流體輸送機(jī)械2015

1、 重重 點(diǎn)：離心泵的特性和選用。點(diǎn)：離心泵的特性和選用。 覆蓋內(nèi)容：離心泵的結(jié)構(gòu)（主要部件及其作用）；工覆蓋內(nèi)容：離心泵的結(jié)構(gòu)（主要部件及其作用）；工作原理；類型；氣縛現(xiàn)象產(chǎn)生的原因及消除措施；離作原理；類型；氣縛現(xiàn)象產(chǎn)生的原因及消除措施；離心泵的理論流量與理論揚(yáng)程、離心泵的基本方程式及心泵的理論流量與理論揚(yáng)程、離心泵的基本方程式及影響揚(yáng)程、流量的主要因素；離心泵的主要性能參數(shù)影響揚(yáng)程、流量的主要因素；離心泵的主要性能參數(shù)（流量、揚(yáng)程、軸功率、效率）；特性曲線的測(cè)定、（流量、揚(yáng)程、軸功率、效率）；特性曲線的測(cè)定、換算和應(yīng)用；離心泵的工作點(diǎn)及其調(diào)節(jié)；氣蝕現(xiàn)象（換算和應(yīng)用；離心泵的工作點(diǎn)及其調(diào)節(jié)；

2、氣蝕現(xiàn)象（避免措施）、最小氣蝕余量、允許氣蝕余量、最大吸避免措施）、最小氣蝕余量、允許氣蝕余量、最大吸上真空高度；允許吸上真空高度等概念及測(cè)定；泵的上真空高度；允許吸上真空高度等概念及測(cè)定；泵的安裝高度的確定；泵的主要型號(hào)及選擇原則；正位移安裝高度的確定；泵的主要型號(hào)及選擇原則；正位移式輸送設(shè)備的特點(diǎn)及操作要點(diǎn)。式輸送設(shè)備的特點(diǎn)及操作要點(diǎn)。1 12 2流體輸送機(jī)械按工作原理分類： 離心式（葉輪式） 往復(fù)式 旋轉(zhuǎn)式 流體動(dòng)力作用式根據(jù)流體性質(zhì)的不同分成： 輸送液體用的泵 輸送氣體用的壓縮機(jī)（或風(fēng)機(jī)） 離心泵的操作原理和主要部件離心泵的操作原理和主要部件 離心泵的主要性能參數(shù)和特性曲線離心泵的主要

3、性能參數(shù)和特性曲線 影響離心泵特性的因素影響離心泵特性的因素 其它類型的泵其它類型的泵 1 1、定義：液體輸送機(jī)械就是將能量加給液體、定義：液體輸送機(jī)械就是將能量加給液體 的機(jī)械，通稱泵。的機(jī)械，通稱泵。2 2、分類：、分類： 離心泵：離心泵： 往復(fù)泵：往復(fù)泵： 旋轉(zhuǎn)泵：旋轉(zhuǎn)泵： 流體作用泵：流體作用泵：一、離心泵的操作原理和主要部件：一、離心泵的操作原理和主要部件： 葉輪泵殼泵軸吸入口底閥濾網(wǎng)調(diào)節(jié)閥排出口吸入管排出管 1、操作原理： A 獲能（葉輪） B 轉(zhuǎn)能排液（泵殼） C 吸液（入口）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，將動(dòng)能和靜壓給予液體，在泵殼內(nèi)液體的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變

4、成靜壓能，使液體獲得較高的壓力，壓出泵體外。 葉葉輪輪軸軸向向力力問(wèn)問(wèn)題題 軸向力軸向力閉式或半閉式葉輪后蓋板與泵殼之間空腔液體的壓強(qiáng)較吸入口側(cè)高，這使葉輪遭受指向吸入口方向的軸向推力，這使葉輪向吸入口側(cè)位移，引起葉輪與泵殼接觸處的磨損。解決辦法：a.葉輪后蓋板上鉆一些小孔-平衡孔;b.雙吸式泵。 思考：泵殼的主要作用是什么？匯集液體，并導(dǎo)出液體；能量轉(zhuǎn)換裝置 思考： 為什么導(dǎo)輪的彎曲方向與葉片彎曲方向相反？2、氣縛現(xiàn)象氣縛現(xiàn)象 氣縛現(xiàn)象氣縛現(xiàn)象：泵殼和吸入管路內(nèi)沒(méi)有充滿液體，泵內(nèi)有空氣，由于空氣密度遠(yuǎn)小于液體的密度，葉輪旋轉(zhuǎn)對(duì)其產(chǎn)生的離心力很小，葉輪中心處所形成的低壓不足以形成吸上液體所需要

5、的真空度，泵就無(wú)法工作。3、主要部件、主要部件A 葉輪：612片后彎葉片 平衡孔：平衡軸向推力B 泵殼（蝸殼） 導(dǎo)輪C 軸封裝置A 按葉輪數(shù)目按葉輪數(shù)目 多級(jí)泵多級(jí)泵 單級(jí)泵單級(jí)泵B 按吸液方式按吸液方式 雙吸式雙吸式 單吸式單吸式C C 按所產(chǎn)生的壓頭大小按所產(chǎn)生的壓頭大小 中壓泵中壓泵2050mH2O低壓泵低壓泵50mH2OD 按泵軸的位置按泵軸的位置 立式泵立式泵 臥式泵臥式泵軸NNe1 1、流量（送液能力、流量（送液能力Q ）單位）單位:m:m3 3/s/s2 2、揚(yáng)程（、揚(yáng)程（H，He）單位）單位:m:m3 3、軸功率（、軸功率（N軸軸）4 4、效率（、效率（ ） 泵軸泵軸 葉輪葉輪

6、 液體液體1 22122f -2121hppuuzzg2geeWppHggg 能量能量eeseNW WH gQ表表24 電動(dòng)機(jī)安全系數(shù)電動(dòng)機(jī)安全系數(shù) 1 1、離心泵的特性曲線、離心泵的特性曲線： H-QH-Q曲線：曲線： N N軸軸-Q-Q曲線：曲線： -Q-Q曲線：曲線：密度 N軸軸=Ne/ = Q Hg / 粘度轉(zhuǎn)速 Q1/q2=n1/n2 H1/H2=(n1/n2)2 N1/N2=(n1/n2)3葉輪直徑 Q/Q=D2/D2 H/H=(D2/D2)2 N/N=(D2/D2)3 1、離心泵的氣蝕現(xiàn)象 離心泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)液體在泵內(nèi)的壓強(qiáng)變化離心泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)液體在泵內(nèi)的壓強(qiáng)變化 a）泵入口）泵入口葉輪入

7、口葉輪入口 靜壓頭靜壓頭 動(dòng)壓頭基本不變動(dòng)壓頭基本不變,總壓頭總壓頭 b）葉輪入口）葉輪入口葉輪入口轉(zhuǎn)彎點(diǎn)（壓強(qiáng)最低點(diǎn)）葉輪入口轉(zhuǎn)彎點(diǎn)（壓強(qiáng)最低點(diǎn)） 流體流到葉輪轉(zhuǎn)彎點(diǎn)，消耗能量，靜壓頭流體流到葉輪轉(zhuǎn)彎點(diǎn)，消耗能量，靜壓頭 ，動(dòng)壓頭基不變，總壓頭，動(dòng)壓頭基不變，總壓頭 c）葉輪轉(zhuǎn)彎點(diǎn)）葉輪轉(zhuǎn)彎點(diǎn)葉輪出口葉輪出口 葉輪對(duì)流體做功，靜壓頭葉輪對(duì)流體做功，靜壓頭 動(dòng)壓頭動(dòng)壓頭 總壓頭總壓頭 d）葉輪出口）葉輪出口泵出口泵出口 泵殼流道漸大，動(dòng)壓頭一部分轉(zhuǎn)換為靜壓頭，靜壓頭泵殼流道漸大，動(dòng)壓頭一部分轉(zhuǎn)換為靜壓頭，靜壓頭 流動(dòng)又消耗流動(dòng)又消耗 能量能量,動(dòng)壓頭動(dòng)壓頭 總壓頭總壓頭 v 從上述分析可以看出

8、，在葉輪入口轉(zhuǎn)彎處存在一個(gè)壓強(qiáng)最低點(diǎn)。如果此處附近的從上述分析可以看出，在葉輪入口轉(zhuǎn)彎處存在一個(gè)壓強(qiáng)最低點(diǎn)。如果此處附近的最低壓力等于或小于輸送溫度下液體的飽和蒸汽壓，液體就會(huì)在該處發(fā)生汽化并最低壓力等于或小于輸送溫度下液體的飽和蒸汽壓，液體就會(huì)在該處發(fā)生汽化并產(chǎn)生氣泡，氣泡隨同液體從低壓區(qū)流向高壓區(qū)，氣泡在高壓作用下迅速凝結(jié)或破產(chǎn)生氣泡，氣泡隨同液體從低壓區(qū)流向高壓區(qū)，氣泡在高壓作用下迅速凝結(jié)或破裂，此時(shí)周圍的液體以極高的速度沖向原氣泡所占據(jù)的空間，在沖擊點(diǎn)處產(chǎn)生幾裂，此時(shí)周圍的液體以極高的速度沖向原氣泡所占據(jù)的空間，在沖擊點(diǎn)處產(chǎn)生幾萬(wàn)萬(wàn)KPa的壓強(qiáng)，沖擊頻率可高達(dá)幾萬(wàn)次之多，由于沖擊作用使

9、泵體震動(dòng)并產(chǎn)生噪的壓強(qiáng)，沖擊頻率可高達(dá)幾萬(wàn)次之多，由于沖擊作用使泵體震動(dòng)并產(chǎn)生噪音，且葉輪局部處在巨大沖擊力的反復(fù)作用下，使材料表面疲勞，從開始點(diǎn)蝕到音，且葉輪局部處在巨大沖擊力的反復(fù)作用下，使材料表面疲勞，從開始點(diǎn)蝕到形成裂縫，使葉輪或泵殼受到破壞，這種現(xiàn)象稱為形成裂縫，使葉輪或泵殼受到破壞，這種現(xiàn)象稱為“汽蝕現(xiàn)象汽蝕現(xiàn)象”。v 離心泵的吸液作用是由于吸入液面與泵入口處的壓力差造成，當(dāng)吸入液面壓力離心泵的吸液作用是由于吸入液面與泵入口處的壓力差造成，當(dāng)吸入液面壓力一定，而泵入口處的壓力必須大于輸送溫度下液體的飽和蒸汽壓，即壓力差是有一定，而泵入口處的壓力必須大于輸送溫度下液體的飽和蒸汽壓，即

10、壓力差是有限的，由于液體流動(dòng)的推動(dòng)力有限，因此泵的吸上高度也有一個(gè)最大限度，稱為限的，由于液體流動(dòng)的推動(dòng)力有限，因此泵的吸上高度也有一個(gè)最大限度，稱為最大吸上高度。泵的安裝位置不允許超過(guò)這一高度。最大吸上高度。泵的安裝位置不允許超過(guò)這一高度。 1 什什么么是是安安裝裝高高度度？ 泵的吸口與吸液方貯液槽液面間的垂直高度，稱為安裝高度，用H表示。 H可正可負(fù)。 其中，泵的吸口與吸液方貯液槽液面允許達(dá)到的最允許達(dá)到的最大大垂直高度稱為允許安裝高允許安裝高度，用度，用Hg表示。表示。離心泵的安裝高度離心泵的安裝高度指泵的吸入口與吸入液面間可允許達(dá)到的最大垂直距離Hg。設(shè)泵在最大吸上高度上操作，液面壓力

11、P0，泵入口處壓力P1，泵入口處流體流速u，密度，吸入管損失壓頭 Hf 。從吸液面0-0至泵入口1-1列柏氏方程P0/g+u02/2g+z0=P1/g+u12/2g+z1+Hf可以看出，當(dāng)z1上升，Hf0-1上升，則P1下降一直下降到氣蝕允許的最小絕壓，就不能再下降，否則就產(chǎn)生氣蝕，則此時(shí) z1-z0=Hg (u0=0) Hg=(P0-P1)/g - u12/2g - Hf,0-1對(duì)于敞口的貯槽P0=PaHg=(Pa-P1)/g-u12/2g-Hf,0-1 離心泵的允許吸上真空度離心泵的允許吸上真空度 氣蝕余量氣蝕余量 為了避免氣蝕現(xiàn)象，泵入口處壓強(qiáng)應(yīng)為允許的最低絕對(duì)壓強(qiáng)，則Pa-P1為泵人口

12、處的最高真空度。令Hs=(Pa-P1)/gHs離心泵的允許吸上真空度離心泵的允許吸上真空度，是指在泵人口處可允許達(dá)到的最高真空度，m液柱。Hg=Hs- u12/2g - Hf0-1Hs=Hs+(Ha-10)-(PV/9.81103 - 0.24)1000/ (a)、當(dāng)輸送與實(shí)驗(yàn)條件不同的清水時(shí)，可化簡(jiǎn)為： Hs1=Hs+(Ha-10)-(HV-0.24)(b)、當(dāng)輸送與實(shí)驗(yàn)條件不同的其他液體時(shí) Hs=HsH2O/ 為了防止氣蝕現(xiàn)象發(fā)生，在離心泵人口處液體的靜壓頭P1/g與動(dòng)壓頭u12/2g之和必須大于液體在操作溫度下的飽和蒸汽壓頭PV/g某一最小值，即h=P1/g - u12/2g - Pv/

13、gP1/g - u12/2g =h+Pv/g Hg=P0/g - h - Pv/g - Hf,0-1Hg=Hs - u12/2g - Hf,0-1=(Pa-P1)/g - u12/2g - Hf,0-1h= h 為了保證泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不發(fā)生氣蝕Hg實(shí)際=Hg計(jì)算-(10.5)m當(dāng)離心泵發(fā)生氣蝕時(shí)，我們可以通過(guò)以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：當(dāng)離心泵發(fā)生氣蝕時(shí)，我們可以通過(guò)以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：v 當(dāng)?shù)卮髿鈮篜a,Hs,Hg,易氣蝕v Hg,易氣蝕v 吸入管Hf,0-1,易氣蝕(故一般離心泵的吸入管比排出管粗)v 密度,Hs,易氣蝕v 液體溫度T,飽和蒸汽壓,易氣蝕 2、最大允許安裝高度、最大允許安裝高度Hg

14、剛好發(fā)生汽蝕時(shí)，在 0-0 面、1-1 面間列機(jī)械能衡算： 10 ,21102fgHgugppH離心泵的安裝高度離心泵的安裝高度app 0若貯槽通大氣，則10 ,2112 fagHgugppH故吸上真空度吸上真空度gppHasmin, 1max,10 ,212 fsgHguHH 剛好發(fā)生汽蝕時(shí) ，p1降至最小值p1,min，其時(shí)真空度達(dá)最大，稱為最大允許吸上最大允許吸上真空度真空度，用Hs,max表示： 由于流體有能量損失，為安全起見，常將其留一定裕量，取Hs= Hs,max -0.3m,稱為允許吸上允許吸上真空度真空度，則：3、允許汽蝕余量、允許汽蝕余量 h，m gpgugph221min,

15、 1min令-最小汽蝕余量當(dāng)泵入口處壓強(qiáng)降至p1,min時(shí)，泵內(nèi)首先在葉輪入口處出現(xiàn)氣蝕，該處壓強(qiáng)等于液體飽和蒸氣壓，在泵入口處截面1-1和葉輪入口處截面e-e間列伯努利方程得：efeHgugpgugp1 ,221min, 122葉輪入口處截面葉輪入口處截面ee10 , fsaHhgppHg于是實(shí)際安裝高度比Hg還要低0.51m，作為安全余量。 一般規(guī)定，為保證泵的正常運(yùn)行，應(yīng)在最小汽蝕余量的基礎(chǔ)上加一個(gè)安全余量0.3m，得到允許汽蝕余允許汽蝕余量量hs： 3 . 0minhhs-是泵的特性參數(shù)之一， 由廠家測(cè)定。hhs s的實(shí)驗(yàn)測(cè)定的實(shí)驗(yàn)測(cè)定：用：用20清水清水測(cè)定。測(cè)定。hhs s的校正的

16、校正：只要粘度變化不：只要粘度變化不大，無(wú)需校正。大，無(wú)需校正。 h影響允許汽蝕余量的因素：影響允許汽蝕余量的因素：當(dāng)流體流動(dòng)進(jìn)入阻力平方區(qū)時(shí)， hhs s僅與泵的尺寸結(jié)構(gòu)有關(guān)，僅與泵的尺寸結(jié)構(gòu)有關(guān)，是泵的抗氣蝕參數(shù)。是泵的抗氣蝕參數(shù)。 一、管路特性曲線一、管路特性曲線 對(duì)確定的管路系統(tǒng)，對(duì)確定的管路系統(tǒng)，補(bǔ)充的機(jī)械能？補(bǔ)充的機(jī)械能？ 如圖所示，取如圖所示，取1-1、2-2截面，基準(zhǔn)面：截面，基準(zhǔn)面：1-11 12 2對(duì)單位重量的流體列柏努利方程：對(duì)單位重量的流體列柏努利方程：2211221222efupupZHZHgggg只要管路系統(tǒng)的布置確定，則只要管路系統(tǒng)的布置確定，則Z1、Z2、p1、

17、p2為定值，即上式可變形為：為定值，即上式可變形為：222121212221()22efefppuuHZZHgguuHAHg動(dòng)壓頭差可動(dòng)壓頭差可忽略不計(jì)忽略不計(jì)2112()24NMiifiijijieiiluHdgQudi:第第i直管段，由于摩擦系數(shù)直管段，由于摩擦系數(shù)隨流量的變化幅度不隨流量的變化幅度不大，可以被作為常數(shù)處理。大，可以被作為常數(shù)處理。 對(duì)確定的管路系統(tǒng)，當(dāng)流體從低能位向高能對(duì)確定的管路系統(tǒng)，當(dāng)流體從低能位向高能位流動(dòng)時(shí)，隨著管路中被輸送的流體流量增加，位流動(dòng)時(shí)，隨著管路中被輸送的流體流量增加，則單位重量流體需要從輸送機(jī)械獲得的機(jī)械能增則單位重量流體需要從輸送機(jī)械獲得的機(jī)械能增

18、加。將各管段的流速與流量、管徑的關(guān)系代入流加。將各管段的流速與流量、管徑的關(guān)系代入流體阻力方程，則：體阻力方程，則：22411228()NMfiijeijifeeeHQd gHBQHABQ影響管路特性的因素：阻力影響管路特性的因素：阻力部分（包括管徑、管長(zhǎng)、管部分（包括管徑、管長(zhǎng)、管件數(shù)量、相對(duì)粗糙度）、勢(shì)件數(shù)量、相對(duì)粗糙度）、勢(shì)能增加（位能差能增加（位能差ZZ、pp、(p(p2 2-p-p1 1)/g)/g。1、 管路的特性曲線管路的特性曲線 管路的特性曲線是表示一定的管路系統(tǒng)所必需的有效壓管路的特性曲線是表示一定的管路系統(tǒng)所必需的有效壓頭頭He與流量與流量Qe的關(guān)系。的關(guān)系。 在一穩(wěn)定流動(dòng)

19、系統(tǒng)中，在在一穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)中，在1-1、2-2列柏努利方程式得：列柏努利方程式得： He= Z+ P/ g+ u2/2g+Hf 當(dāng)管路系統(tǒng)一定時(shí)，當(dāng)管路系統(tǒng)一定時(shí)， Z與與 P/ g均為定值，上式可整理成均為定值，上式可整理成如下形式：如下形式： He=K+BQe2 此式表示在特定的管路中，送液量此式表示在特定的管路中，送液量Qe與所需壓頭與所需壓頭He的關(guān)系的關(guān)系稱此式為管路特性曲線方程。將此關(guān)系標(biāo)繪在圖上，即可稱此式為管路特性曲線方程。將此關(guān)系標(biāo)繪在圖上，即可 得得HeQe曲線。曲線。當(dāng)離心泵安裝在一管路中，泵所提供的流量與當(dāng)離心泵安裝在一管路中，泵所提供的流量與壓頭（壓頭（H-Q）,應(yīng)與

20、管路所要的流量與壓頭應(yīng)與管路所要的流量與壓頭(He-Qe)相一致。若將相一致。若將(H-Q)與與(He-Qe)繪于同一圖中，繪于同一圖中，則兩曲線的交點(diǎn)即為工作點(diǎn)則兩曲線的交點(diǎn)即為工作點(diǎn)。 對(duì)一臺(tái)泵而言，其特性曲線H-Q是不會(huì)變的，而管路特性曲線可變。當(dāng)原工作點(diǎn)所提供的流量不滿足新條件下所需要的送液量時(shí)，即應(yīng)設(shè)法改變?cè)ぷ鼽c(diǎn)的位置，即需要進(jìn)行流量調(diào)節(jié)。流量調(diào)節(jié)方法有： 優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)便、靈活。缺點(diǎn)：閥門關(guān)小時(shí)，管路中阻力增大，能量損失增加，并可能時(shí)泵不在最高效率區(qū)域中工作。故此種調(diào)節(jié)方法多用于流量調(diào)節(jié)幅度不大，而經(jīng)常需要調(diào)節(jié)的場(chǎng)合。 1、 串聯(lián)串聯(lián)假若將兩臺(tái)型號(hào)相同的泵串聯(lián)操作，則每臺(tái)泵的壓頭和

21、流量也是各自相同的因此在同一流量下，兩臺(tái)串聯(lián)泵的壓頭為每臺(tái)泵的兩倍。H串串=2H單單兩臺(tái)泵串聯(lián)操作的總壓頭必低于單臺(tái)泵壓頭的兩倍。H串2H2、 并聯(lián)并聯(lián)將兩臺(tái)型號(hào)相同的泵并聯(lián)操作，且各自的吸入管路相同，則兩泵的流量和壓頭必各自相同，在同一壓頭下，兩臺(tái)并聯(lián)泵的流量等于單臺(tái)泵的兩倍。Q并并=2Q單單兩臺(tái)泵并聯(lián)操作的總流量必低于原單泵流量的兩倍。Q并并4 P 23105Pa(表) 鼓風(fēng)機(jī) P2/P1=1.154 通風(fēng)機(jī) P2/P1=11.15 P21.5mH2O(表) 真空泵 用于減壓 構(gòu)造和原理:與離心泵相似：機(jī)殼、葉輪、吸入口、排出口 性能參數(shù)和特性曲線 :風(fēng)量、全風(fēng)壓、靜風(fēng)壓、軸功率、效率 離心通風(fēng)機(jī)的特性曲