§6-3_往复泵的压头、功率和效率

§6-3往复泵的压头、功率和效率一、往复泵的有效压头二、往复泵的功率三、往复泵的效率一、往复泵的有效压头位置水头、压力水头和速度水头：分别表示单位重量液体所具有的位能、压能及动能的大小。以上3项水头之和是液体的总水头或总比能，即单位重量液体所具有的总能量，以J/N（或m液柱）表示。泵的有效压头或扬程：•由于泵对液体作功，把机械能传给液体，液体本身的能量将增加。•单位重量液体由泵获得的能量，称作泵的有效压头或扬程H，单位为J/N（重量单位N，能量单位N.m（J））泵的有效压头或扬程H：•－泵的有效压头，J/N•－吸入池与排出池液面的总高度差，m•－吸入管2－2断面处至吸入池液面的高度差，m•－排出管3－3断面处至排出池液面的高度差，m•－断面2－2与3－3的高度差，即真空表与压力表安装位置的高度差，m。hguugppZHak22124Z201ZHZZ1Z2Z0HH泵的有效压头或扬程H：•－吸入池、排出池液面上的压力，MPa；•－吸入池、排出池液面上液体的流速，m/s；•－吸入管和排出管段内总的水头损失（J/N）hguugppZHak22124kapp、kauu、hdshhh泵的有效压头或扬程H：上式表明：•泵的有效压头H等于排出池液面与吸入池液面的总比能差，加上吸入与排出管路中的水头损失。•即泵供给单位重量液体的能量，被用于提高液体的总比能和克服全部管线中的液体流动损失。hguugppZHak22124泵的有效压头或扬程H：•往复泵用于钻井时，吸入池与排出池往往是公用的，即•因而泵的有效压头为：•即，这时泵供给液体的能量全部用于克服管路中的阻力。hguugppZHak221240041Zuuppak，，hH由上式可知：•要想求得泵的有效压头，即液体在泵前与泵后能量的变化，必须先求出全部管路中的阻力损失。•但是，管路系统一般比较复杂，计算繁琐、也不准确。hH确定泵有效压头的直接、简便的方法：•pg－表压力，泵排出口处压力表的读数；•pv－真空度，泵吸入口处真空表的读数；•H0－泵的排出口所装压力表与吸入口所装真空表的高度差。0HgpgpHvg•实际计算中，考虑到泵的排出压力一般较高，表压力高达数十MPa，而真空度及高度差相对较小•因此，通常用表压力代表泵的有效压头，即gpHg§6-3往复泵的压头、功率和效率一、往复泵的有效压头二、往复泵的功率三、往复泵的效率二、往复泵的功率泵的输出功率N：即单位时间内液体由泵所获得的总能量。•表明泵的实际工作效果，因此又称作泵的水力功率或有效功率。泵的输入功率Na：柴油机、电动机等动力机输送到泵主动轴上的功率，又称为泵的传动轴功率。由于泵内存在功率损失，所以，NNa。泵输出功率的计算：•因此，泵的输出功率可以写为：•H－泵的有效压头，J/N；•QG－重量流量，N/s；•ρ－被输送液体的密度，kg/m3；•Q－泵的实际平均流量，m3/sHQNGgHpgQQG，331010pQgHQN＝－§6-3往复泵的压头、功率和效率一、往复泵的有效压头二、往复泵的功率三、往复泵的效率三、往复泵的效率泵的输出功率N与泵的输入功率Na的比值称作泵的总效率，即：泵内存在的功率损失：•机械损失；•容积损失；•水力损失。aNN1.机械损失和效率机械损失是克服泵内齿轮传动、轴承、活塞、密封和十字头等机械方面摩擦所消耗的功率。泵的输入功率减去这部分损失后所剩下的功率，称作转化功率，是指单位时间内由机械能转化为液体能的那部分功率，全部用于对液体作功，即提高液体的能量，以Ni表示：maiNNN•单位时间内获得能量的液体称作转化流量Qi，单位重量液体所得到的能量称作转化压头Hi，则转化功率为：泵的转化功率Ni与输入功率Na的比值称作机械效率：aimNN331010iiiiiQpgQHN2.容积损失和效率泵实际输送的液体体积总要比理论输出体积小，•因为有一部分获得能量的高压液体会从活塞与缸套间的间隙、缸套密封、阀盖密封及拉杆密封（对双作用泵）等处漏失，造成一定的能量损失。•实际流量Q与接受能量的转化流量Qi之比值，为容积效率：•其中，为单位时间内漏失的液体体积。vivQQQQQvQ说明：容积效率反映因密封不严造成高能液体漏失对流量的影响，属于能量损失。泵内接受能量的转化流量Qi往往低于泵的理论平均流量Qth，因为有时液缸内存在少量气体或泵阀迟关造成液体回流，可能减少吸入的液体量。•而由这两个原因所减少的流量，几乎不造成能量损失。3.水力损失和效率液体在泵内流动时，为克服沿程和局部（包括泵阀在内）阻力所消耗的各项水力损失之和为hh，则有效压头H小于转化压头Hi，二者之比称为水力效率：hihhHHHH泵的有效功率与泵通过活塞传给液体的转化功率之比，称为泵的转化效率。泵的总效率为：hvithiigHQgQHNNhvmiaiaNNNNNN往复泵转化效率的大小表示液力部分的完善程度；而机械效率的大小则表示其机械传动部分的完善程度。hvmiaiaNNNNNN复习题1.泵的有效压头或扬程H包括哪些内容？2.何谓泵的输出功率？3.何谓泵的输入功率？4.为什么泵的输出功率小于输入功率？5.泵内存在哪些功率损失？