第二章 流体输送机械.ppt
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1、第二章第二章 流体输送机械流体输送机械离心泵:是借高速旋转的叶轮使液离心泵:是借高速旋转的叶轮使液体获得能量的。体获得能量的。容积泵(正位移泵):是利用活塞容积泵(正位移泵):是利用活塞或转子的挤压使流体升压以获得或转子的挤压使流体升压以获得能量的。能量的。离心泵是化工生产中最常用的一种离心泵是化工生产中最常用的一种液体输送机械,它的使用约占化液体输送机械,它的使用约占化工用泵的工用泵的80809090。2.1离心泵离心泵l2.1.1离心泵的工作原理和主要部离心泵的工作原理和主要部件件1离心泵的工作原理离心泵的工作原理当当离离心心泵泵启启动动后后,泵泵轴轴带带动动叶叶轮轮旋旋转转,叶叶片片之之
2、间间的的液液体体随随叶叶轮轮一一起起旋旋转转,在在离离心心力力的的作作用用下下,液液体体沿沿着着叶叶片片间间的的通通道道从从叶叶轮轮中中心心进进口口处处被被甩甩到到叶叶轮轮外外围围,以以很很高高的的速速度度流流入入泵泵壳壳,液液体体流流到到蜗蜗形形通通道道后后,由由于于截截面面逐逐渐渐扩扩大大,大大部部分分动动能能转转变变为为静静压压能能。于于是是液液体体以以较较高高的的压压力力,从从压压出出口口进进入入压压出出管管,输输送送到到所需的场所。所需的场所。输送原理:输送原理:泵泵轴轴带带动动叶叶轮轮旋旋转转液液体体旋旋转转离离心心力力(p,u)泵泵壳壳,Aup液液体体以以较较高高的的压压力力,从
3、从压压出出口口进进入入压压出出管管,输输送送到到所需的场所。所需的场所。中心真空中心真空吸液吸液气缚现象气缚现象:启动前未灌泵,空气密度很小,离心力也很小。启动前未灌泵,空气密度很小,离心力也很小。吸入口处吸入口处真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵,但真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵,但不能输送体。不能输送体。此现象称为此现象称为“气缚气缚”。说明离心泵无自吸能。说明离心泵无自吸能力。防止:灌泵。力。防止:灌泵。生产中一般把泵放在液面以下。生产中一般把泵放在液面以下。底阀(止逆阀),滤网是为了防止固体物质进入泵内。底阀(止逆阀),滤网是为了防止固体物质进入泵内。2 2 离心泵的主要部
4、件离心泵的主要部件1 1 叶轮叶轮叶叶轮轮是是离离心心泵泵的的最最重重要要部部件件。其其作作用用是是将将原原动动机机的的机机械械能能传传给给液体,液体,使液体的静压能和动能都有所提高。使液体的静压能和动能都有所提高。按结构可分为以下三种:按结构可分为以下三种:()开开式式叶叶轮轮:叶叶轮轮两两侧侧都都没没有有盖盖板板,制制造造简简单单,效效率率较较低低。它适用于输送含杂质较多的液体。它适用于输送含杂质较多的液体。()半半闭闭式式叶叶轮轮:叶叶轮轮吸吸入入口口一一侧侧没没有有前前盖盖板板,而而另另一一侧侧有有后盖板,它适用于输送含固体颗粒和杂质的液体。后盖板,它适用于输送含固体颗粒和杂质的液体。
5、()闭闭式式叶叶轮轮闭闭式式叶叶轮轮叶叶片片两两侧侧都都有有盖盖板板,这这种种叶叶轮轮效率较高,应用最广效率较高,应用最广 。闭闭式式或或半半开开式式叶叶轮轮的的后后盖盖板板与与泵泵壳壳之之间间的的缝缝隙隙内内,液液体体的的压压力力较较入入口口侧侧为为高高,这这使使叶叶轮轮遭遭受受到到向向入入口口端端推推移移的的轴向推力。轴向推力。可在后盖板上钻几个小孔,称为平衡孔可在后盖板上钻几个小孔,称为平衡孔 平衡孔作用:消除轴向推动力。(泵的效率有所下降)平衡孔作用:消除轴向推动力。(泵的效率有所下降)2 2 泵壳泵壳:泵壳的作用:泵壳的作用:(1 1)汇集液体;()汇集液体;(2 2)使部分动能有效
6、地转)使部分动能有效地转化为静压能。化为静压能。动能动能静压能。静压能。3轴封装置轴封装置轴封装置的作用:避免泵内高压液轴封装置的作用:避免泵内高压液体沿间隙漏出,或防止外界空气从体沿间隙漏出,或防止外界空气从相反方向进入泵内相反方向进入泵内 。离离心心泵泵的的轴轴封封装装置置有有填填料料密密封封和和机机械密封。械密封。机械密封的效果好于填料密封。机械密封的效果好于填料密封。2.1.2离心泵的基本方程式(不讲)离心泵的基本方程式(不讲)2.1.3 2.1.3 离心泵的性能参数与特性曲线离心泵的性能参数与特性曲线 1 1 离心泵的主要性能参数离心泵的主要性能参数1 1)流量流量Q Q 泵的流量(
7、又称送液能力)泵的流量(又称送液能力)单位时间内泵所输送的液体体单位时间内泵所输送的液体体积。积。单位为单位为/或或m m3 3/。与叶轮尺寸、转速、管路特性与叶轮尺寸、转速、管路特性有关。有关。2 2)扬程(压头)扬程(压头)H H 泵泵的的扬扬程程(又又称称泵泵的的压压头头)是是指指单单位位重重量量液液体体流流经经泵泵后后所所获获得得的的能能量量。单单位位为为米米液液柱柱。离离心心泵泵压压头头的的大大小小,取取决决于于泵泵的的结结构构(如如叶叶轮轮直直径径的的大大小小,叶叶片片的的弯弯曲曲情情况况等等)、转转速及流量。速及流量。泵泵的的压压头头可可用用实实验验方方法法测测定定,如如图图所所
8、示示。在在泵泵的的进进出出口口处处分分别别安安装装真真空空表表和和压压力力表表,在在真真空空表表与与压压力力表表之之间间列列柏柏努努得得方程式。方程式。3 3)效率效率 泵的效率就是反映能量损失的泵的效率就是反映能量损失的大小。大小。能量损失的原因能量损失的原因()容积损失()容积损失:泵的泄漏造成的。容积效率:泵的泄漏造成的。容积效率1。()水水力力损损失失:由由于于流流体体流流过过叶叶轮轮、泵泵壳壳时时产产生生的的能能损损失。失。水力效率水力效率2。()机机械械损损失失:泵泵在在运运转转时时,在在轴轴承承、轴轴封封装装置置等等机机械械部部件接触件接触处由于机械磨擦而消耗部分能量,机械效率处
9、由于机械磨擦而消耗部分能量,机械效率3。泵的总效率泵的总效率(又称效率)(又称效率)123对离心泵来说,一般对离心泵来说,一般0.60.85左右,大型泵可达左右,大型泵可达0.90。4 4)轴功率轴功率 离离心心泵泵的的轴轴功功率率是是指指泵泵轴轴所所需需的的功功率率。当当泵泵直直接接由由电电动动机机带带动动时时,它它即即是是电电机机传传给给泵泵轴轴的的功功率率,以以N N表表示示,其其单单位位为为W W或或KWKW。泵的有效功率可写成泵的有效功率可写成 由由于于有有容容积积损损失失、水水力力损损失失与与机机械械损损失失,所所以以泵泵的的轴轴功功率率N要要大于液体实际得到的有效功率,即大于液体
10、实际得到的有效功率,即泵泵在在运运转转时时可可能能发发生生超超负负荷荷,所所配配电电动动机机的的功功率率应应比比泵泵的的轴轴功功率率大大。在在机机电电产产品品样样本本中中所所列列出出的的泵泵的的轴轴功功率率,除除非非特特殊殊说说明以外,均系指输送清水时的数值明以外,均系指输送清水时的数值例例-某离心泵以某离心泵以20水水进行性能实验进行性能实验,测得体积流量测得体积流量为为720m3/h,泵出口压力表数,泵出口压力表数为为3.82kgf/cm2,吸入口真空,吸入口真空表读数为表读数为210mmHg,压力表,压力表和真空表间垂直距离为和真空表间垂直距离为410mm,吸入管和压出管内,吸入管和压出
11、管内径分别为径分别为350mm及及300mm。试求泵的压头。(能量损失试求泵的压头。(能量损失可以忽略)可以忽略)2 2 离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线 l一、离心泵的特征曲线一、离心泵的特征曲线l1 1、H-QH-Q曲线曲线l2 2、N N-Q Ql3 3、-Q Q Q,HQ,NQ=0,=0;注意:注意:特性曲线是在一定转速下测定。特性曲线是在一定转速下测定。最最高高效效率率点点称称为为设设计计点点。离离心心泵泵的的铭铭牌牌上上标标出出的的性性能能参参数数就是指该泵在运行时效率最高点的性能参数。就是指该泵在运行时效率最高点的性能参数。启动离心泵时,为了减小启动功率,应将出口阀关闭。启动离心
12、泵时,为了减小启动功率,应将出口阀关闭。高效率区:高效率区:max92%l3 3、离心泵的性能的改变和换算、离心泵的性能的改变和换算1)液体物性对离心泵特性的影响)液体物性对离心泵特性的影响(1)密度的影响密度的影响 离心泵的压头、流量、效率均与液体的密离心泵的压头、流量、效率均与液体的密度无关。但泵的轴功率与输送液体的密度有关,随液体密度无关。但泵的轴功率与输送液体的密度有关,随液体密度而改变。度而改变。因此,当被输送液体与水不同时,原离心泵特因此,当被输送液体与水不同时,原离心泵特性曲线中的性曲线中的NQ Q曲线不再适用,此时泵的轴功率需重新计曲线不再适用,此时泵的轴功率需重新计算算(2)
13、粘度的影响粘度的影响 若被输送液体的粘度大于常温下清水若被输送液体的粘度大于常温下清水的粘度,则泵体内部液体的能量损失增大,因此泵的粘度,则泵体内部液体的能量损失增大,因此泵的压头、流量都要减小,效率下降,而轴功率增大的压头、流量都要减小,效率下降,而轴功率增大,亦即泵的特性曲线发生改变。亦即泵的特性曲线发生改变。2 2)离心泵的转速对特性曲线的影响)离心泵的转速对特性曲线的影响当当转转速速n n改改变变时时,泵泵的的流流量量Q、压压头头H H及及功功率率N也也相相应应改改变变。对对同同一一型型号号泵泵、同同一一种种液液体体,在在效效率率不不变变的条件下,的条件下,Q、H H、N随随n n的变
14、化关系如下式表示。的变化关系如下式表示。适用条件:适用条件:同一型号泵、同一种液体,在效率同一型号泵、同一种液体,在效率不变的前提下。不变的前提下。3)叶轮直径对离心泵特性的影响)叶轮直径对离心泵特性的影响当当离离心心泵泵的的转转速速一一定定时时,通通过过切切割割叶叶轮轮直直径径D,使使其其变变小小,也也能能改变特性曲线改变特性曲线。(称为切割定律称为切割定律)适用条件:适用条件:同一型号泵、同一液体、同一转速同一型号泵、同一液体、同一转速下下直径直径D的的切割量小于切割量小于5。比例定律比例定律例例2-2一水泵的铭牌上标有:流量一水泵的铭牌上标有:流量36.2m3/h,扬程,扬程12m,轴功
15、率,轴功率1.82kw,效率,效率65%,配用电机容量,配用电机容量2.8kw,转数,转数1400rpm。今欲在以下情况下使用是否。今欲在以下情况下使用是否可以?如不可以,采用什么具体措施才能满足要求可以?如不可以,采用什么具体措施才能满足要求?(计数说明)(?(计数说明)(1)输送密度为)输送密度为1800kg/m3的溶液,的溶液,流量为流量为33m3/h,扬程为,扬程为12m;(;(2)输送密度为)输送密度为800kg/m3的油品,流量为的油品,流量为50m3/h,扬程为,扬程为24m。2.1.4离心泵的气蚀现象与允许安装高度离心泵的气蚀现象与允许安装高度1离心泵的气蚀现象离心泵的气蚀现象
16、P98液液体体是是由由于于离离心心泵泵入入口口的的静静压压力力低低于于外外界界压压力力而而使使液液体体流流入入泵泵内内的的。但但当当泵泵入入口口处处压压力力减减小小到到等等于于或或小小于于输输送送温温度度下下液液体体的的饱饱和和蒸蒸气气压压时时,液液体体将将在在泵泵的的吸吸入入口口附附近近沸沸腾腾气气化化并并产产生生大大量量的的气气泡泡;这这些些气气泡泡随随同同液液体体从从泵泵低低压压区区流流向向高高压压区区后后,在在高高压压作作用用下下迅迅速速凝凝结结或或破破裂裂。因因气气泡泡的的消消失失产产生生局局部部真真空空,此此时时周周围围的的液液体体以以极极高高的的速速度度流流向向原原气气泡泡占占据
17、据的的空空间间,产产生生了了极极大大的的局局部部冲冲击击力力。在在这这种种巨巨大大冲冲击击力力的的反反复复作作用用下下,使使叶叶轮轮或或泵泵体受到破坏,这种现象称为离心泵的体受到破坏,这种现象称为离心泵的“气蚀现象气蚀现象”。汽蚀:当汽蚀:当p1饱和蒸汽压饱和蒸汽压危害:噪音、震动,流量、扬程明显下降危害:噪音、震动,流量、扬程明显下降避免:最低点压强饱和蒸汽压避免:最低点压强饱和蒸汽压产生原因:产生原因:Hg高;高;泵吸入管路局部阻力过大泵吸入管路局部阻力过大;液体温液体温度高度高2离心泵的抗气蚀性能离心泵的抗气蚀性能 离心泵的抗气蚀性能可用气蚀余量和允许吸上真空度表示。离心泵的抗气蚀性能可
18、用气蚀余量和允许吸上真空度表示。1)离心泵的气蚀余量)离心泵的气蚀余量油泵用油泵用h-气蚀余量气蚀余量2)离心泵的允许吸上真空度)离心泵的允许吸上真空度称之为允许吸上真空度称之为允许吸上真空度由泵的制造厂家在由泵的制造厂家在98.1KPa(10mH2O)大气压)大气压下,用下,用20清水实验测得。清水实验测得。若操作条件与上述实验条件不一致或输送其它液体时,可若操作条件与上述实验条件不一致或输送其它液体时,可按按P1002-22的公式换算。的公式换算。3离心泵的允许安装高度离心泵的允许安装高度P102例例2-5例例2-3 2-3 某某台台离离心心泵泵,从从样样本本上上查查得得允允许许气气蚀蚀余
19、余量量为为2.0m2.0m(水水柱柱)。若若泵泵吸吸入入口口距距水水面面以以上上4 4m m高高度度处处,吸吸入入管管路路的的压压头头损损失失为为1.51.5m m(水水柱柱),当当地地大大气气压压为为0.1MPa0.1MPa。试试求求:(1 1)用用此此泵泵将将敞敞口口蓄蓄水水池池中中4040的的水水输输送送出出去去,泵泵的的安安装装高高度度是是否否合合适适?(2 2)若若水水温温为为8080,此此时时泵泵的的安安装装高高度度是是否合适?否合适?提高安装高度的方法:提高安装高度的方法:增大管径,减少管长,减少不必要增大管径,减少管长,减少不必要的管件和阀门。的管件和阀门。2.1.5 2.1.
20、5 2.1.5 2.1.5 离心泵的工作点和流量调节离心泵的工作点和流量调节离心泵的工作点和流量调节离心泵的工作点和流量调节 11管路特性曲线与离心泵的工作点管路特性曲线与离心泵的工作点管路特性曲线与离心泵的工作点管路特性曲线与离心泵的工作点工作点:工作点:泵的特性曲线泵的特性曲线H-Qv与与管路的特性曲线管路的特性曲线H-Q的交的交点。点。适宜工作点:工作点所对适宜工作点:工作点所对应效率在最高效率区。应效率在最高效率区。2 离心泵的流量调节离心泵的流量调节1)改变泵出口阀门开度改变泵出口阀门开度2)改变泵的转速改变泵的转速 阀门开度与流量变化示意图阀门开度与流量变化示意图泵的转速与流量变化
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