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Qs-固体物流量m3/s;

e/s

2.扬程

还需说明的是只有泵扬程H用表压力表示时，其值才与液体密度有关，如下式所示：

H=102X103（P2-P1）/Sm

式中：

P2—泵出口压力Mpa

P1—泵进口压力MpSm—渣浆密度kg/m3

3.转速

泵的转速是指泵轴每分钟的转速，用“n”表示，其单位是r/min

4.效率和轴功率

泵输送渣浆是的效率称为渣浆效率，用“η”表示，它与泵输送清水时的效率有以下关系

ηm=ER•η%（1-6）

ER—与渣浆特性有关的效率降低系数，其值与扬程降低系数HR相等，即

HR=ER

η—泵输送清水时的效率%，由试验得到

泵的功率通常是指输入功率，即原动机传到泵轴上的功率，故又称轴功率。

用“NZ”表示。

单位时间内泵输送出去的渣浆在泵种获得的有效能量称为泵的有效功率，也称输出功率，用“Ne”表示其值由下式确定

Ne=QHSm/102KW（1-7）

Q—泵的流量m3/s

H—泵的扬程m

Sm—渣浆密度kg/m3

轴功率和有效功率之差，是泵内损失的功率，其大小由泵的效率来计算，泵的效率是有效功率与轴功率之比，即

η=Ne/NZ（1-8）

由式（1-7）（1-8）可得泵的轴功率为：

Ne=QHSm/102ηKW（1-9）

5.必须汽蚀余量

汽蚀余量是指泵在吸入口处单位重量液体具有的超过汽化压力的富余能量，即泵不发生汽蚀进口必需具有的压力能，称为泵必需汽蚀余量。

用“（NPSH）r表示，单位为米液注。

其值由泵的测试得到。

关于汽蚀详见本章第三节

除以上参数外，与泵设计有关的还有比转速ns与汽蚀比转速c，因其与泵的选型应用关系不大，故此处从略。

第二节渣浆泵的性能曲线

离心式渣浆泵的性能曲线（见图1-1）包括流量-扬程曲线Q-H、流量-效率曲线Q-η、流量-轴功率曲线Q-NZ、流量-汽蚀余量曲线Q-NPSH曲线。

不同转速不同叶轮直径，有不同的性能曲线。

离心泵性能曲线是液体在泵内运动规律的外部表现形式，其值只能测试得到。

渣浆泵的性能曲线,目

前仍是以清水性能给出，渣浆性能可用式（1-2）、（1-6）、（1-9）换算在性能曲线上，对于任意一个流量点，都可以找出一组与其相对应的扬程、效率、轴功率和汽蚀余量。

通常，把这一组对应的参数称为工作状况，简称工况或工况点。

在泵的选型工作中，必须参照泵的性能曲线来选择泵的工况点，对于清水泵、油泵、化工泵等不输送磨蚀性浆体的泵，工况点可选在高效区内，以提高使用经济效益；

对于渣浆泵可根据渣浆特性，并在优先考虑泵的使用寿命前提下，合理选择泵的运行工况点（详见第四章第六节），以提高泵的综合使用经济效益。

在泵的使用运行中，只有借助泵的性能曲线，才能正确掌握泵的运行情况，分析泵实际使用好坏的与原因，从而积累资料、总结经验，完善选型方法和提高现场分析问题解决问题的能力。

为了满足用户不同工况的要求和降低泵厂生产成本，泵厂常将一个泵确定两种直联转速（即配不同级数的电机），再配若干不同直径的叶轮或确定一种直径叶轮，再配一组不同传动比的槽轮，使泵具有一组不同的转速。

这两种方法，均可使泵获得一组性能曲线，这种组合型性能曲线对用户选型极为方便。

下图1-2设定泵叶轮直径改变泵转速时的组合型性能曲线。

第三节渣浆泵的汽蚀

1.汽蚀现象及其对泵的危害

如果泵在运行中产生了噪音和震动，并伴随有流量小、扬程低和功率小等出力不足现象，有时甚至不能工作，当检修这台泵时，常常发现在叶片边靠近前盖板处和叶片入口边附近有麻点或蜂窝状态，但该部位出现磨损严重现象，严重时整个叶片和前后盖板都有这种现象，甚至叶片和盖板被磨穿，这就是由汽蚀引起的破坏。

要认识汽蚀现象，首先要知道水有这样一个物理特性：

当水表面压力小于水的汽化压力Pv时，水就变成气体，当这种气体受到高于水的气化压力的压力时，它就又变成水，这种水汽的相互转化，是水固有的物理特性（其他液体也有这种性质）。

液体开始气化的临界压力，称为汽化压力，用“Pv”表示，其值与液体温度t有关，水在不同温度下的汽化压力，见图1-4

知道液体本身具有的这种物理特性后，我们再来分析泵发生汽蚀的原因：

泵通过旋转的叶轮对液体做功，使液体能量（包括动能和压能）增加，在相互作用过程中，液体的速度和压力是变化的。

通常，离心泵叶轮入口处是压力最低的地方

泵通过旋转的叶轮对液体作功，使液体能量（包括动能和压能）增加，在相互作用中，液体的速度和压力是变化的。

通常，离心泵叶轮入口是压力最低的地方。

如果这个地方液体的压力等于或低于该温度下液体的汽化压力Pv，就会有蒸汽及溶解在液体中的气体从液体中大量逸出，形成许多蒸汽与气体混合的小气泡，这些小气泡随液体流到高压区时，由于气泡内汽化压力，而气泡周围大于汽化压力，就产生了压差，在这个压差作用下，气泡受到压破裂而重新凝结。

在凝结过程中，液体质点从四周向气泡中心加速运动，在凝结的一瞬间，质点互相撞击，产生很大的局部压力。

这些气泡如果在金属表面附近破裂凝结，则液体质点就像无数小弹头一样，连续打击在金属表面上。

在压力很大、频率很高的连续打击下，金属表面逐渐疲劳而破坏，通常把这些破坏称为剥蚀；

在所产生的气泡中还杂有一些活泼气体（如养等），借助气泡凝结时所放出的能量，对金属起化学腐蚀作用。

化学腐蚀和机械剥削的共同作用，就更加快了金属损坏速度，这种现象就叫汽蚀破坏现象。

渣浆泵输送的是渣浆，渣浆对泵过流件就有一定的磨损作用。

如果再加上汽蚀破坏，泵使用寿命将大幅度下降。

离心泵开始发生汽蚀时，汽蚀区域较小，对泵的正常工作没有明显的影响，在泵性能曲线上也没有明显的反映。

但当汽蚀发展道一定程度时造成液流间断、发生震动和噪音，同时泵的流量、扬程和效率明显下降，在泵性能曲线上也有明显表现，如图1-5中虚线部分所示

汽蚀不但使泵的性能下降，产生噪音和震动，而且使泵的寿命缩短，严重时使泵无法工作。

所以在管路特性计算和泵的选型工作中，一定要使管路装置汽蚀余量（即有效汽蚀余量）NPSHa大于泵必需汽蚀余量（NPSH）r.详见第三章和第四章

2.吸上真空度和必须汽蚀余量

过去我国标Hg准规定以吸上真空高度Hs来表示泵的气蚀性能（目前一些老产品性能表中仍以Hs给出），它可用下式定义

Hs=Hg+Hw+Vs2/2gm（1-10）

Hs-吸上真空高度m，其值测试得到。

Hg-几何吸上高度m,如图1-6所示

Hw-吸入管路阻力损失m.

Vs-泵吸入口（s-s断面）处的流速m/s

为与国际标准相统一，现在我国新标准规定用泵的必需汽蚀余量（NPSH）r表示泵的气蚀

性能

汽蚀余量是指在泵吸入口处（s-s断面）单位重量液体所具有的超过汽化压力的能量（即泵不发生汽蚀，泵入口处所必需具有的压力），单位用米液柱（m）表示，其值由泵的测试得到。

通常，在泵产品样本上所给出的【Hs】值（泵允许吸上真空高度）或（NPSH）r值，是在标准大气压Pa（Pa=1.033kg/cm2=10.33mH2O）和温度为20℃清水（这时Pv=0.024kg/cm2=0.24mH2O）的情况下，由对泵的测试得到的，所以（NPSH）r与【Hs】可以用下式换算：

（NPSH）r=10.09-【Hs】+Vs2/2gm（1-11）

Vs-泵吸入口流速m/s;

【Hs】-泵允许吸上真空高度m,由泵测试得到；

（NPSH）r-泵必需汽蚀余量m，由泵的测试得到。

目前，渣浆泵的必需汽蚀余量（NPSH）r值，是清水实验值。

有资料介绍，以水为载体组成的渣浆，其重量浓度Cw≤40%、体积浓度≤20%、固体物中值粒径d50≤0.3mm时，泵送浆体的必需汽蚀余量与泵送清水的必须汽蚀余量大致相等。

第四节渣浆泵叶轮主要结构要素及作用

1.开式叶轮

开式叶轮的结构形式如图1-7所示，这种叶轮主要用在无轴封结构的立式液下渣浆泵上，前叶片（A）是主工作叶片，后叶片（B）是付工作叶片，副工作叶片的主要作用是阻止液体从轮毂处（C）向泵体外返水，以减少泵的容积损失来保证泵有较高的使用效率。

这种叶轮宜用在低转速、低扬程的泵中，泵才能获得理想的使用寿命。

2.半开式叶轮

半开式叶轮的结构型式如图1-8所示，这种叶轮主要用在小口径渣浆泵中，由于渣浆泵要输送物料，其中又会有少量的大颗粒，这就要求叶轮流道具有的通过大颗粒的过流截面。

这样，叶片宽度就大（b2）就要大，相应的叶轮外径的总宽尺寸B2也就的，如果再设计成闭式叶轮（见图1-9），则B2尺寸就比泵出口直径大的多。

这会给设计压水室带来困难，并会降低泵的效率，所以人们常把这种泵（D出≤50mm的泵）的叶轮设计成半开式叶轮。

这种叶轮的泵，由于叶轮的旋转做功，则使渣浆与压水室侧面（A面）的相对速度近似为圆周速度u,在叶轮外径D2尺寸处相对速度最大，近似等于叶轮外径D2的圆周速度u2（u2=πD2n/60）。

由试验知，承磨件磨损失重量与相对速度的近似4次方成正比（即W=AV4）.因此，这种泵不宜设计成高扬程泵、且以输送轻磨蚀渣浆为宜。

3.闭式叶轮

闭式叶轮的结构型式如图1-9所示，这种；

叶轮是渣浆泵的基本型式叶轮，用这种叶轮的泵量大面广。

这种叶轮的泵效率高，使用寿命长，可用来输送强磨蚀或中磨蚀性渣浆。

4.叶轮的口环密封

渣浆泵的口环密封型式以图1-9所示型式为多。

由于叶轮旋转做功，使A点的压力高于B点的液体就从密封间隙b中由A点流向B处，这一泄漏量q是有害无益的（q值的计算式见本节第5条），所以泄漏量q越小越好。

要想达到这一目的，就要增强密封间隙的阻尼作用，即增加密封间隙的长度L和减小密封间隙b。

所以渣浆泵均设轴向调整结构，其主要目的就是将密封间隙b调至最小。

5.叶轮中的副叶片

在离心式渣浆泵叶轮的设计中，人们常在叶轮盖板外侧设置付叶片（见图1-10）来减小泵的容积损失、减小泵腔内在填料函处的压力和减小泵的轴向力。

而在实际使用中，这一结构对使用寿命（主要指护板寿命）是极为不利的，实际证明这一结构还会使泵的效率降低，特别是对高扬程小流量的小型渣浆泵影响是很大的。

这里拟从溶积损失、填料函处压力、轴向力、叶片耗功和护板寿命等方面对副叶片结构的利弊进行分析，以使在泵选型应用工作中，对这一结构有进一步的认识，从而得出取舍意见。

设计渣浆泵叶轮时，常取副叶片外径与叶轮外径相同，这里也仿此处理。

结构和尺寸代号见图1-10

（1）容积损失

密封间隙处的泄漏量q可以近似用下式计算：

式中

DW-密封间隙处的平均直径m

DW︽1/2（Dn1+D0）

b-密封间隙宽度m,见图1-9

l-密封间隙长度m

λ-阻力系数，λ︽0.04

ΔHS-密封间隙两端的压力差m

φ-圆角系数，φ=1.0～0.52

下面求前付叶片Dn1圆处的压力HSDn1:

由图1-10可知，泵腔内的压力HV减去副叶片外径D2至副叶片内径Dn1之间的动能，即是Dn1圆处的压力HSDn1

HSDn1=HV-K2π2n2•（D22-Dn12）/2g/6D2m（1-13）

n-泵转速r/min

k-系数无副叶片时k=1/2;

有副叶片时