離心泵講稿ppt課件

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第 二章 流體輸送機(jī)械,,第 一 節(jié) 液體輸送機(jī)械,,,,,一、離心泵 離心泵的操作原理、構(gòu)造與類型 離心泵的主要性能參數(shù)與特性曲線 離心泵的氣蝕現(xiàn)象與允許吸上高度 離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié) 二、 其他類型的泵,1,流體輸送機(jī)械：向流體作功以提高流體機(jī)械能的裝置。 流體輸送機(jī)械的分類： （一）按輸送流體的類型分： （1） 輸送液體的機(jī)械通稱為泵； 例如：離心泵、往復(fù)泵、旋轉(zhuǎn)泵和漩渦泵。 （2） 輸送氣體的機(jī)械按不同的工況分別稱為: 通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和真空泵。,（二）按工作原理可分為： 離心式 正位移式(容積式)：往復(fù)式、旋轉(zhuǎn)式 其它（如噴射式）,2,一、離心泵,3,離心泵外形：,4,（一）．離心泵的操作原理、構(gòu)造與類型 離心泵的結(jié)構(gòu) 主要結(jié)構(gòu)：,蝸殼（外殼）； 葉輪：敞式,半蔽式,蔽式 單吸式、雙吸式。 附屬裝置：底閥、濾網(wǎng)、調(diào)節(jié)閥、平衡孔(平衡管)、排氣孔、軸封。,5,6,7,由若干個(gè)彎曲的葉片組成的葉輪置于具有蝸殼通道的泵殼之內(nèi)。,葉輪緊固于泵軸上， 泵軸與電機(jī)相連，可 由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。,(2)、操作原理,8,,吸入口位于泵殼中央與吸入管路相連，并在吸入管底部裝 一止逆閥。 泵殼的側(cè)邊為排出口，與排出管路相連，裝有調(diào)節(jié)閥。 離心泵的工作過程： 開泵前，先在泵內(nèi)灌滿要輸送的液體。 開泵后，泵軸帶動(dòng)葉輪一起高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力。液體在 此作用下，從葉輪中心被拋向葉輪外周，壓力增高，并以 很高的速度（15-25 m/s）流入泵殼。,9,在蝸形泵殼中由于流道的不斷擴(kuò)大，液體的流速減慢，使 大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓能。最后液體以較高的靜壓強(qiáng)從排 出口流入排出管道。 泵內(nèi)的液體被拋出后，葉輪的中心形成了真空，在液面壓 強(qiáng)（大氣壓）與泵內(nèi)壓力（負(fù)壓）的壓差作用下，液體便 經(jīng)吸入管路進(jìn)入泵內(nèi)，填補(bǔ)了被排除液體的位置。,離心泵之所以能輸送液體，主要是依靠高速旋轉(zhuǎn)葉輪所產(chǎn)生的離心力，因此稱為離心泵。,10,離心泵原理的動(dòng)畫,11,氣 縛 離心泵啟動(dòng)時(shí)，如果泵殼內(nèi)存在空氣，由于空氣的密度遠(yuǎn)小于液體的密度，葉輪旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力很小，葉輪中心處產(chǎn)生的低壓不足以造成吸上液體所需要的真空度，這樣，離心泵就無法工作，這種現(xiàn)象稱作“氣縛”。,為了使啟動(dòng)前泵內(nèi)充滿液體，在吸入管道底部裝一止逆閥。此外，在離心泵的出口管路上也裝一調(diào)節(jié)閥，用于開停車和調(diào)節(jié)流量。,12,按離心泵的不同用途可分為,水泵,輸送清水和物性與水相近、無腐蝕性且雜質(zhì)很少的液體的泵, （IS）,耐腐蝕泵,接觸液體的部件（葉輪、泵體）用耐腐蝕材料制成。要求：結(jié)構(gòu)簡單、零件容易更換、維修方便、密封可靠、用于耐腐蝕泵的材料有：鑄鐵、高硅鐵、各種合金鋼、塑料、玻璃等。（F型）,油泵,輸送石油產(chǎn)品的泵 ，要求密封完善。（Y 型）,雜質(zhì)泵,輸送含有固體顆粒的懸浮液、稠厚的漿液等的泵 ，又細(xì)分為污水泵、砂泵、泥漿泵等 。要求不易堵塞、易拆卸、耐磨、在構(gòu)造上是葉輪流道寬、葉片數(shù)目少。,13,離心泵的主要性能參數(shù),,,銘牌,二．離心泵的主要性能參數(shù)與特性曲線,14,1、離心泵的性能參數(shù) 1）離心泵的流量 指離心泵在單位時(shí)間里排到管路系統(tǒng)的液體體積，一般用Q表示，單位為m3/s。又稱為泵的送液能力 。 2）離心泵的壓頭泵對(duì)單位重量的液體所提供的有效能量，以H表示，單位為m。又稱為泵的揚(yáng)程。,離心泵的壓頭取決于： ①泵的結(jié)構(gòu)（葉輪的直徑、葉片的彎曲情況等） ②轉(zhuǎn)速 n ③流量Q,15,如何確定轉(zhuǎn)速一定時(shí)， 泵的壓頭與流量之間 的關(guān)系呢？ 實(shí)驗(yàn)測定,H的計(jì)算可根據(jù)b(進(jìn))、c(出)兩截面間的柏努利方程：,16,離心泵的壓頭又稱揚(yáng)程。必須注意，揚(yáng)程并不等于升舉高度△Z，升舉高度只是揚(yáng)程的一部分。,3）離心泵的效率 離心泵輸送液體時(shí)，電動(dòng)機(jī)對(duì)泵軸提供的功率，由于存在多方面的損失不可能全部轉(zhuǎn)化為有效功率。致使泵的有效壓頭和流量都較理論值低，通常用效率來反映能量損失。效率是指有效功率Ne與泵軸功率N之比，常用η來表示。,17,η的大小主要與以下三方面的損失有關(guān)： 容積損失:泵的液體泄漏（內(nèi)漏）所造成的 水力損失:液體的摩擦阻力和局部阻力損失 機(jī)械損失 :泵軸與軸承,泵軸與填料物之間的摩擦,小型水泵：?一般為50?70% 大型泵：?可達(dá)90%以上,泵的效率反應(yīng)了這三項(xiàng)能量損失的總和，又稱為總效率。 與泵的大小、類型、制造精密程度和所輸送液體的性質(zhì)有關(guān),18,4）軸功率及有效功率 軸功率：,電機(jī)輸入離心泵的功率,用 N表示， N=IU 單位為 J/S , 或W 、 KW 。,有效功率：,排送到管道的液體從葉輪獲得的功率，用Ne表示,軸功率和有效功率之間的關(guān)系為 ：,有效功率可表達(dá)為,軸功率可直接利用效率計(jì)算,,19,2、離心泵的特性曲線,離心泵的 H、η 、 N 都與離心泵的 Q有關(guān)，它們之間的關(guān)系由確定離心泵壓頭的實(shí)驗(yàn)來測定，實(shí)驗(yàn)測出的一組關(guān)系曲線：,——離心泵的特性曲線,注意：特性曲線隨轉(zhuǎn)速而變。,各種型號(hào)的離心泵都有本身獨(dú)自的特性曲線，但形狀基本相似，具有共同的特點(diǎn) 。,20,21,1）H～Q曲線：表示泵的壓頭與流量的關(guān)系，離心泵的壓頭普遍是隨流量的增大而下降（流量很小時(shí)可能有例外） 2）N～ Q曲線：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加而上升，流量為零時(shí)軸功率最小。 離心泵啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)關(guān)閉出口閥，使啟動(dòng)電流最小，以保護(hù)電機(jī)。 3）η～Q曲線：表示泵的效率與流量的關(guān)系，隨著流量的增大，泵的效率將上升并達(dá)到一個(gè)最大值，以后流量再增大，效率便下降。,22,離心泵在一定轉(zhuǎn)速下有一最高效率點(diǎn)。離心泵在與最高效率點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的流量及壓頭下工作最為經(jīng)濟(jì)。 與最高效率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的Q、H、N 值稱為最佳工況參數(shù)。離心泵的銘牌上標(biāo)明的就是指該泵在運(yùn)行時(shí)最高效率點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)。 注意：在選用離心泵時(shí)，應(yīng)使離心泵在該點(diǎn)附近工作。一般要求操作時(shí)的效率應(yīng)不低于最高效率的92%。,23,三、 離心泵選擇與示例,【例1】某地區(qū)一化工廠， 需將60℃的熱水用泵送至高的涼水塔冷卻，如圖所示。 輸水量為80-85m3/h 輸水管內(nèi)徑為106mm，管道總長（包括局部阻力當(dāng)量長度）為 100m，管道摩擦系數(shù)為0.025，試選一合適離心泵。,解：在水池液面與噴水口截面列柏努利方程,24,,代入上式得,查書本附錄， 可選IS100-80-125型離心泵,25,四、離心泵的安裝高度,1、氣蝕現(xiàn)象,氣蝕產(chǎn)生的條件 葉片入口附近K處的壓強(qiáng)PK等于或小于輸送溫度下液體的飽和蒸氣壓 ，液體將發(fā)生沸騰部分汽化，所生成的大量蒸汽，汽泡在隨液體從葉輪進(jìn)口向葉輪外,26,圍流動(dòng)時(shí)，又因壓強(qiáng)升高，氣泡立即凝聚，氣泡的消失產(chǎn)生局部真空，周圍的液體以極大的速度沖向氣泡原來所在的空間，在沖擊點(diǎn)處產(chǎn)生很高的局部壓強(qiáng)（高達(dá)幾百個(gè)大氣壓），沖擊頻率高達(dá)每秒幾萬次之多。尤其當(dāng)氣泡的凝結(jié)發(fā)生在葉輪表面時(shí)眾多的液體質(zhì)點(diǎn)如細(xì)小的高頻水錘撞擊著葉片，另外氣泡中可能帶有氧氣等對(duì)金屬材料發(fā)生化學(xué)腐蝕作用。泵在這種狀態(tài)下長期運(yùn)轉(zhuǎn)，將導(dǎo)致葉片過早損壞。這種現(xiàn)象稱為泵的汽蝕現(xiàn)象。汽蝕現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，泵體振動(dòng)，發(fā)出噪音，泵的流量、揚(yáng)程、效率下降 ， 嚴(yán)重時(shí)甚至吸不上液體。,27,氣蝕產(chǎn)生的后果：,氣蝕發(fā)生時(shí)產(chǎn)生噪音和震動(dòng)，葉輪局部在巨大沖擊的反復(fù)作用下，表面出現(xiàn)斑痕及裂紋，甚至呈海棉狀逐漸脫落 液體流量明顯下降，同時(shí)壓頭、效率也大幅度降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)輸不出液體。 2、離心泵的允許吸上高度 離心泵的允許吸上高度又稱為允許安裝高度，指泵的吸入口與吸入貯槽液面間可允許達(dá)到的最大垂直距離，以Hg表示。,28,貯槽液面0-0’與入口處1-1’兩截面間列柏努利方程,若貯槽上方與大氣相通，則P0即為大氣壓強(qiáng)Pa,29,2、離心泵的允許吸上真空度,注意：HS’ 單位是壓強(qiáng)的單位，通常以m液柱來表示。在水泵的性能表里一般把它的單位寫成m（實(shí)際上應(yīng)為mH2O）。,——離心泵的允許吸上真空度 定義式,——允許吸上高度的計(jì)算式,30,HS’值越大，表示該泵在一定操作條件下抗氣蝕性能好， 安裝高度Hg越高。 HS’與泵的結(jié)構(gòu)、流量、被輸送液體的物理性質(zhì)及當(dāng)?shù)卮髿鈮旱纫蛩赜嘘P(guān)。 通常由泵的制造工廠試驗(yàn)測定，實(shí)驗(yàn)在大氣壓為10mH2O （9.81Pa）下,以20℃清水為介質(zhì)進(jìn)行的。,31,HS ’ 隨 qV 增大而減小 確定離心泵安裝高度時(shí)應(yīng)使用泵最大流量下的HS’ 進(jìn)行計(jì)算 若輸送其它液體，且操作條件與上述實(shí)驗(yàn)條件不符時(shí)，需對(duì)HS’ 進(jìn)行校正。,3、氣蝕余量,為防止氣蝕現(xiàn)象發(fā)生，在離心泵入口處液柱的靜壓頭,的一個(gè)最小值。,32,——?dú)馕g余量定義式,△h 與Hg 的關(guān)系,當(dāng)葉輪入口附近(k-k’)最小壓強(qiáng)等于液體的飽和蒸汽壓pv 時(shí)，泵入口處壓強(qiáng)(1-1’)必等于某確定的最小值p1。 在1-1’和k-k’間列柏努利方程：,33,當(dāng)流量一定且流體流動(dòng)為阻力平方區(qū)時(shí)，氣蝕余量僅與泵的結(jié)構(gòu)和尺寸有關(guān)，是泵抗氣蝕性能參數(shù)。,——允許吸上高度的計(jì)算式,△h隨qV增大而增大 計(jì)算允許安裝高度時(shí)應(yīng)取高流量下的△h值。,34,泵性能表上所列的△h值也是按輸送20℃的清水測定的，當(dāng)輸送其它液體時(shí)應(yīng)乘以校正系數(shù)予以校正，但因一般校正系數(shù)小于1，故把它作為外加的安全系數(shù)，不再校正。,4、離心泵的實(shí)際安裝高度 離心泵的實(shí)際安裝高度應(yīng)小于允許安裝高度，一般比允許值小0.5～1m。,35,注意： 1）離心泵的允許吸上真空度和允許氣蝕余量值是與其流量有關(guān)的，大流量下△h較大而HS’較小，因此，必須注意使用最大額定流量值進(jìn)行計(jì)算。 2）離心泵安裝時(shí)，應(yīng)注意選用較大的吸入管路，減少吸入管路的彎頭、閥門等管件，以減少吸入管路的阻力。 3）當(dāng)液體輸送溫度較高或液體沸點(diǎn)較低時(shí)，可能出現(xiàn)允許安裝高度為負(fù)值的情況，此時(shí)，應(yīng)將離心泵安裝于貯槽液面以下，使液體利用位差自流入泵內(nèi)。,36,例2.如圖所示,需安裝一臺(tái)泵,將流量45m3/h、溫度20℃的河水輸送到高位槽，高位槽高出河面10m，管路總長為15m。試選一臺(tái)離心泵，并確定安裝高度。,解：流量,選管內(nèi)流速u=2.5m/s，,估算管內(nèi)徑,,,，20 ℃水,37,選 φ 88.5×4mm 的水煤氣管，內(nèi)徑在此d=80.5mm,管內(nèi)流速,,,鋼管絕對(duì)粗糙度取,相對(duì)粗糙度取,,,38,查圖、局部當(dāng)量長度,截止閥（全開）,兩個(gè)９０度彎頭,帶濾水器的底閥（全開）,管出口突然擴(kuò)大,管路的壓頭,,,,,,,揚(yáng)程,39,,泵的允許汽蝕余量,,２０℃水的飽和蒸氣壓,,吸入管長5m, 收入管為阻力,泵的最大允許安裝高度,實(shí)際安裝高度應(yīng)小于2.31m取1.5m,根據(jù)流量和揚(yáng)程，選取用泵的型號(hào)為,40,五、離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié),1、管路特性曲線與泵的工作點(diǎn) 1）管路特性曲線,管路特性曲線,流體通過某特定管路時(shí)所需的壓頭與液體流量的關(guān)系曲線。,在截面1-1′與 2-2′ 間列柏努利方程式，并以1-1′截面為基準(zhǔn)水平面，則液體流過管路所需的壓頭為：,41,式中：,上式簡化為,而,令,42,——管路的特性 方程,2）離心泵的工作點(diǎn) 離心泵的特性曲線與管路的特性曲線的交點(diǎn)M，就是離心泵在管路中的工作點(diǎn)。,在特定管路中輸送液體時(shí)，管路所需的壓頭隨所輸送液體流量qV的平方而變,43,M點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的流量qe和壓頭He表示離心泵在該特定管路中實(shí)際輸送的流量和提供的壓頭。 2、離心泵的流量調(diào)節(jié) 1）改變出口閥開度 ——改變管路特性曲線,閥門關(guān)小時(shí)： 管路局部阻力加大，管路特性曲線變陡，工作點(diǎn)由原來的M點(diǎn)移到M1點(diǎn)，流量由QM降到QM1；,44,當(dāng)閥門開大時(shí)： 管路局部阻力減小，管路特性曲線變得平坦一些，工作點(diǎn)由M移到M2流量加大到QM2。,優(yōu)點(diǎn)：調(diào)節(jié)迅速方便，流量可連續(xù)變化；,缺點(diǎn)：流量阻力加大，要多消耗動(dòng)力，不經(jīng)濟(jì)。,2）改變泵的轉(zhuǎn)速——改變泵的特性曲線,若把泵的轉(zhuǎn)速提高到n1：則H~Q線上移，工作點(diǎn)由M移至M1 ，流量由QM 加大到QM1；,45,若把泵的轉(zhuǎn)速降至n2：則H~Q線下移，工作點(diǎn)移至M2,流量減小到QM2,優(yōu)點(diǎn)：流量隨轉(zhuǎn)速下降而減小，動(dòng)力消耗也相應(yīng)降低；,缺點(diǎn)：需要變速裝置或價(jià)格昂貴的變速電動(dòng)機(jī)，難以做到流量連續(xù)調(diào)節(jié)，化工生產(chǎn)中很少采用。,46,六、離心泵的選用、安裝與操作,1、離心泵的選擇,1）確定輸送系統(tǒng)的流量和壓頭：一般情況下液體的輸送量是生產(chǎn)任務(wù)所規(guī)定的，如果流量在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，選泵時(shí)按最大流量考慮，然后，根據(jù)輸送系統(tǒng)管路的安排，用柏努利方程計(jì)算出在最大流量下管路所需壓頭。 2）選擇泵的類型與型號(hào)：首先根據(jù)被輸送液體的性質(zhì)和操作條件確定泵的類型，按已確定的流量和壓頭從泵樣本或產(chǎn)品目錄中選出適合的型號(hào)。,47,若是沒有一個(gè)型號(hào)的H、qV與所要求的剛好相符，則在鄰近型號(hào)中選用H和qV都稍大的一個(gè)；若有幾個(gè)型號(hào)的H和qV都能滿足要求，那么除了考慮那一個(gè)型號(hào)的H和qV外，還應(yīng)考慮效率η在此條件下是否比較大。 3)核算軸功率:若輸送液體的密度大于水的密度時(shí)，按,來計(jì)算泵的軸功率。,2、離心泵的安裝和使用 1）泵的安裝高度 為了保證不發(fā)生氣蝕現(xiàn)象或泵吸不上液體，泵的實(shí)際安裝,48,高度必須低于理論上計(jì)算的最大安裝高度，同時(shí)，應(yīng)盡量降低吸入管路的阻力。 2）啟動(dòng)前先“灌泵” 這主要是為了防止“氣傅”現(xiàn)象的發(fā)生，在泵啟動(dòng)前，向泵內(nèi)灌注液體直至泵殼頂部排氣嘴處在打開狀態(tài)下有液體冒出時(shí)為止。 3）離心泵應(yīng)在出口閥門關(guān)閉時(shí)啟動(dòng) 為了不致啟動(dòng)時(shí)電流過大而燒壞電機(jī)，泵啟動(dòng)時(shí)要將出口閥完全關(guān)閉，等電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，再逐漸打開出口閥，并調(diào)節(jié)到所需的流量。,49,4）關(guān)泵的步驟 關(guān)泵時(shí)，一定要先關(guān)閉泵的出口閥，再停電機(jī)。否則，壓出管中的高壓液體可能反沖入泵內(nèi)，造成葉輪高速反轉(zhuǎn)，使葉輪被損壞。 5）運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)定時(shí)檢查泵的響聲、振動(dòng)、滴露等情況，觀察泵出口壓力表的讀數(shù)，以及軸承是否過熱等。,50,二、其他類型泵,（一）、往復(fù)泵 1、往復(fù)泵的結(jié)構(gòu) 及工作原理,往復(fù)泵是一種容積式泵，它依靠作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞依次開啟吸入閥和排出閥從而吸入和排出液體。,51,52,53,54,（三）、旋轉(zhuǎn)泵,55,螺桿泵,56,旋渦泵,57,58,59,60,61,液環(huán)壓縮機(jī),62,63,A,D,D,B,B,64,B,C,D,D,C,采用出口閥調(diào)節(jié),采用旁路閥調(diào)節(jié),65,√,√,×,×,66,67,