化工原理流體輸送機(jī)械資料

1、第2章流體輸送機(jī)械概述2.1 離心泵2.1.1 離心泵的工作原理和主要部件2.1.2 離心泵的根本方程式2.1.3 離心泵的主要性能參數(shù)和特性曲線2.1.4 離心泵的氣蝕現(xiàn)象和允許安裝高度2.1.5 離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)2.1.6 離心泵的類型、選擇與使用2.2 往復(fù)泵2.3 離心通風(fēng)機(jī)概述流體輸送設(shè)備就是向流體作功以提升其機(jī)械能的裝置,所供能量用以克服沿程阻力、高差、壓差等1 .管路系統(tǒng)對(duì)流體輸送機(jī)械的要求流體輸送是化工生產(chǎn)及日常生活中最常見、最重要的單元操作之一.從輸送的工程目的出發(fā),管路系統(tǒng)對(duì)輸送機(jī)械的要求通常為： 應(yīng)滿足工藝上對(duì)流量及能量(壓頭、風(fēng)壓、或壓縮比)的要求； 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,

2、質(zhì)量輕,設(shè)備費(fèi)低； 操作效率高,日常操作費(fèi)用低；能適應(yīng)物料特性(如黏度、腐蝕性,含固體物質(zhì)等)要求.2 .輸送機(jī)械的分類(1)根據(jù)被輸送流體的種類或狀態(tài)分類通常輸送液體的機(jī)械稱為泵；輸送氣體的機(jī)械按其產(chǎn)生壓強(qiáng)的上下分別稱之為通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)及真空泵.(2)按工作原理可分成以下四類：離心式,往復(fù)式,旋轉(zhuǎn)式,流體動(dòng)力作用式.液體輸送機(jī)械根據(jù)流量和壓頭的關(guān)系,液體輸送機(jī)械分為離心式和正位移式.2.1 離心泵2.1.1 離心泵的工作原理和主要部件(1)主要部件葉輪一通常由6-12片后彎葉片組成,可分為閉式、半閉式和開式三種形式.將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能直接傳給液體,以增加其動(dòng)能和靜壓能.閉式(葉片兩側(cè)帶

3、有帶有前、后蓋板,輸送清潔液體葉輪J半閉式'只有后蓋板,流道不易堵塞,輸送含有固體那粒的懸浮液,易倒流,效率低,彼有前、后蓋板,僅有葉片和輪轂組成,流道開式不易堵塞,輸送含有固體顆粒的懸浮液,易倒靜,效率低J邛吸式：液體只從葉輪的一側(cè)被吸入,吸液量小,葉輪雙吸式：液體從葉輪的兩側(cè)吸入,吸液量大I可消除軸向推力離心泵的葉輪用式哥式泵殼一呈蝸殼形,是聚集液體和能量轉(zhuǎn)換的場(chǎng)所.使局部動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓能.為了減少液體直接進(jìn)入泵殼時(shí)因碰撞引起的能量損失,再也論和泵殼之間有時(shí)還裝有一個(gè)固定不動(dòng)而且?guī)в腥~片的導(dǎo)輪.離心泵的吸灌方式W單城式的雙吸式泉?dú)づc導(dǎo)輪I一聚進(jìn)2葉輪3-導(dǎo)輪軸封裝置用于泵殼與泵軸間

4、的密封,分填料密封小型泵和機(jī)械密封大型泵兩種.2工作原理陶心泉裝置簡(jiǎn)圖J一葉輪2滎芫3-基軸4班人"5哪入管底眥7法網(wǎng)液體自吸入口吸入后,在高速旋轉(zhuǎn)的葉片上獲得能量,在離心力作用下飛向泵殼內(nèi),因蝸殼型流道漸寬而將局部動(dòng)能轉(zhuǎn)化成靜壓能,于是液體以較高的靜壓能從排出口排出.當(dāng)液體自葉輪中央甩向四周后,葉輪中央產(chǎn)生了低壓區(qū),此時(shí)外界作用于貯槽上方的壓強(qiáng)大于泵吸入口處的壓強(qiáng),在此壓差作用下液體被吸入管路.所以,只要葉輪不停地旋轉(zhuǎn),液體便連續(xù)地被吸入和排出.3氣縛現(xiàn)象假設(shè)離心泵啟動(dòng)時(shí),泵內(nèi)有氣體存在,那么葉輪中央不能形成足夠的低壓區(qū),導(dǎo)致不能吸液,這種現(xiàn)象稱為氣縛現(xiàn)象.為預(yù)防氣縛現(xiàn)象而常采取的

5、舉措：泵啟動(dòng)前必須先灌滿待輸送液體；管路必須密閉良好.2.1.2 離心泵的根本方程式離心泵的根本方程式是從理論上描述在理想情況下離心泵可能到達(dá)的最大壓頭(又稱揚(yáng)程)與泵的結(jié)構(gòu)、尺寸、轉(zhuǎn)速及流量諸因素之間關(guān)系的表達(dá)式葉輪為具有無限多、無限薄的葉片組成的理想葉輪、簡(jiǎn)化假定I被輸送的是理想液體.泵內(nèi)液體為定態(tài)流動(dòng)過程U速度三角形的物理模型離心力作功為根底離心泵的根本方程式離心泵根本方程式中央：提升液體的靜壓能離心泵根本方程式有如下兩種表達(dá)式：(1)離心泵的工作原理表達(dá)式222222U2-UiW2-WiC2-GHT-2g2g2g下標(biāo)1、2表示葉片的入口和出口.2222H=uASur+w2-Wi液體流經(jīng)

6、葉輪后所增加的靜壓能p2g2gHc22二包二幺一液體流經(jīng)葉輪后所增加的動(dòng)能2gHT,g=Hp+Hc(2分析影響因素的表達(dá)式2I,-g山室：2rIQTg-：D2b2泵的理論流量表達(dá)式為QT=Cr,2D2b2上式說明了離心泵的理論壓頭與理論流量、葉輪的轉(zhuǎn)速和直徑、葉片形狀之間的關(guān)系,用于分析各項(xiàng)因素對(duì)H項(xiàng)影響.幾何(1)離心泵的理論壓頭隨葉輪轉(zhuǎn)速與直徑的增大而提升；2(2)對(duì)后彎葉片：H»<%,這種結(jié)構(gòu)可減小能量損失(相對(duì)前彎葉片和徑向-2g葉片),增加靜壓能,提升效率；(3)對(duì)后彎葉片：因ctgP2>0,理論壓頭隨理論流量的增加而下降,即Ht.-A-BQt式中a=u；/g及

7、B=u2ctgP2/(gnD2b2)(4)離心泵的理論壓頭與液體密度無關(guān),但泵出口的壓強(qiáng)與液體密度成正比.2.1.3離心泵的主要性能參數(shù)和特性曲線1 .離心泵的主要性能參數(shù)(1)流量Q指離心泵在單位時(shí)間內(nèi)排送到管路系統(tǒng)的液體體積,單位為m3/h.Q=f泵的結(jié)構(gòu),尺寸,轉(zhuǎn)速尺寸(主要為葉輪直徑和寬度)(2)壓頭H(又稱揚(yáng)程)離心泵的壓頭又稱揚(yáng)程,指離心泵對(duì)單位重量液體所能提供的有效能量,單位為米液柱高.H=f0的結(jié)構(gòu),尺寸,轉(zhuǎn)速,流量)H一般由實(shí)驗(yàn)測(cè)定,方法如圖.】一葡It計(jì)2-伍程表3一離審計(jì)一寓心第5七情當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常時(shí),測(cè)得吸入口和排出口的流量(算出U1和U2),在入口真空表和出口壓力表處

8、分別取為1-1/和2-2兩個(gè)截面,其間列柏努力方程.整理得：H=h+u2+p壓+p真灰液柱2g:g式中,p壓,p真分別指泵出口處壓強(qiáng)表和入口處真空計(jì)的讀數(shù),h指兩表之間的垂直距離,單位為米.(3)效率7泵軸提供的能量不能全部傳給離心泵,有以下三種能量損失：1水力損失液體在泵殼內(nèi)流動(dòng)時(shí)不斷產(chǎn)生環(huán)流、沖擊和流動(dòng)阻力所致的能量損失.2容積損失.廿由于泵的泄漏,使得實(shí)際送液量小于理論值.3機(jī)械損失.m:各種零部件之間的磨擦所致的損失：二k.m一般小型泵可達(dá)50%70%,而大型泵可達(dá)90%.4軸功率N離心泵的軸功率是指泵軸所需的功率,這里設(shè)為電機(jī)傳給泵軸的功率,單位為W或kW而有效功率Ne是指液體從葉輪

9、獲得的能量,那么有：N=Ne/=Vs：Heg/:Vs：He/102=QdH/102kWl說明：為預(yù)防電機(jī)超負(fù)荷,通常取1.11.2N選擇電機(jī).2 .離心泵的特性曲線歹一Q離心泉的特性曲戰(zhàn)為了解離心泵的性能,廠方以20c的清水在特定轉(zhuǎn)速下對(duì)特定泵型的HQ,NQJQ關(guān)系進(jìn)行測(cè)定,由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪出的曲線附于泵的說明書中,供選泵時(shí)參考.雖然各種泵型各有其特性曲線,但大致形狀根本相同.1HQ揚(yáng)程流量曲線每個(gè)流量值下對(duì)應(yīng)一個(gè)揚(yáng)程值,且隨著Q值增大,H值降.當(dāng)流量為零時(shí)關(guān)閉出口閥門,揚(yáng)程也只能到達(dá)一個(gè)有限值.2NQ功率流量曲線隨著流量值Q增大,軸功率N平緩上升,當(dāng)流量為零時(shí),功率最小,所以離心泵開車時(shí)都將出

10、口閥關(guān)閉,在零流量下啟動(dòng),目的是為了降低啟動(dòng)功率,保護(hù)電機(jī),3產(chǎn)Q效率流量曲線反映了離心泵的總效率與流量之間的關(guān)系.如上圖所示.效率隨著流量的增大而上升,到達(dá)某一最大值后再隨流量增加而下降,說明離心泵在特定轉(zhuǎn)速下有最高效率點(diǎn),在此點(diǎn)附近操作時(shí)泵內(nèi)的壓頭損失最小,該點(diǎn)稱為泵的設(shè)計(jì)點(diǎn),對(duì)應(yīng)該點(diǎn)下的流量、壓頭和功率分別稱為額定流量、額定壓頭和額定功率,它們的數(shù)值標(biāo)在離心泵的銘牌上.通常將最高效率92%勺左右區(qū)域稱為高效區(qū)(如圖中號(hào)所示),在該區(qū)內(nèi)操作最合理.3.離心泵性能的改變和換算1)液體物性的影響(1)密度p的影響流量Q,揚(yáng)程H及效率與密度無關(guān),N隨密度增大而增大,即當(dāng)被輸送液體的密度與水不同時(shí)

11、,原離心泵特性曲線中只有NQ線不再適用,其它曲線可照常使用.(2)黏度小的影響假設(shè)被輸送液體的黏度大于常溫下清水的黏度,那么液體流經(jīng)泵時(shí)能量損失增大,因此泵的壓頭、流量都有減少,效率下降,而軸功率增大,亦即泵的特性曲線發(fā)生改變.所以必須對(duì)原離心泵特性曲線予以修正.O.6xQ.iO.Sx-LQ.-大流量離心泉的黏度換算系數(shù)?名s名臉空需缶蜿穹錢礴f曲俚陶E/-(事年5陋地儂睡匐M叫料麟防通嬲瞬尊空5謂搐理前族3谷器融魁圖國(guó)lliIlIIIIIL1IiII,Ii0.04Q-D60.0«0.100U40J8n.250,350.050.070.09D.12£U60.200.300s

12、40?/re?/iiiin小流鼠離心泵的黏度換算系數(shù)當(dāng)液體的運(yùn)動(dòng)粘度V大于20cSt厘同,離心泵的性能需按下式進(jìn)行計(jì)算,即Q=CqQHChH=c式中Q,HJ一分別為離心泵輸送清水時(shí)的流量、壓頭和效率；Q：H：一分別為離心泵輸送其它黏性液體時(shí)的流量、壓頭和效率；Cq,Ch,Ct1一分別為離心泵的流量、壓頭和效率的換算系數(shù).2離心泵轉(zhuǎn)速n的影響離心泵的特性曲線都是在一定的轉(zhuǎn)速下測(cè)定的,但在實(shí)際使用時(shí)常遇到要改變轉(zhuǎn)速的情況,這時(shí)泵內(nèi)液體運(yùn)動(dòng)速度三角形將發(fā)生變化,因此泵的壓頭、流量、效率和軸功率也隨之改變.當(dāng)n變化小于±20%寸,泵的效率認(rèn)為不變,可用比例定律描述：QHn,FTfn,2N*n

13、,3=,=,=iQnHnJNnJ式中Q,H,N轉(zhuǎn)速為n時(shí)泵的性能參數(shù)；Q：H：N一轉(zhuǎn)速為n時(shí)泵的性能參數(shù).3離心泵葉輪直徑D的影響當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速一定時(shí),其壓頭、流量與葉輪直徑有關(guān).對(duì)同一型號(hào)的泵,可換用直徑較小的葉輪,而其它尺寸不變僅出口處葉輪的寬度稍有變化,這種現(xiàn)象稱為葉輪的“切割.當(dāng)D變化不大于10%不變時(shí),可用切割定律描述：q_£比區(qū)N缶2'萬一正萬一舊,瓦e式中Q,H,N一葉輪直徑為D2時(shí)泵的性能參數(shù)；Q；H；NH葉輪直徑為D2'時(shí)泵的性能參數(shù)所謂葉輪切割一次,是指對(duì)同一型號(hào)的泵換一個(gè)直徑較小而其它幾何特征不變的葉輪.離心泵特性曲線要點(diǎn)： 每種型號(hào)的離心泵在特定的

14、轉(zhuǎn)速下有其獨(dú)有的特性曲線. 在固定轉(zhuǎn)速下,離心泵的QH、q與p無關(guān),N與p有關(guān),成正比. 當(dāng)Q=0時(shí),N最小,開泵、停泵應(yīng)關(guān)閉出口閥.停泵關(guān)閉出口閥可預(yù)防設(shè)備內(nèi)液體倒流、預(yù)防損壞泵的葉輪. 假設(shè)輸送液體黏度比清水的大得多時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度v>2X10-5的$,泵的Q；,H；,U,Nt,泵原來的特性曲線不再適用,需要進(jìn)行換算. 當(dāng)離心泵的轉(zhuǎn)速n或葉輪直徑.發(fā)生改變時(shí),其特性曲線要換算.比例定律和切割定律.離心泵銘牌上所標(biāo)的流量和壓頭,是泵在最高效率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的性能參數(shù)Q,Hs,Ns,稱為設(shè)計(jì)點(diǎn).泵應(yīng)在高效去即92狗max的范圍內(nèi)工作.例1.在用水測(cè)定離心泵性能的實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)流量為26m3/h時(shí),泵出口

15、處壓強(qiáng)表和入口處真空表的讀數(shù)分別為152kPa和24.7kPa,軸功率為2.45kW,轉(zhuǎn)速為2900r/min.假設(shè)真空表和壓強(qiáng)表兩測(cè)壓口間的垂直距離為0.4m,泵的進(jìn)、出口管徑相同,兩測(cè)壓口間管路流動(dòng)阻力可忽略不計(jì).試計(jì)算該泵的效率,并列出該效率下泵的性能c解：在真空表測(cè)壓處截面1-1與壓強(qiáng)表測(cè)壓處截面2-2何列柏努力方程,得22乙He=Z2Hf1?1:g2ge2:g2g,心其中Z2-Z1=0.4m,p1=-24.7乂103Pa表壓p2=152x103Pa表壓uj,Hf,g0泵的壓頭為He=0.4331521024.71010009.81=18.41m泵的有效功率為=1.3kWQeHe：26

16、18.411000Ne=1023600102泵的效率為Ne1.3e-100%=53.1%N2.45該泵的主要性能為流量：26m3/h壓頭：18.41m軸功率：2.45kW效率：53.1%例2.用離心泵將河水送到常壓水塔中,河水液面與水塔液面間垂直距離為35m,穩(wěn)態(tài)流動(dòng).輸水管直徑為1165mmM4.5mm,管路長(zhǎng)度為1300m,所有局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度為50mo假設(shè)泵的流量為100m3/h,泵的效率為65%,那么泵的軸功率為多少kW?假設(shè)摩擦系數(shù)K可取為0.02,水的密度為1000kg/m3.水塔水面為截面2-1'；在兩截面解：取河水面為截面1-1并為基準(zhǔn)水平面,常壓間列柏努力方程式22

17、乙卜區(qū)HeNg也Hg2g:2g其中乙=0,Z2=35m,p1=p2=0表壓u1=u2=0;所以He=Z2Hf,g=1.45m/sVs100u=A二236000.15624Hf,1.2lleU2Ad2g=0.021300500.1561.452210=18.195mHe=3518.19553.195mN=QH=10053.195100010210236000.65=24.45kW2.1.4離心泵的氣蝕現(xiàn)象和允許安裝高度1.離心泵的氣蝕現(xiàn)象氣蝕是離心泵特有的一種現(xiàn)象.由離心泵的工作原理可知,附近形成低壓區(qū).在離心泵的葉片入口鬻心泵的吸液示意圖離心泵內(nèi)壓強(qiáng)最低點(diǎn)在泵的葉片入口處,當(dāng)該處壓強(qiáng)小于或等于

18、輸送溫度下液體的飽和蒸汽壓時(shí),液體將在該處汽化,并產(chǎn)生大量氣泡,當(dāng)氣泡隨液體由低壓區(qū)流向高壓區(qū)后,氣泡會(huì)迅速凝結(jié)或破裂,這時(shí)周圍液體向原氣泡占據(jù)的位置高速?zèng)_擊,使泵體震動(dòng)并產(chǎn)生噪音,這種現(xiàn)象稱為氣蝕現(xiàn)象.氣蝕的危害性離心泵的性能下降,泵的流量、壓頭和效率均降低.假設(shè)生成大量的氣泡,那么可能出現(xiàn)氣縛現(xiàn)象,且使離心泵停止工作.產(chǎn)生噪聲和振動(dòng),影響離心泵的正常運(yùn)行和工作環(huán)境.泵殼和葉輪的材料遭受損壞,降低了泵的使用壽命.由上分析可知,發(fā)生氣蝕的原因是葉片入口附近液體靜壓強(qiáng)低于某值所致.而造成該處壓強(qiáng)過低的原因諸多,如泵的安裝高度超過允許值,泵送液體溫度過高,泵吸入管路的局部阻力過大等.為預(yù)防發(fā)生氣蝕

19、,就應(yīng)設(shè)法使葉片入口附近的壓強(qiáng)高于輸送溫度下的液體飽和蒸汽壓.通常,根據(jù)泵的抗氣蝕性能,合理地確定泵的安裝高度,是預(yù)防發(fā)生氣蝕現(xiàn)象的有效舉措.2.離心泵的抗氣蝕性能離心泵的抗氣蝕性能即吸上性能'氣蝕余量允許吸上真空度1離心泵的氣蝕余量靜壓頭p1/Pg后動(dòng)壓頭u；/2gpv/Pg瑯一數(shù)值,此數(shù)值即為為預(yù)防氣蝕現(xiàn)象發(fā)生,在離心泵入口處液體的之和必須大于操作溫度下液體的飽和蒸汽壓頭離心泵的氣蝕余量.2NPSH=旦一匹:g2g：g式中NPSH一離心泵的氣蝕余量,對(duì)油泵也可用符號(hào)Ah表示,mpv操作溫度下液體的飽和蒸汽壓,Pa.泵內(nèi)發(fā)生氣蝕的臨界條件是葉輪入口附近假設(shè)截面為k-k,的最低壓強(qiáng)等于

20、液體的飽和蒸汽壓p0,此時(shí)泵入口處截面1-1,的壓強(qiáng)必等于某確定的最小值Pl,min.假設(shè)在泵入口1-1/和葉輪入口附近k-k,兩截面間列柏努力方程式,可得：_22P1,minUi_P、UkNPSH2g二g2gPl,min-P.jHf,1上NPSHNPSH:g2g2gC一臨界氣蝕余量,mHf,1/c是由泵的制造廠通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定得到的.樣SH,一Q及凡一Q曲線示意圖為保證離心泵的正常操作,通常將所測(cè)得的臨界氣蝕余量加上一定的平安量,稱為必需氣蝕余量,記為NPSHro在離心泵的樣本性能表中給出的是必需氣蝕余量NPSHro在一些離心泵的性能曲線圖中,也繪出NPSHr與Q的變化關(guān)系曲線,如上圖.應(yīng)予指出

21、,泵性能表給出的NPSHr值是按輸送20c的清水測(cè)定得到的.當(dāng)輸送其它液體時(shí)應(yīng)乘以校正系數(shù)予以修正.但因一般校正系數(shù)小于1,故通常將它作為外加的平安因素,不再校正.2離心泵的允許吸上真空度為預(yù)防氣蝕現(xiàn)象,泵入口處壓強(qiáng)P1應(yīng)為允許的最低絕對(duì)壓強(qiáng),習(xí)慣上常將P1表示為真空度,即Hs二!S:g式中HS'一離心泵的允許吸上真空度,m液柱；Pa一當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng),Pa;P1一泵吸入口處允許的最低絕對(duì)壓強(qiáng),Pa;P被輸送液體的密度,kg/m3.說明：由于泵說明書中提供的HZ是在大氣壓為10mHO下,以20c清水為介質(zhì)測(cè)出的,所以當(dāng)輸送其它流體或操作條件改變時(shí),應(yīng)對(duì)其進(jìn)行校正：Hs=HsHa-10一Pv

22、<9,81x1031000一0.24ZlP式中Hs一操作條件下輸送液體時(shí)的允許吸上真空度,m液柱Hs'一實(shí)驗(yàn)條件下輸送水時(shí)的允許吸上真空度,即在水泵的性能表上查得的數(shù)值,mH2O；Ha一泵安裝地區(qū)的大氣壓強(qiáng),mWO;其值隨海拔高度不同而異.Pv一操作溫度下液體的飽和蒸汽壓,Pa；10一實(shí)驗(yàn)條件下大氣壓強(qiáng),mH2.；0.2420度下水的飽和蒸汽壓,mH2O;1000實(shí)驗(yàn)溫度下水的密度,kg/m3P一操作溫度下液體的密度,kg/m3因隨流量增大而減小,因此在確定離心泵安裝高度時(shí)應(yīng)使用最大流量下的H/值來計(jì)算.3,離心泵的允許安裝高度離心泵的允許安裝高度又稱允許吸上高度是指泵的吸入口與

23、吸入貯槽液面問可允許到達(dá)的最大垂直距離,以Hg表示.假設(shè)離心泵在可允許的安裝高度下操作,于貯槽液面0-0/與泵入口處1-1/兩截面間列柏努力方程式,可得Hg式中2P0-P1U1、-Hf,0g2gHq一泵的允許安裝局度,mgHf,.一液體流經(jīng)吸入管路的壓頭損失,mp1一泵入口處可允許的最小壓強(qiáng),也可寫成p1,min,Pa.HgPa：g2U12g-Hf,.假設(shè)貯槽上方與大氣相通,那么P0為大氣壓強(qiáng)Pa,那么假設(shè)離心泵的必需氣蝕余量,那么Hg二一一NPSH-Hf,0假設(shè)離心泵的允許吸上真空度,那么Hg叫2U12g0.51.0m.通常為平安起見,離心泵的實(shí)際安裝高度硬幣允許安裝高度低注意：當(dāng)液體的輸送

24、溫度較高或沸點(diǎn)較低時(shí),由于液體的飽和蒸汽壓較高,就要特別注意泵的安裝高度.假設(shè)泵的允許安裝高度較低,可采用以下舉措：盡量減小吸入管路的壓頭損失,可采用較大的吸入管徑,縮短吸入管的長(zhǎng)度,減少拐彎,省去不必要的管件和閥門等.把泵安裝在貯罐液面以下,使液體利用位差自動(dòng)吸入泵體內(nèi),稱之為“倒灌.2.1.5離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)1.管路特性與離心泵的工作點(diǎn)1管路特性方程式和特性曲線管路帖送系統(tǒng)示意圖對(duì)于某特定管路,假設(shè)貯槽與受液槽的液面均保持恒定,液體通過管路系統(tǒng)時(shí)所需壓頭即要求泵提供的壓頭,可由上圖所示的截面1-1/與2-2/間列柏努力方程求得,即二plu2He=Z-pHfg2g在特定的管路系統(tǒng)中,

25、于一定條件下進(jìn)行操作時(shí),上式的AZ與包均為定值,即7gZ3=Kg假設(shè)貯槽和受液槽的截面都很大,該處流速與管LU20He=KHf2g路流速相比可以忽略不計(jì),那么假設(shè)輸送管路的直徑均一,那么管路系統(tǒng)的壓頭損失可表小為Hf式中l(wèi)八lee-d/gQe管路系統(tǒng)的輸送量,A一管路截面積,m2.l'le.Qe/3600A2ced2gm3/h;對(duì)特定的管路,上式等號(hào)右邊各量中除了工和Qe外均為定值,且九也是Qe的函數(shù),那么Hf=fQeHf=K+fQe一管路特性方程假設(shè)流體在該管路中流動(dòng)已進(jìn)入阻力平方區(qū),K可視為常量,于是可令/+£1,+2Hf=BQe2He=KBQee2二B2g3600A管路

26、特性曲線,此線的形狀由管路布局與操作條件來確定,而與泵的性能無關(guān).2離心泵的工作點(diǎn)離心泵在管路系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),泵所能提供的流量及壓頭與管路所需要的應(yīng)一致.此時(shí)安裝在管路中的離心泵的工作點(diǎn)必須同時(shí)滿足泵的特性方程和管路特性方程,即泵特性方程H=fQ管路特性方程He-KBQ"聯(lián)解上述兩方程,得到的解即為泵的工作點(diǎn).或?qū)⒈玫奶匦郧€HQ與管路特性曲線HeQe標(biāo)繪在同一圖上,兩曲線的交點(diǎn)M即為泵的工作點(diǎn).如上圖所示,對(duì)選定的離心泵,以一定的轉(zhuǎn)速在該管路中運(yùn)行時(shí),只能在M點(diǎn)工作,此時(shí)Q=Qe,H=He.2.離心泵的流量調(diào)節(jié)1改變閥門開度改變管路特性曲線改變離心泵出口管路上閥門的開度,即可改變管路特

27、性曲線.He=K十BQ；K=AZ+也不可改變7gl+¥L,2B=1k一上+£,不可改變<產(chǎn)g只可改變,一閥門開度的變化,改變局部阻力系數(shù),使B變化,從而使曲線變化,而工作點(diǎn)移動(dòng)閥門關(guān)小,B,QeJ,He閥門開大,.,B-Qe,He、當(dāng)閥門關(guān)小時(shí),管路的局部阻力加大,管路特性曲線變陡時(shí),工作點(diǎn)由M點(diǎn)移至M點(diǎn),流量由Q降至Qi當(dāng)閥門開大時(shí),管路的局部阻力減小,管路特性曲線變平坦,工作點(diǎn)由M點(diǎn)移至M2點(diǎn),流量由Q加大至Qz采用閥門來調(diào)節(jié)流量：優(yōu)點(diǎn)：快速簡(jiǎn)便,流量可連續(xù)變化,適合化工連續(xù)生產(chǎn)的特點(diǎn),因此應(yīng)用十分廣泛.缺點(diǎn)：閥門關(guān)小時(shí),流動(dòng)阻力加大,需要額外多消耗一局部能量且在

28、調(diào)節(jié)幅度較大時(shí)離心泵往往在低效區(qū)工作,經(jīng)濟(jì)性差.2改變泵的特性曲線改變泵的特性,在冬季和夏季送水量相差較大時(shí),用比例定律或切割定律改變泵的性能參數(shù)或特性曲線,此法甚為經(jīng)濟(jì).改變泵的轉(zhuǎn)速nn,曲線上移nJ,曲線下移改變泵的轉(zhuǎn)速,實(shí)質(zhì)上是改變泵的特性曲線.如圖,泵原來的轉(zhuǎn)速為n,工作點(diǎn)為M,假設(shè)將泵的轉(zhuǎn)速提升到ni,泵的特性曲線H-Q向上移,工作點(diǎn)由M變至M,流量由Q加大到Qi；泵原來的轉(zhuǎn)速為n,工作點(diǎn)為M,假設(shè)將泵的轉(zhuǎn)速降至山,泵的特性曲線H-Q向下移,工作點(diǎn)由M變至M2,流量由Q減小至CM；這種調(diào)節(jié)方法能保持管路特性曲線不變.優(yōu)點(diǎn)：流量隨轉(zhuǎn)速下降而減少,動(dòng)力消耗也相應(yīng)降低,能量消耗比較合理；缺

29、點(diǎn)：改變泵的轉(zhuǎn)速需要變速裝置或價(jià)格昂貴的變速原動(dòng)機(jī),且難以做到流量連續(xù)調(diào)節(jié).3減小葉輪直徑減小葉輪直徑,實(shí)質(zhì)上是改變泵的特性曲線,從而使泵的流量變小,主要是季節(jié)性調(diào)節(jié).£趣出改變閥門開度時(shí)流量變化示意圖JXA_.的QmQ*l.或&改變泵的轉(zhuǎn)速時(shí)流量變化示意圖4離心泵的串聯(lián)和并聯(lián)在實(shí)際生產(chǎn)中,當(dāng)單臺(tái)離心泵不能滿足輸送任務(wù)要求時(shí),可采用離心泵的并聯(lián)或串聯(lián)操作.1離心泵的并聯(lián)操作作圖法：同一H下,Q加倍解析法：?jiǎn)伪肏=A-BQ2并聯(lián)H=H,A=AB2Q2=BQ2,B4Q2=BQ2BBH=A-BQ244設(shè)將兩臺(tái)型號(hào)相同的離心泵并聯(lián)操作,各自的吸入管路相同,那么兩泵的流量和壓頭必相同,

30、且具有相同的管路特性曲線.在同一壓頭下,兩臺(tái)并聯(lián)泵的流量等于單臺(tái)泵的兩倍.于是依據(jù)單臺(tái)泵的特性曲線I上的一系列坐標(biāo)點(diǎn),保持其縱坐標(biāo)H不變,使橫坐標(biāo)Q加倍,由此得到一系列對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn),即可繪得兩臺(tái)泵并聯(lián)操作的合成特性曲線n.如下圖./離心泵的并聯(lián)離心泵的串聯(lián)并聯(lián)泵的操作流量和壓頭可由合成特性曲線與管路特性曲線的交點(diǎn)來決定.由于流量增大使管路流動(dòng)阻力增加,因此兩臺(tái)泵并聯(lián)后的總流量必低于原單臺(tái)泵流量的兩倍.(2)離心泵的串聯(lián)操作作圖法：同一Q下,H加倍解析法：?jiǎn)伪肏=A-BQ2串聯(lián)H'：=2A-2BQ2設(shè)將兩臺(tái)型號(hào)相同的離心泵串聯(lián)操作,那么每臺(tái)泵的流量和壓頭也是相同的,因此在同一流量下,兩臺(tái)

31、串聯(lián)泵的壓頭等于單臺(tái)泵的兩倍.于是依據(jù)單臺(tái)泵的特性曲線I上的一系列坐標(biāo)點(diǎn),保持其橫坐標(biāo)(Q不變,使縱坐標(biāo)(H)加倍,由此得到一系列對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn),即可繪得兩臺(tái)泵串聯(lián)操作的合成特性曲線n.如下圖.同樣,串聯(lián)泵的工作點(diǎn)也由泵的合成特性曲線與管路特性曲線的交點(diǎn)來決定.兩臺(tái)泵串聯(lián)操作的總壓頭必低于原單臺(tái)泵壓頭的兩倍.(3)離心泵組合方式的選擇生產(chǎn)中究竟采用何種組合方式比擬經(jīng)濟(jì)合理,應(yīng)考慮管路要求的壓頭及管路特性曲線的形狀.對(duì)于管路所要求的AZ十竺值高于單泵可提供的最大壓頭的特定管路,那么只能采：g用泵的串聯(lián)操作對(duì)于管路特性曲線較平坦的低阻管路,采用并聯(lián)組合,可獲得較串聯(lián)組合高的流量和壓頭；對(duì)于管路特性曲

32、線較陡的高阻管路,采用串聯(lián)組合,可獲得較并聯(lián)組合高的流量和壓頭；注意點(diǎn)：性能相同的泵并聯(lián)工作時(shí),所獲得的流量并不等于每臺(tái)泵在同一管路中單獨(dú)使用時(shí)的倍數(shù),且并聯(lián)的臺(tái)數(shù)愈多,流量的增加率愈?。划?dāng)管路特性曲線較陡時(shí),流量增加的百分?jǐn)?shù)也較小.對(duì)此種高阻管路,宜采用串聯(lián)組合操作.離心泵組合方式的選擇2.1.6離心泵的類型、選擇與使用1.離心泵的類型由于化工生產(chǎn)中被輸送液體的性質(zhì)、壓強(qiáng)和流量等差異很大,為了適應(yīng)各種不同的要求,離心泵的類型也是多種多樣的.按被輸送液體的性質(zhì)來分：1清水泵IS型,D型,Sh型：用于輸送水或物理、化學(xué)性質(zhì)與水相近的清潔液體.IS型水泵為單級(jí)單吸懸臂式離心水泵的代號(hào),應(yīng)用最為廣泛

33、.全系列揚(yáng)程范圍898m,流量范圍為4.5360m3/hD型水泵為多級(jí)泵的代號(hào),應(yīng)用于所要求的壓頭較高流量并不大的情況.葉輪級(jí)數(shù)一般為全系列揚(yáng)程范圍流量范圍為29級(jí),最多為12級(jí)14351m10.8850m3/hSh型水泵為國(guó)產(chǎn)雙吸泵的代號(hào),應(yīng)用于所要求的流量較大而所需的壓頭并不高時(shí)的情況.雙吸泵的葉輪有兩個(gè)吸入口.全系列揚(yáng)程范圍9140m流量范圍為12012500m3/h2耐腐蝕泵F型用于輸送酸堿等.該泵主要特點(diǎn)是與液體接觸的泵部件用耐腐蝕材料制成.F型泵全系列揚(yáng)程范圍15105m流量范圍為2400m3/h3油泵Y型輸送石油產(chǎn)品的泵.油品的特點(diǎn)是易燃、易爆,因此對(duì)油泵的一個(gè)重要要求時(shí)密封完善

34、.當(dāng)輸送200c以上的油品時(shí),還要對(duì)軸封裝置和軸承等進(jìn)行良好的冷卻.Y型泵有單吸和雙吸、單級(jí)和多級(jí)2頷全系列揚(yáng)程范圍60603m流量范圍為6.25500m3/h4雜質(zhì)泵P型輸送懸浮液及稠厚的漿液.細(xì)分為：PW虧水泵、PS砂泵、PN泥漿泵要求不易被雜質(zhì)堵塞、耐磨、容易拆洗.特點(diǎn)：葉輪流道寬、葉片數(shù)目少、泵殼內(nèi)有耐磨的鑄鋼護(hù)板.在泵的產(chǎn)品目錄或樣本中,泵的型號(hào)是由字母和數(shù)字組合而成,以代表泵的類型、規(guī)格.IS100-80-160其中IS一單級(jí)單吸離心水泵；100一泵的吸入口內(nèi)徑,mm80一泵的排出口內(nèi)徑,mm160泵的葉輪直徑,mm40FM1-26其中40I泵吸入口直徑,mmF一懸臂式耐腐蝕離心泵

35、；M一與液體接觸部件的材料代號(hào)M表示銘鍥鋁鈦合金鋼；1軸封類型代號(hào)1代表單端面密封；26一泵的揚(yáng)程,R!100Y-120X2其中100i泵吸入口直徑,mmY一單吸離心油泵；120一泵的單級(jí)揚(yáng)程,m2一葉輪級(jí)數(shù).2 .離心泵的選擇離心泵的選擇,可按以下方法與步驟進(jìn)行.1根據(jù)被輸送液體的物性及操作條件來選擇類型；2根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)所要求的流量Q,在根據(jù)管路配置情況計(jì)算所需壓頭然后以流量和壓頭兩個(gè)數(shù)據(jù)為依據(jù),在泵的系列標(biāo)準(zhǔn)中選擇具體型號(hào),選擇原那么是：H稍大于H,Q稍大于Q,;3列出泵的主要性能參數(shù)并核算軸功率.假設(shè)輸送液體的密度大于誰(shuí)的密度假設(shè)幾種型號(hào)的泵都能滿足要求,那么應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和工作點(diǎn)上的效率

36、.3 .離心泵的安裝和操作離心泵的安裝和操作方法可參考離心泵的說明書,下面僅介紹一般應(yīng)注意的問題.離心泵的安裝高度必須低于允許吸上高度,以免出現(xiàn)氣蝕和吸不上液體的現(xiàn)象.因此在管路布置時(shí)應(yīng)盡可能減小吸入管路的流動(dòng)阻力.離心泵在啟動(dòng)前必須向泵內(nèi)充滿待輸送的液體,保證泵內(nèi)和吸入管路內(nèi)無空氣積存.離心泵應(yīng)在出口閥關(guān)閉的條件下啟動(dòng),這樣啟動(dòng)功率最小.停泵前也應(yīng)先關(guān)閉出口閥,以免排出管路內(nèi)液體倒流,使葉輪受沖擊而被損壞.離心泵在運(yùn)轉(zhuǎn)中應(yīng)定時(shí)檢查和維修,注意泵軸液體泄漏、發(fā)熱等情況,保持泵的正常操作.2.2往復(fù)泵2.2.1 往復(fù)泵的工作原理和主要部件往復(fù)泵裝置簡(jiǎn)圖1-錄缸2希奈三一活塞桿4一吸入肥3一排出附

37、1 .主要部件泵缸,活塞,活塞桿,吸入閥,排出閥.2 .工作原理當(dāng)活塞自左向右移動(dòng)時(shí),泵缸內(nèi)形成負(fù)壓,貯槽液體經(jīng)吸入閥進(jìn)入泵缸內(nèi)；當(dāng)活塞自右向左移動(dòng)時(shí),缸內(nèi)液體受擠壓,壓強(qiáng)升高,液體由排出閥排出.活塞左右端點(diǎn)間的距離叫沖程或位移.單動(dòng)泵：活塞往復(fù)一次,只吸、排液各一次的泵.雙動(dòng)泵：活塞往復(fù)一次,吸、排液兩次的泵.多動(dòng)泵：活塞往復(fù)一次,吸、排液屢次的泵.3 .主要性能參數(shù)1往復(fù)泵的壓頭往復(fù)泵的壓頭與泵的幾何尺寸無關(guān),只要泵的力學(xué)強(qiáng)度及原動(dòng)機(jī)的功率允許,輸送系統(tǒng)要求多高的壓頭,往復(fù)泵就可提供多高的壓頭.實(shí)際上,由于活塞環(huán)、軸封、吸入閥和排出閥等處的泄漏,降低了泵可能到達(dá)的壓頭.往復(fù)泵的排液水平與活

38、塞位移有關(guān),但與管路情況無關(guān),壓頭那么受管路承受水平的限制,這種性質(zhì)稱為正位移性,具有這種特性的泵稱為正位移泵.2往復(fù)泵的流量排液水平往復(fù)泵的流量排液水平只與泵的幾何尺寸和活塞的往復(fù)次數(shù)有關(guān),而與泵的壓頭及管路情況無關(guān),即無論在什么壓頭下工作,只要往復(fù)一次,泵就排出一定體積的液體.往復(fù)泵是容積式泵.往復(fù)泵的理論平均流量單動(dòng)泵：Qt=ASrv雙動(dòng)泵：Qt=2A-aSnr式中：Qt一往復(fù)泵平均理論流量,m3/minA活塞的截面積,m2S活塞的沖程,mnr活塞每分鐘往返的次數(shù),l/min.a活塞桿的截面積,m23往復(fù)泵的特性曲線Qt=常數(shù)在壓頭不太高的情況下,往復(fù)泵的實(shí)際流量Q根本上保持不變,而與壓

39、頭H無關(guān).僅在壓頭較高的情況下,往復(fù)泵的實(shí)際流量Q隨H升高而略有下降.往復(fù)泵的工作點(diǎn)：特性曲線與管路特性曲線的交點(diǎn).工作點(diǎn)隨管路曲線的不同只在垂直方向上變動(dòng).即Q不變,田曾減.壓頭的極限取決于泵的力學(xué)強(qiáng)度和原動(dòng)機(jī)的功率.4往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)方法有以下兩種：1旁路調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)方法簡(jiǎn)單、可行,但不經(jīng)濟(jì),一般適用于流量變化較小的經(jīng)常性調(diào)節(jié).2改變活塞沖程和往復(fù)次數(shù)調(diào)節(jié)方法經(jīng)濟(jì)性好,操作不便,在經(jīng)常性調(diào)節(jié)中目前仍很少采用.注意點(diǎn)：往復(fù)泵有自吸水平,開車前不用充液；往復(fù)泵吸上真空度也隨泵安裝地區(qū)的大氣壓、輸送液體的性質(zhì)和溫度變化而變化,所以吸上高度也有所變化； 為預(yù)防泵內(nèi)壓強(qiáng)急劇上升而損壞泵體,啟動(dòng)前必須翻開出口閥門； 不能只用出口閥調(diào)節(jié)流量,應(yīng)采用旁路閥配合調(diào)節(jié).往復(fù)泵與離心泵的比擬離心泵：送液量多,流量均勻,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作、安裝方便,但產(chǎn)生的壓頭不太往復(fù)泵：適應(yīng)于高壓頭、小流量、高粘度液體,不適宜輸送懸浮液及腐蝕性液體流量不均勻,但可產(chǎn)生很高的壓頭./ar(h)往設(shè)墓的施出曲覿陽(yáng)D單通常tb'JJWSiSi三IK艱往復(fù)俁的存性曲線和工作點(diǎn)往復(fù)泵旁路調(diào)節(jié)流量示意圖2.3氣體輸送和壓縮設(shè)備輸送和壓縮氣體的機(jī)械統(tǒng)稱為氣體壓送機(jī)械,具作用與液體輸送機(jī)械頗為類似,都是對(duì)流體作功,以提升流體的壓強(qiáng).氣體輸送和