核电厂通用机械设备之二泵PPT格式课件下载.ppt

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液体在离心力的作用下获得了能量以提高压强。

气缚叶轮泵壳轴封轴驱动（电机）基本组成部件2.3.1离心泵的结构离心泵由以下部件构成：

1）叶轮2）泵壳和导叶装置3）轴和轴承4）密封装置2.3.1.1叶轮

（1）（a）闭式叶轮：

闭式叶轮：

叶片两侧带有前盖板2及后盖板3的叶轮。

液体从叶轮中央的入口进入后，经两盖板与叶片之间的流道而流向叶轮外缘，在这过程中液体从旋转叶轮获得了能量，并由于叶片间流道的逐渐扩大，故也有一部分动能转变为静压能。

（b）半闭式叶轮：

半闭式叶轮：

吸入口侧无前盖板的叶轮。

（c）开式叶轮：

开式叶轮：

没有前、后盖板的叶轮。

半闭式与开式叶轮可用于输送浆料或含有固体悬浮物的液体，因取消盖板后叶轮流道不容易堵塞，但由于没有盖板，液体在叶片间运动时容易产生倒流，故效率也较低。

2.3.1.1叶轮

（2）单级双吸叶轮2.3.1.2泵壳和导叶离心泵的泵壳：

壳内有一截面逐渐扩大的蜗牛壳形通道，如图2.24的1所示。

又称蜗壳泵壳不仅作为一个汇集由叶轮抛出液体的部分，而且本身又是一个转能装置。

叶轮在壳内顺着蜗形通道逐渐扩大的方向旋转，愈接近液体出口，通道截面积愈大。

因此，液体从叶轮外缘以高速被抛出后，沿泵壳的蜗牛形通道而向排出口流动，流速便逐渐降低，减少了能量损失，且使部分动能有效地转变为静压能。

所以导轮：

在叶轮与泵壳之间有时还装有一个固定不动而带有叶片的圆盘。

如图2.24中的3所示。

由于导轮具有很多逐渐转向的流道，使高速液体流过时能均匀而缓和地将动能转变为静压能，减少了液体直接进入蜗壳时的碰撞，因而减小能量损失。

2.3.1.3密封装置泵轴与泵壳之间的密封称为轴封。

轴封的作用是防止高压液体从泵壳内沿轴向外泄漏，或者外界空气以相反方向向泵内流入。

轴封有填料密封和机械密封两种。

叶轮与泵壳之间的密封称为密封环，主要通过两者之间的间隙来形成水密封环。

密封环轴封装置_泵轴与泵体之间的密封轴封装置有填料密封和机械密封两种压力填料密封真空填料密封设置在水泵的进口侧，泵轴的出口处，目的是防止空气从进口侧的轴孔进入泵体内设置在泵出口侧，内轴的出口处。

目的是防止压力液体泄出泵体外。

连通低压区与高压区连通编织物填料的材料：

（1）输送冷水时，使用棉花，或涂油的麻做编织物；

（2）输送热水时，使用石墨石棉，或浸有二硫化钼的石棉做编织物；

（3）输送酸时，使用涂石蜡石棉做编织物。

轴封装置_机械密封静环固定在泵体上，并与泵体密封动环环固定在泵轴上，并与泵轴密封密封面，靠动环后的弹簧压紧动环一般用硬材料，如高硅铸铁或由堆焊硬质合金制成。

静环用非金属材料，一般由浸渍石墨、酚醛塑料等制成。

这样，在动环与静环的相互摩擦中，静环较易磨损，但从机械密封装置的结构看来，静环易于更换。

动环与静环的密封圈常用合成橡胶或塑料制成。

机械密封装置安装时，要求动环与静环严格地与轴中心线垂直，摩擦面要很好地研合，并通过调整弹簧压力，使端面密封机构能在正常工作时，于两摩擦面间形成一薄层液膜，以造成较好的密封和润滑作用。

2.3.2离心泵的轴向推力2.8.1离心泵轴向推力产生的原因：

主要是由于离心泵的叶轮结构所致，其前后盖板的几何形状不对称而产生轴向力。

假设液体压力为：

叶轮出口处的压力，P2=4bar；

叶轮进口处的压力，P1=0.5bar；

及：

S12000cm2S2=1300cm2S3=400cm2.则最终向左的轴向力为2600kg2.8.2离心泵轴向推力危害：

将使轴承和叶轮产生不正常的磨损而导致离心泵的损坏。

离心泵轴向推力的平衡方法：

1）采用平衡小室；

（见图2.5-33）2）采用双面叶轮平衡；

3）采用平衡盘装置;

（见图2.5-35）4）采用平衡鼓装置。

（见图2.5-36）2.3.2离心泵的轴向推力（续）2.8离心泵的轴向推力（续）平衡盘装置和平衡鼓装置一般用于多级泵上，设置在最后一级的叶轮上以平衡多级泵的轴向力。

采用双面叶轮平衡：

双面叶轮一般用在多级泵轴向尺寸不受限制的场合，每级叶轮的外形完全对称，使受压面积相等；

叶轮吸入口处的压力用平衡小室进行平衡。

因此每级叶轮都没有轴向推力产生。

2.4.离心泵的基础理论2.4.1离心泵的理论方程式假设：

1）叶轮内叶片的数目为无限多，因此叶片的厚度就为无限薄，从而可以认为液体质点完全沿着叶片的形状而运动，即液体质点的运动轨迹与叶片的外形曲线相重合；

2）输送的是理想液体，因此在叶轮内的流动阻力可以忽略。

2.4.1.1速度三角形w：

液体质点有在叶片间作相对于旋转叶轮的相对运动u：

液体质点具有一个随叶轮旋转的圆周速度c：

流体质点相对于泵壳（固定于地面）的运动速度（绝对速度）2.4.1.2力矩定义以速度三角形为基础，以力矩定义为依据的推导离心泵理论方程式力矩定义：

在稳定流动中，单位时间内叶轮对液体所作的功等于同一时间内液体从叶片进口处流到叶片出口处的力矩变化和叶轮旋转角速度的乘积“稳定流动”是指当水泵的流量和速度不随时间而变化时，叶轮前后的流动为稳定流动。

力矩质量流量绝对速度绝对速度对旋转中心的距离（2.36）C22.4.1.3离心泵基本方程式离心泵基本方程式:

（2.39）C22.4.1.4离心泵基本方程式的变换1在离心泵的设计中，为了提高理论压头，一般使，则式2.39可简化为：

（2.39a）离心泵基本方程式的变换2（2.39b）Hp：

由于叶轮作旋转运动所增加的静压头由于叶片间的流道截面积逐渐加大，致使液体的相对速度减小所增加的静压头Hp：

液体流经叶轮后所增加的动压头（2.39c）离心泵基本方程式的变换2（2.39d）C2表示离心泵的理论压头与理论流量、叶轮的转速和直径、叶片的几何形状之间的关系2.4.1.5离心泵基本方程式分析1离心泵的理论压头与叶轮的转速和直径的关系：

当叶片几何尺寸（b2、2）与理论流量一定时，离心泵的理离心泵的理论压头随叶轮的转论压头随叶轮的转速或直径的增加而速或直径的增加而加大。

加大。

离心泵基本方程式分析2离心泵的理论压头与叶片几何形状的关系：

当叶轮的转速与直径、叶片的宽度、理论流量一定时，离心泵的理论压头随离心泵的理论压头随叶片的形状而改变叶片的形状而改变后弯叶片：

20，如图2.33（a）所示后弯叶片：

290，ctg20，如图2.33（）所示后弯叶片：

290，ctg20，如图2.33（c）所示离心泵基本方程式分析3对于离心泵来说，希望对于离心泵来说，希望获得的是静压头，而不获得的是静压头，而不是动压头是动压头，虽有一部分动压头可在蜗壳与导轮中转换为静压头，但由于液体流速过大，转换过程中必然伴随有较大的能量损失。

为提高泵的运转经济为提高泵的运转经济指标，采用后弯叶片指标，采用后弯叶片2290有利。

有利。

离心泵基本方程式分析4离心泵的理论压头与理论流量的关系若离心泵的几何尺寸与转速一定时，则式2.39d中b2、2、u2、D2均为常数，则：

AB2902902105的情况下，流动处于自动模化区的范围内，可自动保证其动力相似的条件。

考虑到自动模化区现象，则实际水泵和模型水泵的相似，只要符合第一条，自动模化区现象就能成立。

2.4.4.2比转速方程F正比于D2式中：

ns为新设计或选用新水泵的比转速；

Q设计流量m3/s；

H设计扬程m；

n设计转速rpm。

运动相似几何相似比转速方程双吸泵比转速计算公式：

双吸泵等于两台泵并联工作，其比转速：

多级泵比转速计算公式：

它等于几个泵串联工作，其比转速：

2.4.4.3比转速的应用利用比转速对叶轮进行分类比转速是编制离心泵系列的基础比转速是离心泵设计计算基础比转速的应用

（1）比转速的应用

（2）如果以比转速为基础来安排离心泵的系列，就可以大大地减少水力模型的数目，这对设计制造部门来说，就可大量节约人力物力。

在图2.313中，虽然有33个规格，但是，只要用9个比转速的模型就可以布满整个系列。

比转速的应用（3）在水泵设计上，ns是作为重要基础的一个参数。

无论是相似设计法，还是速度系数设计法，都是以比转速ns为依据，来选择水力模型或速度系数的。

从表2.31可以看出比转速ns与叶轮形状的关系，决定了水泵叶轮形状的特征，因此ns也成为表征叶轮形状的一种尺度。

水泵性能和各种损失也常受到ns的影响。

根据比转速ns的大小，将水泵叶轮的型式可分为高压（或高速）型，低压（或低速）型。

但是，对此并不存在截然的界限。

ns小者为高压型，适合流量小的水泵。

随着ns的增加，适合扬程低、流量大的水泵。

，2.4.4.4影响泵性能的因素泵的生产部门所提供的离心泵特性曲线一般都是在一定转速和常压下，以常温的清水为工质做实验测得的。

泵的实际性能的影响因素有：

密度的影响粘度的影响离心泵转速的影响叶轮直径的影响影响泵性能的因素密度由离心泵的基本方程式看出，离心泵的压头、流量均与液体的密度无关，则泵的效率亦不随液体的密度而改变，因此HQ曲线和Q曲线不随液体密度而变；

泵的轴功率随液体密度而改变，因此，当被输送液体的密度与水的不同时，原产品目录中对该泵所提供的NQ曲线不再适用，需按照2.3-13公式：

重新计算。

影响泵性能的因素粘度被输送的液体粘度若大于常温下清水的粘度，则泵体内部的能量损失增大，泵的压头、流量都要减小，效率下降，而轴功率增大，亦即泵的特性曲线发生改变。

影响泵性能的因素转速离心泵的特性曲线都是在一定转速下测定的，但在实际使用时常遇到要改变转速的情况，这时速度三角形将发生变化，压头、流量、效率及轴功率也随之改变。

当液体的粘度不大且泵的效率不变时，泵的流量、压头、轴功率与转速的近似关系为：

当转速变化小于20时，可以认为效率不变，用上式进行计算误差不大。

（比例定律）影响泵性能的因素叶轮直径由离心泵基本方程式得知，当泵的转速一定时，其压头、流量与叶轮直径有关。

若对同一型号的泵，换用直径较小的叶轮，而其它几何尺寸不变（仅是出口处叶片的宽度稍有变化），这种现象称为叶轮的“切割”。

当叶轮直径变化不大，而转速不变时，叶轮直径和流量、压头、轴功率之间的近似关系为：

（切割定律）功率影响在相似条件下：

在非相似条件下：

2.5离心泵的运转离心泵的运转2.5.1汽蚀现象：

汽蚀现象：

现象与机理：

当叶片入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，液体就在该处发生汽化并产生气泡，随同液体从低压区流向高压区，气泡在高压的作用下，迅速凝结或破裂，瞬间内周围的液体即以极高的速度冲向原气泡所占据的空间，在冲击点处形成高达几万kPa的压强，冲击频率可高达每秒几万次之多。

这种现象称为汽蚀现象。

后果：

汽蚀发生时，产生噪音