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1、第二章流體輸送機(jī)械在化工生產(chǎn)中,常常需要將流體從低處輸送到高處,或從低壓送至高壓,或沿管道送至較遠(yuǎn)的地方。為達(dá)到此目的,必須對(duì)流體加入外功,以克服流體阻力及補(bǔ)充輸送流體時(shí)所不足的能量。為液體提供能量的機(jī)械稱(chēng)為液體輸送機(jī)械。為氣體提供能量的機(jī)械稱(chēng)為氣體輸送機(jī)械,本章重點(diǎn):離心泵的工作原理、性能參數(shù)及流量調(diào)節(jié)第一節(jié)液體輸送機(jī)械2-1.1 離 心 泵 離心泵具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、流量大而且均勻、操作方便的優(yōu)點(diǎn)。它在化工生產(chǎn)中得到廣泛地應(yīng)用,約占化工用泵的8090。一、離心泵工作原理離心泵蝸殼形泵殼內(nèi),有一固定在泵軸上的工作葉輪。葉輪上有612片稍微向后彎曲的葉片,葉片之間形成了使液體通過(guò)的通道。泵殼中央有一
2、個(gè)液體吸入口與吸入管連接。液體經(jīng)底閥和吸入管進(jìn)入泵內(nèi)。泵殼上的液體壓出口與壓出管連接,泵軸用電機(jī)或其它動(dòng)力裝置帶動(dòng)。啟動(dòng)前,先將泵殼內(nèi)灌滿(mǎn)被輸送的液體。啟動(dòng)時(shí),泵軸帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn),葉片之間的液體隨葉輪一起旋轉(zhuǎn),在離心力的作用下,液體沿著葉片間的通道從葉輪中心進(jìn)口處被甩到葉輪外圍,以很高的速度流入泵殼,液體流到蝸形通道后,由于截面逐漸擴(kuò)大,大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能。于是液體以較高的壓力,從壓出口進(jìn)入壓出管,輸送到所需的場(chǎng)所。當(dāng)葉輪中心的液體被甩出后,泵殼的吸入口就形成了一定的真空,外面的大氣壓力迫使液體經(jīng)底閥吸入管進(jìn)入泵內(nèi),填補(bǔ)了液體排出后的空間。這樣,只要葉輪旋轉(zhuǎn)不停,液體就源源不斷地被吸入與排出
3、。離心泵若在啟動(dòng)前未充滿(mǎn)液體,則泵殼內(nèi)存在空氣。由于空氣密度很小,所產(chǎn)生的離心力也很小。此時(shí),在吸入口處所形成的真空不足以將液體吸入泵內(nèi)。雖啟動(dòng)離心泵,但不能輸送液體。此現(xiàn)象稱(chēng)為“氣縛”。為便于使泵內(nèi)充滿(mǎn)液體,在吸入管底部安裝帶吸濾網(wǎng)的底閥,底閥為止逆閥,濾網(wǎng)是為了防止固體物質(zhì)進(jìn)入泵內(nèi),損壞葉輪的葉片或妨礙泵的正常操作。二、離心泵的主要部件離心泵的主要部件有葉輪和泵殼。1、葉輪從離心泵的工作原理可知,葉輪是離心泵的最重要部件。按結(jié)構(gòu)可分為以下三種:a敞式葉輪敞式葉輪兩側(cè)都沒(méi)有蓋板,制造簡(jiǎn)單,清洗方便。但由于葉輪和殼體不能很好地密合,部分液體會(huì)流回吸液側(cè),因而效率較低。它適用于輸送含雜質(zhì)的懸浮液
4、。b半蔽式葉輪半蔽式葉輪吸入口一側(cè)沒(méi)有前蓋板,而另一側(cè)有后蓋板,它也適用于輸送懸浮液。c蔽式葉輪蔽式葉輪葉片兩側(cè)都有蓋板,這種葉輪效率較高,應(yīng)用最廣,但只適用于輸送清潔液體。蔽式或半蔽式葉輪的后蓋板與泵殼之間的縫隙內(nèi),液體的壓力較入口側(cè)為高,這使葉輪遭受到向入口端推移的軸向推力。軸向推力能引起泵的振動(dòng),軸承發(fā)熱,甚至損壞機(jī)件。為了減弱軸向推力,可在后蓋板上鉆幾個(gè)小孔,稱(chēng)為平衡孔,讓一部分高壓液體漏到低壓區(qū)以降低葉輪兩側(cè)的壓力差。這種方法雖然簡(jiǎn)便,但由于液體通過(guò)平衡孔短路回流,增加了內(nèi)泄漏量,因而降低了泵的效率。按吸液方式的不同,離心泵可分為單吸和雙吸兩種,單吸式構(gòu)造簡(jiǎn)單,液體從葉輪一側(cè)被吸入;
5、雙吸式比較復(fù)雜,液體從葉輪兩側(cè)吸入。顯然,雙吸式具有較大的吸液能力,而且基本上可以消除軸向推力。二泵殼 離心泵的外殼多做成蝸殼形,其內(nèi)有一個(gè)截面逐漸擴(kuò)大的蝸形通道。從離心泵的的工作過(guò)程可以看到,泵殼的作用是集液和能量轉(zhuǎn)換。葉輪在泵殼內(nèi)順著蝸形通道逐漸擴(kuò)大的方向旋轉(zhuǎn)。由于通道逐漸擴(kuò)大,以高速度從葉輪四周拋出的液體可逐漸降低流速。減少能量損失,從而使部分動(dòng)能有效地轉(zhuǎn)化為靜壓能。有的離心泵為了減少液體進(jìn)入蝸殼時(shí)的碰撞,在葉輪與泵殼之間安裝一固定的導(dǎo)輪,導(dǎo)輪具有很多逐漸轉(zhuǎn)向的孔道,使高速液體流過(guò)時(shí)能均勻而緩慢地將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓能,使能量損失降到最小程度。泵殼與軸要密封好,以免液體漏出泵外,或外界空氣漏
6、進(jìn)泵內(nèi)三、理論壓頭假設(shè):葉片的數(shù)目無(wú)限多,葉片的厚度無(wú)限薄,從而可以認(rèn)為液體完全沿著葉片的彎曲表面流動(dòng),無(wú)任何環(huán)流現(xiàn)象;液體是理想流體,無(wú)摩擦阻力損失。在葉輪的進(jìn)、出口截面到機(jī)械能衡算式,從而導(dǎo)出離心泵理論壓頭為 (2-15)(3)流量對(duì)理論壓頭的影響 (2-18) (4)葉片形狀對(duì)理論壓頭的影響當(dāng)泵轉(zhuǎn)速n、葉輪直徑、葉輪出口處葉片寬度、流量一定時(shí),隨葉片形狀而變。 徑向葉片,=,=0,=與無(wú)關(guān)。 后彎葉片, 前彎葉片,由此可見(jiàn),前彎葉片產(chǎn)生的最大,似乎前彎葉片最有利,實(shí)際情況是否果真如此呢?我們分析如下:=位頭()+靜壓頭()+動(dòng)壓頭()而的前彎葉片流體出口的絕對(duì)速度很大,此時(shí)增加的壓頭主要
7、是動(dòng)壓頭,靜壓頭反而比后彎葉片小。動(dòng)壓頭雖然可以通過(guò)蝸殼部分地轉(zhuǎn)化為靜壓頭,但由于大,液體在泵殼內(nèi)產(chǎn)生的沖擊劇烈得多,轉(zhuǎn)換時(shí)的能量損失大為增加,效率低。故為獲得較多的能量利用率,離心泵總是采用后彎葉片( )。2-1. 2 離心泵的主要性能參數(shù)為了正確選擇和使用離心泵,需要了解離心泵的性能。離心泵的主要性能參數(shù)為流量、揚(yáng)程、功率和效率。一流量 泵的流量(又稱(chēng)送液能力)是指單位時(shí)間內(nèi)泵所輸送的液體體積。用符號(hào)Q表示,單位為/或m3/。二揚(yáng)程泵的揚(yáng)程(又稱(chēng)泵的壓頭)是指單位重量液體流經(jīng)泵后所獲得的能量,用符號(hào)表示,單位為米液柱。離心泵壓頭的大小,取決于泵的結(jié)構(gòu)(如葉輪直徑的大小,葉片的彎曲情況等)、
8、轉(zhuǎn)速及流量。泵的壓頭可用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定。在泵的進(jìn)出口處分別安裝真空表和壓力表,在真空表與壓力表之間列柏努得方程式,即 或 式中 pM 壓力表讀出壓力(表壓),N/m2; pV真空表讀出的真空度,N/m2; u1、u2吸入管、壓出管中液體的流速,m/s; Hf兩截面間的壓頭損失,m。由于兩截面之間管路很短,其壓頭損失Hf可忽略不計(jì)。若以HM及HV分別表示壓力有和真空表上的讀數(shù),以米液柱(表壓)計(jì)。則上式可改寫(xiě)為 三 效率液體在泵內(nèi)流動(dòng)的過(guò)程中,由于泵內(nèi)有各種能量損失,泵軸從電機(jī)得到的軸功率,沒(méi)有全部為液體所獲得。泵的效率就是反映這種能量損失的。泵內(nèi)部損失主要有三種,即容積損失、水力損失及機(jī)械損失,
9、現(xiàn)將其產(chǎn)生原因分述如下:容積損失容積損失是由于泵的泄漏造成的。離心泵在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中,有一部分獲得能量的高壓液體,通過(guò)葉輪與泵殼之間的間隙流回吸入口。因此,從泵排出的實(shí)際流量要比理論排出流量為低,其比值稱(chēng)為容積效率1。水力損失水力損失是由于流體流過(guò)葉輪、泵殼時(shí),由于流速大小和方向要改變,且發(fā)生沖擊,而產(chǎn)生的能量損失。所以泵的實(shí)際壓頭要比泵理論上所能提供的壓頭為低,其比值稱(chēng)為水力效率2。機(jī)械損失機(jī)械損失是泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),在軸承、軸封裝置等機(jī)械部件接觸處由于機(jī)械磨擦而消耗部分能量,故泵的軸功率大于泵的理論功率(即理論壓頭與理論流量所對(duì)應(yīng)的功率)。理論功率與軸功率之比稱(chēng)為機(jī)械效率3。泵的總效率(又稱(chēng)效率)等
10、于上述三種效率的乘積,即 1×2×3 對(duì)離心泵來(lái)說(shuō),效率一般約為0.60.85左右,大型泵可達(dá)0.90。四功率 泵的有效功率可寫(xiě)成 NeQHpg 式中 Ne泵的有效功率,W; Q泵的流量,m3/s; H泵的壓頭,m ; p液體的密度,kg/m3; g重力加速度,m/s2。已知g=9.81m/s2;1kW=1000W,則有效功率可用kW單位表示,即 由于有容積損失、水力損失與機(jī)械損失,所以泵的軸功率N要大于液體實(shí)際得到的有效功率,即 泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可能發(fā)生超負(fù)荷,所配電動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)比泵的軸功率大。在機(jī)電產(chǎn)品樣本中所列出的泵的軸功率,除非特殊說(shuō)明以外,均系指輸送清水時(shí)的數(shù)值2-13
11、 離心泵的特性曲線(xiàn) 一、離心泵的特性曲線(xiàn) 壓頭、流量、功率和效率是離心泵的主要性能參數(shù)。這些參數(shù)之間的關(guān)系,可通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定。離心泵生產(chǎn)部門(mén)將其產(chǎn)品的基本性能參數(shù)用曲線(xiàn)表示出來(lái),這些曲線(xiàn)稱(chēng)為離心泵的特性曲線(xiàn)。以供使用部門(mén)選泵和操作時(shí)參考。特性曲線(xiàn)是在固定的轉(zhuǎn)速下測(cè)出的,只適用于該轉(zhuǎn)速,故特性曲線(xiàn)圖上都注明轉(zhuǎn)速n的數(shù)值,國(guó)產(chǎn) 4B20型離心泵在n=2900r/min時(shí)特性曲線(xiàn)。圖上繪有三種曲線(xiàn),即Q曲線(xiàn)Q曲線(xiàn)表示泵的流量Q和壓頭的關(guān)系。離心泵的壓頭在較大流量范圍內(nèi)是隨流量增大而減小的。不同型號(hào)的離心泵,Q曲線(xiàn)的形狀有所不同。如有的曲線(xiàn)較平坦,適用于壓頭變化不大而流量變化較大的場(chǎng)合;有的曲線(xiàn)比較陡峭
12、,適用于壓頭變化范圍大而不允許流量變化太大的場(chǎng)合。Q曲線(xiàn)Q曲線(xiàn)表示泵的流量Q和軸功率的關(guān)系,隨Q的增大而增大。顯然,當(dāng)Q=0時(shí),泵軸消耗的功率最小。因此,啟動(dòng)離心泵時(shí),為了減小啟動(dòng)功率,應(yīng)將出口閥關(guān)閉。Q曲線(xiàn)Q曲線(xiàn)表示泵的流量Q和效率的關(guān)系。開(kāi)始隨Q的增大而增大,達(dá)到最大值后,又隨Q的增大而下降。該曲線(xiàn)最大值相當(dāng)于效率最高點(diǎn)。泵在該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的壓頭和流量下操作,其效率最高。所以該點(diǎn)為離心泵的設(shè)計(jì)點(diǎn)。選泵時(shí),總是希望泵在最高效率工作,因?yàn)樵诖藯l件下操作最為經(jīng)濟(jì)合理。但實(shí)際上泵往往不可能正好在該條件下運(yùn)轉(zhuǎn),因此,一般只能規(guī)定一個(gè)工作范圍,稱(chēng)為泵的高效率區(qū)。高效率區(qū)的效率應(yīng)不低于最高效率的92%左右。
13、泵在銘牌上所標(biāo)明的都是最高效率下的流量,壓頭和功率。離心泵產(chǎn)品目錄和說(shuō)明書(shū)上還常常注明最高效率區(qū)的流量、壓頭和功率的范圍等。二離心泵的轉(zhuǎn)數(shù)對(duì)特性曲線(xiàn)的影響離心泵的特性曲線(xiàn)是在一定轉(zhuǎn)速下測(cè)定的。當(dāng)轉(zhuǎn)速由n1改變?yōu)閚2時(shí),其流量、壓頭及功率的近似關(guān)系為 , , 上式稱(chēng)為比例定律,當(dāng)轉(zhuǎn)速變化小于20%時(shí),可認(rèn)為效率不變,用上式進(jìn)行計(jì)算誤差不大。三葉輪直徑對(duì)特性曲線(xiàn)的影響當(dāng)葉輪直徑變化不大,轉(zhuǎn)速不變時(shí),葉輪直徑、流量、壓頭及功率之間的近似關(guān)系為 , , 上式稱(chēng)為切割定律。四液體物理性質(zhì)的影響泵生產(chǎn)部門(mén)所提供的特性曲線(xiàn)是用清水作實(shí)驗(yàn)求得的。當(dāng)所輸送的液體性質(zhì)與水相差較大時(shí),要考慮粘度及密度對(duì)特性曲線(xiàn)的影
14、響。粘度的影響 所輸送的液體粘度愈大,泵體內(nèi)能量損失愈多。結(jié)果泵的壓頭、流量都要減小,效率下降,而軸功率則要增大,所以特性曲線(xiàn)改變。密度的影響 離心泵的壓頭與密度無(wú)關(guān),這可以從概念上加以說(shuō)明。液體在一定轉(zhuǎn)速下,所受的離心力與液體的密度成正比。但液體由于離心力的作用而取得的壓頭,相當(dāng)于由離心力除以葉輪出口截面積所形成的壓力,再除以液體密度和重力加速度的乘積。這樣密度對(duì)壓頭的影響就消除了。但是,泵的軸功率隨液體密度而改變。因此,當(dāng)被輸送液體的密度與水不同時(shí),不能使用該泵所提供的曲線(xiàn),而應(yīng)重新計(jì)算。以20oC的水為介質(zhì),在泵的轉(zhuǎn)速為2900r/min時(shí),測(cè)定某臺(tái)離心泵性能時(shí),某次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)如下:流量
15、12m3/h,泵出口處壓強(qiáng)表的讀數(shù)為0.37MPa,泵入口處真空表讀數(shù)為0.027MPa,軸功率為2.3Kw。若壓強(qiáng)表和真空表兩測(cè)壓口間垂直距離為0.4m,且泵的吸入管路和排出管路直徑相同。測(cè)定裝置如附圖。求:這次實(shí)驗(yàn)中泵的壓頭和效率。解:(1)泵的壓頭以真空表和壓強(qiáng)表所在的截面為411'和22',列出以單位重量為衡算基準(zhǔn)的伯努利方程,即其中,p1=-2.7×104Pa(表壓), p2=3.7×105Pa(表壓)因測(cè)壓口之間距離較短,流動(dòng)阻力可忽略,即Hf1-20;故泵的壓頭為:H(2)泵的效率,即58.1。分析說(shuō)明:在本實(shí)驗(yàn)中,若改變出口閥的開(kāi)度,測(cè)出不同
16、流量下的若干組有關(guān)數(shù)據(jù),可按上述方法計(jì)算出相應(yīng)的H及值,并將H-Q、N-Q、-Q關(guān)系標(biāo)繪在坐標(biāo)紙上,即可得到該泵在n2900r/min下的特性曲線(xiàn)。3-14 離心泵的工作點(diǎn) 與流量調(diào)節(jié)當(dāng)離心泵安裝在一定的管路系統(tǒng)中工作時(shí),其壓頭和流量不僅與離心泵本身的特性有關(guān),而且還取決于管路的工作特性。一管路特性曲線(xiàn)將泵的HQ曲線(xiàn)與管路的Qe曲線(xiàn)繪在同一坐標(biāo)系中,兩曲線(xiàn)的交點(diǎn)稱(chēng)為泵的工作點(diǎn)M。如圖2-4所示。圖2-2 管路特性曲線(xiàn)和泵的工作點(diǎn)1說(shuō)明 (1) 泵的工作點(diǎn)由泵的特性和管路的特性共同決定,可通過(guò)聯(lián)立求解泵的特性方程和管路的特性方程得到;(2) 安裝在管路中的泵,其輸液量即為管路的流量;在該流量下泵
17、提供的揚(yáng)程也就是管路所需要的外加壓頭。因此,泵的工作點(diǎn)對(duì)應(yīng)的泵壓頭和流量既是泵提供的,也是管路需要的;(3) 工作點(diǎn)對(duì)應(yīng)的各性能參數(shù)()反映了一臺(tái)泵的實(shí)際工作狀態(tài)。當(dāng)離心泵安裝在特定管路系統(tǒng)中工作時(shí),液體要求泵供給的壓頭可由柏努利方程式求得,即 上式中 與管路中液體流量無(wú)關(guān),在輸液高度和壓力不變的情況下為一常數(shù),以符號(hào)表示。若貯槽與受槽的截面都很大,該處流速與管路相比可忽略不計(jì),則 ,上式可簡(jiǎn)化為 此式中壓頭損失為 式中Q為管路系統(tǒng)的流量,m3/s對(duì)于特定的管路系統(tǒng),l、le、d均為定值,湍流時(shí)摩擦系數(shù)的變化也很小,令 BQ2 由上式可知,在特定管路中輸送液體時(shí),所需壓頭隨液體流量Q的平方而變
18、化。將此關(guān)系描繪在坐標(biāo)圖上,即得圖2-2 Q曲線(xiàn),稱(chēng)為管路特性曲線(xiàn)。它表示在特定的管路中,壓頭隨流量的變化關(guān)系。此線(xiàn)的形狀與管路布置及操作條件有關(guān),而與泵的性能無(wú)關(guān)。二工作點(diǎn) 輸送液體是靠泵和管路相互配合完成的。一臺(tái)離心泵安裝在一定的管路系統(tǒng)中工作,包括閥門(mén)開(kāi)度也一定時(shí),就有一定的流量與壓頭。此流量與壓頭是離心泵特性曲線(xiàn)與管路特性曲線(xiàn)交點(diǎn)處的流量與壓頭。此點(diǎn)稱(chēng)為泵的工作點(diǎn)。顯然,該點(diǎn)所表示的流量Q與壓頭,既是管路系統(tǒng)所要求,又是離心泵所能提供的。若該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)效率是在最高效率區(qū),則該工作點(diǎn)是適宜的三 流 量 調(diào) 節(jié) 泵在實(shí)際操作過(guò)程中,經(jīng)常需要調(diào)節(jié)流量。從泵的工作點(diǎn)可知,調(diào)節(jié)流量實(shí)質(zhì)上就是改變離
19、心泵的特性曲線(xiàn)或管路特性曲線(xiàn),從而改變泵的工作點(diǎn)的問(wèn)題。所以,離心泵的流量調(diào)節(jié),不外從兩方面考慮,其一是在排出管線(xiàn)上裝適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)閥,以改變管路特性曲線(xiàn);其二是改變離心泵的轉(zhuǎn)速或改變?nèi)~輪外徑,以改變泵的特性曲線(xiàn),兩者均可以改變泵的工作點(diǎn),以調(diào)節(jié)流量。1改變閥門(mén)的開(kāi)度 改變閥門(mén)開(kāi)度以調(diào)節(jié)流量,實(shí)質(zhì)是用開(kāi)大或關(guān)小閥門(mén)的方法來(lái)改變管路特性曲線(xiàn)。當(dāng)閥門(mén)關(guān)小時(shí),管路局部阻力加大,管路特性曲線(xiàn)變陡,泵的工作點(diǎn)由移到。流量由QA減小到QB。當(dāng)閥門(mén)開(kāi)大時(shí),管路局部阻力減小,管路特性曲線(xiàn)變得平坦一些,工作點(diǎn)移到,流量加大到Q。2改變泵的轉(zhuǎn)數(shù)改變離心泵的轉(zhuǎn)數(shù)以調(diào)節(jié)流量,實(shí)質(zhì)上是維持管路特性曲線(xiàn)不變,而改變泵的特性曲
20、線(xiàn),泵原來(lái)的轉(zhuǎn)數(shù)為nA,工作點(diǎn),要把泵的轉(zhuǎn)數(shù)提高到nB,泵的特性曲線(xiàn)就上移到nB位置,工作點(diǎn)由移到,流量和壓頭都相應(yīng)加大。若把泵的轉(zhuǎn)數(shù)降到nc,泵的特性曲線(xiàn)就移到nc位置,工作點(diǎn)移到,流量和壓頭都相應(yīng)地減小。為了達(dá)到改變轉(zhuǎn)數(shù)以調(diào)節(jié)流量,離心泵可以采用內(nèi)燃機(jī)、變速裝置及蒸汽透平等帶動(dòng)。3車(chē)削葉輪的外徑車(chē)削葉輪的外徑是離心泵調(diào)節(jié)流量的一種獨(dú)特方法。在車(chē)床上將泵葉輪的外徑車(chē)小,這時(shí)葉輪直徑、流量、壓頭和功率之間關(guān)系,可按切割定律計(jì)算。4并聯(lián)操作圖2-3 泵的并聯(lián)操作當(dāng)一臺(tái)泵的流量不夠時(shí),可以用兩臺(tái)泵并聯(lián)操作,以增大流量。一臺(tái)泵的特性曲線(xiàn)如圖2-3中曲線(xiàn)所示。兩臺(tái)相同的泵并聯(lián)操作時(shí),其聯(lián)合特性曲線(xiàn)的作
21、法是在每一個(gè)壓頭條件下,使一臺(tái)泵操作時(shí)的特性曲線(xiàn)上的流量增大一倍而得出特性曲線(xiàn)如圖中曲線(xiàn)。但需要注意,對(duì)于同一管路,其并聯(lián)操作時(shí)泵的流量不會(huì)增大一倍。因?yàn)閮膳_(tái)泵并聯(lián)后,流量增大,管路阻力亦增大。原來(lái)單個(gè)泵的工作點(diǎn)為,并聯(lián)后移至點(diǎn)。顯然點(diǎn)的流量(2Q)不是點(diǎn)流量(QI)的兩倍,除非管路系統(tǒng)沒(méi)有能量損失。 5串聯(lián)操作圖2-4 泵的串聯(lián)操作 當(dāng)生產(chǎn)上需要利用原有泵提高泵的壓頭時(shí),可以考慮將泵串聯(lián)使用兩臺(tái)相同型號(hào)的泵串聯(lián)工作時(shí),每臺(tái)泵的壓頭和流量也是相同的。因此,在同樣的流量下,串聯(lián)泵的壓頭為單臺(tái)泵的兩倍。將單臺(tái)泵的特性曲線(xiàn)的縱坐標(biāo)加倍,橫坐標(biāo)保持不變,可求得兩臺(tái)泵串聯(lián)后的聯(lián)合特性曲線(xiàn) 。由圖2-4中
22、可知,單個(gè)泵的工作點(diǎn)為,串聯(lián)后移至點(diǎn)。顯然點(diǎn)的壓頭(H),并不是點(diǎn)的壓頭(HI)的兩倍6流量調(diào)節(jié)方法的比較采用什么方法來(lái)調(diào)節(jié)流量,關(guān)系到能耗問(wèn)題。當(dāng)轉(zhuǎn)速不變采用閥門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)流量,這種方法簡(jiǎn)便,并為工廠廣泛采用。但關(guān)小閥門(mén)會(huì)使阻力加大,因而需要多消耗一部分能量以克服附加的阻力,這是不經(jīng)濟(jì)的。當(dāng)采用改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量時(shí),可使管路特性曲線(xiàn)保持來(lái)變,流量隨轉(zhuǎn)速下降而減小,動(dòng)力消耗也相應(yīng)降低,因而采用改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量節(jié)能效果是顯著的。但需要變速裝置或價(jià)格昂貴的變速原動(dòng)機(jī),且難以做到流量連續(xù)調(diào)節(jié),這是其主要的缺點(diǎn)。此外,減小葉輪直徑可改變泵的特性曲線(xiàn),但其主要缺點(diǎn)是可調(diào)節(jié)流量范圍不大,且直徑減小不當(dāng)還會(huì)降低泵
23、的效率。在輸送流體量不大的管路中,一般都用閥門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)流量,只有在輸液量很大的管路才考慮使用調(diào)速的方法。例 2-2 在內(nèi)徑為150mm、長(zhǎng)度為280m的管路系統(tǒng)中,用離心泵輸送甲苯。已知該管路局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度為85m;摩擦系數(shù)可取為0.03。離心泵的特性曲線(xiàn)如附圖所示。若 為20m甲苯柱,試求離心泵的工作點(diǎn)。解: BQ2因 =12000所以 20+12000Q2根據(jù)上式可繪管路特性曲線(xiàn)。由圖中查得工作點(diǎn)的流量為74m3/h,壓頭為25.5m甲苯柱。2-15離心泵的氣蝕現(xiàn)象與安裝高度一、氣蝕現(xiàn)象在0-0、1-1(泵入口)截面間列柏努力方程 p0一定,當(dāng)Hg或吸入管路內(nèi)液體流速與壓頭損失增大,則p
24、1越小即Hg增大,泵入口處的壓力p1越小。(吸力越大),當(dāng)葉輪入口最低壓力p1降到液體在該處溫度下的飽和蒸汽壓pv時(shí),液體將有部分汽化,小汽泡隨液體流到葉輪內(nèi)壓力高于pv區(qū)域,小汽泡便會(huì)突然破裂,其中的蒸汽會(huì)迅速凝結(jié),周?chē)囊后w將以高速?zèng)_向剛消失的汽泡中心,造成很高的局部沖擊壓力,沖擊葉輪,發(fā)生噪音,引起震動(dòng),金屬表面受到壓力大、頻率高的沖擊而剝蝕,使葉輪表面呈現(xiàn)海綿狀,這種現(xiàn)象稱(chēng)為“氣蝕”。開(kāi)始汽蝕時(shí),汽蝕區(qū)域小,對(duì)泵的正常工作沒(méi)有明顯影響,當(dāng)汽蝕發(fā)展到一定程度時(shí),汽泡產(chǎn)生量較大,液體流動(dòng)的連續(xù)性遭到破壞,泵的Q、H、均明顯下降,不能正常操作,為避免汽蝕發(fā)生,泵的安裝高度不能太高。二汽蝕余量
25、汽蝕余量h是指離心泵入口處,液體的靜壓頭 與動(dòng)壓頭 之和超過(guò)液體在操作溫度下的飽和蒸汽壓頭pv/pg的某一最小指定值,即 此式中 汽蝕余量,m; pv操作溫度下液體飽和蒸汽壓,N/m2。三.允許安裝高度在貯槽液面和吸入口間列柏努力方程式得 將上兩式合并可導(dǎo)出汽蝕余量 與允許安裝高度Hg之間關(guān)系為 式中p0為液面上方的壓力,若為敞口液面則p0=pa。應(yīng)當(dāng)注意,泵性能表上的 值也是按輸送20水而規(guī)定的。當(dāng)輸送其它液體時(shí),需進(jìn)行校正。由上可知,只要已知汽蝕余量,便可確定泵的安裝高度。例2-3 用油泵從密閉容器里送出30的丁烷。容器內(nèi)丁烷液面上的絕對(duì)壓力為。液面降到最低時(shí),在泵入口中心線(xiàn)以下2.8m。
26、丁烷在30時(shí)的密度為580kg/m3,飽和蒸汽壓為。泵入口管路的壓頭為1.5m H2O。所選用的泵汽蝕余量為3m。試問(wèn)這個(gè)泵能否正常工作?解: 由于實(shí)際安裝高度大于允許安裝高度,不能保證整個(gè)輸送過(guò)程中不產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象。為保證泵正常操作,應(yīng)使泵入口線(xiàn)不高于最低液面2.4m,即從原來(lái)的安裝位置至少降低0.4m;或提高容器內(nèi)的壓力。2-16離心泵的類(lèi)型與選用一、離心泵的類(lèi)型離心泵的種類(lèi)很多,常用的類(lèi)型有清水泵、耐腐蝕泵、油泵、和雜質(zhì)泵。1 清水泵 (用于工業(yè)生產(chǎn)輸送物理、化學(xué)性質(zhì)與清水類(lèi)似的液體),以前我們用B表示,稱(chēng)為B型離心泵,3B33A,3表示泵吸入口直徑為3英寸,B表示單級(jí)懸臂式清水泵,33表示泵的揚(yáng)程,A表示該型號(hào)泵的
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