化工原理11.离心泵在管路中的运行

离心泵在管路中的运行叶宏上节三个重点回顾离心泵的主要部件：有几个？离心泵的开泵注意事项：哪两件事？离心泵的特性曲线：哪几条？什么走向？一.安装高度的确定－气蚀三.离心泵的组合操作二.工作点与流量调节四.泵的选用五.本节小结主要内容（书上P120-130）一、安装高度的确定1.气蚀现象z安装高度为Z思考一个问题当叶片入口附近K处的压强PK等于或小于输送温度下液体的饱和蒸气压时有什么现象？z冲击压力几百个大气压频率几万次/秒当气蚀发生：出现汽化现象→出现→p↑后冷凝，填充空穴。关于汽蚀的写法：“汽”与“气”有待讨论气蚀的危害•气蚀发生时产生噪音和震动，叶轮局部在巨大冲击的反复作用下，表面出现斑痕及裂纹，甚至呈海棉状逐渐脱落•液体流量明显下降，同时压头、效率也大幅度降低，严重时会输不出液体。水滴石穿-何况气蚀P1过低原因：泵安装高度↑；泵吸入管路局部阻力↑；泵送液温度↑；泵工作点偏离额定流量过远。vpp1z为防止气蚀现象发生，在离心泵入口处总压头必须大于液体在操作温度下的饱和蒸汽压头－提出气蚀余量概念来衡量操作时的安全性2气蚀余量（NPSH）—保证泵入口处压力超过饱和蒸汽压吸入管路？吸入管件？调节阀装在？吸入管径？排出管径泵入口处：动压头+静压头-饱和蒸汽压(液柱)2112vppuNPSHgggNPSH=f(泵结构、流体种类、流量)是泵抗气蚀能力的参数NPSH，p1气蚀？z1）临界汽蚀余量（NPSH）c——刚好发生气蚀时的气蚀余量用实验测定汽蚀时，1处：动压头+静压头=min2112gugp211min2vppuNPSHcggg在截面1到叶轮中心K列柏努力方程Kvppz2211,122KKfKpupuhgggg2,12KfKuNPSHchg2）必须汽蚀余量（NPSH）r比临界汽蚀余量大0.3米0.3rcNPSHNPSH厂家提供，泵样本中给出实验条件：常压，200C的清水需要校正-校正曲线含汽蚀余量的离心泵特性曲线H~VNPSHr~VN~Vη~VHV给这个图挑挑错3.由NPSH计算允许安装高度Hg20112011022gfvvfvfppuHHgggppppuHgggggppNPSHHg为保证安全，实际安装高度计算时，一般采用必须气蚀余量，在此基础上，再降低0.5m计算出的Hg0,低于贮槽液面安装其它汽蚀参数*吸上真空度(了解)1/SaHPpg一定流量下，当离心泵所提供的能量与管路系统需要的能量相匹配时，此时称为离心泵的工作点，实质上是泵的特性曲线与管路特性曲线的交点。在截面1-1´与2-2´间列柏努利方程式，并以1-1´截面为基准水平面，则液体流过管路所需的压头为：管路特性曲线流体通过某特定管路时所需的压头与液体流量的关系曲线。思考：(与离心泵特性曲线差别？)pzAg式中：022gu上式简化为efHKh2021()()()24efcllVhdgd而0241()ecllKdgd令2††eHAKV22efpuHzhgg说明：由管路系统本身决定，与泵的特性无关。二.工作点与流量调节2VKgpZH1.离心泵的工作点：)(VH管路需要压头＝泵对液体提供压头。管路特性曲线：离心泵特性曲线：通过图解法或解析法可以求出离心泵的工作点。**离心泵工作点的求法**2pHZKVg2）作图法分别在图上作出泵的特性曲线和管路特性曲线，读出交点坐标。()HVHLHVLVqq,,离心泵工作点H-V曲线L-V曲线HHMMdcNV,MV1）公式计算η2.流量调节：实质：对工作点的调整；方法：改变泵或管路特性曲线。HLHVLVqq,,离心泵工作点H-V曲线L-V曲线HHMMdcNV,MV①改变阀门开度(即改变管路特性方程中的K值)实质：改变管路特性曲线(阀门上阻力损失变化)，泵特性曲线不变。节流，多消耗在阀门上能量:优点：迅速方便灵活,连续调节；代价：阀门阻力损失↑可能使离心泵在低效率下工作；适用：流量调节幅度不大，须经常调节的地方。离心泵节流调节时工作点的变化V,MVVM2††eHAKV②调节离心泵转速或改变叶轮直径实质：改变泵特性曲线，管路特性不变。()VnD)(22DnH)(33Dn优点：不因调节流量而损失能量可保证离心泵在高效区工作。改变转速时工作点的变化Enn'MM'H-VHHMH’-VH’MV,MVVM适用：流量变化幅度大的场合。缺点？思考：理论上还可以改变什么？三.离心泵的组合操作（了解）HV,1VV,并H并BAcbd离心泵的并联操作当单台泵不能满足输送任务→组合操作。组合方式：并联和串联。目的：提高泵输出的流量或压头。(1)并联操作泵型号相同，吸入管路相同，出口阀开度相同。①泵合成特性曲线改变在相同的输送压头条件下，理论上并联泵的流量应为单泵的两倍。②管路特性曲线不变管路并联后→输送流量↑，管内流动阻力↑并联后泵实际输送的总流量单泵送液量的两倍；并联压头略高于单台泵的压头；并联后泵的总效率与单台泵的效率相同。并联泵结果(2)串联操作泵型号相同，首尾相连。①泵的合成特性曲线改变在同一输送流量条件下，理论上并联泵的压头应为单泵的两倍。②管路特性曲线不变HVV,串H串BAcbd离心泵的串联操作c’两台泵串联后的压头低于单台泵压头的两倍；串联后流量比单台泵送液量大；串联泵的效率为Q串下单台泵的效率。(3)两种组合方式的比较及选择①若单泵提供的最大压头管路两端的总势能差必须采用串联操作原因：并联泵压头不够大。②串、并联都满足时，应根据管路特性选择对于低阻抗管路，宜采用并联操作；对于高阻抗管路，宜采用串联操作；离心泵组合方式的选择HqVab22’11’所谓阻抗，就是流体在管路中流动所受到的阻力。四离心泵的类型与选用(1)离心泵的类型按输送液体的性质或泵结构分类，用英语或汉语拼音为系列代号①清水泵B型：单级单吸式，系列扬程范围8~98m，流量范围：4.5~360m3/h,属常用型。D型：多级离心泵(一般2~9级)。系列扬程范围：14~351m，流量范围：10.8~850m3/h，适用：压头高，而流量不大的场合。S型：双吸式离心泵系列扬程范围：9~140m；流量范围：120~1250m3/h；适用：压头要求不高，流量较大的场合。②油泵：Y型要求密封性能好，一般具有冷却措施。流量：6.5~500m3/h压头：60~603m。③其它类型泵耐腐蚀泵(F型)：密封性能好(常用机械密封)，杂质泵(P型)：不易堵，耐磨，叶轮：敞式或半闭式。屏蔽泵：机泵一体，用于输送易燃、易爆液体。液下泵(EY型)：无泄漏问题，化工常用泵。磁力泵C：无轴封问题磁力泵是高效节能的特种离心泵。采用永磁联轴驱动，无轴封，消除液体渗漏，使用极为安全；在泵运转时无摩擦，故可节能。主要用于输送不含固体颗粒的酸、碱、盐溶液和挥发性、剧毒性液体等。特别适用于易燃、易爆液体的输送。依据：a）输送流体的性质→清水泵、油泵、耐腐蚀泵等b）现场安装条件→卧式泵、立式泵等c）流量大小→单吸泵、双吸泵等d）扬程大小→单级泵、多级泵等②选择泵的具体型号a）由管路所需压头、流量，确定泵压头、流量。b）抗汽蚀性能好c）经济性好：选择工作点下效率最高的泵。。③校核和最终选型效率高、汽蚀余量小、重量轻、价格低(2)离心泵的选用原则：①确定泵的类型泵型号的含义：IS50-32-125吸入管、排出管内径、叶轮直径(mm)3.安装与运行：①安装高度（吸入管不小于泵入口）②启动前充满液体，关出口阀③运行检查，轴承④关出口阀（停车）思考：为什么和开泵的时候一样要先关出口阀？1.离心泵的工作点与流量调节管路特性曲线H=A+KQ2——高阻K↑，曲线陡低阻K↓，曲线较平坦→调出口阀改变阻力五本节小结泵的特性曲线H～Q——泵选择好，工作点对应的流量与扬程在高效区。工作点——图解、解析法。流量调节——改变工作点的位置到满足生产输送任务要求(满意点)的过程。4离心泵的选择原则据输送液体的性质和操作条件→确定泵的类型；据具体管路系统对泵提出的流量Qe和压头He要求→确定泵的型号；核算泵的轴功率5离心泵的气蚀现象2离心泵的组合操作：串联、并联3离心泵的安装高度由气蚀余量→Hg；离心泵的工作点是曲线与曲线的交点。用离心泵将水池的水抽吸到水塔中，若离心泵在正常操作范围内工作，开大出口阀门将导致（）Ａ送水量增加，整个管路阻力损失减少Ｂ送水量增加，整个管路阻力损失增大Ｃ送水量增加，泵的轴功率不变Ｄ送水量增加，泵的轴功率下降课堂练习离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生现象。离心泵最常用的调节方法是()Ａ改变吸入管路中阀门开度Ｂ改变压出管路中阀门的开度Ｃ安置回流支路，改变循环量的大小Ｄ车削离心泵的叶轮离心泵的调节阀()Ａ只能安在进口管路上Ｂ只能安在出口管路上Ｃ安装在进口管路和出口管路上均可Ｄ只能安在旁路上离心泵铭牌上标明的流量是指()A效率最高时的流量B泵的最大流量C扬程最大时的流量D最小扬程时的流量离心泵的工作点()Ａ由泵铭牌上的流量和扬程所决定Ｂ即泵的最大效率所对应的点Ｃ由泵的特性曲线所决定Ｄ是泵的特性曲线与管路特性曲线的交点调节离心泵工作点的方法有＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿。N=VρHg/ηN=VρHg/η