过程流体机械—叶片泵.pptx

《过程流体机械—叶片泵.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《过程流体机械—叶片泵.pptx（35页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、泵发生汽蚀时，伴随有噪声，汽蚀严重时可听到泵内有“劈劈”“啪啪”的爆炸声，甚至连泵体都会产生振动，使泵的寿命大大缩短，同时泵的性能也发生变化，严重时大量汽泡使叶轮通道堵塞，液流的连续性遭到破坏，泵的扬程、流量和效率显著下降，出现所谓“断裂”工况，如图234所示。图234 汽蚀断裂工况 对离心泵来说，真正的低压区不在泵的入口，而在叶轮进口部位因此要控制叶轮入口附近低压区K点的压力，使，才不会出现汽蚀现象。第1页/共35页 2.1.5.2汽蚀余量 在实际工作中，我们会遇到这种情况，即如果某台泵在运行中发生了汽蚀，但是，在完全相同的使用条件下，换了另一种型号的泵，就可能不发生汽蚀，这说明泵在运转中是

2、否发生汽蚀和泵本身的汽蚀性能有关。泵本身的汽蚀性能通常用必需的汽蚀余量hr表式，它是指从泵入口到叶轮内最低压力点k处的静压能头降低值，也可用(NPSH)r表示。另一种情况是，对同一台泵来说，在某种吸入装置条件下运行时会发生汽蚀，当改变吸入装置条件下，就可能不发生汽蚀，这说明泵在运转中是否发生汽蚀和泵的吸入装置情况也有关系。按照泵的吸入装置情况所确定的汽蚀余量称为有效汽蚀余量ha。（1）装置的有效汽蚀余量ha 有效汽蚀余量（也可用NPSHa表示）是指液体进入泵前，液体本身所具有的避免泵发生汽蚀的能量，即液体自吸液池经吸入管路到达吸入口后，高出液体饱和蒸汽压Pst的那部分能头。其大小取决于泵的吸入

3、系统装置，而与泵本身无关。2009-9-15第2页/共35页（250）对于液体被吸上的情况，将式（249）代入上式，得（251a）对于液体倒灌入泵的情况，Z s取负值，（251b）第3页/共35页图236 汽蚀余量变化曲线（2）必需汽蚀余量hr自SS截面至K处产生压力降的原因如下：一般从吸入管至叶轮进口断面稍有收缩，因之液流有加速损失。另外液流从吸入口SS截面流向K处截面时有流动损失；从SS截面流向K处截面时，由于液流速度方向和大小都发生变化，引起绝对速度分布的不均匀，压力也会有所变化；由于液体进入叶轮流道时，要绕流叶片的进口边缘，从而造成相对速度的增大和分布的不均匀，引起压力下降。（252a

4、）第一项可忽略分析此图第4页/共35页再写出SS和II截面的柏努利方程(图233)并忽略两截面之间的阻力将上式代入式(252a)并移项，得（252b）如果式(252b)中叶轮内的压力PK降低到Pst时，则式(252b)可写为（252c）因为式(252c)等号的左边就是有效汽蚀余量ha，见式(250)，而等号右边则是必需汽蚀余量hr，所以并不表示有效=必须必须汽蚀余量有效汽蚀余量第5页/共35页（253a）考虑到绝对速度分布的不均匀，在式(253a)等号右边第一项乘以系数1（253b）由式(252c)可知，当有效汽蚀余量ha等于或小于必需汽蚀余量hr时，就会发生汽蚀。当二者相等时，则是开始发生汽

5、蚀的临界情况。hr和流量Q的关系曲线如图236所示。要想使泵不发生汽蚀,必须使hahr。为了保证离心泵良好运转，一般规定允许汽蚀余量（254）泵的允许安装高度：第6页/共35页（255）同样，泵样本上查出的h是用20的水实测出的。如果泵输送的介质为非水的其他液体，其h 应进行修正，可参考有关资料。图237为对碳氢化合物求法，即式中用20的水实测出的允许汽蚀余量；碳氢化合物的允许汽蚀余量；修正系数。第7页/共35页图237 允许汽蚀余量修正系数 离心泵汽蚀性能曲线和泵的其他性能曲线一样，也随泵的工作转速n的不同而改变。根据离心泵的汽蚀相似，离心泵必需汽蚀余量间的关系为：第8页/共35页2.1.5

6、.3改善离心泵汽蚀性能的途径 离心泵的汽蚀由泵本身的必需汽蚀余量hr和吸入装置系统的有效汽蚀余量ha决定。（1）提高泵本身抗汽蚀性能措施 适当加大叶轮入口直径D0和叶片进口边宽度b1。增大D0和b1可降低叶轮入口平均速度v0和叶片进口平均相对速度W1，使hr减小。采用双吸叶轮。叶轮每边进入二分之一的流量，对整个叶轮来讲，相当于维持了原单吸泵的汽蚀性能，而流量加大一倍。采用诱导轮。诱导轮是一种类似于轴流式的叶轮，它装在离心泵叶轮的前面，所产生的扬程对叶轮的进口进行增压，从而改善汽蚀性能。采用优质叶轮材料。从外部条件来看，当无法或很难避免轻度汽蚀时，则叶轮的材料要选择强硬材料如高铬不锈钢之类，并进

7、行精细加工。这对减小由于汽蚀而产生的叶轮表面点蚀破坏，可起到一些缓和作用。（2）提高有效汽蚀余量ha的措施选定合适的安装高度,尽可能减少吸入管道的水力损失。考虑到扬程变化辐度的影响。第9页/共35页2.1.6离心泵的选择 2.1.6.1选择原则 (1)应满足工艺过程提出的对流量，压头及输送液体性质的要求；(2)应具有良好的吸入性能，轴封装置严密可靠，润滑冷却良好，零部件有足够的强度以及便于操作和维修；(3)泵的高效工作区域要宽，能适应工况的变化；(4)泵的尺寸要小，重量要轻，结构要简单，制造应容易，从而成本低；(5)其他特殊要求，如防爆、耐腐蚀、耐磨损等。2.1.6.2选择步骤 (1)列出选择

8、泵时所需的原始数据 包括输送液体的物理性质(密度、粘度、饱和蒸汽压、腐蚀性等)，操作条件(离心泵进出口两侧设备内的压力、操作温度、流量等)以及泵所在位置情况(如环境温度、海拔高度、装置水平面和垂直面要求，进、出口两侧设备内液面至泵中心距离和管线布置方案等)。第10页/共35页(2)估算泵的流量和扬程(3)选择泵的类型及型号(4)核算泵的性能曲线 根据流程图的布置，计算出最困难条件下泵入口的有效汽蚀余量，与该泵的允许值相比较。（根据泵的汽蚀余量H，计算出泵的最大允许安装高度，与工艺流程图中拟定的实际安装高度相比较。）(5)计算泵的轴功率和驱动机功率 根据离心泵所输送液体的工况点参数(Q、H和)，

9、可计算得泵的轴功率 第11页/共35页选用驱动泵的驱动机时，应该考虑要有1015的贮备功率，则驱动机的功率Pt为2.1.7离心泵的轴向力及其平衡（自学）2.1.8离心泵的主要零部件(了解内容）2.1.8.1叶轮叶轮是离心泵中最重要的零件，它将驱动机的能量传给液体。按有无前后盖板，叶轮结构可分为：闭式叶轮；开式叶轮；半开式叶轮。按吸入方式，叶轮可分为：单吸叶轮；双吸叶轮。第12页/共35页图243 离心泵叶轮型式 第13页/共35页2.1.8.2换能装置 离心泵的换能装置是指叶轮出口到泵出口法兰，或多级泵次级叶轮进口前的过流通道部分。作用：液体从叶轮中出来的速度很大，一般高达1525ms以上，而

10、泵的排出管或次级叶轮入口速度又要求较低，限制在24ms左右。因此，需要采用换能装置将叶轮流出的高速液体收集起来，并将液体导向泵排出管或送住多级泵的次级叶轮入口，与此同时将叶轮给予液体的多余动能部分转化成压力能。（1）蜗壳(2)导轮 第14页/共35页图244 蜗壳第15页/共35页图245 径向式导轮第16页/共35页2.1.8.3密封装置作用：为了保证泵的正常工作，防止液体外漏，内漏或外界空气吸入泵内，必须在叶轮和泵壳间，轴和泵壳体间都装有密封装置。常用的密封装置：密封环、填料密封和机械密封，后二种属转轴的密封装置。（1）密封环密封环是密封装置的一种，用来防止液体从叶轮排出口通过叶轮和泵壳间

11、的间隙漏回吸入口。图246 叶轮的密封环（a）平接式；（b）直角接式 第17页/共35页（2）填料密封作用原理：依靠填料变形，使泵轴(或轴套)外圆表面和填料紧密接触实现其密封。密封程度调节：轴封的严密性可用压紧或放松填料压盖的方法进行调节。填料的压紧程度要适当。压得过紧使填料与轴或轴套的摩擦功耗加大，降低其寿命，严重时将使填料与轴或轴套烧毁。压得过松，其密封性差，泄漏量增加或外界空气大量进入泵内，使离心泵无法工作。图247 填料函1填料函外壳；2填料；3液封环；4填料压盖；5厎衬环 第18页/共35页图248 液封环 图249 带节流套的填料密封 当输送含有固体颗粒的液体时，为了不使泥浆进入填

12、料，或在高压泵中，为了不使高压液体直接作用于填料，避免造成填料很快磨损，在填料前端设置减压装置节流套。2009-9-21第19页/共35页（3）机械密封 机械密封的构成 机械密封又称端面密封，其结构如图250所示，主要由下列三部分组成：图250 机械密封（a）单端面机械密封；（b）双端面机械密封1传动螺钉；2传动轴；3弹簧；4推环；5动环密封圈；6动环；7静环；8静环密封圈；9防转销 第20页/共35页a主要密封元件 由动环(旋转环)、静环(固定环)组成。动环和静环一般均用不同材料制成，一个硬度较低(一般用石墨或石墨加其他充填剂)，一个硬度较高(可以用碳钢堆焊硬质合金、陶瓷等)但也可根据具体情

13、况将两个环用同一材料制成(如碳化钨对碳化钨)。b辅助密封元件 由动环密环圈、静环密封圈和其他适当的垫片组成。根据不同的要求，辅助密封元件常采用O形环、v形环，楔形环或其他形状的密封环。辅助密封元件除了应具有密封能力外，还应有一定的弹性，以便能吸收密封面受不良影响的振动，辅助密封元件常用橡胶或塑料等材料制成。c压紧元件和其他辅助元件 如弹簧、推环、传动座、防转销等，以及为保证动环和静环工作所必需的其他零件都属于这一类元件。有一个动环和一个静环的机械密封叫单端面机械密封。如图250(a)所示。有两个动环和两个静环的密封叫双端面机械密封，如图250(b)所示 第21页/共35页 机械密封的特点 优点

14、：与填料密封相比，机械密封的优点是密封性能好，寿命长，泄漏少，消耗功率少，在运转中可以达到几乎不漏的程度，所以广泛应用于输送高温、高压和强腐蚀性液体的离心泵；机械密封的缺点是制造复杂，价格较贵，损坏时不易更换(因为要拆下泵的部分零件)，动环、静环和其他辅助密封的元件材料不好选择。此外，安装精度对机械密封工作情况有很大影响，安装得不好则增大泄漏量和降低寿命。可输送各种液体，如清水、海水、油类、酸、碱、盐溶液及其他有机溶液。要求液体不含悬浮颗粒，如果液体含有悬浮颗粒，可选用双端面机械密封。2.1.9离心泵的典型结构（自学）第22页/共35页2.2 轴流泵 2.2.1轴流泵的原理和结构轴流泵是一种低

15、扬程，大流量的叶片式泵，过流部分如图所示，液体沿吸入管进入叶轮，它和叶轮叶片相互作用，获得能量，然后通过导叶和弯管，进入排出管。轴流泵是利用叶片对绕流液体产生升力而输出液体的 图265 轴流泵结构简图1吸入管；2叶轮；3导叶；4弯管；5排出 2.2.2轴流泵的基本方程（268）上式表明：在轴流泵中没有离心力而引起的扬程增值的作用。第23页/共35页图267 轴流泵特性曲线 图268 轴流泵的通用特性曲线 第24页/共35页2.2.3轴流泵的性能特点 轴流泵与离心泵相比，具有下列性能特点 （1）扬程随流量的减小而增大，HQ曲线陡降，并有转折点，如图267所示。其主要原因是，流量较小时，在叶轮叶片

16、的进口和出口产生回流，水流多次重复得到能量，类似多级加压状态，所以扬程急剧增大。同时，回流使水流阻力损失增多，从而造成轴功率增大的现象，一般空转扬程H0约为设计工况点扬程的1.52.0倍。（2）NQ曲线也是陡降曲线，当Q=0(出水管闸阀关闭时)，其轴功率N0=(1.21.4)Nd，Nd为设计工况时的轴功率。因此，轴流泵启动时，应当在闸阀全开情况下启动电机，一般称为“开闸启动”。（3）Q曲线呈驼峰形，即高效工作区范围很小，流量在偏离设计工况点不远处，效率就下降很快。流量调节方法：变角调节轴流泵的通用特性曲线图268表示同一台轴流泵，在一定转速下，把不同叶片装置角时的性能曲线、等效率曲线以及等功率

17、曲线等绘在一张图上，称为轴流泵的通用特性曲线。有了这种图，可以很方便地根据所需的工作参数来找适当的叶片安装角，或用这种图来选择泵。第25页/共35页第26页/共35页2.3 旋涡泵2.3.1旋涡泵的结构和工作原理 旋涡泵是一种小流量，高扬程的泵。流量最小的旋涡泵输送流量为0.05 Ls或更小。流量大的旋涡泵输送流量可达12.5 Ls。单级扬程可达300m液柱。旋涡泵的结构主要包括叶轮(外缘上带有径向叶片的圆盘)、泵体、泵盖以及由泵盖，泵体和叶轮组成的环形流道，如图269所示。图269 旋涡泵示意图 1泵盖；2叶轮；3泵体；4吸入口；5隔板；6排出口 第27页/共35页第28页/共35页图271

18、 旋涡泵性能曲线图271和图272为旋涡泵性能曲线及其举例。由图可见，流量减小时，压头就增加。旋涡泵和其他类型泵相比，优点是：结构简单，制造方便，体积小，重量轻，扬程高，比同尺寸、同转速的离心泵要高24倍，陡降式HQ性能曲线，对系统中压力波动不敏感；有自吸能力，或藉助于简单装置来实现自吸，某些旋涡泵可实现气液混输。缺点是：效率较低，最高不超过50，大多数在2040；汽蚀性能较差，抽送的介质要纯净的，粘度不能过大(限制在1.14104m2s)。第29页/共35页图272 旋涡泵特性曲线示例2.3.3旋涡泵的汽蚀和流量调节旋涡泵输送的液体流量变大时，泵入口处的压力即降低。例如，以叶轮直径为105m

19、m,在4000rmin下运转的旋涡泵液体流道中压力的分布为例，如图273所示，由图可以看到，当流量较小时(Q0.255 Ls)，压力几乎沿流道直线上升，在流量较大时(Q0.435 Ls)，自入口开始一度有压力下降，当通过某一长度后，压力才开始上升。由于流量变大时，泵入口开始时压力有一度下降，如果此时压力低于液体的饱和蒸汽压以下，随即产生汽蚀。如果发生汽蚀，尽管再开大阀门使扬程降低，流量也不再增加。第30页/共35页由于旋涡泵的性能特点是当流量下降时，扬程功率反而增加，因而这种泵不能在远离正常流量的小流量情况下运转。流量调节:不能用简单的节流调节法而只能用旁路调节法，如图274所示。液体经吸入管

20、路进入泵内，经排出管路阀门排出，并有一部分经旁通管路流回吸入管路。排出流量由排出阀门和旁通阀门配合调节，在泵运转过程中，这两个阀至少有一个是开启的，以保证泵送出的液体有去处，若下游压力超过一定限度时，安全阀即自动开启，泄回一部分液体，以减轻泵及管路所承受的压力。当旋涡泵流量为零时，轴功率最大，所以，泵启动时，出口阀必须全开。第31页/共35页图273 泵内液体流道中压力的上升图274 旋涡泵流量调节 第32页/共35页17某化工厂用离心泵将池中的常温清水输送到塔顶去喷淋(见图2-76)，塔内工作压力为128kPa(表压)，喷淋量Q80m3/h，泵的吸入管尺寸为1144mm，排出管为88.54mm的钢管。整个管路中的损失压头为12m。试求泵对应的扬程为多少?第33页/共35页1 泵的定义、分类、名词术语；2 离心泵的结构与工作原理，速度三角形；3 理论扬程4性能曲线；5 相似抛物线、切割抛物线；6 管路性能曲线和串并联，（定性分析）7流量调节（工况点改变）方法；8，汽蚀，计算第34页/共35页感谢您的观看！第35页/共35页