离心泵

第二章流体输送机械若将某池子热水送至高的凉水塔，倘若外界不提供机械能，水能自动由低处向高处流吗？泵的分类1按工作原理分叶片式泵有高速旋转的叶轮。如离心泵、轴流泵、涡流泵。往复泵靠往复运动的活塞排挤液体。如活塞泵、柱塞泵等。旋转式泵靠旋转运动的部件推挤液体。如齿轮泵、螺杆泵等。清水泵适用于粘度与水相近的、无腐蚀性、不含杂质的流体，如离心泵。油泵适用于高粘度的流体。如齿轮泵、旋转泵等。耐腐蚀泵杂质泵：2按用途分第二章流体输送机械第一节离心泵离心其实是物体惯性的表现，比如雨伞上的水滴。就象用一根绳子拉着石块做圆周运动，如果速度太快，绳子将会断开，石块将会飞出.这个就是所谓的离心。离心泵就是根据这个原理设计的，高速旋转的叶轮叶片带动水转动，将水甩出,从而达到输送的目的。离心泵装置简图一、构结：叶轮轴6~12片叶片机壳等。蜗牛形通道；可减少能耗，有利于动能转化为静压能。叶轮机壳底阀(防止“气缚”)滤网(阻拦固体杂质)(二)气缚现象：离心泵启动时，若泵内存有空气，由于空气密度很低，旋转后产生的离心力小，因而叶轮中心区所形成的低压不足以将贮槽内的液体吸人泵内，虽启动离心泵也不能输送液体。此种现象称为气缚，表示离心泵无自吸能力，所以在启动前必须向壳内灌满液体。离心泵装置中吸入管路的底阀的作用是防止启动前灌人的液体从泵内流出，滤网可以阻拦液体中的固体颗粒被吸人而堵塞管道和泵壳。排出管路上装有调节阀，可供开工、停工和调节流量时使用。。1）叶轮：叶轮是离心泵的核心部分，是有一个圆盘上设置4—12个叶片，其主要功能是将原动机械的机械能传给液体，使液体的动能和静压能均增加。据叶轮是否有盖板可以将叶轮分为开式、半开式和闭式。通常闭式的效率最高，但易堵塞。•叶轮——叶片（+盖板）a闭式b半闭式c开式离心泵的叶轮形式2）泵壳：泵体也称泵壳，因形状象蜗牛，所以又称蜗壳。这种特殊结构使叶轮与泵壳之间的流动通道沿着叶轮放置的方向逐渐增大并将液体导向排出管。因此，泵壳的作用就是汇集叶轮甩出的液体。并在将液体导向排出口的过程中实现部分动能向静压能的转换。同时它是水泵的主体。起到支撑固定作用3）泵轴：泵轴的作用是借联轴器和电动机相连接，所以它是传递机械能的主要部件。4）轴封装置：因泵壳固定而泵轴转动，因此在泵轴与泵壳之间存在一定空隙，为了防止泵内液体沿空隙漏出泵外或空气沿相反方向进入泵内，需要对空隙进行密封处理，也就是轴封装置。通用的两种，填料密封（用浸油或涂有石墨的石棉绳或其它软填料填入泵轴与泵轴与泵壳间的空隙恶意实现密封目的的）与机械密封（通过一个安装在泵轴上的动环与另一个安装在泵壳上的静环来实现密封目的，工作时借助弹力使两环密切接触达到目的。）1.排液过程：在离心力的作用下，高速流体在涡形通道截面逐渐增大，动能转变为静压能，液体获得较高的压力，进入压出管。2、吸液过程：吸液过程的推动力是液面压力（常为大气压）与泵内压力（负压）之差，而泵内的负压是由于电机带动泵轴、泵轴带动关键部件叶轮旋转，产生离心力，叶片之间的液体从叶轮中心处被甩向叶轮外围，叶轮中心处就形成真空。此机械何以得名离心泵，是因为叶轮旋转过程中，产生离心力，液体在离心力作用下产生高速度。离心泵的能量转换:电能→机械能→动能→静压能连接图高压流体泵壳通道逐渐扩大的高速流体的离心力机械旋转低速流体所造成的气压流体被甩出后常压流体三、离心泵的主要性能参数为了正确地选择和使用离心泵，就必须熟悉其工作特性和它们之间的相互关系。反映离心泵工作特性的参数称为性能参数，主要有转速、流量、压头、轴功率和效率。离心泵一般由电机带动，因而转速是固定的，其性能参数通常在离心泵的铭牌或样本说明书中标明，以供选用时参考。(一)流量离心泵在单位时间内排出的液体体积，亦称为送液能力，用qv表示，单位为m3／h。离心泵的流量与其结构、尺寸(叶轮直径和宽度)、转速、管路情况有关。qv供方qve需方qv≥qve(二)扬程H：又称泵的压头，[m]，单位重量液体流经泵后所获得的能量,是指泵对单位重量的液体提供的能量。影响泵压头大小的因素：1.泵的结构（叶轮大小、弯曲程度）；2.转速；泵的叶轮每分钟的转数3.流量。(三)有效功率Pa有效功率Pa是指液体实际得到的功率,单位J/S或WPa=HqvρgH—扬程[m]；W—外加能量qv—流量[m3/s];qm—质量流量[kg/s];qvρg—流体重量流量。(四)效率η=Pa/P轴离心泵的轴功率P轴是电动机或其它原动机直接传动时传给泵轴的功率.四、离心泵的特性曲线(一)离心泵的特性曲线当转速一定时H、P、ρ与qv的关系曲线HPqvHqvqvPqv最高效率点为工作点0481216202428320204060801001201012141618202224260246801020304050607080n=2900r/minNHηqv,l/sm3/s离心泵的特性曲线泵在最高效率点条件下操作最为经济合理，但实际上泵往往不可能正好在该条件下运转，一般只能规定一个工作范围，称为泵的高效率区。高效率区的效率应不低于最高效率的92%左右。强调：泵在铭牌上所标明的都是最高效率点下的流量，压头和功率。离心泵产品目录和说明书上还常常注明最高效率区的流量、压头和功率的范围等。(二)离心泵的流量调节离心泵在指定的管路上工作时，由于生产任务发生变化，出现泵的工作流量与生产要求不相适应；或己选好的离心泵在特定的管路中运转时，所提供的流量不一定符合输送任务的要求。对于这两种情况，都需要对泵进行流量调节，实质上是改变泵的工作点。1.改变阀门的开度:采用阀门来调节流量快速简便，且流量可以连续变化，适合化工连续生产的特点，因此应用十分广泛。其缺点是，当阀门关小时，因流动阻力加大需要额外多消耗一部分能量，且在调节幅度较大时离心泵往往在低效区工作，因此经济性差。2.改变泵的转速.改变泵的转速，实质上是改变泵的特性曲线。流量随转速下降而减小，动力消耗也相应降低，因此从能量消耗来看是比较合理的。但是，改变泵的转速需要变速装置或价格昂贵的变速原动机，且难以做到流量连续调节，因此至今化工生产中较少采用。此外，减小叶轮直径也可以改变泵的特性曲线，从而使泵的流量变小，但一般可调节范围不大，且直径减小不当还会降低泵的效率，故生产上很少采用。Hgpa1100p1pa,p1有一定真空度，真空度越高，吸力越大,Hg越大。当p1小于一定值后(p1pv,pv为环境温度下液体的饱和蒸汽压)，将发生气蚀现象。离心泵的不正常现象(一)气蚀现象•由离心泵的工作原理知，在离心泵叶轮中心附近形成低压区，这一压强与泵的吸上高度密切相关。当贮液池上方压强一定时，若泵吸人口附近压强越低，则吸上高度就越高。但是吸人口的低压是有限制的，这是因为当叶片人口附近的最低压强等于或小于输送温度下液体的饱和蒸气压时，液体将在该处气化并产生气泡，它随同液体从低压区流向高压区；气泡在高压作用下迅速凝结或破裂，此时周围的液体以极高的速度冲向原气泡所占据的空间，在冲击点处产生大的冲击压力，且冲击频率极高；由于冲击作用使泵体震动并产生噪音，且叶轮和泵壳局部处在极大冲击力的反复作用下，使材料表面疲劳，从开始点蚀到形成裂缝，叶轮或泵壳受到破坏，这种现象称为气蚀现象。气蚀发生时，由于产生大量的气泡，占据了液体流道的部分空间，导致泵的流量、压头及效率下降。气蚀严重时，泵不能正常操作。这就要求叶片人口附近的最低压强必须维持在某一值以上，通常是取输送温度下液体的饱和蒸气压作为最低压强。应予指出，在实际操作中，不易确定泵内最低压强的位置，而往往以实测泵人口处的最低压强为准。(二)气缚现象：离心泵启动时，若泵内存有空气，由于空气密度很低，旋转后产生的离心力小，因而叶轮中心区所形成的低压不足以将贮槽内的液体吸人泵内，虽启动离心泵也不能输送液体。此种现象称为气缚，表示离心泵无自吸能力，所以在启动前必须向壳内灌满液体。离心泵装置中吸入管路的底阀的作用是防止启动前灌人的液体从泵内流出，滤网可以阻拦液体中的固体颗粒被吸人而堵塞管道和泵壳。排出管路上装有调节阀，可供开工、停工和调节流量时使用。。•离心泵的并联和串联操作•在实际生产中，当单台离心泵不能满足输送任务要求时，可采用离心泵的并联或串联操作。•设将两台型号相同的离心泵并联操作，各自的吸人管路相同，则两泵的流量和压头必各自相同，且具有相同的管路特性曲线。在同一压头下，两台并联泵的流量等于单台泵的两倍。由于流量增大使管路流动阻力增加，因此两台泵并联后的总流量必低于原单台泵流量的两倍。•两台泵串联操作的总压头必低于单台泵压头的两倍。•若将两台型号相同的泵串联操作，则每台泵的压头和流量也是各自相同的，因此在同一流量下，两台泵串联操作的总压头必低于单台泵压头的两倍。•离心泵的选择•离心泵的选择，一般可按下列的方法与步骤进行：•1)确定输送系统的流量与压头:液体的输送量一般为生产任务所规定，如果流量在一定范围内波动，选泵时应按最大流量考虑。根据输送系统管路的安排，用柏努利方程式计算在最大流量下管路所需的压头。.•2）选择泵的类型与型号首先应根据输送液体的性质和操作条件确定泵的类型，然后按已确定的流量Qe和压头He从泵的样本或产品目录中选出合适的型号。显然，选出的泵所能提供的流量和压头不见得与管路所要求的流量Qe和压头He完全相符，且考虑到操作条件的变化和备有一定的裕量，所选泵的流量和压头可稍大一点，但在该条件下对应泵的效率应比较高，•离心泵的安装和操作•离心泵的安装和操作方法可参考离心泵的说明书，•下面仅介绍一般应注意的问题：•(1)离心泵的安装高度必须低于允许吸上高度，以免出现•气蚀和吸不上液体的现象。因此在管路布置时应尽可能减小吸人管路的流动阻力。•(2)离心泵在启动前必须向泵内充满待输送的液体，保证泵内和吸人管路内无空气积存。•(3)离心泵应在出口阀关闭的条件下启动，这样启动功率最小。停泵前也应先关闭出口阀，以免排出管路内液体倒流，使叶轮受冲击而被损坏。•(4)离心泵在运转中应定时检查和维修，注意泵轴液体泄漏、发热等情况，保持泵的正常操作。.其它类型泵一、往复泵往复泵是一种容积式泵，应用比较广泛。它依靠活塞的往复运动并依次开启吸人阀和排出阀，从而吸人和排出液体。第二节往复泵的工作原理往复泵属于容积式泵（靠泵内工作容积的变化产生吸排）一、基本组成活塞、活塞杆、泵缸、泵阀、曲柄连杆机构二、工作原理电动往复泵是通过曲柄连杆机构将电动机的回转运动转换为活塞的往复运动，活塞速度是周期性地变化的，故其瞬时流量也将周期性地变化。1.流体输送机械就是将_______________加给流体的机械.2．离心泵开动之前必须充满被输送的流体是为了防止发生（）A气浮B汽蚀现象C汽化现象D气缚现象3.离泵是依靠_______________进行工作的.送液是由于______力的作用.4.启动泵前先用_______________将泵灌满.5．离心泵的三条特性曲线分别是、、。6.为减少电机的启动功率，离心泵在启动前应将出口阀____（关闭、打开）.在停泵前应将出口阀____（关闭、打开）.7.泵的扬程是指_________________________________________。8.据叶轮是否有盖板可以将叶轮分为_______、_______、_______。通常_______式的效率最高，但易堵塞。9.离心泵的能量转换:____能→____能→____能→____压能10.离心泵蜗壳在工作中起什么作用?11.什么是离心泵的气缚现象?如何防止气缚现象?