離心泵基礎(chǔ)知識

1、精品文檔2-2 離心泵離心泵結(jié)構(gòu)簡單，操作容易，流量均勻，調(diào)節(jié)控制方便，且能適用于多種特殊性質(zhì)物料，因此離心泵是化工廠中最常用的液體輸送機械。近年來，離心泵正向著大型化、高轉(zhuǎn)速的方向發(fā)展。2.2.1離心泵的主要部件和工作原理.離蟲b半嚷式<圖2-1離心泵活頁輪一、離心泵的主要部件1 .葉輪葉輪是離心泵的關(guān)鍵部件，它是由若干彎曲的葉片組成。葉輪的作用是將原 動機的機械能直接傳給液體，提高液體的動能和靜壓能。根據(jù)葉輪上葉片的幾何形式，可將葉片分為后彎、徑向和前彎葉片三種，由 于后彎葉片可獲得較多的靜壓能，所以被廣泛采用。葉輪按其機械結(jié)構(gòu)可分為閉式、半閉式和開式（即敞式）三種，如圖 2-1 所

2、示。在葉片的兩側(cè)帶有前后蓋板的葉輪稱為閉式葉輪（c圖）；在吸入口側(cè)無蓋板的葉輪稱為半閉式葉輪（b圖）；在葉片兩側(cè)無前后蓋板，僅由葉片和輪轂 組成的葉輪稱為開式葉輪（a圖）。由于閉式葉輪宜用于輸送清潔的液體，泵的 效率較高，一般離心泵多采用閉式葉輪。葉輪可按吸液方式不同，分為單吸式和雙吸式兩種。單吸式葉輪結(jié)構(gòu)簡單， 雙吸式從葉輪兩側(cè)對稱地吸入液體（見教材圖 2- 3）。雙吸式葉輪不僅具有較大 的吸液能力，而且可以基本上消除軸向推力。2泵殼泵體的外殼多制成蝸殼形， 它包圍葉輪， 在葉輪四周展開成一個截面積逐漸 擴大的蝸殼形通道（見圖2-2）。泵殼的作用有：匯集液體，即從葉輪外周甩 出的液體，再沿泵

3、殼中通道流過，排出泵體；轉(zhuǎn)能裝置，因殼內(nèi)葉輪旋轉(zhuǎn)方向 與蝸殼流道逐漸擴大的方向一致， 減少了流動能量損失， 并且可以使部分動能轉(zhuǎn) 變?yōu)殪o壓能。若為了減小液體進入泵殼時的碰撞， 則在葉輪與泵殼之間還可安裝一個固定 不動的導(dǎo)輪（見教材圖 2-4 中 3）。由于導(dǎo)輪上葉片間形成若干逐漸轉(zhuǎn)向的流道， 不僅可以使部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，而且還可以減小流動能量損失。注意：離心泵結(jié)構(gòu)上采用了具有后彎葉片的葉輪， 蝸殼形的泵殼及導(dǎo)輪， 均 有利于動能轉(zhuǎn)換為靜壓能及可以減少流動的能量損失。3軸封裝置離心泵工作時是泵軸旋轉(zhuǎn)而泵殼不動， 泵軸與泵殼之間的密封稱為軸封。 軸 封的作用是防止高壓液體從泵殼內(nèi)沿間隙漏出，

4、或外界空氣漏入泵內(nèi)。 軸封裝置 保證離心泵正常、高效運轉(zhuǎn)，常用的軸封裝置有填料密封和機械密封兩種。二、離心泵的工作原理裝置簡圖如附圖。1排液過程離心泵一般由電動機驅(qū)動。 它在啟動前需先向泵殼內(nèi)灌滿被輸送的液體 （稱 為灌泵），啟動后，泵軸帶動葉輪及葉片間的液體高速旋轉(zhuǎn)，在慣性離心力的作 用下，液體從葉輪中心被拋向外周，提高了動能和靜壓能。進而泵殼后，由于流 道逐漸擴大， 液體的流速減小， 使部分動能轉(zhuǎn)換為靜壓能， 最終以較高的壓強從 排出口進入排出管路。2吸液過程當泵內(nèi)液體從葉輪中心被拋向外周時， 葉輪中心形成了低壓區(qū)。 由于貯槽液 面上方的壓強大于泵吸入口處的壓強， 在該壓強差的作用下， 液

5、體便經(jīng)吸入管路 被連續(xù)地吸入泵內(nèi)。3氣縛現(xiàn)象當啟動離心泵時， 若泵內(nèi)未能灌滿液體而存在大量氣體， 則由于空氣的密度遠小于液體的密度，葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的慣性離心力很小，因而葉輪中心處不能形成 吸入液體所需的真空度，這種雖啟動離心泵，但不能輸送液體的現(xiàn)象稱為氣縛。 因此，離心泵是一種沒有自吸能力的液體輸送機械。 若泵的吸入口位于貯槽液面 的上方，在吸入管路應(yīng)安裝單向底閥和濾網(wǎng)。單向底閥可防止啟動前灌入的液體 從泵內(nèi)漏出，濾網(wǎng)可阻擋液體中的固體雜質(zhì)被吸入而堵塞泵殼和管路。若泵的位置低于槽內(nèi)液面，則啟動時就無需灌泵。E2-2 臨心泵奉國1葉耙皿一秦喘語一眾轉(zhuǎn)“4級人皆山-A 醫(yī)出222離心泵的主要性能參數(shù)

6、和特性曲線一、離心泵的主要性能參數(shù)離心泵的性能參數(shù)是用以描述一臺離心泵的一組物理量1. （葉輪）轉(zhuǎn)速 n： 10003000rpm； 2900rpm最常見。2. 流量Q:以體積流量來表示的泵的輸液能力，與葉輪結(jié)構(gòu)、尺寸和轉(zhuǎn)速 有關(guān)。泵總是安裝在管路中，故流量還與管路特性有關(guān)。3. 壓頭（揚程）H:泵向單位重量流體提供的機械能。與流量、葉輪結(jié)構(gòu)、 尺寸和轉(zhuǎn)速有關(guān)。揚程并不代表升舉高度。一般實際壓頭由實驗測定。4. 功率：（1）有效功率Ne :指液體從葉輪獲得的能量一一Ne HQ g ；此處Q的單位 為m/s(2) 軸功率N :指泵軸所需的功率。當泵直接由電機驅(qū)動時，它就是電機 傳給泵軸的功率。5

7、. 效率：由于以下三方面的原因，由電機傳給泵的能量不可能100%地傳給液體，因此離心泵都有一個效率的問題，它反映了泵對外加能量的利用程度：Ne /N容積損失；水力損失；機械損失。二、離心泵的特性曲線從前面的討論可以看出，對一臺特定的離心泵，在轉(zhuǎn)速固定的情況下，其壓 頭、軸功率和效率都與其流量有一一對應(yīng)的關(guān)系， 其中以壓頭與流量之間的關(guān)系 最為重要。這些關(guān)系的圖形稱為離心泵的特性曲線。由于它們之間的關(guān)系難以用 理論公式表達，目前一般都通過實驗來測定。 包括HQ曲線、NQ曲線和 Q 曲線。圖2-3某種型號離心泵的特性曲線離心泵的特性曲線一般由離心泵的生產(chǎn)廠家提供，標繪于泵的樣本或產(chǎn)品說明書中，其測

8、定條件一般是 20C清水，轉(zhuǎn)速也固定。典型的離心泵性能曲線如圖2-3所示。1 .討論（1）從HQ特性曲線中可以看出，隨著流量的增加，泵的壓頭是下降的， 即流量越大，泵向單位重量流體提供的機械能越小。 但是，這一規(guī)律對流量很小 的情況可能不適用。（2）軸功率隨著流量的增加而上升， 流量為零時軸功率最小，所以大流量 輸送一定對應(yīng)著大的配套電機。另外，這一規(guī)律還提示我們，離心泵應(yīng)在關(guān)閉出 口閥的情況下啟動，這樣可以使電機的啟動電流最小，以保護電機。（3）泵的效率先隨著流量的增加而上升， 達到一最大值后便下降。但流量 為零時，效率也為零。根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)選泵時，應(yīng)使泵在最高效率點附近工作，其 范圍內(nèi)的效率

9、一般不低于最高效率點的 92%（4）離心泵的銘牌上標有一組性能參數(shù)，它們都是與最高效率點對應(yīng)的性 能參數(shù)，稱為最佳工況參數(shù)。三、離心泵特性的影響因素1. 液體的性質(zhì)：（1）液體的密度：離心泵的壓頭和流量均與液體的密度無關(guān)， 有效功率和 軸功率隨密度的增加而增加，這是因為離心力及其所做的功與密度成正比，但效 率又與密度無關(guān)。（2）液體的粘度：若粘度大于常溫下清水的粘度，則泵的流量、壓頭、效 率都下降，但軸功率上升。所以，當被輸送流體的粘度有較大變化時，泵的特性 曲線也要發(fā)生變化。2. 轉(zhuǎn)速離心泵的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時，其流量、壓頭、軸功率和效率都要發(fā)生變化, 泵的特性曲線也將發(fā)生變化。若離心泵的轉(zhuǎn)速變

10、化不大（小于20%），則可以假設(shè)：轉(zhuǎn)速改變前后液體 離開葉輪處的出口速度三角形相似；轉(zhuǎn)速改變前后離心泵的效率不變。從而可導(dǎo)出以下關(guān)系:n2H2H12n2_n1N2N13n_2n1（比例定律）(2-2)3 葉輪外徑當泵的轉(zhuǎn)速一定時，壓頭、流量與葉輪的外徑有關(guān)。對于某同一型號的離心 泵，若對其葉輪的外徑進行“切割”，而其他尺寸不變，在葉輪外徑的減小變化 不超過5%時，離心泵的性能可進行近似換算。此時可以假設(shè)：（1）葉輪外徑變化前后，葉輪出口速度三角形相似；（2）葉輪外徑變化前后，離心泵的效率 不變；（3）葉輪外徑變化前后，葉輪出口截面積基本不變。從而可以導(dǎo)出以下關(guān) 系：3D1D2'2Q&#

11、39; D'2H' D2（切割定律）Q D2H D2（2-3）與比例定律同樣，要注意公式使用的條件。2900r/min時，測定某臺離心泵性例2-1:以20°C的水為介質(zhì)，在泵的轉(zhuǎn)速為能時，某次實驗的數(shù)據(jù)如下：流量12mVh,泵出口處壓強表的讀數(shù)為0.37MPa,泵入口處真空表讀數(shù)為0.027MPa,軸功率為2.3Kw。若壓強表和真空表兩測壓口間垂直距離為 0.4m,且 泵的吸入管路和排出管路直徑相同。 測定裝置如附圖。求：這次實驗中泵的壓頭 和效率。4離心泵5-上衲解：（1）泵的壓頭以真空表和壓強表所在的截面為41- 1'和2-2',列出以單位重量為衡

12、算基準的伯努利方程，即Zi2UiPi2gZ22U22gP2gH fi 2其中，Ziz20.4m,Uiu2,pi=-2.7 xiO4Pa（表壓），p 2=3.7 x105Pa（表壓）因測壓口之間距離較短，流動阻力可忽略，即Hi-2 0；故泵的壓頭為：540.4H=40.87m3.7 i052.7 i04i000 9.8i（2）泵的效率HQ g 40.87 i2 i000 9.8i° 58iN3600 2.3 1000. ，即 58.1 %。分析說明：在本實驗中，若改變出口閥的開度，測出不同流量下的若干組有關(guān)數(shù) 據(jù)，可按上述方法計算出相應(yīng)的 H及n值，并將H-Q N-Qn -Q關(guān)系標繪在

13、坐 標紙上，即可得到該泵在n = 2900r/min下的特性曲線。2.2.3離心泵的工作點和流量調(diào)節(jié)、管路特性曲線前面介紹的離心泵特性曲線，表示一定轉(zhuǎn)速下泵的壓頭、功率、效率與流量 的關(guān)系。在特定管路中運行的離心泵，其實際工作的壓頭和流量不僅取決于離心 泵本身的特性，而且還與管路特性有關(guān)。即在泵送液體的過程中，泵和管路是互 相聯(lián)系和制約的。因此在討論泵的工作情況前，應(yīng)先了解管路特性。管路特性曲線表示液體通過特定管路系統(tǒng)時，所需的壓頭與流量的關(guān)系。如 圖所示的送液系統(tǒng)，若液體貯槽與受液槽的液面均維持恒定，輸送管路的直徑均 一，在圖2-4中1- 1'和2-2'間列伯努利方程式，則可

14、求得液體流過管路系統(tǒng)所 需的壓頭（即要求離心泵提供的壓頭），即：He Z P Hfg（2-4）該管路輸送系統(tǒng)的壓頭損失可表示為：LLedu22gQe故式中u -d24% =(掃)R號誓q管路中液體流量，m/s ；d管路直徑，ml管路長度，m入一摩擦系數(shù)，無因次。(2-5)式中Le和 分別表示局部阻力的當量長度和阻力系數(shù)對特定的管路系統(tǒng)，上式中等式右邊各物理量中，除了入和Q外，其它各物理量為定值。且f(Qe)則 Hff'(Qe)Hez Pf'(Qe)將上式代入，可得：g，即為管路特性方程。(2-6)(2-7)JP對特定的管路，且在一定條件下操作，則 ？ z和g均為定值，并令:(2

15、-8)Q無關(guān)，并令:若液體在管路中的流動已進入阻力平方區(qū)，則此時入與LLed5(2-9)2 則可得特定管路的特性方程： H e K BQe(2-10)它表示在特定管路中輸送液體時，在管內(nèi)流動處于高度湍流狀態(tài)下，管路所需的壓頭H隨液體流量Q的平方而變。將此關(guān)系方程標繪在相應(yīng)的坐標圖上，即可 得到H-Qe曲線。這條曲線稱為管路特性曲線。此線的形狀由管路布置和操作條 件來確定，與離心泵性能無關(guān)。二、離心泵的工作點將泵的HQ曲線與管路的HeQ曲線繪在同一坐標系中，兩曲線的交點稱 為泵的工作點M如圖2-4所示。圖2-4管路特性曲線和泵的工作點1 說明(1)泵的工作點由泵的特性和管路的特性共同決定，可通過

16、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；在該流量下泵提供的 揚程也就是管路所需要的外加壓頭。因此，泵的工作點對應(yīng)的泵壓頭和流量既是 泵提供的，也是管路需要的；(3) 工作點對應(yīng)的各性能參數(shù)(Q，H，N )反映了一臺泵的實際工作狀態(tài)。 三、離心泵的流量調(diào)節(jié)由于生產(chǎn)任務(wù)的變化，管路需要的流量有時是需要改變的，這實際上就是要 改變泵的工作點。由于泵的工作點由管路特性和泵的特性共同決定，因此改變泵 的特性和管路特性均能改變工作點，從而達到調(diào)節(jié)流量的目的。1 改變出口閥的開度一一改變管路特性出口閥開度與管路局部阻力當量長度有關(guān)，后者與管路的特性有關(guān)。

17、所以改 變出口閥的開度實際上是改變管路的特性。Q» % Q輒0戒也圖2-5改變閥門開度時工作點變化 關(guān)小出口閥，le增大，曲線變陡，工作點由 M變?yōu)镸,流量下降，泵所提供的 壓頭上升；相反，開大出口閥開度， le減小，曲線變緩，工作點由 M變?yōu)镸2, 流量上升，泵所提供的壓頭下降。如圖 2-5所示。采用閥門調(diào)節(jié)流量快速簡便，且流量可連續(xù)變化，適合化工連續(xù)生產(chǎn)的要求， 因此應(yīng)用很廣泛。其缺點是當關(guān)小閥門時，管路阻力增加，消耗部分額外的能量， 實際上是人為增加管路阻力來適應(yīng)泵的特性。且在調(diào)節(jié)幅度較大時，往往使離心 泵不在咼效區(qū)下工作，不是很經(jīng)濟。2. 改變?nèi)~輪轉(zhuǎn)速改變泵的特性如圖2-6所

18、示，壓n ni ,轉(zhuǎn)速增加，流量和壓頭均能增加。這種調(diào)節(jié)流 量的方法合理、經(jīng)濟，但曾被認為是操作不方便，并且不能實現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)。但隨 著的現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，無級變速設(shè)備在工業(yè)中的應(yīng)用克服了上述缺點。是該種調(diào)節(jié)方法能夠使泵在高效區(qū)工作，這對大型泵的節(jié)能尤為重要。伽葉g 0疏4圖2-6改變泵轉(zhuǎn)速時工作點變化3. 車削葉輪直徑這種調(diào)節(jié)方法實施起來不方便，且調(diào)節(jié)范圍也不大。葉輪直徑減小不當還可能降 低泵的效率，因此生產(chǎn)上很少采用。在生產(chǎn)中單臺離心泵不能滿足輸送任務(wù)要求 時，可采用離心泵并聯(lián)或串聯(lián)操作。例2-2 確定泵是否滿足輸送要求。將濃度為95%勺硝酸自常壓貯槽輸送至常壓設(shè)備中去，要求輸送量為36m

19、Vh, 液 體的升揚高度為7m輸送管路由內(nèi)徑為80mm的鋼化玻璃管構(gòu)成，總長為160m（包括所有局部阻力的當量長度）。輸送條件下管路特性曲線方程為：2He 7 0.06058Qe （Q單位為L/S ）?，F(xiàn)采用某種型號的耐酸泵，其性能列于下解：（1）對于本題，管路所需要壓頭通過在貯槽液面（1-1 '和常壓設(shè)備液面（2-2 '表中問：(1)(1)該泵是否合用？(2)(2)實際的輸送量、壓頭、效率及功率消耗各為多少?Q(L/s)03691215H(m)19.51917.916.514.412(%)01730424644已知：酸液在輸送溫度下粘度為31.15 10-Pas;密度為315

20、45kg/m。摩擦系數(shù)可取為0.015 。之間列柏努利方程求得:式中Z10,Z2管內(nèi)流速：U管路壓頭損失:2U12g7 m, p1P24QHfHe g0（表壓），3623600* 0.785* 0.08022e u2gU12U22gU21.99m/ s160°0150.08Z2丄9匚6.06m2* 9.81以（L/s ）計的管路所需流量：Q 36*1000 10L/s3600Z1管路所需要的壓頭:HeZ2H f 76.0613.06m由附表可以看出，該泵在流量為 12 L/s時所提供的壓頭即達到了 14.4m，當流 量為管路所需要的10 L/s，它所提供的壓頭將會更高于管路所需要的

21、13.06m。 因此我們說該泵對于該輸送任務(wù)是可用的。另一個值得關(guān)注的問題是該泵是否在高效區(qū)工作。由附表可以看出，該泵的 最高效率為46%流量為10 L/s時該泵的效率大約為43%為最高效率的93.5 %, 因此我們說該泵是在高效區(qū)工作的。（2）實際的輸送量、功率消耗和效率取決于泵的工作點，而工作點由管路 特性和泵的特性共同決定。2題給管路的特性曲線方程為：H e 7 0.06058Qe（其中流量單位為L/s ）據(jù)此可以計算出各流量下管路所需要的壓頭，如下表所示：Q(L/s)03691215H(m)77.5459.18111.9115.7220.63可以作出管路的特性曲線和泵的特性曲線，如圖所

22、示。兩曲線的交點為工作點,其對應(yīng)的壓頭為14.8m；流量為11.4L/S ;效率0.45 ;軸功率可計算如下：HQ10235.68kW14.8*11.4 10 *1545102* 0.45Q, L/s分析說明：（1）判斷一臺泵是否合用，關(guān)鍵是要計算出與要求的輸送量對應(yīng)的管 路所需壓頭，然后將此輸送量與壓頭和泵能提供的流量與壓頭進行比較，即可得出結(jié)論。另一個判斷依據(jù)是泵是否在高效區(qū)工作， 即實際效率不低于最高效率的92%（ 2）泵的實際工作狀況由管路的特性和泵的特性共同決定， 此即工作點的概念。 它所對應(yīng)的流量（如本題的 11.4L/s ）不一定是原本所需要的 （如本題的 10L/s ）。 此時

23、，還需要調(diào)整管路的特性以適用其原始需求。思考題：1、是不是所有情況下離心泵啟動前都要灌泵？2、離心泵結(jié)構(gòu)中有哪些是轉(zhuǎn)能部件？3、離心泵銘牌（標牌）上標出的性能參數(shù)是指該泵的最大值嗎？4、離心泵的揚程和升揚高度有什么不同？2.2.4 離心泵的氣蝕現(xiàn)象與安裝高度離心泵在管路系統(tǒng)中安裝高度是否合適， 將直接影響離心泵的性能、 運行及 使用壽命，因此在管路計算中應(yīng)正確確定泵的安裝高度。一、離心泵的氣蝕現(xiàn)象由離心泵工作原理可知， 在離心泵葉輪中心附近形成低壓， 這一壓強的高低 與泵的吸上高度密切相關(guān)。1泵的吸上高度是指貯槽液面與離心泵吸入口之間的垂直距離。當貯槽上方壓強一定時， 若泵吸入口的壓強越低，

24、則吸上高度就越高， 但是 泵吸入口的低壓是有限制的。 當在泵的流通 （一般在葉輪入口附近） 中液體的靜 壓強等于或低于該液體在工作溫度下的飽和蒸汽壓pV 時，液體將部分氣化，產(chǎn)生氣泡。 含氣泡的液體進入高壓區(qū)后， 氣泡就急劇凝結(jié)或破裂。 因氣泡的消失而 產(chǎn)生了局部真空， 周圍的液體就以極高的速度流向原氣泡中心， 瞬間產(chǎn)生了極大 的局部沖擊壓力，造成對葉輪和泵殼的沖擊，使材料受到破壞。2氣蝕現(xiàn)象：通常把泵內(nèi)氣泡的形成和破裂而使葉輪材料受到損壞的過程， 稱為氣蝕現(xiàn)象。離心泵在汽蝕狀態(tài)下工作：（1）泵體振動并發(fā)出噪音； （2）壓頭、流量效率大幅度下降，嚴重時不能 輸送液體；（3）時間長久， 在水錘沖

25、擊和液體中微量溶解氧對金屬化學(xué)腐蝕的雙 重作用下，葉片表面出現(xiàn)斑痕和裂縫，甚至呈海綿狀逐漸脫落。離心泵在正常運行時， 必須避免發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。 為此， 葉輪入口附近處液體 的絕對壓強必須高于該液體在工作溫度下的飽和蒸汽壓。這就要求離心泵有適宜 的安裝高度。通常由離心泵的抗氣蝕性能（又稱吸上性能）來確定其安裝高度。二、離心泵的抗氣蝕性能一般采用兩種指標來表示離心泵的抗氣蝕性能（又稱吸上性能）1 離心泵的允許吸上真空度允許吸上真空度是指為避免發(fā)生氣蝕現(xiàn)象， 離心泵入口處可允許達到的最高 真空度（即最低的絕對壓強）。其值通過實驗測定。由于實驗中不易測出葉輪入 口附近處的最低壓強的位置，因此以測定泵入口

26、處的壓強代替。如圖所示，假設(shè)大氣壓強為Pa,泵的入口處的液體靜壓強為Pl,則允許吸上真空 度的定義為：H's 旦 P1g（2-11 ）式中H's 離心泵的允許吸上真空度，m液柱；pa當?shù)卮髿鈮海糍A槽為密封槽，則應(yīng)為槽內(nèi)液面上方的壓強，Pa；pi 泵入口處的靜壓強，Pa；性能越好。H's值大小與泵的結(jié)構(gòu)、流量、被輸送液體的性質(zhì)及當?shù)卮髿鈮旱纫蛩赜嘘P(guān)，通常由泵的制造工廠實驗測定。實驗值列在泵的樣本或說明書的性能表 上。應(yīng)注意，該實驗是在大氣壓為 10mHgHO（9.81 x 104Pa）下，以20°C清水為 介質(zhì)進行的。因此若輸送其它液體，或操作條件與上述的實驗

27、條件不同時， 應(yīng)按下式進行換算:H's Hs (Ha10)(Pv(39.81 100.24)1000(2-12)式中H's操作條件下，輸送液體時允許吸上真空度，m液柱；Hs -實驗條件下，輸送清水時的允許吸上真空度，m水柱；H a當?shù)卮髿鈮?，mHOpv操作溫度下液體的飽和蒸氣壓，Pa；P操作溫度下液體的密度，Kg/m3;10實驗條件下的大氣壓強，mHO0.24 實驗條件下水的飽和蒸氣壓，mHO;1000 實驗條件下水的密度，Kg/m3不同海拔高度的大氣壓強見教材表 2 1應(yīng)予指出，由允許吸上真空度定義可知，它不僅具有壓強的意義，此時單位 為m液柱，又具有靜壓頭的概念，因此一般泵

28、性能表中把它的單位寫成 m兩者 數(shù)值上是相等的。允許吸上真空度也是泵的性能之一，一些離心泵的特性曲線圖中也畫出HQ曲線。應(yīng)注意在確定離心泵安裝高度時應(yīng)按泵最大流量下的 H值來進行計算。2.離心泵的氣蝕余量為防止氣蝕現(xiàn)象的發(fā)生，在離心泵的入口處液體的靜壓頭和動壓頭之和必須大于操作溫度下的液體飽和蒸汽壓頭某一數(shù)值,此數(shù)值即定義為離心泵的氣蝕余量 h，其定義為P12 u 1Pvhg2gg或2hP1PvU1g2g m(2-13)式中：Pv-在操作溫度下液體的飽和蒸氣壓，Pa。目前在國產(chǎn)泵樣本的性能表中，離心油泵中的氣蝕余量用符號h表示，離心水泵的氣蝕余量用 NPSH表示，本節(jié)中為簡化均用 h表示。而允

29、許吸上真空度即將被停止使用而臨界汽蝕余量 hc2PlminPvU1g 2g2Uk2gH f,1 Km(2-14)當流量一定且流體流動進入阻力平方區(qū)時,氣蝕余量厶h僅與泵的結(jié)構(gòu)及尺寸有關(guān)，它是泵的抗氣蝕性能參數(shù)。離心泵的厶hc由泵制造廠實驗測定， 的正常操作，將所測得的臨界汽蝕余量 余量 hr，并且列入泵產(chǎn)品樣本性能表中,其值隨流量增大而增大。為確保離心泵 hc加上一定的安全量后，稱為必需氣蝕 離心水泵用( NPSH r表示，離心油泵用 hr表示。在一些離心泵的特性曲線圖上，也繪出厶hr - Q曲線。也應(yīng)注意在確定離心泵安裝高度時應(yīng)取可能出現(xiàn)的最大流量為計算依據(jù)、離心泵的允許安裝高度由離心泵的吸

30、液示意圖2-7，列出伯努力方程式，可求得離心泵的允許安裝高度Hg：HgPaPl2U1Hf,0 1g2gm(2-15)若已知離心泵的必需氣蝕余量厶hr，則有:HgPaPvhrH f ,0 1g(2-16)若已知離心泵的允許吸上真空度，則有:2Hg H's * Hf,。！2g(2-17)四、討論1 從前面的討論中容易使人獲得這樣一種認識，即汽蝕是由于安裝高度太高引起的，事實上汽蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生可以有以下三方面的原因：離心泵的安裝高度太高；被輸送流體的溫度太高，液體蒸氣壓過高；吸入管路的阻力或壓頭 損失太高。允許安裝高度這一物理量正是綜合了以上三個因素對汽蝕的貢獻。由此，我們又可以有這樣一個推論

31、：一個原先操作正常的泵也可能由于操作條件的 變化而產(chǎn)生汽蝕，如被輸送物料的溫度升高，或吸入管線部分堵塞。2 有時，計算出的允許安裝高度為負值，這說明該泵應(yīng)該安裝在液體貯槽 液面以下。3允許安裝高度 Hg 的大小與泵的流量有關(guān)。由其計算公式可以看出，流量 越大，計算出的Hg越小。因此用可能使用的最大流量來計算 H是最保險的。4安裝泵時， 為保險計， 實際安裝高度比允許安裝高度還要小 0.5 至 1 米 （如考慮到操作中被輸送液體的溫度可能會升高； 或由于貯槽液面降低而引起的 實際安裝高度的升高） 。5當液體的操作溫度較高或其沸點較低時，應(yīng)注意盡量減小吸入管路的壓 頭損失（如可以選用較大的吸入管徑

32、，減少管件和閥門，縮短管長等） ；或?qū)㈦x 心泵安裝在貯槽液面以下，使液體利用位差自動流入泵體內(nèi)。2.2.5 離心泵的選用、安裝與操作一、離心泵的類型：1清水泵：適用于輸送清水或物性與水相近、 無腐蝕性且雜質(zhì)較少的液體。 結(jié)構(gòu)簡單，操作容易。（IS型、B型、D型、sh型）2耐腐蝕泵：用于輸送具有腐蝕性的液體，接觸液體的部件用耐腐蝕的材 料制成，要求密封可靠。 （ F 型）3油泵：輸送石油產(chǎn)品的泵，要求有良好的密封性和冷卻系統(tǒng)。 （丫型） 4雜質(zhì)泵：輸送含固體顆粒的液體、稠厚的漿液，葉輪流道寬，葉片數(shù)少。（ P 型）單吸泵；雙吸泵； 單級泵；多級泵；二、離心泵的選用1根據(jù)被輸送液體的性質(zhì)和操作條件

33、確定泵的類型。 2確定輸送系統(tǒng)的流量和所需壓頭。流量由生產(chǎn)任務(wù)來定，所需壓頭由管 路的特性方程來定。3根據(jù)所需流量和壓頭確定泵的型號（ 1）查性能表或特性曲線，要求流量和壓頭與管路所需相適應(yīng)。（ 2）若生產(chǎn)中流量有變動，以最大流量為準來查找，壓頭也應(yīng)以最大流量 對應(yīng)值查找。（3）若H和Q與所需要不符，則應(yīng)在鄰近型號中找 H和Q都稍大一點的。（ 4）若幾個型號都滿足，應(yīng)選一個在操作條件下效率最高的（ 5）為保險，所選泵可以稍大；但若太大，工作點離最高效率點太遠，則能量利用程度低。泵的類型和型號選出后，應(yīng)列出該泵的性能參數(shù)。4 核算泵的軸功率。若輸送液體的密度大于水的密度時，則要核算泵的軸 功率，

34、重新配置電動機。三、離心泵的安裝與操作1 安裝：(1) 安裝高度不能太高，應(yīng)小于允許安裝高度。(2) 盡量設(shè)法減小吸入管路的阻力，以減少發(fā)生汽蝕的可能性。主要考慮: 吸入管路應(yīng)短而直；吸入管路的直徑可以稍大；吸入管路減少不必要的管件和閥 門，調(diào)節(jié)閥應(yīng)裝于出口管路。2.操作：(1) 啟動前應(yīng)灌泵，并排氣。(2) 應(yīng)在出口閥關(guān)閉的情況下啟動泵，使啟動功率最小，以保護電動機。(3) 停泵前先關(guān)閉出口閥，以免損壞葉輪。(4) 泵運轉(zhuǎn)中應(yīng)定時檢查、維修等，特別要經(jīng)常檢查軸封的泄漏情況和發(fā)熱與否；經(jīng)常檢查軸承是否過熱，注意潤滑。例2-3:用IS80 65125型離心泵從常壓貯槽中將溫度為 50°

35、C的清水輸送到 他處，槽內(nèi)水面恒定，輸送量為 50mVh。已知泵吸入管路的壓頭損失為 2m動 壓頭可忽略，當?shù)卮髿鈮簽?.81 X104Pa。求：該離心泵的安裝高度 Hgo解：由附錄可查出：對IS80 65 125型離心泵來講，轉(zhuǎn)速為2900r/min，流量3為50m/h時的必需氣蝕余量為 hr = 3.0m。34又查出50oC時水的物理性質(zhì)為：988.1Kg/m ,pv 1.234 10 Pa故離心泵的允許安裝高度可用下式計算：Pa Pvghr H f0 19.81 1041.234 104988.1 9.81323.85m為安全起見，離心泵的實際安裝高度應(yīng)比允許安裝高度Hg低0.51mo貯

36、槽內(nèi)異丁烷液面恒定,例2-4:用某離心泵從貯槽向反應(yīng)器輸送液態(tài)異丁烷,液面上方壓強為652.37KPa(絕壓)，泵位于貯槽液面以下1.5m處，吸入管路的 全部壓頭損失為1.6m。異丁烷在輸送條件下的密度為 530Kg/m，飽和蒸氣壓為 637.65 KPa。在泵的性能表上查得輸送流量下泵必需氣蝕余量為 3.5m。試問：該泵能否正常操作？分析：要判斷該泵能否正常操作，應(yīng)根據(jù)已知條件，核算泵的安裝高度是否合適, 即能否避免汽蝕現(xiàn)象。解：先用公式計算允許安裝高度，以便和該離心油泵的實際安裝高度-1.5m進行比較。papvghr H fo i33由題意知.Pa 652.37 10 Pa, pv 637

37、.65 10 Pa, hr 3.5m,H fo 1 1.6m 代 入上式得:3.5 1.62.27m(652.37 637.65) 103530 9.81說明：已知泵的實際安裝高度為-1.5m，大于允許安裝高度-2.27m，即表明泵的 實際安裝咼度偏咼，可能發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，故該泵不能正常操作思考：若要使該泵能夠正常操作，則應(yīng)該采取什么措施？ 措施1:必須使該泵的安裝位置向下移動，至少移動（2.27-1.5 ）= 0.77m,但 為了安全起見，應(yīng)向下移動：0.77+0.5 = 1.27m以上，才能保證安全操作。措施2:請讀者回答：若泵的安裝位置不能移動，還可以采取什么措施，以保證 該離心油泵能正常操作?例2-5:某車間有一冷卻塔，需用離心泵將地面下水池中20oC的水送至塔頂水 槽內(nèi)，然后再壓入塔內(nèi)。水池和水槽內(nèi)液面高度均維持恒定， 兩液面上方均為大 氣壓。已知塔頂水槽液面比地面高15m，水池液面又比地面低1.5m。已估計出管 路計算總長度為52m （包括直管長度和所有局部阻力的當量長度），摩擦系數(shù)入 為0.018，管路系統(tǒng)要求送水量為72nVh。試由教材附錄中選用一臺適宜的離心 泵。