1）当He40+15Qe2时,He40+15Qe2,H=75-145Q2,(b)两台泵并联：,先求两台泵并联的特性方程,在同一压头下，两台泵并联所提供压头是单台泵的两倍,即：当H =H时，Q =2Q(其中,H,Q 为并联泵的流量和压

9、头）,H =75-145/4(Q )2,He40+15Qe2,(c)三台泵并联：,三台泵并联的特性方程,当H =H时，Q =3Q(其中,H,Q为三台泵并联的流量和压头）,He40+15Qe2,（2）当He40+100Qe2时,单台泵：,He40+100Qe2,H=75-145Q2,两台泵：,He40+100Qe2,H =75-145/4(Q )2,三台泵：,He40+100Qe2,H =75-145/9(Q )2,由以上数据可知： （1）并联流量不等于单台流量的倍数，并联台数愈多，流量增加率愈少； （2）高阻型管路并联时流量增加率降低。泵串联更有利。,(一)离心泵的分类 1）按照轴上叶轮数目的

10、多少,单级泵,多级泵,轴上只有一个叶轮的离心泵，适用于出口压力不太大的情况；,轴上不止一个叶轮的离心泵 ，可以达到较高的压头。离心泵的级数就是指轴上的叶轮数，我国生产的多级离心泵一般为29级。,2）按叶轮上吸入口的数目,单吸泵,双吸泵,叶轮上只有一个吸入口，适用于输送量不大的情况。,叶轮上有两个吸入口，适用于输送量很大的情况。,八. 离心泵的类型与选择,3）按离心泵的不同用途,水泵,输送清水和物性与水相近、无腐蚀性且杂质很少的液体的泵, （B型）,耐腐蚀泵,接触液体的部件（叶轮、泵体）用耐腐蚀材料制成。要求：结构简单、零件容易更换、维修方便、密封可靠、用于耐腐蚀泵的材料有：铸铁、高硅铁、各种合

11、金钢、塑料、玻璃等。（F型）,油泵,输送石油产品的泵 ，要求密封完善。（Y 型）,杂质泵,输送含有固体颗粒的悬浮液、稠厚的浆液等的泵 ，又细分为污水泵、砂泵、泥浆泵等 。要求不易堵塞、易拆卸、耐磨、在构造上是叶轮流道宽、叶片数目少。（P型）,（二）离心泵的选型,1）确定输送系统的流量和压头：一般情况下液体的输送量是生产任务所规定的，如果流量在一定范围内波动，选泵时按最大流量考虑，然后，根据输送系统管路的安排，用柏努利方程计算出在最大流量下管路所需压头。 2）选择泵的类型与型号：首先根据被输送液体的性质和操作条件确定泵的类型，按已确定的流量和压头从泵样本或产品目录中选出适合的型号。,若是没有一个

12、型号的H、Q与所要求的刚好相符，则在邻近型号中选用H和Q都稍大的一个；若有几个型号的H和Q都能满足要求，那么除了考虑那一个型号的H和Q外，还应考虑效率在此条件下是否比较大。 3)核算轴功率:,【例】生产任务规定He=18m，Qe=80m3/h，试选择合适的离心泵，并核算操作条件下的功率及因调节阀门多消耗的功率。,（1）选泵的型号,由压头和流量的要求选择4B-20型水泵。,（2）实际运行时所消耗的轴功率,由该型号泵的特性曲线查得，在Q=80m3/h时，H=21.2m，=77%，N=6kW,（3）调节阀门多消耗的功率,H = 21.218 = 3.2m,2.1.2 其它液体输送机械,一. 往复泵（

13、容积式泵）,1往复泵基本结构,主要部件：泵缸、活塞、活塞杆、单向开启的吸入阀和排出阀。 泵缸内活塞与阀门间的空间为工作室。,2工作原理,工作循环:活塞从左向右又从右移至左，即完成了一个工作循环 。,活塞从左端点到右端点（或相反）的距离叫做冲程或位移。,多级往复泵（三联泵）,3往复泵的性能参数与特性曲线,(1) 流量（排液能力）,单动泵理论流量:,双动泵理论流量:,往复泵的流量只与泵本身的几何形状和活塞的往复次数有关，而与泵的压头无关。无论在什么压头下工作，只要往复一次，泵就排出一定的液体。这种性质称为正位移特性，具有这种特性的泵称为正位移（定排量）泵。,（2）压头和特性曲线 往复泵的压头与泵本

14、身的几何尺寸和流量无关，只决定于管路情况。只要泵的机械强度和原动机提供的功率允许，输送系统要求多高压头，往复泵即提供多高的压头。,往复泵特性曲线,4往复泵的工作点与流量调节,(1) 旁路调节装置,由于往复泵的正位移特性，工作点只能沿Q常数的垂直线上移动。要想改变往复泵的输液能力，可采取如下措施：,(2) 改变活塞冲程或往复频率 调节活塞冲程S或往复频率nr均可达到改变流量的目的，而且能量利用合理，但不宜于经常性流量调节。,5往复泵的安装高度,往复泵的吸上真空度取决于贮液槽液面上方的压力、液体的性质和温度、活塞的运动速度等因素，因此往复泵的吸上高度也有一定的限制。 往复泵有自吸能力，所以在启动前无需向泵内灌满被输送的液体。,例. 单动往复泵活塞直径160mm，冲程200mm，将密度930kg/m3 的液体从敞口贮槽送到某设备中，液体输送量25.8m3/h，设备 内压强为