(1)離心泵的結構和工作原理;
(2)離心泵的特征曲線及其主要影響因素;離心泵的工作點;
(3)離心泵的選擇、安裝、運行和調整。
離心泵的理論推導。
離心泵的結構和工作原理
離心泵具有結構簡單、操作方便、流量調節方便等優點,可應用于各種特殊性能的材料,因此在工業生產中得到了廣泛的應用。
(1)離心泵的構造
葉輪:功能是將能量傳遞到液體。根據蓋板是否可用,分為開放式、封閉式、半開放式;
泵箱:目的是收集葉輪拋出的液體,將部分動能轉化為靜壓能;
3泵動軸:作用是將電機的輸出工作轉移到葉輪上。
(2)離心泵工作原理
主要研究結果如下:(1)葉輪由泵軸驅動,對位于葉片之間的流體進行工作,將流體離心并從葉輪中心拋向外圍。
泵殼收集從每片葉片中拋出的液體,并逐漸沿殼體中的蝸殼形通道流動,從而將流體的動能轉化為靜壓能,減少能量損失。
(2)吸液原理:依靠葉輪的高速旋轉,迫使葉輪中心的液體高速拋擲,從而在葉輪中心形成低壓低液位槽,使液體不斷被吸上來。
“空氣粘合現象”:如果離心泵在啟動前充滿氣體,則投擲時葉輪中心氣體不能在足夠的真空下形成,因此罐內的液體不能被吸起。這種現象被稱為氣體結合。為了防止空氣束縛現象的發生,離心泵應從外部液體開始填充泵殼內的空隙。這個步驟的操作稱為灌溉泵。為了防止由于重力而流入泵殼的液體流入低缸,在泵吸線的入口處安裝了止回閥(底閥);如果泵的位置低于罐的液面,啟動時不需要填充泵。
泵的液體能量轉換效率很高。導輪是一個固定的葉片環,位于葉輪的外周。葉片的彎曲方向與葉輪葉片的彎曲方向相反,彎曲角度正好與液體從葉輪流出的方向一致,引導液體在泵殼流道中順利地改變IS100-65-250B密封的方向,從而使能量損失最小。動壓能轉化為靜壓能的效率較高。
5.后蓋上的平衡孔消除了軸向推力。葉輪周圍的液體壓力已經很高,其中一些會滲入葉輪后蓋的背面,離心泵清水泵圖紙,而葉輪的前液體入口為低壓,離心泵,產生軸向推力,將葉輪推到泵入口的側面。這很容易引起葉輪與泵殼的接觸磨損,嚴重的還會產生振動。平衡孔將高壓液體的一部分泄漏到低壓區域,減小了葉輪的前部和后部之間的壓力差。但這也會導致泵效率的降低。
2 離心泵的理論壓頭
(1)離心泵的理論壓頭
假設條件為:(1)葉輪葉片數無限,葉片厚度無限薄,不存在循環現象;
液體是一種理想的流體,其粘度等于零,并且在液體的流動中沒有阻力。
推導了葉輪進出口段機械能平衡公式。
離心泵的理論主管是HT:
(2)流量對理論壓頭的影響?
其中:;
r2—葉輪外半徑;
ω—葉輪旋轉角速度;
qV—泵的體積流量;
b2—葉片寬度;
β—葉片裝置角。
②后彎葉片,
③前彎葉片,
討論:
葉片的角度β是葉片的一個重要設計參數。當該值小于90度時,它被稱為后彎曲刀片。此時,液流能量損失小,"離心泵"清水泵圖紙,一般采用后彎葉片;
使用后彎時,CTG為正??梢钥闯?,理論壓頭隨葉輪直徑、轉速和葉輪周圍寬度的增大而增大,隨流量的增大而線性減小。
(3)理論壓頭與流體性質無關。
3離心泵的特性曲線
(I)離心泵的主要性能參數
“離心泵“性能參數用于描述一組“離心泵“物理量。
流量(QV):用容積流量表示的泵的輸注量與葉輪結構、尺寸和轉速有關。
(2)由水頭(H)提供的機械能:泵至單位重量流體。它與流動、葉輪結構、尺寸和速度有關。
三軸功率(pa):每單位時間電機能量輸入到離心泵。對流體所做的功在有效功率(Pe):離心泵單位時間:Pe=qvhρg;
(A)體積損失;(B)水力損失;及(C)機械損失。
(2)離心泵性能曲線
從前面的討論中可以看出,對于離心泵,磁頭,軸功率和效率與固定速度下的流速一一對應。這些關系的圖形表示稱為離心泵性能曲線,包括通常通過實驗測量的QV-H曲線、QV-PA曲線和QV-_曲線。
離心泵的特性曲線通常由離心泵的制造商提供并繪制在泵產品規格中。測量條件通常為20℃水,并且旋轉速度也是固定的。顯示了典型的"離心泵"性能曲線。
討論:
從QV-H曲線可以看出,壓力水頭隨流量的增加而減小。
也就是說,流量越大,泵提供給單位重量流體的機械能就越小。
(2)軸功率隨著流量‘離心泵’的增加而增大,因此大流量傳動必須與大匹配電機相對應。此外,這條規則
該定律還提醒我們,當出口閥關閉時,應啟動離心泵,使電機的啟動電流較低。
3隨著流量的增加,泵的效率先增大,達到最大值后再下降。當根據生產任務選擇泵時,應該做什么?
泵工作在最大效率點附近,一般不低于最大效率點的92%。
4離心泵銘牌標記了一組性能參數,與效率點相對應。
(3)離心泵特征的影響因素。
①流體的性質:
(A)液體的密度:H,QV,η與密度無關,Pa和Pe隨密度的增加而增大。
(b)液體粘度:增加,h,qv,減少,但pa增加。
②轉速:
當離心泵的速度變化率小于20%且效率不變時,其H、QV和Pa都將發生變化:
; ; ——比例定律
③葉輪直徑:
如前所述,葉輪的大小也會影響“離心泵“的性能。當切口小于20%時:
——切割定律
右圖是測量離心泵特性曲線的實驗裝置。實驗中測量了一組數據:泵入口真空表讀數為2.67*104pa(真空度),泵出口壓力表讀數為2.55*105pa(表壓),泵的流量qv為12.5*10-3m3/s,功率表測得的軸功率為6.2kw,泵的直徑為吸入管d1=80mm,擠出機管直徑d2=60mm,兩個壓力測點垂直距離。在實驗介質距Z2-Z1=0.5米20℃的純水流量條件下,計算了泵的揚程He、有效功率Pe和效率_。
解決方案:(1)泵的壓頭位于真空表和壓力表之間的1≤1和2≤2之間;
In:Z2,Z1,0.5m,p1-2.67×104 Pa(表壓)
p2=2.55×105Pa(表壓)
u1=
u2=
兩個壓力表之間的管道很短,電阻損失可以忽略不計,因此:
He=0.5+=29.88(mH2O)
(2)有效軸功率:(W)
(3)泵的效率:
在實驗中,如果改變出口閥的開度,則測量不同流速下的相關數據,計算相應的H,N和η值,并將數據繪制在坐標紙上,即,泵處于固定的轉速。特征曲線。
4離心泵操作點和流量調節
當泵的葉輪轉速不變時,泵在特定工況下所提供的液體流量和壓頭可以用H-≤-Q特性曲線上的一個點來表示。關于該點的具體位置,應根據泵前后管道的情況,對泵的工作條件進行討論,不得與管道的具體情況相分離。
(1)離心泵的工作點
泵的H~Q曲線和管道的~Q曲線在同一坐標系下繪制。兩條曲線的交點稱為泵的工作點。
說明:
泵的工作點是由泵和管道的特性決定的,可以通過同時泵的特性方程和管道的特性方程得到。
安裝在管道中的泵的輸液量是管道的流量,在此流量下,泵提供的水頭必須等于管道所需的壓頭。因此,與泵的工作點相對應的泵頭不僅由泵提供,而且管道也需要。
對應于工作點3的性能參數反映了泵的實際工作狀態。泵的特性由泵本身和管道的特性決定。
(2)離心泵的流量調節
由于生產任務的變化,有時需要改變管路所需的流量,即80-50-200離心泵,這實際上是為了改變泵的工作點。由于泵的工作點是由管道和泵的特性決定的,改變泵的特性和管道的特性可以改變工作點,達到調節流量的目的。
①改變出口閥開度
出口閥的開度與管道的局部阻力有關。改變出口閥的開度實際上改變了管道的特性。
小排氣閥局部阻力增長曲線的工作點從M到M流量降泵提供的壓頭變得更陡,而大排氣閥的局部阻力減小曲線從M到M流量上升泵提供的壓力水頭變化緩慢。這種調整方法雖然不經濟,但為了適應泵的特性,是人為增加管線阻力,但由于其簡單方便,在實際生產中得到廣泛應用。
②改變葉輪轉速
如圖所示,轉速的增加實際上改變了泵的特性,并且可以增加流量和壓頭。
這種流量調節方法合理、經濟,但一度被認為不方便,無法實現連續調節。正是這種調整方法使得泵在一個有效的區域工作,這對于大型泵的節能尤其重要。
③車削葉輪直徑:
這種調整方法實施起來不方便,調整范圍有限。
(3)離心泵號聯合作業
組合模式可以是串聯或并聯。
①泵的串聯特性曲線
兩臺相同泵并聯后的特性曲線如右圖所示(請點擊泵并聯)。
討論:
在管道特性不變的情況下,串聯泵的工作點壓頭比單泵壓頭不翻一番,但流量增大。
關閉小排氣閥(改變管路特性),使流量保持在原來的水平,使串聯泵的揚程是原單泵的兩倍。
②泵的并聯特性曲線
?右圖顯示了兩個相同泵的前后特性曲線(請點擊泵系列)。
討論:
在管道特性不變的情況下,采用兩泵并聯的方式,不會使工作點處的流量增加一倍,而是增加了壓力水頭。
打開大的出口閥(改變管道特性)會使壓頭的流量增加一倍。
③組合方式的選擇
單個機組不能完成的傳動任務可分為兩種情況:(1)壓頭不足,2壓頭合格,但流量不足。在這種情況下,必須采用串聯操作;2根據管道的特點確定組合方式。如右圖所示(點擊電阻),對于高電阻管道,串接效果優于并聯,而對于低電阻管道,串接效果優于串聯。
5離心泵的安裝高度
離心泵的安裝高度是指從液位到離心泵入口的垂直距離,即汞。在右邊的數字中
(1)汽蝕現象
對于右邊所示的入口管道,伯努利方程列在0≤0(勢能基準)和K-K之間,并獲得以下結果:
在罐液面上方有一定壓力p0的情況下,如果泵zk(即hg)的安裝高度增加,葉輪k中心的壓力pk將不可避免地降低。當輸送流體的飽和蒸氣壓升高到工作溫度下的飽和蒸氣壓時,泵內會產生大量的氣泡:(1)輸送流體在葉輪中心汽化;(2)當氣泡從葉片中心向四周移動時,圍繞葉片的液體Cuum將以較高的流速迅速冷凝并沖向真空區域;(3)當氣泡在靠近表面的葉片工作臺上發生冷凝時,許多液滴尤如小型高頻水錘撞擊葉片。這種現象被稱為空化。
當"離心泵"在空化狀態下工作時,泵體振動并發出噪聲,壓頭和流速急劇下降,當壓力和速度嚴重時,液體不能運輸。長期以來,由于金屬受到水錘沖擊和液體中微量溶解氧的化學腐蝕,葉片表面有斑點和裂紋,甚至逐漸脫落為海綿狀(見右圖)。
由此可見,安裝高度過高會導致葉輪中心壓力過低,導致汽蝕。只要泵的實際安裝高度低于允許的安裝高度,在運行中就可以避免氣蝕。
(2)NPSH和允許的安裝高度
①汽蝕余量(NPSH):
泵入口處的動壓頭和靜壓頭之和(1≤1段)與被輸送液體的飽和蒸汽壓之和(以液柱在工作溫度下的高度表示)之和稱為空化余量,即:
②必需汽蝕余量(NPSH)r:
為了避免氣穴現象,離心泵入口處的壓力不應太低,但應具有較低的允許值p1r。相應的NPSH稱為必需的NPSH,并由(NPSH)r表示。(NPSH)r通常由泵制造商通過空化試驗來測量,并在泵產品樣本中列為離心泵性能(見教科書附錄8)。正常運行時,泵的實際汽蝕余量必須大于(NPSH)R。
(3)從(NPSH)R[Hg]計算泵的大允許安裝高度
泵的允許氣蝕余量由泵制造商提供,以供用戶計算泵的允許安裝高度。
(m)
"離心泵"實際安裝高度只要低于較大的允許安裝高度[Hg],不會出現氣穴現象。
(3)討論
①引起汽蝕現象的原因:a.安裝高度離心泵太高;灣輸送的流體溫度過高;吸力線的阻力或水頭損失過高。由此我們可以推斷,正常運行的泵也可能由于運行條件的變化而引起氣蝕,例如輸送物料的溫升或吸入管道的部分堵塞。
(2)有時計算出的允許安裝高度為負值,表明泵的安裝應低于儲液罐的液位。
汞的最大允許安裝高度取決于泵的流量。流量越大,計算出的Hg越小,因此有必要用可能使用的最大流量進行計算。
如圖所示,循環冷卻水從水池進入一個“離心泵型”的開敞式水槽,水槽的水面比水池的水面高52m,所需流量為90m3×h,輸送管道Φ15 9×4 5 mm,管道的總阻力損失為14m(包括所有局部阻力損失),水的密度ρ=1000 kg/m3。對于現有IS100-65-250型"離心泵",可通過直線近似高效區的頭部與流量之間的關系:HE=124.5-0.392QV(公式為QV形式:m3/h),NPSH(NPSH)R=3.8m。嘗試:
(1)管道所需的額外能量(J≤N)?
(2)泵是否符合要求?
(3)工作點泵的軸功率(效率=72%)pa(w)?
(4)夏季水池水溫高35℃(PV=5.6kPa),離心泵與平均流速(M)之間的關系,泵能否在水面以上3m處正常工作?
解決辦法:(1)管道中流體單位重量所需的額外能量:
(J/N)
(Ii)在規定流量下,泵所提供的升降機:
(m)
由于泵在規定的流量下提供的升力大于管道所需的升力,因此泵能滿足要求。
(3)有效功率:?(W)
故軸功率:(W)
(4)因為吸入管內平均流速:(m/s)
所以吸入管段阻力:(m)
大允許安裝高度
(m)
由于泵的安裝高度較大,為3.9m,泵的安裝高度可高出水池液位3m。
6離心泵的類型與選用
(1)離心泵的類型:
1清水泵:適用于輸送物理性質與水相似、無腐蝕性、雜質少的清水或液體。例如:輸入離心泵;
(2)油泵:用于運輸石油產品的泵需要良好的密封;
(3)雜質泵:輸送含有固體顆粒的液體,漿液厚,葉片旋轉通道寬度小,葉片數少。
此外,根據抽吸方式可分為單吸泵和雙吸泵,按葉輪數可分為單吸泵和多級泵。
(2)離心泵的選用
泵的類型是根據所運輸的液體的性質確定的;
流量由生產任務確定,所需壓頭由管道特性方程確定。
(3)根據要求的流量和壓頭確定泵的類型。
檢查性能表或特性曲線,以要求流量和壓力適合管道的需要。
- 如果滿足多個型號,請選擇在運行條件下有效的型號。