流体输送机械研讨.ppt

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1、1,第二章 流体输送机械 Fluid-moving Machinery,2,第一节 概述,流体输送机械：对流体做功使其机械能增大的装置。,输送机械的作用：,流体的动能， 或位能，静压能， 克服沿程阻力，或兼而有之,对流体做功，使流体E, 结果,3,4,泵按工作原理分为:,特点：有可旋转的叶轮,特点：机械内部的工作容积不断发生变化。,本章主要介绍离心泵的结构、工作原理及特性和如何根据 输送任务，合理地选择输送机械的型号和规格，确定输送 机械在管路中的安装、消耗的功率和有效合理地调节控制 方法，以保证输送机械的高效运行。,5,第二节 离心泵centrifugal pump,离心泵的外观,6,一 主

2、要部件和工作原理,（1）叶轮,叶片（+盖板）,1、主要部件,7,8,闭式叶轮的内漏较弱些，敞式叶轮的最大。 但敞式叶轮和半闭式叶轮不易发生堵塞现象,9,叶轮轴向力将导致轴及叶轮的窜动和叶轮与泵壳的相互研磨。,10,4-8个叶片（前弯、后弯，径向）,液体通道。,前盖板、后盖板，无盖板,闭式叶轮,半开式,开式,11,思考：泵壳的主要作用是什么？,汇集液体，并导出液体； 能量转换装置,（2）泵壳：,泵体的外壳，包围叶轮,截面积逐渐扩大的蜗牛壳形通道,液体入口中心,出口切线,12,（3） 轴封装置,减少泵内高压液体外流，防止空气侵入泵内。,填料不能压得过紧，也不能压得过松，应以压盖调节到有液体成滴状向

3、外渗透。,常用填料为浸透石墨或黄油的棉织物或石棉。,13,14,离心泵装置简图,15,2离心泵的工作原理,原动机轴叶轮，旋转,（1）,离心力,叶片间液体,中心外围,液体被做功,动能,高速离开叶轮,16,（2）泵壳：,液体的汇集与能量的转换,（动静）,（3）吸上原理与气缚现象air binding,叶轮中心低压的形成,p,泵内有气， 则,泵入口压力,液体不能吸上,气缚,启动前灌泵,液体高速离开,17,（4）导轮的作用,减少能量损失,18,压头： 泵提供给单位重量液体的能量称为泵的压头，用H表示，单位m。,二离心泵的理论压头和实际压头,19,理论压头：理想情况下单位重量液体所获得的能量称为 理论压

4、头，用H表示。,20,21,说明：,（1）装置角：90度 前弯叶片, 90度 后弯流动能量损失小,= 90度 径向叶片,（2）后弯叶片，ctg 0,b、r、, 则H ,Q ，则H （线性规律）,（3）理论压头H与流体的性质无关,（4）H与H的差距,叶片间环流；阻力损失；冲击损失,22,问：为什么泵采用后弯叶片的居多？,后弯叶片：理论压头随流量增大而减少；径向：无关； 前弯：增大。在一定的叶轮尺寸、转速和流量下，前弯叶 片产生的理论压头最大。但压头的提高包括静压头和动压 头的提高。对后弯叶片静压头的提高大于动压头的提高，而 对前弯叶片则相反，液体动压头的提高较大，同时液体在泵 壳流动部分动压头转

5、换为静压头时能量损失较大。为获得较 高的能量利用率，离心泵总是采用后弯叶片形式,23,2. 离心泵的实际压头,实际压头比理论压头要小。具体原因如下：,（1）叶片间的环流运动,主要取决于叶片数目、装置角2、叶轮大小、液体粘度等因素，而几乎与流量大小无关。,24,（2）水力损失,阻力损失,25,冲击损失,在设计流量下，此项损失最小。流量若偏离设计量越远，冲击损失越大。,26,（3）容积损失,以泄漏流量q大小来估算。可以证明，当泵的结构不变时，q值与扬程的平方根成正比。,H,27,三离心泵的主要性能参数,（1）(叶轮)转速n：,10003000rpm；2900rpm常见,（2）(体积)流量Q:,m3

6、/h，叶轮结构、尺寸和转速,（3）压头（扬程）H：,1N流体通过泵获得的机械能。,J/N, m,Q、叶轮结构、尺寸和n有关。,Hz,（4）轴功率N：,单位时间原动机输入泵轴的能量,有效功率Ne：,单位时间液体获得的能量,28,H，又称扬程，泵对单位重量流体提供的有效能量，m。 可测量,Q，泵单位时间实际输出的液体量，m3/s或m3/h。 可测量,在泵进口b、泵出口c间列机械能衡算式：,转速,流量,压头,n，单位r.p.s或r.p.m,讨论：,29,轴功率和效率,N，又称功率，单位W 或kW,30,与效率有关的各种能量损失：,31,（5）效率： = Ne/ N,100%,容积损失，水力损失，机械

7、损失,2离心泵的性能曲线characteristic curves,HQ,NQ,Q,厂家实验测定产品说明书,20C清水,32,离心泵特性曲线,33,说明：,HQ曲线，Q，H。,Q很小时可能例外,NQ曲线： Q，N 。,大流量大电机,关闭出口阀启动泵，启动电流最小,Q曲线 ：小Q ， ；大Q ， 。, max,泵的铭牌与max对应的性能参数,选型时 max,34,3离心泵特性的影响因素,（1）流体的性质： 密度的影响,粘度的影响,液体粘度大于20厘斯时,泵的特性参数需按下式进行校正.,35,qv=Cq qv H= CH H =C Cq、CH、C分别为流量、压头、和效率的校正系数，通过图查取 例2

8、-1:附图为某型号离心泵输送清水的特性曲线,最高效率点对应的流量为2.84m3min-1 ,压头为30.5m.试求用此离心泵输送密度为900kg/m3 ,过去粘度为17510-6 m2 /s的油品的特性曲线，并绘于同一坐标图上。,36, n 20%以内,(3)叶轮直径切割定律,D -5%以内,（2）转速比例定律,37,思考：若泵在原转速n下的特性曲线方程为 则新转速n下泵的特性曲线方程表达式如何？,38,四、离心泵的工作点和流量调节,问题：,工作时，Q, H, N, =?,1.管路特性曲线,39,泵-供方 管路-需方,40,41,42,说明,工作点,泵的特性 & 管路的特性,工作点确定：,联解

9、两特性方程,作图，两曲线交点,泵装于管路,工作点 （H,Q),Q=泵供流量=管得流量,H=泵供压头=流体得压头,工作点（Q,H,N, ）,泵的实际工作状态,43,五、离心泵的安装高度,安装高度:,问题：,液面到泵入口处的垂直距离(Hg),安装高度有无限制？,44,0-01-1，B.E.,Hg，则p1,当p1pv，,叶轮中心汽化汽泡,被抛向外围,凝结局部真空,压力升高,周围液体高速冲向汽泡中心, 撞击叶片(水锤),伴随现象,泵体振动并发出噪音,H, Q , 严重时不送液；,时间长久，水锤冲击和化学腐蚀，损坏叶片,45,安装高度 ，汽蚀,问题：如何确定Hg的上限,允许安装高度,（1）三个基本概念：

10、,2汽蚀余量与允许安装高度,(有效)汽蚀余量ha:,泵入口处：动压头+静压头-饱和蒸汽压(液柱),46,ha的物理意义：,ha，p1 汽蚀,必须汽蚀余量hr:,发生汽蚀时的(有效)汽蚀余量,汽蚀时，1处：动压头+静压头=,用实验测定,允许汽蚀余量h,比最小汽蚀余量大0.3米,47,正常运转的泵,（2）由h计算允许安装高度Hgmax,48,（3）允许汽蚀余量的校正,h20度清水，条件不同时要校正，校正曲线说明书,3允许吸上真空度H Hs，max=（Pa-P1）/g Hs= Hs，max-0.3 Hg= Hs-u12/2g-Hf,o-1 Hs是泵生产厂家用20水作为实验介质，在贮槽液面压强为大气压

11、下测定的结果。若使用条件与此不符的时，应作如下的校正： Hs = Hs+（Ha 10.33）-Pv/(9.811000)-0.241000/,49,3讨论,（1）汽蚀现象产生的原因：,安装高度太高；,被输送流体的温度太高，液体蒸汽压过高；,吸入管路阻力或压头损失太高。,（2）计算出的Hgmax0, 低于贮槽液面安装,50,（3） Hgmax大小Q。 Q，则Hgmax ，保险 。,（4）安装泵时为保险， Hg比Hgmax还要小0.5至1米。,(5)历史上,允许吸上真空度 允许汽蚀余量, Hgmax,用可能的最大Q计算Hgmax,51,例2-2：用某一离心泵将密闭容器中80的热盐水送入 高位槽，在

12、输送要求下离心泵的允许吸上真空度为 4.6m,密闭容器中液面上方的绝对压强为80KPa,溶液 的蒸汽压近似取同温度下水的饱和蒸汽压,设盐水的 密度与水的密度相近,吸入管路的压头损失为0.5m, 试确定泵的安装高度. 解: Hs = Hs+（Hs 10.33）-Pv/(9.81*1000)-0.241000/ =-2.17m Hg= Hs-u12/2g-Hf,o-1 =-2.17-0.5=-2.67m 为安全起见,再降低0.5米,实际安装高度为-3.17m.,52,六 离心泵的类型、选用、安装与操作,1 离心泵的类型：,按输送液体的性质不同,（1）清水泵：输送清水或相近、无腐蚀性、杂质较少的液体

13、。结构简单，造价低。 IS,（2）耐腐蚀泵：输送腐蚀性的液体，用耐腐蚀材料制成，要求密封可靠。 F,（3）油泵：输送石油产品的泵，要求有良好的密封性。 Y,53,（4）杂质泵：输送含固体颗粒的液体、稠厚的浆液，叶轮流道宽，叶片数少。 P,单吸泵；双吸泵,54,单级泵；多级泵,串联组合；并联组合,55,八、离心泵的类型、选用,56,对泵产品样本常见型号简介如下: 型号为40IS54A 40泵吸入口直径mm IS单级单吸悬臂式离心泵 54扬程式 A表示基本型号的叶轮经第一次切削 40FM1-26 40泵吸入口直径mm F悬臂式耐腐蚀离心泵 M与液体接触部件的材料代号 26泵的扬程 1轴封式代号(1

14、代表单端面密封) 50Y-602 50泵吸入口直径mm Y单吸离心泵 60泵的单级扬程m 2叶轮的级数,57,2 离心泵的选用,（1）根据液体的性质确定类型,（2）确定管路流量和所需外加压头。 Q生产任务，H 管路的特性方程。,（3）根据所需Q和H确定泵的型号,查性能表或曲线，要求泵的H和Q与管路所需相适应。,若需Q有变，以最大Q为准，H应以最大Q值查找。,若泵的H和Q与管路所需不符，在邻型号中找H和Q都稍大一点的。,58,若液体性质与清水相差大，则应对所选泵的特性曲线和参数进行校正，看是否能满足要求。,若几个型号都行，应选在操作条件下最高者,为保险，所选泵可以稍大；但若太大，能量利用程度低。

15、,3 离心泵的安装与操作,安装,安装高度应小于允许安装高度,尽量减少吸入管路阻力，短、直、粗、管件少； 调节阀应装于出口管路。,59,操作,启动前应灌泵，并排气。,应在出口阀关闭的情况下启动泵,停泵前先关闭出口阀，以免损坏叶轮,经常检查轴封情况,60,1、并联,四、离心泵的组合操作串、并联,61,2、串联,四、离心泵的组合操作串、并联,62,第三节 其它类型泵,一 往复泵,1结构和工作原理,主要部件：,泵缸；活塞；活塞杆；吸入阀、排出阀,工作原理：,说明：,活塞往复运动，直接以静压能形式向液体供能,单动泵，供液不连续；双动泵，连续。,为耐高压，活塞和连杆用柱塞代替。,63,64,2往复泵的流量和压头,（1）理论平均流量,单动,双动,（2）实际平均流量,=容积效率理论平均流量,与压头无关,（3）瞬时流量的不均匀性,单动泵，吸、排液不连续,65,曲柄连杆，活塞运动速度时间正弦规律,（4）流量的精确性,Q仅活塞面积、冲程、往复频率,（5）往复泵的压头,挤压供液，H任意高。,材料强度，密封，电机负载,最终取决于