第三章流體輸送設(shè)備

1、3.5 流體輸送設(shè)備流體輸送設(shè)備 1.1.流體輸送機(jī)械根據(jù)其作用的對(duì)象不同主要分為二大類：流體輸送機(jī)械根據(jù)其作用的對(duì)象不同主要分為二大類： （1 1）對(duì)液體做功的輸送機(jī)械）對(duì)液體做功的輸送機(jī)械泵泵 （2 2）對(duì)氣體做功的輸送機(jī)械）對(duì)氣體做功的輸送機(jī)械風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)（通風(fēng)風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)（通風(fēng) 機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、真空泵）機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、真空泵） 2.根據(jù)其工作原理的不同主要分為二大類：根據(jù)其工作原理的不同主要分為二大類： (1)離心式離心式:離心泵離心泵,離心壓縮機(jī)離心壓縮機(jī). (2)正位移式：活塞泵、齒輪泵、螺桿泵、往復(fù)泵正位移式：活塞泵、齒輪泵、螺桿泵、往復(fù)泵,往復(fù)壓縮機(jī)。往復(fù)壓縮機(jī)。 （3

2、）噴射泵。）噴射泵。 由于不同的物料（腐蝕性由于不同的物料（腐蝕性酸堿、粘度高酸堿、粘度高潤滑油）不同潤滑油）不同 的輸送要求（高壓、大流量）等對(duì)輸送機(jī)械具有不同的性的輸送要求（高壓、大流量）等對(duì)輸送機(jī)械具有不同的性 能要求，所以泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)的種類繁多。本章主要以能要求，所以泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)的種類繁多。本章主要以 離心泵為研究對(duì)象。離心泵為研究對(duì)象。 3.5.1 正位移泵正位移泵(活塞活塞) 3.5.1 正位移泵正位移泵 （2 2）計(jì)量泵）計(jì)量泵（Metering pumps） 計(jì)量泵也是一種往復(fù)泵，計(jì)量泵也是一種往復(fù)泵， 只不過它用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)偏心輪只不過它用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)偏心輪 實(shí)現(xiàn)柱塞的往

3、復(fù)運(yùn)動(dòng)，而偏心實(shí)現(xiàn)柱塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而偏心 輪的偏心度可以調(diào)整，柱塞的輪的偏心度可以調(diào)整，柱塞的 沖程就發(fā)生變化，以此來實(shí)現(xiàn)沖程就發(fā)生變化，以此來實(shí)現(xiàn) 準(zhǔn)確的流量調(diào)節(jié)。主要應(yīng)用在準(zhǔn)確的流量調(diào)節(jié)。主要應(yīng)用在 一些要求精確地輸送液體的場(chǎng)一些要求精確地輸送液體的場(chǎng) 合；或分別調(diào)節(jié)多缸計(jì)量泵中合；或分別調(diào)節(jié)多缸計(jì)量泵中 每個(gè)活塞的行程來實(shí)現(xiàn)將幾種每個(gè)活塞的行程來實(shí)現(xiàn)將幾種 液體按精確的比例輸送，如化液體按精確的比例輸送，如化 學(xué)反應(yīng)器中幾種物料的投放。學(xué)反應(yīng)器中幾種物料的投放。 3.5.1 正位移泵正位移泵 （3 3）隔膜泵）隔膜泵（Diaphragm pumps） 3.5.1 正位移泵正位移泵 （4

4、4）旋轉(zhuǎn)泵（轉(zhuǎn)子泵，旋轉(zhuǎn)泵（轉(zhuǎn)子泵，Rotary pumps） 齒輪泵（齒輪泵（Gear pumps）：靠齒輪的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)流體輸送）：靠齒輪的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)流體輸送 3.5.1 正位移泵正位移泵 螺桿泵（螺桿泵（Screw pumps）：靠螺桿的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)流體輸送）：靠螺桿的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)流體輸送 3.5.1非正位移泵非正位移泵 （1）旋渦泵）旋渦泵（Vortex pumps） 3.5.1 真空泵真空泵 （4）噴射真空泵）噴射真空泵 3.5.1 非正位移泵非正位移泵 （2 2）管道泵）管道泵 管道泵安裝在管道中，其吸入口與排出口在同一中心線管道泵安裝在管道中，其吸入口與排出口在同一中心線 上，適用于長距離管道

5、輸送的中途加壓。上，適用于長距離管道輸送的中途加壓。 3.各類泵在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用各類泵在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用 （1 1）離心泵）離心泵 靠高速回轉(zhuǎn)的葉輪完成輸送任務(wù)，故易于靠高速回轉(zhuǎn)的葉輪完成輸送任務(wù)，故易于 達(dá)到大流量，較難產(chǎn)生高壓頭。離心泵適用性廣，價(jià)格低廉達(dá)到大流量，較難產(chǎn)生高壓頭。離心泵適用性廣，價(jià)格低廉 ，得到廣泛應(yīng)用。，得到廣泛應(yīng)用。 （2 2）往復(fù)泵）往復(fù)泵 靠往復(fù)運(yùn)動(dòng)的柱塞擠壓排送液體，因而易靠往復(fù)運(yùn)動(dòng)的柱塞擠壓排送液體，因而易 于獲得高壓頭而難以獲得大流量。流量較大的往復(fù)泵設(shè)備龐于獲得高壓頭而難以獲得大流量。流量較大的往復(fù)泵設(shè)備龐 大，造價(jià)昂貴。大，造價(jià)昂貴。 （3 3）旋轉(zhuǎn)泵

6、（齒輪泵、螺桿泵等）旋轉(zhuǎn)泵（齒輪泵、螺桿泵等） 靠擠壓作用產(chǎn)生壓靠擠壓作用產(chǎn)生壓 頭，輸液腔一般很小，故只適用于流量小而壓頭較高的場(chǎng)合頭，輸液腔一般很小，故只適用于流量小而壓頭較高的場(chǎng)合 ，對(duì)高粘度料液尤其適用。，對(duì)高粘度料液尤其適用。 一、離心泵一、離心泵(Centrifugal pumps ） (1)(1)離心泵的構(gòu)造離心泵的構(gòu)造 1 1葉輪，葉輪，2 2蝸殼形泵體（泵殼），蝸殼形泵體（泵殼），3 3泵軸，泵軸， 4 4吸入管路，吸入管路，5 5底閥（單向閥）和濾網(wǎng)，底閥（單向閥）和濾網(wǎng)，6 6排出管路排出管路 (2) 葉輪的構(gòu)造及其作用葉輪的構(gòu)造及其作用 葉輪（葉輪（Impeller）:

7、離心泵的心臟，是流體獲得機(jī)械能的主要部離心泵的心臟，是流體獲得機(jī)械能的主要部 件，其轉(zhuǎn)速一般可達(dá)件，其轉(zhuǎn)速一般可達(dá)1200120036003600轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/min/min，高速，高速10700107002045020450轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) /min/min。根據(jù)其結(jié)構(gòu)可分為：。根據(jù)其結(jié)構(gòu)可分為： 開式開式半開式半開式閉式閉式 圖圖2-2 2-2 離心泵葉輪離心泵葉輪 哪種形式的葉輪做功效率高？哪種形式的葉輪做功效率高？ 閉式葉輪效率最高，半開式葉輪效率次之，開式葉輪效閉式葉輪效率最高，半開式葉輪效率次之，開式葉輪效 率最低；原因在于葉片間的流體倒流（外緣壓力高，葉輪中率最低；原因在于葉片間的流體倒流（外緣壓力

8、高，葉輪中 心壓力低）回葉輪中心，做了無用功；增加了前后蓋板使倒心壓力低）回葉輪中心，做了無用功；增加了前后蓋板使倒 流的可能性減小。流的可能性減小。 泵殼泵殼 從葉輪中拋出的流體匯集到泵殼從葉輪中拋出的流體匯集到泵殼 中，泵殼是蝸殼形的故其流道不斷地?cái)U(kuò)中，泵殼是蝸殼形的故其流道不斷地?cái)U(kuò) 大，高速的液體在泵殼中將大部份的動(dòng)大，高速的液體在泵殼中將大部份的動(dòng) 能轉(zhuǎn)化為靜壓能，從而避免高速流體在能轉(zhuǎn)化為靜壓能，從而避免高速流體在 泵體及管路內(nèi)巨大的流動(dòng)阻力損失。因泵體及管路內(nèi)巨大的流動(dòng)阻力損失。因 此泵殼不僅是液體的此泵殼不僅是液體的匯集器匯集器，而且還是，而且還是 一個(gè)一個(gè)能量轉(zhuǎn)換裝置能量轉(zhuǎn)換裝

9、置。 軸封裝置軸封裝置 前面已提到泵啟動(dòng)后在葉輪中心產(chǎn)生負(fù)壓（吸入口在泵前面已提到泵啟動(dòng)后在葉輪中心產(chǎn)生負(fù)壓（吸入口在泵 體一側(cè)），故其會(huì)吸入外界的空氣；液體經(jīng)過葉輪的做功，體一側(cè)），故其會(huì)吸入外界的空氣；液體經(jīng)過葉輪的做功， 獲得機(jī)械能經(jīng)過泵殼的匯集，能量轉(zhuǎn)換成靜壓能較高的流體獲得機(jī)械能經(jīng)過泵殼的匯集，能量轉(zhuǎn)換成靜壓能較高的流體 進(jìn)入排出管，對(duì)半開式，與閉式葉輪，葉輪四周的高壓流體進(jìn)入排出管，對(duì)半開式，與閉式葉輪，葉輪四周的高壓流體 可能泄漏到蓋板與泵體間的空隙（葉輪可旋轉(zhuǎn)，泵體相對(duì)固可能泄漏到蓋板與泵體間的空隙（葉輪可旋轉(zhuǎn)，泵體相對(duì)固 定，葉輪軸與泵體間必有間隙），故其會(huì)向外界漏液。定，葉

10、輪軸與泵體間必有間隙），故其會(huì)向外界漏液。 密封方式有：填料密封與機(jī)械密封，填料密封適用于一密封方式有：填料密封與機(jī)械密封，填料密封適用于一 般液體，而機(jī)械密封適用于有腐蝕性易燃、易爆液體。般液體，而機(jī)械密封適用于有腐蝕性易燃、易爆液體。 填料密封：簡單易行，維修工作量大，有一定的泄漏，填料密封：簡單易行，維修工作量大，有一定的泄漏， 對(duì)燃、易爆、有毒流體不適用；對(duì)燃、易爆、有毒流體不適用； 機(jī)械密封：液體泄漏量小，壽命長，功率小密封性能好機(jī)械密封：液體泄漏量小，壽命長，功率小密封性能好 ，加工要求高。，加工要求高。 其它的輔助部件其它的輔助部件 以上三個(gè)構(gòu)造是離心泵的基本構(gòu)造，為使泵更有效地

11、工以上三個(gè)構(gòu)造是離心泵的基本構(gòu)造，為使泵更有效地工 作，還需其它的輔助部件：作，還需其它的輔助部件： 導(dǎo)輪導(dǎo)輪：液體經(jīng)葉輪做功后直接進(jìn)入泵體，與泵體產(chǎn)生較：液體經(jīng)葉輪做功后直接進(jìn)入泵體，與泵體產(chǎn)生較 大沖擊，并產(chǎn)生噪音。為減少?zèng)_擊損失，設(shè)置導(dǎo)輪，導(dǎo)輪是大沖擊，并產(chǎn)生噪音。為減少?zèng)_擊損失，設(shè)置導(dǎo)輪，導(dǎo)輪是 位于葉輪外周的固定的帶葉片的環(huán)。這此葉片的彎曲方向與位于葉輪外周的固定的帶葉片的環(huán)。這此葉片的彎曲方向與 葉輪葉片的彎曲方向相反，其彎曲角度正好與液體從葉輪流葉輪葉片的彎曲方向相反，其彎曲角度正好與液體從葉輪流 出的方向相適應(yīng)，引導(dǎo)液體在泵殼通道內(nèi)平穩(wěn)地改變方向，出的方向相適應(yīng)，引導(dǎo)液體在泵殼

12、通道內(nèi)平穩(wěn)地改變方向， 使能量損耗最小，動(dòng)壓能轉(zhuǎn)換為靜壓能的效率高。使能量損耗最小，動(dòng)壓能轉(zhuǎn)換為靜壓能的效率高。 底閥（單向閥）底閥（單向閥）：當(dāng)泵體安裝位置高于貯槽液面時(shí)，常：當(dāng)泵體安裝位置高于貯槽液面時(shí)，常 裝有底閥，它是一個(gè)單向閥，可防止灌泵后，泵內(nèi)液體倒流裝有底閥，它是一個(gè)單向閥，可防止灌泵后，泵內(nèi)液體倒流 到貯槽中。到貯槽中。若泵安裝于液面之下，底閥是否有必要？啟動(dòng)前若泵安裝于液面之下，底閥是否有必要？啟動(dòng)前 是否也要灌泵？是否也要灌泵？ 濾網(wǎng)濾網(wǎng)：防止液體中雜質(zhì)進(jìn)入泵體。：防止液體中雜質(zhì)進(jìn)入泵體。 離心離心泵泵工作原理工作原理 泵內(nèi)充滿液體，泵的葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力泵內(nèi)充滿液體，泵

13、的葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力,使液體從葉輪使液體從葉輪 中心甩向邊沿中心甩向邊沿,從而獲得動(dòng)能從而獲得動(dòng)能;葉輪直徑越大，流體在葉輪外端葉輪直徑越大，流體在葉輪外端 所得到的切線速度越大，當(dāng)甩入殼體后，由于殼中的流道逐所得到的切線速度越大，當(dāng)甩入殼體后，由于殼中的流道逐 漸變寬，流速下降，大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，于是具有較漸變寬，流速下降，大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，于是具有較 高靜壓能的液體從出口排出。高靜壓能的液體從出口排出。 * *若在泵啟動(dòng)前，泵內(nèi)沒有液體，而是被氣體填充，此時(shí)啟動(dòng)是否能夠吸上液體呢若在泵啟動(dòng)前，泵內(nèi)沒有液體，而是被氣體填充，此時(shí)啟動(dòng)是否能夠吸上液體呢 ？ 此時(shí)泵內(nèi)充滿氣體（其密

14、度遠(yuǎn)小于液體），葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力小，即產(chǎn)此時(shí)泵內(nèi)充滿氣體（其密度遠(yuǎn)小于液體），葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力小，即產(chǎn) 生的真空度不夠大，貯槽液面與泵吸入口間的壓力差小，不足以克服流體在吸入生的真空度不夠大，貯槽液面與泵吸入口間的壓力差小，不足以克服流體在吸入 管路中的阻力損失以及液體位能的變化而吸上液體，這種現(xiàn)象稱為管路中的阻力損失以及液體位能的變化而吸上液體，這種現(xiàn)象稱為“氣縛氣縛”現(xiàn)象現(xiàn)象 。因此在離心泵啟動(dòng)之前，我們必須進(jìn)行。因此在離心泵啟動(dòng)之前，我們必須進(jìn)行灌泵灌泵操作（使泵內(nèi)充滿被輸送的液體）操作（使泵內(nèi)充滿被輸送的液體） 。 2 流體輸送機(jī)械流體輸送機(jī)械2.1.2 2.1.2 離心泵的理

15、論壓頭與實(shí)際壓頭離心泵的理論壓頭與實(shí)際壓頭 2.1.2 2.1.2 離心泵的理論壓頭與實(shí)際壓頭離心泵的理論壓頭與實(shí)際壓頭 H = he 泵對(duì)單位重量流體提供的機(jī)械能泵對(duì)單位重量流體提供的機(jī)械能 管路系統(tǒng)輸送單位重量流體所需管路系統(tǒng)輸送單位重量流體所需 的機(jī)械能的機(jī)械能 2.1.2.1 2.1.2.1 理論壓頭理論壓頭 假設(shè)：假設(shè)： （1 1）葉輪內(nèi)葉片數(shù)目無窮多，葉片的厚度無窮?。┤~輪內(nèi)葉片數(shù)目無窮多，葉片的厚度無窮小, ,即葉即葉 片沒有厚度；片沒有厚度； （2 2）液體為粘度等于零的理想流體。）液體為粘度等于零的理想流體。 f 2 e 2 h g u g p zh 2 流體輸送機(jī)械流體輸送

16、機(jī)械2.1.2 2.1.2 離心泵的理論壓頭與實(shí)際壓頭離心泵的理論壓頭與實(shí)際壓頭 2.1.2.2 2.1.2.2 實(shí)際壓頭實(shí)際壓頭 由于前彎葉片的絕對(duì)速度由于前彎葉片的絕對(duì)速度c2大，液體在泵殼內(nèi)產(chǎn)生的沖大，液體在泵殼內(nèi)產(chǎn)生的沖 擊劇烈得多，轉(zhuǎn)化時(shí)的能量損失大為增加，效率低。故為獲擊劇烈得多，轉(zhuǎn)化時(shí)的能量損失大為增加，效率低。故為獲 得較高的能量利用率，得較高的能量利用率，離心泵總是采用后彎葉片。離心泵總是采用后彎葉片。流體通過流體通過 泵的過程中壓頭損失的原因：泵的過程中壓頭損失的原因： （1）葉片間的環(huán)流：由于葉片數(shù)目并非無限多，液體有）葉片間的環(huán)流：由于葉片數(shù)目并非無限多，液體有 環(huán)流出

17、現(xiàn)，產(chǎn)生渦流損失。環(huán)流出現(xiàn)，產(chǎn)生渦流損失。 （2）阻力損失：實(shí)際流體從泵進(jìn)口）阻力損失：實(shí)際流體從泵進(jìn)口 到出口有阻力損失。到出口有阻力損失。 （3）沖擊損失：液體離開葉輪周邊）沖擊損失：液體離開葉輪周邊 沖入蝸殼四周流動(dòng)的液體中，產(chǎn)生沖入蝸殼四周流動(dòng)的液體中，產(chǎn)生 渦流。渦流。 a 理論壓頭理論壓頭 b 環(huán)流損失環(huán)流損失 d 沖擊損失沖擊損失 c 阻力損失阻力損失 H Q 2 流體輸送機(jī)械流體輸送機(jī)械2.1.2 2.1.2 離心泵的理論壓頭與實(shí)際壓頭離心泵的理論壓頭與實(shí)際壓頭 實(shí)際壓頭的意義：泵提供的壓頭必須滿足流體輸送的需實(shí)際壓頭的意義：泵提供的壓頭必須滿足流體輸送的需 要，而流體輸送伴隨

18、著位壓頭（升揚(yáng)高度），靜壓頭、動(dòng)壓要，而流體輸送伴隨著位壓頭（升揚(yáng)高度），靜壓頭、動(dòng)壓 頭的變化和阻力損失（管路阻力損失，不含有泵的流動(dòng)阻力頭的變化和阻力損失（管路阻力損失，不含有泵的流動(dòng)阻力 損失，泵的阻力損失計(jì)入泵的效率），因此損失，泵的阻力損失計(jì)入泵的效率），因此 f 2 e 2 h g u z g p hH 3 3、離心泵的主要性能參數(shù)、離心泵的主要性能參數(shù) b c h0 真空表真空表 壓力表壓力表 圖圖2-11 測(cè)定離心泵性能參數(shù)的裝置測(cè)定離心泵性能參數(shù)的裝置 bcf, 2 cc 0 2 bb 22 h g u g p hH g u g p bcf, 2 b 2 cbc 0 2 h

19、g uu g pp hH （2-12） 由于兩截面間的管長很短，其阻力由于兩截面間的管長很短，其阻力 損失通?？梢院雎裕瑑山孛骈g的動(dòng)損失通?？梢院雎?，兩截面間的動(dòng) 壓頭差一般也可以略去，則可得壓頭差一般也可以略去，則可得 g pp hH bc 0 （2-12a） （1 1）揚(yáng)程和流量）揚(yáng)程和流量 由由b、c兩截面間的柏努利方程：兩截面間的柏努利方程： 3、 離心泵的主要性能參數(shù)離心泵的主要性能參數(shù) （2 2）有效功率有效功率Ne、軸功率、軸功率N 和效率和效率 有效功率有效功率Ne：離心泵單位時(shí)間內(nèi)對(duì)流體做的功：離心泵單位時(shí)間內(nèi)對(duì)流體做的功Ne =HQg，W 軸功率軸功率N：單位時(shí)間內(nèi)由電機(jī)輸

20、入離心泵的能量，：單位時(shí)間內(nèi)由電機(jī)輸入離心泵的能量，W。NeN 泵的效率泵的效率：泵對(duì)外加能量的利用程度，：泵對(duì)外加能量的利用程度， 100%。為什么？。為什么？ 泵運(yùn)轉(zhuǎn)過程中存在以下三種損失：泵運(yùn)轉(zhuǎn)過程中存在以下三種損失： 容積損失容積損失 該損失是指葉輪出口處高壓液體因機(jī)械泄漏該損失是指葉輪出口處高壓液體因機(jī)械泄漏 返回葉輪入口所造成的能量損失。在三種葉輪中，開式葉輪的返回葉輪入口所造成的能量損失。在三種葉輪中，開式葉輪的 容積損失較大，但在泵送含固體顆粒的懸浮液時(shí)，葉片通道不容積損失較大，但在泵送含固體顆粒的懸浮液時(shí)，葉片通道不 易堵塞；閉式葉輪的滲漏量較小，但在磨損后滲漏便嚴(yán)重。易堵塞

21、；閉式葉輪的滲漏量較小，但在磨損后滲漏便嚴(yán)重。 水力損失水力損失 該損失是由于實(shí)際流體在泵內(nèi)有限葉片作用該損失是由于實(shí)際流體在泵內(nèi)有限葉片作用 下各種摩擦損失（即前述環(huán)流損失、摩擦損失、沖擊損失）。下各種摩擦損失（即前述環(huán)流損失、摩擦損失、沖擊損失）。 機(jī)械損失機(jī)械損失 該損失包括旋轉(zhuǎn)葉輪蓋板外表面與液體間的該損失包括旋轉(zhuǎn)葉輪蓋板外表面與液體間的 摩擦以及軸承機(jī)械摩擦所造成的能量損失。摩擦以及軸承機(jī)械摩擦所造成的能量損失。 2 流體輸送機(jī)械流體輸送機(jī)械2.1.3 2.1.3 離心泵的主要性能參數(shù)離心泵的主要性能參數(shù) 離心泵的軸功率離心泵的軸功率N可直接用效率來計(jì)算：可直接用效率來計(jì)算： 一般小

22、型離心泵的效率一般小型離心泵的效率5070%，大型離心泵效率可達(dá)，大型離心泵效率可達(dá)90%。 /gHQN 泵的軸功率，泵的軸功率，W泵的壓頭，泵的壓頭，m泵的流量，泵的流量，m3/s 流體密度，流體密度，kg/ m3 泵的效率泵的效率 2 流體輸送機(jī)械流體輸送機(jī)械2.1.3 2.1.3 離心泵的主要性能參數(shù)離心泵的主要性能參數(shù) （3 3）葉輪轉(zhuǎn)速葉輪轉(zhuǎn)速n 10003000轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/min（或（或r.p.m）；）；2900轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/min最常見。最常見。 泵在出廠前，必須確定其各項(xiàng)性能參數(shù)，即以上各參泵在出廠前，必須確定其各項(xiàng)性能參數(shù)，即以上各參 數(shù)值，并把它標(biāo)在銘牌上；這些參數(shù)是在最高效率條件下數(shù)值

23、，并把它標(biāo)在銘牌上；這些參數(shù)是在最高效率條件下 用用20 的水測(cè)定的。的水測(cè)定的。 2 流體輸送機(jī)械流體輸送機(jī)械2.1.42.1.4離心泵特性曲線離心泵特性曲線 2.1.4 2.1.4 離心泵特性曲線（離心泵特性曲線（Characteristic curves） 由于離心泵的各種損失難由于離心泵的各種損失難 以定量計(jì)算，使得離心泵的特以定量計(jì)算，使得離心泵的特 性曲線性曲線HQ、NQ、Q的的 關(guān)系只能靠實(shí)驗(yàn)測(cè)定，在泵出關(guān)系只能靠實(shí)驗(yàn)測(cè)定，在泵出 廠時(shí)列于產(chǎn)品樣本中以供參考。廠時(shí)列于產(chǎn)品樣本中以供參考。 右圖所示為右圖所示為4B20型離心泵在轉(zhuǎn)型離心泵在轉(zhuǎn) 速速n2900r/min時(shí)的特性曲線。

24、時(shí)的特性曲線。 若泵的型號(hào)或轉(zhuǎn)速不同，則特若泵的型號(hào)或轉(zhuǎn)速不同，則特 性曲線將不同性曲線將不同。借助離心泵的。借助離心泵的 特性曲線可以較完整地了解一特性曲線可以較完整地了解一 臺(tái)離心泵的性能，供合理選用臺(tái)離心泵的性能，供合理選用 和指導(dǎo)操作。和指導(dǎo)操作。 4B20離心泵離心泵 n2900r/min 30 26 22 18 14 10 0 20406080 100 120 140 12 8 4 0 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 0 H/m NkW Q/(m3/h) N H 圖圖212 4B型離心泵的特性曲線型離心泵的特性曲線 2 流體輸送機(jī)械流體輸送機(jī)械2.1.42.

25、1.4離心泵特性曲線離心泵特性曲線 由圖由圖212可知：可知： （1）HQ曲線：曲線：Q， H(Q很小時(shí)很小時(shí) 可能例外可能例外)。當(dāng)。當(dāng)Q 0時(shí)，時(shí)，H也只能達(dá)到一定值，也只能達(dá)到一定值， 這是離心泵的一個(gè)重要特性。這是離心泵的一個(gè)重要特性。 （2 2）N Q曲線：曲線：Q，N 。當(dāng)。當(dāng)Q0時(shí)，時(shí)，N最小。這要求最小。這要求 離心泵在啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)關(guān)閉泵的出離心泵在啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)關(guān)閉泵的出 口閥門，以減小啟動(dòng)功率，保護(hù)口閥門，以減小啟動(dòng)功率，保護(hù) 電動(dòng)機(jī)免因超載而受損。電動(dòng)機(jī)免因超載而受損。 （3 3）Q曲線：有極值點(diǎn)曲線：有極值點(diǎn)(最大值最大值)，于此點(diǎn)下操作效率，于此點(diǎn)下操作效率 最高，能量損失

26、最小。在此點(diǎn)對(duì)應(yīng)的流量稱為額定流量。泵的最高，能量損失最小。在此點(diǎn)對(duì)應(yīng)的流量稱為額定流量。泵的 銘牌上即標(biāo)注額定值，泵在管路上操作時(shí)，應(yīng)在此點(diǎn)附近操作，銘牌上即標(biāo)注額定值，泵在管路上操作時(shí)，應(yīng)在此點(diǎn)附近操作， 一般不應(yīng)低于一般不應(yīng)低于92max 。 4B20離心泵離心泵 n2900r/min 30 26 22 18 14 10 0 20406080 100 120 140 12 8 4 0 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 0 H/m NkW Q/(m3/h) N H 圖圖212 4B型離心泵的特性曲線型離心泵的特性曲線 2 流體輸送機(jī)械流體輸送機(jī)械2.1.5 2.1.5

27、 離心泵特性曲線的影響因素離心泵特性曲線的影響因素 2.1.5 2.1.5 離心泵特性曲線的影響因素離心泵特性曲線的影響因素 （1 1）密度）密度對(duì)特性曲線的影響對(duì)特性曲線的影響 理論理論Q=2r2b2c2sin2 與與無關(guān)，實(shí)際無關(guān)，實(shí)際 Q也與也與無關(guān)，但無關(guān)，但 ms=Q 與與有關(guān)。有關(guān)。 理論理論H = u2c2cos2/g與 與無關(guān)，實(shí)際無關(guān)，實(shí)際H也與也與無關(guān)。無關(guān)。 N =HQg/ 。教材附錄泵性能表上列出的軸功率是指輸。教材附錄泵性能表上列出的軸功率是指輸 送送20清水時(shí)的清水時(shí)的N 。所選泵用于輸送比水的。所選泵用于輸送比水的大的液體應(yīng)先大的液體應(yīng)先 按按N= N/核算軸功率

28、，若核算軸功率，若N 表中的電機(jī)功率，應(yīng)更換表中的電機(jī)功率，應(yīng)更換 功率大的電機(jī)，否則電機(jī)會(huì)燒掉。功率大的電機(jī)，否則電機(jī)會(huì)燒掉。 NHQ 00 2 流體輸送機(jī)械流體輸送機(jī)械2.1.5 2.1.5 離心泵特性曲線的影響因素離心泵特性曲線的影響因素 （2 2）流體粘度）流體粘度對(duì)特性曲線的影響對(duì)特性曲線的影響 、h hf f、Q、H、N (的幅度超過的幅度超過Q H的幅度的幅度 ，N)。泵廠家提供的特性曲線是用清水測(cè)。泵廠家提供的特性曲線是用清水測(cè) 定的，若實(shí)際輸送流體定的，若實(shí)際輸送流體比清水比清水大得較多，特性曲線大得較多，特性曲線 將有所變化，應(yīng)校正后再用。校正方法可參閱有關(guān)書刊。將有所變化

29、，應(yīng)校正后再用。校正方法可參閱有關(guān)書刊。 若液體的運(yùn)動(dòng)粘度小于若液體的運(yùn)動(dòng)粘度小于210-5m2/s，如汽油、煤油、，如汽油、煤油、 輕柴油等，則對(duì)粘度的影響可不進(jìn)行修正。輕柴油等，則對(duì)粘度的影響可不進(jìn)行修正。 2 流體輸送機(jī)械流體輸送機(jī)械 （3 3）轉(zhuǎn)速）轉(zhuǎn)速n對(duì)特性曲線的影響對(duì)特性曲線的影響 2 r 2 w 2 c 2 u 2 2 w 2 c 2 u r2 c r2 c 不同轉(zhuǎn)速下的速度三角形不同轉(zhuǎn)速下的速度三角形 泵的特性曲線是在一定轉(zhuǎn)速下測(cè)泵的特性曲線是在一定轉(zhuǎn)速下測(cè) 得的，實(shí)際使用時(shí)會(huì)遇到得的，實(shí)際使用時(shí)會(huì)遇到n改變的情改變的情 況，若況，若n變化變化20，可認(rèn)為液體離開，可認(rèn)為液體

30、離開 葉輪時(shí)的葉輪時(shí)的速度三角形相似速度三角形相似，2不變不變 （如圖所示（如圖所示)，則泵的效率，則泵的效率不變（不變（等等 效率效率）。）。 n n r r u u c c cbr cbr Q Q 2 2 2 2 2222 2222 sin2 sin2 （2-14a） 22 2 2 222 222 )()( cos cos n n u u cu cu H H （2-14b） 3 )( n n gHQ gQH N N （2-14c） 比例定律比例定律 2 流體輸送機(jī)械流體輸送機(jī)械2.1.5 2.1.5 離心泵特性曲線的影響因素離心泵特性曲線的影響因素 （4 4）葉輪直徑葉輪直徑D2對(duì)特性曲線

31、的影響對(duì)特性曲線的影響 泵的特性曲線是針對(duì)某一型號(hào)的泵泵的特性曲線是針對(duì)某一型號(hào)的泵(D2一定一定)而言的。一個(gè)而言的。一個(gè) 過大的泵，若將其葉輪略加切削而使過大的泵，若將其葉輪略加切削而使D2變小，可以降低變小，可以降低Q和和H 而節(jié)省而節(jié)省N。若。若D2變化變化20%，可以認(rèn)為液體離開葉輪時(shí)的，可以認(rèn)為液體離開葉輪時(shí)的速度速度 三角形相似三角形相似，2不變，不變，不變，不變， D2b2不變，則不變，則 2222222 sinDuccbDQ 222 Dru 2 222 DcuH 3 2 DQHN 根據(jù)以上各式可得離心泵的根據(jù)以上各式可得離心泵的切割定律切割定律如下：如下： 2 2 2 D D

32、 H H 2 2 D D Q Q 3 2 2 D D N N ， 2 流體輸送機(jī)械流體輸送機(jī)械2.1.6 2.1.6 離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié) 2.1.6 2.1.6 離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié) （1 1）管路特性曲線方程管路特性曲線方程 z 1 1 2 2 1 p f 2 e 2 h g u z g p h z g p A 令令 而而 2 4 d Q u 2 5 e 22 e f )( 8 2 1 ) 4 (Q d ll ggd Q d ll h 22 5 e 2 2 )( 8 2 BQQ d ll gg u 令令 2 e BQAh 2 流體輸送

33、機(jī)械流體輸送機(jī)械2.1.6 2.1.6 離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié) （2 2）離心泵的工作點(diǎn)離心泵的工作點(diǎn) 將泵的將泵的HQ線和管路的線和管路的heQ 線畫在一張圖上，得到交點(diǎn)線畫在一張圖上，得到交點(diǎn)A如如 圖圖2-13所示，該點(diǎn)稱為泵在管路所示，該點(diǎn)稱為泵在管路 上的上的工作點(diǎn)工作點(diǎn)， 此時(shí)此時(shí)H = he。在工。在工 作點(diǎn)處泵的輸液量即為管路的流作點(diǎn)處泵的輸液量即為管路的流 量量Q，泵提供的壓頭（揚(yáng)程），泵提供的壓頭（揚(yáng)程）H 必恰等于管路所要求的壓頭必恰等于管路所要求的壓頭he。 當(dāng)工作點(diǎn)是在高效區(qū)（當(dāng)工作點(diǎn)是在高效區(qū)（不低于不低于 92max ），則該工作點(diǎn)是適宜

34、），則該工作點(diǎn)是適宜 工作點(diǎn)，說明泵選擇的較好。工作點(diǎn)，說明泵選擇的較好。 OQQ H H 1 管路管路heQ 圖圖2-13 離心泵的工作點(diǎn)離心泵的工作點(diǎn) 泵泵HQ 泵泵 Q g P zA A 2 流體輸送機(jī)械流體輸送機(jī)械2.1.6 2.1.6 離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié) 注意：注意： 管路特性曲線管路特性曲線he=A+BQ2為開口向上的為開口向上的 拋物線，它在縱軸截距反映了管路上下游總拋物線，它在縱軸截距反映了管路上下游總 勢(shì)能差；勢(shì)能差；B反映了管路阻力的大小；反映了管路阻力的大?。籅，同，同 樣流量下管路的阻力越大，樣流量下管路的阻力越大，B較大的管路稱較大的管路

35、稱 為高阻管路，反之則稱為低阻管路；為高阻管路，反之則稱為低阻管路； 泵特性曲線中流量的單位可能是泵特性曲線中流量的單位可能是m3/s 或或m3/h ；求工作點(diǎn)時(shí)，管路特性曲線的整理；求工作點(diǎn)時(shí)，管路特性曲線的整理 應(yīng)注意保持單位一致；應(yīng)注意保持單位一致； 離心泵工作點(diǎn)的求法：離心泵工作點(diǎn)的求法：解析法解析法即當(dāng)泵即當(dāng)泵 的特性曲線已知，可與管路特性曲線聯(lián)立求的特性曲線已知，可與管路特性曲線聯(lián)立求 工作點(diǎn)；若泵特性曲線未知，只有特性曲線工作點(diǎn)；若泵特性曲線未知，只有特性曲線 圖，則用圖，則用圖解法圖解法即將管路特性曲線畫在泵特即將管路特性曲線畫在泵特 性曲線圖上，兩線的交點(diǎn)即為工作點(diǎn)。性曲線圖

36、上，兩線的交點(diǎn)即為工作點(diǎn)。 OQQ H H 1 管路管路heQ 圖圖2-13 離心泵的工作點(diǎn)離心泵的工作點(diǎn) 泵泵HQ 泵泵 Q g P zA A 2 流體輸送機(jī)械流體輸送機(jī)械2.1.6 2.1.6 離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié) （3 3）流量調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié) 流量調(diào)節(jié)就是設(shè)法改變工作點(diǎn)的位流量調(diào)節(jié)就是設(shè)法改變工作點(diǎn)的位 置，有以下兩種方法：置，有以下兩種方法： 改變管路特性曲線改變管路特性曲線 在離心泵出口處的管路上安裝調(diào)節(jié)在離心泵出口處的管路上安裝調(diào)節(jié) 閥。改變出口閥門的開度即改變管路阻閥。改變出口閥門的開度即改變管路阻 力系數(shù)（力系數(shù)（K亦變）可改變管路特性曲線亦變）可改變

37、管路特性曲線 的位置，達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。的位置，達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。 OQ2Q1Q he2 H2 2 1 低阻低阻 g p zA 高阻高阻 H1 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：操作簡便、靈活，應(yīng)用范圍廣。對(duì)于調(diào)節(jié)幅度不大：操作簡便、靈活，應(yīng)用范圍廣。對(duì)于調(diào)節(jié)幅度不大 而經(jīng)常需要改變流量的場(chǎng)合，此法尤為適用。而經(jīng)常需要改變流量的場(chǎng)合，此法尤為適用。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：不僅增加了管路阻力損失（在閥門關(guān)小時(shí)），且使：不僅增加了管路阻力損失（在閥門關(guān)小時(shí)），且使 泵在低效率點(diǎn)工作，在經(jīng)濟(jì)上很不合理。因閥門關(guān)小多消耗的泵在低效率點(diǎn)工作，在經(jīng)濟(jì)上很不合理。因閥門關(guān)小多消耗的 功率為功率為 ghHQgHQ N 2e222 2 流體輸

38、送機(jī)械流體輸送機(jī)械2.1.6 2.1.6 離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié) 改變泵的特性曲線改變泵的特性曲線 由前述比例定律、切削定律可由前述比例定律、切削定律可 知，改變泵的轉(zhuǎn)速、切削葉輪都可知，改變泵的轉(zhuǎn)速、切削葉輪都可 以達(dá)到改變泵的特性曲線的目的。以達(dá)到改變泵的特性曲線的目的。 如圖如圖2 21414所示，泵的轉(zhuǎn)速由所示，泵的轉(zhuǎn)速由n1減小減小 至至n2時(shí)，泵的時(shí)，泵的HQ線下移，工作點(diǎn)線下移，工作點(diǎn) 由點(diǎn)由點(diǎn)A A1 1移至點(diǎn)移至點(diǎn)A A2 2，流量由，流量由Q1減小至減小至Q2。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：不額外增加管路阻力，在一定范圍內(nèi)可保持泵在高：不額外增加管路阻力，在一定范圍

39、內(nèi)可保持泵在高 效率區(qū)工作（效率區(qū)工作（n改變改變 n2 圖圖2-14 改變泵的特性曲線改變泵的特性曲線 A A2 2 Q2 2.1.6 2.1.6 離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié) 例例11-6 由水庫將水打入一水池，水池水面比水庫水面由水庫將水打入一水池，水池水面比水庫水面 高高50m，兩水面上的壓力均為常壓，要求的流量，兩水面上的壓力均為常壓，要求的流量90m3/h，輸，輸 送管徑為送管徑為156mm，在閥門全開時(shí)，管長和各種局部阻力的，在閥門全開時(shí)，管長和各種局部阻力的 當(dāng)量長度的總和為當(dāng)量長度的總和為1000m，對(duì)所使用的泵在，對(duì)所使用的泵在Q=65135m3/h 范

40、圍內(nèi)屬于高效區(qū)，在高效區(qū)中，泵的性能曲線可以近似地范圍內(nèi)屬于高效區(qū)，在高效區(qū)中，泵的性能曲線可以近似地 用直線用直線H=124.5-0.392Q表示，此處表示，此處H為泵的揚(yáng)程單位是為泵的揚(yáng)程單位是m， Q為泵的流量單位是為泵的流量單位是m3/h，泵的轉(zhuǎn)速為，泵的轉(zhuǎn)速為2900r/min，摩擦系數(shù)，摩擦系數(shù) =0.025，水的密度，水的密度=1000kg/m3。試確定：（。試確定：（1）此泵能）此泵能 否滿足要求？（否滿足要求？（2）如泵的效率在）如泵的效率在Q=90m3/h時(shí)可取為時(shí)可取為68%， 求泵的軸功率，如用閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)，由于閥門關(guān)小而損失的求泵的軸功率，如用閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)，由于閥門關(guān)

41、小而損失的 功率為多少？（功率為多少？（3）如將泵的轉(zhuǎn)速調(diào)為）如將泵的轉(zhuǎn)速調(diào)為2600r/min，并輔以閥，并輔以閥 門調(diào)節(jié)使流量達(dá)到要求的門調(diào)節(jié)使流量達(dá)到要求的90m3/h，比第（，比第（2）問的情況節(jié)約）問的情況節(jié)約 能量百分之多少？能量百分之多少？ 2.1.6 2.1.6 離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié) OQ2=90Q H2 H(m) A2 關(guān)小閥門改變泵的工作點(diǎn)關(guān)小閥門改變泵的工作點(diǎn) A1 he2 Q(m3/h)O Q2 =90 Q1 H2 H(m) 減小轉(zhuǎn)速并輔以閥門調(diào)節(jié)流量減小轉(zhuǎn)速并輔以閥門調(diào)節(jié)流量 A1 he2=64 A1 Q(m3/h)Q1 A2 2.1.6

42、2.1.6 離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié) 例例11-7 需將需將30m3/h、20oC的水由敞口水池送至塔頂，塔頂?shù)乃沙谒厮椭了?，塔?壓力為壓力為0.5kgf/cm2（表壓），與取水池水面的高差為（表壓），與取水池水面的高差為10m。輸。輸 水管管徑為水管管徑為89mm4mm，長，長18m，管線局部阻力系數(shù)，管線局部阻力系數(shù) =13（閥全開時(shí)），摩擦系數(shù)（閥全開時(shí)），摩擦系數(shù)=0.001227+0.7543/Re0.38。 試求：試求： (1) 輸送所需的理論功率輸送所需的理論功率(kw) ； (2) 若有臺(tái)泵在轉(zhuǎn)速若有臺(tái)泵在轉(zhuǎn)速n=2900r/min時(shí)的特性可近

43、似用下式表示：時(shí)的特性可近似用下式表示： 揚(yáng)程揚(yáng)程 H=22.4 + 5Q - 20Q2 (a) 效率效率 =2.5Q - 2.1Q2 (b) 式中式中H的單位為的單位為m，Q的單位為的單位為m3/min。求最高效率點(diǎn)的效率。求最高效率點(diǎn)的效率 并評(píng)價(jià)此泵的適用性；并評(píng)價(jià)此泵的適用性； (3) 若此泵適用，用關(guān)小閥門調(diào)節(jié)流量，求調(diào)節(jié)閥消耗的功率；若此泵適用，用關(guān)小閥門調(diào)節(jié)流量，求調(diào)節(jié)閥消耗的功率； (4) 若不用改變閥門的開度而改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量，試求轉(zhuǎn)速應(yīng)若不用改變閥門的開度而改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量，試求轉(zhuǎn)速應(yīng) 調(diào)到多少調(diào)到多少? 2.1.6 2.1.6 離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)離心泵的工作點(diǎn)與流量

44、調(diào)節(jié) OQ2Q1 H2 H(m) A2 A1 he2 Q(m3/min) a b 關(guān)小閥門后管路關(guān)小閥門后管路heQ 等效率曲線等效率曲線 原管路原管路heQ n1時(shí)泵時(shí)泵HQ n2時(shí)泵時(shí)泵HQ 2.1.7 2.1.7 離心泵的安裝高度離心泵的安裝高度 2.1.7 2.1.7 離心泵的安裝高度離心泵的安裝高度 zs ps K e 圖圖2-15 離心泵的安裝高度離心泵的安裝高度 s 如圖如圖2-15所示，液面較低的所示，液面較低的 液體能被吸入泵的進(jìn)口，是由于液體能被吸入泵的進(jìn)口，是由于 葉輪將液體從其中央甩向外周，葉輪將液體從其中央甩向外周， 在葉輪中心進(jìn)口處形成負(fù)壓（真在葉輪中心進(jìn)口處形成負(fù)

45、壓（真 空），從而在液面與葉輪進(jìn)口之空），從而在液面與葉輪進(jìn)口之 間形成一定的壓差，液體籍此壓間形成一定的壓差，液體籍此壓 差被吸入泵內(nèi)?，F(xiàn)在的問題是離差被吸入泵內(nèi)?，F(xiàn)在的問題是離 心泵的安裝高度心泵的安裝高度zs（zs即葉輪進(jìn)口即葉輪進(jìn)口 與液面間的垂直距離）是否可以與液面間的垂直距離）是否可以 取任意值？取任意值？ 2.1.7 2.1.7 離心泵的安裝高度離心泵的安裝高度 2.1.7.1 2.1.7.1 汽蝕（汽蝕（Cavitation）現(xiàn)象）現(xiàn)象 在液面在液面s與泵內(nèi)壓強(qiáng)最低處即葉輪中心進(jìn)口處與泵內(nèi)壓強(qiáng)最低處即葉輪中心進(jìn)口處K-K面之間面之間 列機(jī)械能衡算式，得列機(jī)械能衡算式，得 ksf

46、 2 kk 2 h g u z g p g p s s zs ps K e 圖圖2-15 離心泵的安裝高度離心泵的安裝高度 s 若液面壓強(qiáng)若液面壓強(qiáng)ps一定，吸入管路流量一一定，吸入管路流量一 定（即定（即uk一定），安裝高度一定），安裝高度zs， hf(s-k)，pk，當(dāng)，當(dāng)pk至等于操作至等于操作 溫度下被輸送液體的飽和蒸汽壓溫度下被輸送液體的飽和蒸汽壓pv時(shí)時(shí) （即（即pkpv），液體將發(fā)生什么現(xiàn)象？），液體將發(fā)生什么現(xiàn)象？ 又會(huì)使泵產(chǎn)生什么現(xiàn)象？又會(huì)使泵產(chǎn)生什么現(xiàn)象？ 2 流體輸送機(jī)械流體輸送機(jī)械2.1.7 2.1.7 離心泵的安裝高度離心泵的安裝高度 液體將發(fā)生液體將發(fā)生部分汽化現(xiàn)象

47、部分汽化現(xiàn)象，所生成的大，所生成的大 量蒸汽泡在隨液體從葉輪進(jìn)口向葉輪外周流量蒸汽泡在隨液體從葉輪進(jìn)口向葉輪外周流 動(dòng)時(shí)，又因壓強(qiáng)升高，氣泡立即凝聚，氣泡動(dòng)時(shí)，又因壓強(qiáng)升高，氣泡立即凝聚，氣泡 的消失產(chǎn)生局部真空，周圍的液體以極大的的消失產(chǎn)生局部真空，周圍的液體以極大的 速度沖向氣泡原來所在的空間，在沖擊點(diǎn)處速度沖向氣泡原來所在的空間，在沖擊點(diǎn)處 產(chǎn)生很高的局部壓強(qiáng)（高達(dá)幾百個(gè)大氣壓）產(chǎn)生很高的局部壓強(qiáng)（高達(dá)幾百個(gè)大氣壓） ，沖擊頻率高達(dá)每秒幾萬次之多。尤其當(dāng)汽，沖擊頻率高達(dá)每秒幾萬次之多。尤其當(dāng)汽 泡的凝結(jié)發(fā)生在葉輪表面時(shí)，眾多的液體質(zhì)泡的凝結(jié)發(fā)生在葉輪表面時(shí)，眾多的液體質(zhì) 點(diǎn)尤如細(xì)小的高頻

48、水錘撞擊著葉片；另外汽點(diǎn)尤如細(xì)小的高頻水錘撞擊著葉片；另外汽 泡中還可能帶有氧氣等對(duì)金屬材料發(fā)生化學(xué)泡中還可能帶有氧氣等對(duì)金屬材料發(fā)生化學(xué) 腐蝕作用。泵在這種狀態(tài)下長期運(yùn)轉(zhuǎn)，將導(dǎo)腐蝕作用。泵在這種狀態(tài)下長期運(yùn)轉(zhuǎn)，將導(dǎo) 致葉片過早損壞。這種現(xiàn)象稱為泵的致葉片過早損壞。這種現(xiàn)象稱為泵的汽蝕現(xiàn)汽蝕現(xiàn) 象。象。 zs ps K e 圖圖2-15 離心泵的安裝高度離心泵的安裝高度 s 離心泵在產(chǎn)生汽蝕條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)產(chǎn)生什么樣的后果呢？離心泵在產(chǎn)生汽蝕條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)產(chǎn)生什么樣的后果呢？ 2.1.7 2.1.7 離心泵的安裝高度離心泵的安裝高度 汽蝕現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，泵體汽蝕現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，泵體振動(dòng)振動(dòng)并發(fā)生并發(fā)生噪

49、音噪音，流量流量Q、揚(yáng)程揚(yáng)程 （壓頭）（壓頭）H和和效率效率都都明顯下降明顯下降，嚴(yán)重時(shí)甚至，嚴(yán)重時(shí)甚至吸不上液體吸不上液體。 因此汽蝕現(xiàn)象是有害的，必須加以避免。那么，如何避免汽因此汽蝕現(xiàn)象是有害的，必須加以避免。那么，如何避免汽 蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生呢？蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生呢？ 從前面的分析可知，泵的安裝高度從前面的分析可知，泵的安裝高度zs受到汽蝕現(xiàn)象的限受到汽蝕現(xiàn)象的限 制，為壁面汽蝕現(xiàn)象的發(fā)生制，為壁面汽蝕現(xiàn)象的發(fā)生: 泵的安裝位置不能太高，以泵的安裝位置不能太高，以 保證葉輪中各處壓強(qiáng)高于被輸送液體的飽和蒸汽壓保證葉輪中各處壓強(qiáng)高于被輸送液體的飽和蒸汽壓pv; 可可 采取采取ps； hf(s-k)

50、。 我國的離心泵規(guī)格中采用下述我國的離心泵規(guī)格中采用下述兩種指標(biāo)兩種指標(biāo)允許汽蝕余允許汽蝕余 量量（有的教材給出（有的教材給出必需汽蝕余量必需汽蝕余量）和）和允許吸上高度允許吸上高度來表示泵來表示泵 的吸上性能，下面簡述這兩種指標(biāo)的意義，并說明如何利用的吸上性能，下面簡述這兩種指標(biāo)的意義，并說明如何利用 它們來確定泵的安裝高度不至于發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。它們來確定泵的安裝高度不至于發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。 2.1.7.2 汽蝕余量汽蝕余量 zs ps K e 圖圖2-15 離心泵的安裝高度離心泵的安裝高度 s esf 2 ee 2 h g u g p z g p s s 或或 esf 2 ee ) 2 (h g

51、 u g p g p z s s 泵吸入口的全壓頭泵吸入口的全壓頭 汽蝕余量汽蝕余量h 0) 2 ( v 2 ee g p g u g p h 最小汽蝕余量最小汽蝕余量hmin0) 2 ( v 2 eemin min g p g u g p h (2-20) 在在s s與與e e之間列柏努利方程得：之間列柏努利方程得： 2 流體輸送機(jī)械流體輸送機(jī)械2.1.7 2.1.7 離心泵的安裝高度離心泵的安裝高度 允許汽蝕余量允許汽蝕余量h允許 允許3 .0 min hh允 允許許 允許安裝高度允許安裝高度zs允許 允許 e)f(s vs e)f(s 2 ees )( hh g p g p h g u

52、g p g p zs 允允許許 允允許許允允許許 (2-21) 這種求這種求zs允許 允許的方法稱為 的方法稱為允許汽蝕余量法允許汽蝕余量法。 2.1.7 2.1.7 離心泵的安裝高度離心泵的安裝高度 討論：討論： （1） h允許 允許由實(shí)驗(yàn)測(cè)定，不同型號(hào)的泵其值不同，由 由實(shí)驗(yàn)測(cè)定，不同型號(hào)的泵其值不同，由 廠家出廠前由實(shí)驗(yàn)測(cè)定；測(cè)定條件為：液面壓力為標(biāo)準(zhǔn)大廠家出廠前由實(shí)驗(yàn)測(cè)定；測(cè)定條件為：液面壓力為標(biāo)準(zhǔn)大 氣壓，流體為水，水溫氣壓，流體為水，水溫20 ； （2）當(dāng)進(jìn)口管路無阻力，液面壓力為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，）當(dāng)進(jìn)口管路無阻力，液面壓力為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓， ue=0，不考慮飽和蒸汽壓影響時(shí)，不考慮飽和蒸

53、汽壓影響時(shí)，zs=10.33m是泵安裝高度是泵安裝高度 的極限；的極限； （3）當(dāng)進(jìn)口管路阻力增大時(shí)，允許安裝高度降低，故）當(dāng)進(jìn)口管路阻力增大時(shí)，允許安裝高度降低，故 應(yīng)盡可能減小吸入管路的阻力；如：應(yīng)盡可能減小吸入管路的阻力；如： * 吸入管路盡量短，少走彎路；吸入管路盡量短，少走彎路； * 進(jìn)口管路直徑一般大于出口管路直徑；進(jìn)口管路直徑一般大于出口管路直徑； * 進(jìn)口管路上避免不必要的管件，如泵裝于液面下可進(jìn)口管路上避免不必要的管件，如泵裝于液面下可 免裝止逆閥（并且啟動(dòng)前不用灌泵），流量調(diào)節(jié)閥裝于出免裝止逆閥（并且啟動(dòng)前不用灌泵），流量調(diào)節(jié)閥裝于出 口管路；口管路； 2.1.7 2.1.

54、7 離心泵的安裝高度離心泵的安裝高度 （4）實(shí)際生產(chǎn)過程中，管路的流量有可能發(fā)生變化，）實(shí)際生產(chǎn)過程中，管路的流量有可能發(fā)生變化， 那么此時(shí)吸入管路的阻力也發(fā)生變化；若流量增大則允許安那么此時(shí)吸入管路的阻力也發(fā)生變化；若流量增大則允許安 裝高度減小，所以為避免在實(shí)際操作中由于流量的提高或其裝高度減小，所以為避免在實(shí)際操作中由于流量的提高或其 他參數(shù)（如液體溫度，液面壓力等）的變化而出現(xiàn)汽蝕現(xiàn)象他參數(shù)（如液體溫度，液面壓力等）的變化而出現(xiàn)汽蝕現(xiàn)象 ，允許安裝高度按可能出現(xiàn)的最大流量計(jì)算并且實(shí)際安裝高，允許安裝高度按可能出現(xiàn)的最大流量計(jì)算并且實(shí)際安裝高 度應(yīng)低于允許安裝高度：度應(yīng)低于允許安裝高度：

55、 0 . 15 . 0 允允許許SS zz （5）對(duì)油泵通常給出允許汽蝕余量，當(dāng)實(shí)際操作條件）對(duì)油泵通常給出允許汽蝕余量，當(dāng)實(shí)際操作條件 與允許汽蝕余量測(cè)定條件不同時(shí)，應(yīng)進(jìn)行校正：與允許汽蝕余量測(cè)定條件不同時(shí)，應(yīng)進(jìn)行校正： 對(duì)于油品對(duì)于油品1 ，所以經(jīng)過校正后的允許安裝高度值更大，而未，所以經(jīng)過校正后的允許安裝高度值更大，而未 經(jīng)過校正計(jì)算得到的允許安裝高度則較??；因此對(duì)此類情況將經(jīng)過校正計(jì)算得到的允許安裝高度則較?。灰虼藢?duì)此類情況將 不作校正（作為額外的安全余量）。不作校正（作為額外的安全余量）。 允允許許允允許許 hh 2.1.7.3 允許吸上高度允許吸上高度Hs g p g p H s

56、e S 定義定義 g p g p H s S mine max 當(dāng)當(dāng)pk=pv，pe=pemin時(shí)剛好發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，此時(shí)的吸上高度為時(shí)剛好發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，此時(shí)的吸上高度為 不會(huì)發(fā)生汽蝕現(xiàn)象的最大值：不會(huì)發(fā)生汽蝕現(xiàn)象的最大值： 3 . 0 max SS HH 為了安全允許吸上高度為：為了安全允許吸上高度為： 所以允許安裝高度也可用所以允許安裝高度也可用允許吸上高度法允許吸上高度法計(jì)算計(jì)算 efS e SS h g u Hz 2 2 允允許許 (2-22) 2 流體輸送機(jī)械流體輸送機(jī)械2.1.7 2.1.7 離心泵的安裝高度離心泵的安裝高度 討論：討論： （1） Hs只能由實(shí)驗(yàn)測(cè)定，不同型號(hào)的泵其允

57、許吸上真空只能由實(shí)驗(yàn)測(cè)定，不同型號(hào)的泵其允許吸上真空 度不同，由廠家出廠前由實(shí)驗(yàn)測(cè)定；測(cè)定條件為：液面壓力為度不同，由廠家出廠前由實(shí)驗(yàn)測(cè)定；測(cè)定條件為：液面壓力為 1atm，流體為水，水溫，流體為水，水溫20 ，飽和蒸汽壓為，飽和蒸汽壓為0.24 mH2O ； （2）當(dāng)進(jìn)口管路阻力增大時(shí)，允許安裝高度降低，故應(yīng)）當(dāng)進(jìn)口管路阻力增大時(shí)，允許安裝高度降低，故應(yīng) 盡可能減小吸入管路的阻力；盡可能減小吸入管路的阻力； （3）允許安裝高度按可能出現(xiàn)的最大流量計(jì)算并且實(shí)際）允許安裝高度按可能出現(xiàn)的最大流量計(jì)算并且實(shí)際 安裝高度應(yīng)低于允許安裝高度：安裝高度應(yīng)低于允許安裝高度： 0 . 15 . 0 允允許許

58、SS zz （4）zs =10.33m是泵安裝高度的極限；是泵安裝高度的極限； （5）對(duì)清水泵通常給出允許吸上真空度的參數(shù)，當(dāng)操作）對(duì)清水泵通常給出允許吸上真空度的參數(shù)，當(dāng)操作 條件與允許吸上高度測(cè)定條件不同時(shí)，應(yīng)進(jìn)行校正條件與允許吸上高度測(cè)定條件不同時(shí)，應(yīng)進(jìn)行校正 g pp g pp HH ss SS ee 2 流體輸送機(jī)械流體輸送機(jī)械2.1.7 2.1.7 離心泵的安裝高度離心泵的安裝高度 24. 033.10 000 tSttSS HHHHHHHHH 為操作溫度下被輸送液體的飽為操作溫度下被輸送液體的飽 和蒸汽壓和蒸汽壓，mH2O 為操作條件下輸送液體時(shí)允許吸上為操作條件下輸送液體時(shí)允許

59、吸上 高度高度，m液柱液柱 為操作條件下的為操作條件下的液面壓力，液面壓力，mH2O 再考慮操作條件下輸送流體密度與測(cè)定條件下流體密度的差異：再考慮操作條件下輸送流體密度與測(cè)定條件下流體密度的差異： 1000 24. 033.10 0tSS HHHH 由該式可知，液面壓力越小、飽和蒸汽壓越高、密度越大，由該式可知，液面壓力越小、飽和蒸汽壓越高、密度越大， 則允許的安裝高度越低；經(jīng)校正后操作條件下的允許安裝高則允許的安裝高度越低；經(jīng)校正后操作條件下的允許安裝高 度為：度為： efS 2 e S 2 h g u HzS允 允許許 2 流體輸送機(jī)械流體輸送機(jī)械2.1.7 2.1.7 離心泵的安裝高度

60、離心泵的安裝高度 例例11-1 封閉容器內(nèi)貯有密度為封閉容器內(nèi)貯有密度為1060kg/m3的熱鹽水溶液，溶液的熱鹽水溶液，溶液 的飽和蒸汽壓為的飽和蒸汽壓為0.48kgf/cm2，溶液上方的絕對(duì)壓力為，溶液上方的絕對(duì)壓力為 0.6kgf/cm2。要用一水泵從容器中抽出此溶液。所選用泵的允。要用一水泵從容器中抽出此溶液。所選用泵的允 許吸上真空度為許吸上真空度為5.0m，吸入管路的壓頭損失估計(jì)為，吸入管路的壓頭損失估計(jì)為0.5m，求，求 泵的安裝高度。泵的安裝高度。 zs p0 00 2 流體輸送機(jī)械流體輸送機(jī)械2.1.7 2.1.7 離心泵的安裝高度離心泵的安裝高度 例例11-2 如圖所示，要