流體輸送設(shè)備1

流體輸送設(shè)備2024/3/25流體輸送設(shè)備[1]2.1概述流體輸送設(shè)備[1]說明：①由管路系統(tǒng)本身決定,②反映全管路系統(tǒng)的能量需求特性

③壓頭和流量是流體輸送機械的主要指標(biāo)流體輸送設(shè)備[1]ab管路特性曲線qVH

④

影響管路特性曲線的因素影響K：影響A：流體輸送設(shè)備[1]流體輸送設(shè)備（通用機械）：液體輸送設(shè)備——泵；氣體輸送設(shè)備——通風(fēng)機、鼓風(fēng)機、壓縮機或真空泵；作用：向系統(tǒng)輸入能量，補充所需機械能；用于流體的輸送或加壓。流體輸送設(shè)備[1]根據(jù)泵的工作原理和結(jié)構(gòu)分類離心泵漩渦泵

混流泵軸流泵往復(fù)泵

轉(zhuǎn)子泵齒輪泵、螺桿泵、羅茨泵、滑片泵

噴射泵、空氣升液泵、電磁泵單吸泵、雙吸泵單級泵、多級崩蝸殼式泵、分段式泵立式泵、臥式泵屏蔽泵、磁力驅(qū)動泵高速泵單級泵、多級泵離心漩渦泵電動泵蒸汽泵柱塞泵隔膜泵計量泵葉片式泵容積式泵(正位移式)其他類型泵泵流體輸送設(shè)備[1]蝸殼（外殼）；葉輪：敞式,半蔽式,蔽式單吸式、雙吸式。附屬裝置：底閥、濾網(wǎng)、調(diào)節(jié)閥、平衡孔(平衡管)、排氣孔、軸封。2.2離心泵2.2.1離心泵的基本結(jié)構(gòu)，工作原理及性能參數(shù)(1)離心泵的結(jié)構(gòu)主要結(jié)構(gòu)：

流體輸送設(shè)備[1]

(2)工作原理

(a)排出階段葉輪旋轉(zhuǎn)(產(chǎn)生離心力，使液體獲得能量）→流體流入渦殼(動能→靜壓能)→流向輸出管路。

(b)吸入階段

液體自葉輪中心甩向外緣→葉輪中心形成低壓區(qū)→貯槽液面與泵入口形成壓差→液體吸入泵內(nèi)。氣縛現(xiàn)象：泵內(nèi)未充滿液體，氣體密度低，產(chǎn)生離心力小，在葉輪中心形成的低壓不足以將液體吸上。說明：離心泵無自吸能力，啟動前必須將泵體內(nèi)充滿液體。

離心泵結(jié)構(gòu)示意圖流體輸送設(shè)備[1](c)主要部件作用泵殼：動能→靜壓能，提高液體壓力,能量轉(zhuǎn)換裝置。

葉輪：把原動機(電機)的機械能，傳遞給液體，提高液體的動能和靜壓能。

葉輪形式：葉輪由6～12片葉片組成。按葉片兩側(cè)有無蓋板:敞式、半蔽式、蔽式。

葉輪的類型流體輸送設(shè)備[1](a)后蓋板平衡孔單吸式雙吸式按吸液方式：單吸式、雙吸式。蔽式葉輪：適用于輸送清潔液體敞式和半蔽式葉輪：流道不易堵塞，適用于輸送含有固體顆粒的液體懸浮液，效率低。單吸式：結(jié)構(gòu)簡單，液體從葉輪一側(cè)被吸入。雙吸式：吸液能力大，基本上消除軸向推力。單吸式與雙吸式葉輪流體輸送設(shè)備[1](3)離心泵的性能參數(shù)小型泵效率，50~70%；大型泵效率，90%左右。③功率：

有效功率Pe：軸功率Pa：④效率η：①壓頭(揚程)H：②流量qV：

流體輸送設(shè)備[1]2.2.2 離心泵的基本方程(1)液體在葉輪中的運動及其簡化假設(shè)①簡化假設(shè)（a）葉片數(shù)目無限多，且無限薄，嚴(yán)格將流體限定在葉輪流道內(nèi)；（b）流體為理想流體，無能量損失；

②液體質(zhì)點的運動圓周運動——液體隨葉輪一起旋轉(zhuǎn)，圓周速度為u；切向運動——相對于葉輪的運動，相對速度w；合成運動——流體相對于殼體的運動，絕對速度c。βωαucw流體輸送設(shè)備[1]βωαucwwcαβcrcuu液體質(zhì)點在葉輪內(nèi)的運動情況各速度之間相互關(guān)系：③幾何參數(shù)葉片安裝角β——相對速度w與圓周速度u反向延長線間的夾角。夾角α——絕對速度c和圓周速度u間的夾角。流體輸送設(shè)備[1]離心泵理想壓頭方程的推導(dǎo)c2w2u2cu2cr2α2β2w1c1u1ωL2R2R1L1（2）離心泵基本方程的推導(dǎo)列葉輪進(jìn)、出口截面機械能衡算式，則有：流體輸送設(shè)備[1]（a）離心力產(chǎn)生的壓頭Hc離心力：而所以此離心力產(chǎn)生的壓頭變化為：代入dFc，整理得：離心力作功流體輸送設(shè)備[1]因此，離心力所產(chǎn)生的壓頭為：流體輸送設(shè)備[1]離心泵設(shè)計中，一般使α1=90o，則cosα1=0，故有：wcαβcrcuu（b）流道變化引起的壓頭增高Hp——離心泵基本方程流體輸送設(shè)備[1]wcαβcrcuu——離心泵基本方程流體輸送設(shè)備[1]（3）離心泵基本方程的討論①離心泵理論流量qv,T對理論壓頭HT的影響②葉輪的轉(zhuǎn)速和直徑qv、b2、β2一定，D2↑、n↑→HT↑流體輸送設(shè)備[1]③泵理論壓頭與葉片彎曲方向的關(guān)系

葉片形式：徑向，前彎，后彎

β2α2u2c2w2α2u2c2w2β2α2u2c2w2β2(a)(b)(c)葉片彎曲方向及其速度三角形徑向葉片：后彎葉片：前彎葉片：流體輸送設(shè)備[1]2.2.3離心泵的效率和實際壓頭

實際壓頭<理論壓頭原因：泵內(nèi)各種能量損失說明：為獲得較高的效率，常用后彎葉片。前彎葉片：壓力頭小于動壓頭，沖擊損失大。后彎葉片：壓力頭大于動壓頭，沖擊損失小。

9090qV,Tcbaβ2＞90β2=β2＜H∞和qV,T關(guān)系曲線H∞流體輸送設(shè)備[1]

①水力損失

摩擦損失：與流量平方成正比。

沖擊損失：與安裝角，導(dǎo)向裝置有關(guān),在設(shè)計狀態(tài)下為零,在非設(shè)計狀態(tài)下與流量的平方成正比。

環(huán)流損失：與葉片數(shù)目和形狀等有關(guān),幾乎與流量無關(guān)。

水力效率ηH

②

容積損失

原因：高壓區(qū)向低壓區(qū)泄漏，

減少方法：采用蔽式葉輪等。

容積效率:(1)離心泵的效率泵內(nèi)液體的泄漏流體輸送設(shè)備[1]

③機械損失

原因：旋轉(zhuǎn)葉輪盤面與液體間的摩擦和軸承機械摩擦

機械效率ηM(2)離心泵的實際壓頭離心泵理論壓頭與實際壓頭qV,T,qV流體輸送設(shè)備[1]2.2.4離心泵的特性曲線

（1）離心泵的特性曲線

說明：（a）由廠家提供

標(biāo)準(zhǔn)測定條件：常壓、20℃清水為工質(zhì)；（b）曲線與葉輪轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)，故圖中應(yīng)標(biāo)明轉(zhuǎn)數(shù)。離心泵典型的特性曲線流體輸送設(shè)備[1]離心泵典型的特性曲線（c）He-qv曲線選泵時常用，qv↑，He↓；流體輸送設(shè)備[1]離心泵典型的特性曲線（d）Pa-qV曲線qv↑,Pa↑思考題：應(yīng)在什么情況下啟動離心泵？為什么？

啟動離心泵時，應(yīng)關(guān)閉泵出口閥門，以減小啟動電流，保護(hù)電機；同時也避免出口管線的水力沖擊。

流體輸送設(shè)備[1]離心泵典型的特性曲線（e）η-qV曲線選用離心泵，盡可能在高效區(qū)內(nèi)工作。高效區(qū)范圍：離心泵最高效率點稱為設(shè)計點，設(shè)計點對應(yīng)的流量、壓頭和軸功率稱為額定流量、額定壓頭和額定軸功率，標(biāo)注在泵的銘牌上。流體輸送設(shè)備[1]（2）液體物性對離心泵特性曲線的影響

①密度對泵特性曲線的影響說明：流體密度變化時，應(yīng)校正Pa-qV曲線。流體輸送設(shè)備[1]

②粘度對泵特性曲線的影響

定量計算：經(jīng)驗公式由實驗確定。定性分析：實驗曲線：流體輸送設(shè)備[1]適用：葉輪切削量小于10%-20%在葉輪直徑變化不大（不超過10~20%），近似認(rèn)為葉輪出口的速度三角形及泵的效率基本不變的前提下，根據(jù)（3）葉輪直徑對特性曲線的影響

流體輸送設(shè)備[1]（5）葉輪轉(zhuǎn)數(shù)對特性曲線的影響

同一臺離心泵，轉(zhuǎn)速改變，特性曲線也發(fā)生變化。

若轉(zhuǎn)速改變后，葉輪出口速度三角形、泵的效率近似保持不變，則有：適用：葉輪轉(zhuǎn)數(shù)變化不超過20%比例定律：wcαβcrcuu流體輸送設(shè)備[1]

2.2.5離心泵在管路中的工況（1）管路特性與泵的工作點

管路特性：流體流經(jīng)管路系統(tǒng)時，需要的壓頭和流量之間的關(guān)系。反映管路對泵的要求。離心泵的工作點：泵工作時的qV、He、Pa、η說明：泵工作點受到泵性能、管路特性制約管路特性--管路特性曲線。泵性能--離心泵特性曲線，流體輸送設(shè)備[1]③離心泵的工作點

即管路、泵特性曲線交點。2）作圖法分別在圖上作出泵的特性曲線和管路特性曲線，讀出交點坐標(biāo)。

離心泵工作點H-qV曲線L-qV曲線HHMMdcPqV,MqVη

1）公式計算

流體輸送設(shè)備[1]FI-03FI-01FI-02離心泵性能曲線測定裝置圖3）離心泵性能曲線實驗測定流體輸送設(shè)備[1]①測定原理

②測定數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)：不同流量下的泵進(jìn)、出口處壓強、軸功率③繪制特性曲線計算H、η：流體輸送設(shè)備[1]（2）離心泵的流量調(diào)節(jié)實質(zhì)：對工作點的調(diào)整；方法：改變泵或管路特性曲線。離心泵工作點H-qV曲線L-qV曲線HHMMdcPqV,MqVη流體輸送設(shè)備[1]①節(jié)流調(diào)節(jié)（閥門調(diào)節(jié)）方法：改變泵出口閥門開度

實質(zhì)：改變管路特性曲線(閥門上阻力損失變化)，

泵特性曲線不變。節(jié)流，多消耗在閥門上能量:優(yōu)點：迅速方便,連續(xù)調(diào)節(jié)；代價：閥門阻力損失↑；適用：流量調(diào)節(jié)幅度不大，須經(jīng)常調(diào)節(jié)的地方。泵出口閥：兩套(手動閥和自動閥)離心泵節(jié)流調(diào)節(jié)時工作點的變化qV,MqVq‘V,M思考題：應(yīng)在什么情況下停泵？為什么？流體輸送設(shè)備[1]②調(diào)節(jié)離心泵轉(zhuǎn)速或改變?nèi)~輪直徑

實質(zhì)：改變泵特性曲線，管路特性不變。適用：流量變化幅度大的場合。優(yōu)點：不因調(diào)節(jié)流量而損失能量。改變轉(zhuǎn)速時工作點的變化Enn'MM'H-qVHHMH’-qVH’MqV,MqVq’V,M流體輸送設(shè)備[1]某離心泵工作轉(zhuǎn)速為n=2900r.p.m.（轉(zhuǎn)/min），其特性曲線方程為

。當(dāng)泵的出口閥全開時，管路特性曲線方程為，式中qV的單位為m3/h，H及He的單位均為m。求：（1）閥全開時，泵的輸水量為多少？（2）要求所需供水量為上述供水量的75%時：若采用出口閥調(diào)節(jié)，則節(jié)流損失的壓頭為多少m水柱？解：（1）流體輸送設(shè)備[1]qVqV

H

He

(2)采用調(diào)節(jié)出口閥門的方法節(jié)流損失泵特性曲線方程管路特性曲線方程流體輸送設(shè)備[1]

①泵合成特性曲線改變

在相同壓頭下，流量加倍。(1)并聯(lián)操作

泵型號相同，吸入管路相同，出口閥開度相同。②管路特性曲線不變

2.2.7離心泵的組合運轉(zhuǎn)工況分析

組合方式：并聯(lián)和串聯(lián)。

目的：提高泵輸出的流量或壓頭。HqV,1qVqV,并H并BAcbd離心泵的并聯(lián)操作流體輸送設(shè)備[1]③并聯(lián)泵的工作點*并聯(lián)泵總流量和總壓頭↑；*

流量增加不到單泵的兩倍；

原因：管路存在阻力損失。④并聯(lián)泵效率等于單泵在qV,單時的工作效率。HqV,1qVqV,并H并BAcbd離心泵的并聯(lián)操作思考題：是否并聯(lián)的泵越多越好？為什么？流體輸送設(shè)備[1]①泵的合成特性曲線改變

相同流量下，壓頭加倍。

(2)串聯(lián)操作泵型號相同，首尾相連。②管路合成特性曲線不變HqVqV,串H串BAcbd離心泵的串聯(lián)操作c’流體輸送設(shè)備[1]③串聯(lián)泵的工作點

*串聯(lián)泵的總流量和總壓頭↑；

*壓頭增加不到單泵的兩倍。④串聯(lián)泵效率等于單泵在qV,單時的工作效率。HqVqV,串H串BAcbd離心泵的串聯(lián)操作c’流體輸送設(shè)備[1]

(3)兩種組合方式的比較及選擇

①截距A

>He單max

應(yīng)采用串聯(lián)操作原因：并聯(lián)泵壓頭不夠大。

②串、并聯(lián)都滿足時，應(yīng)根據(jù)管路特性選擇對于低阻管路(B較小)，宜采用并聯(lián)操作；對于高阻管路(B較大)，宜采用串聯(lián)操作；離心泵組合方式的選擇HqVab22’11’流體輸送設(shè)備[1](4)組合泵的流量調(diào)節(jié)

方法：同單泵；

注意：確定組合泵的工作點時，應(yīng)使用泵的合成特性曲線和管路特性曲線。離心泵組合方式的選擇HqVab22’11’流體輸送設(shè)備[1]2.2.6 離心泵的汽蝕現(xiàn)象和安裝高度

(1)離心泵的汽蝕現(xiàn)象

①汽蝕現(xiàn)象（空蝕）

吸入管段:無外加機械能，液體靠勢能差，吸入離心泵。至泵內(nèi)壓力最低點K處，若離心泵的汽蝕1100z流體輸送設(shè)備[1]②泵汽蝕時的特征泵體振動、噪聲大；泵流量、壓頭、效率都顯著下降。③主要危害造成葉片損壞，離心泵不能正常操作。④汽蝕發(fā)生的位置葉輪內(nèi)壓力最低處(葉輪內(nèi)緣,葉片背面K處)。⑤衡量泵抗汽蝕能力的參數(shù)汽蝕余量、吸上真空高度。汽蝕時葉輪內(nèi)緣葉片背面示意圖容易發(fā)生氣蝕的K處流體輸送設(shè)備[1](2)離心泵的汽蝕余量①汽蝕余量列1-1(泵入口)及K-K間的機械能衡算式：離心泵的汽蝕1100z流體輸送設(shè)備[1]

關(guān)于NPSH（NetPositiveSuctionHead）

*泵抗汽蝕能力的參數(shù)*NPSH↓，則泵抗汽蝕能力↑。*NPSH=f(泵結(jié)構(gòu)、流體種類、流量)流量↑，則NPSH↑，泵抗汽蝕能力↓*由泵樣本提供，工程上常用。

(a)必需汽蝕余量(NPSH)r為確保工作，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：必需汽濁余量(NPSH)r=(NPSH)C+0.3m流體輸送設(shè)備[1](b)實際汽蝕余量(NPSH)r實際汽濁余量NPSH=（NPSH)r+0.5m(3)離心泵的安裝高度安裝高度：泵入口與吸入液面間的垂直距離。①最大安裝高度zmax在0-0，k-k截面間列機械能衡算方程：離心泵的汽蝕1100z流體輸送設(shè)備[1]②最大允許安裝高度流體輸送設(shè)備[1]②儲槽上方壓力p0：③液體飽和蒸汽壓pv：④泵吸入管段阻力∑Hf,0-1:方法：應(yīng)盡可能減小泵吸入管段阻力（1）泵的吸入管徑比排出管徑大一些（2）泵盡量靠近水流，縮短管路長度（3）吸入管盡量少轉(zhuǎn)彎。省去不必要條件。①(NPSH)r與流量有關(guān)，流量大時(NPSH)r較大，因此在計算泵的最大容許安裝高度時，必須以使用過程中可能達(dá)到的最大流量進(jìn)行計算流體輸送設(shè)備[1]問題1：[Hg]能否為負(fù)值？

答：可以。例如，精餾塔裙座高8-10m。

問題2：調(diào)節(jié)閥安在哪？為什么？當(dāng)液體輸送溫度較高或液體沸點較低時，可能出現(xiàn)允許安裝高度為負(fù)值的情況，此時，應(yīng)將離心泵安裝于貯槽液面以下，使液體利用位差自流入泵內(nèi)。流體輸送設(shè)備[1]例：輸送石油產(chǎn)品，擬用65Y-60B型油泵以到表壓為177kPa設(shè)備內(nèi)，貯糟液面送與出口處問：（１）泵合用否；（２）若泵位于液面下１.０m安裝合適？泵性能：qu19.8m3揚程38η

55%pa3.75kw必須汽蝕余量（NPSH）r2.6m流體輸送設(shè)備[1]解：1.與管出口外側(cè)列方程：

u1=u2=0,z1=0,z2=5,p1=0,p2=177*103Pa(表)2.能否操作正常，需看安裝高度是否合適。即要求安在液面下1.24m才正常。故安裝不合適，須向下移0.24m。流體輸送設(shè)備[1]

2.2.7 離心泵的類型與選用

(1)離心泵的類型

按輸送液體的性質(zhì)或泵結(jié)構(gòu)分類，用英語或漢語拼音為系列代號。①清水泵B型：單級單吸式，系列揚程范圍8~98m，流量范圍：4.5~360m3/h,屬常用型。D型：多級離心泵(一般2~9級)。系列揚程范圍：14~351m，流量范圍：10.8~850m3/h，適用：壓頭高，而流量不大的場合。

S型：雙吸式離心泵系列揚程范圍：9~140m；流量范圍：120~1250m3/h；適用：壓頭要求不高，流量較大的場合。流體輸送設(shè)備[1]

②油泵：Y型

要求密封性能好，一般具有冷卻措施。流量：6.5~500m3/h壓頭：60~603m。

③其它類型泵

耐腐蝕泵(F型)：密封性能好(常用機械密封)，

雜質(zhì)泵(P型)：不易堵，耐磨，葉輪：敞式或半閉式。

屏蔽泵：機泵一體，用于輸送易燃、易爆液體。

液下泵(EY型)：無泄漏問題，化工常用泵。(2)離心泵的選用原則：①確定泵的類型流體輸送設(shè)備[1]依據(jù)：a）輸送流體的性質(zhì)→清水泵、油泵、耐腐蝕泵等

b）現(xiàn)場安裝條件→臥式泵、立式泵等

c）流量大小→單吸泵、雙吸泵等d）揚程大小→單級泵、多級泵等②選擇泵的具體型號

a）由管路所需壓頭、流量，確定泵壓頭、流量。

工程觀點：選擇時，有一定生產(chǎn)裕度，控制在10%左右。

b）抗汽蝕性能好

c）經(jīng)濟(jì)性好：泵的操作點應(yīng)處于高效區(qū)內(nèi)。

③校核和最終選型

效率高、汽蝕余量小、重量輕、價格低流體輸送設(shè)備[1]2、離心泵的安裝和使用

1）泵的安裝高度

為了保證不發(fā)生氣蝕現(xiàn)象或泵吸不上液體，泵的實際安裝高度必須低于理論上計算的最大安裝高度，同時，應(yīng)盡量降低吸入管路的阻力。2）啟動前先“灌泵”

這主要是為了防止“氣傅”現(xiàn)象的發(fā)生，在泵啟動前，向泵內(nèi)灌注液體