大学课件-化工原理-第2章输送2

小结1.离心泵的结构，原理及性能参数(1)离心泵的结构蜗壳、叶轮、附属装置图2-1离心泵装置(2)工作原理电机提供原动力→叶轮旋转产生离心力→液体获得能量(静压能为主）——排出阶段在泵入口形成真空，吸入液体——吸入阶段气缚现象(3)离心泵的性能参数①压头(扬程)；②流量qV；③功率---有效功率Pe；轴功率P④效率%100PPe%100PgHqV2.离心泵的基本方程式①简化假设（a）叶片数目无限多，且无限薄，严格将流体限定在叶轮流道内；（b）流体为理想流体，无能量损失；gucgucHu22222cos②离心泵基本方程③影响理论压头的因素TVBqkH,基本方程式：理论流量qvT对理论压头H∞的影响3.离心泵的效率和实际压头实际压头理论压头原因：泵内各种能量损失为获得较高的效率，常用后弯叶片。QTHe∞cbaβ2＞90β2=90β2＜900481216202428321024222018161412263020100807060504004268NkWHemη%Qm3/h4B20n=2900rpm020406080100120图2-124--20型离心泵的特性曲线ηHeN4离心泵的特性曲线及其测定（1）离心泵的特性曲线封闭启动设计点高效区（3）离心泵特性曲线的影响因素①物性参数影响（a）密度对泵特性曲线的影响H-qV曲线：η-qV曲线：P-qV曲线：无关与无关与gHqPVe)(ePP)(1,222222TVqbDctguugHPP即：结论：流体密度变化时，应校正P-qV曲线。（b）粘度对泵特性曲线的影响定性分析：定量计算：实验曲线：效率，则：流量相同时，粘度增加,,PH经验公式由实验确定。书P107图2.2.14、2.2.15CHCHqCqcStvHVqVV时，20②叶轮直径和转数对特性曲线的影响（a）叶轮外径D车削定律)(DDqqVV2)(DDHH3)(DDPP适用：叶轮切削量小于10%-20%原因：保证运动相似，几何相似（b）叶轮转数比例定律nnqqVV2)(nnHH3)(nnPP要求：叶轮转数变化不超过20%1100Z图2-25离心泵的气蚀2.2.5离心泵的汽蚀现象和安装高度(1)离心泵的汽蚀现象①汽蚀现象（空蚀）吸入管段:无外加机械能，液体靠势能差，吸入离心泵。时，发生汽蚀sKpp至泵内压力最低点K处容易发生气蚀的K处图2-26气蚀时叶轮内缘叶片背面示意图②泵汽蚀时的特征泵体振动、噪声大；泵流量、压头、效率都显著下降，③主要危害造成叶片损坏，离心泵不能正常操作。④汽蚀发生的位置叶轮内压力最低处(叶轮内缘,叶片背面K处)⑤衡量泵抗汽蚀能力的参数汽蚀余量、吸上真空高度1100Z图2-25离心泵的气蚀KK(2)离心泵的汽蚀余量①汽蚀余量(NetPositiveSuctionHead)列1-1(泵入口)及K-K间机械能衡算式：kfkkhgugpgugp1222211skpp刚发生汽蚀时，skkppfkshgugpgugp)2(212211即：gpgugphguNPSHsfkk2221121汽蚀余量：关于NPSH*泵抗汽蚀能力的参数*NPSH↓，则泵抗汽蚀能力↑。*NPSH=f(泵结构、流体种类、流量)流量↑，则NPSH↑，泵抗汽蚀能力↓*由泵样本提供，工程上常用。*分为必需汽蚀余量和装置汽蚀余量。(a)必需汽蚀余量(NPSHr)必需汽蚀余量是泵的特性参数，依赖于泵的结构，是由泵的制造厂通过实验测定。泵样本中给出。实验条件：常压，200C的清水rrrNPSHNPSHNPSH水，介质,校正：1100Z图2-25离心泵的气蚀KK(b)装置汽蚀余量(NPSHa)根据装置实际情况计算的汽蚀余量列0-0及K-K间机械能衡算式：kffkshhzgugpgp110220gphzgpNPSHsfa100gpgugphguNPSHsfkk2221121比较：(c)离心泵的NPSHa安全裕量理论上，NPSHaNPSHr泵不发生汽蚀工程上，加一个安全裕量S(取值见表2.2.2)SNPSHNPSHra对于一般的离心泵S取0.6-1.0m。(d)汽蚀曲线（书P112图2.2.21）(2)其它汽蚀参数*吸上真空高度Hs从泵基准面到吸入口的真空度换算：NPSHr≈10-Hs*汽蚀比转数*吸入比转数1100Z图2-25离心泵的气蚀KK(3)离心泵的安装高度泵入口与吸入液面间的垂直距离①最大安装高度Zmax在0-0，k-k截面间列方程：kfkkkooohgugpzgugpz02222rfsoNPSHhgpgpzo1maxSZZmaxShgpgpZofso1②允许安装高度结论：为保证泵不发生汽蚀实际安装高度允许安装高度1100Z图2-25离心泵的气蚀四、允许安装高度的影响因素ShgpgpZofso11、储槽上方压力p0：Zp则,0Zps则,2、液体饱和蒸汽压pS：3、泵吸入管段阻力∑hf,0-1方法：应尽可能减小泵吸入管段阻力防止汽蚀的方法详见书P114表2.2.3Zhf则,10,水池水封箱U形压力计孔板流量计泵煤气填料塔水煤气洗涤塔2.2.6离心泵在管路中的工况*离心泵的工作点---泵工作时的qV、H、P、η*离心泵的流量调节---实质是对泵工作点的调节一、离心泵的工作点结论：泵工作点受到泵性能、管路特性制约泵性能--离心泵特性曲线管路特性--管路特性曲线水池水封箱U形压力计孔板流量计泵煤气填料塔水煤气洗涤塔AACC1、管路特性曲线管路系统所需压头和流量间的关系（1）管路特性曲线方程计算方法：机械能衡算方程衡算范围:原则上任意选取，通常是整个管路系统。CAfCCCAAAhzgpugzgpugH,222121CAfCCCAAAhzgpugzgpugH,222121)(L管路所需的压头fhgugpzL22管路：22422)(82)(VVfBqqgddlgudlh2VBqAL管路特性曲线方程：gpzA由管路系统本身决定，与泵的特性无关。（2）影响管路特性曲线的因素*影响A：（1）ΔzΔp（2）ρ：时，0p无影响对A时，0pA则,gpzA2VBqALqVDHeqVqVACba流量QHe图2-18管路的特性曲线*影响B：)(流量、管径管路布置fBB与流量一一对应（高阻管路）则曲线斜率,B（低阻管路）则曲线斜率,B流量一定时，gddlB42)(82、离心泵的特性曲线获得：1）作图(H-qV曲线)2）公式拟合常用：2VbqkHqVDHeqVqVA3、离心泵的工作点即管路、泵特性曲线交点1）公式计算2VBqALHLHVLVqq,,2）作图，读出交点2VbqkHHeQ水池水封箱U形压力计孔板流量计泵煤气填料塔水煤气洗涤塔H-qVHqV结论：离心泵的工作点受到泵性能、管路特性双重制约管路特性曲线---反映管路需求H-qV离心泵特性曲线---泵能提供H-qV*离心泵的工作点---泵工作时qV、H、P、ηQMHeMHeQMdcNη图2-19离心泵的工作点H-qV曲线L-qV曲线说明：泵在特定管路中，只能在工作点处工作。管路系统中，一定流量下泵提供的压头一定。QMHeMHeQMdcNη图2-19离心泵的工作点H-qV曲线L-qV曲线二、离心泵的流量调节(工作点的调整)注意：泵工作点随流量变化方法：改变泵或管路特性曲线1、改变管路特性常用---节流(阀门)调节2、改变泵特性常用---转数调节车削叶轮泵的组合运转QDHeQ图2-20节流调节时工作点的变化HeAHeDQACDBAE'E*节流调节调节：泵出口阀门开度优点：代价：适用：泵出口阀：实质：改变管路特性曲线(阀门上阻力损失变化)，泵特性不变节流，多消耗在阀门上能量---迅速方便,连续调节阀门阻力损失↑流量调节幅度不大，须经常调节的地方。两套(手动阀和自动阀)2VBqAL管路：gddlB42)(8gpzABDHHHQM'HeQ图2-21改变转速时的工作点的变化QMEHeMHeMnn'MM'Q~HeQ'~He'M*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。适用：不常用，阀门调节不经济时使用。结论：泵工作点的调整，实质是改变L-qV或H-qV曲线)(DnqV)(22DnH)(33Dn①泵合成特性曲线改变相同压头下，流量加倍时，单并HH单并,,2VVqq(1)并联操作泵型号相同，吸入管路相同，出口阀开度相同)(,不变单Vq②管路特性曲线不变24并并VqBkH2单单VBqkH2.2.7离心泵的组合运转工况分析组合方式：并联和串联目的：提高泵输出的流量或压头2VBqAL单单,VqH并并VqH③并联泵的工作点*并联泵总流量和总压头↑*流量增加不到单泵的两倍原因：管路存在阻力损失单并单,,,2VVVqqq单并HH④并联泵效率等于单泵在qV,单时的工作效率①泵的合成特性曲线改变相同流量下，压头加倍。时，单串,,VVqq单串HH2(2)串联操作泵型号相同，首尾相连。2,2串串VBqkH2,单单如果VBqkH②管路合成特性曲线不变单单,VqH串串VqH串③串联泵的工作点*串联泵的总流量和总压头↑*压头增加不到单泵的两倍。,2单串单HHH单串,,VVqq④串联泵效率等于单泵在qV,单时的工作效率HeQ图2-24组合方式的选择ab2'211'A单并串M(3)两种组合方式的比较及选择①截距AHe单max应采用串联操作并联泵压头不够大②串、并联都满足时，应根据管路特性选择低阻管路(B较小)，宜采用并联操作；高阻管路(B较大)，宜采用串联操作。C由单泵求泵合成特性曲线并联：串联：组合泵工作点流量、压头并联：串联：时，单并HH单串HH2(4)组合泵的流量调节方法：同单泵注意：确定组合泵的工作点时，使用泵的合成特性曲线和管路特性。单并,,2VVqq时，单串,,VVqq单并单,,,2VVVqqq单并HH,2单串单HHH单串,,VVqq(5)离心泵的串联和并联单泵出口阀开度不变时，*并联和串联提高泵输出的流量或压头是否改变*组合后，单泵特性曲线是否改变*组合后，组合泵特性曲线是否改变*组合后，管路特性曲线是否改变单泵出口阀调节时，*单泵特性曲线是否改变*组合泵特性曲线是否改变*管路特性曲线是否改变*组合泵工作点有何变化提出问题?判断：1、离心泵安装高度超过允许值时，会发生气缚2、在管路中操作的并联泵，较单泵流量增加一倍3、扬程相同时，并联泵特性曲线上的流量是单泵特性曲线上流量的两倍4、开大离心泵出口阀时，系统流量、阻力损失、泵轴功率如何变化5、液体温度升高一倍时，发现离心泵无液体排出，最可能的原因6、离心泵汽蚀余量数值越大，泵抗汽蚀能力越强提出问题?QDHeQ图2-20节流调节时工作点的变化HeAHeDQACDBAE'E提出问题?节流调节，多消耗在阀门上能量为：A、B、C、BAHHHADHHHBDHHH作业：P1574、5、6