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5分pk10离心泵工作原理

发布时间:2020-07-01 07:29

  离心泵工作原理_工学_高等教育_教育专区。是能源与动力工程专业上课用课件,主要讲解了离心泵的工作原理

  离心泵 第一节 离心泵的工作原理和性能特点 3-1-1 离心泵的工作原理 ? 主要工作部件是叶轮和泵壳。叶轮通常是 由5~7个弧形叶片和前、后圆形盖板所构 成。 ? 叶轮用键和螺母固定在泵轴的一端。固定 叶轮用的螺母通常采用左旋螺纹,以防反 复起动因惯性而松动。 ? 轴的另一端穿过填料箱伸出泵壳,由原动 机带动。泵壳呈螺线形,亦称螺壳或蜗壳。 图3-1 悬臂式单级离心泵 3-1-1 离心泵的工作原理 ? ? ? ? ? ? 充满在泵中的液体随叶轮回转, 产生离心力,向四周甩出 在叶轮中心形成低压,液体便 在液面压力作用下被吸进叶轮。 从叶轮流出的液体,压力和速 度增大。 蜗壳-汇聚并导流。扩压管A增 大,流速降低,大部分动能变 为压力能,然后排出。 叶轮不停回转,吸排就连续地 进行 液体通过泵时所增加的能量, 是原动机通过叶轮对液体作功 的结果。 思考题 31. 为什么双作用叶片泵一般比齿轮泵容积效 率高? P43 32.为什么叶片泵所输送的油液粘度不宜太 高或太低?P44 33.叶片泵配油盘上的三角槽有何功用?P41 34,叶片泵叶片端部与定子内壁的可靠密封, 常采用哪些办法?P43,P40,P38 35.在管理维修叶片泵时主要应注意些什么? P44 选择题 ? 在船上水环泵主要用来 A 压送气体 A 电机过载 B 抽真空 。 D A+B+C C 排送液体 ? 水环泵关闭排出阀运转会使 B 安全阀开启 。 D B+C C.泵体发热 ? 属于回转式容积泵的是 A 离心泵 B 水环泵 C 旋涡泵 。 D 轴流泵 ? 下列泵中效率最低的一般是 A 闭式旋涡泵 B 水环泵(排气) 。??? D 离心泵 C 喷射泵 3-1-2 液体在叶轮中的流动情况 为研究简化,我们假定: (1)液体由无限多个完全相同的单元流束所组成 ? ? ? 所有液体质点流动轨迹都相同,都与叶片断面相符合, 在相同半径上各液体质点的流动状态亦均相同。 这只有在叶片无限多、厚度无限薄且断面形状完全相 同的理想叶轮中才可能实现。 设液体为无粘性的理想液体,液流处于无撞击、旋涡 的理想工况 (2)液体在流动时没有摩擦、撞击和涡流损失 ? 3-1-2 离心泵的扬程方程式 ? 叶轮带动液体高速旋转而将机械能传给液 体 (delivery lift or delivery head) ? 所产生的扬程与叶轮尺寸和转速密切相关, 而流量又明显地会随工作扬程而改变。 ? 需要研究决定离心泵扬程的各种因素以及 扬程与流量的关系 ? 即研究离心泵的扬程方程式 3-1-2 液体在叶轮中的流动情况 ? 叶轮以?回转时,液体 质点有两种运动: ? ? ? 圆周速度 - 随叶轮运动的 速度,用u表示; 相对速度 - 相对于叶轮的 运动速度,用w表示, 它 与叶片型线相切。 绝对速度 - 相对于泵壳的 运动速度;是u和w的向 量和。 ? 液体质点进出叶轮时的 绝对运动路径即可由图 中的A。C。表示。 3-1-2 液体在叶轮中的流动情况 叶轮中任一质点的三个 速度向量u、w、c都构 成为一个速度三角形, 如图 ? C和u间的夹角用?表示 ? w和u反方向的夹角用? 表示; ? C的周向分速度用Cu表 示 ? C的径向分速度用Cr表 示 ? 3-1-2 液体在叶轮中的流动情况 各符号下角标1者, 指叶轮进口的参数 ? 加下角标2者,指在 叶轮出口的参数。 ? 在叶轮中各处,速 度三角形中u、w的 方向都已确定,而 U=?nD/60 ? Q1 Q cr ? ? A ?DB?? v 3-1-2 液体在叶轮中的流动情况 Q1 Q cr ? ? A ?DB?? v ? ? ? ? D——质点所处位置的叶轮直径,mm; B——质点所处位置的叶轮宽度,m; ?——排挤系数(一般为0.75~0.95),用以考虑叶片 厚度使流道截面积减小的影响; ?v——泵的容积效率。 ? 可见,当叶轮的流量、转速和尺寸既定后,叶 轮内各处的速度三角形也就确定。 3-1-2 扬程方程式 ? 根据液体力学知识,我们能推出扬程方程式: u u2c2 r H t? ? ? ctg? 2 g g 2 2 由上图(叶片出口角对理论扬程的影响),和扬程 方程式,我们可以得出以下结论 扬程主要取决于叶轮的直径和转速 ? 泵的封闭扬程 (Q=0) 的理论值为: Ht=u2/g, ? 要提高H,必须增大D2或提高n ? D2关系到泵的外廓和重量 ? n受限于泵的汽蚀性能 ? 离心泵n一般不超过8000~10000r/min ? 单级泵的H通常不超过150m 离心泵的扬程随流量而变 u u2c2 r H t? ? ? ctg? 2 g g 2 2 ? 当用径向叶片,即?2=90时, 即H与Q无关 当用后弯叶片,即?2 90’时,ctg ?2 0,Q增大则Ht减 小 当用前弯叶片,即?2 90‘时,Q增大则Ht增加 2 u2 H t? ? g ? ? 3-1-2 扬程方程式 ? 比较以上三种情况 ? 尺寸和n相同的离心泵,在Q相同时,?2(前弯)越大, H越高 ? ? 表面上,以用前弯叶片为宜 实际中,考虑到各种损失,多用后弯叶片 ? Ht与所运送流体的性质无关 (character) ? ? ? 如果泵内是空气,空气密度仅为水的1/800左右,泵 能在吸排口间造成的压差就很小。 例如H为100m的水泵,其排送空气时达到同样的H气, 它只能在吸排口间产生1.268kPa的压差,在大气压下 这只能将水吸上约12.9cm高。 离心泵没有自吸能力 图3-5 离心泵定速特性曲线 流量-扬程曲线 Ht?和Qt是下倾直线 ? Ht和Qt也是下倾直 线(斜率小些) ? 存在摩擦、旋涡、 撞击等水力损失 ? ? ? ? 沿程摩擦损失与流 速(流量)的平方成正 比 非设计工况进、出 叶轮的撞击损失, (设计工况 = 零) Qt-H曲线为减除这 两部分扬程损失后 的曲线 流量-扬程曲线 ? 漏泄造成的ηv ? ? ? ? ? 密封环内部漏泄和 轴封外部漏泄 多级泵还存在级间 漏泄 当泵设有平衡孔(管) 或平衡盘时,有附 加的容积损失。 总漏泄量一般为理 论流量的4%~10 % Q—H曲线为考虑 了漏泄流量g后的 损失 3-1-3 流量-功率曲线 ? 根据Qt和Ht,求出泵的水力功率 Ph = ρgQtHt 即可作出Qt一Ph曲线。 ? 如将Ph加上机械摩擦功率损失,即可得到理论流 量与轴功率的关系曲线Qt一P。 ? 再将Qt一P曲线中的各Qt值减去相应的漏泄流量g, 即可得到实际流量与轴功率的关系曲线 流量-功率曲线 ? 机械损失包括: ? 轴封及轴承的机械摩擦损失 ? 约占轴功率的1%~5%,采用机械轴封时损失较小; ? 叶轮的圆盘摩擦损失 是盖板使两侧液体因受离心力作用而形成回流所导 致的能量损失 ? 约占轴功率的2%~10% ? 它与叶轮D2的五次方和n的平方成正比。 ? 提高n和相应减小叶轮外径(H不变时)可减小圆盘 摩擦损失。 ? 3-1-3 流量-效率曲线 ? 根据Q一H曲线和Q一P曲线,求出每一流量 时的效率 η = ρgQH/P ? 然后可得关系曲线 离心泵的定速特性曲线实测的定速特性曲线 ? 实际定速特性曲线 是由制造厂通过实 验测定的。 (1)离心泵都用后弯 叶片,其Q—H曲 线趋势下倾。由于 叶片出口角的不同, 曲线形状可分为三 类: 3-1-3实测的定速特性曲线 ? 陡降形(高比转数) ? ? 叶片出口角较小,H 变化时Q变化较小 用于H变动又不希望Q 变化的场合(舱底水泵 压载泵等) ? 平坦形(中低比转数泵) ? ? 叶片出口角稍大,H 变化时Q变化较大 用于那些经常需要调 节Q而又不希望节流 损失太大的场合(凝水 泵、锅炉给水泵) 3-1-3实测的定速特性曲线 ? 驼峰形 ? ? ? ? ? 叶片出口角较大 其Q一H曲线就比 较平坦,而在小Q 时撞击损失又大, 于是Q—H曲线就 会出现驼峰 有驼峰形Q—H曲 线的泵,工作时可 能发生喘振 应尽量避免使用 适当限制叶片出口 角和叶片数,即可 避免出现驼峰 3-1-3实测的定速特性曲线)Q-P曲线向上倾斜 ? ? 即轴功率随Q增大而 增加。 在Q=0时 ? ? ? ? 轴功率最小(35%~ 50 %) 这时泵的H(亦称封闭扬 程)也不很高 泵关闭排出阀起动电流 较低,可减小电网电压 的波动 但封闭运转时,效率为 零,泵会发热 3-1-4 管道特性曲线和泵的工况点 ? 液体流过管道时所需的压头与流量间的函数关系 pdr ? psr H ? H u ? ?h ? z ? ? KQ 2 ?g ? 包括两个部分 ? ? 位置头,压力头,5分pk10与流量没有关系 消费于克服管道阻力 ? 下图曲线A就是表明上述函数关系的管路特性曲 线 管道特性曲线和泵的工况点 静压头Hu是一条水平线 ? 管路阻力?h=Q2,是一 条二次抛物线 ? ? ? ? ? 倾斜程度取决于阻力 纵坐标起点位置取决于 管路的静压头 当管路阻力变化,如K值 增加,曲线变陡 如静压头变化,管路曲 线 管道特性曲线和泵的工况点 将特性曲线和管路的特 性曲线画在一张图上 ? Q—H曲线与管路特性曲 线的交点即泵的工况点 ? 点C工况产生的H正好等 于液体以此工况的Q流过 该管路时所需的压头 ? 大多数离心泵的H—Q曲 线是向下倾斜,其工况 点是稳定的 ? 3-1-4 管道特性曲线和泵的工况点 ? 如干扰使泵的Q增加 ? ? ? 泵工况点右移至D 产生的HD将不能满足 较大Q流过该管路所需 的HD’, 泵的流速和流量将随之 减少,直至回到Qc,即 工况点回到C为止。 反之,Q减小,点左移, HD大于所需H,Q会增 加,点又回到C。 ? 可见,是稳定工况点。 ? 3-1-4 管道特性曲线和泵的工况点 ? 如Q一H是驼峰形,管路特性 ? ? ? ? 与Q一H会有两交点,靠左边 的是不稳定工况点 当管路特性改变时,例如A’ 或A”,工况点也会相应变为 C’或C” 如泵特性曲线发生改变,工 况点也会改变 同一泵在管路情况改变时Q将 发生较大变化 泵在额定工况下效率最高, 应尽可能使泵在额定工况点 附近工作。 选择题 ? 74. 下列泵中理论流量与排出压力有关的 是 。 A 往复泵 B 叶片泵 C 螺杆泵 D 离心泵 75. 下列泵中必须设置安全阀的是 。 A 旋涡泵 B 齿轮泵 C 离心泵 D 水环泵 76. 离心泵的理论压头与 无关。 A 泵的几何尺寸 B 叶轮的转速 C 液体的种类 D 液体的流速 思考题 36,离心泵的水力损失的含义是什么?它包括 哪几部分损失? 37.为什么离心泵在设计工况运行时效率最 高? 38,根据离心泵特性图说明用节流调节法如 何能减少流量。并指出节流造成的压头损 失。 39.画出离心泵特性图说明回流阀开启后, 回流管路与主管路的合成特性曲线离心泵额定扬程和流量的估算 ? 离心泵的H与叶轮出口处的u2有很大关系。铭牌失 落的离心泵可按经验公式估算其额定扬程 H ? Kn D 2 式中,系数K:(1~1.5)X10-4 D2 叶轮外径 ? 排送冷水的离心泵,设计的进口流速大约在3m/ s左右,因此其额定流量可按下面公式估算: 2 2 Q ? 5D 2 0 式中,D。为泵吸口直径,(英寸) 3-1-6离心泵的优点 1.流量连续均匀,工作平稳 ? Q容易调节。所适用的Q范围很大,常用范围5 — 20000m3/h。 可与电动机或汽轮机直接相连 结构简单紧凑,尺寸和重量比同样流量的往复泵小得 多,造价低。 2.转速高 ? ? 3,对杂质不敏感,易损件少,管理和维修较方便。 ? 无论在陆上或船上,离心泵的数量和使用范围超 过了其它类型泵。 3-1-6离心泵的缺点 4.本身没有自吸能力 ? 为扩大使用范围 在结构上采取特殊措施制造各种自吸式离心泵 ? 在离心泵上附设抽气引水装置。 ? 5.泵的Q随工作扬程而变 H升高,Q减小 ? 达到封闭扬程时,泵即空转而不排液 ? 不宜作滑油泵、燃油泵等要求Q不随H而变的 场合 ? 3-1-6离心泵的缺点 6.扬程由D2和n决定的,不适合小Q、高H 这要求叶轮流道窄长,以致制造困难,效率太 低。 ? 离心泵产生的最大排压有限,故不必设安全阀。 ? ? 船用水泵和货油泵大多用离心泵。压载泵、 舱底泵、油船扫舱泵等用具备自吸能力的 离心泵

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