離心泵工作原理[1].ppt

1、離心泵,第一節(jié) 離心泵的工作原理和性能特點,3-1-1 離心泵的工作原理,主要工作部件是葉輪和泵殼。葉輪通常是由57個弧形葉片和前、后圓形蓋板所構(gòu)成。 葉輪用鍵和螺母固定在泵軸的一端。固定葉輪用的螺母通常采用左旋螺紋，以防反復(fù)起動因慣性而松動。 軸的另一端穿過填料箱伸出泵殼，由原動機帶動。泵殼呈螺線形，亦稱螺殼或蝸殼。,圖3-1 懸臂式單級離心泵,3-1-1 離心泵的工作原理,充滿在泵中的液體隨葉輪回轉(zhuǎn)，產(chǎn)生離心力，向四周甩出 在葉輪中心形成低壓，液體便在液面壓力作用下被吸進葉輪。 從葉輪流出的液體，壓力和速度增大。 蝸殼-匯聚并導(dǎo)流。擴壓管A增大，流速降低，大部分動能變?yōu)閴毫δ埽缓笈懦觥?

2、葉輪不?；剞D(zhuǎn)，吸排就連續(xù)地進行 液體通過泵時所增加的能量，是原動機通過葉輪對液體作功的結(jié)果。,思考題,31. 為什么雙作用葉片泵一般比齒輪泵容積效率高? P43 32為什么葉片泵所輸送的油液粘度不宜太高或太低?P44 33葉片泵配油盤上的三角槽有何功用?P41 34，葉片泵葉片端部與定子內(nèi)壁的可靠密封，常采用哪些辦法?P43，P40，P38 35在管理維修葉片泵時主要應(yīng)注意些什么? P44,選擇題,在船上水環(huán)泵主要用來 。 A 壓送氣體 B 抽真空 C 排送液體 D A+B+C 水環(huán)泵關(guān)閉排出閥運轉(zhuǎn)會使 。 A 電機過載 B 安全閥開啟 C泵體發(fā)熱 D B+C 屬于回轉(zhuǎn)式容積泵的是 。 A 離

3、心泵 B 水環(huán)泵 C 旋渦泵 D 軸流泵 下列泵中效率最低的一般是 。？ A 閉式旋渦泵 B 水環(huán)泵(排氣) C 噴射泵 D 離心泵,3-1-2 液體在葉輪中的流動情況,為研究簡化，我們假定： (1)液體由無限多個完全相同的單元流束所組成 所有液體質(zhì)點流動軌跡都相同，都與葉片斷面相符合，在相同半徑上各液體質(zhì)點的流動狀態(tài)亦均相同。 這只有在葉片無限多、厚度無限薄且斷面形狀完全相同的理想葉輪中才可能實現(xiàn)。 (2)液體在流動時沒有摩擦、撞擊和渦流損失 設(shè)液體為無粘性的理想液體，液流處于無撞擊、旋渦的理想工況,3-1-2 離心泵的揚程方程式,葉輪帶動液體高速旋轉(zhuǎn)而將機械能傳給液體 （delivery

4、lift or delivery head） 所產(chǎn)生的揚程與葉輪尺寸和轉(zhuǎn)速密切相關(guān)，而流量又明顯地會隨工作揚程而改變。 需要研究決定離心泵揚程的各種因素以及揚程與流量的關(guān)系 即研究離心泵的揚程方程式,3-1-2 液體在葉輪中的流動情況,葉輪以回轉(zhuǎn)時，液體質(zhì)點有兩種運動： 圓周速度 - 隨葉輪運動的速度，用u表示； 相對速度 - 相對于葉輪的運動速度，用w表示, 它與葉片型線相切。 絕對速度 - 相對于泵殼的運動速度；是u和w的向量和。 液體質(zhì)點進出葉輪時的絕對運動路徑即可由圖中的A。C。表示。,3-1-2 液體在葉輪中的流動情況,葉輪中任一質(zhì)點的三個速度向量u、w、c都構(gòu)成為一個速度三角形，如

5、圖 C和u間的夾角用表示 w和u反方向的夾角用表示； C的周向分速度用Cu表示 C的徑向分速度用Cr表示,3-1-2 液體在葉輪中的流動情況,各符號下角標1者，指葉輪進口的參數(shù) 加下角標2者，指在葉輪出口的參數(shù)。 在葉輪中各處，速度三角形中u、w的方向都已確定，而 U=nD/60,3-1-2 液體在葉輪中的流動情況,D質(zhì)點所處位置的葉輪直徑，mm； B質(zhì)點所處位置的葉輪寬度，m； 排擠系數(shù)(一般為0.750.95)，用以考慮葉片厚度使流道截面積減小的影響； v泵的容積效率。 可見，當(dāng)葉輪的流量、轉(zhuǎn)速和尺寸既定后，葉輪內(nèi)各處的速度三角形也就確定。,3-1-2 揚程方程式,根據(jù)液體力學(xué)知識，我們能

6、推出揚程方程式：,由上圖（葉片出口角對理論揚程的影響），和揚程方程式，我們可以得出以下結(jié)論,揚程主要取決于葉輪的直徑和轉(zhuǎn)速,泵的封閉揚程 (Q=0) 的理論值為: Ht=u2g， 要提高H，必須增大D2或提高n D2關(guān)系到泵的外廓和重量 n受限于泵的汽蝕性能 離心泵n一般不超過800010000rmin 單級泵的H通常不超過150m,離心泵的揚程隨流量而變,當(dāng)用徑向葉片，即2=90時, 即H與Q無關(guān) 當(dāng)用后彎葉片，即2 0，Q增大則Ht減小 當(dāng)用前彎葉片，即2 90時，Q增大則Ht增加,3-1-2 揚程方程式,比較以上三種情況 尺寸和n相同的離心泵，在Q相同時，2（前彎）越大，H越高 表面上，

7、以用前彎葉片為宜 實際中，考慮到各種損失，多用后彎葉片 Ht與所運送流體的性質(zhì)無關(guān) （character） 如果泵內(nèi)是空氣，空氣密度僅為水的1800左右，泵能在吸排口間造成的壓差就很小。 例如H為100m的水泵，其排送空氣時達到同樣的H氣，它只能在吸排口間產(chǎn)生1.268kPa的壓差，在大氣壓下這只能將水吸上約12.9cm高。 離心泵沒有自吸能力,圖3-5 離心泵定速特性曲線理論分析,3-1-3 流量-揚程曲線,Ht和Qt是下傾直線 Ht和Qt也是下傾直線（斜率小些） 存在摩擦、旋渦、撞擊等水力損失 沿程摩擦損失與流速(流量)的平方成正比 非設(shè)計工況進、出葉輪的撞擊損失，(設(shè)計工況 = 零) Q

8、t-H曲線為減除這兩部分揚程損失后的曲線。,3-1-3 流量-揚程曲線,漏泄造成的v 密封環(huán)內(nèi)部漏泄和軸封外部漏泄 多級泵還存在級間漏泄 當(dāng)泵設(shè)有平衡孔(管)或平衡盤時，有附加的容積損失。 總漏泄量一般為理論流量的410 QH曲線為考慮了漏泄流量g后的損失,3-1-3 流量-功率曲線,根據(jù)Qt和Ht，求出泵的水力功率 Ph = gQtHt 即可作出Qt一Ph曲線。 如將Ph加上機械摩擦功率損失，即可得到理論流量與軸功率的關(guān)系曲線Qt一P。 再將Qt一P曲線中的各Qt值減去相應(yīng)的漏泄流量g，即可得到實際流量與軸功率的關(guān)系曲線Q一P,3-1-3 流量-功率曲線,機械損失包括: 軸封及軸承的機械摩擦

9、損失 約占軸功率的15，采用機械軸封時損失較??； 葉輪的圓盤摩擦損失 是蓋板使兩側(cè)液體因受離心力作用而形成回流所導(dǎo)致的能量損失 約占軸功率的210 它與葉輪D2的五次方和n的平方成正比。 提高n和相應(yīng)減小葉輪外徑(H不變時）可減小圓盤摩擦損失。,3-1-3 流量-效率曲線,根據(jù)Q一H曲線和Q一P曲線，求出每一流量時的效率 = gQH/P 然后可得關(guān)系曲線Q,圖36 離心泵的定速特性曲線,3-1-3實測的定速特性曲線,實際定速特性曲線是由制造廠通過實驗測定的。 (1)離心泵都用后彎葉片，其QH曲線趨勢下傾。由于葉片出口角的不同，曲線形狀可分為三類：,3-1-3實測的定速特性曲線,陡降形(高比轉(zhuǎn)數(shù)

10、) 葉片出口角較小，H變化時Q變化較小 用于H變動又不希望Q變化的場合(艙底水泵壓載泵等) 平坦形(中低比轉(zhuǎn)數(shù)泵) 葉片出口角稍大，H變化時Q變化較大 用于那些經(jīng)常需要調(diào)節(jié)Q而又不希望節(jié)流損失太大的場合(凝水泵、鍋爐給水泵),3-1-3實測的定速特性曲線,駝峰形 葉片出口角較大 其Q一H曲線就比較平坦，而在小Q時撞擊損失又大，于是QH曲線就會出現(xiàn)駝峰 有駝峰形QH曲線的泵，工作時可能發(fā)生喘振 應(yīng)盡量避免使用 適當(dāng)限制葉片出口角和葉片數(shù)，即可避免出現(xiàn)駝峰,3-1-3實測的定速特性曲線,(2)Q-P曲線向上傾斜 即軸功率隨Q增大而增加。 在Q=0時 軸功率最?。?550 ） 這時泵的H(亦稱封閉揚

11、程)也不很高 泵關(guān)閉排出閥起動電流較低，可減小電網(wǎng)電壓的波動 但封閉運轉(zhuǎn)時，效率為零，泵會發(fā)熱,3-1-4 管道特性曲線和泵的工況點,液體流過管道時所需的壓頭與流量間的函數(shù)關(guān)系 包括兩個部分 位置頭，壓力頭，與流量沒有關(guān)系 消費于克服管道阻力 下圖曲線A就是表明上述函數(shù)關(guān)系的管路特性曲線的一般形狀,3-1-4 管道特性曲線和泵的工況點,靜壓頭Hu是一條水平線 管路阻力h=Q2，是一條二次拋物線 傾斜程度取決于阻力 縱坐標起點位置取決于管路的靜壓頭 當(dāng)管路阻力變化，如K值增加，曲線變陡 如靜壓頭變化，管路曲線相應(yīng)向上平移,3-1-4 管道特性曲線和泵的工況點,將特性曲線和管路的特性曲線畫在一張圖

12、上 QH曲線與管路特性曲線的交點即泵的工況點 點C工況產(chǎn)生的H正好等于液體以此工況的Q流過該管路時所需的壓頭 大多數(shù)離心泵的HQ曲線是向下傾斜，其工況點是穩(wěn)定的,3-1-4 管道特性曲線和泵的工況點,如干擾使泵的Q增加 泵工況點右移至D 產(chǎn)生的HD將不能滿足較大Q流過該管路所需的HD， 泵的流速和流量將隨之減少，直至回到Qc，即工況點回到C為止。 反之，Q減小，點左移，HD大于所需H，Q會增加，點又回到C。 可見，是穩(wěn)定工況點。,3-1-4 管道特性曲線和泵的工況點,如Q一H是駝峰形，管路特性與Q一H會有兩交點，靠左邊的是不穩(wěn)定工況點 當(dāng)管路特性改變時，例如A或A”，工況點也會相應(yīng)變?yōu)镃或C”

13、 如泵特性曲線發(fā)生改變，工況點也會改變 同一泵在管路情況改變時Q將發(fā)生較大變化 泵在額定工況下效率最高，應(yīng)盡可能使泵在額定工況點附近工作。,選擇題,74. 下列泵中理論流量與排出壓力有關(guān)的是 。 A 往復(fù)泵 B 葉片泵 C 螺桿泵 D 離心泵 75. 下列泵中必須設(shè)置安全閥的是 。 A 旋渦泵 B 齒輪泵 C 離心泵 D 水環(huán)泵 76. 離心泵的理論壓頭與 無關(guān)。 A 泵的幾何尺寸 B 葉輪的轉(zhuǎn)速 C 液體的種類 D 液體的流速,思考題,36，離心泵的水力損失的含義是什么?它包括哪幾部分損失? 37為什么離心泵在設(shè)計工況運行時效率最高? 38，根據(jù)離心泵特性圖說明用節(jié)流調(diào)節(jié)法如何能減少流量。并

14、指出節(jié)流造成的壓頭損失。 39畫出離心泵特性圖說明回流閥開啟后，回流管路與主管路的合成特性曲線，并標出該,3-1-5離心泵額定揚程和流量的估算,離心泵的H與葉輪出口處的u2有很大關(guān)系。銘牌失落的離心泵可按經(jīng)驗公式估算其額定揚程 式中，系數(shù)K：(115)X10-4 D2 葉輪外徑 排送冷水的離心泵，設(shè)計的進口流速大約在3ms左右，因此其額定流量可按下面公式估算： 式中，D。為泵吸口直徑，（英寸）,3-1-6離心泵的優(yōu)點,1流量連續(xù)均勻，工作平穩(wěn) Q容易調(diào)節(jié)。所適用的Q范圍很大，常用范圍5 20000m3h。 2轉(zhuǎn)速高 可與電動機或汽輪機直接相連 結(jié)構(gòu)簡單緊湊，尺寸和重量比同樣流量的往復(fù)泵小得多，造價低。 3，對雜質(zhì)不敏感，易損件少,管理和維修較方便。 無論在陸上或船上，離心泵的數(shù)量和使用范圍超過了其它類型泵。,3-1-6離心泵的缺點,4本身沒有自吸能