流体输送设备Word文档下载推荐.docx
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此现象称为“气缚”。
说明离心泵无自吸能力。
防止:
灌泵。
生产中一般把泵放在液面以下。
底阀(止逆阀),滤网是为了防止固体物质进入泵内。
2.2.2离心泵的主要部件
1.叶轮
叶轮是离心泵的最重要部件。
其作用是将原动机的机械能传给液体,使液体的静压能和动能都有所提高。
按结构可分为以下三种:
开式叶轮:
叶轮两侧都没有盖板,制造简单,效率较低。
它适用于输送含杂质较多的液体。
半闭式叶轮:
叶轮吸入口一侧没有前盖板,而另一侧有后盖板,它适用于输送含固体颗粒和杂质的液体。
闭式叶轮:
闭式叶轮叶片两侧都有盖板,这种叶轮效率较高,应用最广。
闭式或半开式叶轮的后盖板与泵壳之间的缝隙内,液体的压力较入口侧为高,这使叶轮遭受到向入口端推移的轴向推力。
可在后盖板上钻几个小孔,称为平衡孔
平衡孔作用:
消除轴向推动力。
(泵的效率有所下降)
2.泵壳
离心泵的外壳多做成蜗壳形,其内有一个截面逐渐扩大的蜗形通道。
泵壳的作用:
(1)汇集液体;
(2)使部分动能有效地转化为静压能。
动能→静压能。
3.轴封装置
轴封装置的作用:
避免泵内高压液体沿间隙漏出,或防止外界空气从相反方向进入泵内。
离心泵的轴封装置有填料密封和机械密封。
机械密封的效果好于填料密封。
2.2.3离心泵的主要性能参数
1.流量(送液能力):
单位时间内泵所输送的液体体积。
qv,m3/s,m3/h。
与叶轮尺寸、转速、管路特性有关。
2.扬程(压头):
单位重量液体流经泵后所获得的能量,H,m。
与泵的结构、转速及流量有关。
H用实验测定,
3.效率
泵的效率就是反映能量损失的大小。
能量损失的原因
(1)容积损失:
泵的泄漏造成的。
容积效率η1。
(2)水力损失:
由于流体流过叶轮、泵壳时产生的能损失。
水力效率η2。
(3)机械损失:
泵在运转时,在轴承、轴封装置等机械部件接触处由于机械磨擦而消耗部分能量,机械效率η3。
泵的总效率η(又称效率)η=η1×
η2×
η3
对离心泵来说,一般0.6~0.85左右,大型泵可达0.90
4.轴功率
轴功率:
泵轴所需要的功率,PkW
有效功率:
单位时间内液体从泵的叶轮所获得的有效能量。
Pe
Pe=qvHρg
qv—泵的流量,m3/s;
H—泵的压头,m;
ρ—液体的密度,kg/m3;
g—重力加速度,m/s2。
泵在运转时可能发生超负荷,所配电动机的功率应比泵的轴功率大。
在机电产品样本中所列出的泵的轴功率,除非特殊说明以外,均系指输送清水时的数值。
例2-1某离心泵以20℃水进行性能实验,测得体积流量为720m3/h,泵出口压力表数为3.82kgf/cm2,吸入口真空表读数为210mmHg,压力表和真空表间垂直距离为410mm,吸入管和压出管内径分别为350mm及300mm。
试求泵的压头。
(能量损失可以忽略)
2.2.4离心泵的特性曲线及其影响因素
1.离心泵的特性曲线
压头、流量、功率和效率之间的关系
在一定转速下
(1)H~qvqv↑,H↓
(2)P~qvqv↑,P↑;
qv=0P=Pmin
※启动离心泵时,为了减小启动功率,应将出口阀关闭。
(3)η~qvqv=0,η=0;
离心泵的设计点:
效率最高点。
高效率区:
ηmax×
92%铭牌:
最高效率下的流量、压头和功率
2.影响离心泵性能的主要因素
(1)液体物性对离心泵特性的影响
①密度的影响离心泵的压头、流量、效率均与液体的密度无关。
所以离心泵特性曲线中的H—qv及η—qv曲线保持不变。
但泵的轴功率与输送液体的密度有关。
密度轴功率
②粘度的影响若被输送液体的粘度大于常温下清水的粘度,则泵体内部液体的能量损失增大,因此泵的压头、流量都要减小,效率下降,而轴功率增大。
对小型泵的影响尤为显著。
(2)转速对离心泵特性的影响
离心泵的特性曲线是在一定转速n下测定的,当n改变时,泵的流量、压头及功率也相应改变。
比例定律
适用条件:
同一型号泵、同一种液体,在效率η不变的前提下。
(3)叶轮直径对离心泵特性的影响
当离心泵的转速一定时,通过切割叶轮直径D,使其变小,也能改变特性曲线。
(称为切割定律)
同一型号泵、同一液体、同一转速下直径D的切割量小于5%。
例2-2一水泵的铭牌上标有:
流量36.2m3/h,扬程12m,轴功率1.82kw,效率65%,配用电机容量2.8kw,转数1400rpm。
今欲在以下情况下使用是否可以?
如不可以,采用什么具体措施才能满足要求?
(计数说明)
(1)输送密度为1800kg/m3的溶液,流量为33m3/h,扬程为12m;
(2)输送密度为800kg/m3的油品,流量为50m3/h,扬程为24m。
2.2.5离心泵的工作特点与流量调节
1.管路特性曲线
——管路特性曲线
2.工作点
工作点:
泵的特性曲线H-qv与管路的特性曲线H-qv的交点。
适宜工作点:
工作点所对应效率在最高效率区。
3.流量调节
调节流量实质:
改变离心泵的特性曲线或管路特性曲线,从而改变泵的工作点的问题。
(1)改变管路特性曲线
阀门开小:
B↑曲线变陡qv↓H↑
阀门开大:
B↓曲线变平坦qv↑H↓
特点:
应用灵活,流量连续变化,能量损失大。
(2)改变泵的特性曲线——改变离心泵的转速或改变叶轮直径
n↑泵特性曲线向上移qv↑H↑
n↓泵特性曲线向下移qv↓H↓
(3)离心泵的并联与串联
①离心泵的并联
设将两台型号相同的泵并联于管路系统中,且各自的吸入管路相同。
在同一压头下,并联泵的流量为单台泵的两倍。
并联泵的工作点由并联特性曲线与管路特性曲线的交点决定。
并联后的总流量必低于单台泵流量的两倍,而且并联压头略高于单台
泵的压头
②离心泵的串联
两台型号相同的泵串联操作时,每台泵的流量和压头也各自相同。
两台泵串联操作的总压头必低于单台泵压头的两倍。
③离心泵组合方式的选择
对于管路特性曲线较平坦的低阻力型管路,采用并联组合方式可获得较串联组合方式为高的流量和压头;
反之,对于管路特性曲线较陡的高阻力型管路,则宜采用串联组合方式。
P57例2-3,2-4
2.2.6离心泵的汽蚀现象与安装高度
1.汽蚀现象
当泵入口处的压力等于或低于输送温度下液体的饱和蒸汽压时,液体将在该处汽化,产生气泡。
含气泡的液体进入叶轮高压区后,气泡就急剧凝结或破裂。
因气泡的消失产生局部真空,此时周围的液体以极高的速度流向原气泡占据的空间,产生了极大的局部冲击压力。
在这种巨大冲击力的反复作用下,导致泵壳和叶轮被损坏,这种现象称为汽蚀现象。
汽蚀:
当p1≤饱和蒸汽压
危害:
噪音、震动,流量、扬程明显下降
避免:
最低点压强>饱和蒸汽压
产生原因:
①Hg高;
②泵吸入管路局部阻力过大;
③液体温度高
在0-0、1-1截面间列柏努力方程
2.离心泵的最大安装高度
为了避免气蚀的发生,泵的安装高度不能太高,采用以下两种抗气蚀性能指标来限定泵吸入口附近的最低压力。
(1)气蚀余量
(2)离心泵的允许吸上真空度
Δh和:
厂家——20℃清水做实验
实际安装高度:
应小于计算的(0.5-1)m左右。
负值:
表示在液面下。
提高Hg:
减少∑Hf(吸入管阻力,减少弯头、阀门、增大吸入管直径)
P61例2-5
例2-3用某台离心泵输送敞口水槽中40℃清水,泵入口中心线距水面以上4m,泵入口管路的压头为1mH2O。
所选用的泵汽蚀余量为2mH2O。
当地大气压为0.1MPa。
试问这个泵能否正常工作?
解:
40℃水饱和蒸汽压pν=7.377kPa,密度ρ=992.2kg/m3
实际安装高度Hg=4m<6.51m,故能正常工作
例2-4若例2-2中的敞口水槽改为密闭水槽,槽内水面上压力为30kPa,试问这个泵能否正常工作?
实际安装高度Hg=4m>-0.67m,故不能正常工作
2.2.7离心泵的类型与选用
1.离心泵的类型
按输送介质分:
清水泵、耐腐蚀泵、油泵、杂质泵。
按叶轮吸入方式:
单吸泵、双吸泵。
按叶轮数目:
单级泵、多级泵。
(1)清水泵(IS型、D型、Sh型)
输送物理、化学性质与清水类似的液体。
IS50-32-250:
IS——单级单吸悬臂式离心泵;
50——泵吸入口直径(mm);
32——泵出口直径(mm);
250——叶轮直径(mm);
适用:
t≤80℃、qv:
4.5—360m3/h、H:
8—98m。
IS型泵的全系列扬程范围为8~98m,流量范围为4.5~360m3/h。
若要求的扬程较高而流量并不太大时,可采用多级泵。
这种泵在同一泵壳内有多只叶轮,液体串联通过各叶轮。
国产多级泵的系列代号为D,称为D型离心泵。
叶轮级数一般为2~9级,最多为12级。
全系列扬程范围为14~351m,流量范围为10.8~850m3/h。
若泵送液体的流量较大而所需扬程并不高时,则可采用双吸泵。
国产双吸泵的系列代号为Sh。
D12—25×
3型泵为例:
其中D为型号;
12表示公称流量(公称流量是指最高效率时流量的整数值);
25表示该泵在效率最高时的单级扬程,m;
3表示级数,即该泵在效率最高时的总扬程为75m。
全系列扬程范围为9~140m,流量范围为120~12500m3/h。
100S90型泵,100表示吸入口的直径,mm;
S表示泵的类型为双吸式离心泵;
90表示最高效率时的扬程,m。
(2)耐腐蚀泵:
输送酸、碱、盐等腐蚀性液体(多采用机械密封装置)
F单级单吸式离心泵
25FB-16A25代表吸入口的直径,mm;
F代表耐腐蚀泵;
B代表所用材料为1Cr18Ni9的不锈钢;
16代表泵在最高效率时的扬程,m;
A表示该泵装配的比标准直径小一号的叶轮。
(3)油泵
密封性能必须高,以免易燃液体泄漏
Y型离心油泵
如50Y60A
50——入口直径,mm;
Y——离心油泵;
60——单级扬程,m;
A——表示该泵装配的是比标准直径小一号的叶轮。
2.离心泵的选用
离心泵的选用,通常可按下列步骤进行。
(1)根据被输送液体的性质和操作条件,确定泵的类型。
①根据输送介质决定选用清水泵、油泵、耐腐蚀泵等;
②根据现场安装条件决定选用卧式泵、立式泵等;
③根据流量大小选用单吸泵、双吸泵等;
④根据扬程大小选用单级泵、多级泵等。
(2)根据管路系统对泵提出的流量和压头的要求,从泵的样本、产品目录中选出合适的型号。
所选泵所能提供的流量和压头比管路要求值要稍大。
(3)核算泵的轴功率若被输送液体的密度大于水的密度,则要核算泵的轴功率。
2.3其他类型化工泵
2.3.1往复泵
1.往复泵工作原理
主要部件:
泵缸、活塞、吸入阀和排出阀。
吸入阀和排出阀均为单向阀。
工作原理:
活塞由曲柄连杆机构带动作往复运动,液体被吸入或排出。
适用场合:
小流量、高扬程。
冲程(行程):
活塞在泵缸内两端间移动的距离。
往复泵的低压是靠工作室的扩张来造成的,所以在启动之前,泵内无须充满液体。
即往复泵有自吸作用。
2.往复泵的类型和流量
单动泵:
具有一个泵缸的往复泵。
缺点:
供液的不均匀。
某些对流量均匀性要求较高的场合,也不适宜采用往复泵。
双动泵和三联泵,可以改善单动泵流量的不均匀性。
单动泵双动泵
式中:
Z——泵缸数目;
AF——活塞面积,m2;
S——活塞冲程,m;
nr——活塞每分钟往复次数,1/min;
Af——活塞杆截面积,m2。
3.往复泵的流量调节
注意:
与离心泵不同,往复泵不能采用出口阀门来调节流量。
(1)旁路调节
改变旁路阀门的开度,以增减泵出口回流到进口处的流量,来调节进入管路系统的流量。
(2)改变转速和活塞行程
离心泵与往复泵比较
2.4气体输送机械
气体输送机械:
输送机械和压缩气体的设备。
压缩比:
气体排出与吸入压力的比值。
按其终压(出口压力)或压缩比大小分为四类:
①通风机:
终压不大于15kPa(表压),压缩比为1~1.15;
②鼓风机:
终压为15kPa~300kPa(表压),压缩比1.15~4;
③压缩机:
终压为300kPa(表压)以上,压缩比大于4;
④真空泵:
使设备产生真空,出口压力为1atm,压缩比由真空度决定
按结构与工作原理:
离心式,往复式,旋转式
2.4.1离心式通风机
结构:
和离心泵类似,叶片数较离心泵多。
常用的通风机有离心式和轴流式两种,轴流式通风机的送气量较大,但风压较低,常用于通风换气,而离心式通风机使用广泛。
(1)离心式通风机的基本结构和工作原理
离心式通风机的工作原理和离心泵的相似。
(2)离心式通风机的主要性能参数与特性曲线
①风量风量是气体通过进风口的体积流量,以符号qV表示,单位为m3/s或m3/h。
②风压风压是指单位体积的气体流过风机时所获得的能量,以HT表示,单位为Pa。
对风机进出截面(分别以下标1,2表示)作能量衡算
都不大,u1由大气进入
通风压的压头由两部分组成,其中称为静风压;
称为动风压,两者之和为全风压
风机的风压随进入风机的气体密度而变。
风机性能表上的风压,一般都是在20℃、101.3KPa的条件下用空气作介质测定的。
若实际的操作条件与上述的实验条件不同,应将操作条件下的风压按下式换算为实验条件下的风压。
③轴功率与效率