内蒙古大学化工原理 ppt 2

1、第二章第二章 离心泵离心泵 任务：任务： 讨论化工常用泵结构、工作原理和性能 学会正确选用、操作离心泵 2-1 离心泵的结构、工作原理、类型 离心泵的外观 构造：构造： 叶轮； 泵壳； 泵轴及轴封装置。 一、离心泵的结构 7 调节阀调节阀 8 滤网滤网 (1) 叶轮叶轮叶片（+盖板） 10-12个后弯叶片液体通道。 叶轮固定在泵轴上由电动机带动高速旋转。 效率较低，内回流 较严重所致; 叶轮叶轮 ： 闭式: 半开式: 效率较高,易堵塞 开式: 三种叶轮的特点：三种叶轮的特点： 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 液体入口中心 (2) 泵壳泵壳 （

2、蜗壳）泵体的外壳，包围叶轮 截面积逐渐扩大的蜗牛壳形通道。 液体出口切线 汇集叶轮所抛出的液体； 实现动能向静压能转变 作用作用: : (3) 导轮（导叶轮）导轮（导叶轮） 导轮上叶片与叶轮上叶片方向相反 作用：作用：起缓冲作用，减少能量损耗，提高泵效率 垂直叶轮面(4)泵轴泵轴叶轮中心。 叶轮高速旋转的动力来源。 (5) 轴封装置轴封装置 机械密封 填料密封 作用：作用：减小泄漏，防止气缚，提高效率。 依靠电机使叶轮高速旋转，产生 离心力，流体受离心力作用被抛 向壳壁，同时流体在泵壳流道中 随着流道的扩大，动能大部分转 化为静压能。 二、工作原理: （一）叶轮（一）叶轮泵壳段泵壳段 由于叶轮

3、中心流体被抛出，于中 心处形成真空，故吸入端与中心 处产生静压差（势能）使流体不 断吸入。 （二）泵吸入端二）泵吸入端 叶轮中心叶轮中心 气缚现象：气缚现象：未灌满液体，泵内存 在空气，离心力小形成真空度低、 压差小，流体吸不进。 措施：措施：装底阀，防泄漏。 启动前灌泵 2-2 离心泵主要性能参数与特性曲线 泵的性能及特性曲线是正确选泵和进行流量调节的依据。 离心泵的主要性能参数离心泵的主要性能参数：流量、压头、效率、轴功率等。 特性曲线：特性曲线：反映离心泵的主要性能参数之间的关系的曲线，是 在一定转速下，用20清水在常压下实验测得的。 1. 流量流量 Q 离心泵的流量是指单位时间内排到管

4、路系统的液体体积， 常用单位为L/s、m3/s 或 m3/h 等。 2. 压头压头 (扬程扬程) H 离心泵的压头是指离心泵对单位重量(1 N) 液体所提供的有效 能量，单位为 J/N 或 m。 一、离心泵的性能参数 3. 效率和功率效率和功率 与效率 有关的各种能量损失： N Ne 机械 损失 容积 损失 水力 损失 小型水泵： 一般为5070 % 大 型 泵： 可达90 %以上 (1) 容积损失V ：泵体内漏，0.850.95 (2) 水力损失 h ：0.80.9 (3) 机械损失 m ：0.960.99 高速旋转的叶轮表面与液体之 间摩擦，泵轴与轴承、密封圈 等机械部件之间的摩擦。 环流

5、损失、摩擦损失、冲击损失 =V m h () e NQWQgHW e N N () 102 e QH NkW 离心泵效率：离心泵效率： 离心泵有效功率：离心泵有效功率： 泵的特性曲线的测定：泵的特性曲线的测定： 1 2 2 2 f pu Hzh gg 克服流体阻力所消耗的功克服流体阻力所消耗的功 提高流体静压作功提高流体静压作功 提高流体位差提高流体位差( (势能势能) )作功作功 提高流体动能作功提高流体动能作功 f p HZh g 管 泵传给流体压头可以认为：泵传给流体压头可以认为： 注意：注意：泵的进出口及泵内的局部阻力损失均计入泵的效率考虑 流量计 真空表 2 压力表 Z 1 2121

6、 ()()pppp H gg 表真 2-3 离心泵特性曲线及其应用 一、泵的特性曲线 三条曲线： HQ， NQ， Q 2. N 随 Q 增加而增加 1. H 随 Q 增加而减少(除流量极小外) 3. 存在最高效率点 max泵的设计点，为最佳工况参数 高效区：高效区：人为规定一个工作范围。通常取 = (0.9 0.92) max 厂家实验测定 产品说明书 选泵，操作 h/m,Q 3 m,H kW,N QN QH Q 离心泵特性曲线 n=2900 r/min 设计点设计点 1. 泵铭牌参数：效率最佳点下的性能参数，称为额定值。 转数 n 一定 20清水为工作介质 大气压强为10 m H2O 因 Q

7、 =0 时 ，N 0（但最小），故启动泵时，应先关出口阀， 减小启动电流，保护电机。 2 .泵特性曲线标定条件： 停泵时也应先关出口阀，再关电机，为了防止高压液体倒流 损坏叶轮。 注意注意: 离心泵启动，停泵时均应关闭出口阀门：离心泵启动，停泵时均应关闭出口阀门： 泵的 N与成正比，离心泵的 Q、 H ， 均与 无关 2-4 影响离心泵性能的因素分析 一、流体性质 1. 密度的变化密度的变化: 2. 粘度的影响：粘度的影响： 增加，流体在泵内的能量损失增大，Q，H，N， 当液体运动粘度 v 大于20 cSt（厘沲）时，离心泵的 性能需按下式进行修正修正： = Q QC Q = H HC H =

8、C CQ， CH ， C 离心泵的折算系数 二、离心泵转速的影响 离心泵的比例定律 Qn Qn 2 ) ( n n H H 3 () Nn Nn 其适用条件是离心泵的转速变化不大于20%。 2-5 离心泵的气蚀现象和安装高度 一、 汽蚀现象（注意与气缚现象区别） 现象：现象：当 p入min pv (输送温度下液体的饱和蒸汽压) 时， 管 内液体沸腾。 结果：结果：汽液混合物在泵体内高压区被压缩，产生冲击，使 叶轮及叶片表面损害。 措施：措施：要求叶片入口附近的最低绝对压强必须维持在某一 值以上。 1.离心泵的允许吸上真空度 Hs p0= pa 结论结论: :离心泵的安装高度不是任意的，而是受流

9、体输送温度、 管道特性、及流体性质的影响。 则： 在0-0、1-1之间列柏努利方程： 二、离心泵的吸上高度(安装高度) Hg Hs 的单位是 m H2O 安装高度：安装高度： 液面到泵入口处的垂 直距离 (Hg ) 10 2 110 2 ,fg H g u g pp H g pp H a, s 1 泵入口处可达到的最高真空度 10 2 1 2 ,f , sg H g u HH 1. 允许气蚀余量允许气蚀余量 NPSH 为了防止气蚀，应使入口处的静压头与动压头之和必须大 于同温度下液体沸腾时产生的饱和蒸汽压头，亦即： 三、气蚀余量 2. 离心泵的最大安装高度离心泵的最大安装高度 Hg 在1-1和

10、 0-0截面间列柏努利方程 1 -0 , 2 11 2 fg a H g u g p H g p g p g u g p NPSH v 2 2 11 10 2 11 2 ,f a g H g u g pp H 于是： 10 2 11 2 ,f a g H g u g pp H 10 2 11 2 ,f a H g u g p g p ）（ 10 2 11 2 ,f vva H g p g p g u g p g p ）（ 10 ,f va H g p NPSH g p 10 ,f va g HNPSH g pp H 允许因此： 说明：说明： NPSH 20 oC清水，条件不同时要校正，校正曲线

11、说明书 为安全起见，实际安装高度比允许安装高度低 0.51 m。 3. 安装的其他注意事项 2）若泵的最大允许安装高度Hg允许很低或在液面以下，工程上还 常采用以下措施解决： a. 减小吸入管阻力，如缩短吸入管长度，增大吸入管径，尽 量减少拐弯，管件，阀门等。 b. 将泵吸入口装在槽罐液面以下，自动灌泵。 1）在实际安装中为了保险起见，泵实际安装高度Hg 要低于或等 于计算得到的Hg允许 实际安装高度比计算高度小0.51 m。 10 ,f va g HNPSH g pp H 允许 2-6. 离心泵的工作点和流量调节 离心泵安装在特定管路系统操作时，实际的工作压头和流 量，不仅遵循泵特性曲线上二

12、者的对应关系，而且还受管路特 性所制约。 泵对单位重量(1 N)流体所做的有效功为 1. 管路特性曲线管路特性曲线 一、管路特性曲线和离心泵的工作点 在特定的管路系统中，u2/2g 可忽略， Z与p/g均为定值 1 1 2 2 令: fe H g u g p ZH 2 2 K g p Z fe HKH g u d ll H ec e f 2 2 2 2 )3600( g A/Q d ll e ec e 对于直径均一的管路系统，压头损失可表达为： 对特定的管路，式中d、l、le、 均为常数， 是 Qe 的函数， 所以：)( ef QfH )( ee QfKH 当流体进入阻力平方区，可视为常数，于

13、是： B Agd ll ec e 2 )3600(2 1 2 B ee QKH 上式为管路特性方程式管路特性方程式，He与Qe的关系曲线称为管路特性曲线管路特性曲线。 曲线的形状由管路布局和流量等条件来确定,与泵的性能无关。 注意注意: : 2. 工作点工作点 对于一定的管路和一定的泵， 绘制下图得交点M（Qe，He） M点即为泵的工作点点即为泵的工作点 1 1 2 2 泵提供的流量 Q = 管路所需的流量 Qe 泵提供的压头 H = 管路所需的压头 H e 二、离心泵的流量调节 由于一定的管路和一定的泵有一定的特性曲线，因此通过 改变管路特性或泵特性就能改变工作点的位置，从而起到调节 流量和

14、压头的作用。 1 1 2 2 1. 调节出口阀门调节出口阀门改变管路的特性曲线改变管路的特性曲线 H Q 阀门开大 阀门关小 工作点 阀门开大: Q ，H 阀门关小: Q ，H 特点：特点：能耗损失大、方便、适用， 能实现连续调节故广泛应用。 3. 改变泵的特性改变泵的特性 (如转速如转速n) 1 1 2 2 原理原理: :比例定律 n 增大：,QHn 减小：,QH 特点：特点：节能、经济，但一次性投资高 (减速机)、不方便。 H Q 工作点 n增大 n减小 在实际生产中，当单台离心泵不自满足输送任务要求时， 可采用离心泵的并联或串联操作。 3. 离心泵的并联和串联（型号相同或不同）：离心泵的

15、并联和串联（型号相同或不同）： a.并联：并联： 相同型号时，泵扬程不变，流量加倍。 离心泵的并联离心泵的并联 由于流量增大使管 路流动阻力增加，两台 泵并联后的总流量低于 原单台泵流量的两倍。 b.串联：串联： 相同型号时，泵扬程加倍，流量不变。 串、并联总的结论：串、并联总的结论：工作点移动，流量和扬程均有所增加， 但不成正比变化。 离心泵的串联离心泵的串联 两台泵串联操作的 总压头必低于单台泵压 头的两倍。 2-7. 离心泵的类型与选择 一、离心泵的类型 生产中被输送液体的性质相差悬殊、对流量和扬程的要求千 变万化，因而设计和制造出种类繁多的离心泵。 (3) 按泵送液体性质和使用条件分

16、为清水泵、油泵、耐腐蚀泵、杂质泵、 高温泵、高温高压泵、低温泵、液下 泵、磁力泵等。 (2) 按叶轮吸液方式单吸泵和双吸泵 (1) 按叶轮数目单级泵和多级泵 离心泵分类方法：离心泵分类方法： B型清水泵型清水泵单级单吸悬臂式离心水 泵。全系列扬程范围为898 m，流量 范围为4.5360 m3/h。 Sh型离心泵型离心泵泵送液体的 流量较大而所需扬程并不高 1. 清水泵（清水泵（B型、型、D型、型、Sh型）型） 离心泵的型号命名离心泵的型号命名: : B100-80-160 B单级单吸悬臂离心水泵 100泵的吸水口内径，mm 80泵的排出口内径，mm 160泵的叶轮直径，mm D型清水泵型清水

17、泵所要求的扬程 较高而流量不太大时。 输送石油产品的泵称为油泵。因为油品易燃易爆，要求油 泵有良好的密封性能。当输送高温油品 (200以上) 时，需采 用具有冷却措施的高温泵。油泵有单吸与双吸、单级与多级之 分。国产油泵系列代号为Y、双吸式为YS。全系列的扬程范围 为60603 m，流量范围为6.25500 m3/h。 2. 油泵油泵 (Y 型型) 3. 防腐蚀泵（防腐蚀泵（F型）型） 当输送酸、碱及浓氨水等腐蚀性液体时应采用防腐蚀泵。 该类泵中与腐蚀液体接触的部件用抗腐蚀材料制造，其系列代 号为F。F型泵多采用机械密封装置，以保证高度密封要求。F 泵全系列扬程范围为15105m，流量范围为2400m3/h。 选泵时应注意以下几点选泵时应注意以下几点: 二、离心泵的选择 （3）选泵的型号 （1）根据被输送液体的性质和操作条件，确定适宜的类型。 略大但不能过大 水 102 QH N 另外，要会利用泵的系列特性曲线。 （2）确定管路系统