离心泵讲稿课件.ppt
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1、2022-11-13第第 二章二章 流体输送机械流体输送机械第第 一一 节节 液体输送机械液体输送机械 一、一、离心泵离心泵离心泵的操作原理、构造与类型离心泵的操作原理、构造与类型 离心泵的主要性能参数与特性曲离心泵的主要性能参数与特性曲线线 离心泵的气蚀现象与允许吸上高离心泵的气蚀现象与允许吸上高度度离心泵的工作点与流量调节离心泵的工作点与流量调节二、二、其他类型的泵其他类型的泵2022-11-13流体输送机械流体输送机械:向流体作功以提高流体机械能的装置向流体作功以提高流体机械能的装置。流体输送机械的分类:流体输送机械的分类:(一)按输送流体的类型分:(一)按输送流体的类型分:(1)输送液
2、体的机械通称为输送液体的机械通称为泵;泵;例如:例如:离心泵离心泵、往复泵、旋转泵和漩涡泵、往复泵、旋转泵和漩涡泵。(2)输送气体的机械按不同的工况分别称为输送气体的机械按不同的工况分别称为:通风机、鼓风机、压缩机和真空泵通风机、鼓风机、压缩机和真空泵。(二)按工作原理可分为:(二)按工作原理可分为:离心式离心式 正位移式正位移式(容积式容积式):往复式、旋转式:往复式、旋转式 其它(如喷射式)其它(如喷射式)2022-11-13一、离心泵一、离心泵2022-11-13离心泵外形:离心泵外形:2022-11-13(一)离心泵的操作原理、构造(一)离心泵的操作原理、构造与类型与类型 (1)离心泵
3、的结构离心泵的结构主要结构:主要结构:蜗壳蜗壳(外壳);(外壳);叶轮:叶轮:敞式敞式,半蔽式半蔽式,蔽式蔽式 单吸式、双吸式。单吸式、双吸式。附属装置:附属装置:底阀、滤网、调节阀、底阀、滤网、调节阀、平衡孔平衡孔(平衡管平衡管)、排气孔、轴封。、排气孔、轴封。2022-11-13开式开式半开式半开式闭式闭式图图2-2 2-2 离心泵叶轮离心泵叶轮2022-11-132022-11-13 由若干个弯曲的叶片组成的由若干个弯曲的叶片组成的叶叶轮轮置于具有蜗壳通道的置于具有蜗壳通道的泵壳泵壳之之内。内。叶轮叶轮紧固于紧固于泵轴泵轴上,上,泵轴与泵轴与电机电机相连,可相连,可由电机带动旋转。由电机
4、带动旋转。(2)(2)、操作原理、操作原理2022-11-13 吸入口位于泵壳中央与吸入管路相连,并在吸入管底部装吸入口位于泵壳中央与吸入管路相连,并在吸入管底部装 一止逆阀。一止逆阀。泵壳的侧边为排出口,与排出管路相连,装有调节阀。泵壳的侧边为排出口,与排出管路相连,装有调节阀。离心泵的工作过程离心泵的工作过程:开泵前,开泵前,先在泵内先在泵内灌满要输送的液体灌满要输送的液体。开泵后,泵轴带动叶轮一起高速旋转产生离心力。液体在开泵后,泵轴带动叶轮一起高速旋转产生离心力。液体在 此作用下,从叶轮中心被抛向叶轮外周,此作用下,从叶轮中心被抛向叶轮外周,压力增高压力增高,并,并以以 很高的速度(很
5、高的速度(15-25 m/s)流入泵壳流入泵壳。2022-11-13 在蜗形泵壳中由于流道的不断扩大,液体的在蜗形泵壳中由于流道的不断扩大,液体的流速减慢流速减慢,使,使 大部分动能转化为静压能大部分动能转化为静压能。最后液体。最后液体以较高的静压强从排以较高的静压强从排 出口流入排出管道。出口流入排出管道。泵内的液体被抛出后,叶轮的中心形成了真空,泵内的液体被抛出后,叶轮的中心形成了真空,在液面压在液面压 强(大气压)与泵内压力(负压)的压差作用下,液体便强(大气压)与泵内压力(负压)的压差作用下,液体便 经吸入管路进入泵内经吸入管路进入泵内,填补了被排除液体的位置。填补了被排除液体的位置。
6、离心泵之所以能输送液体,主要是离心泵之所以能输送液体,主要是依靠高速旋转叶轮所产生的离心力,依靠高速旋转叶轮所产生的离心力,因此因此称为称为离心泵离心泵。2022-11-13离心泵原理的动画离心泵原理的动画 2022-11-13 气气 缚缚 离心泵离心泵启动启动时,如果时,如果泵壳内存在空气泵壳内存在空气,由于空气的密度远小于液体的密度,由于空气的密度远小于液体的密度,叶轮旋转所产生的叶轮旋转所产生的离心力很小离心力很小,叶轮中心处产生的低压,叶轮中心处产生的低压不足以造成吸上液体所不足以造成吸上液体所需要的真空度需要的真空度,这样,离心泵就无法工作,这种现象称作,这样,离心泵就无法工作,这种
7、现象称作“气缚气缚”。为了使启动前泵内充满液体,在吸入管道底部装一为了使启动前泵内充满液体,在吸入管道底部装一止逆阀。止逆阀。此外,在离心此外,在离心泵的出口管路上也装一泵的出口管路上也装一调节阀调节阀,用于开停车和调节流量。,用于开停车和调节流量。2022-11-13按离心泵的不同用途可分为按离心泵的不同用途可分为 水泵水泵 输送输送清水和物性与水相近、无腐蚀性且杂质很少的液体清水和物性与水相近、无腐蚀性且杂质很少的液体的泵的泵,(ISIS)耐腐蚀泵耐腐蚀泵 接触液体的部件(叶轮、泵体)用接触液体的部件(叶轮、泵体)用耐腐蚀材料耐腐蚀材料制成。要求:结构制成。要求:结构简单、零件容易更换、维
8、修方便、密封可靠、用于耐腐蚀泵的材简单、零件容易更换、维修方便、密封可靠、用于耐腐蚀泵的材料有:铸铁、高硅铁、各种合金钢、塑料、玻璃等。(料有:铸铁、高硅铁、各种合金钢、塑料、玻璃等。(F F型型)油泵油泵 输送输送石油产品石油产品的泵的泵 ,要求密封完善。(,要求密封完善。(Y Y 型型)杂质泵杂质泵 输送输送含有固体颗粒的悬浮液、稠厚的浆液含有固体颗粒的悬浮液、稠厚的浆液等的泵等的泵 ,又细分为污水,又细分为污水泵、砂泵、泥浆泵等泵、砂泵、泥浆泵等 。要求不易堵塞、易拆卸、耐磨、在构造上。要求不易堵塞、易拆卸、耐磨、在构造上是叶轮流道宽、叶片数目少。是叶轮流道宽、叶片数目少。2022-11
9、-13离心泵的主要性能参数离心泵的主要性能参数 允许汽蚀余量允许汽蚀余量轴功率和效率轴功率和效率压头压头流量流量转速转速铭牌铭牌二二离心泵的主要性能参数与特性曲线离心泵的主要性能参数与特性曲线 2022-11-131 1、离心泵的性能参数、离心泵的性能参数 1 1)离心泵的流量)离心泵的流量 指离心泵在单位时间里排到管路系统的指离心泵在单位时间里排到管路系统的液体体积,一般用液体体积,一般用Q Q表示,单位为表示,单位为m3/s。又称为泵的送又称为泵的送液能力液能力 。2 2)离心泵的压头)离心泵的压头泵对单位重量的液体所提供的有效能量泵对单位重量的液体所提供的有效能量,以,以H H表示,单位
10、为表示,单位为m m。又称为泵的又称为泵的扬程扬程。离心泵的压头取决于:离心泵的压头取决于:泵的结构泵的结构(叶轮的直径、叶片的弯曲情况等)(叶轮的直径、叶片的弯曲情况等)转速转速 n n 流量流量Q Q 2022-11-13如何确定转速一定时,如何确定转速一定时,泵的泵的压头压头与与流量流量之间之间的关系呢?的关系呢?实验测定实验测定H的计算可根据的计算可根据b(进进)、c(出出)两截面间的柏努利方程:两截面间的柏努利方程:bcfccbbhgugPZHgugP)(22222022-11-13bcfbcbchguugPPZH)(222gPPZHbc/)(离心泵的压头又称扬程。必须注意,离心泵的
11、压头又称扬程。必须注意,扬程并不等于升举高度扬程并不等于升举高度Z Z,升举高度升举高度只是扬程的一部分只是扬程的一部分。3 3)离心泵的效率)离心泵的效率 离心泵输送液体时,电动机对泵轴提供的功率,由于存在多方面的损失不可能全离心泵输送液体时,电动机对泵轴提供的功率,由于存在多方面的损失不可能全部转化为有效功率。致使泵的有效压头和流量都较理论值低,通常用效率来反映部转化为有效功率。致使泵的有效压头和流量都较理论值低,通常用效率来反映能量损失。效率是指有效功率能量损失。效率是指有效功率NeNe与泵轴功率与泵轴功率N N之比,常用之比,常用来表示。来表示。2022-11-13的大小主要与以下三方
12、面的损失有关:的大小主要与以下三方面的损失有关:容积损失容积损失:泵的液体泄漏(泵的液体泄漏(内漏内漏)所造成的)所造成的 水力损失水力损失:液体的摩擦阻力和局部阻力损失液体的摩擦阻力和局部阻力损失 机械损失机械损失 :泵轴与轴承泵轴与轴承,泵轴与填料物之间的泵轴与填料物之间的摩擦摩擦小型水泵:小型水泵:一般为一般为5050 70%70%大型泵:大型泵:可达可达90%90%以上以上泵的效率反应了这三项能量损失的总和,又称为总效率。泵的效率反应了这三项能量损失的总和,又称为总效率。与泵的与泵的大小、类型、制造精密程度和所输送液体的性质大小、类型、制造精密程度和所输送液体的性质有关有关2022-1
13、1-134 4)轴功率及有效功率)轴功率及有效功率轴功率:轴功率:电机输入离心泵的功率电机输入离心泵的功率,用用 N N表示,表示,N=IUN=IU 单位为单位为 J/SJ/S ,或或W W 、KWKW 。有效功率:有效功率:排送到管道的液体从叶轮获得的功率,用排送到管道的液体从叶轮获得的功率,用NeNe表示表示 轴功率和有效功率之间的关系为轴功率和有效功率之间的关系为 :有效功率可表达为有效功率可表达为 轴功率可直接利用效率计算轴功率可直接利用效率计算/gQHN gQHwWNsee/eNN 2022-11-132 2、离心泵的特性曲线、离心泵的特性曲线 离心泵的离心泵的 H H、N N 都与
14、离心泵的都与离心泵的 Q Q有关,它们之间的关系由有关,它们之间的关系由确定确定离心泵压头的实验离心泵压头的实验来测定,实验测出的一组关系曲线:来测定,实验测出的一组关系曲线:QH QQN 离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线注意:特性曲线随转速而变注意:特性曲线随转速而变。各种型号的离心泵都有本身独自的特性曲线,但形状基本相似,具有共同各种型号的离心泵都有本身独自的特性曲线,但形状基本相似,具有共同的特点的特点 。2022-11-132022-11-131)H HQ Q曲线曲线:表示泵的压头与流量的关系,离心泵的:表示泵的压头与流量的关系,离心泵的压头普遍是随流量的增压头普遍是随流量的增大而下降
15、大而下降(流量很小时可能有例外)(流量很小时可能有例外)2 2)N N Q Q曲线:曲线:表示泵的轴功率与流量的关系,表示泵的轴功率与流量的关系,离心泵的轴功率随流量的增加离心泵的轴功率随流量的增加而上升而上升,流量为零时轴功率最小。,流量为零时轴功率最小。离心泵启动时,应关闭出口阀,离心泵启动时,应关闭出口阀,使启动电流最小,以保护电机。使启动电流最小,以保护电机。3 3)Q Q曲线:曲线:表示泵的效率与流量的关系,表示泵的效率与流量的关系,随着流量的增大,泵的效率将上随着流量的增大,泵的效率将上升并达到一个最大值,以后流量再增大,效率便下降。升并达到一个最大值,以后流量再增大,效率便下降。
16、2022-11-13 离心泵在一定转速下有一最高效率点离心泵在一定转速下有一最高效率点。离心泵在与最高效率点相对应的流离心泵在与最高效率点相对应的流量及压头下工作最为经济。量及压头下工作最为经济。与最高效率点所对应的与最高效率点所对应的Q Q、H H、N N 值称为最佳工况参数值称为最佳工况参数。离心泵的铭牌上标明。离心泵的铭牌上标明的就是指该泵在运行时最高效率点的状态参数。的就是指该泵在运行时最高效率点的状态参数。注意:注意:在选用离心泵时,应使离心泵在该点附近工作。一般要求操作时的在选用离心泵时,应使离心泵在该点附近工作。一般要求操作时的效率应不低于最高效率的效率应不低于最高效率的92%。
17、2022-11-13三、三、离心泵选择与示例离心泵选择与示例【例例1 1】某地区一化工厂,某地区一化工厂,需将需将6060的热水用泵送至高的热水用泵送至高的凉水塔冷却,如图所示。的凉水塔冷却,如图所示。输水量为输水量为80-85m80-85m3 3/h/h 输水管输水管内径为内径为106mm106mm,管道总长(包,管道总长(包括局部阻力当量长度)为括局部阻力当量长度)为 100m100m,管道摩擦系数为,管道摩擦系数为0.0250.025,试选一合适离心泵。试选一合适离心泵。解:在水池液面与喷水口截面列柏努利方程解:在水池液面与喷水口截面列柏努利方程2022-11-13代入上式得代入上式得
18、mHe1963.881.92)68.2(102查书本附录,查书本附录,可选可选IS100-80-125IS100-80-125型离心泵型离心泵mgudlelhzuppsmuhgugpzHegugpzff63.881.92106.068.2100025.020068.2106.0436008522222112112222222111,2022-11-13四、离心泵的安装高度四、离心泵的安装高度 1 1、气蚀现象、气蚀现象 气蚀产生的条件气蚀产生的条件叶片入口附近叶片入口附近K K处的压强处的压强P PK K等于或小等于或小于输送温度下液体的饱和蒸气压于输送温度下液体的饱和蒸气压 ,液体将发生沸腾
19、部分汽化,所生成液体将发生沸腾部分汽化,所生成的大量蒸汽,汽泡在随液体从叶轮的大量蒸汽,汽泡在随液体从叶轮进口向叶轮外进口向叶轮外2022-11-13围流动时,又因压强升高,气泡立即凝聚,气泡的消失产生局部真空,周围围流动时,又因压强升高,气泡立即凝聚,气泡的消失产生局部真空,周围的液体以极大的速度冲向气泡原来所在的空间,在冲击点处产生很高的局部的液体以极大的速度冲向气泡原来所在的空间,在冲击点处产生很高的局部压强(高达几百个大气压),冲击频率高达每秒几万次之多。尤其当气泡的压强(高达几百个大气压),冲击频率高达每秒几万次之多。尤其当气泡的凝结发生在叶轮表面时众多的液体质点如细小的高频水锤撞击
20、着叶片,另外凝结发生在叶轮表面时众多的液体质点如细小的高频水锤撞击着叶片,另外气泡中可能带有氧气等对金属材料发生化学腐蚀作用。泵在这种状态下长期气泡中可能带有氧气等对金属材料发生化学腐蚀作用。泵在这种状态下长期运转,将导致叶片过早损坏。这种现象称为泵的汽蚀现象。汽蚀现象发生时,运转,将导致叶片过早损坏。这种现象称为泵的汽蚀现象。汽蚀现象发生时,泵体振动,发出噪音,泵的流量、扬程、效率下降泵体振动,发出噪音,泵的流量、扬程、效率下降 ,严重时甚至吸不上液严重时甚至吸不上液体。体。2022-11-13气蚀气蚀产生的后果产生的后果:气蚀发生时产生噪音和震动,叶轮局部在巨大冲击的反复作用下,表面出气蚀
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