流體輸送設(shè)備

1、第二章流體輸送設(shè)備(Fluid-moving Machinery)第一節(jié)概述如果要將流體從一個地方輸送到期一個地方或者將流體從低位能向高位能處輸送，就必 須采用為流體提供能量的輸送設(shè)備。泵一一用于液體輸送：風(fēng)機(jī)一一用于氣體輸送。本章主 要介紹常用輸送設(shè)備的工作原理和特性，以便恰當(dāng)?shù)剡x擇和使用這些流體輸送設(shè)備。第二節(jié) 液體輸送設(shè)備一泵(Pumps) 2. 1. 1離心泵(Centrifugal Pumps)一、離心泵的工作原理及主要部件1、工作原理：離心泵體內(nèi)的葉輪固立在泵軸上，葉輪上有若干彎曲的葉片，泵軸在外力帶 動下旋轉(zhuǎn)，葉輪同時旋轉(zhuǎn)，泵殼中央的吸入口與吸入管相連接，側(cè)旁的排出口和排出管路9

2、相連接。啟動前，須灌液，即向殼體內(nèi)灌滿彼輸送的液體。啟動電機(jī)后，泵軸帶動葉輪一起旋轉(zhuǎn)，充滿葉片之間的液體也隨著旋轉(zhuǎn)，在慣性離心力的作 用下液體從葉輪中心被拋向外緣的過程中便獲得了能量，使葉輪外緣的液體靜壓強(qiáng)提髙，同 時也增大了流速，一般可達(dá)1525m/so液體離開葉輪進(jìn)入泵殼后，由于泵殼中流道逐漸加寬，液體的流速逐漸降低，又將一部 分動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，使泵出口處液體的壓強(qiáng)進(jìn)一步提髙。液體以較高的壓強(qiáng)，從泵的排出 口進(jìn)入排岀管路，輸送至所需的場所。當(dāng)泵內(nèi)液體從葉輪中心被拋向外緣時，在中心處形成了低壓區(qū)，由于貯槽內(nèi)液而上方的 壓強(qiáng)大于泵吸入口處的壓強(qiáng)，在此壓差的作用下，液體便經(jīng)吸入管路連續(xù)地被吸入

3、泵內(nèi)，以 補(bǔ)充被排出的液體，只要葉輪不停的轉(zhuǎn)動，液體便不斷的被吸入和排出。由此可見，離心泵之所以能輸送液體，主要是依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉輪，液體在離心力的作用下 獲得了能量以提高壓強(qiáng)。氣縛現(xiàn)象：不灌液，則泵體內(nèi)存有空氣，由于P空氣Na當(dāng)Q=0, Na最小iii)Q，QTn先T后l，存在一最髙效率點(diǎn)，此點(diǎn)稱為設(shè)計(jì)點(diǎn)。與Hum對應(yīng)的H, Q, Na值稱為最佳工況參數(shù)，也是銘牌所標(biāo)值。泵的髙效率區(qū)n=92%nm,這一區(qū)域左為泵的運(yùn)轉(zhuǎn)范用。五、離心泵性能的改變與換算泵的生產(chǎn)廠家所提供的離心泵特性曲線一般都是在一泄轉(zhuǎn)速和常壓下以20C的淸水作為工 質(zhì)做實(shí)驗(yàn)的。若被輸液的P, u不同，或改變泵的n,葉輪直徑，則

4、性能要發(fā)生變化。1.密度的影響：可知H, Q與P無關(guān)。泵的效率也不隨P而改變，所以HQ與nQ曲線保持不變。但P變Na也變，P f , Na f ,電機(jī)功率要仁2.粘度的影響則H I , QI ,H I和Na t o例2-3則H I , QI ,H I和Na t o3轉(zhuǎn)速的影響n變化，導(dǎo)致速度發(fā)生變化，H , Q和Na也發(fā)生變化，但n不變4.葉輪直徑的影響當(dāng)n肚時，H, Q與D：有關(guān)。若對同一型號的泵，換用直徑較小的葉輪，而英它幾何尺寸不變（僅是岀口處葉片的寬度稍 有改變），這種現(xiàn)象稱為葉輪的“切割”。六、離心泵的汽蝕現(xiàn)象與允許汲上高度(安裝高度)1.離心泵的汽蝕現(xiàn)彖(Cavitation)離心

5、泵運(yùn)轉(zhuǎn)時，液體在泵內(nèi)壓強(qiáng)的變化如圖所示：液體壓強(qiáng)隨著泵吸入口向葉輪入口而下降，葉片入口附近KK而處的壓強(qiáng) PK為最低, 此后由于葉輪對液體作功，壓強(qiáng)很快上升。假如：PK pva). 2.最大汲上真空高度與允許汲上最大真空髙度H：龍義：最大汲上貞空高度圧義：允許汲上真空髙度由于Pk位置不易確定，而泵入口處的壓強(qiáng)PI易測得（pi由真空表測得），當(dāng) PK=PV（OH,則 相應(yīng)的P1記作為pimino為防止汽蝕產(chǎn)生，pi/pg pimiiv/pg（一般提高0.3m或以上）由此P1來泄義HJ,HJ是離心泵的另一性能參數(shù)，一般HJ與被輸送液體的物性，泵的結(jié) 構(gòu)，流量及當(dāng)?shù)卮髿鈭R等有關(guān)，泵制造廠在泵出廠前要

6、標(biāo)泄，標(biāo)立時實(shí)驗(yàn)條件為大氣壓10 33mH?O, 20C淸水，測得的HJQ曲線列于泵樣本性能曲線中。若輸液的物性與水不同，且操作條件與標(biāo)左條件不符時，則需換算:(p“H uogonsATJISOJi)HSdX屮7再溟幣2累規(guī)U花一般Ah與泵的結(jié)構(gòu)和尺寸有關(guān)，由實(shí)驗(yàn)測左，并同標(biāo)繪于性能曲線圖上。4.離心泵的允許吸上髙度（允許安裝高度）HgHg泵的吸入口與貯槽液而間的允許到達(dá)的垂直距離，m液柱。若對泵吸入管列B s eg（在0O與1一1而間）實(shí)際安裝高度應(yīng)小于等于血。由上兩式可見，在一泄流量下Q=泄值，則Hg就直接與Hg有關(guān)，相應(yīng)地：HKM值大，Hg值就小，反之亦然。所以，對泵的吸入管路而言，宜短

7、而粗，盡疑不裝閥門和少裝管件，這樣Hui較小，以保 證一泄的Hg值。若Hg值為負(fù)，例如Hg二-2.0m,則意味著泵應(yīng)裝在液而下方2m以下處為宜，對于輸送飽和 蒸汽壓高的液體往往屬于這種情況。例2-4,例2-5確定適宜的安裝高度對泵的用戶來說是很重要的，目的是正確地使用泵，保證泵正常運(yùn)轉(zhuǎn), 以防汽蝕產(chǎn)生。七、離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)（重點(diǎn)）1.管路特性曲線與工作點(diǎn)1）管路特性曲線2）工作點(diǎn)：所謂離心泵的工作點(diǎn)是指離心泵的性能曲線（HQ曲線）與管路特性曲線的 交點(diǎn)，即在HQ坐標(biāo)上，分別描點(diǎn)作岀兩曲線的交點(diǎn)M點(diǎn)。如果HQ曲線方程可近似表示為H二A-BQ：管路特性曲線方程表示為H二K+CQ：,則工作點(diǎn)

8、對 應(yīng)的流咼和揚(yáng)程由這兩個方程聯(lián)立求解。這就是說，離心泵在特左的管路系統(tǒng)中運(yùn)轉(zhuǎn)時所提供的揚(yáng)程和流疑恰好等同于管路所需的揚(yáng)程和流量。例2-62.流呈:調(diào)節(jié)如果工作點(diǎn)的流量大于或小于所需的輸液量，則須進(jìn)行流量調(diào)節(jié)。流量調(diào)節(jié)實(shí)際上是改變 泵的工作點(diǎn)。 改變出口閥的開度：實(shí)際改變管路特性曲線原來Q所需Q,閥門關(guān)小，管路阻力增大，管路特性曲線上移，工作點(diǎn)由M-W點(diǎn)，流量減小。 改變泵的轉(zhuǎn)速或葉輪直徑：實(shí)際改變泵的HQ曲線n IH點(diǎn)，Q It -n , M-M點(diǎn)，Q tD I點(diǎn)，Q I比較，兩種流屋調(diào)ij措施可知：i用閥門調(diào)節(jié)流量快速方便，且流量可以連續(xù)變化，化工生產(chǎn)中應(yīng)用最廣。其缺點(diǎn)是閥門 關(guān)小時，流動

9、阻力增加，要額外多消耗一部分功率，且使泵在低效率點(diǎn)工作，經(jīng)濟(jì)上不合理。ii）方法不額外增加流動阻力，變化前后泵效率幾乎不變，能雖:利用經(jīng)濟(jì)。但調(diào)卩不方便, 且變速裝置或變速電動機(jī)價格貴,一般只有在調(diào)肖幅度大，時間又長的季廿性調(diào)卩中才使用。八、離心泵的組合操作（自學(xué)）實(shí)際工作中，有時遇到這種情況，即倉庫現(xiàn)有的離心泵不滿足輸送任務(wù)的要求，比如： 要求的揚(yáng)程與流量分別為H二110m, Q=80m7ha而庫存的泵性能為:1. H=100m, Q=50 m8/h,若干臺。2. H二60m, Q二80 m7h,若干臺。顯然，單臺泵工作時無法達(dá)到要求的流量和揚(yáng)程。為彌補(bǔ)單泵工作時這種不足，引出了泵的 組合操

10、作，即泵的串、并聯(lián)?，F(xiàn)以兩臺特性相同的泵為例來介紹：1.泵的并聯(lián)1）兩泵并聯(lián)的合成特性曲線：設(shè)有兩臺型號相同的離心泵并聯(lián)工作，并且各自的吸入管路 相同，則兩泵的流量和揚(yáng)程必相同。因此，在同樣的揚(yáng)程下，并聯(lián)泵的流量為單泵的兩倍。在HQ坐標(biāo)上將單泵特性曲線的橫 坐標(biāo)加倍而縱坐標(biāo)不變，得到這條曲線叫做兩泵并聯(lián)合成特性曲線。2）兩泵并聯(lián)系統(tǒng)的工作點(diǎn)對于兩泵并聯(lián)系統(tǒng)而言，管路特性曲線保持不變。兩泵并聯(lián)的合成特性曲線與管路特性 曲線的交點(diǎn)M即為工作點(diǎn)，對應(yīng)的坐標(biāo)值Q, H即為兩泵并聯(lián)工作時的Q井，H腫 由圖可知：Q井Q祇，但Q井V2Q那,這是因?yàn)镼”增大導(dǎo)致管路阻力損失增加（H=K+CQ2, QT-HT）

11、的緣故。Q“=2Q*，兩泵并聯(lián)時單泵在b狀態(tài)下工作。3）并聯(lián)泵的總效率與每臺泵在b點(diǎn)工作所對應(yīng)的單泵效率相同。2.泵的串聯(lián)1）兩泵串聯(lián)的合成特性曲線：設(shè)有兩臺型號相同的離心泵串聯(lián)工作，每臺泵的流量和揚(yáng)程 也必然相同。因此在同樣的流量下，串聯(lián)泵的壓頭為單臺泵的兩倍。在HQ標(biāo)繪出兩泵串 聯(lián)的合成特性曲線，將單泵的特性曲線縱坐標(biāo)加倍，而橫坐標(biāo)不變。2）兩泵串聯(lián)系統(tǒng)的工作點(diǎn)：同理，管路特性曲線也是不變的。兩線交點(diǎn)為工作點(diǎn)，兩坐標(biāo)值為H.T和H心由此可見，H t.H跟Q t.Q單但H t.Q沖，采用并聯(lián)。（低阻管路）Hi）對管路特性曲線而言，QMVQ 注，采用串聯(lián)。（高阻管路）例2-7上面介紹的是兩臺型

12、號相同的離心泵的串、并聯(lián)操作?，F(xiàn)在提出兩個問題：三臺或三臺以上離心泵的串或并聯(lián)操作時的流量、揚(yáng)程如何確左？如果兩臺型號不同的離心泵能否串或并聯(lián)操作？和兩臺型號相同的串、并聯(lián)操作問題是否 有區(qū)別？接下來提出三個問題供同學(xué)課后討論。1在流量Q二0Q段，并聯(lián)系的合成曲線怎樣作？I泵有無液體流岀？2在流量Q二0Q段，如I泵無液體流出，那么，II泵輸出的液體是否會反作用于I泵的泵 體，沖擊葉輪使泵反轉(zhuǎn)？3如果上述使【泵反轉(zhuǎn)有可能，不同型號泵并聯(lián)使用時，安裝與操作上應(yīng)采取什么措施？九、離心泵的類型和選擇1.離心泵的類型（了解）各種類型的離心泵按照其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)各自成為一個系列，并以一個或幾個字母作為系列代號。

13、 各類型系列泵可從泵標(biāo)本或機(jī)械產(chǎn)品目錄手冊查到?，F(xiàn)對常用的禽心泵的類型作簡單介紹。1）水泵（IS型，D型，S型）性能范圍：Q 6.3400m3/h；H 5125m。IS型 單級單吸離心泵，結(jié)構(gòu)如圖所示。該系列泵是我國第一個按國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO）設(shè)計(jì)，研制的 新產(chǎn)品。全系列共有29個品種?；どa(chǎn)中廣泛應(yīng)用。泵輸液溫度W80C，吸入壓力0. 3Mpa.口徑為40200mm。IS型系列可從泵樣本或機(jī)械產(chǎn)品目錄手冊中査到。D型一一多級離心泵，在同一根軸上串聯(lián)多個葉輪。性能范用：Q 6. 3580m5/h H 501800mS型一一雙吸泵，在同一泵殼內(nèi)有背靠背的兩個葉輪，從兩側(cè)同時吸液。由同一管道流岀。

14、雙吸泵可自動消除軸向推力。性能范用：Q 5014000m/h H 8. 7250m2）耐腐蝕泵（F型）：輸送酸、堿及濃氨水等腐蝕性液體時，需用耐腐蝕泵。長期以來F型泵是典型的耐腐蝕泵，現(xiàn)在又新開發(fā)了IH型泵。IH泵是節(jié)能產(chǎn)品，比F型泵平均效率提 髙5%。IH泵的揚(yáng)程為5125m,流量為6. 3400m7ho我國耐腐蝕泵所用材料、代號及使用液體種類簡述于下：灰口鑄鐵一一“H”，用于濃硫酸。髙硅鑄鐵一一“G”，用于硫酸。銘銀合金鋼一一“B”，用于常溫、低濃度硝酸、氧化性酸、堿液等。絡(luò)操鋁鈦合金鋼一一“M”，用于常溫、髙濃度硝酸。聚三氟氯乙烯塑料一一“S”，用于90C以下的硫酸、硝酸、鹽酸及堿液。3）油泵（Y型）：用以輸送不含固體顆粒、無腐蝕性的油類及石油產(chǎn)品。該類型泵要求密 封好，可防止易燃液體外漏。典型的油泵為Y型泵，揚(yáng)程為51740m,流量為5. 51270m/h,輸送介質(zhì)溫度為-20400C。4）雜質(zhì)泵（P型）：用于輸送懸浮液，一般采用敞式或半蔽式葉輪。雜質(zhì)泵中M型煤水泵 用于混濁煤水的輸送，PW型污水泵用于80C以下帶纖維的懸浮液輸送，WGF型污水泵是用 于輸送含有酸、堿的腐蝕型污水或化學(xué)漿液。IFV型臥式無堵塞泵是1986年從日本引進(jìn)的, 可輸送污水、泥水等，液體中所含最大顆粒不