离心泵的安装与使用课件.ppt

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1、一、离心泵的安装高度地确定1.气蚀现象 由于液体的汽化和凝结而产生的对叶轮的破坏现象 p1pa 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。,pv100=760mmHg,pv 40=55.32mmHg,离心泵安装与使用,为避免发生气蚀现象，应限制p1不能太低，或Hg不能太大，即泵的安装高度不能太高。汽蚀现象发生的条件是：泵入口处的压力p1操作温度下液体的饱和蒸汽压pv,安装高度即泵吸入口处中心线距贮槽液面的垂直距离为Hg 根据柏努力方程,2 离心泵的安装高度,造成离心泵汽蚀现象的因素分析,几何安装高度Hg

2、越高，泵入口处压力p1越低，若要防止发生汽蚀现象，必须使p1pv，因此，Hg有一个最大值。越大，泵入口处压力p1越低，汽蚀的可能性越大吸入管内的流速越大，泵入口处压力p1也越低，汽蚀的可能性也越大为了防止汽蚀现象的发生，对离心泵的几何安装高度必须进行限制。,汽蚀余量也是离心泵的一个性能参数，是离心泵生产厂家规定的：为防止汽蚀现象离心泵入口处的静压头与动压头之和必须超过被输送液体在操作温度下的饱和蒸汽压头的最小值，用h允表示,汽蚀余量,允许吸上真空高度Hs,泵入口处压力p1所允许的最大真空度。mH2O,Hs与泵的结构、液体的物化特性等因素有关。一般，Hs 57 mH2O.,如何用允许吸上真空高度

3、确定泵的安装高度？,Hg 泵的安装高度；u2/2g 进口管动能；Hf 进口管阻力;Hs 允许吸上真空高度，由泵的生产厂家给出。,提高Hg的方法,取截面0-0，1-1，并以截面0-0为基准面，在两截面间柏努利方程，可得,若贮槽为敞口，则p0为大气压pa，则有,泵制造厂只能给出Hs值，而不能直接给出Hg值。因为每台泵使用条件不同，吸入管路的布置情况也各异，有不同的u2/2g 和Hf 值，所以，只能由使用单位根据吸入管路具体的布置情况，由计算确定Hg。,问题：泵制造厂能直接给出泵的安装高度吗？,原因：在泵的说明书中所给出的Hs是大气压为10mH2O，水温为20状态下的数值。如果泵的使用条件与该状态不

4、同时，则应把样本上所给出的Hs值，按下式换算成操作条件下的Hs值。,泵允许吸上真空高度的换算,泵安装地点的海拔越高，大气压力就越低，允许吸上真空高度就越小。输送液体的温度越高，所对应的饱和蒸汽压就越高，这时，泵的允许吸上真空高度也就越小。,海拔高度，液体温度Hg,不同海拔高度时大气压力值可查表。,将式（2-9）与（2-12）合并可导出汽蚀余量 h与允许安装高度Hg之间关系为,上式中p0为液面上方的压力，若为敞口液面则p0=pa。,如何利用允许吸上真空高度确定泵的安装高度？,只要已知允许吸上真空高Hs与汽蚀余量中的任一个参数，均可确定泵的安装高度。,注：泵性能表上的值也是按输送20水而规定的。当

5、输送其它液体时，需进行校正。具体校正方法可参阅有关文献。,例2-2 某台离心泵从样本上查得允许吸上真空高度Hs=6m，现将该泵安装在海拔高度为500m处，若夏季平均水温为40。问修正后的Hs应为多少？若吸入管路的压头损失为1mH2O，泵入口处动压头为0.2mH2O。问该泵安装在离水面5m高度处是否合适？,解:当水温为40时，Hv=0.75m。查表得Ha=9.74m。Hs=Hs(Ha10)(Hv0.24)=6(9.7410)(0.750.24)=5.23m,泵的安装高度为:H=Hs u12/2g Hf=5.230.21=4.93m5m,故泵安装在离水面5m高度处不合适。,离心泵在特定管路系统中工

6、作时，液体要求泵供给的压头可由柏努利方程式求得，即,二、离心泵的工作点 当离心泵安装在一定的管路系统中工作时，其压头和流量不仅与离心泵本身的特性有关，而且还取决于管路的工作特性。1、管路特性曲线,此式中压头损失为,对于特定的管路系统，l、le、d 均为定值，湍流时摩擦系数的变化也很小，令,则式（2-14）可简化为,上式表明：在特定管路中输送液体时，所需压头随液体流量Q的平方而变化，此关系所描绘的Q曲线，称为管路特性曲线。它表示在特定的管路中，压头随流量的变化关系。,注意：管路特性曲线的形状与管路布置及操作条件有关，而与泵的性能无关。,离心泵的特性曲线H-Q与其所在管路的特性曲线He-Qe的交点

7、称为泵在该管路的工作点，如图所示。,工作点所对应的流量与压头既满足管路系统的要求，又为离心泵所能提供。,2、工作点（duty point）,工作点所对应的流量Q与压头既是管路系统所要求，又是离心泵所能提供的;若工作点所对应效率是在最高效率区，则该工作点是适宜的。,泵的工作点表示,改变离心泵的转速或改变叶轮外径，以改变泵的特性曲线。,调节流量实质上就是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。,离心泵的流量调节，通常从两方面考虑：,两者均可以改变泵的工作点，以调节流量。,在排出管线上装适当的调节阀，以改变管路特性曲线；,三、流量调节,当阀门关小时，管路局部阻力加大，管路特性曲线变陡

8、，泵的工作点由M移到M1。流量由QM减小到QM1。,改变阀门开度以调节流量，实质是用开大或关小阀门的方法来改变管路特性曲线。,当阀门开大时，管路局部阻力减小，管路特性曲线变得平坦一些，工作点移到M2，流量加大到QM2。,1、改变阀门的开度,要把泵的转数提高到n1，泵的特性曲线就上移到nM1位置，工作点由M移到M1，流量和压头都相应加大;,改变离心泵的转数以调节流量，实质上是维持管路特性曲线不变，而改变泵的特性曲线。,若把泵的转数降到n2，泵的特性曲线就移到nM2位置，工作点移到M2，流量和压头都相应地减小。,2、改变泵的转数,车削叶轮的外径是离心泵调节流量的一种独特方法。在车床上将泵叶轮的外径

9、车小，这时叶轮直径、流量、压头和功率之间关系。,3、车削叶轮的外径,采用什么方法来调节流量，关系到能耗问题。,改变阀门开度调节流量 方法简便，应用广泛。但关小阀门会使阻力加大，因而需要多消耗一部分能量以克服附加的阻力，该法不经济的。,改变转速调节流量 可保持管路特性曲线不变，流量随转速下降而减小，动力消耗也相应降低，因节能效果显著，但需要变速装置，难以做到流量连续调节。,4、几种流量调节方法的比较,改变叶轮直径 可改变泵的特性曲线，但可调节流量范围不大，且直径减小不当还会降低泵的效率。,在输送流体量不大的管路中，一般都用阀门来调节流量，只有在输液量很大的管路才考虑使用调速的方法。,问：离心泵流

10、量调节的方法有哪些？,在实际工作中，当单台离心泵不能满足输送任务的要求或者为适应生产大幅度变化而动用备用泵时，都会遇到泵的并联与串联使用问题。这里仅讨论二台性能相同泵的并联与串联的操作情况。,四、并联与串联操作,联合特性曲线的作法：在每一个压头条件下，使一台泵操作时的特性曲线上的流量增大一倍而得出。,当一台泵的流量不够时，可以用两台泵并联操作，以增大流量。,1 并联操作,曲线表示一台泵的特性曲线曲线表示两台相同的泵并联 操作时的联合特性曲线,注意：对于同一管路，其并联操作时泵的流量不会增大一倍，如图所示。因为两台泵并联后，流量增大，管路阻力亦增大。,Q并 2Q,当生产上需要利用原有泵提高泵的压

11、头时，可以考虑将泵串联使用。,两台相同型号的泵串联工作时，每台泵的压头和流量也是相同的。在同样的流量下，串联泵的压头为单台泵的两倍。,联合特性曲线的作法：将单台泵的特性曲线的纵坐标加倍，横坐标保持不变，可求得两台泵串联后的联合特性曲线，,H串 2H,2 串联操作,例2-4 如附图所示，今有一输送河水的任务，要求将某处河水以80m3/h的流量，输送到一高位槽中，已知高位槽水面高出河面10m，管路系统的总压头损失为7mH2O。试选择一适当的离心泵.并估算由于阀门调节而多消耗的轴功率。,解 根据已知条件，选用清水泵。以河面1-1截面为基准面，并取1-1与2-2截面列柏努利方程式，则,由于所选泵压头较

12、高，操作时靠关小阀门调节，因此多消耗功率为：,根据流量Q(80m3/h)和H(17m)可选4B20型号的泵。由附录查得该泵性能为：流量90m3/h；压头20mH2O；轴功率6.36kW；效率78%。,例题：用泵把20的苯从地下贮罐送到高位槽，流量为300 l/min。高位槽液面比贮罐液面高10m。泵吸入管用 894mm的无缝钢管，直管长为15m，管上装有一个底阀(可初略地按旋启式止回阀全开时计算)、一个标准弯头；泵排出管用 573.5mm的无缝钢管，直管长度为50m，管路上装有一个全开的截止阀和三个标准弯头。贮罐和高位槽上方均为大气压。设贮罐液面维持恒定。试选择合适的泵。,式中，z1=0,z2

13、=10m,p1=p2,u10,u2 0,W=9.8110+hf,解：依题意，绘出流程示意图。取截面和基准面，如图所示。在两截面间列柏努利方程，则有,进口段：,d=89-24=81mm,l=15m,查图，得=0.029,进口段的局部阻力：底阀：le=6.3m 弯头：le=2.73m进口阻力系数：=0.5,d=57-23.5=50mm,l=50m,查图，得=0.0313,出口段：,出口段的局部阻力：全开闸阀：le=0.33m全开截止阀：le=17m标准弯头(3)：le=1.63=4.8m出口阻力系数：=1.0,总阻力：,轴功率：,选泵,Q泵=1.130060/1000=19.8 m3/hH泵=1.

14、1(w/g)=1.1(252.4/9.81)=28.33 m,从离心泵的产品目录中选择泵：IS80-50-120，其参数为：流量：20 m3/h；扬程：30.8 m;转速：2900 r/min;功率：2.6 kW;效率：64%；允许吸上真空高度：7.2m,校正安装高度,允许：Hs=Hs+(Pa-10)-(Pv-0.24)=7.2+(10-10)-(0.24-0.24)=7.2 m,安装高度：,所以，所选泵不可用。,离心泵若在启动前未充满液体，则泵壳内存在空气。由于空气密度很小，所产生的离心力也很小。此时，在吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵，但不能输送液体。此现象称为“气缚

15、”。,“气缚”（air binding）,为便于使泵内充满液体，在吸入管底部安装带吸滤网的底阀，底阀为止逆阀，滤网是为了防止固体物质进入泵内，损坏叶轮的叶片或妨碍泵的正常操作。,气蚀现象,当离心泵的进口压力小于环境温度下的液体的饱和蒸汽压时，将有大量的蒸汽液体中逸出，并与气体混合形成许多小气泡。当气泡到达高压区时，蒸汽凝结，气泡破裂，液体质点快速冲向气泡中心，质点相互碰撞，产生很高的局部压力。如果气泡在金属表面破裂凝结，则会以较大的力打击金属表面，时其遭到破坏，并产生震动，这种现象称为“气蚀现象”。气蚀现象一旦发生，会造成很大的破坏作用，应尽量避免。,提高Hg的方法：,改变结构(另选一Hs大的泵)；降低进口管段流速；降低进口管阻力(选择较大的进口管径、减少进口管路程、尽量少安装管件、阀等)。,定性分析：液体在一定转速下，所受的离心力与液体的密度成正比。但液体由于离心力的作用而取得的压头，相当于由离心力除以叶轮出口截面积所形成的压力，再除以液体密度和重力加速度的乘积。这样密度对压头的影响就消除了。,