泵的計(jì)算與選用

泵的計(jì)算與選用演示文稿當(dāng)前1頁(yè)，總共65頁(yè)。泵的計(jì)算與選用當(dāng)前2頁(yè)，總共65頁(yè)。工廠(chǎng)里的常見(jiàn)離心泵房當(dāng)前3頁(yè)，總共65頁(yè)。當(dāng)前4頁(yè)，總共65頁(yè)。當(dāng)前5頁(yè)，總共65頁(yè)。第一節(jié)泵的計(jì)算具體地說(shuō)：就是根據(jù)輸送任務(wù)和工藝條件，計(jì)算泵的基本性能參數(shù)。基礎(chǔ)知識(shí)回顧當(dāng)前6頁(yè)，總共65頁(yè)。（一）離心泵的工作原理

主要依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉輪對(duì)液體作功，液體在離心力的作用下獲得了能量以提高靜壓能。1．排液過(guò)程 離心泵一般由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。它在啟動(dòng)前需先向泵殼內(nèi)灌滿(mǎn)被輸送的液體（稱(chēng)為灌泵），同時(shí)關(guān)閉排出管路中的閥門(mén)，待電機(jī)啟動(dòng)后，再開(kāi)出口閥。啟動(dòng)后，泵軸帶動(dòng)葉輪及葉片間的液體高速旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，液體從葉輪中心被拋向外周，并獲得了機(jī)械能，同時(shí)增大了流速（15-25m/s）。進(jìn)入泵殼后，由于流道逐漸擴(kuò)大，使部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換為靜壓能，獲得較高的壓強(qiáng)。一、離心泵的構(gòu)造和工作原理當(dāng)前7頁(yè)，總共65頁(yè)。2.吸液過(guò)程當(dāng)泵內(nèi)液體從葉輪中心被拋向外周時(shí)，葉輪中心形成了“低壓區(qū)”。由于貯槽液面上方的壓強(qiáng)大于泵吸入口處的壓強(qiáng)，在該壓強(qiáng)差的作用下，液體便經(jīng)吸入管路被連續(xù)地吸入泵內(nèi)，以補(bǔ)充被排出的液體。葉輪不停地運(yùn)轉(zhuǎn)，液體就會(huì)連續(xù)不斷地被吸入和排出。當(dāng)前8頁(yè)，總共65頁(yè)。3.氣縛現(xiàn)象當(dāng)啟動(dòng)離心泵時(shí)，若泵內(nèi)未能灌滿(mǎn)液體而存在大量氣體，則由于空氣的密度遠(yuǎn)小于液體的密度，泵內(nèi)產(chǎn)生的離心力很小，儲(chǔ)槽液面和泵入口處的壓差很小，不能推動(dòng)液體進(jìn)入泵內(nèi)，啟動(dòng)泵后不能輸送液體的現(xiàn)象稱(chēng)為氣縛。因此，離心泵是一種沒(méi)有自吸能力的液體輸送機(jī)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)。若泵的位置低于槽內(nèi)液面，則啟動(dòng)時(shí)就無(wú)需灌泵。當(dāng)前9頁(yè)，總共65頁(yè)。（二）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(dòng)機(jī)的機(jī)械能直接傳給液體，提高液體的動(dòng)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(jī)械結(jié)構(gòu)可分為閉式、半閉式和開(kāi)式（即敞式）三種，如圖2-1所示。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(jiǎn)單，雙吸式從葉輪兩側(cè)對(duì)稱(chēng)地吸入液體。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，用于大流量場(chǎng)合。當(dāng)前10頁(yè)，總共65頁(yè)。圖2-1離心泵的葉輪開(kāi)式葉輪（a圖）：兩側(cè)無(wú)前后蓋板，由葉片和輪轂組成；半閉式葉輪（b圖）：在吸入口側(cè)無(wú)蓋板；閉式葉輪（c圖）：兩側(cè)帶有前后蓋板。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。當(dāng)前11頁(yè)，總共65頁(yè)。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(kāi)成一個(gè)截面積逐漸擴(kuò)大的蝸殼形通道。泵殼的作用有：①匯集液體，即從葉輪外周甩出的液體，再沿泵殼中通道流過(guò)，排出泵體；②轉(zhuǎn)能裝置，因殼內(nèi)葉輪旋轉(zhuǎn)方向與蝸殼流道逐漸擴(kuò)大的方向一致，流速逐漸降低，減少了流動(dòng)能量損失，并且可以使部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能。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(dòng)能轉(zhuǎn)換為靜壓能及可以減少流動(dòng)的能量損失。（孔板與文丘里流量計(jì)）當(dāng)前12頁(yè)，總共65頁(yè)。3．軸封裝置

離心泵工作時(shí)是泵軸旋轉(zhuǎn)而泵殼不動(dòng)，泵軸與泵殼之間的密封稱(chēng)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，或外界空氣漏入泵內(nèi)低壓區(qū)。軸封裝置保證離心泵正常、高效運(yùn)轉(zhuǎn)，常用的軸封裝置有填料密封和機(jī)械密封兩種。制藥生產(chǎn)中廣泛采用機(jī)械密封。當(dāng)前13頁(yè)，總共65頁(yè)。二、離心泵的性能

離心泵的主要性能參數(shù)有流量，壓頭，軸功率，效率和氣蝕余量等。離心泵性能參數(shù)間的關(guān)系通常用特性曲線(xiàn)來(lái)表示。出廠(chǎng)時(shí)，標(biāo)牌或銘牌上標(biāo)有主要性能參數(shù)（最高效率時(shí)）。1離心泵的主要性能參數(shù)⑴流量qv

離心泵的流量qv是指離心泵在單位時(shí)間內(nèi)排送到管路系統(tǒng)的液體體積，常用單位為L(zhǎng)/S或m3/h；離心泵的流量與泵的結(jié)構(gòu)，尺寸(主要為葉輪直徑和寬度)及轉(zhuǎn)速等有關(guān)。應(yīng)予指出，離心泵總是和特定的管路相連系的，因此離心泵的實(shí)際流量還與管路特性有關(guān)。當(dāng)前14頁(yè)，總共65頁(yè)。二、離心泵的性能（2）壓頭（揚(yáng)程）H：泵給單位重量流體提供的有效機(jī)械能。其單位為[J/N]=[m]與流量、葉輪結(jié)構(gòu)、尺寸和轉(zhuǎn)速有關(guān)。揚(yáng)程不是升舉高度。揚(yáng)程升舉高度當(dāng)前15頁(yè)，總共65頁(yè)。⑶離心泵的功率功率分軸功率和有效功率：離心泵的有效功率Ne（P有）是指液體從葉輪獲得的能量,單位為W或kW。P有=Hqvg軸功率N（P軸）是指泵軸所需的功率，即電機(jī)傳給泵軸的功率，單位為W或kW。P軸=Hqvg/軸功率大于有效功率，二者之比稱(chēng)為效率，用表示。注意：泵標(biāo)牌上注明的軸功率是以20℃的清水為試驗(yàn)液體，若輸送實(shí)際液體密度較大，應(yīng)按實(shí)際工作的最大流量來(lái)計(jì)算軸功率。當(dāng)前16頁(yè)，總共65頁(yè)。⑷效率

電機(jī)傳給泵的能量不可能100%地傳給液體，因此離心泵都有一個(gè)效率的問(wèn)題，它反映了泵對(duì)外加能量的利用程度：

=(P有/P軸)×100%離心泵的效率與泵的尺寸、類(lèi)型、構(gòu)造、加工精度、流體流量和性質(zhì)有關(guān)，一般小型離心泵效率為50%-70%，大型泵可達(dá)90%左右。當(dāng)前17頁(yè)，總共65頁(yè)。2離心泵的特性曲線(xiàn)

離心泵的主要性能參數(shù)流量qv、壓頭H、軸功率P軸及效率間的關(guān)系曲線(xiàn)稱(chēng)為離心泵的特性曲線(xiàn)或工作性能曲線(xiàn)，此曲線(xiàn)由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。圖2-4為4B20型離心水泵在2900r／min時(shí)的特性曲線(xiàn)，由H-qv，P軸-qv及-qv三條曲線(xiàn)所組成。特性曲線(xiàn)隨轉(zhuǎn)速而變，故特性曲線(xiàn)圖上一定要標(biāo)出實(shí)驗(yàn)時(shí)的轉(zhuǎn)速。當(dāng)前18頁(yè)，總共65頁(yè)。(1)H-qv曲線(xiàn)表示泵的壓頭與流量的關(guān)系。離心泵的壓頭一般是隨流量的增大而下降(在流量極小時(shí)可能有例外)。當(dāng)前19頁(yè)，總共65頁(yè)。(2)P軸-qv曲線(xiàn)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大而上升，流量為零時(shí)軸功率最小。

常用電機(jī)的啟動(dòng)電流是正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的4-5倍以上，故泵啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)關(guān)閉泵的出口閥門(mén)，使啟動(dòng)電流減少，以保護(hù)電機(jī)。當(dāng)前20頁(yè)，總共65頁(yè)。(3)—qv曲線(xiàn)表示泵的效率與流量的關(guān)系。當(dāng)qv=0時(shí)，=0，隨著流量增大，泵的效率隨之而上升并達(dá)到一最大值，此后隨流量再增大時(shí)效率便下降，離心泵在一定轉(zhuǎn)速下有一最高效率點(diǎn)，通常稱(chēng)為設(shè)計(jì)點(diǎn)．當(dāng)前21頁(yè)，總共65頁(yè)。3.離心泵性能的影響因素

泵的生產(chǎn)部門(mén)所提供的離心泵特性曲線(xiàn)一般都是在一定轉(zhuǎn)速和常壓下，以常溫的清水為介質(zhì)做實(shí)驗(yàn)測(cè)得的，所輸送的液體不同、泵的轉(zhuǎn)速或葉輪直徑發(fā)生變化時(shí)應(yīng)當(dāng)重新進(jìn)行換算。（1）液體物性的影響①密度的影響

離心泵的壓頭、流量均與液體的密度無(wú)關(guān)，故泵的效率亦不隨液體的密度而改變，所以離心泵特性曲線(xiàn)中的H-qv及—qv曲線(xiàn)保持不變。但是泵的軸功率隨液體密度而改變，與液體密度成正比，P軸-qv曲線(xiàn)不再適用，應(yīng)乘以液體密度與水的比值；當(dāng)前22頁(yè)，總共65頁(yè)。3.離心泵性能的影響因素②粘度的影響

若被輸送液體的粘度大于常溫下清水的粘度，則泵體內(nèi)部液體的能量損失增大。因此泵的壓頭，流量都要減小，效率下降，而軸功率增大，亦即泵的特性曲線(xiàn)發(fā)生改變。

當(dāng)前23頁(yè)，總共65頁(yè)。（2）離心泵轉(zhuǎn)速的影響離心泵的特性曲線(xiàn)都是在一定轉(zhuǎn)速下測(cè)定的，改變轉(zhuǎn)速時(shí),泵的壓頭、流量、效率和軸功率也隨之改變。在轉(zhuǎn)速變化小于20%時(shí)，泵的流量、壓頭、軸功率與轉(zhuǎn)速的近似關(guān)系為（比例定律）:當(dāng)前24頁(yè)，總共65頁(yè)。（3）離心泵葉輪直徑的影響葉輪切削，直徑改變不小于原直徑90%時(shí)，其流量、壓頭和軸功率與葉輪直徑之間的近似關(guān)系為（切割定律）：當(dāng)前25頁(yè)，總共65頁(yè)。（1）離心泵的汽蝕現(xiàn)象當(dāng)泵葉片入口附近的最低壓強(qiáng)等于或小于輸送溫度下液體飽和蒸汽壓時(shí)，部分液體將在該處汽化并產(chǎn)生的汽泡，被液流帶入葉輪內(nèi)壓力較高處急劇收縮、破裂，則此處產(chǎn)生瞬間真空，造成周?chē)后w高速?zèng)_擊該點(diǎn)，產(chǎn)生劇烈的水擊。

當(dāng)前26頁(yè)，總共65頁(yè)。4.離心泵的汽蝕現(xiàn)象與安裝高度

現(xiàn)象：噪聲大、泵體振動(dòng)，大量氣泡破壞流體的連續(xù)性，阻塞流道，泵的流量、壓頭、效率都急劇下降。嚴(yán)重時(shí)，泵不能正常工作。防止措施：把離心泵安裝在恰當(dāng)?shù)母叨壬希_保泵內(nèi)壓強(qiáng)最低點(diǎn)處的靜壓高于工作溫度下被輸送液體的飽和蒸汽壓。當(dāng)前27頁(yè)，總共65頁(yè)。為避免汽蝕現(xiàn)象產(chǎn)生，葉片入口附近的最低壓強(qiáng)不能低于輸送溫度下液體的飽和蒸氣壓。（泵的安裝高度不能過(guò)高）泵內(nèi)最低壓強(qiáng)的位置不易確定，一般都規(guī)定泵入口處的最低壓強(qiáng)，稱(chēng)為入口處允許的最低壓強(qiáng)。

中國(guó)離心泵標(biāo)準(zhǔn)中通常采用允許汽蝕余量對(duì)泵的汽蝕現(xiàn)象加以控制。當(dāng)前28頁(yè)，總共65頁(yè)。汽蝕余量的定義為：為防止汽蝕現(xiàn)象發(fā)生，在離心泵入口處液體的靜壓頭與動(dòng)壓頭之和必須大于液體在操作溫度下的飽和蒸氣壓頭即

：

能保證不發(fā)生汽蝕

的的最小值，稱(chēng)為允許汽蝕余量

，亦為泵的性能，列于離心泵規(guī)格表中，由實(shí)驗(yàn)測(cè)得。

當(dāng)前29頁(yè)，總共65頁(yè)。（2）離心泵的最大安裝高度

離心泵的最大安裝高度又稱(chēng)為允許安裝高度，是指泵的吸入口與吸入貯槽液面間允許達(dá)到的最大垂直距離。如圖2-6，于貯槽液面0—0，與泵入口處l—1，列柏努利方程式可得出其計(jì)算式（2-8）：

Hgmax—泵的允許安裝高度m

為保證其安全操作不發(fā)生汽蝕，實(shí)際安裝高度當(dāng)前30頁(yè)，總共65頁(yè)。三、離心泵的操作、運(yùn)轉(zhuǎn)與調(diào)節(jié)1、管路特性曲線(xiàn)、工作點(diǎn)

前面介紹的離心泵特性曲線(xiàn)，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(yùn)行的離心泵，其實(shí)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(guò)程中，泵和管路是互相聯(lián)系和制約的。當(dāng)前31頁(yè)，總共65頁(yè)。1、管路特性曲線(xiàn)、工作點(diǎn)

管路特性曲線(xiàn)表示液體通過(guò)特定管路系統(tǒng)時(shí)，所需的壓頭與流量的關(guān)系。

對(duì)圖2-7所示的管路輸送系統(tǒng)，在1-1’與2-2’間列柏努利方程得：當(dāng)前32頁(yè)，總共65頁(yè)。

對(duì)于一定的管路系統(tǒng)，上式中的均為定值，與管路中的流體流量無(wú)關(guān)。儲(chǔ)槽和高位槽均為大截面u1=u2=0，△u2/2g≈0對(duì)特定的管路，閥門(mén)開(kāi)度一定且為完全湍流時(shí)，上式中的d、L、Le等均為定值，λ變化很小，于是令：

則上式可簡(jiǎn)化成：

He=A+Bqv2

(2-9)

式（2-9）即為管路特性方程，表示管路所需壓頭He隨液體流量的qv平方成正比；將其標(biāo)繪在相應(yīng)的坐標(biāo)圖上，稱(chēng)為管路特性曲線(xiàn)。當(dāng)前33頁(yè)，總共65頁(yè)。2.泵的工作點(diǎn)管路特性曲線(xiàn)與泵特性曲線(xiàn)交點(diǎn)M稱(chēng)為泵在管路上的工作點(diǎn)：在M點(diǎn)處：Q=QeH=He；該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的流量和壓頭既能滿(mǎn)足管路系統(tǒng)的要求，又為離心泵所能提供。若泵在該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的效率在最高效率區(qū)，為系統(tǒng)的理想工作點(diǎn)。當(dāng)前34頁(yè)，總共65頁(yè)。3.離心泵的流量調(diào)節(jié)實(shí)際生產(chǎn)中，工作點(diǎn)流量大于或小于所需要的輸送量，應(yīng)設(shè)法改變泵的工作點(diǎn)的位置，即進(jìn)行流量調(diào)節(jié)。1.改變管路特性2.改變泵的特性當(dāng)前35頁(yè)，總共65頁(yè)。3.離心泵的流量調(diào)節(jié)①改變閥門(mén)的開(kāi)度

改變泵出口閥門(mén)的開(kāi)度，即可改變管路特性曲線(xiàn)；閥門(mén)關(guān)小，特性曲線(xiàn)變陡，工作點(diǎn)由M移至M1點(diǎn)，流量由QM降至QM1；反之流量加大。當(dāng)前36頁(yè)，總共65頁(yè)。3.離心泵的流量調(diào)節(jié)②改變泵的轉(zhuǎn)速

改變泵的轉(zhuǎn)速，即可改變泵的特性曲線(xiàn)，轉(zhuǎn)速提高，H-Q線(xiàn)向上移，Q增大，反之則Q減小。當(dāng)前37頁(yè)，總共65頁(yè)。4.離心泵的運(yùn)轉(zhuǎn)①離心泵啟動(dòng)前必先灌泵。②泵啟動(dòng)前先將排出管道上的閥門(mén)關(guān)閉，待電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，再逐漸打開(kāi)排出管道上的閥門(mén)。③泵定期檢查和保養(yǎng)，防液體泄露和泵軸發(fā)熱。④先關(guān)閉閥門(mén)再停機(jī)，防液體倒流。當(dāng)前38頁(yè)，總共65頁(yè)。四、離心泵的類(lèi)型與選擇1離心泵的類(lèi)型(1)清水泵(B型、D型、Sh型)用于輸送物理、化學(xué)性質(zhì)類(lèi)似于水的清潔液體。最簡(jiǎn)單的清水泵為單級(jí)單吸式，系列代號(hào)為“IS”（原B型)：IS65-40-200泵吸入口的直徑，mm泵排出口的直徑,mm葉輪的直徑,mm當(dāng)前39頁(yè)，總共65頁(yè)。四、離心泵的類(lèi)型與選擇(1)清水泵(B型、D型、Sh型)若需要的揚(yáng)程較高，則可選D系列多級(jí)離心泵。一根軸上串聯(lián)多個(gè)葉輪。如:100D45*4若需要流量很大，則可選用雙吸式離心泵，其系列代號(hào)為“S”（原Sh型）。

泵吸入口的直徑，mm45表示設(shè)計(jì)點(diǎn)處單級(jí)揚(yáng)程，4表示葉輪級(jí)數(shù)當(dāng)前40頁(yè)，總共65頁(yè)。四、離心泵的類(lèi)型與選擇(２)油泵(Ｙ型)用于輸送石油產(chǎn)品，油泵系列代號(hào)為Y。因油類(lèi)液體具有易燃、易爆的特點(diǎn)，因此對(duì)此類(lèi)泵密封性能要求較高。輸送200℃以上的熱油時(shí)，還需設(shè)冷卻裝置。(3)耐腐蝕泵(F、IH型)當(dāng)輸送酸、堿等腐蝕性液體時(shí)應(yīng)采用耐腐蝕泵。耐腐蝕泵所有與液體介質(zhì)接觸的部件都采用耐腐蝕材料制作。⑷雜質(zhì)泵用于輸送懸浮液及稠厚的漿液等，其系列代號(hào)為P，又可分為污水泵、砂泵、泥漿泵等。這類(lèi)泵的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是葉輪上葉片數(shù)目少，葉片間流道寬，有的型號(hào)泵殼內(nèi)還襯有耐磨材料。當(dāng)前41