離心泵工作原理介紹

離心泵2.2.1離心泵的工作原理（1）離心泵的主要構(gòu)件——葉輪和蝸殼（2）離心泵的理論壓頭HT假設(shè)：①葉片的數(shù)目無(wú)限多，葉片的厚度無(wú)限薄，從而可以認(rèn)為液體完全沿著葉片的彎曲表面流動(dòng)，無(wú)任何環(huán)流現(xiàn)象；②液體是理想流體，無(wú)摩擦阻力損失。在葉輪的進(jìn)、出口截面到機(jī)械能衡算式，從而導(dǎo)出離心泵理論壓頭H為T(mén)2-15)3）流量對(duì)理論壓頭的影響u2H= 2—TgA=2兀u2H= 2—TgA=2兀rb222q=Ac-2兀v22ructg0~2gA22-18)citn2rb22（4）葉片形狀對(duì)理論壓頭的影響當(dāng)泵轉(zhuǎn)速n、葉輪直徑D、葉輪出口處葉片寬度b、流量q一定時(shí)，H隨葉片形狀0而變。2vT2H=?與q無(wú)關(guān)。Tgv①?gòu)较蛉~片，0=90o，2ctg0=0,2②后彎葉片，卩<902,ctg卩>02u2,H<pTg③前彎葉片，u2③前彎葉片，0>90o,ctg0<0,H>22Tg由此可見(jiàn)，前彎葉片產(chǎn)生的H最大，似乎前彎葉片最有利，實(shí)際情況是否果真如此呢？我們分析如T下：H=位頭（Az）+靜壓頭（也）+動(dòng)壓頭（出）T pg 2g而0>90o的前彎葉片流體出口的絕對(duì)速度c很大，此時(shí)增加的壓頭主要是動(dòng)壓頭，靜壓頭反而比后22彎葉片小。動(dòng)壓頭雖然可以通過(guò)蝸殼部分地轉(zhuǎn)化為靜壓頭，但由于c大，液體在泵殼內(nèi)產(chǎn)生的沖擊劇烈得2多，轉(zhuǎn)換時(shí)的能量損失大為增加，效率低。故為獲得較多的能量利用率，離心泵總是采用后彎葉片（0 ?25。?30。）。2（5）液體密度p對(duì)理論壓頭的影響從式（2-15）或（2-18）均可看出H與p無(wú)關(guān)，也就是說(shuō)被輸送液體p變，在其他條件不變時(shí)H不TT變?？梢赃@樣解釋：=—與=—與p無(wú)關(guān).TpgF=mr①2xp,p=—crxp,HcA2氣縛現(xiàn)象(前一節(jié)已解釋)離心泵的特性曲線（1）泵的有效功率P和效率耳e液體從泵中實(shí)際得到的功率稱為有效功率P電動(dòng)機(jī)給予泵軸的功率稱為軸功率Pap<p電動(dòng)機(jī)給予泵軸的功率稱為軸功率Pap<p,p與p之比稱為泵的效率neaea軸功率pP=_L=anP耳=—r~P

aqHpg"V e—(W)n~e=§匕Pe(KW)102耳p=qhpgeve。泵在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中由于存在種種原因?qū)е聶C(jī)械能損失，使得解題指南及大多數(shù)教材軸功率P用N、有效功率P用N表示，解題指南P174或式（11-2）及下方一a ee段內(nèi)容，考慮各種損失后實(shí)際壓頭H與實(shí)際流量q的關(guān)系見(jiàn)圖1。H□q關(guān)系影響因素眾多，只能靠e v ev實(shí)驗(yàn)測(cè)定。（2）離心泵的特性曲線由于離心泵的種類很多，前述各種泵內(nèi)損失難以估計(jì)，使得離心泵的實(shí)際特性曲線關(guān)系H-Q、n-q、n-Q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。實(shí)驗(yàn)測(cè)出的特性曲線如圖所示，圖中有三條曲線，在圖左上角應(yīng)標(biāo)明泵的型號(hào)（如4B20）及轉(zhuǎn)速n，說(shuō)明該圖特性曲線是指該型號(hào)泵在指定轉(zhuǎn)速下的特性曲線，若泵的型號(hào)或轉(zhuǎn)速不同，則特性曲線將不同。借助離心泵的特性曲線可以較完整地了解一臺(tái)離心泵的性能，供合理選用和指導(dǎo)操作。由圖可見(jiàn)：一般離心泵揚(yáng)程H隨流量Q的增大而下降（Q很小時(shí)可能例外）。當(dāng)Q=0時(shí)，由圖可知H也只能達(dá)到一定數(shù)值，這是離心泵的一個(gè)重要特性；軸功率N隨流量Q增大而增加，當(dāng)Q=0時(shí)，N最小。這要求離心泵在啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)關(guān)閉泵的出口閥門(mén)，以減小啟動(dòng)功率，保護(hù)電動(dòng)機(jī)免因超載而受損；n-Q曲線有極值點(diǎn)（最大值），在此點(diǎn)下操作效率最高，能量損失最小。與此點(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，一般不應(yīng)低于92%n 。maxuccosa~2~2 2g（3uccosa~2~2 2g理論q=冗Dbcsina與p無(wú)關(guān)，實(shí)際q與p也無(wú)關(guān)，但q=qp與p有關(guān)理論Hv2222vmvT與p無(wú)關(guān)，實(shí)際H也與p無(wú)關(guān)。e102nP=qvHep（KW）xp P392泵性能表上列出軸功率指輸送20°C清水時(shí)的P，所選泵用于輸送102nP比水大的液體應(yīng)先核算P'=巴P，若P'＞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)燒壞。pa a液體粘度卩對(duì)特性曲線的影響pT工HT，qHT，耳/，Pt(耳I的幅度超過(guò)qHT的幅度，PT)。泵廠家提供的特性f ve a ve a曲線是用清水測(cè)定的，若實(shí)際輸送液體p比清水p大得較多。特性曲線將有所變化，應(yīng)校正后再用，其他書(shū)有介紹校正方法。轉(zhuǎn)速n對(duì)特性曲線的影響泵的特性曲線是在一定轉(zhuǎn)速下測(cè)得，實(shí)際使用時(shí)會(huì)遇到n改變的情況，若n變化＜20%，可認(rèn)為液體離開(kāi)葉輪時(shí)的速度三角形相似，a不變,泵的效率不變(等效率)，則2q*c*u*n，H*uc*n2，P*qH*n3v22e22avef”f2P'3qnH'n1n】v=2 ，e=，a=—lqnHnPnv1e< 1丿a< 1丿上式稱為離心泵的比例定律，n變化＜20%，耳相等時(shí)成立。葉輪直徑D對(duì)特性曲線的影響2泵的特性曲線是針對(duì)某一型號(hào)的泵(D一定)，一個(gè)過(guò)大的泵，若將其葉輪略加切削而使直徑變小2可以減低q和H而節(jié)省P。若D變化＜5%，可認(rèn)為a不變，耳不變，則ve a 2 2Dq*c*u*D(u=rw,r=匸)v2222222H*uc*D2，P*qH*~D3TOC\o"1-5"\h\z2 ave 2H，D'P， D'—丁=(—)2, =(-)3H D P De 2 a 2上式稱為離心泵的切割定律，D變化＜5%，耳相等時(shí)成立。2離心泵的流量調(diào)節(jié)和組合操作(1)離心泵的工作點(diǎn)管路特性曲線方程泵特性曲線方程(1)離心泵的工作點(diǎn)管路特性曲線方程泵特性曲線方程H=f(q)=B+Kq2vvH=0(q)=C-Dq2e v v泵的工作點(diǎn)即為兩條曲線的交點(diǎn)。離心泵的安裝高度（1）汽蝕現(xiàn)象液面較低的液體，能被吸入泵的進(jìn)口，是由于葉輪將液體從其中甩向外圍，而在葉輪中心進(jìn)口處形成負(fù)壓（真空）。泵內(nèi)壓強(qiáng)最低處是葉輪中心進(jìn)口處K-K面。在0-0面與K-K面之間到機(jī)械能衡算式并以0-0面為基準(zhǔn)水平面，得人=H+厶+紅+EHPggPg2g f（0-k）若液面壓強(qiáng)p，吸入管路流量及管路一定（即u、工H 一定）。安裝高度HT,pJ，當(dāng)p；0 K f（0-K） g K K至等于操作溫度下被輸送液體的飽和蒸汽壓p時(shí)（即P=p），液體將發(fā)生沸騰部分汽化，所生成的大v K v量蒸汽壓泡在隨液體從葉輪進(jìn)口向葉輪外圍流動(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速度沖向氣泡原來(lái)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），沖擊頻率高達(dá)每秒幾萬(wàn)次之多。尤其當(dāng)氣泡的凝結(jié)發(fā)生在葉輪表面時(shí)眾多的液體質(zhì)點(diǎn)如細(xì)小的高頻水錘撞擊著葉片，另外氣泡中可能帶有氧氣等對(duì)金屬材料發(fā)生化學(xué)腐蝕作用。泵在這種狀態(tài)下長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)，將導(dǎo)致葉片過(guò)早損壞。這種現(xiàn)象稱為泵的汽蝕現(xiàn)象。汽蝕現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，泵體振動(dòng)，發(fā)出噪音，泵的qJ,HJ小/，嚴(yán)重時(shí)甚至吸不上液體。汽蝕現(xiàn)象是有害的，必須加以避免。從上面的分析可知，泵的ve安裝高度H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p。我國(guó)的離心泵規(guī)格中采gv用下述兩種指標(biāo)來(lái)表示泵的吸上性能，下面簡(jiǎn)述其意義，并說(shuō)明如何利用該指標(biāo)來(lái)確定泵的H不致與發(fā)g生汽蝕現(xiàn)象。（2）最大安裝高度H 、最大允許安裝高度「H］與實(shí)際要安裝的高度Hg，max 「g」 gp=p時(shí)發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，此時(shí)的安裝高度最大kvHg,maxp0Pgv-EHPg f(0-Hg,maxp0Pgv-EHPg f(0-1)u22g+EHf(1-K)u2

+EH2g f(1-K)」故H可以計(jì)算。為安全起見(jiàn)，通常是將H減去一定量作為安裝g,max g,maxH一g」-—-EH-[(NPSH)+0.5]PgPg f(0-1) r(NPSH)稱為必需汽蝕余量，(NPSH)+0.5>(NPSH),r r C11-18)可知（NPSH）由泵的廠家提供，C(NPSH)=C高度的上限，稱為最大允許安裝高度［H」g」安全，實(shí)際安裝高度H=g注意：<Hg允許Hgr，EH=Ehf(0-K) f，01--(0.5?1)<H。對(duì)照解題指南P182式g,max，［（NPSH）+0.5］=Ah（稱為允許汽蝕余量）。為允許汽蝕余量的校正。泵性能表上列出的A允許汽蝕余量的校正。泵性能表上列出的Ah值也是按輸送20OC的清水測(cè)定出來(lái)的,液體時(shí)，Ah值應(yīng)按下式校正。當(dāng)輸送其它Ahr=Ahr=申Ah式中 Ah/——輸送其它液體時(shí)的允許汽蝕余量，m；申 校正系數(shù)，為輸送溫度下液體的密度與飽和蒸汽壓的函數(shù)，其值小于1。申值可由有關(guān)手冊(cè)查得，但通常申V1,AhyAh，則按Ah'計(jì)算的允許安裝高度H'故為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，Ah也可不校正，而把它作為外加的安全因數(shù)11-19)g允許>Hg允許，（NPSH）與q有關(guān)，（NPSH）與q有關(guān)，qT,（NPSH）T,「Hrvvr過(guò)程可能達(dá)到的最大流量進(jìn)行計(jì)算。，因此在確定［-時(shí)必須使用g」③a．J。f(0-1)工HT,「H」l，應(yīng)盡可能使工Hf（0-1）吸入管路應(yīng)短（靠近液源）而直（少拐彎）；措施：b.吸入管路應(yīng)省去不必要的管件，調(diào)節(jié)閥應(yīng)裝在排出管路上;c.吸入管徑大于排出管徑。3）臨界汽蝕余量（NPSH）與必需汽蝕余量（NPSH）Cr(NPSH)=c算+U2-—=(NPSH)=cPg2gpg2g /(i-K)（NPSH）可通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，不是改變H發(fā)生汽蝕，而是設(shè)法在泵的q不變的條件下逐次降低p（例c g v 1如關(guān)小吸入管路中的閥），當(dāng)泵內(nèi)剛好發(fā)生汽蝕（以泵H較正常值下降3%作為發(fā)生汽蝕的標(biāo)志）時(shí)測(cè)取ep ，由上式計(jì)算（NPSH），（NPSH）=（NPSH）+安全余量，（NPSH）列在泵的性能表上。1，min c r c r（4）由允許吸上高度（真空度）H求安裝高度HSg離心泵的類型與選用1）離心泵的類型清水泵舊型號(hào)：B型新型號(hào)：IS型IS型泵是根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO2858規(guī)定的性能和尺寸設(shè)計(jì)的，其效率比B型泵平均提高3.67%。IS80-65-16080——泵入口直徑，mm；65——泵出口直徑，mm；160——泵葉輪名義直徑，mm。如果要求的壓頭（揚(yáng)程）較高，可采用多級(jí)離心泵，其系列代號(hào)為'D”，其結(jié)構(gòu)如圖所示。如要求的流量很大，可采用雙吸收式離心泵，其系列代號(hào)“Sh”。腐蝕泵，“F”系列，非“F”系列；油泵，單吸“Y”系列，雙吸式“YS”系列;下泵，“FY”系列；屏蔽泵；雜質(zhì)泵“P”系列；（2）離心泵的選用①根據(jù)被輸送液體的性質(zhì)確定泵的類型②確定輸送系統(tǒng)的流量和所需壓頭。流量由生產(chǎn)任