第十五章 泵與風(fēng)機運行與調(diào)節(jié)

1、fgugpHzH22 離心泵在特定管路系統(tǒng)中工作時，液體要求泵供離心泵在特定管路系統(tǒng)中工作時，液體要求泵供給的壓頭給的壓頭可由柏努利方程式求得，即可由柏努利方程式求得，即 gpz022gu上式可簡化為上式可簡化為 Hst Hf 與管路中液體流量無關(guān)，在輸液高度與管路中液體流量無關(guān)，在輸液高度和壓力不變的情況下為一常數(shù)，以符和壓力不變的情況下為一常數(shù)，以符號號Hst表示。表示。若貯槽與受槽的截面都很大，該處若貯槽與受槽的截面都很大，該處流速與管路相比可忽略不計流速與管路相比可忽略不計. .此式中壓頭損失為此式中壓頭損失為 28212)()()()(52242QHdllgdQgdllgudllfe

2、ee式中式中Q為管路系統(tǒng)的流量，為管路系統(tǒng)的流量，m3/s 對于特定的管路系統(tǒng)，對于特定的管路系統(tǒng)，l l、l le e、d d 均為定值，湍流均為定值，湍流時摩擦系數(shù)的變化也很小，令時摩擦系數(shù)的變化也很小，令Sdllge)(528則式（則式（2-142-14）可簡化為）可簡化為HstSQ2 上式表明：在特定管路中輸送液體時，所需壓頭上式表明：在特定管路中輸送液體時，所需壓頭隨液體流量隨液體流量Q Q的平方而變化，此關(guān)系所描繪的的平方而變化，此關(guān)系所描繪的Q Q曲線，稱為曲線，稱為管路特性曲線管路特性曲線。它表示在特定的管路中。它表示在特定的管路中，壓頭隨流量的變化關(guān)系。，壓頭隨流量的變化關(guān)系

3、。注意注意：管路特性曲線的形狀與管路布置及操作條件有：管路特性曲線的形狀與管路布置及操作條件有關(guān)，而與泵的性能無關(guān)。關(guān)，而與泵的性能無關(guān)。AQH管路的特性曲線管路的特性曲線泵的特性曲線泵的特性曲線 離心泵的特性曲線離心泵的特性曲線H-QH-Q與其所在管路的特性曲線與其所在管路的特性曲線He-He-QeQe的交點稱為泵在該管路的的交點稱為泵在該管路的工作點工作點，如圖所示。，如圖所示。H=HeQ=QeQ或或QeH-QMHe-QeH或或He 工作點所對應(yīng)的流量工作點所對應(yīng)的流量與壓頭既滿足管路系統(tǒng)與壓頭既滿足管路系統(tǒng)的要求，又為離心泵所的要求，又為離心泵所能提供。能提供。 q工作點所對應(yīng)的流量工作

4、點所對應(yīng)的流量Q Q與壓頭既是管路系與壓頭既是管路系統(tǒng)所要求，又是離心泵所能提供的統(tǒng)所要求，又是離心泵所能提供的; ;q若工作點所對應(yīng)效率是在最高效率區(qū)，則該若工作點所對應(yīng)效率是在最高效率區(qū)，則該工作點是適宜的。工作點是適宜的。 泵的工作點表示泵的工作點表示 在實際工作中，當(dāng)單臺離心泵不能滿足輸送在實際工作中，當(dāng)單臺離心泵不能滿足輸送任務(wù)的要求或者為適應(yīng)生產(chǎn)大幅度變化而動用備任務(wù)的要求或者為適應(yīng)生產(chǎn)大幅度變化而動用備用泵時，都會遇到泵的并聯(lián)與串聯(lián)使用問題。這用泵時，都會遇到泵的并聯(lián)與串聯(lián)使用問題。這里僅討論二臺性能相同泵的并聯(lián)與串聯(lián)的操作情里僅討論二臺性能相同泵的并聯(lián)與串聯(lián)的操作情況。況。 聯(lián)

5、合特性曲線的作法：在每一個壓頭條聯(lián)合特性曲線的作法：在每一個壓頭條件下，使一臺泵操作時的特性曲線上的流量增件下，使一臺泵操作時的特性曲線上的流量增大一倍而得出。大一倍而得出。 當(dāng)一臺泵的流量不夠時，可以用兩臺泵并當(dāng)一臺泵的流量不夠時，可以用兩臺泵并聯(lián)操作，以增大流量聯(lián)操作，以增大流量。He-Qe0HHH并并QQQ并并曲線表示一臺泵的特性曲線曲線表示一臺泵的特性曲線曲線曲線表示兩臺相同的泵并聯(lián)表示兩臺相同的泵并聯(lián) 操作時的聯(lián)合特性曲線操作時的聯(lián)合特性曲線注意：對于同一管路，其并聯(lián)操作時泵的流量不會增大一注意：對于同一管路，其并聯(lián)操作時泵的流量不會增大一倍，如圖所示。因為兩臺泵并聯(lián)后，流量增大，管

6、路阻力亦倍，如圖所示。因為兩臺泵并聯(lián)后，流量增大，管路阻力亦增大。增大。Q Q并并 2Q 2Q 當(dāng)生產(chǎn)上需要利用原有泵提高泵的壓頭時，可以考慮將泵當(dāng)生產(chǎn)上需要利用原有泵提高泵的壓頭時，可以考慮將泵串聯(lián)使用。串聯(lián)使用。 兩臺相同型號的泵串聯(lián)工作兩臺相同型號的泵串聯(lián)工作時，每臺泵的壓頭和流量也是相時，每臺泵的壓頭和流量也是相同的。同的。在同樣的流量下，串聯(lián)泵在同樣的流量下，串聯(lián)泵的壓頭為單臺泵的兩倍。的壓頭為單臺泵的兩倍。0HHH串串QQQ串串 聯(lián)合特性曲線的作法：將單聯(lián)合特性曲線的作法：將單臺泵的特性曲線的縱坐標(biāo)加倍臺泵的特性曲線的縱坐標(biāo)加倍，橫坐標(biāo)保持不變，可求得兩臺，橫坐標(biāo)保持不變，可求得兩

7、臺泵串聯(lián)后的聯(lián)合特性曲線泵串聯(lián)后的聯(lián)合特性曲線 ，H H串串 2H 2H（1 1）確定輸送系統(tǒng)的流量與壓頭）確定輸送系統(tǒng)的流量與壓頭 流量一般為生產(chǎn)任務(wù)所規(guī)定。流量一般為生產(chǎn)任務(wù)所規(guī)定。 根據(jù)輸送系統(tǒng)管路的安排，用柏努利方程式計算管路所根據(jù)輸送系統(tǒng)管路的安排，用柏努利方程式計算管路所需的壓頭。需的壓頭。 選擇離心泵的基本原則，是以能滿足液體輸送選擇離心泵的基本原則，是以能滿足液體輸送的工藝要求為前提的。的工藝要求為前提的。選擇步驟為：選擇步驟為：按被輸送液體性質(zhì)分水泵耐腐蝕泵油泵雜質(zhì)泵單吸泵雙吸泵按吸入方式分單級泵多級泵按葉輪數(shù)目分分（1）水泵：用于輸送工）水泵：用于輸送工業(yè)用水，鍋爐給水，地

8、業(yè)用水，鍋爐給水，地下水及物理、化學(xué)性質(zhì)下水及物理、化學(xué)性質(zhì)與水相近的清潔液體。與水相近的清潔液體。（2） 耐腐蝕泵：用于耐腐蝕泵：用于輸送酸、堿、鹽等腐蝕輸送酸、堿、鹽等腐蝕性液體性液體。（3） 油泵：用于輸送油泵：用于輸送具有易燃易爆的石油化具有易燃易爆的石油化工產(chǎn)品。工產(chǎn)品。 （4） 雜質(zhì)泵：用于輸雜質(zhì)泵：用于輸送懸浮液及稠厚的漿液送懸浮液及稠厚的漿液2. 離心泵的選擇離心泵的選擇改變離心泵的轉(zhuǎn)速或改變?nèi)~輪外徑，以改變泵的特性曲線。改變離心泵的轉(zhuǎn)速或改變?nèi)~輪外徑，以改變泵的特性曲線。 調(diào)節(jié)流量實質(zhì)上就是改變離心泵的特性曲線或管調(diào)節(jié)流量實質(zhì)上就是改變離心泵的特性曲線或管路特性曲線，從而改變

9、泵的工作點。路特性曲線，從而改變泵的工作點。離心泵的流量調(diào)節(jié)，通常從兩方面考慮：離心泵的流量調(diào)節(jié)，通常從兩方面考慮：兩者均可以改變泵的工作點，以調(diào)節(jié)流量。兩者均可以改變泵的工作點，以調(diào)節(jié)流量。在排出管線上裝適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)閥，以改變管路特性曲線；在排出管線上裝適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)閥，以改變管路特性曲線；當(dāng)閥門關(guān)小時，管路局部阻力當(dāng)閥門關(guān)小時，管路局部阻力加大，管路特性曲線變陡，泵的加大，管路特性曲線變陡，泵的工作點由工作點由M M移到移到M M1 1。流量由。流量由Q QM M減小減小到到Q QM1M1。 改變閥門開度以調(diào)節(jié)流量，實質(zhì)是用開大或關(guān)小閥門的方改變閥門開度以調(diào)節(jié)流量，實質(zhì)是用開大或關(guān)小閥門的方法來

10、改變管路特性曲線。法來改變管路特性曲線。M1MM2QM1QMQM2Q或或QeH或或HeH-Q12當(dāng)閥門開大時，管路局部阻力當(dāng)閥門開大時，管路局部阻力減小，管路特性曲線變得平坦一減小，管路特性曲線變得平坦一些，工作點移到些，工作點移到M M2 2，流量加大到，流量加大到Q QM2M2。要把泵的轉(zhuǎn)數(shù)提高到要把泵的轉(zhuǎn)數(shù)提高到n n1 1，泵，泵的特性曲線就上移到的特性曲線就上移到n nM1M1位置，位置，工作點由工作點由M M移到移到M M1 1，流量和壓頭，流量和壓頭都相應(yīng)加大都相應(yīng)加大; ; 改變離心泵的轉(zhuǎn)數(shù)以調(diào)節(jié)流量，實質(zhì)上是維持管路特性曲改變離心泵的轉(zhuǎn)數(shù)以調(diào)節(jié)流量，實質(zhì)上是維持管路特性曲線不

11、變，而改變泵的特性曲線。線不變，而改變泵的特性曲線。M1MM2Q或或QeH或或HeH-QHe-Qen1nn2若把泵的轉(zhuǎn)數(shù)降到若把泵的轉(zhuǎn)數(shù)降到n n2 2，泵的特性，泵的特性曲線就移到曲線就移到n nM2M2位置，工作點移到位置，工作點移到M M2 2，流量和壓頭都相應(yīng)地減小。，流量和壓頭都相應(yīng)地減小。 車削葉輪的外徑是離心泵調(diào)節(jié)流量的一種獨特車削葉輪的外徑是離心泵調(diào)節(jié)流量的一種獨特方法。在車床上將泵葉輪的外徑車小，這時葉輪直方法。在車床上將泵葉輪的外徑車小，這時葉輪直徑、流量、壓頭和功率之間關(guān)系，可按式徑、流量、壓頭和功率之間關(guān)系，可按式（2-72-7）進(jìn)行計算。進(jìn)行計算。 采用什么方法來調(diào)節(jié)

12、流量，關(guān)系到能耗問題。采用什么方法來調(diào)節(jié)流量，關(guān)系到能耗問題。改變閥門開度調(diào)節(jié)流量改變閥門開度調(diào)節(jié)流量 方法簡便，應(yīng)用廣泛。方法簡便，應(yīng)用廣泛。 但關(guān)小閥門會使阻力加大，因但關(guān)小閥門會使阻力加大，因而需要多消耗一部分能量以克服附加的阻力，該法不經(jīng)濟而需要多消耗一部分能量以克服附加的阻力，該法不經(jīng)濟的。的。改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量 可保持管路特性曲線不變，流量隨轉(zhuǎn)速下降而減小，可保持管路特性曲線不變，流量隨轉(zhuǎn)速下降而減小，動力消耗也相應(yīng)降低，因節(jié)能效果顯著，但需要變速裝動力消耗也相應(yīng)降低，因節(jié)能效果顯著，但需要變速裝置，難以做到流量連續(xù)調(diào)節(jié)。置，難以做到流量連續(xù)調(diào)節(jié)。改變?nèi)~輪直徑改變?nèi)~輪

13、直徑 可改變泵的特性曲線，但可調(diào)節(jié)流量范圍不大，且直可改變泵的特性曲線，但可調(diào)節(jié)流量范圍不大，且直徑減小不當(dāng)還會降低泵的效率。徑減小不當(dāng)還會降低泵的效率。 在輸送流體量不大的管路中，一般都用閥門來在輸送流體量不大的管路中，一般都用閥門來調(diào)節(jié)流量，只有在輸液量很大的管路才考慮使用調(diào)調(diào)節(jié)流量，只有在輸液量很大的管路才考慮使用調(diào)速的方法。速的方法。（2 2）選擇泵的類型與型號）選擇泵的類型與型號 根據(jù)輸送液體性質(zhì)和操作條件確定泵的類型；根據(jù)輸送液體性質(zhì)和操作條件確定泵的類型；按確定的流量和壓頭從泵樣本產(chǎn)品目錄選出合適的型號；按確定的流量和壓頭從泵樣本產(chǎn)品目錄選出合適的型號；如果沒有適合的型號，則應(yīng)選

14、定泵的壓頭和流量都稍大的如果沒有適合的型號，則應(yīng)選定泵的壓頭和流量都稍大的型號；型號；如果同時有幾個型號適合，則應(yīng)列表比較選定；如果同時有幾個型號適合，則應(yīng)列表比較選定；按所選定型號，進(jìn)一步查出其詳細(xì)性能數(shù)據(jù)。按所選定型號，進(jìn)一步查出其詳細(xì)性能數(shù)據(jù)。（3）校核泵的特性參數(shù)）校核泵的特性參數(shù) 如果輸送液體的粘度和密度與水相差很大，則應(yīng)核算泵如果輸送液體的粘度和密度與水相差很大，則應(yīng)核算泵 的流量與壓頭及軸功率。的流量與壓頭及軸功率。例例2-4 2-4 如附圖所示，今有一輸送河水的任務(wù)，要求如附圖所示，今有一輸送河水的任務(wù)，要求將某處河水以將某處河水以80m80m3 3/h/h的流量，輸送到一高位

15、槽中，已的流量，輸送到一高位槽中，已知高位槽水面高出河面知高位槽水面高出河面10m10m，管路系統(tǒng)的總壓頭損失，管路系統(tǒng)的總壓頭損失為為7mH7mH2 2O O。試選擇一適當(dāng)?shù)碾x心泵。試選擇一適當(dāng)?shù)碾x心泵. .并估算由于閥門調(diào)并估算由于閥門調(diào)節(jié)而多消耗的軸功率。節(jié)而多消耗的軸功率。112210m解解 根據(jù)已知條件，選用清水泵。以河面根據(jù)已知條件，選用清水泵。以河面1-1截面為基準(zhǔn)面，并截面為基準(zhǔn)面，并取取1-1與與2-2截面列柏努利方程式，則截面列柏努利方程式，則 由于所選泵壓頭較高，操作時靠關(guān)小閥門調(diào)節(jié)，因此多消耗由于所選泵壓頭較高，操作時靠關(guān)小閥門調(diào)節(jié)，因此多消耗功率為：功率為： mHzH

16、fgugp177001022kWNHQ838. 078. 01021000)1720()3600/80(102 根據(jù)流量根據(jù)流量Q(80m3/h) 和和H(17m) 可選可選4B20型號的泵。由附錄查型號的泵。由附錄查得該泵性能為：得該泵性能為： 流量流量90m3/h；壓頭；壓頭20mH2O；軸功率；軸功率6.36kW；效率效率78% 。例題：用泵把例題：用泵把2020的苯從地下貯罐送到高位槽，流量為的苯從地下貯罐送到高位槽，流量為300 300 l l/ /minmin。高位槽液面比貯罐液面高。高位槽液面比貯罐液面高10m10m。泵吸入管用。泵吸入管用 89894mm4mm的的無縫鋼管，直管

17、長為無縫鋼管，直管長為15m15m，管上裝有一個底閥，管上裝有一個底閥( (可初略地按旋啟可初略地按旋啟式止回閥全開時計算式止回閥全開時計算) )、一個標(biāo)準(zhǔn)彎頭；泵排出管用、一個標(biāo)準(zhǔn)彎頭；泵排出管用 57573.5mm3.5mm的無縫鋼管，直管長度為的無縫鋼管，直管長度為50m50m，管路上裝有一個全開，管路上裝有一個全開的截止閥和三個標(biāo)準(zhǔn)彎頭。貯罐和高位槽上方均為大氣壓。設(shè)的截止閥和三個標(biāo)準(zhǔn)彎頭。貯罐和高位槽上方均為大氣壓。設(shè)貯罐液面維持恒定。試選擇合適的泵。貯罐液面維持恒定。試選擇合適的泵。112210m7m7mfupuphgzWgz2221222211式中，式中，z1=0, z2=10m

18、, p1=p2, u1 0, u2 0 W=9.8110+hf局直fffhhh解：解： 依題意，繪出流程示意圖。取截面和基準(zhǔn)面，依題意，繪出流程示意圖。取截面和基準(zhǔn)面，如圖所示。如圖所示。在兩截面間列柏努利方程，則有在兩截面間列柏努利方程，則有22udlfh直進(jìn)口段：進(jìn)口段：局直（進(jìn)口段）hhhfd=89-24=81mm, l=15m5105 . 688097. 0081. 01006. 14dueRsmu/97. 024081. 06010003000037. 0,3 . 0813 . 0dmm查圖，查圖， 得得 =0.0292222eufudlfhh局局或進(jìn)口段的局部阻力：進(jìn)口段的局部阻力：底閥：底閥：le=6.3m 彎頭：彎頭：le=2.73m進(jìn)口阻力系數(shù)：進(jìn)口阻力系數(shù)： =0.5kgJhudllfe/28.45.0029.0)(297.0081.0)7.23.6(15222（進(jìn)口段）局直（出口段）hhhf22udlfh直2222eufudlfhh局局或d=57-23.5=50mm, l=50msmu/55. 22405. 06010003005105 . 688097. 005. 01073. 14dueR006. 0,3 . 0503 . 0dmm查圖，查圖， 得得 =0.0313出口段：出口段：出口段的局部