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1、通用机械设备之水泵课件,贾瑞宣 2010年,自我介绍,贾瑞宣 能源动力与机械工程学院 工程热物理教研室 办公室：主楼F613 电 话： 61778472 （O）,相关知识介绍,了解核电 了解发电情况，先看录象，再看核能发电幻灯片。 核电中的水泵 见几个FLASH 反应堆冷却剂泵 泵看起来好复杂，从简单学起,对核电了解部分的思考,1.一共有几种发电形式？ 2.火电与核电的主要区别是什么？ 3.这些发电方式的共性。,核电系统图思考,1.和火力发电的两个最主要区别。 2.和火力发电的两个最主要区别。 3.核电站的比较形象的图。 4.各部分简要说明。 5.核电厂总体图。,第二章泵,2.1泵的功能、类型
2、和应用范围 2.2离心泵的工作原理和主要部件 2.3离心泵的基础理论 2.4离心泵的运转 2.5离心泵的结构 2.6轴流泵和混流泵 2.7屏蔽泵 2.8往复泵、回转泵、旋涡泵和喷射泵 2.9水泵在运行中的问题,常用的泵,(1)离心泵 1)单吸单级悬臂式离心泵 2)双吸单级离心泵 3)立式多级离心泵 4)多级节段式(分段式)离心泵 5)多级水平中开式离心泵 6)凝结水泵 7)潜水泵 8)深井水泵 (2)轴流泵和混流泵 (3)旋涡泵 (4)容积式泵 (5)喷射泵,2.1泵的功能、类型和应用范围,2.1.1泵的功能 2.1.2泵的类型 2.1.3泵的应用范围 2.1.4泵的发展趋势及新技术,2.1.
3、1泵的功能,泵是将机械能转换为输送液体能的机器,具体功能有: (1)提升作用:提高液体的动能(流速)和势能(静压能)即扬程 (2)抽吸作用:可将低液位贮槽或水池的液体吸入泵中,即吸程,2.1.2泵的类型,(1)叶片式泵:离心泵,轴流泵和混流泵,旋涡泵 (2)容积式泵:往复泵,回转泵,螺杆泵,计量泵,真空泵 (3)其它非机械能转换泵:喷射泵,扬液泵,2.1.3泵的应用范围,(1)流量范围:几十毫升/小时几十万m3/小时 (2)压头范围:常压1000MPa (3)介质温度:-200+800 (4)介质性能:酸性,碱性,粘稠液,泥浆,油类,化学液体,悬浮液体,2.1.4泵的发展趋势及新技术,1.大容
4、量 2.高速化 3.高效率 4.可靠性 5.低噪声 6.自动化,2.2离心泵的工作原理和主要部件,2.2.1离心泵的工作原理 2.2.2离心泵的主要部件,离心泵装置简图,2.2.1离心泵的工作原理,1.认识图2-2:叶轮,泵壳,轴,吸入口,吸入管路,底阀,滤网,排出口,排出管路,调节阀 2.思考:打不上水来是什么原因? 3.工作过程和工作原理 4.思考:为什么流体获得能量过程是渐扩的,而流体输送过程也是渐扩的?,2.2.2离心泵的主要部件,2.2.2离心泵的主要部件,1.叶轮 (1)作用:将原动机的能量传递给液体,从而使液体能量增加。 (2)型式:开式、半开式、闭式。 (3)按照吸液方式分类：
5、单、双吸 (4)适用场合:,2.2.2离心泵的主要部件,叶轮型式以及适用场合,2.2.2离心泵的主要部件,2.泵壳：吸入室、压出室和导轮,吸入室,(1)位置:进水管接头法兰到叶轮进口前的空间称为吸入室. (2)作用:以较小的能量损失均匀的把液体引入叶轮. (3)分类:圆锥管吸入室; 半螺旋形吸入室.,吸入室,分类:圆锥管吸入室; 半螺旋形吸入室.,压出室,(1)位置:叶轮出口处与出水管接头法兰之间的那部分空间称为压出室. (2)作用:以最小损失流出水泵,实现部分动能到压能的转化. (3)结构特点:见下页图.,压出室,2.2.2离心泵的主要部件,3.轴和轴承 (1)轴的作用:传递机械能,承受扭矩
6、. (2)轴承作用:支持轴使其旋转,并减少轴和支承之间的摩擦和磨损. (3)轴承分类:滑动轴承,滚动轴承, 向心轴承,推力轴承,2.2.2离心泵的主要部件,4.密封环 (1)密封环的工作原理:靠环间的很小间隙增加流动阻力来减少泄露损失. (2)密封环型式:平板式、角式、迷宫式,密封环,2.2.2离心泵的主要部件,5.轴封机构 (1)轴封机构的作用:用来减少有压力的液体流出泵外和防止空气进入泵内. (2)轴封机构的分类:填料密封,机械密封. (3)填料密封的工作原理: (4)机械密封的工作原理:,填料密封,机械密封,2.2.2离心泵的主要部件,6.驱动机 电动机 汽轮机,2.2.2离心泵的主要部
7、件,7.管道附件 (1)进水滤网 (2)底阀 (3)放气旋塞 (4)出水管道上的止回阀 (5)放水旋塞 (6)充水设备 (7)真空表 (8)压力表,2.3离心泵的基础理论,2.3.1离心泵的理论方程式 2.3.2离心泵的主要性能参数与特性曲线 2.3.3离心泵的相似理论、相似定律和比转速 2.3.4离心泵的比例定律和切割定律,2.3.1离心泵的理论方程式,按照定性特点描述泵的工作原理 按照达朗伯原理(虚功原理)描述泵的工作原理 按照机翼理论描述泵的工作原理,离心泵内流理论假设,(1)叶片数无穷多 (2)理想流体 (3)定常流动 (4)不可压 (5)轴对称,2.3.1离心泵的理论方程式,1.液体
8、在叶轮中的运动和速度三角形 (1)运动合成理论 (2)速度三角形 (3)介绍:绝对速度的圆周分速度、绝对速度的径向分速度、流入角、流出角、叶轮半径、用脚码1和2分别表示叶轮入口和出口。,投影图1,叶轮投影图2,液体质点在叶轮内的运动情况,液体质点在叶轮内的运动情况,液体质点在叶轮内的运动情况,2.3.1离心泵的理论方程式,2.基本方程 （1）动量矩定理 （2）公式推导 （3）公式说明,2.3.1离心泵的理论方程式,离心泵基本方程式分析： （1）径向流入 （2）与密度无关 （3）采取哪些措施可使扬程增加？评价这些措施。,2.3.1离心泵的理论方程式,能量方程式的另一种表达形式分析： （1）如何求
9、得 （2）动能头和静能头区分 （3）常识分析：导叶或蜗壳中部分动能头向静能头转化；轴流式泵的扬程和效率比离心式的要低些？但为什么轴流式设备用的越来越多？轴流式为什么多采用机翼型叶片？轴流式为什么要作成动叶可调？,2.3.1离心泵的理论方程式,3.理论方程的讨论,(1)分析对理论能头的影响,2.3.1离心泵的理论方程式,(2)流出角对性能的影响 290后弯 2=90 径向 290前弯 考虑这些角度的取植范围。,叶片型式,2.3.1离心泵的理论方程式,(3)离心泵的理论压头与理论流量的关系,2.3.2离心泵的主要性能参数与特性曲线,1.离心泵的主要性能参数 (1)流量Q 概念:泵在单位时间内所排出
10、液体的体积. 单位:m3/s m3/h l/s,离心泵的主要性能参数,(2)扬程: 概念:泵对单位重量液体所增加的能量. 公式:,离心泵的主要性能参数,(3)效率 机械损失Nm和机械效率m 容积损失Nv和容积效率v 水力损失Nh和水力效率h 总效率= mv h,离心泵的主要性能参数,离心泵的主要性能参数,离心泵的主要性能参数,离心泵的主要性能参数,(4)转速n 每分钟转数，单位r/min，rpm。,离心泵的主要性能参数,(5)功率 有效功率:单位时间内泵使液体增加的能量叫泵的输出功率. Ne=gQH W Ne=gQH/1000 kW 轴功率:泵在单位时间内所消耗的能量. NNe,2.3.2离心
11、泵的主要性能参数与特性曲线,2.离心泵的特性曲线 (1)H-Q曲线 (2)N-Q曲线 (3)-Q曲线,2.3.3离心泵的相似理论、 相似定律和比转速,引入相似理论的原因 （1）模化实验 （2）相似设计 （3）相似换算,2.3.3离心泵的相似理论、 相似定律和比转速,1.离心泵的相似理论 (1)几何相似 (2)运动相似 (3)动力相似,2.3.3离心泵的相似理论、 相似定律和比转速,2.离心泵的相似定律(相似换算) (1)扬程H相似换算公式 (2)流量Q相似换算公式 (3)功率N相似换算公式,相似换算公式,2.3.3离心泵的相似理论、 相似定律和比转速,3.离心泵的比转速 (1)比转速的公式,2
12、.3.3离心泵的相似理论、 相似定律和比转速,(2)比转速应用 1)用比转速对离心泵进行分类 2)用比转速进行泵的相似设计,用比转速对离心泵进行分类,2.3.4离心泵的比例定律和切割定律,1.比例定律-转速变换,2.3.4离心泵的比例定律和切割定律,2.切割定律-变换叶轮直径,2.3.4离心泵的比例定律和切割定律,3.比例定律的应用 有一台离心式水泵运行过程中须进行变速调节，调节后的流量是调节前的95%，问调节后的转速是调节前的百分之多少？（大于95%、等于95%、小于95%）。,2.4离心泵的运转,2.4.1离心泵的吸程、汽蚀和汽蚀余量 2.4.2离心泵的工作点 2.4.3离心泵的流量调节
13、2.4.4离心泵的并联和串联 2.4.5离心泵的小流量管线和阀门 2.4.6离心泵的启动要求、出口止回装置和吸水管底阀,2.4.1离心泵的吸程、汽蚀和汽蚀余量,1.离心泵的吸程-泵的允许几何安装高度,(1)吸程的定义与计算公式,1.离心泵的吸程-泵的允许几何安装高度,(2)允许吸上真空度Hs,1.离心泵的吸程-泵的允许几何安装高度,(3)影响吸程的因素 1)海拔高度 2)液体温度 3)液体密度,2.4.1离心泵的吸程、汽蚀和汽蚀余量,2.离心泵的汽蚀和汽蚀余量,2.4.1离心泵的吸程、汽蚀和汽蚀余量,2.离心泵的汽蚀和汽蚀余量,2.4.1离心泵的吸程、汽蚀和汽蚀余量,2.离心泵的汽蚀和汽蚀危害
14、 (1)离心泵汽蚀产生的原因 汽泡（蒸气、析出气体）（流向高压区）溃灭（水击）（若发生金属表面附近）金属表面因疲劳而侵蚀侵蚀（蜂窝状、海绵状）,2.离心泵的汽蚀和汽蚀危害,(2)汽蚀的危害 1)叶轮材料被破坏 2)噪声和震动 3)泵的性能降低、效率下降,2.4.1离心泵的吸程、汽蚀和汽蚀余量,3.离心泵的汽蚀余量 1)有效汽蚀余量ha(NPSHa) 2)必需汽蚀余量hr(NPSHr) 3)有效汽蚀余量ha与必需汽蚀余量hr的关系及临界汽蚀余量hc 4)允许汽蚀余量h,有效汽蚀余量ha(NPSHa),概念:泵在吸入口处的总能量,具有超过输送温度下液体汽化压力的富裕能力。 公式,有效汽蚀余量ha(
15、NPSHa),有效汽蚀余粮和几何安装高度的关系,有效汽蚀余量ha(NPSHa),吸入容器液面高出水泵轴线(倒灌),核电凝结水泵,必需汽蚀余量hr(NPSHr),概念:泵吸入口处至泵内压力最低点处的压力降。 公式,有效汽蚀余量ha与必需汽蚀余量hr的关系及临界汽蚀余量hc,hc =ha= hr,允许汽蚀余量h,2.4.1离心泵的吸程、汽蚀和汽蚀余量,4.提高泵抗汽蚀性能措施 (1)改善泵的工作条件,提高泵的有效汽蚀余量 (2)提高泵本身的抗汽蚀性能,减小必需汽蚀雨量,提高有效汽蚀余量ha,(1)减小几何安装高度Hg,提高有效汽蚀余量; (2)加大吸水管径或减小流量,以减小阻力Hw,提高有效汽蚀余
16、量; (3)降低液体的温度,从而降低汽化压力Pv,提高有效汽蚀余量; (4)降低泵的转速n,减小阻力Hw,提高有效汽蚀余量.,减小必需汽蚀余量,(1)采用双吸叶轮,降低入口速度; (2)增大叶轮进口直径及叶片进口宽度,降低入口速度; (3)叶轮采用耐汽蚀材料,提高泵的抗汽蚀性能; (4)进口处装设螺旋式诱导轮,改善泵的汽蚀性能.,诱导轮,2.4.2离心泵的工作特点,2.4.2离心泵的工作特点,1.管路工作特性曲线,2.4.2离心泵的工作特点,2.离心泵的工作点,2.4.3离心泵的流量调节,1.改变管路特性曲线-调节阀门开度,2.4.3离心泵的流量调节,2.改变泵的特性曲线-调节转速,2.4.3离心泵的流量调节,3.旁路分流调节法,2.4.4离心泵的并联和串联,1.串联运转特性曲线 2.并联运转特性曲线 3.水泵在管路系统中的串联运行和并联运行,1.串联运转特性曲线,串联目的:提高扬程和压力
