離心泵2016-復習

1、C （華東）化工裝備與控制工程系CC1. 主要部件主要部件：2. 過流部件：過流部件： 吸入室：吸入室： 葉葉 輪：輪：葉輪、吸入室、蝸殼（壓出室）或導葉、誘導葉輪、吸入室、蝸殼（壓出室）或導葉、誘導輪、輪、 軸封、口環(huán)、軸承箱（支架）、平衡盤。軸封、口環(huán)、軸承箱（支架）、平衡盤。 蝸蝸 殼：殼：C1. 按液體吸入葉輪方式按液體吸入葉輪方式 單吸式泵單吸式泵 雙吸式泵雙吸式泵 2. 按葉輪級數(shù)按葉輪級數(shù) 單級泵：只有一個葉輪單級泵：只有一個葉輪 多級泵：一軸上串有兩個以上的葉輪多級泵：一軸上串有兩個以上的葉輪 3. 按殼體剖分方式按殼體剖分方式 中開式泵：通過軸水平線水平分開中開式泵：通過軸水

2、平線水平分開（圖（圖1-3，p5），多為蝸殼，多為蝸殼 。 分段式泵：垂直于軸平面分開分段式泵：垂直于軸平面分開（圖（圖1-4，p6），導葉式。，導葉式。 C4. 按泵體形式按泵體形式 蝸殼式蝸殼式 雙蝸殼式：平衡徑向力，雙蝸殼或雙層蝸室雙蝸殼式：平衡徑向力，雙蝸殼或雙層蝸室 （圖（圖1-5，p6） 筒式泵：雙層泵殼，外層承壓，內筒起蝸室的作用。（圖筒式泵：雙層泵殼，外層承壓，內筒起蝸室的作用。（圖1-6，p7）5. 按輸送介質按輸送介質清水、油泵、耐腐蝕泵、液態(tài)烴泵、醫(yī)藥泵清水、油泵、耐腐蝕泵、液態(tài)烴泵、醫(yī)藥泵冷凝水泵、油漿泵、泥漿泵、污水泵、飲料泵。冷凝水泵、油漿泵、泥漿泵、污水泵、飲料泵

3、。C 流量流量 Q Q 揚程揚程 H H 轉速轉速 n n 功率功率 N N 效率效率 其他（其他（hhr r、H Hs s、n ns s）C 在已知管路中輸送一定的流量時，計算泵所需要的揚程在已知管路中輸送一定的流量時，計算泵所需要的揚程。 揚程的工程計算：揚程的工程計算：兩種情形兩種情形泵泵給出給出的揚程（能頭）的揚程（能頭）H = 輸送液體輸送液體的能頭。的能頭。J/kg 2)(22fABABABhccHHgppH （1-1 ） 計算運轉中的泵的計算運轉中的泵的實際揚程實際揚程。泵出入口的能量方程泵出入口的能量方程： J/kg （1-2）222SDSDSDccgZppH進出口直徑相同或相

4、差很少時進出口直徑相同或相差很少時cS=cD SDSDgZppHJ/kg （1-3）C 提高位高；提高位高； 克服阻力；克服阻力； 增加液體靜壓能和速度能增加液體靜壓能和速度能 H是液體獲得的能量，不是簡單的排送高度！是液體獲得的能量，不是簡單的排送高度！特別注意特別注意！由能量方程顯然由能量方程顯然可以看出可以看出fABABABhgccHHgppH2)(22m （1-1）CC內容：研究葉輪與流體之間的能量傳遞過程；內容：研究葉輪與流體之間的能量傳遞過程； 確定泵使液體獲得有效能頭確定泵使液體獲得有效能頭CTTNNTToHQMToTQMH111222coscosrcrcQQHTTT合合并并co

5、sccruu ,歐拉公式歐拉公式（重要（重要?。。ヽoscos11222crcrHTJ/kg (1-7)uuTcucuH1122uuTcucugH11221m液柱液柱 (1-7a)coscos11222crcrHTC 軸向吸入軸向吸入的離心泵，的離心泵， 液流在葉輪入口液流在葉輪入口無預旋無預旋： 蝸形吸入蝸形吸入的離心泵的離心泵 ：0u1c2u21u1u1 0ucucc但)(111221122uuTuuTcucugHcucuHuTuTcugHcuH22221簡化簡化CuuTcucuH1122cos ,uccru22222221111111 bDcfcQbDcfcQQrrrrTH 1.；TH

6、 2.CC必須必須pkpv要避免汽蝕：要避免汽蝕：ps-pv=富裕能頭富裕能頭首先應有首先應有：而且而且：pspvh汽蝕余量汽蝕余量C液體在吸入法蘭處截面上所具有液體在吸入法蘭處截面上所具有的推動和加速液體進入的推動和加速液體進入葉道時高葉道時高出汽化壓力出汽化壓力的能頭。的能頭。 gpgcgphvssa22（1-37）能頭能頭m液柱；液柱；壓力壓力Pa；速度速度m/s顯然顯然：ha越大，越不容易發(fā)生汽蝕。CsAglAAsshHgcgpgcgp2222gpgcgphvssa22（1-37）sAglvAahHgpph （1-38）吸入液罐液吸入液罐液面壓力能頭面壓力能頭位差位差 流動損失流動損失

7、汽蝕余量大小與泵吸入裝置的參數(shù)（Hgl、pA、hA-s、介質、溫度等）有關，與泵本身無關，故稱“泵裝置有效汽蝕余量泵裝置有效汽蝕余量” C液流從入口（液流從入口（S截面）到泵內壓力最截面）到泵內壓力最低點（低點（K截面）的全部能頭損失截面）的全部能頭損失。即：即： S截面處液流截面處液流總能頭總能頭與與K處處 壓力能頭壓力能頭之差。之差。gpgcgphkssr22(1-40)2222122012wcgpgcgphkssrC則汽蝕判別式為：則汽蝕判別式為：gpgcgphkssr22(1-40)gpgcgphvssa22（1-37）比較兩汽蝕余量的定義：比較兩汽蝕余量的定義：泵吸入裝置的有效汽蝕余

8、量，泵吸入裝置的有效汽蝕余量，愈大愈不發(fā)生汽蝕愈大愈不發(fā)生汽蝕。泵本身所必須的汽蝕余量，泵本身所必須的汽蝕余量，愈小愈不容易發(fā)生汽蝕。愈小愈不容易發(fā)生汽蝕。gpphhvkra 富余能頭所需能頭Cgpphhvkra pk=pvha=hrpkpvhahrpkpvhah . 1glsHH sAgsAashHgcgppH 122 (1-43 )sAsAasghgcgppHH221整理sAsAasghgcgppHH221(1-46 )sAssghgcHH221(1-46 )pa=paC . 2glHh 國產油泵：國產油泵：h Q大多數(shù)泵：大多數(shù)泵：Hs QsAglvAahHgpph（1-38）asAvA

9、ghhgppH1 hha hhgppHsAvAg1整理 hhgppHsAvag1aApp （1-47）（1-47）C注意注意m gppHsas (1-41a)m z-AsglzH1.2.glglHHmaxsssHHH計算計算Hgl時，應取泵的最大可能流時，應取泵的最大可能流量對應的量對應的Hs或或h進行計算。進行計算。Ca. 改進泵進口的結構參數(shù)，降低改進泵進口的結構參數(shù)，降低hr。1. 泵本身因素泵本身因素2. 吸入裝置特性吸入裝置特性兩個方面：提高兩個方面：提高 ha、降低、降低hr。b. 采用抗汽蝕材料，提高泵的壽命。采用抗汽蝕材料，提高泵的壽命?？紤]管路尺寸、安裝高度等以提高考慮管路尺

10、寸、安裝高度等以提高ha 。ha105，慣性力的影響大大超過粘滯力，慣性力的影響大大超過粘滯力，粘滯力可忽略，此時流動狀態(tài)即流速分布已不再隨粘滯力可忽略，此時流動狀態(tài)即流速分布已不再隨Re而變化。而變化。即：即： 離心泵內的流動處于離心泵內的流動處于自動?；癄顟B(tài)自動模化狀態(tài)，摩擦阻力系數(shù)摩擦阻力系數(shù)與與Re無關，液體流動無關，液體流動自動滿足動力相似自動滿足動力相似的要求的要求。兩泵相似條件：兩泵相似條件：幾何相似、運動相似幾何相似、運動相似。！C35)(mmLnnNNhhLnnHH22)(vvLnnQQ335)(nnNNL22)(nnHHLnnQQL3（1-24）（1-25）（1-26）mm

11、vhvv，相似泵：注意：注意：介質相同、轉速、幾何尺寸相差不大介質相同、轉速、幾何尺寸相差不大。相似定律相似定律C離心泵離心泵 的比例定律是相似定律的延伸，是相似的比例定律是相似定律的延伸，是相似定律在同一臺泵上轉速改變后的應用。定律在同一臺泵上轉速改變后的應用。1. 比例定律比例定律 35)(nnNNL22)(nnHHLnnQQL332121)(nnNN22121)(nnHH2121nnQQ21nn 1L（1-27）（1-28）（1-29）比例定律表達式比例定律表達式相似定律的特殊形式相似定律的特殊形式C圖圖1-34 變速后變速后H-Q曲線的換算和曲線的換算和相似拋物線相似拋物線13212)

12、(NnnN12212)(HnnH1212QnnQA1（Qa1，Ha1）B1（Qb1，Hb1）C1（Qc1，Hc1）A2（Qa2，Ha2）B2（Qb2，Hb2）C2（Qc2，Hc2）例：H1Q1H2Q2CA1、A2、A3、B1、B2、B3、相似工況點相似工況點：2121nnQQaa22121)(nnHHaa常數(shù)aaaaaaaKQHQHQH22222112aaaQKH 同理：同理：2bbbQKH 2KQH （1-30）相似拋物線通式相似拋物線通式！C相似定律：相似定律： 表示幾何相似泵，相似工況的表示幾何相似泵，相似工況的Q、H、N、n參數(shù)關系。參數(shù)關系。綜合性能參數(shù)：綜合性能參數(shù)： 表征葉片泵表

13、征葉片泵運轉性能運轉性能與與葉輪幾何特征葉輪幾何特征的參數(shù)，包括的參數(shù)，包括Q、H、 n。便于分類設計，選擇和系列化。此參數(shù)叫。便于分類設計，選擇和系列化。此參數(shù)叫ns。Cns：比轉數(shù)p 來源于水輪機，適合于動力機械的工作參數(shù)來源于水輪機，適合于動力機械的工作參數(shù)N、H和和n。p 對于消耗動力的離心泵，其設計參數(shù)是對于消耗動力的離心泵，其設計參數(shù)是Q、H和和n，因而，因而 需要進行換算。需要進行換算。45HNnns735gQHN4365. 3HQnns（1-31）C4365. 3HQnns注 意1.1. n ns s是有量綱的相似準數(shù)，各國因是有量綱的相似準數(shù)，各國因Q Q、H H單位制的不同

14、而數(shù)值不單位制的不同而數(shù)值不同，但物理意義是相同的同，但物理意義是相同的2. n ns s是針對泵的最高效率的工況點而言，所以一臺泵具有唯一、是針對泵的最高效率的工況點而言，所以一臺泵具有唯一、固定的比轉數(shù)，比轉數(shù)不隨工況點的變化而改變固定的比轉數(shù)，比轉數(shù)不隨工況點的變化而改變。3. n ns s可理解為可理解為H=1mH=1m，Q=0.075mQ=0.075m3 3/s/s，N=1N=1馬力的轉數(shù)馬力的轉數(shù)n n。4. 計算計算n ns s時：雙吸葉輪應以時：雙吸葉輪應以Q/2Q/2代入，多級泵應以代入，多級泵應以單級揚程（單級揚程（H/iH/i）代入。代入。5. 幾何相似泵，其幾何相似泵，

15、其ns相等；幾何不相似的泵，其相等；幾何不相似的泵，其nS一定不等。一定不等。 nS不等，則幾何一定不相似；不等，則幾何一定不相似； nS相等，幾何不一定完全相似。相等，幾何不一定完全相似。 C nn2rrhh對于同一臺泵，轉速變化時：對于同一臺泵，轉速變化時： 可以看出，泵轉速增大一倍，泵必須的汽蝕余量增大四可以看出，泵轉速增大一倍，泵必須的汽蝕余量增大四倍，泵的抗汽蝕性能急劇下降。因此，采用增加泵轉速的方倍，泵的抗汽蝕性能急劇下降。因此，采用增加泵轉速的方法來提高泵的單級揚程時，必須考慮泵的抗汽蝕性能。法來提高泵的單級揚程時，必須考慮泵的抗汽蝕性能。C 對于相似泵對于相似泵,根據(jù)相似定律：

16、根據(jù)相似定律：常數(shù)313 1nDQDnQ據(jù)汽蝕相似定律：據(jù)汽蝕相似定律：常數(shù))()(11nDhnDhrr23112121)()()(DDnnQQ23112343)()()(DDnnhhrr消去線性尺寸消去線性尺寸D合并整理合并整理ShQnhQnr常數(shù)4343)()(汽蝕比轉數(shù)C1. 切割定律切割定律當葉輪切割量較小時，可認為切割前后葉片的出當葉輪切割量較小時，可認為切割前后葉片的出口角和通流面積近似不變、泵效率近似相等口角和通流面積近似不變、泵效率近似相等。即即：mvmvbDbDnn2222，時，當QQvrrcbDcbDv22222222rrcc22nDnD2222DD出口速度三角形近似相似出

17、口速度三角形近似相似2222222)(DDcucuHHhuhu322)(DDQHHQNN（1-32）（1-33）（1-34）切割定律CC在流體的輸送和儲存中，泵和管路一起組成一個在流體的輸送和儲存中，泵和管路一起組成一個系統(tǒng)，系統(tǒng)遵循系統(tǒng)，系統(tǒng)遵循質量守恒質量守恒與與能量守恒能量守恒兩個定律，兩個定律，泵和管路任意一個方發(fā)生變化，均會引起系統(tǒng)工泵和管路任意一個方發(fā)生變化，均會引起系統(tǒng)工作參數(shù)的變化。本節(jié)分析裝置特性及影響因素、作參數(shù)的變化。本節(jié)分析裝置特性及影響因素、工況調節(jié)。工況調節(jié)。 C二、裝置特性二、裝置特性工作點工作點裝置：裝置： 泵和管路系統(tǒng)的總稱泵和管路系統(tǒng)的總稱穩(wěn)定工作狀態(tài)穩(wěn)定工

18、作狀態(tài)質量守恒：質量守恒：能量守恒：能量守恒：泵排出流量泵排出流量=管路中輸送流量管路中輸送流量泵提供揚程泵提供揚程H=管路所需能頭管路所需能頭h泵揚程性能曲線泵揚程性能曲線HQ管路特性曲線管路特性曲線 hQ+裝置特性裝置特性C圖1-58 裝置特性工作點：工作點： 流量平衡、能量平衡的唯一點流量平衡、能量平衡的唯一點C一、一、 并聯(lián)工作并聯(lián)工作 相同性能泵的并聯(lián)相同性能泵的并聯(lián)泵并聯(lián)，同一泵并聯(lián)，同一H下的下的Q相加相加泵并聯(lián)，管路特性（泵并聯(lián)，管路特性（h-Q）未變）未變HHHQQQ QQ M-兩泵并聯(lián)后與性能曲線的交點，A1并聯(lián)工作時每臺泵單獨的工作點，M1每臺泵單獨工作時泵的工作點。C泵

19、并聯(lián)前：泵并聯(lián)前：單泵工作點在單泵工作點在M1。泵并聯(lián)后：泵并聯(lián)后：單泵工作點在單泵工作點在A1。？泵并聯(lián)后泵并聯(lián)后：MM 111MMMMQQQQ；11 MMMHhhHHHH1122MAQQQC 相同性能泵的串聯(lián)相同性能泵的串聯(lián)泵串聯(lián)，同一泵串聯(lián)，同一Q下的下的H相加。相加。泵串聯(lián)，管路特性（泵串聯(lián)，管路特性（h-Q）未變?。┪醋?！HHH QQQ 泵工作點的確定泵工作點的確定：自自M點作垂線，交單泵性能點作垂線，交單泵性能曲線于曲線于A1點。點。 A1點即為單泵工作點。點即為單泵工作點。二、串聯(lián)工作二、串聯(lián)工作C特點：特點：兩泵特性（兩泵特性（H-Q）、串聯(lián)特性（串聯(lián)特性（H-Q）+管路特性（

20、管路特性（h-Q）1M2HHHH 1MQQQQ 單泵串聯(lián)前工況點：單泵串聯(lián)前工況點：M1CHQ曲線與曲線與 hQ曲線交點曲線交點工況調節(jié)：改變離心泵的工況調節(jié)：改變離心泵的工作點。工作點。一、一、 改變管路特性改變管路特性 泵性能曲線不變！泵性能曲線不變！ 改變管路局部損失改變管路局部損失改變管路特性曲線斜率改變管路特性曲線斜率交點交點 （工作點）改變。（工作點）改變。 旁路調節(jié)旁路調節(jié) 出口管路節(jié)流調節(jié)出口管路節(jié)流調節(jié) 管路靜特性變化時，管路特性上下移動，也可以達到調節(jié)管路靜特性變化時，管路特性上下移動，也可以達到調節(jié) 目的，吸排液罐中壓力及液位變化目的，吸排液罐中壓力及液位變化。C圖1-6

21、7 出口節(jié)流調節(jié)圖1-67 旁路調節(jié)C rTcbDQ2222 uTcuH22222Du 串聯(lián)、并聯(lián)改變泵特性曲線（前面所講）串聯(lián)、并聯(lián)改變泵特性曲線（前面所講） 改變工作轉速改變工作轉速n比例定律比例定律。特點特點 切割葉輪外徑切割葉輪外徑D2切割定律。切割定律。特點特點CC1.10.1 1.10.1 葉輪葉輪1.10.2 1.10.2 吸入室、蝸殼、導葉吸入室、蝸殼、導葉1.10.3 1.10.3 軸封裝置軸封裝置1.10.4 1.10.4 軸向力及其平衡軸向力及其平衡C葉輪是葉片式流體機械中對流體葉輪是葉片式流體機械中對流體傳遞能量的唯一部件。傳遞能量的唯一部件。對葉輪的基本要求是：對葉輪

22、的基本要求是： 單級葉輪能夠使流體獲得最大的理論能頭或壓力增值；單級葉輪能夠使流體獲得最大的理論能頭或壓力增值； 葉輪所組成的級具有較高級效率，且性能曲線穩(wěn)定區(qū)較寬葉輪所組成的級具有較高級效率，且性能曲線穩(wěn)定區(qū)較寬； 葉輪具有較高的強度、耐磨性、結構簡單、制造工藝好。葉輪具有較高的強度、耐磨性、結構簡單、制造工藝好。 抗汽蝕性能好；抗汽蝕性能好；C有輪蓋和輪盤有輪蓋和輪盤葉道截面封閉葉道截面封閉有輪盤，無蓋板有輪盤，無蓋板流道半封閉流道半封閉無輪盤、蓋板無輪盤、蓋板流道完全敞開流道完全敞開水力效率高水力效率高抗堵塞能力強抗堵塞能力強制造簡單制造簡單無堵塞無堵塞制造簡單制造簡單制造復雜制造復雜水

23、力效率較低水力效率較低水力效率低水力效率低高揚程泵高揚程泵潔凈介質潔凈介質含雜質介質含雜質介質漿狀粘稠介質漿狀粘稠介質一、葉輪的結構型式一、葉輪的結構型式C圖1-81 離心泵葉輪型式C二、二、 葉輪的主要結構參數(shù)葉輪的主要結構參數(shù) 葉片型式葉片型式 葉片數(shù)目：葉片數(shù)目：612片片(a)后彎型葉片后彎型葉片(b)徑向葉片徑向葉片(b)前彎型葉片前彎型葉片 葉片進、出口安裝角葉片進、出口安裝角C一、一、 吸入室吸入室作用：作用：將吸入管中的液體以最小的損失均勻地引入將吸入管中的液體以最小的損失均勻地引入葉輪。型式：型式： 錐錐 形：形：用于小型單級懸臂泵，制造方便，起集流和加速作用，用于小型單級懸

24、臂泵，制造方便，起集流和加速作用， 流速均勻，損失較小。流速均勻，損失較小。 環(huán)環(huán) 形：形：結構簡單，軸向尺寸短，但液流進入葉輪前有沖擊漩渦損失，結構簡單，軸向尺寸短，但液流進入葉輪前有沖擊漩渦損失， 液流速度分布不均勻；常用于多級分段泵。液流速度分布不均勻；常用于多級分段泵。 螺旋形：螺旋形：目前我國懸臂式離心油泵和中開式多級蝸殼泵多采用目前我國懸臂式離心油泵和中開式多級蝸殼泵多采用 這種吸入室。這種吸入室。流動情況好，速度分布均勻，但液流進入葉輪前有預旋，流動情況好，速度分布均勻，但液流進入葉輪前有預旋，使泵揚程有所下降。使泵揚程有所下降。C二、二、 蝸殼蝸殼作用：作用：收集、導出液體，并

25、將液體的部分動能收集、導出液體，并將液體的部分動能轉化轉化為靜壓能。為靜壓能。按流體流出葉輪的軌跡，流道呈螺旋形，多用于單級按流體流出葉輪的軌跡，流道呈螺旋形，多用于單級離心泵和水平中開式多級泵。離心泵和水平中開式多級泵。流道擴展程度小轉流道擴展程度小轉能作用小能作用小流動損失小流動損失小擴展程度大擴展程度大轉能作用大轉能作用大阻力損失大阻力損失大介于上兩者之間介于上兩者之間C三、三、 導葉導葉作用：作用：收集、導出液體，并將液體的部分動能轉化為靜壓能。收集、導出液體，并將液體的部分動能轉化為靜壓能。 多用于分段式多級泵多用于分段式多級泵。型式：型式：流道式導葉流道式導葉 正反向導葉分別鑄在隔

26、板兩側，液體在流道內正反向導葉分別鑄在隔板兩側，液體在流道內 連續(xù)流動，不易形成死角和突然擴散，速度分布連續(xù)流動，不易形成死角和突然擴散，速度分布 較均勻；水力性能好，但制造加工工藝復雜。較均勻；水力性能好，但制造加工工藝復雜。徑向式導葉徑向式導葉 由正向導葉、彎道和反向導葉組成。由正向導葉、彎道和反向導葉組成。C軸軸 封：封：轉軸與機殼等靜止元件之間的密封轉軸與機殼等靜止元件之間的密封作作 用：用：防止泵內液體泄漏到泵外，或防止空氣吸入泵內。防止泵內液體泄漏到泵外，或防止空氣吸入泵內。常用的軸封型式有：常用的軸封型式有：填料密封和機械密封，填料密封和機械密封， 其中機械密封應用最為廣泛。其中

27、機械密封應用最為廣泛。 C二、機械密封二、機械密封機械密封：機械密封：1. 機械密封的組成及工作原理機械密封的組成及工作原理端面密封端面密封動密封動密封組成組成 主要密封件主要密封件： 輔助密封件：輔助密封件： 壓壓 緊緊 元元 件：件： 傳傳 動動 元元 件件：動環(huán)（旋轉）、靜環(huán)（緊固靜止）動環(huán)（旋轉）、靜環(huán)（緊固靜止）密封圈（密封圈（O形、形、V形等形等彈簧、推環(huán)等彈簧、推環(huán)等彈簧座、鍵、固定螺釘?shù)葟椈勺?、鍵、固定螺釘?shù)菴四個可能泄漏點：四個可能泄漏點：A：動密封點。：動密封點。動環(huán)與靜環(huán)之間的接觸面上，動環(huán)與靜環(huán)之間的接觸面上，主要依靠泵內液體壓力及彈簧力主要依靠泵內液體壓力及彈簧力將動環(huán)壓貼在靜環(huán)上防止泄漏。將動環(huán)壓貼在靜環(huán)上防止泄漏。B、C、D：靜密封點靜密封點。較容易通過墊片、較容易通過墊片、O O形圈等實現(xiàn)密封效果。形圈等實現(xiàn)密封效果。機械密封的特點：機械密封的特點：將容易泄漏的軸封改為較難泄漏的靜密封和端面徑向接觸的動密封將容易泄漏的軸封改為較難泄漏的靜密封和端面徑向接觸的動密封。與填料密封相比，機械密封具有泄漏量小、能耗低、壽命長等優(yōu)點。與填料密封相比，機械密封具有泄漏量小、能耗低