第二章 流體輸送機械.doc

第二章 流體輸送機械基本概念：1、區(qū)分離心泵的氣縛和氣蝕現(xiàn)象、揚程與升揚高度、工作點與設(shè)計點等概念。答：離心泵在啟動過程中若泵殼內(nèi)混有空氣或未灌滿泵，則泵殼內(nèi)的流體在隨電機作離心運動產(chǎn)生負壓不足以吸入液體至泵殼內(nèi)，泵像被“氣體”縛住一樣，稱離心泵的氣縛現(xiàn)象；危害是使電機空轉(zhuǎn)，容易燒壞電機；避免或消除的方法是啟動前灌泵并使泵殼內(nèi)充滿待輸送的液體，啟動時關(guān)閉出口閥。 “汽蝕現(xiàn)象”則是由于泵內(nèi)某處的絕對壓力低于操作溫度下液體的飽和蒸汽壓，也就是說當泵殼內(nèi)吸入的液體在泵的吸入口處因壓強減小恰好汽化時，給泵殼內(nèi)壁帶來巨大的水力沖擊，使殼壁像被“氣體”腐蝕一樣，該現(xiàn)象稱為汽蝕現(xiàn)象；汽蝕的危害是損壞泵殼，同時也會使泵在工作中產(chǎn)生振動，損壞電機；降低泵高度能避免汽蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生。可見二者產(chǎn)生的原因不同，現(xiàn)象不同，后果亦不同。但都是離心泵正常操作所不允許的現(xiàn)象。離心泵的揚程是指泵給以單位重量液體的有效能量, 液體獲得能量后，可將液體升揚到一定高度z，而且還要用于靜壓頭的增量p/g和動壓頭的增量u2/2g及克服輸送管路的損失壓頭，而升揚高度是指將液體從低處送到高處的垂直距離z，可見，升揚高度僅為揚程的一部分，泵工作時，其揚程大于升揚高度。離心泵的特性曲線HeQe與管路的特性曲線HQ二者的交點稱為泵在該管路上的工作點。意味著它所對應(yīng)的流量和壓頭，既能滿足管路系統(tǒng)的要求，又能為離心泵所提供。換言之，工作點反映了某離心泵與某一特定管路相連接時的運轉(zhuǎn)情況,離心泵只能在這一點工作。離心泵的設(shè)計點存在于離心泵的效率與流量的特性曲線中，是指離心泵在一定轉(zhuǎn)速下的最高效率點。泵在與最高效率相對應(yīng)的流量及壓頭下工作最為經(jīng)濟，在與最高效率點對應(yīng)的Q、H、N值被稱為最佳工況參數(shù)。2離心泵的工作點是怎么確定的？離心泵流量調(diào)節(jié)方法有哪些？各種方法的實質(zhì)及優(yōu)缺點。答：離心泵的特性曲線HeQe與管路的特性曲線HQ二者的交點稱為泵在該管路上的工作點。流量調(diào)節(jié)方法：（1）改變閥門開度調(diào)節(jié)流量 優(yōu)點：方法簡便，應(yīng)用廣泛。對于調(diào)節(jié)幅度不大而經(jīng)常需要改變流量的場合，此法尤為適用。 缺點：關(guān)小閥門會使阻力加大，因而需要多消耗一部分能量以克服附加的阻力，經(jīng)濟上不合理。（2）改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量 優(yōu)點：可保持管路特性曲線不變，流量隨轉(zhuǎn)速下降而減小，動力消耗也相應(yīng)降低，因此節(jié)能效果顯著。 缺點： 但需要變速裝置，難以做到流量連續(xù)調(diào)節(jié)，因此一般只有在調(diào)節(jié)幅度大、時間又長的季節(jié)性調(diào)節(jié)中才使用。（3）改變?nèi)~輪直徑 可改變泵的特性曲線，但可調(diào)節(jié)流量范圍不大，且直徑減小不當還會降低泵的效率。3 離心泵的壓頭受哪些因素影響？答：它與泵自身的結(jié)構(gòu)（如葉片彎曲情況、葉輪直徑等）、尺寸、轉(zhuǎn)速及流量有關(guān)。（P92）4 后彎葉片有什么優(yōu)點？答：前彎葉片的絕對速度c2雖大（動壓頭雖大），但流體動壓頭經(jīng)蝸殼部分轉(zhuǎn)化為靜壓頭過程中，液體在泵殼內(nèi)產(chǎn)生的沖擊劇烈得多，轉(zhuǎn)化時的能量損失大為增加，效率低。因此，為獲得較高的能量利用率，采用后彎葉片。5 為什么啟動離心泵前要關(guān)閉出口閥門？答：離心泵工作時，其軸功率Ne隨著流量增大而增大，所以泵起動時，應(yīng)把出口閥關(guān)閉，以降低起動功率，保護電機，不至于超負荷而受到損失，同時也避免出口管線的水力沖擊。6 離心泵的主要部件有哪些？各有什么作用？離心泵的主要部件有葉輪、泵殼、軸封裝置。 葉輪的作用是將原動機的機械能傳給液體、使液體的動能和靜壓能均得到提高（供能裝置）。泵殼具有匯集液體和將部分動能轉(zhuǎn)為靜壓能的作用（集液及轉(zhuǎn)能裝置）。軸封裝置的作用是防止泵內(nèi)高壓液體外漏及外界大氣漏入泵內(nèi)。 葉輪：按結(jié)構(gòu)分閉式、半閉式與開式；按吸液方式分單吸式（軸向推力及平衡孔）和雙吸式。按葉片形狀分為后彎、徑向和前彎。例題1. 離心泵的工作點：如圖1所示，用某一離心泵將一貯罐里的料液送至某高位槽 ，現(xiàn)由于某種原因，貯罐中料液液面升高，若其它管路特性不變，則此時流量將_。(A) 增大 (B) 減少 (C) 不變 (D)不確定 2. 離心泵在兩敞口容器間輸液,以下說法是正確的：當變化時，離心泵的 _。（A）eQ特性曲線發(fā)生變化，NQ線也發(fā)生變化（B）eQ特性曲線不發(fā)生變化，但NQ特性曲線要發(fā)生變化（C）eQ特性曲線發(fā)生變化，NQ線特性曲線不發(fā)生變化（D）eQ特性曲線與PaQ特性曲線都不發(fā)生變化3. 離心泵銘牌上標明的流量是指_。（A）效率最高時的流量 （B）泵的最大流量（C）揚程最大時的流量 （D）最小揚程時的流量4. 離心泵葉輪形狀不同，流體阻力損失也不同，阻力損失最大的為_。（A） 后彎葉輪 （B）徑向葉輪 （C）前彎葉輪 （D）90的葉輪2、如圖1所示，在管路系統(tǒng)中裝有離心泵。吸入管路為894.5 mm,壓出管路為684 mm,吸入管直管長度為6 m,壓出管直管長度為13 m,兩段管路的摩擦系數(shù)均為=0.03，吸入管路中裝有90標準彎頭1個(=0.75)，壓出管路裝有閥門1個(=6.4)，90標準彎頭2個，管路兩端水面高度差為10 m，泵進口高于水面2 m,管內(nèi)流量為0.012 m3/s。試求：(1)泵的揚程；(2)泵進口處斷面的壓力為多少？(3)如果高位槽中的水沿同樣管路流回，不計泵內(nèi)阻力，是否可流過同樣的流量？圖 1解：(1) 泵的揚程在1-1和2-2截面間列柏努利方程由于1、2截面很大，u1=0, u2=0; p1=p2, 所以(2) 由液面1-1至進口處3-3列柏努利方程(3) 當水從高位槽沿原路返回時，在高位槽液面2-2與水面1-1之間列柏努利方程解得 qV = 9.8510-3 m3/s 0.012 m3/s所以 當水從高位槽沿原路返回時，其流量比原來小。3.在一管路系統(tǒng)中,用一臺離心泵將密度為1000 kg/m3的清水從敞口地面水池輸送到高位密封貯槽(表壓為1 kgf/cm2),兩端液面的位差z= 10m,管路總長l=50 m(包括所有局部阻力的當量長度),管內(nèi)徑均為40 mm,摩擦系數(shù)=0.02。試求：（1） 該管路的特性曲線方程；（2） 若離心泵的特性曲線方程為H=40-200 Q2 (H為壓頭，m ；Q為流量，m3/min),則該管路的輸送量為多少m3/min？揚程為多少m? 若此時泵的效率為0.6，泵的軸功率為多少W？解：（1）u