化工原理講稿中國(guó)石油大學(xué)第章流體輸送機(jī)械講稿

五、離心泵的特性曲線（Characteristiccurves）(3)—Q曲線1.離心泵特性曲線(1)H—Q曲線(2)

N—Q曲線2.離心泵特性曲線的測(cè)定離心泵的特性曲線是在一定轉(zhuǎn)速下用20℃的清水為工作介質(zhì)通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的。五、離心泵的特性曲線（Characteristiccurves）以真空表和壓力表兩測(cè)點(diǎn)為1，2截面列柏努力方程，有五、離心泵的特性曲線（Characteristiccurves）對(duì)應(yīng)的泵的效率為對(duì)應(yīng)的泵的有效功率為調(diào)節(jié)流量，并重復(fù)以上的測(cè)量和計(jì)算，則可得到不同流量下的特性參數(shù)，繪制特性曲線。五、離心泵的特性曲線（Characteristiccurves）3.特性曲線的影響因素(1)液體密度的影響離心泵的理論流量和理論壓頭與液體密度無(wú)關(guān)，離心泵的軸功率則隨液體密度的增加而增加。(2)液體粘度的影響液體粘度的改變將直接改變其在離心泵內(nèi)的能量損失，因此，H—Q、N—Q、—Q曲線都將隨之而變。液體運(yùn)動(dòng)粘度<2010-6

m2/s時(shí)影響不大，超過(guò)此值則應(yīng)進(jìn)行換算。課本p107上給出了不同條件下通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的換算系數(shù)。(3)葉輪轉(zhuǎn)速的影響當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)速的改變不大時(shí)（<20%）：3.特性曲線的影響因素比例定律3.特性曲線的影響因素在同一轉(zhuǎn)速下，如葉輪直徑的切割幅度不大時(shí)，泵的效率不變，則泵的流量、揚(yáng)程和軸功率與葉輪直徑的近似關(guān)系為:(4)葉輪直徑的影響切割定律六、離心泵的汽蝕現(xiàn)象與泵的安裝高度由離心泵的工作原理可知，從整個(gè)吸入管路到泵的吸入口，液體的壓強(qiáng)是不斷降低的。1.汽蝕現(xiàn)象象當(dāng)泵內(nèi)某點(diǎn)的的壓強(qiáng)低至液液體飽和蒸汽汽壓時(shí)部分液液體將汽化，，產(chǎn)生的汽泡泡被液流帶入入葉輪內(nèi)壓力力較高處再凝凝聚。由于凝凝聚點(diǎn)處產(chǎn)生生瞬間真空，，造成周?chē)阂后w高速?zèng)_擊擊該點(diǎn)，產(chǎn)生生劇烈的水擊擊。瞬間壓力力可高達(dá)數(shù)十十個(gè)MPa，眾多的水擊點(diǎn)點(diǎn)上水擊頻率率可高達(dá)數(shù)十十kHz，且水擊能量瞬瞬時(shí)轉(zhuǎn)化為熱熱量，水擊點(diǎn)點(diǎn)局部瞬時(shí)溫溫度可達(dá)230℃以上。。癥狀：噪聲大大、泵體振動(dòng)動(dòng)，流量、壓壓頭、效率都都明顯下降。。后果：高頻沖沖擊加之高溫溫腐蝕同時(shí)作作用使葉片表表面產(chǎn)生一個(gè)個(gè)個(gè)凹穴，嚴(yán)嚴(yán)重時(shí)成海綿綿狀而迅速破破壞。防止措施：把把離心泵安裝裝在恰當(dāng)?shù)母吒叨任恢蒙?，，確保泵內(nèi)壓壓強(qiáng)最低點(diǎn)處處的靜壓超過(guò)過(guò)工作溫度下下被輸送液體體的飽和蒸汽汽壓。六、離心泵的的汽蝕現(xiàn)象與與泵的安裝高高度2.安裝高度度離心泵的安裝裝高度不是任任意的，而是是要受到氣蝕蝕現(xiàn)象的限制制。反映這一一限制的因素素，從泵本身身的吸上性能能考慮，常采采用兩種指標(biāo)標(biāo)來(lái)表示，即即離心泵的允允許吸上真空空高度和允許許氣蝕余量。。(1)允許吸吸上真空高度度和允許安裝裝高度允許吸上真真空高度由由實(shí)驗(yàn)測(cè)定定，也可從從泵樣本中中查得。。六、離心泵泵的汽蝕現(xiàn)現(xiàn)象與泵的的安裝高度度假定離心泵泵在可允許許的最高位位置上操作作，以貯液液槽液面為為基準(zhǔn)水平平面，列貯貯液槽液面面0-0與與泵入口處處截面1-1間的柏柏努利方程程式，可得得六、離心泵泵的汽蝕現(xiàn)現(xiàn)象與泵的的安裝高度度允許的安裝高度六、離心泵泵的汽蝕現(xiàn)現(xiàn)象與泵的的安裝高度度Hs的校正泵樣本中所所給出的Hs，是在大氣壓壓力為10.33mH2O下，以20℃水(此此時(shí)水的飽飽和蒸氣壓壓為0.24mH20)為介質(zhì)測(cè)定定的數(shù)值。。如果泵的的操作條件件與上述實(shí)實(shí)驗(yàn)條件不不同時(shí)，則則應(yīng)把泵樣樣本中給出出的Hs值換算成操操作條件下下的值，即即六、離心泵泵的汽蝕現(xiàn)現(xiàn)象與泵的的安裝高度度(2)實(shí)際安裝高高度為確保離心心泵在運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時(shí)不發(fā)生生氣蝕現(xiàn)象象，泵的實(shí)實(shí)際安裝高高度還應(yīng)比比計(jì)算的允允許安裝高高度Hg低0.5～～1.Om。。六、、離離心心泵泵的的汽汽蝕蝕現(xiàn)現(xiàn)象象與與泵泵的的安安裝裝高高度度例2：：用用一一臺(tái)臺(tái)離離心心泵泵在在海海拔拔高高度度400m處輸輸送送40℃℃的的水水，，從從泵泵樣樣本本中中查查得得該該泵泵的的允允許許吸吸上上真真空空高高度度Hs=7.0m，，若吸吸入入管管的的壓壓頭頭損損失失約約為為1mH2O,泵入入口口處處的的動(dòng)動(dòng)壓壓頭頭為為0.2mH2O。試確定該離心心泵的安裝高高度。已知海海拔高度400m處的大氣壓力力為9.85mH2O。六、離心泵的的汽蝕現(xiàn)象與與泵的安裝高高度解：泵的實(shí)際安裝裝高度為4.86-0.5=4.36m。六、離心泵的的汽蝕現(xiàn)象與與泵的安裝高高度(3)允許氣氣蝕余量和允允許安裝高度度定義:為防止止氣蝕現(xiàn)象，，泵入口處液液體的靜壓頭頭與動(dòng)壓頭之之和必須大于于液體在操作作條件下飽和和蒸氣壓頭的的某一最小允允許值，以△△h表示,即六、離心泵的的汽蝕現(xiàn)象與與泵的安裝高高度允許氣蝕余量量是反映離心心泵汽蝕性能能的重要參數(shù)數(shù)，主要與泵泵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)和輸送的流流量有關(guān)。離心泵的允許許氣蝕余量，，也是由泵的的生產(chǎn)部門(mén)按按輸送20℃℃清水通過(guò)實(shí)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的。。當(dāng)輸送其它它液體時(shí)，同同樣需要進(jìn)行行校正。由于于校正系數(shù)的的值一般小于于1，因此也也可以不進(jìn)行行校正，而把把高出的數(shù)值值作為防止氣氣蝕現(xiàn)象所外外加的安全系系數(shù)。六、離心泵的的汽蝕現(xiàn)象與與泵的安裝高高度泵的實(shí)實(shí)際安安裝高高度還還應(yīng)比比計(jì)算算的允允許安安裝高高度Hg低0.5～～1.Om。。泵的允允許安安裝高高度六、離離心泵泵的汽汽蝕現(xiàn)現(xiàn)象與與泵的的安裝裝高度度例題：：用一一臺(tái)離離心油油泵從從貯槽槽向反反應(yīng)器器輸送送液態(tài)態(tài)異丁丁烷，，從泵泵樣本本中查查得在在輸送送流量量下該該泵的的允許許氣蝕蝕余量量△h＝3.5m。貯罐內(nèi)內(nèi)液面面上方方的壓壓力為為6.52×l05Pa。。異丁烷烷在輸輸送溫溫度下下的飽飽和蒸蒸氣壓壓為6.38××l05Pa，，密度為為530kg/m3。吸入管管路的的壓頭頭損失失為1.2m。試問(wèn)，，當(dāng)泵泵的入入口處處位于于貯罐罐內(nèi)液液面以以下1.5m時(shí)，該該泵能能否正正常操操作。。六、離離心泵泵的汽汽蝕現(xiàn)現(xiàn)象與與泵的的安裝裝高度度解：允允許安安裝高高度為為已知泵泵的實(shí)實(shí)際安安裝高高度為為-1.5m大于計(jì)計(jì)算結(jié)結(jié)果。。說(shuō)明明泵在在輸送送異丁丁烷過(guò)過(guò)程中中會(huì)發(fā)發(fā)生氣氣蝕現(xiàn)現(xiàn)象，，不能能確保保泵的的正常常操作作。將將泵的的安裝裝高度度降至至-2.0-0.5＝-2.5m才能確確保其其正常常操作作。查取允允許吸吸上真真空高高度（（允許許汽蝕蝕余量量h））校正計(jì)算出出允許許安裝裝高度度實(shí)際安安裝高高度應(yīng)應(yīng)小于于Hg。六、離離心泵泵的汽汽蝕現(xiàn)現(xiàn)象與與泵的的安裝裝高度度總結(jié)①安裝裝高度度的計(jì)計(jì)算：：②減少少吸入入管路路的阻阻力，，可提提高泵泵的安安裝高高度。。故離離心泵泵的入入口管管徑都都大于于出口口管徑徑。六、離離心泵泵的汽汽蝕現(xiàn)現(xiàn)象與與泵的的安裝裝高度度③液體溫度度越高，飽飽和蒸汽壓壓pv就越高，允允許安裝高高度則越低低。在輸送送較高溫度度的液體時(shí)時(shí)尤其要注注意安裝高高度。當(dāng)離心泵在在某一定的的管路系統(tǒng)統(tǒng)中工作時(shí)時(shí)，其壓頭頭和流量不不僅與離心心泵本身的的性能有關(guān)關(guān)，而且還還與管路的的特性(指指流量、管管徑、管長(zhǎng)長(zhǎng)和管件、、端點(diǎn)條件件等)有關(guān)關(guān)。七、離心泵泵的工作點(diǎn)點(diǎn)與流量調(diào)調(diào)節(jié)1.管路特特性曲線當(dāng)離心泵安安裝在特定定的管路中中工作時(shí)，，在一定的的流量Q下，管路需需要泵提供供的壓頭He，可以通過(guò)列列截面1-1與截面面2-2間間的柏努利利方程式求求得，即七、離心泵泵的工作點(diǎn)點(diǎn)與流量調(diào)調(diào)節(jié)一般，取又當(dāng)管路端點(diǎn)點(diǎn)條件和液液體一定時(shí)時(shí)，A為定值，與與流量無(wú)關(guān)關(guān)。令當(dāng)管路情況況一定，湍湍流時(shí)摩擦擦系數(shù)變化化很小，可可視為常數(shù)數(shù)，則B也為定值，，與流量無(wú)無(wú)關(guān)。則七、離心泵泵的工作點(diǎn)點(diǎn)與流量調(diào)調(diào)節(jié)管路特性曲曲線方程式式七、離心泵的的工作點(diǎn)與與流量調(diào)節(jié)節(jié)2.離心泵泵的工作點(diǎn)點(diǎn)當(dāng)工作點(diǎn)P正好落在泵泵的高效區(qū)區(qū)時(shí)，說(shuō)明明對(duì)該管路路系統(tǒng)所選選擇的離心心泵是適宜宜的。七、離心泵的的工作點(diǎn)與與流量調(diào)節(jié)節(jié)例題：如圖圖所示，將將20℃的的清水從貯貯水池輸送送到高位槽槽。已知高高位槽內(nèi)水水面高于貯貯水池水面面13m。高位槽及貯貯水池中水水面恒定不不變，且均均與大氣連連通。輸送送管為的鋼鋼管，總長(zhǎng)長(zhǎng)度(包括括局部阻力力的當(dāng)量長(zhǎng)長(zhǎng)度)為200米?！，F(xiàn)擬選用用4B20型水泵，當(dāng)當(dāng)轉(zhuǎn)速為2900r／min時(shí)，其特性性曲線如下下圖所示。。試分別求求泵在運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時(shí)的流量量、軸功率率及效率。。在本題情情況下，摩摩擦系數(shù)可可取0.02七、離心泵的的工作點(diǎn)與與流量調(diào)節(jié)節(jié)解：管路特特性曲線可可以通過(guò)列列截面1-1與截面面2-2間間的柏努利利方程式求求得，即七、離心泵的的工作點(diǎn)與與流量調(diào)節(jié)節(jié)在離心泵的的特性曲線線圖上作出出管路的特特性曲線，，得到離心心泵的工作作點(diǎn)P從圖上可以以看出：泵泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)時(shí)的流量Q=98m3/hN=6.7kWη=77%。3.離心泵泵的流量調(diào)調(diào)節(jié)(1)改變變管路特性性曲線（如如改變閥門(mén)門(mén)開(kāi)度）七、離心泵的的工作點(diǎn)與與流量調(diào)節(jié)節(jié)該調(diào)節(jié)方法法的主要優(yōu)優(yōu)點(diǎn)是操作作簡(jiǎn)單，但但管路上阻阻力損失大大且可能使使泵的工作作點(diǎn)位于低低效率區(qū)，，因此多在在調(diào)節(jié)幅度度不大但需需經(jīng)常調(diào)節(jié)節(jié)的場(chǎng)合下下使用。(2)改變變泵H-Q特性曲線：：七、離心泵的的工作點(diǎn)與與流量調(diào)節(jié)節(jié)(3)兩種種流量調(diào)節(jié)節(jié)方式的比比較七、離心泵的的工作點(diǎn)與與流量調(diào)節(jié)節(jié)改變排出管管上閥門(mén)開(kāi)開(kāi)度的方法法，會(huì)使一一部分能量量額外消耗耗在閥門(mén)的的局部阻力力上，不太太經(jīng)濟(jì)，但但簡(jiǎn)單易行行，且便于于連續(xù)調(diào)節(jié)節(jié)。改變泵的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的方法法比較經(jīng)濟(jì)濟(jì)，因?yàn)闊o(wú)