化工原理第二章 流體輸送設(shè)備

1、 第二章第二章 流體輸送設(shè)備流體輸送設(shè)備 在化工生產(chǎn)中，流體輸送過程是不可缺少的單在化工生產(chǎn)中，流體輸送過程是不可缺少的單 元操作。為了滿足工藝條件的要求，常需把流體從元操作。為了滿足工藝條件的要求，常需把流體從 一處送到另一處；有時(shí)還需提高流體的壓強(qiáng)或?qū)⒃O(shè)一處送到另一處；有時(shí)還需提高流體的壓強(qiáng)或?qū)⒃O(shè) 備造成真空，這就需采用為流體提供能量的輸送設(shè)備造成真空，這就需采用為流體提供能量的輸送設(shè) 備，以便克服輸送沿程的機(jī)械能損失、提高位能、備，以便克服輸送沿程的機(jī)械能損失、提高位能、 提高流體的壓強(qiáng)（或減壓）。提高流體的壓強(qiáng)（或減壓）。 為液體提供能量的輸送設(shè)備稱為泵；為液體提供能量的輸送設(shè)備稱為泵

2、； 為氣體提供能量的輸送設(shè)備稱為風(fēng)機(jī)及壓縮機(jī)。為氣體提供能量的輸送設(shè)備稱為風(fēng)機(jī)及壓縮機(jī)。 它們都是化工廠最常用的通用設(shè)備，因此又稱它們都是化工廠最常用的通用設(shè)備，因此又稱 為通用機(jī)械。為通用機(jī)械。 本章將結(jié)合化工生產(chǎn)的特點(diǎn)，討論流體輸送機(jī)本章將結(jié)合化工生產(chǎn)的特點(diǎn)，討論流體輸送機(jī) 械的作用原理、基本構(gòu)造與性能及有關(guān)計(jì)算，以達(dá)械的作用原理、基本構(gòu)造與性能及有關(guān)計(jì)算，以達(dá) 到能正確選擇和使用的目的。到能正確選擇和使用的目的。 第一節(jié)第一節(jié) 液體輸送設(shè)備液體輸送設(shè)備 液體輸送設(shè)備的種類很多，按照工作原理的不液體輸送設(shè)備的種類很多，按照工作原理的不 同，分為離心泵、往復(fù)泵、旋轉(zhuǎn)泵與旋渦泵等幾種。同，分為

3、離心泵、往復(fù)泵、旋轉(zhuǎn)泵與旋渦泵等幾種。 其中，以離心泵在生產(chǎn)上應(yīng)用最為廣泛。其中，以離心泵在生產(chǎn)上應(yīng)用最為廣泛。 211 離心泵離心泵 一、離心泵的工作原理和主要部件一、離心泵的工作原理和主要部件 1、離心泵的工作原理、離心泵的工作原理 下圖下圖21所示為一臺(tái)安裝在管路上的離心泵。所示為一臺(tái)安裝在管路上的離心泵。 主要部件有葉輪主要部件有葉輪1與泵殼與泵殼2等。具有若干彎曲葉等。具有若干彎曲葉 片的葉輪安裝在泵殼內(nèi)，并緊固于泵軸片的葉輪安裝在泵殼內(nèi)，并緊固于泵軸3上。泵殼上。泵殼 中央的吸入口中央的吸入口4與吸入管路與吸入管路5相連接，側(cè)旁的排出口相連接，側(cè)旁的排出口 8與排出管路與排出管路9

4、相連接。相連接。 離心泵一般用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，在啟動(dòng)前需向殼內(nèi)離心泵一般用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，在啟動(dòng)前需向殼內(nèi) 灌滿被輸送的液體。灌滿被輸送的液體。 啟動(dòng)電機(jī)后，泵軸帶動(dòng)葉輪一起旋轉(zhuǎn)，充滿葉啟動(dòng)電機(jī)后，泵軸帶動(dòng)葉輪一起旋轉(zhuǎn)，充滿葉 片之間的液體也隨著轉(zhuǎn)動(dòng)，在慣性離心力的作用下片之間的液體也隨著轉(zhuǎn)動(dòng)，在慣性離心力的作用下 ，液體從葉輪中心被拋向外緣的過程中便獲得了能，液體從葉輪中心被拋向外緣的過程中便獲得了能 量，使葉輪外緣的液體靜壓強(qiáng)提高，同時(shí)也增大了量，使葉輪外緣的液體靜壓強(qiáng)提高，同時(shí)也增大了 流速，一般可達(dá)流速，一般可達(dá)1525ms，即液體的動(dòng)能也有，即液體的動(dòng)能也有 所增加。所增加。 液體離開葉輪進(jìn)

5、入泵殼后，由于泵殼中流道逐液體離開葉輪進(jìn)入泵殼后，由于泵殼中流道逐 漸加寬，液體的流速逐漸降低，又將一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)漸加寬，液體的流速逐漸降低，又將一部分動(dòng)能轉(zhuǎn) 變?yōu)殪o壓能，使泵出口處液體的壓強(qiáng)進(jìn)一步提高，變?yōu)殪o壓能，使泵出口處液體的壓強(qiáng)進(jìn)一步提高， 于是液體以較高的壓強(qiáng)，從泵的排出口進(jìn)入排出管于是液體以較高的壓強(qiáng)，從泵的排出口進(jìn)入排出管 路，輸送至所需的場所。路，輸送至所需的場所。 當(dāng)泵內(nèi)液體從葉輪中心被拋向外緣時(shí)，在中心當(dāng)泵內(nèi)液體從葉輪中心被拋向外緣時(shí)，在中心 處形成了低壓區(qū)，由于貯槽液面上方的壓強(qiáng)大于泵處形成了低壓區(qū)，由于貯槽液面上方的壓強(qiáng)大于泵 吸入口處的壓強(qiáng)，在壓強(qiáng)差的作用下，液體便經(jīng)吸

6、吸入口處的壓強(qiáng)，在壓強(qiáng)差的作用下，液體便經(jīng)吸 入管路連續(xù)地被吸入泵內(nèi)，以補(bǔ)充被排出液體的位入管路連續(xù)地被吸入泵內(nèi)，以補(bǔ)充被排出液體的位 置。置。 由此可見，離心泵之所以能輸送液體，主要是由此可見，離心泵之所以能輸送液體，主要是 依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉輪。液體在離心力的作用下獲得依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉輪。液體在離心力的作用下獲得 了能量以提高壓強(qiáng)。了能量以提高壓強(qiáng)。 離心泵啟動(dòng)時(shí)，如果泵殼與吸入管路內(nèi)沒有充離心泵啟動(dòng)時(shí)，如果泵殼與吸入管路內(nèi)沒有充 滿液體，則泵殼內(nèi)存有空氣，由于空氣的密度遠(yuǎn)小滿液體，則泵殼內(nèi)存有空氣，由于空氣的密度遠(yuǎn)小 于液體的密度，產(chǎn)生的離心力小，因而葉輪中心處于液體的密度，產(chǎn)生的離心力小

7、，因而葉輪中心處 所形成的低壓不足以將貯槽內(nèi)的液體吸入泵內(nèi)，此所形成的低壓不足以將貯槽內(nèi)的液體吸入泵內(nèi)，此 時(shí)雖啟動(dòng)離心泵也不能輸送液體，此種現(xiàn)象稱為氣時(shí)雖啟動(dòng)離心泵也不能輸送液體，此種現(xiàn)象稱為氣 縛，表示離心泵無自吸能力?？`，表示離心泵無自吸能力。 在吸入管路的進(jìn)口處應(yīng)裝一單向底閥在吸入管路的進(jìn)口處應(yīng)裝一單向底閥6和濾網(wǎng)和濾網(wǎng)7。 底閥是防止啟動(dòng)前所灌入的液體從泵內(nèi)漏失；濾網(wǎng)底閥是防止啟動(dòng)前所灌入的液體從泵內(nèi)漏失；濾網(wǎng) 可以阻攔液體中的固體物質(zhì)被吸入泵內(nèi)，以免損壞可以阻攔液體中的固體物質(zhì)被吸入泵內(nèi)，以免損壞 葉輪的葉片或妨礙泵的正常操作。葉輪的葉片或妨礙泵的正常操作。 靠近泵出口處的排出管路

8、上裝有調(diào)節(jié)閥靠近泵出口處的排出管路上裝有調(diào)節(jié)閥10，以，以 供開車、停車及調(diào)節(jié)流量時(shí)使用。供開車、停車及調(diào)節(jié)流量時(shí)使用。 2、離心泵的主要部件、離心泵的主要部件 （1）葉輪）葉輪 葉輪的作用是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能傳給液體，使葉輪的作用是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能傳給液體，使 液體的靜壓能和動(dòng)能均有所提高。液體的靜壓能和動(dòng)能均有所提高。 離心泵的葉輪按結(jié)構(gòu)可分為三種：閉式、半閉離心泵的葉輪按結(jié)構(gòu)可分為三種：閉式、半閉 式和開式。如上圖式和開式。如上圖22所示。所示。 圖圖22(c)是開式葉輪，開式葉輪兩側(cè)都沒有蓋是開式葉輪，開式葉輪兩側(cè)都沒有蓋 板，制造簡單，效率較低。它適用于輸送含雜質(zhì)的板，制造簡單，效率較

9、低。它適用于輸送含雜質(zhì)的 懸浮液。懸浮液。 半閉式葉輪如圖半閉式葉輪如圖22(b)所示，葉輪吸入口一側(cè)所示，葉輪吸入口一側(cè) 沒有前蓋板，而另一側(cè)有后蓋板。它也適用于輸送沒有前蓋板，而另一側(cè)有后蓋板。它也適用于輸送 懸浮液。懸浮液。 閉式葉輪如圖閉式葉輪如圖22(a)所示，葉片兩側(cè)都有蓋板所示，葉片兩側(cè)都有蓋板 ，這種葉輪效率較高，應(yīng)用最廣，但只適用于輸送，這種葉輪效率較高，應(yīng)用最廣，但只適用于輸送 清潔液體。清潔液體。 按吸液方式的不同，葉輪還有單吸和雙吸兩種。按吸液方式的不同，葉輪還有單吸和雙吸兩種。 單吸式葉輪的結(jié)構(gòu)簡單，如下圖單吸式葉輪的結(jié)構(gòu)簡單，如下圖23(a)所示，所示， 液體只能從

10、葉輪一側(cè)被吸入。液體只能從葉輪一側(cè)被吸入。 雙吸式葉輪如圖雙吸式葉輪如圖23(b)所示，液體可同時(shí)從葉所示，液體可同時(shí)從葉 輪兩側(cè)吸入。顯然，雙吸式葉輪具有較大的吸液能輪兩側(cè)吸入。顯然，雙吸式葉輪具有較大的吸液能 力，而且基本上可以消除軸向推力。力，而且基本上可以消除軸向推力。 （2）泵殼）泵殼 離心泵的泵殼，因殼內(nèi)有一個(gè)截面逐漸擴(kuò)大的離心泵的泵殼，因殼內(nèi)有一個(gè)截面逐漸擴(kuò)大的 蝸牛殼形通道，又稱蝸殼，如圖蝸牛殼形通道，又稱蝸殼，如圖24中的中的1所示。所示。 葉輪在殼內(nèi)順著蝸形通道逐漸擴(kuò)大的方向旋轉(zhuǎn)葉輪在殼內(nèi)順著蝸形通道逐漸擴(kuò)大的方向旋轉(zhuǎn) ，愈接近液體出口，通道截面積愈大。因此，液體，愈接近液

11、體出口，通道截面積愈大。因此，液體 從葉輪外緣以高速被拋出后，沿泵殼的蝸牛形通道從葉輪外緣以高速被拋出后，沿泵殼的蝸牛形通道 而向排出口流動(dòng)，流速便逐漸降低，減少了能量損而向排出口流動(dòng)，流速便逐漸降低，減少了能量損 失，且使部分動(dòng)能有效地轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能。失，且使部分動(dòng)能有效地轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能。 泵殼不僅作為一個(gè)匯集由葉輪拋出液體的部件泵殼不僅作為一個(gè)匯集由葉輪拋出液體的部件 ，而且本身又是一個(gè)轉(zhuǎn)能裝置。，而且本身又是一個(gè)轉(zhuǎn)能裝置。 為了減少液體直接進(jìn)入蝸殼時(shí)的碰撞，在葉輪為了減少液體直接進(jìn)入蝸殼時(shí)的碰撞，在葉輪 與泵殼之間有時(shí)還裝有一個(gè)固定不動(dòng)而帶有葉片的與泵殼之間有時(shí)還裝有一個(gè)固定不動(dòng)而帶有葉片的

12、 圓盤，這個(gè)圓盤稱為導(dǎo)輪，如圖圓盤，這個(gè)圓盤稱為導(dǎo)輪，如圖24中的中的3所示。所示。 由于導(dǎo)輪具有很多逐漸轉(zhuǎn)向的流道，使高速液由于導(dǎo)輪具有很多逐漸轉(zhuǎn)向的流道，使高速液 體流過時(shí)能均勻而緩和地將動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，以體流過時(shí)能均勻而緩和地將動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，以 減小能量損失。減小能量損失。 二、離心泵的主要性能參數(shù)二、離心泵的主要性能參數(shù) 為了正確選擇和使用離心泵，需要了解離心泵為了正確選擇和使用離心泵，需要了解離心泵 的性能。的性能。 離心泵的主要性能參數(shù)為流量、揚(yáng)程、效率和離心泵的主要性能參數(shù)為流量、揚(yáng)程、效率和 功率；這些參數(shù)標(biāo)注在泵的銘牌上。功率；這些參數(shù)標(biāo)注在泵的銘牌上。 離心泵性能間的

13、關(guān)系通常用特性曲線來表示。離心泵性能間的關(guān)系通常用特性曲線來表示。 1、流量、流量 泵的流量泵的流量(又稱送液能力又稱送液能力)是指單位時(shí)間內(nèi)泵所是指單位時(shí)間內(nèi)泵所 輸送的液體體積。用符號(hào)輸送的液體體積。用符號(hào)Q表示，單位為表示，單位為Ls或或 m3h。 離心泵的流量取決于泵的結(jié)構(gòu)，尺寸（主要為離心泵的流量取決于泵的結(jié)構(gòu)，尺寸（主要為 葉輪的直徑與葉片的寬度）和轉(zhuǎn)速。葉輪的直徑與葉片的寬度）和轉(zhuǎn)速。 2、揚(yáng)程、揚(yáng)程 泵的揚(yáng)程泵的揚(yáng)程(又稱泵的壓頭又稱泵的壓頭)是指泵對(duì)單位質(zhì)量的是指泵對(duì)單位質(zhì)量的 液體所提供的有效能量，用符號(hào)液體所提供的有效能量，用符號(hào)H表示，單位為表示，單位為 Nm / N

14、= m（米液柱）。（米液柱）。 離心泵的揚(yáng)程大小取決于泵的結(jié)構(gòu)離心泵的揚(yáng)程大小取決于泵的結(jié)構(gòu)(如葉輪的如葉輪的 直徑，葉片的彎曲情況等直徑，葉片的彎曲情況等)、轉(zhuǎn)速及流量。、轉(zhuǎn)速及流量。 對(duì)一確定的泵，在指定的轉(zhuǎn)速下，壓頭與流量對(duì)一確定的泵，在指定的轉(zhuǎn)速下，壓頭與流量 之間具有一定的關(guān)系。之間具有一定的關(guān)系。 泵的揚(yáng)程可用實(shí)驗(yàn)方法測定，如下圖泵的揚(yáng)程可用實(shí)驗(yàn)方法測定，如下圖25所示所示。 真空表 壓力表 孔板流量計(jì) z2 h0 z1 1 2 圖 25 揚(yáng)程的測定 在泵的進(jìn)出口處分別安裝真空表和壓力表，在在泵的進(jìn)出口處分別安裝真空表和壓力表，在 真空表真空表1與壓力表與壓力表2之間列柏努利方程式

15、，即：之間列柏努利方程式，即： 0p1/ gu12/2gH= h0 p2/ g u22/2ghf 或：或： H= h0（p2p1 ）/ g （ u22u12 ）/2g hf （21） 式中：式中：p2壓力表讀出的壓力壓力表讀出的壓力 (表壓表壓)，Nm2； 或或Pa； p1真空表讀出的真空度，真空表讀出的真空度，Nm2；或；或Pa； 其中其中 p2p1= p2（ p1 ） = p2p1 u1、u2吸入管、排出管中液體的流速，吸入管、排出管中液體的流速，m/s； hf兩截面間的壓頭損失，兩截面間的壓頭損失， m。 由于兩截面之間管路很短，其壓頭損失由于兩截面之間管路很短，其壓頭損失hf可可 忽不

16、計(jì)，即：忽不計(jì)，即： hf=0。 若以若以D2及及D1分別表示壓力表和真空表上的讀數(shù)，分別表示壓力表和真空表上的讀數(shù)， 單位以米液柱（表壓）計(jì)；則式（單位以米液柱（表壓）計(jì)；則式（21）可改寫為：）可改寫為： H= h0 D2D1 （ u22u12 ）/2g （22） 3、效率、效率 在輸送液體過程中，外界能量通過葉輪傳給液在輸送液體過程中，外界能量通過葉輪傳給液 體時(shí)，不可避免地會(huì)有能量損失，泵軸轉(zhuǎn)動(dòng)所做的體時(shí)，不可避免地會(huì)有能量損失，泵軸轉(zhuǎn)動(dòng)所做的 功不能全部都為液體所獲得。通常用效率功不能全部都為液體所獲得。通常用效率來反映來反映 能量損失。能量損失。 能量損失包括：能量損失包括： 容積

17、損失容積損失 容積損失是由于泵的泄漏造成的。容積損失是由于泵的泄漏造成的。 有一部分獲得能量的高壓液體通過葉輪與泵殼之間有一部分獲得能量的高壓液體通過葉輪與泵殼之間 的縫隙漏回吸入口，或從填料函處漏至泵殼外，也的縫隙漏回吸入口，或從填料函處漏至泵殼外，也 有時(shí)從平衡孔漏回低壓區(qū)。因此，從泵排出的實(shí)際有時(shí)從平衡孔漏回低壓區(qū)。因此，從泵排出的實(shí)際 流量要比理論排出流量為低，其比值稱為容積效率流量要比理論排出流量為低，其比值稱為容積效率 1。 水力損失水力損失 水力損失是由于流體流過葉輪、水力損失是由于流體流過葉輪、 泵殼時(shí)，由于流速大小和方向要改變，且發(fā)生沖擊泵殼時(shí)，由于流速大小和方向要改變，且發(fā)

18、生沖擊 而產(chǎn)生的能量損失。泵的實(shí)際壓頭要比泵理論上所而產(chǎn)生的能量損失。泵的實(shí)際壓頭要比泵理論上所 能提供的壓頭為低，其比值稱為水力效率能提供的壓頭為低，其比值稱為水力效率2。 機(jī)械損失機(jī)械損失 機(jī)械損失是泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在軸承、機(jī)械損失是泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在軸承、 軸封裝置等機(jī)械部件接觸處，由于機(jī)械摩擦而消耗軸封裝置等機(jī)械部件接觸處，由于機(jī)械摩擦而消耗 部分能量，泵的軸功率大于泵的理論功率部分能量，泵的軸功率大于泵的理論功率 (即理論即理論 壓壓 頭與理論流量所對(duì)應(yīng)的功率頭與理論流量所對(duì)應(yīng)的功率)。理論功率與軸功率之。理論功率與軸功率之 比稱為機(jī)械效率比稱為機(jī)械效率3。 泵的總效率泵的總效率 (又稱效率

19、又稱效率)等于上述三種效率的等于上述三種效率的 乘積，即：乘積，即： = 123 （23） 對(duì)離心泵來說，一般小型泵的效率約為對(duì)離心泵來說，一般小型泵的效率約為0.5 0.75，大型泵可達(dá)，大型泵可達(dá)0.90。 4、功率、功率 （也稱軸功率）（也稱軸功率） 離心泵的軸功率是泵軸所需的功率。離心泵的軸功率是泵軸所需的功率。 軸功率是指當(dāng)泵直接由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)軸功率是指當(dāng)泵直接由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī) 傳給泵軸的功率，以傳給泵軸的功率，以N表示，單位為表示，單位為Js 、W或或 kW。 有效功率是指排送到管道的液體從葉輪所獲得有效功率是指排送到管道的液體從葉輪所獲得 的功率，以符號(hào)的功率，以符

20、號(hào)Ne表示。表示。 泵的有效功率泵的有效功率Ne可寫成：可寫成： Ne = QHg (24) 式中：式中： Ne泵的有效功率，泵的有效功率，W， Q泵的流量，泵的流量，m3/s， H泵的壓頭，泵的壓頭，m； 液體的密度，液體的密度，kgm3； g重力加速度，重力加速度，ms2。 以知以知g = 9.81m/s2 , 1kW = 1000 W , 則式則式 (24)可用可用kW單位表示，即：單位表示，即： （24a） 由于有容積損失、水力損失與機(jī)械損失，所以由于有容積損失、水力損失與機(jī)械損失，所以 泵的軸功率泵的軸功率N要大于液體實(shí)際得到的有效功率要大于液體實(shí)際得到的有效功率Ne， 即：即： N

21、=Ne/ （25） 把式（把式（24a）代入式（）代入式（25）得軸功率）得軸功率N的的 計(jì)算式：計(jì)算式： N= QH/102 （25a） 在機(jī)電產(chǎn)品樣本中所列出的泵的軸功率，除特在機(jī)電產(chǎn)品樣本中所列出的泵的軸功率，除特 別說明以外，均系指輸送清水時(shí)的功率。別說明以外，均系指輸送清水時(shí)的功率。 三、離心泵的特性曲線三、離心泵的特性曲線 離心泵的主要性能參數(shù)是流量離心泵的主要性能參數(shù)是流量Q、壓頭、壓頭H、軸、軸 功率功率N及效率及效率，其間的關(guān)系由實(shí)驗(yàn)測得。測出的，其間的關(guān)系由實(shí)驗(yàn)測得。測出的 一組關(guān)系曲線稱為離心系的特性曲線或工作性能曲一組關(guān)系曲線稱為離心系的特性曲線或工作性能曲 線。線。

22、特性曲線是在固定的轉(zhuǎn)速下測出的，只適用于特性曲線是在固定的轉(zhuǎn)速下測出的，只適用于 該轉(zhuǎn)速，故特性曲線圖上都注明轉(zhuǎn)速該轉(zhuǎn)速，故特性曲線圖上都注明轉(zhuǎn)速n的數(shù)值。的數(shù)值。 圖圖26為國產(chǎn)為國產(chǎn)4B20型離心泵在型離心泵在n=2900 rmin 時(shí)特性曲線。圖上繪有三根曲線，即時(shí)特性曲線。圖上繪有三根曲線，即HQ、NQ 及及Q三條曲線。三條曲線。 1、HQ曲線曲線 HQ曲線表示泵的流量曲線表示泵的流量Q和壓頭和壓頭H的關(guān)系。的關(guān)系。 離心泵的壓頭在較大流量范圍內(nèi)是隨流量增大離心泵的壓頭在較大流量范圍內(nèi)是隨流量增大 而減小的而減小的。不同型號(hào)的離心泵，不同型號(hào)的離心泵，HQ曲線的形狀曲線的形狀 有有 所

23、不同。所不同。 HQ曲線較平坦的，適用于壓頭變化不大而曲線較平坦的，適用于壓頭變化不大而 流量變化較大的場合；流量變化較大的場合； HQ曲線比較陡峭的，適曲線比較陡峭的，適 用于壓頭變化范圍大而不允許流量變化太大的場合。用于壓頭變化范圍大而不允許流量變化太大的場合。 2、NQ曲線曲線 NQ曲線表示泵的流量曲線表示泵的流量Q和軸功率和軸功率N的關(guān)系。的關(guān)系。 N隨隨Q的增大而增大。顯然，當(dāng)?shù)脑龃蠖龃?。顯然，當(dāng)Q = 0時(shí)，泵軸時(shí)，泵軸 消耗的功率最小。因此，啟動(dòng)離心泵時(shí)，為了減少消耗的功率最小。因此，啟動(dòng)離心泵時(shí)，為了減少 啟動(dòng)功率，應(yīng)將出口閥關(guān)閉。啟動(dòng)功率，應(yīng)將出口閥關(guān)閉。 3、Q曲線曲線

24、Q曲線表示泵的流量曲線表示泵的流量Q和效率和效率的關(guān)系。的關(guān)系。 開始開始隨隨Q的增大而增大，達(dá)到最大值后，又的增大而增大，達(dá)到最大值后，又 隨隨Q的增大而下降。該曲線最大值相當(dāng)于效率最高的增大而下降。該曲線最大值相當(dāng)于效率最高 點(diǎn)。根據(jù)輸送條件的要求，離心泵往往不可能正好點(diǎn)。根據(jù)輸送條件的要求，離心泵往往不可能正好 在最佳工況點(diǎn)下運(yùn)轉(zhuǎn)。因此一般只能規(guī)定一個(gè)工作在最佳工況點(diǎn)下運(yùn)轉(zhuǎn)。因此一般只能規(guī)定一個(gè)工作 范圍，稱為泵的高效率區(qū)，通常為最高效率的范圍，稱為泵的高效率區(qū)，通常為最高效率的92% 左右，如圖左右，如圖26中波折號(hào)所示的范圍。中波折號(hào)所示的范圍。 例：采用上附圖例：采用上附圖25所示

25、的實(shí)驗(yàn)裝置來測定離心泵所示的實(shí)驗(yàn)裝置來測定離心泵 的性能。泵的吸入管內(nèi)徑為的性能。泵的吸入管內(nèi)徑為100mm，排出管內(nèi)徑為，排出管內(nèi)徑為 80mm，兩測壓口間垂直距離為，兩測壓口間垂直距離為0.5m。泵的轉(zhuǎn)速為。泵的轉(zhuǎn)速為 2900 rmin，以，以20清水為介質(zhì)測得以下數(shù)據(jù)：清水為介質(zhì)測得以下數(shù)據(jù)： 流量，流量，Ls 15 泵出口處表壓，泵出口處表壓，Pa 2.55105 泵入口處真空度，泵入口處真空度，Pa 2.67104 功率表測得電動(dòng)機(jī)所消耗的功率，功率表測得電動(dòng)機(jī)所消耗的功率，kW 6.2 泵由電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的效率為泵由電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的效率為93%。 試求該泵在輸送條

26、件下的壓頭、軸功率和效率。試求該泵在輸送條件下的壓頭、軸功率和效率。 解：解： (1) 泵的壓頭泵的壓頭 真空計(jì)和壓強(qiáng)表所在處的截面分別以真空計(jì)和壓強(qiáng)表所在處的截面分別以11和和 22表示，在兩截面間列以單位質(zhì)量液體為衡算表示，在兩截面間列以單位質(zhì)量液體為衡算 基準(zhǔn)的柏努利方程式，即：基準(zhǔn)的柏努利方程式，即： 其中：其中： Z2Z1=0.5m p1=2.67104 Pa (表壓表壓) P2=2.55105 Pa (表壓表壓) d1 = 0.1m d2 = 0.08m u1 = Q /（d12 /4）= 4Q / d12 = 41510 3 / 0.12 = 1.91 m/s u2 = 4151

27、0 3 / 0.082 = 2.98 m/s 兩測壓口間的管路很短，共間流動(dòng)阻力可忽略兩測壓口間的管路很短，共間流動(dòng)阻力可忽略 不計(jì)，即不計(jì)，即Hf,1 2=0。 。 故泵的壓頭為：故泵的壓頭為： (2) 泵的軸功率泵的軸功率 功率表測得的功率為電動(dòng)機(jī)的輸入功率。由于功率表測得的功率為電動(dòng)機(jī)的輸入功率。由于 泵為電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)，傳功效率可視為泵為電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)，傳功效率可視為100%，所，所 以電動(dòng)機(jī)的輸出功率等于泵的軸功率。以電動(dòng)機(jī)的輸出功率等于泵的軸功率。 因電動(dòng)機(jī)本身消耗部分功率，其效率為因電動(dòng)機(jī)本身消耗部分功率，其效率為93%， 于是電動(dòng)機(jī)輸出功率為：于是電動(dòng)機(jī)輸出功率為： 電機(jī)輸入功

28、率電機(jī)輸入功率電動(dòng)機(jī)效率電動(dòng)機(jī)效率 = 6.20.93=5.77 kW 泵的軸功率為：泵的軸功率為： N=5.77 kW (3) 泵的效率泵的效率 按式（按式（25a）知：）知： 例：如圖所示，從水池將水輸送到高位槽。已知管例：如圖所示，從水池將水輸送到高位槽。已知管 子直徑子直徑d均為均為573.5mm，磨擦系數(shù)，磨擦系數(shù) 為為0.03； 吸入管長吸入管長=10m，壓出管長，壓出管長=50m，(以上管長均包括以上管長均包括 局部阻力的當(dāng)量長度局部阻力的當(dāng)量長度)，離心泵特性曲線為，離心泵特性曲線為H = 25 7.2105V2，式中：，式中：H-m，V-m3/s。 試求：流入高位槽的水量為多

29、少試求：流入高位槽的水量為多少m3/h ？ 解：流入高位槽的水量可在解：流入高位槽的水量可在11和和22截面間列柏截面間列柏 努利方程算出：其中努利方程算出：其中H=257.2105V2： 8m 11 2 2 式中：式中： Z1=0m， Z2=8m， u1=u2， = 0.03， p1=p2， d =0.05m， l+le =10+50=60m， u = V/A， A=0.7850.052=1.962510-3m2 Hf = hf /g = （l+le）/d（u2/2g） = 0.0360/0.05（V/1.962510-3）2/（29.81） = 4.764105V2 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入柏努利方

30、程得：將有關(guān)數(shù)據(jù)代入柏努利方程得： 257.2105V2 = 8 + 4.764105 V2 11.964105 V2 =17 解得：解得： V = 3.7710-3m3/s = 3.7710-33600 =13.57m3/h 四、離心泵的轉(zhuǎn)速對(duì)特性曲線的影響四、離心泵的轉(zhuǎn)速對(duì)特性曲線的影響 離心泵的特性曲線是在一定轉(zhuǎn)速下測定的。離心泵的特性曲線是在一定轉(zhuǎn)速下測定的。 當(dāng)轉(zhuǎn)速由當(dāng)轉(zhuǎn)速由n1改變?yōu)楦淖優(yōu)閚2時(shí)，其流量、壓頭及軸功時(shí)，其流量、壓頭及軸功 率的近似關(guān)系為：率的近似關(guān)系為： （26） 式式(26)稱為比例定律。稱為比例定律。 當(dāng)轉(zhuǎn)速變化小于當(dāng)轉(zhuǎn)速變化小于20%時(shí)，可認(rèn)為泵的效率時(shí)，可認(rèn)

31、為泵的效率不不 變，使用式（變，使用式（25a）來進(jìn)行計(jì)算時(shí)誤差不大。）來進(jìn)行計(jì)算時(shí)誤差不大。 五、葉輪直徑對(duì)特性曲線的影響五、葉輪直徑對(duì)特性曲線的影響 當(dāng)葉輪直徑當(dāng)葉輪直徑D變化不大，轉(zhuǎn)速不變時(shí)，葉輪直變化不大，轉(zhuǎn)速不變時(shí)，葉輪直 徑、流量、壓頭及軸功率之間的近似關(guān)系為：徑、流量、壓頭及軸功率之間的近似關(guān)系為： （27） 式（式（27）稱為切割定律。）稱為切割定律。 六、液體物理性質(zhì)的影響六、液體物理性質(zhì)的影響 泵生產(chǎn)部門所提供的特性曲線是用清水作實(shí)驗(yàn)泵生產(chǎn)部門所提供的特性曲線是用清水作實(shí)驗(yàn) 求得的。當(dāng)所輸送的液體性質(zhì)與水相差較大時(shí)，要求得的。當(dāng)所輸送的液體性質(zhì)與水相差較大時(shí)，要 考慮粘度及

32、密度對(duì)特性曲線的影響?？紤]粘度及密度對(duì)特性曲線的影響。 1、粘度的影響、粘度的影響 所輸送的液體粘度愈大，泵所輸送的液體粘度愈大，泵 體內(nèi)能量損失愈多。造成泵的揚(yáng)程、流量都要減小體內(nèi)能量損失愈多。造成泵的揚(yáng)程、流量都要減小 ，效率下降，而軸功率則要增大，亦即泵的特性曲，效率下降，而軸功率則要增大，亦即泵的特性曲 線發(fā)生改變。線發(fā)生改變。 2、密度的影響、密度的影響 離心泵的壓頭、流量與液體離心泵的壓頭、流量與液體 的密度無關(guān)，則泵的效率也不隨液體的密度而改變的密度無關(guān)，則泵的效率也不隨液體的密度而改變 ，所以，所以HQ與與Q曲線保持不變。但泵的軸功率曲線保持不變。但泵的軸功率 N隨液體密度而改

33、變，隨液體密度而改變，則則N。因此，當(dāng)被輸。因此，當(dāng)被輸 送液體的密度與水不同時(shí)，不能使用該泵原提供的送液體的密度與水不同時(shí)，不能使用該泵原提供的 NQ曲線，而應(yīng)按曲線，而應(yīng)按(24a)及及(25)重新計(jì)算重新計(jì)算N。 3、溶質(zhì)的影響、溶質(zhì)的影響 如果輸送的液體是水溶液，如果輸送的液體是水溶液， 濃度的改變必然影響液體的粘度和密度。濃度的改變必然影響液體的粘度和密度。濃度越濃度越高高 ，與清水差別越大。濃度對(duì)離心泵特性曲線的影響，與清水差別越大。濃度對(duì)離心泵特性曲線的影響 ，同樣反映在粘度和密度上。如果輸送液體中含有，同樣反映在粘度和密度上。如果輸送液體中含有 懸浮物等固體物質(zhì)，則泵特性曲線除

34、受濃度的影響懸浮物等固體物質(zhì)，則泵特性曲線除受濃度的影響 外，還受到固體物質(zhì)的種類、以及粒度分布的影響。外，還受到固體物質(zhì)的種類、以及粒度分布的影響。 七、離心泵的汽蝕現(xiàn)象和安裝高度七、離心泵的汽蝕現(xiàn)象和安裝高度 離心泵在管路中安裝高度是否恰當(dāng)，將直接影離心泵在管路中安裝高度是否恰當(dāng)，將直接影 響離心泵性能，操作狀況和使用壽命，為此，在管響離心泵性能，操作狀況和使用壽命，為此，在管 路計(jì)算中應(yīng)正確地確定離心泵的安裝高度。路計(jì)算中應(yīng)正確地確定離心泵的安裝高度。 （1）離心泵的汽蝕現(xiàn)象）離心泵的汽蝕現(xiàn)象 離心泵葉輪入口處是壓力最低的地方，如果這離心泵葉輪入口處是壓力最低的地方，如果這 個(gè)地方液體的

35、壓力等于或低于輸送溫度下液體的飽個(gè)地方液體的壓力等于或低于輸送溫度下液體的飽 和蒸汽壓力時(shí)，就會(huì)有蒸汽從液體中大量逸出，形和蒸汽壓力時(shí)，就會(huì)有蒸汽從液體中大量逸出，形 成許多蒸汽和氣體混合物的小氣泡。它隨同液體從成許多蒸汽和氣體混合物的小氣泡。它隨同液體從 低壓區(qū)流向高壓區(qū)；這些氣泡在高壓作用下迅速凝低壓區(qū)流向高壓區(qū)；這些氣泡在高壓作用下迅速凝 結(jié)或破裂。如果在金屬表面附近破裂而凝結(jié)，則液結(jié)或破裂。如果在金屬表面附近破裂而凝結(jié)，則液 體質(zhì)點(diǎn)就象無數(shù)小彈頭一樣，連續(xù)打擊在金屬表面體質(zhì)點(diǎn)就象無數(shù)小彈頭一樣，連續(xù)打擊在金屬表面 上。在壓力很大且頻率很高的連續(xù)打擊下，金屬表上。在壓力很大且頻率很高的連

36、續(xù)打擊下，金屬表 面逐漸因疲勞而破壞，這種現(xiàn)象叫做汽蝕現(xiàn)象。面逐漸因疲勞而破壞，這種現(xiàn)象叫做汽蝕現(xiàn)象。 為了保證離心泵的正常操作，應(yīng)避免產(chǎn)生汽蝕為了保證離心泵的正常操作，應(yīng)避免產(chǎn)生汽蝕 ，這就要求葉片入口附近的最低壓強(qiáng)必須維持在某，這就要求葉片入口附近的最低壓強(qiáng)必須維持在某 一值以上，通常是取輸送溫度下液體的飽和蒸汽壓一值以上，通常是取輸送溫度下液體的飽和蒸汽壓 作為最低壓強(qiáng)。由于在實(shí)際操作中，不易確定泵內(nèi)作為最低壓強(qiáng)。由于在實(shí)際操作中，不易確定泵內(nèi) 最低壓強(qiáng)的位置，往往以實(shí)測泵入口處的壓強(qiáng)，加最低壓強(qiáng)的位置，往往以實(shí)測泵入口處的壓強(qiáng)，加 一安全裕量后來作為泵入口處允許的最低壓強(qiáng)。以一安全裕量

37、后來作為泵入口處允許的最低壓強(qiáng)。以 保證泵入口處的壓力大于輸送溫度下液體的飽和蒸保證泵入口處的壓力大于輸送溫度下液體的飽和蒸 汽壓。汽壓。 （2）離心泵的抗氣蝕性能）離心泵的抗氣蝕性能 根據(jù)泵的抗氣蝕性能，合理地確定泵的安裝高根據(jù)泵的抗氣蝕性能，合理地確定泵的安裝高 度是避免氣蝕現(xiàn)象的有效措施。度是避免氣蝕現(xiàn)象的有效措施。 a、離心泵的氣蝕余量離心泵的氣蝕余量h 為了避免發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，在離心泵的入口處液為了避免發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，在離心泵的入口處液 體的靜壓頭體的靜壓頭p1/ g與動(dòng)壓頭與動(dòng)壓頭u12/2g之和必須大于操之和必須大于操 作溫度下的液體飽和蒸汽壓頭作溫度下的液體飽和蒸汽壓頭pv/ g某

38、一數(shù)值，此某一數(shù)值，此 數(shù)值即為離心泵的汽蝕余量。數(shù)值即為離心泵的汽蝕余量。 汽蝕余量的定義式為：汽蝕余量的定義式為： h = p1/ g pv/ g u12/2g （28） 式中：式中： h離心泵的汽蝕余量，離心泵的汽蝕余量，m； pv 操作溫度下的液體飽和蒸汽壓，操作溫度下的液體飽和蒸汽壓，Pa。 b、離心泵的允許吸上真空度、離心泵的允許吸上真空度Hs 為避免氣蝕現(xiàn)象，泵入口處壓強(qiáng)為避免氣蝕現(xiàn)象，泵入口處壓強(qiáng)p1應(yīng)為允許的應(yīng)為允許的 最低絕對(duì)壓強(qiáng)。但習(xí)慣上常把最低絕對(duì)壓強(qiáng)。但習(xí)慣上常把p1表示為真空度，若表示為真空度，若 大氣壓為大氣壓為pa，則泵入口處的最高真空度為（，則泵入口處的最高真

39、空度為（pa p1）,單位為單位為Pa。若真空度以輸送的液柱高度來計(jì)。若真空度以輸送的液柱高度來計(jì) 量，則此真空度稱為離心泵的允許吸上真空度，用量，則此真空度稱為離心泵的允許吸上真空度，用 符號(hào)符號(hào)Hs表示，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：表示，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為： Hs =（pap1）/ g （29） 式中：式中：Hs允許吸上真空高度，允許吸上真空高度，m液柱；液柱； pa大氣壓，大氣壓，Pa； 被輸送液體的密度，被輸送液體的密度，kg/m3。 p1泵入口處允許達(dá)到的最高真空度，泵入口處允許達(dá)到的最高真空度，Pa。 C、允許安裝高度、允許安裝高度Hg（又稱允許吸上高度）（又稱允許吸上高度） 允許安裝高度是指泵的

40、吸入口與吸入貯槽液面允許安裝高度是指泵的吸入口與吸入貯槽液面 間可允許達(dá)到的最大垂直距離，間可允許達(dá)到的最大垂直距離，m。 要確定允許吸上要確定允許吸上 真空度真空度Hs與允許安裝與允許安裝 高度高度Hg之間關(guān)系，可之間關(guān)系，可 設(shè)離心泵吸液裝置如設(shè)離心泵吸液裝置如 圖圖27所示。所示。 （210） 式中式中Hf為液體流經(jīng)吸入管路時(shí)所損失的壓頭，為液體流經(jīng)吸入管路時(shí)所損失的壓頭，m。 由于貯槽是敞口的，則由于貯槽是敞口的，則p0為大氣壓為大氣壓pa，上式可，上式可 寫成：寫成： （210a） 將式（將式（29）代入上式，則得：）代入上式，則得： Hg = Hsu12/2gHf （211） 以貯

41、槽液面為基準(zhǔn)面，列出貯槽液面以貯槽液面為基準(zhǔn)面，列出貯槽液面00與泵與泵 入口處入口處11截面間的柏努利方程式：截面間的柏努利方程式： 式（式（211）可用于計(jì)算泵的允許安裝高度）可用于計(jì)算泵的允許安裝高度Hg。 由（由（211）式可知，為了提高泵的允許安裝）式可知，為了提高泵的允許安裝 高度高度Hg，應(yīng)盡量減小，應(yīng)盡量減小u12/2g和和Hf值：值： 為了減小為了減小u12/2g，在同一流量下，應(yīng)選用直徑，在同一流量下，應(yīng)選用直徑 稍大的吸入管路；稍大的吸入管路； 為了減小為了減小Hf，除了選用直徑稍大的吸入管以，除了選用直徑稍大的吸入管以 外，吸入管應(yīng)盡可能地短，并且盡量減少彎頭和不外，吸

42、入管應(yīng)盡可能地短，并且盡量減少彎頭和不 安裝截止閥等。安裝截止閥等。 在泵出產(chǎn)的說明書中所給出的允許吸上真空度在泵出產(chǎn)的說明書中所給出的允許吸上真空度 Hs是指大氣壓力為是指大氣壓力為10 mH2O，水溫為，水溫為20狀態(tài)下的狀態(tài)下的 數(shù)值。數(shù)值。 如果泵的使用條件與該狀態(tài)不同時(shí)，則應(yīng)把說如果泵的使用條件與該狀態(tài)不同時(shí)，則應(yīng)把說 明書上所給出的明書上所給出的Hs值，換算成操作條件下的值，換算成操作條件下的Hs值值 ，其換算公式為：，其換算公式為： Hs= Hs +（Ha10）( pv /(9.81103) 0.24)1000/ (212) 式中：式中：Hs操作條件下輸送水時(shí)的允許吸上真操作條件

43、下輸送水時(shí)的允許吸上真 空度，空度，mH2O； Hs泵樣本中給出的允許吸上真空度，泵樣本中給出的允許吸上真空度， mH2O； Ha泵工作處的大氣壓，泵工作處的大氣壓，mH2O； pv操作溫度下水的飽和蒸汽壓，操作溫度下水的飽和蒸汽壓，Pa； 0.24實(shí)驗(yàn)溫度（實(shí)驗(yàn)溫度（20）水的飽和蒸汽）水的飽和蒸汽 壓，壓，mH2O; 10實(shí)驗(yàn)條件下的大氣壓，實(shí)驗(yàn)條件下的大氣壓，mH2O; 1000實(shí)驗(yàn)溫度下水的密度，實(shí)驗(yàn)溫度下水的密度，kg/m3； 操作溫度下水的密度，操作溫度下水的密度，kg/m3。 將式將式(210)與式與式(28)合并，可導(dǎo)出汽蝕余合并，可導(dǎo)出汽蝕余 量量h與允許安裝高度與允許安裝高

44、度Hg之間關(guān)系：之間關(guān)系： Hg = (p0pv )/ghHf （213） 式中：式中：p0為液面上方的壓力，若為敞口，液面上的為液面上方的壓力，若為敞口，液面上的 p0 = pa=1.0133105 Pa。 應(yīng)當(dāng)注意，泵性能表上的汽蝕余量應(yīng)當(dāng)注意，泵性能表上的汽蝕余量h值也是值也是 按輸送按輸送20水而規(guī)定的。當(dāng)輸送其它液體時(shí)，需進(jìn)水而規(guī)定的。當(dāng)輸送其它液體時(shí)，需進(jìn) 行校正。具體校正方法可參閱有關(guān)文獻(xiàn)。行校正。具體校正方法可參閱有關(guān)文獻(xiàn)。 只要知道允許吸上真空度只要知道允許吸上真空度Hs與汽蝕余量與汽蝕余量h這這 兩個(gè)參數(shù)中的任何一個(gè)，由式（兩個(gè)參數(shù)中的任何一個(gè)，由式（211）或式（）或式（

45、2 13）就可確定泵的允許安裝高度）就可確定泵的允許安裝高度Hg。 為了安全起見，離心泵的實(shí)際安裝高度應(yīng)比允為了安全起見，離心泵的實(shí)際安裝高度應(yīng)比允 許安裝高度低許安裝高度低0.51m。 例：用例：用3B33型泵從敞口槽中將水送到它處，槽內(nèi)水型泵從敞口槽中將水送到它處，槽內(nèi)水 位恒定，輸送量為位恒定，輸送量為4555m3h，在最大流量下吸，在最大流量下吸 入管路的壓頭損失為入管路的壓頭損失為1m，液體在吸入管路中的動(dòng)壓，液體在吸入管路中的動(dòng)壓 頭可忽略。泵安裝地區(qū)的大氣壓為頭可忽略。泵安裝地區(qū)的大氣壓為9.81104 pa。 試計(jì)算：（試計(jì)算：（1）輸送）輸送20水時(shí)，泵的安裝高度；水時(shí)，泵的

46、安裝高度； （2）若改為輸送）若改為輸送65的水，求泵的安裝高度。的水，求泵的安裝高度。 3B33型泵的部分性能數(shù)據(jù)列于下附表。型泵的部分性能數(shù)據(jù)列于下附表。 解：解： (1) 輸送輸送20水時(shí)泵的允許安裝高度水時(shí)泵的允許安裝高度Hg 根據(jù)式（根據(jù)式（211）計(jì)算泵的允許安裝高度）計(jì)算泵的允許安裝高度Hg， 即：即： Hg = Hsu12/2gHf 由題意知：由題意知： Hf = 1m， u12/2g 0 又從該泵性能數(shù)據(jù)附表知，允許吸上真空高度又從該泵性能數(shù)據(jù)附表知，允許吸上真空高度 Hs隨流量增加而下降。因此，在確定泵的安裝高度隨流量增加而下降。因此，在確定泵的安裝高度 時(shí)，應(yīng)以最大輸送量

47、所對(duì)應(yīng)的時(shí)，應(yīng)以最大輸送量所對(duì)應(yīng)的Hs值為依據(jù)，以便保值為依據(jù)，以便保 證離心泵能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，而不發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，故取證離心泵能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，而不發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，故取Hs =3 mH20。 輸送的是輸送的是20水，泵安裝地區(qū)的大氣壓強(qiáng)為水，泵安裝地區(qū)的大氣壓強(qiáng)為 9.81l04 Pa，與泵出廠時(shí)的實(shí)驗(yàn)條件基本相符，與泵出廠時(shí)的實(shí)驗(yàn)條件基本相符， （10 mH2O = 9.807104 pa，水溫，水溫20），故允），故允 許吸上真空度許吸上真空度Hs不用換算，即不用換算，即Hs=3m。 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入式（將有關(guān)數(shù)據(jù)代入式（211）計(jì)算得：）計(jì)算得： Hg = 31 = 2 m 為安全起見，泵的實(shí)際安裝高

48、度應(yīng)小于為安全起見，泵的實(shí)際安裝高度應(yīng)小于2m。 (2) 輸送輸送65的水時(shí)，泵的允許安裝高度的水時(shí)，泵的允許安裝高度Hg輸輸 送送65的水時(shí)，不能直接采用泵性能附表中的的水時(shí)，不能直接采用泵性能附表中的Hs值值 來計(jì)算允許安裝高度，需要按式來計(jì)算允許安裝高度，需要按式(212)對(duì)對(duì)H s進(jìn)行進(jìn)行 換算，求出操作條件下的換算，求出操作條件下的Hs值，再代入式（值，再代入式（2 11）計(jì)算，即：）計(jì)算，即： Hs= Hs +（Ha10）( pv /(9.81103) 0.24)1000/ 上式中：上式中： Hs=3 mH2O Ha = 9.81l04 Pa 10 mH2O 由教材附錄查出由教材附

49、錄查出65水的飽和蒸汽壓水的飽和蒸汽壓pv = 2.554104 pa及密度及密度= 980.5kgm3, 將數(shù)據(jù)代將數(shù)據(jù)代 入上式計(jì)算：入上式計(jì)算： Hs= 3+（1010）（）（2.544104/ （9.81103）0.24） 1000 / 980.5 = 0.65 mH2O 根據(jù)式（根據(jù)式（211）計(jì)算泵的允許安裝高度）計(jì)算泵的允許安裝高度Hg： Hg = 0.651= 0.35 m Hg為負(fù)值，表示泵應(yīng)安裝在水面以下，至少比為負(fù)值，表示泵應(yīng)安裝在水面以下，至少比 儲(chǔ)槽水面低儲(chǔ)槽水面低0.35 m；使液體利用位差自動(dòng)灌入泵體；使液體利用位差自動(dòng)灌入泵體 內(nèi)。內(nèi)。 例：如圖，用離心泵將密度

50、為例：如圖，用離心泵將密度為900kg/m3、粘度為、粘度為 2.3cP、溫度為、溫度為400C的某有機(jī)液體混合物從敞口儲(chǔ)的某有機(jī)液體混合物從敞口儲(chǔ) 槽送至精餾塔內(nèi)進(jìn)行分離。測得泵的實(shí)際安裝高度槽送至精餾塔內(nèi)進(jìn)行分離。測得泵的實(shí)際安裝高度 為為2 m，泵入口處真空度為，泵入口處真空度為350mmHg，出口壓力，出口壓力 表讀數(shù)為表讀數(shù)為2atm，孔板流量計(jì)的，孔板流量計(jì)的U型管中水銀柱高度型管中水銀柱高度 為為200mm，孔板孔徑為，孔板孔徑為30mm，孔流系數(shù)，孔流系數(shù)C0為為0.63。 泵入口管中心線至出口壓力表之間的垂直距離為泵入口管中心線至出口壓力表之間的垂直距離為0.5 m，其間的能

51、量損失可以忽略不計(jì)。精餾塔進(jìn)口管，其間的能量損失可以忽略不計(jì)。精餾塔進(jìn)口管 中心線與儲(chǔ)槽液面之間的距離為中心線與儲(chǔ)槽液面之間的距離為10m且恒定不變。且恒定不變。 全程管徑均為全程管徑均為584，局部阻力折算為當(dāng)量長度，局部阻力折算為當(dāng)量長度 ，總管道實(shí)際長度加當(dāng)量長度共為，總管道實(shí)際長度加當(dāng)量長度共為20m，其中進(jìn)口，其中進(jìn)口 管路一段的實(shí)際長度加當(dāng)量長度為管路一段的實(shí)際長度加當(dāng)量長度為7m。離心泵的氣。離心泵的氣 蝕余量為蝕余量為0.5m，泵工作當(dāng)，泵工作當(dāng) 地的大氣壓為地的大氣壓為1. 0133105 Pa，管道為光滑管，管道為光滑管，其摩其摩 擦系數(shù)擦系數(shù)=0.3164/Re0.25，

52、 離心泵的效率為離心泵的效率為78%。已知。已知 水銀的密度為水銀的密度為13600kg/m3； 400C時(shí)溶液的飽和蒸汽壓時(shí)溶液的飽和蒸汽壓 為為80 mmHg。 試求：試求： （1）該溶液在管路中的體積流量為多少）該溶液在管路中的體積流量為多少m3/h？ （2）精餾塔內(nèi)接管口處的表壓強(qiáng)為多少）精餾塔內(nèi)接管口處的表壓強(qiáng)為多少M(fèi)pa？ （3）離心泵的軸功率為多少）離心泵的軸功率為多少kW？ （4）其允許最大安裝高度為多少）其允許最大安裝高度為多少m？離心泵在？離心泵在 此管路工作時(shí)，是否會(huì)發(fā)生氣蝕現(xiàn)象？此管路工作時(shí)，是否會(huì)發(fā)生氣蝕現(xiàn)象？ 解：（解：（1）因?yàn)椴捎每装辶髁坑?jì)來測量體積流量，）因?yàn)?/p>

53、采用孔板流量計(jì)來測量體積流量， 故按下式計(jì)算有機(jī)液體混合物的體積流量故按下式計(jì)算有機(jī)液體混合物的體積流量V： 已知：已知： d=0.03m； C0=0.63； h=0.2m； =13600kg/m3； =900kg/m3； 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入式中計(jì)算得：將有關(guān)數(shù)據(jù)代入式中計(jì)算得： V = 0.7850.0320.6329.81 0.2(13600900）/9001/2 = 3.3110-3 m3/s = 3.3110-33600 = 11.92 m3/h （2）在離心泵出口壓力表與精餾塔進(jìn)口管中心）在離心泵出口壓力表與精餾塔進(jìn)口管中心 線之間列柏努利方程，各項(xiàng)以線之間列柏努利方程，各項(xiàng)以Pa為單位

54、：并以壓力為單位：并以壓力 表為基準(zhǔn)水平面，求出精餾塔內(nèi)接管口處的表壓強(qiáng)表為基準(zhǔn)水平面，求出精餾塔內(nèi)接管口處的表壓強(qiáng) P2： 其中：由于沒有外加功，其中：由于沒有外加功，W=0； 又由于管路直徑不變，有：又由于管路直徑不變，有： u1=u2； Z1=0； Z2=102.5=7.5m； =900kg/m3 P1=2atm（表壓）（表壓）= 21.0133105= 202660Pa； hf 按下式計(jì)算：按下式計(jì)算： 由于能量損失由于能量損失hf中牽涉到管道內(nèi)流速中牽涉到管道內(nèi)流速u和和， 故先要求出故先要求出u和和及（及（l+le）：）： 已知：已知： V=Au 而而 V=3.3110-3 m3/

55、s； A =0.785d2 ； d=5824=0.05m 則：則： u=3.3110-3 /0.7850.052=1.687m/s 已知：已知： =0.3164/Re0.25 Re = du/ 而而 =2.3cP=2.310-3 Pas 則：則：=0.3164/（du/）0.25 =0.3164/（0.051.687900/2.310-3）0.25 =0.02347 已知：已知： l+le=2070.5=12.5m 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入能量損失將有關(guān)數(shù)據(jù)代入能量損失hf計(jì)算式得：計(jì)算式得： hf=0.0234712.5/0.051.6872/2=8.35 J/kg hf = 9008.35 =751

56、5 Pa 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入柏努利方程得：將有關(guān)數(shù)據(jù)代入柏努利方程得： 0+0+202660+0 = 7.59009.81+0+P2+7515 202660 = 66217.5+P2+7515 則有：則有： P2= 128927.5 Pa = 0.129Mpa （3）按下式求離心泵的軸功率）按下式求離心泵的軸功率N： 已知：已知： Q=3.3110-3 m3/s； =900kg/m3； =78%； 關(guān)鍵是求出揚(yáng)程關(guān)鍵是求出揚(yáng)程H： 在離心泵進(jìn)口真空表與出口壓力表之間列柏努在離心泵進(jìn)口真空表與出口壓力表之間列柏努 利方程：并以真空表為基準(zhǔn)水平面利方程：并以真空表為基準(zhǔn)水平面(即即Z1=0)，來求，來

57、求 出出H：（其中能量損失：（其中能量損失Hf可以忽略）可以忽略） 已知：管路直徑不變，已知：管路直徑不變，u1=u2； h0=0.5m； Hf=0； =900kg/m3； PM= 2atm（表壓）（表壓）= 21.0133105 = 202660Pa； ； Pv=350mmHg（表壓）（表壓）= 350133.32= 46662 Pa； 所以：所以：H = 0.5+（202660+46662/9009.81 +0+0=28.74m 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入離心泵的軸功率計(jì)算式得：將有關(guān)數(shù)據(jù)代入離心泵的軸功率計(jì)算式得： N=3.3110328.74900/1020.78=1.076kW （4）最大的允許

58、安裝高度）最大的允許安裝高度Hg按下式計(jì)算：按下式計(jì)算： Hg = (p0pv )/ghHf 已知：已知： 敞口儲(chǔ)槽，當(dāng)?shù)氐拇髿鈮簽槌趦?chǔ)槽，當(dāng)?shù)氐拇髿鈮簽?. 0133105Pa， 即：即： p0 =101330 Pa； 400C時(shí)溶液的飽和蒸汽壓為時(shí)溶液的飽和蒸汽壓為80 mmHg，即，即: pv= 80 mmHg = 80133.32=10665.6 Pa ； 離心泵的氣蝕余量離心泵的氣蝕余量h =0.5m； =900kg/m3； 而而Hf為液體流經(jīng)吸入管路時(shí)所損失的壓頭；為液體流經(jīng)吸入管路時(shí)所損失的壓頭； hf 按下式計(jì)算：按下式計(jì)算： =0.02347； d =0.05m； u =

59、1.687 m/s； l+le= 7m； 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入上式計(jì)算得：將有關(guān)數(shù)據(jù)代入上式計(jì)算得： hf=0.023477/0.051.6872/2=4.68 J/kg Hf =hf / g = 4.68/9.81 = 0.477 m 再將有關(guān)數(shù)據(jù)代入允許安裝高度再將有關(guān)數(shù)據(jù)代入允許安裝高度Hg計(jì)算式得：計(jì)算式得： Hg = (10133010665.6 )/9009.81 0.50.477=9.3 m 由于計(jì)算出的允許最大安裝高度為由于計(jì)算出的允許最大安裝高度為9.3 m，而實(shí)，而實(shí) 際安裝高度為際安裝高度為2 m，即，即9.3 m 2 m，在允許安裝高，在允許安裝高 度度9.3 m之內(nèi)，所以不

60、會(huì)發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。之內(nèi)，所以不會(huì)發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。 例：現(xiàn)欲用一離心泵將低位槽例：現(xiàn)欲用一離心泵將低位槽 中的水送至中的水送至12米高處的高位槽，米高處的高位槽， 流量要求流量要求12m 3/h，吸入管路總，吸入管路總 長長20m(包括局部阻力的當(dāng)量長包括局部阻力的當(dāng)量長 度度)，壓出管路總長，壓出管路總長40m(包括局包括局 部阻力的當(dāng)量長度部阻力的當(dāng)量長度)，管徑均為，管徑均為 40mm，=0.025。試求：。試求： (1)管路所需壓頭為多少管路所需壓頭為多少? (2)若在若在12m3/h流量下，流量下， 泵的壓頭泵的壓頭H=27m，允許吸上真，允許吸上真 空度空度 Hs=7m，問該流量下泵的，