泵培训

1第2章流体输送设备TSWA型卧式多级泵S型单级双吸离心泵DL型立式多级泵泵缸活塞、活塞杆排出口吸入口往复泵的工作原理2学习目的与要求通过本章学习，掌握化工生产过程中常用的流体输送机械的基本结构、工作原理和特性，能够根据输送任务，正确地选择输送机械的类型和规格，决定输送机械在管路中的位置，计算所消耗的功率等，使输送机械能在高效率下可靠地运行。3本章应重点掌握的内容1.离心泵的基本结构和工作原理2.离心泵的性能参数和特性曲线3.离心泵的汽蚀现象和安装高度4.离心泵的工作点5.离心泵的选用原则6.往复泵、旋涡泵和离心风机的工作原理及操作特性4要使流体从低处→高处；低压处→高压处；所在地→较远地；都需要对流体做功，增加流体的机械能。流体输送设备（通用机械）：液体输送设备——泵；气体输送设备——通风机、鼓风机、压缩机或真空泵；作用：向系统输入能量，补充所需机械能；用于流体的输送或加压（减压）。2.1概述5流体输送机械就是向流体作功以提高流体机械能的装置，因此流体通过流体输送机械后即可获得能量，以用于克服液体输送沿程中的机械能损失，提高位能以及提高流体压强(或减压)等。流体输送机械6流体输送机械的分类通风机鼓风机压缩机真空泵输送液体输送气体泵按输送流体的状态分类按工作原理分类动力式（叶轮式）容积式（正位移式）其他类型(如喷射式等)7离心泵漩涡泵混流泵轴流泵往复泵转子泵齿轮泵、螺杆泵、罗茨泵、滑片泵喷射泵、空气升液泵、电磁泵单吸泵、双吸泵单级泵、多级崩蜗壳式泵、分段式泵立式泵、卧式泵屏蔽泵、磁力驱动泵高速泵单级泵、多级泵离心漩涡泵电动泵蒸汽泵柱塞泵隔膜泵计量泵叶轮式泵(动力式)容积式泵(正位移式)其他类型泵泵根据泵的工作原理和结构分类8泵壳（外壳、蜗壳）；叶轮：开式,半闭式,闭式单吸式、双吸式。附属装置：轴封、滤网、单向底阀等一、离心泵的结构主要结构：2.2离心泵2.2.1离心泵的基本结构和工作原理（p85）91.排出阶段叶轮旋转(产生离心力，使液体获得能量）→液体流入蜗壳(动能→静压能)→流向输出管路。2.吸入阶段液体自叶轮中心甩向外缘→叶轮中心形成低压区→贮槽液面与泵入口形成压差→液体吸入泵内。气缚现象：泵内未充满液体，气体密度低，产生离心力小，在叶轮中心形成的低压不足以将液体吸入泵壳。二、离心泵的工作原理注意：离心泵无自吸能力，启动前必须将泵体内充满液体。10泵壳：动能→静压能，提高液体压力,能量转换装置。叶轮：把原动机(电机)的机械能，传递给液体，提高液体的动能和静压能。——供能装置叶轮形式：叶轮由4～12片叶片组成。按叶片两侧有无盖板:开式、半闭式、闭式。叶轮的类型3.主要部件作用11泵壳、叶轮(a)后盖板平衡孔单吸式双吸式按吸液方式：单吸式、双吸式。单吸式：结构简单，液体从叶轮一侧被吸入。双吸式：吸液能力大，基本上消除轴向推力。单吸式与双吸式叶轮闭式叶轮：适用于输送清洁液体，效率较高。开式和半闭式叶轮：流道不易堵塞，适用于输送含有固体颗粒的液体悬浮物，效率较低。12由于泵轴转动而泵壳固定不动，泵轴穿过泵壳处必定会有间隙。为防止泵内高压液体由间隙漏出或外界空气漏入泵内，必须设置轴封装置。常用的轴封装置有填料密封和机械密封两种。二、离心泵的主要部件轴封装置131-填料函壳2-软填料3-液封圈4-填料压盖5-内衬套二、离心泵的主要部件填料密封装置图1)填料密封装置，又称填料函141-螺钉2-传动座3-弹簧4-椎环5-动环密封圈6-动环7-静环8-静环密封圈9-防转销二、离心泵的主要部件机械密封装置图2)机械密封装置15WkW，功率的单位：e100%100%NHQρgη==NN效率η：33m/s,m/h流量Q的单位：L/s,2.2.2离心泵的性能参数和特性曲线（p91）一、离心泵的主要性能参数（Q、H、N、η）eesN=Ww=HQρg有效功率Ne：，单位：W轴功率N：e102NQHρN==ηη，单位：kWeH=Wg压头(扬程)H：，单位：m液柱16Q∝n叶轮转速∝D叶轮直径Q还与泵的结构和尺寸有关。2.扬程（压头）H：（m液柱，或J/N）泵在实际工作条件下提供给单位重量（1N）液体的有效机械能。单吸、双吸↙结构↘叶轮宽度、D尺寸H与叶轮转速n有关与流量Q有关与泵的结构有关——叶轮直径D、叶片弯曲程度等由理论计算只能得出理论值，得不到实际压头，泵生产厂家采用实测的方法给出泵的扬程。1.流量（排液能力、送液能力）Q：（L/s,m3/h）17以0-0面为基准，在1-1与2-2截面之间列柏努利方程：(参考p93，例2-2)1z2z真空表压力表112200z2-z1≈0泵的进出口位差很小；△u≈0泵的进出口管径相差不大；Hf1-2≈0只是管路阻力损失，不指泵内，泵内阻力损失用泵的效率体现。p2=p0+p表p1=p0-p真△p=p2-p1=p表+p真∴H=△p/ρg=(p表+p真)/ρg=H表+H真m液柱↘泵的真实压头（就是泵提供给流体的压力能）。H=H表+H真21f22HgpguzH18泵内液体的泄漏3.效率ηh容积效率hV——泄漏内泄漏：泵壳与吸入口之间，获得能量的高能流体又回到吸入口；外泄漏：泵壳与轴间隙，漏到泵外。水力效率ηh——泵内摩擦与局部阻力损失，ηh=0.8～0.9；机械效率ηm——转动的轴与固定不动的轴承间的摩擦损失ηm=0.96～0.99；hhVhhhm一般泵：η=60～70%；大型泵：η≈90%。闭式叶轮：ηV=0.85～0.95——表示能量的有效利用程度，是泵内各种能量损失总合的反映。194.轴功率N有效功率Ne——流体真正得到的功率，W轴功率N——原动机直接传递给泵的功率，kWNe=wSWe=(ρQ)(Hg)=HQρg此时，10001000102eNHQgHQNhhh20说明（2点）：•标准测定条件：常压、20℃清水为工质；•曲线与叶轮转数有关，故图中应标明转数。离心泵典型的特性曲线二、离心泵的特性曲线（p92）1.离心泵的特性曲线H–Q曲线N–Q曲线η–Q曲线HNη21（1）H—Q曲线：随Q↑，H↓(选泵时常用)；（2）N—Q曲线：Q=0，N=Nmin所以，离心泵在启动时，要关闭出口阀门，以减少启动功率，防止电机过载02040608010012014004812162024283236010203040506070809004812H[m]Q/m3/hh[%]N[kW]Hn=2900r/min离心泵IS100-80-160B选泵应选在高效区内——0.92ηmax的区域。（3）η—Q曲线：不同流量时效率不同，有一最高点ηmax——泵的最佳工作点。离心泵的特性曲线反映了泵的基本性能，由制造厂测定、提供，附在产品说明书中，是指导正确选择和操作离心泵的主要依据。N—QH—Qη—Q22设计点最佳工况参数离心泵在一定转速下有一最高效率点，通常称为设计点(最佳工作点)。泵在与最高效率相对应的流量及压头下工作最为经济，所以与最高效率点对应的Q、H、N值称为最佳工况参数。离心泵的铭牌上标出的性能参数，就是指该泵在运行时效率最高点的性能参数。根据输送条件的要求，离心泵往往不可能正好在最佳工况下运转，因此一般只能规定一个工作范围，称为泵的高效率区，通常为最高效率的92%左右(最高效率点ηmax±8%范围)23设计点最佳工况参数高效区二、离心泵的特性曲线离心泵高效区示意图24(1)密度对泵特性的影响()eNNh'NN即：注意：流体密度变化时，应校正N-Q曲线流体的ρ↑，离心力↑，△p↑，而H=△p/ρg，∴对H基本无影响。三、影响离心泵特性的因素及性能换算(p93)1.液体物性对离心泵特性的影响流体的ρ↑，N↑，Ne↑，而η=Ne/N，∴对η基本无影响。H—Q曲线：与ρ无关η—Q曲线：与ρ无关N—Q曲线：Ne=HQρg∝ρ(流量、压头、泵的效率不随密度而改变)(泵的功率与液体密度成正比)25定性分析：流体的m↑,N↑，h↓,H↓,Q↓。m↑，流体内摩擦力增大，能量损失增大，H↓。运动粘度n=m/ρ20cSt，m的影响可忽略不计；n20cSt时，m的影响不可忽略。（1St=10-4m2/s)(2)粘度对泵特性曲线的影响QQ=cQHH=cHηη=cη校正方法：根据流量查离心泵的粘度换算系数图(p94)(p95)26大流量离心泵的粘度换算系数图p94，例2-3最佳工况参数Q=2.84m3/minH=30.5mH2O油品：ρ=900kg/m3μ=220cSt求Q’、H’、η’查图得Cη=0.635CQ=0.95CH=0.9227小流量离心泵的粘度换算系数小流量离心泵的粘度换算系数图p95最佳工况参数Q=0.36m3/minH=13mH2O油品：μ=400cSt求Q’、H’、η’查图得Cη=0.15CQ=0.50CH=0.8728同一台离心泵，转速改变，特性曲线也发生变化。当液体粘度不大，转速改变后泵的效率变化不明显时，则有下述近似表达式适用条件：叶轮转数变化不超过±20%。比例定律：2.泵转数对特性曲线的影响2()Hn=Hn3()N'n=NnQ'n'=Qn29切削法：同一型号的泵，可通过切削叶轮直径，而维持其余尺寸（包括叶轮出口截面积）不变的方法来改变泵的特性曲线的方法。'()DQQD2)(DDHH3'()NDND适用条件：固定转数下，叶轮切削量不大于5%D。切削定律：对同一型号的泵，在固定转数前提下，当叶轮直径减小不大于5%(～10%)时，则有下述近似关系3.叶轮直径对特性曲线的影响30FI-03FI-01FI-02离心泵性能曲线测定装置图四、离心泵性能曲线实验测定31guugppzzH2)(212212122.测定数据（Q=0～max，12组以上）数据：z1、z2及不同流量(Q)下的泵进、出口处压强(p1、p2)、轴功率N3.绘制特性曲线计算:u1、u2、H、η：1.测定原理（在泵进、出口截面列柏努利方程）e100%hNHQρg=NNu=Q/(0.785d2)321z2z真空表压力表【例2-1】【例2-1】用清水测定某离心泵的特性曲线。管路流量为25m3/h时，泵出口处压力表读数为0.28MPa，泵入口处真空表读数为0.025MPa，测得泵的轴功率为3.35kW，电机转速为2900转/分，真空表与压力表测压截面的垂直距离为0.5m。试确定与泵特性曲线相关的其它性能参数。(参考p93，例2-2）33以真空表和压力表两测压点所处截面为1，2截面列柏努利方程,以1-1截面为基准水平面，有解：泵特性曲线性能参数有：转速n、流量Q、压头H、轴功率N和效率h。22212121122fppuuHHzzgg流量和轴功率已由实验直接测出，需计算压头和效率。若略去Hf,1-2及动压头变化，则该流量下泵的压头6212120.280.025100.531.6mHO10009.81ppHzzg【例2-1b】34对应的泵的效率为对应的泵的有效功率为e2.1564.2%3.35NNh调节流量，并重复以上的测量和计算，则可得到不同流量下的特性参数，绘制出特性曲线。...316251000981215kW36001000eN=HQρgNe=HQρg=【例2-1c】35吸入管段:无外加机械能，液体靠势能差，吸入离心泵。至泵内压力最低点K处，若pK≤pv时，发生汽蚀离心泵的汽蚀1100z2.2.3离心泵的汽蚀现象和允许安装高度（p97）一、离心泵的汽蚀现象1.汽蚀现象（空蚀）此时，泵入口处压力达最低值p1,min，亦即p1,min≤pv汽蚀发生。36离心泵的安装高度是指贮液槽液面与离心泵吸入口中心之间的垂直距离离心泵吸液示意图安装高度离心泵的安装高度注意：离心泵的吸入口的低压是有限制的——气蚀泵的吸上高度越高泵入口处压强p1越低2011gf,012ppuHHgg37当叶片入口附近液体的静压强等于或低于输送温度下液体的饱和蒸气压时，液体将在该处部分汽化，产生气泡。含气泡的液体进