管路特性曲线不变2离心泵的组合运转工况课件

第二章流体输送机械Fluid-movingMachinery

第二章流体输送机械第一节概述一、供料点~需料点，B.E.二、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

流体从低处→高处；低压处→高压处；所在地→较远处；需要对流体做功，增加流体的机械能。第一节概述一、供料点~需料点，B.E.二、输送机三、流体输送机械分类

1、介质： 液体——泵 气体——风机、压缩机、真空泵2、工作原理：离心式正位移式：往复式、旋转式其它（如喷射式）三、流体输送机械分类1、介质：2、工作原理：第二节离心泵离心泵的外观选型、安装、运转第二节离心泵离心泵的外观选型、安装、运转离心泵装置简图离心泵装置简图电机N电轴N轴泵Ne＞＞液体电机轴泵＞＞液体一主要部件和工作原理（1）叶轮——叶片（+盖板）一主要部件和工作原理（1）叶轮——叶片（+盖板）6-12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

液体入口——中心（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出口——切线（3）泵轴：垂直叶轮面，

叶轮中心。

6-12个叶片（前弯、后弯，径向）液体通道。前盖板、后盖板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2．离心泵的工作原理原动机——轴——叶轮，旋转（1）离心力（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叶轮中心低压的形成

p泵内有气，则

叶轮中心真空度不够液体不能吸上——气缚启动前灌泵—液体高速离开（2）泵壳：液体的汇集与能量的转换（动静）（3）吸上原理与（4）轴封A轴封的作用

为了防止高压液体从泵壳内沿轴的四周而漏出，或者外界空气漏入泵壳内。B

轴封的分类

轴封装置

填料密封：

机械密封：

（4）轴封A轴封的作用轴封装置填料密封：机械密封：管路特性曲线不变2离心泵的组合运转工况课件管路特性曲线不变2离心泵的组合运转工况课件管路特性曲线不变2离心泵的组合运转工况课件（5）平衡孔的作用——消除轴向推力单吸式：结构简单，液体从叶轮一侧被吸入。双吸式：吸液能力大，基本上消除轴向推力。(a)后盖板平衡孔单吸式双吸式（5）平衡孔的作用——消除轴向推力单吸式：结构简单，液体从叶（6）导轮的作用——减少能量损失（6）导轮的作用——减少能量损失小结：吸液：靠压差排液：靠所接受的功（高速旋转叶轮）小结：吸液：靠压差排液：靠所接受的功（高速旋转叶轮）二离心泵的性能参数与特性曲线1．离心泵的主要性能参数（1）(叶轮)转速n：1000~3000rpm；2900rpm常见（2）(体积)流量Q:m3/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。H

z（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二离心泵的性能参数与特性曲线1．离心泵的主要性能参数（1（5）效率

：

=Ne/N

<100%——容积损失，水力损失，机械损失2．离心泵的性能曲线H~QN~Q~Q厂家实验测定产品说明书

20C清水（5）效率：=Ne/N<100%——容积损失，水FI-03FI-01FI-02离心泵性能曲线测定装置图FI-03FI-01FI-02离心泵性能曲线测定装置图H的计算可根据1、2两截面间的柏努利方程：1可忽略不计122离心泵的压头又称扬程。必须注意，扬程并不等于升举高度△Z，升举高度只是扬程的一部分。

H的计算可根据1、2两截面间的柏努利方程：1可忽略不计122轴功率和有效功率之间的关系为：有效功率可表达为

轴功率可直接利用效率计算轴功率和有效功率之间的关系为：有效功率可表达为轴功率可直离心泵特性曲线离心泵特性曲线说明：①H~Q曲线，Q

，H。Q很小时可能例外②N~Q曲线：

Q，N。大流量大电机关闭出口阀启动泵，启动电流最小③~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说明：①H~Q曲线，Q，H。Q很小时可能例外②N~Q曲线3．离心泵特性的影响因素

（1）流体的性质：

密度：

,(N、Ne)

（H，Q，）与

无关；粘度：

，（H，Q，）;N

工作流体~20℃水差别大

参数和曲线变化（2）转速——比例定律3．离心泵特性的影响因素（1）流体的性质：密度：,——n

20%以内(3)叶轮直径——切割定律——D-5%以内三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——n20%以内(3)叶轮直径——切割定律——D-5外加压头Q，Hf，H

H

~Q——管路流量~所需外加压头令对一定管路，A值与Q无关。B为由管路状况决定的常数。——管路特性方程(曲线)外加压头Q，Hf，HH~Q——管路流说明：①曲线在H轴上截距；管路所需最小外加压头②高阻管路，曲线较陡；低阻管路曲线较平缓。说明：①曲线在H轴上截距；管路所需最小外加压头高阻管路，曲线2．离心泵的工作点——泵的H~Q与管路的H~Q曲线的交点2．离心泵的工作点——泵的H~Q与管路的H~Q曲线的交点说明①工作点

泵的特性&管路的特性工作点确定：联解两特性方程作图，两曲线交点②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③工作点~（Q,H,N,

）

~泵的实际工作状态说明①工作点泵的特性&管路的特性工作点确定：联解两特性3．离心泵的流量调节

改变流量

改变泵的特性

改变工作点改变管路特性（1）改变出口阀开度~管路特性关小出口阀le

H，Q管特线变陡工作点左上移开大出口阀le

H，Q管特线变缓工作点右下移（2）改变叶轮转速~改变泵的特性3．离心泵的流量调节改变流量改变泵的特性改变工作点n泵H~Q曲线上移

工作点右上移，H，Q（3）车削叶轮直径

例题1将浓度为95%的硝酸自常压罐输送至常压设备中去，要求输送量为36m3/h,

液体的扬升高度为7m。输送管路由内径为80mm的钢化玻璃管构成，总长为160m（包括所有局部阻力的当量长度）。现采用某种型号的耐酸泵，其性能列于本题附表中。问：(1)该泵是否合用？(2)实际的输送量、压头、效率及功率消耗各为多少？

Q(L/s)

03691215H(m)

19.51917.916.514.412

(%)

01730424644n泵H~Q曲线上移工作点右上移，H，Q（3解：（1）对于本题，管路所需要压头通过在储槽液面（1-1’）和常压设备液面（2-2’）之间列柏努利方程求得：式中管内流速：管路压头损失：

解：（1）对于本题，管路所需要压头通过在储槽液面（1-1’）管路所需要的压头：以（L/s）计的管路所需流量：由附表可以看出，该泵在流量为12L/s时所提供的压头即达到了14.4m，当流量为管路所需要的10L/s，它所提供的压头将会更高于管路所需要的13.06m。因此我们说该泵对于该输送任务是可用的。管路所需要的压头：以（L/s）计的管路所需流量：另一个值得关注的问题是该泵是否在高效区工作。由附表可以看出，该泵的最高效率46%；流量为10L/s时该泵的效率大约为43%。因此我们说该泵是在高效区工作的。（2）实际的输送量、功率消耗和效率取决于泵的工作点，而工作点由管路物特性和泵的特性共同决定。由柏努利方程可得管路的特性方程为：（其中流量单位为L/s）据此可以计算出各流量下管路所需要的压头，如下表所示：另一个值得关注的问题是该泵是否在高效区工作。由附表可以看出，Q(L/s)03691215H(m)77.5459.18111.9115.7220.63据此，可以作出管路的特性曲线和泵的特性曲线，如图所示。两曲线的交点为工作点，其对应的压头为14.8m；流量为11.4L/s；效率0.45；轴功率可计算如下：Q(L/s)03691215H(m)77.5459.1811管路特性曲线不变2离心泵的组合运转工况课件点评（1）判断一台泵是否合用，关键是要计算出与要求的输送量对应的管路所需压头，然后将此压头与泵能提供的压头进行比较，即可得出结论。另一个判断依据是泵是否在高效区工作，即实际效率不低于最高效率的92%（2）泵的实际工作状况由管路的特性和泵的特性共同决定，此即工作点的概念。它所对应的流量（如本题的11.4L/s）不一定是原本所需要的（如本题的10L/s）。此时，还需要调整管路的特性以适用其原始需求。点评（1）判断一台泵是否合用，关键是要计算出与要求的输送量对注意：对某特定的管路系统和特定的离心泵，只能有一个工作点，即工作点由泵特性和管路特性共同完成。注意：对某特定的管路系统和特定的离心泵，只能有一个工作点，即四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？四离心泵的安装高度安装高度:问题：液面到泵入口0-0~1-1，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①泵体振动并发出噪音②H,Q

,严重时不送液；③时间长久，水锤冲击和化学腐蚀，损坏叶片0-0~1-1，B.E.Hg，则p1当p1pv，叶安装高度，汽蚀问题：如何确定Hg的上限——允许安装高度（1）基本概念：

2．汽蚀余量与允许安装高度

①(有效)汽蚀余量（NPSH）a:

泵入口处：动压头+静压头-饱和蒸汽压(液柱)安装高度，汽蚀问题：如何确定Hg的上限——允许安装(NPSH)a的物理意义：(NPSH)a

，p1汽蚀②必须汽蚀余量（NPSH）r:——发生汽蚀时的(有效)汽蚀余量汽蚀时，1处：动压头+静压头=——用实验测定比必须汽蚀余量大0.5米

(NPSH)a(NPSH)a的物理意义：(NPSH)a，p1汽蚀②（2）由(NPSH)r计算允许安装高度Hg,r（3）必须汽蚀余量的校正

h~20℃，101.3kPa清水，条件不同时要校正，校正曲线说明书（2）由(NPSH)r计算允许安装高度Hg,r（3）必须汽3．讨论

（1）影响允许安装高度的因素：A、液体的温度越高，饱和蒸汽PV越大，允许安装高度Hg越小。B、泵安装的海拔高度越高，当地大气压P0越小，允许安装高度Hg越小。C、吸入管路上管件越多，管路越长，允许安装高度Hg越小。D、抽送液体流量越大，允许安装高度Hg越小。

结论：为了提高泵的允许安装高度Hg，吸入管应尽量短、直，输送液体温度低。3．讨论（1）影响允许安装高度的因素：A、液体的温度越高，（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（2）计算出的Hgmax<0,低于贮槽液面安装

（3）Hgmax大小~Q。Q，则Hgmax，保六离心泵的类型、选用、安装与操作1离心泵的类型：

六离心泵的类型、选用、安装与操作1离心泵的类型：单吸泵；双吸泵：大流量小扬程单吸泵；单级泵；多级泵：小流量、高扬程单级泵；多级泵：小流量、高扬程

①泵合成特性曲线改变

在相同压头下，流量加倍。

(1)并联操作

泵型号相同，吸入管路相同，出口阀开度相同。②管路特性曲线不变2、离心泵的组合运转工况分析

组合方式：并联和串联。

目的：提高泵输出的流量或压头。HqV,1qVqV,并H并BAcbd离心泵的并联操作①泵合成特性曲线改变(1)并联操作③并联泵的工作点*并联泵总流量和总压头↑；*流量增加不到单泵的两倍；

原因：管路存在阻力损失。

HqV,1qVqV,并H并BAcbd离心泵的并联操作③并联泵的工作点HqV,1qVqV,并H并BAcbd离心泵①泵的合成特性曲线改变相同流量下，压头加倍。

(2)串联操作泵型号相同，首尾相连。

②管路合成特性曲线不变HqVqV,串H串BAcbd离心泵的串联操作c’①泵的合成特性曲线改变(2)串联操作②管路合成特性③串联泵的工作点

*串联泵的总流量和总压头↑；

*压头增加不到单泵的两倍。HqVqV,串H串BAcbd离心泵的串联操作c’③串联泵的工作点HqVqV,串H串BAcbd离心泵的串联操

(3)两种组合方式的比较及选择

①截距A

>He单max

应采用串联操作原因：并联泵压头不够大。

②串、并联都满足时，应根据管路特性选择对于低阻管路(B较小)，宜采用并联操作；对于高阻管路(B较大)，宜采用串联操作；离心泵组合方式的选择HqVab22’11’(3)两种组合方式的比较及选择应(4)组合泵的流量调节

方法：同单泵；

注意：确定组合泵的工作点