各種泵的結(jié)構(gòu)原理ppt課件

第二章流體輸送機(jī)械 第一節(jié)液體輸送機(jī)械 2 1 1離心泵離心泵的操作原理 構(gòu)造與類(lèi)型離心泵的基本方程式離心泵的主要性能參數(shù)與特性曲線離心泵性能的改變離心泵的氣蝕現(xiàn)象與允許吸上高度離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)2 1 2其他類(lèi)型的泵 流體輸送機(jī)械 向流體作功以提高流體機(jī)械能的裝置 輸送液體的機(jī)械通稱(chēng)為泵 例如 離心泵 往復(fù)泵 旋轉(zhuǎn)泵和漩渦泵 輸送氣體的機(jī)械按不同的工況分別稱(chēng)為 通風(fēng)機(jī) 鼓風(fēng)機(jī) 壓縮機(jī)和真空泵 本章的目的 結(jié)合化工生產(chǎn)的特點(diǎn) 討論各種流體輸送機(jī)械的操作原理 基本構(gòu)造與性能 合理地選擇其類(lèi)型 決定規(guī)格 計(jì)算功率消耗 正確安排在管路系統(tǒng)中的位置等 2 1 1離心泵 一 離心泵的操作原理 構(gòu)造與類(lèi)型1 操作原理 由若干個(gè)彎曲的葉片組成的葉輪置于具有蝸殼通道的泵殼之內(nèi) 葉輪緊固于泵軸上泵軸與電機(jī)相連 可由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn) 吸入口位于泵殼中央與吸入管路相連 并在吸入管底部裝一止逆閥 泵殼的側(cè)邊為排出口 與排出管路相連 裝有調(diào)節(jié)閥 離心泵的工作過(guò)程 開(kāi)泵前 先在泵內(nèi)灌滿要輸送的液體 開(kāi)泵后 泵軸帶動(dòng)葉輪一起高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力 液體在此作用下 從葉輪中心被拋向葉輪外周 壓力增高 并以很高的速度 15 25m s 流入泵殼 在蝸形泵殼中由于流道的不斷擴(kuò)大 液體的流速減慢 使大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能 最后液體以較高的靜壓強(qiáng)從排出口流入排出管道 泵內(nèi)的液體被拋出后 葉輪的中心形成了真空 在液面壓強(qiáng) 大氣壓 與泵內(nèi)壓力 負(fù)壓 的壓差作用下 液體便經(jīng)吸入管路進(jìn)入泵內(nèi) 填補(bǔ)了被排除液體的位置 離心泵之所以能輸送液體 主要是依靠高速旋轉(zhuǎn)葉輪所產(chǎn)生的離心力 因此稱(chēng)為離心泵 氣縛離心泵啟動(dòng)時(shí) 如果泵殼內(nèi)存在空氣 由于空氣的密度遠(yuǎn)小于液體的密度 葉輪旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力很小 葉輪中心處產(chǎn)生的低壓不足以造成吸上液體所需要的真空度 這樣 離心泵就無(wú)法工作 這種現(xiàn)象稱(chēng)作 氣縛 為了使啟動(dòng)前泵內(nèi)充滿液體 在吸入管道底部裝一止逆閥 此外 在離心泵的出口管路上也裝一調(diào)節(jié)閥 用于開(kāi)停車(chē)和調(diào)節(jié)流量 2 基本部件和構(gòu)造1 葉輪a 葉輪的作用將電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能傳給液體 使液體的動(dòng)能有所提高 b 葉輪的分類(lèi) 閉式葉輪 開(kāi)式葉輪 半閉式葉輪 葉片的內(nèi)側(cè)帶有前后蓋板 適于輸送干凈流體 效率較高 沒(méi)有前后蓋板 適合輸送含有固體顆粒的液體懸浮物 只有后蓋板 可用于輸送漿料或含固體懸浮物的液體 效率較低 單吸式葉輪 雙吸式葉輪 液體只能從葉輪一側(cè)被吸入 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 相當(dāng)于兩個(gè)沒(méi)有蓋板的單吸式葉輪背靠背并在了一起 可以從兩側(cè)吸入液體 具有較大的吸液能力 而且可以較好的消除軸向推力 2 泵殼泵殼的作用匯集液體 作導(dǎo)出液體的通道 使液體的能量發(fā)生轉(zhuǎn)換 一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能 導(dǎo)葉輪為了減少液體直接進(jìn)入蝸殼時(shí)的碰撞 在葉輪與泵殼之間有時(shí)還裝有一個(gè)固定不動(dòng)的帶有葉片的圓盤(pán) 稱(chēng)為導(dǎo)葉輪 導(dǎo)葉輪上的葉片的彎曲方向與葉輪上葉片的彎曲方向相反 其彎曲角度正好與液體從葉輪流出的方向相適應(yīng) 引導(dǎo)液體在泵殼的通道內(nèi)平緩的改變方向 使能量損失減小 使動(dòng)能向靜壓能的轉(zhuǎn)換更為有效 3 軸封裝置A軸封的作用為了防止高壓液體從泵殼內(nèi)沿軸的四周而漏出 或者外界空氣漏入泵殼內(nèi) B軸封的分類(lèi) 填料密封 機(jī)械密封 主要由填料函殼 軟填料和填料壓蓋組成 普通離心泵采用這種密封 主要由裝在泵軸上隨之轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)環(huán)和固定于泵殼上的靜環(huán)組成 兩個(gè)環(huán)形端面由彈簧的彈力互相貼緊而作相對(duì)運(yùn)動(dòng) 起到密封作用 端面密封 3 離心泵的分類(lèi)1 按照軸上葉輪數(shù)目的多少 單級(jí)泵 多級(jí)泵 軸上只有一個(gè)葉輪的離心泵 適用于出口壓力不太大的情況 軸上不止一個(gè)葉輪的離心泵 可以達(dá)到較高的壓頭 離心泵的級(jí)數(shù)就是指軸上的葉輪數(shù) 我國(guó)生產(chǎn)的多級(jí)離心泵一般為2 9級(jí) 2 按葉輪上吸入口的數(shù)目 單吸泵 雙吸泵 葉輪上只有一個(gè)吸入口 適用于輸送量不大的情況 葉輪上有兩個(gè)吸入口 適用于輸送量很大的情況 3 按離心泵的不同用途 水泵 輸送清水和物性與水相近 無(wú)腐蝕性且雜質(zhì)很少的液體的泵 B型 耐腐蝕泵 接觸液體的部件 葉輪 泵體 用耐腐蝕材料制成 要求 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 零件容易更換 維修方便 密封可靠 用于耐腐蝕泵的材料有 鑄鐵 高硅鐵 各種合金鋼 塑料 玻璃等 F型 油泵 輸送石油產(chǎn)品的泵 要求密封完善 Y型 雜質(zhì)泵 輸送含有固體顆粒的懸浮液 稠厚的漿液等的泵 又細(xì)分為污水泵 砂泵 泥漿泵等 要求不易堵塞 易拆卸 耐磨 在構(gòu)造上是葉輪流道寬 葉片數(shù)目少 二 離心泵的基本方程式 1 離心泵基本方程式的導(dǎo)出假設(shè)如下理想情況 1 泵葉輪的葉片數(shù)目為無(wú)限多個(gè) 也就是說(shuō)葉片的厚度為無(wú)限薄 液體質(zhì)點(diǎn)沿葉片彎曲表面流動(dòng) 不發(fā)生任何環(huán)流現(xiàn)象 2 輸送的是理想液體 流動(dòng)中無(wú)流動(dòng)阻力 在高速旋轉(zhuǎn)的葉輪當(dāng)中 液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)包括 液體隨葉輪旋轉(zhuǎn) 經(jīng)葉輪流道向外流動(dòng) 液體與葉輪一起旋轉(zhuǎn)的速度u1或u2方向與所處圓周的切線方向一致 大小為 液體沿葉片表面運(yùn)動(dòng)的速度 1 2 方向?yàn)橐后w質(zhì)點(diǎn)所處葉片的切線方向 大小與液體的流量 流道的形狀等有關(guān) 單位重量液體由點(diǎn)1到點(diǎn)2獲得的機(jī)械能為 單位重量理想液體 通過(guò)無(wú)數(shù)葉片的旋轉(zhuǎn) 獲得的能量稱(chēng)作理論壓頭 用H 表示 兩個(gè)速度的合成速度就是液體質(zhì)點(diǎn)在點(diǎn)1或點(diǎn)2處相對(duì)于靜止的殼體的速度 稱(chēng)為絕對(duì)速度 用c1 c2來(lái)表示 HC 液體經(jīng)葉輪后動(dòng)能的增加HP 液體經(jīng)葉輪后靜壓能的增加 靜壓能增加項(xiàng)HP主要由于兩方面的因素促成 1 液體在葉輪內(nèi)接受離心力所作的外功 單位質(zhì)量液體所接受的外功可以表示為 2 葉輪中相鄰的兩葉片構(gòu)成自中心向外沿逐漸擴(kuò)大的液體流道 液體通過(guò)時(shí)部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓能 這部分靜壓能的增加可表示為 單位重量流體經(jīng)葉輪后的靜壓能增加為 a 根據(jù)余弦定理 上述速度之間的關(guān)系可表示為 代入 a 式 并整理可得到 b 一般離心泵的設(shè)計(jì)中 為提高理論壓頭 使 1 90 即cos 1 0 離心泵的基本方程式 離心泵理論壓頭的表達(dá)式 理論壓頭與理論流量QT關(guān)系流量可表示為葉輪出口處的徑向速度與出口截面積的乘積 從點(diǎn)2處的速度三角形可以得出 代入H u2c2cos 2 g 離心泵基本方程式 表示離心泵的理論壓頭與理論流量 葉輪的轉(zhuǎn)速和直徑 葉輪的幾何形狀間的關(guān)系 對(duì)于某個(gè)離心泵 即其 2 2 b2固定 當(dāng)轉(zhuǎn)速 一定時(shí) 理論壓頭與理論流量之間呈線形關(guān)系 可表示為 2 離心泵基本方程式的討論1 離心泵的理論壓頭與葉輪的轉(zhuǎn)速和直徑的關(guān)系當(dāng)葉片幾何尺寸 b2 2 與理論流量一定時(shí) 離心泵的理論壓頭隨葉輪的轉(zhuǎn)速或直徑的增加而加大 2 離心泵的理論壓頭與葉片幾何形狀的關(guān)系根據(jù)葉片出口端傾角 2的大小 葉片形狀可分為三種 a 后彎葉片 20 泵的理論壓頭隨流量Q的增大而減小 b 徑向葉片 2 90 圖a ctg 2 0 泵的理論壓頭不隨流量QT而變化 c 前彎葉片 2 90 圖c ctg 2 0 泵的理論壓頭隨理論流量QT的增大而增大 前彎葉片產(chǎn)生的理論壓頭最高 這類(lèi)葉片是最佳形式的葉片嗎 NO 靜壓頭的增加 動(dòng)壓頭的增加 前彎葉片 動(dòng)能的提高大于靜壓能的提高 由于液體的流速過(guò)大 在動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓能的實(shí)際過(guò)程中 會(huì)有大量機(jī)械能損失 使泵的效率降低 一般都采用后彎葉片 3 實(shí)際壓頭離心泵的實(shí)際壓頭與理論壓頭有較大的差異 原因在于流體在通過(guò)泵的過(guò)程中存在著壓頭損失 它主要包括 1 葉片間的環(huán)流2 流體的阻力損失3 沖擊損失理論壓頭 實(shí)際壓頭及各種壓頭損失與流量的關(guān)系為 三 離心泵的主要性能參數(shù)與特性曲線 1 離心泵的性能參數(shù)1 離心泵的流量指離心泵在單位時(shí)間里排到管路系統(tǒng)的液體體積 一般用Q表示 單位為m3 h 又稱(chēng)為泵的送液能力 2 離心泵的壓頭泵對(duì)單位重量的液體所提供的有效能量 以H表示 單位為m 又稱(chēng)為泵的揚(yáng)程 離心泵的壓頭取決于 泵的結(jié)構(gòu) 葉輪的直徑 葉片的彎曲情況等 轉(zhuǎn)速n流量Q 如何確定轉(zhuǎn)速一定時(shí) 泵的壓頭與流量之間的關(guān)系呢 實(shí)驗(yàn)測(cè)定 H的計(jì)算可根據(jù)b c兩截面間的柏努利方程 離心泵的壓頭又稱(chēng)揚(yáng)程 必須注意 揚(yáng)程并不等于升舉高度 Z 升舉高度只是揚(yáng)程的一部分 3 離心泵的效率離心泵輸送液體時(shí) 通過(guò)電機(jī)的葉輪將電機(jī)的能量傳給液體 在這個(gè)過(guò)程中 不可避免的會(huì)有能量損失 也就是說(shuō)泵軸轉(zhuǎn)動(dòng)所做的功不能全部都為液體所獲得 通常用效率 來(lái)反映能量損失 這些能量損失包括 容積損失水力損失機(jī)械損失泵的效率反應(yīng)了這三項(xiàng)能量損失的總和 又稱(chēng)為總效率 與泵的大小 類(lèi)型 制造精密程度和所輸送液體的性質(zhì)有關(guān) 4 軸功率及有效功率軸功率 電機(jī)輸入離心泵的功率 用N表示 單位為J S W或kW 有效功率 排送到管道的液體從葉輪獲得的功率 用Ne表示 軸功率和有效功率之間的關(guān)系為 有效功率可表達(dá)為 軸功率可直接利用效率計(jì)算 2 離心泵的特性曲線 離心泵的H N都與離心泵的Q有關(guān) 它們之間的關(guān)系由確定離心泵壓頭的實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定 實(shí)驗(yàn)測(cè)出的一組關(guān)系曲線 H Q Q N Q 離心泵的特性曲線注意 特性曲線隨轉(zhuǎn)速而變 各種型號(hào)的離心泵都有本身獨(dú)自的特性曲線 但形狀基本相似 具有共同的特點(diǎn) 1 H Q曲線 表示泵的壓頭與流量的關(guān)系 離心泵的壓頭普遍是隨流量的增大而下降 流量很小時(shí)可能有例外 2 N Q曲線 表示泵的軸功率與流量的關(guān)系 離心泵的軸功率隨流量的增加而上升 流量為零時(shí)軸功率最小 離心泵啟動(dòng)時(shí) 應(yīng)關(guān)閉出口閥 使啟動(dòng)電流最小 以保護(hù)電機(jī) 3 Q曲線 表示泵的效率與流量的關(guān)系 隨著流量的增大 泵的效率將上升并達(dá)到一個(gè)最大值 以后流量再增大 效率便下降 離心泵在一定轉(zhuǎn)速下有一最高效率點(diǎn) 離心泵在與最高效率點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的流量及壓頭下工作最為經(jīng)濟(jì) 與最高效率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的Q H N值稱(chēng)為最佳工況參數(shù) 離心泵的銘牌上標(biāo)明的就是指該泵在運(yùn)行時(shí)最高效率點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù) 注意 在選用離心泵時(shí) 應(yīng)使離心泵在該點(diǎn)附近工作 一般要求操作時(shí)的效率應(yīng)不低于最高效率的92 四 離心泵性能的改變 1 液體性質(zhì)的影響1 液體密度的影響 離心泵的流量 與液體密度無(wú)關(guān) 離心泵的壓頭 與液體的密度無(wú)關(guān) H Q曲線不因輸送的液體的密度不同而變 泵的效率 不隨輸送液體的密度而變 離心泵的軸功率與輸送液體密度有關(guān) 2 粘度的影響當(dāng)輸送的液體粘度大于常溫清水的粘度時(shí) 泵的壓頭減小泵的流量減小泵的效率下降泵的軸功率增大泵的特性曲線發(fā)生改變 選泵時(shí)應(yīng)根據(jù)原特性曲線進(jìn)行修正當(dāng)液體的運(yùn)動(dòng)粘度小于20cst 厘池 時(shí) 如汽油 柴油 煤油等粘度的影響可不進(jìn)行修正 2 轉(zhuǎn)速對(duì)離心泵特性的影響當(dāng)液體的粘度不大且泵的效率不變時(shí) 泵的流量 壓頭 軸功率與轉(zhuǎn)速的近似關(guān)系可表示為 比例定律 3 葉輪直徑的影響1 屬于同一系列而尺寸不同的泵 葉輪幾何形狀完全相似 b2 D2保持不變 當(dāng)泵的效率不變時(shí) 2 某一尺寸的葉輪外周經(jīng)過(guò)切削而使D2變小 b2 D2變大若切削使直徑D2減小的幅度在20 以內(nèi) 效率可視為不變 并且切削前 后葉輪出口的截面積也可認(rèn)為大致相等 此時(shí)有 切割定律 五 離心泵的氣蝕現(xiàn)象與允許吸上高度 1 氣蝕現(xiàn)象 氣蝕產(chǎn)生的條件葉片入口附近K處的壓強(qiáng)PK等于或小于輸送溫度下液體的飽和蒸氣壓 氣蝕產(chǎn)生的后果 氣蝕發(fā)生時(shí)產(chǎn)生噪音和震動(dòng) 葉輪局部在巨大沖擊的反復(fù)作用下 表面出現(xiàn)斑痕及裂紋 甚至呈海棉狀逐漸脫落液體流量明顯下降 同時(shí)壓頭 效率也大幅度降低 嚴(yán)重時(shí)會(huì)輸不出液體 2 離心泵的允許吸上高度離心泵的允許吸上高度又稱(chēng)為允許安裝高度 指泵的吸入口與吸入貯槽液面間可允許達(dá)到的最大垂直距離 以Hg表示 貯槽液面0 0 與入口處1 1 兩截面間列柏努利方程 若貯槽上方與大氣相通 則P0即為大氣壓強(qiáng)Pa 2 離心泵的允許吸上真空度 注意 HS 單位是壓強(qiáng)的單位 通常以m液柱來(lái)表示 在水泵的性能表里一般把它的單位寫(xiě)成m 實(shí)際上應(yīng)為mH2O 離心泵的允許吸上真空度定義式 允許吸上高度的計(jì)算式 HS 值越大 表示該泵在一定操作條件下抗氣蝕性能好 安裝高度Hg越高 HS 與泵的結(jié)構(gòu) 流量 被輸送液體的物理性質(zhì)及當(dāng)?shù)卮髿鈮旱纫蛩赜嘘P(guān) 通常由泵的制造工廠試驗(yàn)測(cè)定 實(shí)驗(yàn)在大氣壓為10mH2O 9 81Pa 下 以20 清水為介質(zhì)進(jìn)行的 HS 隨Q增大而減小確定離心泵安裝高度時(shí)應(yīng)使用泵最大流量下的HS 進(jìn)行計(jì)算若輸送其它液體 且操作條件與上述實(shí)驗(yàn)條件不符時(shí) 需對(duì)HS 進(jìn)行校正 3 氣蝕余量 為防止氣蝕現(xiàn)象發(fā)生 在離心泵入口處液柱的靜壓頭 的一個(gè)最小值 氣蝕余量定義式 h與Hg的關(guān)系 當(dāng)葉輪入口附近 k k 最小壓強(qiáng)等于液體的飽和蒸汽壓pv時(shí) 泵入口處壓強(qiáng) 1 1 必等于某確定的最小值p1 在1 1 和k k 間列柏努利方程 當(dāng)流量一定且流體流動(dòng)為阻力平方區(qū)時(shí) 氣蝕余量?jī)H與泵的結(jié)構(gòu)和尺寸有關(guān) 是泵抗氣蝕性能參數(shù) 允許吸上高度的計(jì)算式 h隨Q增大而增大計(jì)算允許安裝高度時(shí)應(yīng)取高流量下的 h值 圖 泵性能表上所列的 h值也是按輸送20 的清水測(cè)定的 當(dāng)輸送其它液體時(shí)應(yīng)乘以校正系數(shù)予以校正 但因一般校正系數(shù)小于1 故把它作為外加的安全系數(shù) 不再校正 4 離心泵的實(shí)際安裝高度離心泵的實(shí)際安裝高度應(yīng)小于允許安裝高度 一般比允許值小0 5 1m 注意 1 離心泵的允許吸上真空度和允許氣蝕余量值是與其流量有關(guān)的 大流量下 h較大而HS 較小 因此 必須注意使用最大額定流量值進(jìn)行計(jì)算 2 離心泵安裝時(shí) 應(yīng)注意選用較大的吸入管路 減少吸入管路的彎頭 閥門(mén)等管件 以減少吸入管路的阻力 3 當(dāng)液體輸送溫度較高或液體沸點(diǎn)較低時(shí) 可能出現(xiàn)允許安裝高度為負(fù)值的情況 此時(shí) 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) 六 離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié) 1 管路特性曲線與泵的工作點(diǎn)1 管路特性曲線 管路特性曲線 流體通過(guò)某特定管路時(shí)所需的壓頭與液體流量的關(guān)系曲線 在截面1 1 與2 2 間列柏努利方程式 并以1 1 截面為基準(zhǔn)水平面 則液體流過(guò)管路所需的壓頭為 式中 上式簡(jiǎn)化為 而 令 管路的特性方程 2 離心泵的工作點(diǎn)離心泵的特性曲線與管路的特性曲線的交點(diǎn)M 就是離心泵在管路中的工作點(diǎn) 在特定管路中輸送液體時(shí) 管路所需的壓頭隨所輸送液體流量Q的平方而變 M點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的流量Qe和壓頭He表示離心泵在該特定管路中實(shí)際輸送的流量和提供的壓頭 2 離心泵的流量調(diào)節(jié)1 改變出口閥開(kāi)度 改變管路特性曲線 閥門(mén)關(guān)小時(shí) 管路局部阻力加大 管路特性曲線變陡 工作點(diǎn)由原來(lái)的M點(diǎn)移到M1點(diǎn) 流量由QM降到QM1 當(dāng)閥門(mén)開(kāi)大時(shí) 管路局部阻力減小 管路特性曲線變得平坦一些 工作點(diǎn)由M移到M2流量加大到QM2 優(yōu)點(diǎn) 調(diào)節(jié)迅速方便 流量可連續(xù)變化 缺點(diǎn) 流量阻力加大 要多消耗動(dòng)力 不經(jīng)濟(jì) 2 改變泵的轉(zhuǎn)速 改變泵的特性曲線 若把泵的轉(zhuǎn)速提高到n1 則H Q線上移 工作點(diǎn)由M移至M1 流量由QM加大到QM1 若把泵的轉(zhuǎn)速降至n2 則H Q線下移 工作點(diǎn)移至M2 流量減小到QM2 優(yōu)點(diǎn) 流量隨轉(zhuǎn)速下降而減小 動(dòng)力消耗也相應(yīng)降低 缺點(diǎn) 需要變速裝置或價(jià)格昂貴的變速電動(dòng)機(jī) 難以做到流量連續(xù)調(diào)節(jié) 化工生產(chǎn)中很少采用 3 離心泵的并聯(lián)和串聯(lián)1 串聯(lián)組合泵的特性曲線 兩臺(tái)相同型號(hào)的離心泵串聯(lián)組合 在同樣的流量下 其提供的壓頭是單臺(tái)泵的兩倍 2 并聯(lián)組合泵的特性曲線兩臺(tái)相同型號(hào)的離心泵并聯(lián) 若其各自有相同的吸入管路 則在相同的壓頭下 并聯(lián)泵的流量為單泵的兩倍 3 離心泵組合方式的選擇 對(duì)于低阻輸送管路a 并聯(lián)組合泵流量的增大幅度大于串聯(lián)組合泵 對(duì)于高阻輸送管路b 串聯(lián)組合泵的流量增大幅度大于并聯(lián)組合泵 低阻輸送管路 并聯(lián)優(yōu)于串聯(lián) 高阻輸送管路 串聯(lián)優(yōu)于并聯(lián) 七 離心泵的選用 安裝與操作 1 離心泵的選擇 1 確定輸送系統(tǒng)的流量和壓頭 一般情況下液體的輸送量是生產(chǎn)任務(wù)所規(guī)定的 如果流量在一定范圍內(nèi)波動(dòng) 選泵時(shí)按最大流量考慮 然后 根據(jù)輸送系統(tǒng)管路的安排 用柏努利方程計(jì)算出在最大流量下管路所需壓頭 2 選擇泵的類(lèi)型與型號(hào) 首先根據(jù)被輸送液體的性質(zhì)和操作條件確定泵的類(lèi)型 按已確定的流量和壓頭從泵樣本或產(chǎn)品目錄中選出適合的型號(hào) 若是沒(méi)有一個(gè)型號(hào)的H Q與所要求的剛好相符 則在鄰近型號(hào)中選用H和Q都稍大的一個(gè) 若有幾個(gè)型號(hào)的H和Q都能滿足要求 那么除了考慮那一個(gè)型號(hào)的H和Q外 還應(yīng)考慮效率 在此條件下是否比較大 3 核算軸功率 若輸送液體的密度大于水的密度時(shí) 按 來(lái)計(jì)算泵的軸功率 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(shí)際安裝 高度必須低于理論上計(jì)算的最大安裝高度 同時(shí) 應(yīng)盡量降低吸入管路的阻力 2 啟動(dòng)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(dòng)前 向泵內(nèi)灌注液體直至泵殼頂部排氣嘴處在打開(kāi)狀態(tài)下有液體冒出時(shí)為止 3 離心泵應(yīng)在出口閥門(mén)關(guān)閉時(shí)啟動(dòng)為了不致啟動(dòng)時(shí)電流過(guò)大而燒壞電機(jī) 泵啟動(dòng)時(shí)要將出口閥完全關(guān)閉 等電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后 再逐漸打開(kāi)出口閥 并調(diào)節(jié)到所需的流量 4 關(guān)泵的步驟關(guān)泵時(shí) 一定要先關(guān)閉泵的出口閥 再停電機(jī) 否則 壓出管中的高壓液體可能反沖入泵內(nèi) 造成葉輪高速反轉(zhuǎn) 使葉輪被損壞 5 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)定時(shí)檢查泵的響聲 振動(dòng) 滴露等情況 觀察泵出口壓力表的讀數(shù) 以及軸承是否過(guò)熱等 2 1 2其他類(lèi)型泵 一 往復(fù)泵1 往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)及工作原理 往復(fù)泵是一種容積式泵 它依靠作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞依次開(kāi)啟吸入閥和排出閥從而吸入和排出液體 泵的主要部件有泵缸 活塞 活塞桿 吸入單向閥和排出單向閥 活塞經(jīng)傳動(dòng)和機(jī)械在外力作用下在泵缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng) 活塞與單向閥之間的空隙稱(chēng)為工作室 工作原理 當(dāng)活塞自左向右移動(dòng)時(shí) 工作室的容積增大 形成低壓 貯池內(nèi)的液體經(jīng)吸入閥被吸入泵缸內(nèi) 排出閥受排出管內(nèi)液體壓力作用而關(guān)閉 當(dāng)活塞移到右端時(shí) 工作室的容積最大 活塞由右向左移動(dòng)時(shí) 泵缸內(nèi)液體受擠壓 壓強(qiáng)增大 使吸入閥關(guān)閉而推開(kāi)排出閥將液體排出 活塞移到左端時(shí) 排液完畢 完成了一個(gè)工作循環(huán) 此后開(kāi)始另一個(gè)循環(huán) 活塞從左端點(diǎn)到右端點(diǎn)的距離叫行程或沖程 活塞在往復(fù)一次中 只吸入和排出液體各一次的泵 稱(chēng)為單動(dòng)泵 由于單動(dòng)泵的吸入閥和排出閥均裝在活塞的一側(cè) 吸液時(shí)不能排液 因此排液不是連續(xù)的 為了改善單動(dòng)泵流量的不均勻性 多采用雙動(dòng)泵或三聯(lián)泵往復(fù)泵的工作原理與離心泵不同 具有以下特點(diǎn) 1 往復(fù)泵的流量只與泵本身的幾何形狀和活塞的往復(fù)次數(shù)有關(guān) 而與泵的壓頭無(wú)關(guān) 無(wú)論在什么壓頭下工作 只要往復(fù)一次 泵就排出一定的液體 其理論流量 對(duì)單動(dòng)泵 對(duì)雙動(dòng)泵 2 往復(fù)泵的壓頭與泵的幾何尺寸無(wú)關(guān) 只要泵的機(jī)械強(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)泵就能提供多大的壓頭 3 往復(fù)泵的吸上真空度也隨泵安裝地區(qū)的大氣壓強(qiáng) 輸送液體的性質(zhì)和溫度而變 所以往復(fù)泵的吸上高度也有一定的限制 但往復(fù)泵的低壓是靠工作室的擴(kuò)張來(lái)造成的 所以在開(kāi)動(dòng)之前 泵內(nèi)無(wú)須充滿液體 往復(fù)泵有自吸作用 4 往復(fù)泵不能簡(jiǎn)單地用排出管路閥門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)流量 一般采用回路調(diào)節(jié) 往復(fù)泵適用于小流量 高壓強(qiáng)的場(chǎng)合 輸送高粘度液體時(shí)的效果也比離心泵好 但不能輸送腐濁性液體和固體粒子的懸浮液 二 計(jì)量泵計(jì)量泵就是往復(fù)泵的一種 通過(guò)偏心輪把電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成柱塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng) 偏心輪的偏心距離可以調(diào)整 使柱塞的沖程隨之改變 這樣就達(dá)到控制和調(diào)節(jié)流量的目的 三 旋轉(zhuǎn)泵旋轉(zhuǎn)泵靠泵內(nèi)一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)來(lái)吸入或排出液體 又稱(chēng)轉(zhuǎn)子泵1 齒輪泵泵殼內(nèi)有兩個(gè)齒輪 一個(gè)用電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn) 另一個(gè)被嚙合著向相反方向旋轉(zhuǎn) 吸入腔內(nèi)兩輪的齒互相撥開(kāi) 形成低壓而吸入液體 被吸入的液體被齒嵌住 隨齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)而達(dá)到排出腔 排出腔內(nèi)兩輪的齒互相合攏 形成高壓而排出液體 齒輪泵可以產(chǎn)生較高的壓頭 但流量較小 用于輸送粘稠的液體 但不能輸送含顆粒的懸浮液 2 螺桿泵螺桿泵分為單螺桿泵 雙螺桿泵 三螺桿泵 五螺桿泵等圖 a 為單螺桿泵 螺桿在具有內(nèi)羅紋的泵殼中偏心轉(zhuǎn)動(dòng) 將液體沿軸向推進(jìn) 最終沿排出口排出 b 為雙螺桿泵 工作原理與齒輪泵十分相似 利用兩根相互嚙合的螺桿來(lái)輸送液體 螺桿泵的壓頭高 效率高 無(wú)噪音 適用于高粘度液體的輸送 往復(fù)泵 旋轉(zhuǎn)泵均屬于正位移泵 3 旋渦泵旋渦泵是一種特殊類(lèi)型的離心泵 它是由葉輪和泵體組成 葉輪是一個(gè)圓盤(pán) 四周由凹槽構(gòu)成的葉片成輻射狀排列 葉輪在泵殼內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng) 其間有引水道 吸入管接頭和排出管接頭之間為間壁 間壁與葉輪只有很小的縫隙 用來(lái)分隔吸腔和排出腔 泵內(nèi)液體在隨葉輪旋轉(zhuǎn)的同時(shí) 又在引水道與各葉片間作漩渦形運(yùn)動(dòng) 因而 被葉片拍擊多次 獲得較多的能量 液體在葉片與引水道之間的反復(fù)迂回是靠離心力的作用 因此 旋渦泵在開(kāi)動(dòng)前也要灌滿液體 旋渦泵適用于要求輸送量小 壓頭高而粘度不大的液體 第二章流體輸送機(jī)械 一 離心通風(fēng)機(jī) 鼓風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī)二 旋轉(zhuǎn)鼓風(fēng)機(jī) 壓縮機(jī)與真空泵 第二節(jié)氣體輸送和壓縮設(shè)備 按照終壓與壓縮比通風(fēng)機(jī) 鼓風(fēng)機(jī) 壓縮機(jī) 真空泵 終壓不大于14 7 103Pa 表壓 終壓為14 7 103 294 103Pa 壓縮比小于4 終壓在294 103Pa以上 壓縮比大于4 將低于大氣壓強(qiáng)的氣體從容器或設(shè)備內(nèi)抽至大氣中 按結(jié)構(gòu)與工作原理離心式 往復(fù)式 旋轉(zhuǎn)式和流體作用式 一 離心式通風(fēng)機(jī) 鼓風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī) 1 離心式通風(fēng)機(jī)離心式通風(fēng)機(jī)按所產(chǎn)生的風(fēng)壓不同 分為 低壓離心通風(fēng)機(jī) 中壓離心通風(fēng)機(jī) 高壓離心通風(fēng)機(jī) 出口風(fēng)壓低于0 9807 103Pa 表壓 出口風(fēng)壓為 0 9807 103Pa 2 942 103Pa 出口風(fēng)壓為 2 942 103Pa 14 7 103Pa 1 離心式通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu) 2 離心通風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)與特性曲線 1 風(fēng)量 指氣體通過(guò)進(jìn)風(fēng)口的體積流率 以Q表示 單位為m3 h或m3 s 氣體的體積按進(jìn)口狀態(tài)計(jì) 2 風(fēng)壓 指單位體積的氣體通過(guò)通風(fēng)機(jī)時(shí)所獲得的能量 單位為N m2 與壓強(qiáng)單位相同 以Ht表示 取決于風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu) 葉輪尺寸 轉(zhuǎn)速與進(jìn)入風(fēng)機(jī)的氣體的密度 目前 還不能用理論方法精確計(jì)算離心通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓 而是由試驗(yàn)測(cè)定 在通風(fēng)機(jī)的進(jìn)口截面1 1 和出口截面2 2 間列柏努力方程 簡(jiǎn)化為 P2 P1 稱(chēng)為靜風(fēng)壓 以HSt表示 稱(chēng)為動(dòng)風(fēng)壓 離心通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓為靜風(fēng)壓和動(dòng)風(fēng)壓之和 稱(chēng)為全風(fēng)壓 風(fēng)壓與被輸送氣體的密度 成正比 風(fēng)機(jī)性能表上列出風(fēng)壓是按 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài) 下 20 1 01 105Pa 的空氣密度測(cè)定的 若實(shí)際操作條件與上述試驗(yàn)條件不同 應(yīng)將操作條件下的風(fēng)壓HT 換算為試驗(yàn)條件下的風(fēng)壓HT 然后按HT的數(shù)值來(lái)選擇風(fēng)機(jī) 3 功率和效率離心通風(fēng)機(jī)的軸功率為 4 特性曲線 3 離心通風(fēng)機(jī)的選用選擇離心通風(fēng)機(jī)的主要步驟為 1 根據(jù)氣體的種類(lèi) 清潔空氣 易燃?xì)怏w 腐蝕性氣體 含塵氣體 高溫氣體等 與風(fēng)壓范圍 確定風(fēng)機(jī)的類(lèi)型 2 據(jù)所要求的風(fēng)量與全壓 從產(chǎn)品樣本或規(guī)格目錄中的特性曲線或性能表格中查得適宜的類(lèi)型與機(jī)號(hào) 2 離心鼓風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)1 離心鼓風(fēng)機(jī)離心鼓風(fēng)機(jī)外形與離心泵相象 蝸殼形的通道為圓形 但其外殼直徑與寬度之比較大 葉輪上數(shù)目較多 轉(zhuǎn)速較高 并且有一固定的導(dǎo)輪 圖為一臺(tái)五級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)的示意圖 氣體由吸入口進(jìn)入后 經(jīng)過(guò)第一級(jí)的葉輪和導(dǎo)輪 然后轉(zhuǎn)入第二級(jí)葉輪入口 再依次逐級(jí)通過(guò)以后的葉輪和導(dǎo)輪 最后由排氣口排出 離心通風(fēng)機(jī)的送氣量大 但所產(chǎn)生的風(fēng)壓仍不太高 出口表壓強(qiáng)一般不超過(guò)294 103Pa 由于在離心鼓風(fēng)機(jī)中 氣體的壓縮比不高 所以無(wú)需設(shè)置冷卻裝置 各級(jí)葉輪的直徑也大致上相等 2 離心壓縮機(jī)離心壓縮機(jī)又稱(chēng)透平壓縮機(jī) 它的主要結(jié)構(gòu)和工作原理與離心鼓風(fēng)機(jī)相似 離心壓縮機(jī)的特點(diǎn)是葉輪級(jí)數(shù)多 通常在10級(jí)以上 葉輪轉(zhuǎn)速高 一般為5000r min以上 這樣可以產(chǎn)生很多的出口壓強(qiáng) 且由于壓縮比高 氣體體積縮小很多 溫度升高大 因此壓縮機(jī)都分成幾段 每段包括若干級(jí) 葉輪的直徑逐級(jí)縮小 葉輪寬度也逐級(jí)略有縮小 在各段之間設(shè)有中間冷卻器 優(yōu)點(diǎn) 流量大而均勻 體積小 運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn) 容易調(diào)節(jié) 維護(hù)方便 二 旋轉(zhuǎn)鼓風(fēng)機(jī) 壓縮機(jī)與真空泵 旋轉(zhuǎn)鼓風(fēng)機(jī) 壓縮機(jī)與旋轉(zhuǎn)泵相似 機(jī)殼內(nèi)